JP2005190624A

JP2005190624A - パターンドメディア、その製造方法及びその評価方法

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Publication number: JP2005190624A
Application number: JP2003433707A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kitade; 康博北出; Hitoshi Komoriya; 均小森谷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-14
Also published as: US7204915B2; US20050142285A1

Abstract

【課題】磁性ドットを形成する磁性金属膜について、材料的な密度の揺らぎを最小限に抑えて記録再生に最適なドットアレイを得る。
【解決手段】記録層として磁性金属薄膜を成膜した後に微細加工してアレイ状に配列された磁性ドットを形成したパターンドメディアは、固体状磁性金属薄膜の微細加工により形成された磁性ドットを備える。パターンドメディアの製造プロセスは、初期条件により成膜された磁性金属膜をもつサンプル媒体を対象に、磁性金属薄膜から理論的に決まる単軸粒子サイズ等の所定のサイズをもつサンプル磁性ドットのドットアレイを形成するドット形成過程と、ドットアレイを交流消磁する消磁過程と、交流消磁した後の各サンプル磁性ドットの磁区パターンを観察してシングルドメイン４２，４４となる割合を測定する割合測定過程と、単一磁区となる割合が所定値以上となるように成膜条件を調整して固体状磁性金属薄膜を成膜するスパッタ装置の成膜条件を決定する調整過程とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、高密度記録が可能なパターンドメディア、その製造方法及びその評価方法に関し、特に、磁性ドットを微細加工する磁性金属薄膜の性状を最適化したパターンドメディア、その製造方法及びその評価方法に関する。

近年、薄膜媒体に変わる次世代型の磁気記録媒体としてパターンドメディアの研究開発が進められている。パターンドメディアとは、ナノメートルスケールの微小磁石、所謂磁性ドットを基板上に規則正しくアレイ状に配列させ、各磁性ドットの磁化の向きで１ビットとなる０／１のデジタル信号を記録する媒体である。

このようなパターンドメディアは、各ビットが物理的に独立しているため、連続膜媒体で問題となる磁化転移に伴うノイズが原理的に発生せず、また１ドットを磁性粒子の熱安定限界まで微小化できるため、１テラビット／平方インチを超える超高密度な磁気記録が期待できる。

従来のスパッタリングなどによる連続膜を用いた磁気記録媒体の製造においては、高密度記録のため、磁性粒子と磁性粒子の間に意図的に非磁性材料を析出させたり、高ガス圧成膜で膜質をコラムナー構造（円柱状構造）にさせたりしている。この場合、磁性膜の中に磁性の無い部分、即ち欠陥を生じるが、磁性粒子同士の交換結合力が働いて記録再生上の障害とはならない。

一方、パターンドメディアの製造方法としては、基板上に成膜された磁性連続膜をドットアレイ形状に加工する手法と、ホールアレイを形成した基板に磁性材料を埋め込む手法が提案されている。前者の製造方法では、磁性膜に塗布した有機物からなるレジストに光学的手法により微細パターンを描画し、磁性膜とレジストのエッチング選択比を考慮して、磁性ドットに加工するものである。

この場合、連続膜に仕切りをつくって磁性ドットを形成しているが、１ドットの中は単一の磁性を持つ必要がある。そのため、パターンドメディア用としてスパッタリングにより成膜される磁性金属薄膜の材質としては、欠陥の無いことが要求される。

パターンドメディアは一種の垂直磁気記録であるため、従来の連続膜を用いた垂直磁気記録媒体と同じ材料が採用されている。パターンドメディアの記録再生に関連する磁気特性の評価指標として、これまでにドット集合体としての磁化反転が議論されてきたが、最近、個々のドットの磁化反転に着目した発表（特許文献１参照）では、パターンドメディアの磁気力顕微鏡（ＭＦＭａｇｎｅｔｉｃＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いた磁区構造の評価により、実際はドットが独立ではなく、いくつかのドットを含めた磁気的クラスターが形成され、磁気的クラスター単位で、異なった保磁力で磁化反転していると報告している。

この場合、加工むらによる隣接ドット間の交換相互作用の効果を削除しても、ドットによる保磁力の違いを解消できなかったとして加工前の磁性連続膜に内在する材料的な揺らぎの存在を指摘している。
石尾俊二「磁気力顕微鏡の高分解能化と高密度磁気記録媒体の磁区構造観察」，第２７回日本応用磁気学会学術講演概要集，２００３，Ｐ．３６５−３６６特開２００１−１１００５０号特開２００３−２０３３３３号特開２０００−２９８００９号

しかしながら、このように従来のパターンドメディアにあっては、磁性ドットを形成する磁性金属膜として垂直磁気記録媒体の連続膜と同じ材料を採用していたため、磁性金属膜に局所的な材料の揺らぎ（密度の揺らぎ）が内在した場合、ドットが微細化されるほど、個々のドットの磁化反転の違いが際立つことになってしまい、実際の記録再生の障害となることが懸念される。

また、このようなドットアレイの材料的な密度の揺らぎを観察するには、ドット形状に加工する前段階の連続膜の状態で、X線等の光学的手段により密度を計測する手法がある。

しかしながら、X線の照射領域は一辺当たり数ｍオーダーであり、その領域内の平均的な密度しか計測されないため、仮に数１０ｎｍオーダーのサイズをもつ１つの磁性ドットの中で密度が異なっていたとしても、その違いをX線で検出することは困難である。

本発明は、パターンドメディアの磁性ドットを構成する磁性金属膜について、材料的な密度の揺らぎを最小限に抑えて記録再生に最適なドットアレイが得られるパターンドメディア、その製造方法及びその評価方法を提供することを目的とする。

本発明はパターンドメディアを提供する。本発明は、記録層として磁性金属薄膜を成膜した後に微細加工してアレイ状に配列された磁性ドットを形成したパターンドメディアに於いて、固体状磁性金属薄膜の微細加工により形成された磁性ドットを備えたことを特徴とする。

本発明は、記録層としてスパッタリングにより磁性金属薄膜を成膜した後に微細加工してアレイ状に配列される磁性ドットを形成するパターンドメディアの製造方法を提供する。本発明によるパターンドメディアの製造方法は、
初期条件により成膜された磁性金属膜をもつサンプル媒体を対象に、磁性ドットより大きい所定サイズのサンプル磁性ドットのドットアレイを形成するドット形成過程と、
ドットアレイを交流消磁する消磁過程と、
交流消磁した後の各サンプル磁性ドットの磁区パターンを観察して単一磁区となる割合を測定する割合測定過程と、
単一磁区となる割合が所定値以上となるように成膜条件を調整して固体状磁性金属薄膜を成膜する成膜条件を決定する調整過程と、
を備えたことを特徴とする。

ここで、ドット形成過程は、サンプル磁性ドットとして磁性金属薄膜から理論的に決まる単軸粒子サイズをもつ磁性ドットを形成する。調整過程は、単一磁区となる割合が所定値未満の場合、磁性金属薄膜の密度を高めるように成膜条件を調整した後に、ドット形成過程、消磁過程及び割合測定過程を繰り返して単一磁区となる割合が所定値以上となるように成膜条件を調整する。

割合測定過程は、交流消磁させた各磁性ドットの磁区パターンを磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）で観察して単一磁区となる割合を測定する。調整過程は、単一磁区となる割合が概ね８５パーセント以上となるように成膜条件を設定して固体状磁性金属薄膜を成膜する。例えば成膜条件としてＡｒなどの不揮発性ガスの圧力を５ｍＴｏｒｒ以下とする。

調整過程は、望ましくは単一磁区となる割合が概ね１００パーセントとなるように成膜条件を最適化条件として設定して固体状磁性金属薄膜を成膜する。例えば成膜条件として不揮発性ガスの圧力を概ね３ｍＴｏｒｒとする。なお、ガス圧３ｍＴｏｒｒはスパッタリング装置における放電可能なガス圧の下限に相当する。

調整過程は、成膜条件として成膜時の投入電力を30ワット以上とする。また調整過程は、成膜条件として基板とターゲット間の距離を2０センチメートル以下とする。

本発明は、微細加工によりアレイ状に配列された磁性ドットがパターンドメディアの記録層として形成される磁性金属薄膜の密度を評価するパターンドメディアの評価方法を提供する。この評価方法は、
磁性金属薄膜に磁性ドットより大きい所定サイズのサンプル磁性ドットのドットアレイを形成するドット形成過程と、
ドットアレイを交流消磁する消磁過程と、
交流消磁した後の各サンプル磁性ドットの磁区パターンを観察して単一磁区となる割合を測定する割合測定過程と、
測定した割合を閾値と比較して固体状の有無を判定する密度判定過程と、
を備えたことを特徴とする。

この評価方法での割合測定過程は、交流消磁させた各磁性ドットの磁区パターンを磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）で観察して単一磁区となる割合を測定する。

本発明のパターンドメディアの評価方法に於いて、ドット形成過程は、サンプル磁性ドットとして磁性金属薄膜から理論的に決まる単軸粒子サイズをもつ磁性ドットを形成する。また割合測定は、交流消磁させた各サンプル磁性ドットの磁区パターンを磁気力顕微鏡で観察して単一磁区となる割合を測定する。

本発明のパターンドメディアによれば、微細加工により磁性ドットを形成する磁性金属薄膜が固体状となるようにスパッタリングで成膜できるため、ドット加工前の磁性金属の連続膜の状態で内在する材料的な揺らぎ、即ち密度の揺らぎが最小限に抑えられ、微細加工で形成された磁性ドットは単一磁区となって磁化反転の違いが無くなり、磁気的な欠陥の少ないパターンドメディアの製造が可能となり、磁性ドットに対する記録再生を確実に行うことが可能となる。

成膜された磁性金属薄膜が固体状か否かの評価は、交流消磁により磁化方向をランダムとしたサンプル磁性ドットのドットアレイについて磁化パターンを磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）で観察し、観察結果として磁性ドットの単一磁区（シングルドメイン）と多重磁区（マルチドメイン）のパターンが見られるが、このうち単一磁区はドット内の磁気モーメント単位で強く結合している状態であることから、単一磁区である割合が高いほど磁性金属薄膜が固体状に近づく関係にあり、一方、多重磁区は磁気モーメント間の結合が弱いことから密度が固体に比べ低い関係（欠陥が多い関係）にあり、この関係から磁性金属薄膜の密度の推定を可能とする評価方法が確立できたことで、固体状磁性金属薄膜の成膜条件をコントロール可能としている。

従って、サンプル磁性ドットのドットアレイにおけるドット内の磁区が単一磁区である割合から、相対的な密度の揺らぎを計測することを可能として、この評価方法を適用することで固定状磁性金属薄膜が確実に成膜できる。

図１は、本発明により製造されるパターンドメディアの製造プロセスの説明図である。本発明によるパターンドメディアは、まず図１（Ａ）のように、後の説明で明らかにするスパッタ装置に基板１０をセットした状態で裏打層１１をスパッタリングにより形成する。次に図１（Ｂ）のように、裏打層１１に続いて中間層１２をスパッタリングにより形成する。中間層１２の形成は選択的であり、中間層１２を設けない場合もある。

次に図１（Ｃ）のように、中間層１２に続いて磁性金属薄膜層１４をスパッタリングにより形成する。磁性金属薄膜層１４は、例えば垂直磁気記録媒体の材料として知られているＣｏＣｒＰｔ薄膜（例えばＣｏ₇₀（Ｃｒ_xＰｔ_x）₃₀）もしくはＣｏＰｔ薄膜（例えばＣｏ₇₀Ｐｔ₃₀）を使用する。磁性金属薄膜層１４は、後続する工程で微細加工により数１０ナノメートルオーダーの磁性ドットを形成することによりドットアレイからなる記録層を構成する。

本発明にあっては、磁性ドットを微細加工するための磁性金属薄膜層１４につき、スパッタリングによる膜生成において固体状となるように、スパッタ装置における膜生成条件を製造プロセスの開始前の段階で調整している。

次に図１（Ｄ）のように、磁性金属薄膜層１４の上にレジストを塗布し、磁性ドットパターンを形成するためのマスクを用いてフォトレジストを行った後に現像処理し、レジストマスク１６を形成する。このレジストマスク１６により、レジストの残っている下側部分の磁性金属薄膜層１４に磁性ドットが形成されることになる。

次に図１（Ｅ）のように、反応性イオンビームの照射などによりドライエッチングを行い、磁性金属薄膜層１４の領域に磁性ドット１８からなるドットアレイを形成する。このドライエッチングにあっては、図１（Ｄ）における磁性金属薄膜層１４の膜厚分のエッチングを必要とするが、レジストマスク１６のみでは磁性金属薄膜層１４の膜厚のエッチングが終了する前にレジストマスク１６が消失してしまうことから、実際には磁性金属薄膜層１４の上にＴｉ層またはＴａ層を形成し、Ｔｉ層またはＴａ層のドライエッチングが終了した時点で磁性金属薄膜層１４の膜厚分のエッチングが終了するように調整している。最終的に図１（Ｆ）のように、磁性ドット１８の部分に保護層２０を形成する。

ここで基板１０はシリコン或いはガラス、裏打層１１はＣｏＺｒＮｂ、中間層１２はＴｉ或いはＲｕ等の材料を使用している。

図２は、図１の製造プロセスで作成された本発明によるパターンドメディアの構造説明図であり、この実施形態にあっては、一辺が数１０ｎｍオーダーのサイズをもつ磁性ドットとして四角柱磁性ドット１８−１を所定ピッチで配列した磁性ドットアレイを形成したことを特徴とする。

図３は、本発明によるパターンドメディアの他の実施形態の構造説明図であり、この実施形態にあっては、直径が数１０ｎｍオーダーのサイズをもつ円柱磁性ドット１８−２を所定ピッチで配列したドットアレイを形成したことを特徴とする。

図４は、本発明のパターンドメディアの製造プロセスで使用されるスパッタ装置の概略構成の説明図である。図４において、スパッタ装置はチャンバー２２を有し、チャンバー２２内は真空ポンプ２４により真空状態に保たれている。チャンバー２２内にはターゲット電極２６が設けられ、ターゲット電極２６上にはターゲット２８が配置される。

ターゲット電極２６に対向する位置には距離Ｌを介して基板電極３０が配置され、基板電極３０上に基板１０が設置されている。基板電極３０は回転駆動部３４により、スパッタリング中において低速回転される。ターゲット電極２６及び基板電極３０に対しては電源ユニット３６が設けられ、電源ユニット３６のプラス側を基板電極３０に接続し、マイナス側をターゲット電極２６に接続している。電源ユニット３６には通常、直流電源と高周波電源が組み込まれており、必要に応じて切替使用することができる。

チャンバー２２に対しては不揮発性ガスボンベ３８が接続され、この実施形態にあっては不揮発性ガスボンベ３８には不揮発性ガスとしてＡｒを充填し、チャンバー２２内に供給して放電によりイオン化させている。

なお不揮発性ガスとしては、Ａｒ以外にＮｅ，Ｋｒ，Ｘｅなどがあるが、パターンドメディアのＣｏＰｔ材料をターゲットとしたスパッタリングについては、Ｃｏについてスパッタ率が大きいＡｒが通常望ましい。

更にチャンバー２２に対しては、不揮発性ガスボンベ３８から供給したＡｒガスのガス圧を検出するガス圧検出器４０が設けられている。

このようなスパッタ装置において、図１（Ｃ）で磁性金属薄膜層１４をスパッタリングにより形成する際に、その密度が固体状となるように、本発明にあってはチャンバー２２内のＡｒのガス圧を５ｍＴｏｒｒ以下とし、電源ユニット３６による供給電力ＷはＷ＝３０ワット以上とし、更にターゲット２８と基板１０との距離Ｌを２０ｃｍ以下としている。

このような磁性金属薄膜層１４を固体状とするためのスパッタ装置における膜生成条件は、後の説明で明らかにするサンプル磁性ドットを形成したドットアレイにおけるシングルドメイン（単一磁区）の割合を測定することで最適生成条件に調整される。

図５は、図２の四角柱磁性ドット１８−１と同様なサンプル磁性ドットを形成したパターンドメディアを対象に、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）で観察した軸パターンの説明図である。

この磁気力顕微鏡による磁気パターンの観察にあっては、サンプルとして作成たパターンドメディアの磁性ドットに対し交流消磁を行って、ドットアレイの磁化の向きをランダム化する。

このように交流消磁により磁化の向きをランダム化したドットアレイについて、磁気力顕微鏡によりＭＦＭ像を観測すると、例えば図５のような磁区パターンが得られる。図５において、磁性ドットの軸パターンとしてはシングルドメイン４２，４４とマルチドレイン４６の２種類が存在する。なおシングルドメイン４２とシングルドメイン４４は磁化方向が互いに反転する関係にある。

シングルドメイン４２，４４は単一磁区を構成しており、一方、マルチドメイン４６は複数の単一軸が存在することで磁気クラスタ（多重磁区）を構成している。

ここで磁区パターンと磁性ドットを構成するＣｏＣｒＰｔ磁性またはＣｏＰｔ磁性ドットの密度との間には次の関係がある。
（１）シングルドメイン４２，４４は磁性ドット内の磁気モーメント単位で強く結合しているため、密度は固体並である。
（２）マルチドメイン４６は磁性ドット内の磁気モーメント単位間の結合が弱いため、密度が固体以下である。

したがって、あるドットサイズにおける磁性ドット内の磁気パターンがシングルドメインである割合から、磁性ドットを形成するために膜生成した図１（Ｃ）における磁性金属薄膜層１４における相対的な密度の揺らぎを推定することが可能である。

図６は、図４のスパッタ装置において、Ａｒガスのガス圧を変えて生成した磁性金属薄膜層について、異なる径の磁性ドットアレイを形成して交流消磁した後に、磁区パターンを磁気力顕微鏡で観測してシングルドメインの割合を求めた特性図である。

図６において、特性直線４８はガス圧を２５ｍＴｏｒｒとし、ドット径５００ｎｍ、３００ｎｍ、１５０ｎｍ及び１００ｎｍの各磁性ドットアレイを同じ磁性金属膜上に形成して、ＭＦＭ像におけるシングルドメインの割合を求めてプロットして得た特性である。

なお各ドット径の磁性ドットアレイに含まれる磁性ドットの数は数百ドット程度であり、磁性ドットアレイのサイズは例えば５００ｎｍでは１０μｍ×１０μｍであり、また１００ｎｍでは５μｍ×５μｍとなっている。

特性直線５０はＡｒガスのガス圧を５ｍＴｏｒｒとしてドット径５００ｎｍ，３００ｎｍ，１２５ｎｍについて、ＭＦＭ像におけるシングルドメインの割合をプロットして得た特性である。更に直線５２は、ガス圧３ｍＴｏｒｒとして、ドット径５００ｎｍ，３００ｎｍ，２００ｎｍとした磁性ドットについてＭＦＭ像からシングルドメインの割合を求めてプロットして得た特性である。

ここで磁性ドットアレイを形成する磁性金属薄膜層１４としてＣｏＰｔ連続膜をスパッタリングにより形成し、Ｃｏの割合を８０％とした場合の単磁区粒子サイズは、ＣｏＰｔ連続膜の磁化測定から得られた磁化Ｍｓ、飽和磁場Ｈｋを用いて、扁平楕円体を仮定して算出すると、約２５０ｎｍとなる。

このＣｏＰｔ連続膜となる磁性金属薄膜１４から論理的に求まる単磁区粒子サイズに一致するドット径２５０ｎｍを見ると、ガス圧３ｍＴｏｒｒの特性直線５２においてシングルドメインの割合が１００％になっていることが分かる。

即ち、Ａｒガスのガス圧を３ｍＴｏｒｒとしてＣｏＰｔ連続膜としての磁性金属薄膜層をスパッタリングにより形成し、この磁性金属薄膜層につきドット径として論理的に決まる単軸粒子サイズとなる２５０ｎｍのサンプル磁性ドットアレイを形成し、ドット径２５０ｎｍのサンプル磁性ドットアレイについて交流消磁した後にＭＦＭ像を観測すると、シングルドメインの割合が１００％となっており、理論値と実測値が一致していることが分かる。

パターンドメディアにおいて実際に作成される磁性ドットのドット径は、単磁区粒子サイズに一致する２５０ｎｍより遥かに小さい数１０ｎｍ〜１０数ｎｍであり、この結果、ガス圧３ｍＴｏｒｒの生成条件でスパッタリングにより作成された磁性金属薄膜について磁性ドットアレイを形成すると、ＭＦＭ像におけるシングルドメインの割合は、ほぼ完全に１００％となり、磁性金属薄膜の材料的な揺らぎ即ち密度の揺らぎに依存した欠陥的な磁性ドットの存在を排除することができる。

本発明において、固体状磁性金属薄膜の生成条件として、不揮発性ガスのガス圧ＰをＰ＝５ｍＴｏｒｒとした場合、図６の特性直線５０からシングルドメインが１００％となるドット径は約１８０ｎｍであり、実際に作成される磁性ドットアレイは少なくとも１００ｎｍ以下であることから、ガス圧５ｍＴｏｒｒであっても、パターンドメディアとして製造した場合には、磁性ドットアレイのシングルドメインを全て１００％とすることができる。

このため本発明による磁性金属薄膜の生成条件となるガス圧は、５ｍＴｏｒｒとすることが望ましい。ここで、ガス圧を低くするほど、磁性金属薄膜の密度を固体に近づけることができる。

図６の特性にあっては、ガス圧３ｍＴｏｒｒの場合、磁性金属薄膜につき論理的に定まる単磁区粒子サイズ２５０ｎｍでシングルドメインの割合の実測値が特性直線５２のように１００％となり、最適ガス圧ということができる。なおガス圧が３ｍＴｏｒｒより下げると、チャンバー内での放電が不能となることから、ガス圧３ｍＴｏｒｒがスパッタ装置としてのガス圧の下限ということができる。

一方、固体並の磁性金属薄膜を成膜するガス圧の上限は、５ｍＴｏｒｒを超えても数１０ｎｍ以下の磁性ドットにつきシングルドメインの割合を概ね１００％とできるが、ガス圧を高くすると、欠陥を発生する確率が高まることから、ガス圧上限は１０ｍＴｏｒｒを超えることはない。

このような図６における不揮発性ガスのガス圧をパラメータとしたドット径に対するシングルドメインの割合につき、本発明におけるパターンドメディアの製造プロセスにあっては、スパッタ装置における磁性金属膜を生成するための生成条件を調整するドット径として例えばＣｏＰｔ磁性金属膜の単磁区粒子サイズである２５０ｎｍのドット径を持つサンプル磁性ドットアレイを調整用のサンプルメディアとして製造し、このサンプルメディアにつきＭＦＭ像を観察してシングルドメインの割合を求め、求めたシングルドメインの割合が予め定めた閾値以上であれば、サンプルメディアを作成した際の膜生成条件を確定して量産に入る。

一方、サンプルメディアについてシングルドメインの割合が閾値未満であった場合には、磁性金属薄膜の密度を高める方向に生成条件を調整した後に再度サンプルメディアを作成してシングルドメインの割合を測定し、シングルドメインの割合が閾値以上となるように磁性金属薄膜のスパッタ装置における生成条件を調整した後にパターンドメディアの量産に入る。

このように磁性金属薄膜を固体状にするための膜生成条件としては、前述したガス圧を含め次の３つの調整パラメータがある。
（１）不揮発性ガスのガス圧を下げる。
（２）スパッタリング値の供給電力を上げる。
（３）基板とターゲット間の距離を狭める。

図７は、本発明によるパターンドメディアの製造プロセスのフローチャートである。図７において、まずステップＳ１でスパッタ装置に対し磁性金属薄膜を成膜する初期条件を設定する。次にステップＳ２で調整用のパターンドメディア、即ちサンプルメディアを製造する。次にステップＳ３でサンプルメディアについてシングルドメインの計測処理を行う。

ステップＳ４でシングルドメインの割合が閾値以上であれば、ステップＳ６で最初に設定したステップＳ１の初期条件を成膜条件に確定し、ステップＳ７でパターンドメディアの量産に入る。ステップＳ４でシングルドメインの割合が閾値未満の場合には、ステップＳ５で磁性金属薄膜の密度を高くするように成膜条件を調整し、ステップＳ２に戻って調整用のパターンドメディアの製造とステップＳ３のシングルドメインの計測処理を繰り返し、ステップＳ４でシングルドメインの割合が閾値以上であれば、ステップＳ６でそのときの成膜条件を確定し、ステップＳ７で量産に入る。

ステップＳ７におけるパターンドメディアの量産にあっては、ステップＳ８で所定ロッド数に到達したか否かチェックしており、所定ロッド数に到達するとステップＳ９に進み、作業終了でなければ再びステップＳ２に戻り、調整用のパターンドメディアを製造し、ステップＳ３でシングルドメイン計測処理を行って、ステップＳ４でシングルドメインの割合が閾値以上か否かチェックする。

このとき閾値以上であればステップＳ６で成膜条件を確定して量産を続ける。一方、シングルドメインの割合が閾値未満であった場合には、ステップＳ５で成膜条件を調整した後に、ステップＳ２〜Ｓ４の処理でシングルドメインの割合が閾値以上となるように成膜条件を調整する。これによって、パターンドメディアの量産中における変動に対しても適切に固体状磁性金属薄膜の成膜条件を保証することができる。

図８は、図７のステップＳ２における調整用のパターンドメディア即ちサンプルメディアの製造プロセスのフローチャートである。図８における製造プロセスは、基本的には図１（Ａ）〜（Ｅ）に対応している。まずステップＳ１で基板上に裏打層をスパッタリングで形成し、次にステップＳ２で中間層をスパッタリングで形成する。中間層は選択的であり、中間層を設けなくてもよい場合もある。

次にステップＳ３で磁性金属薄膜層をスパッタリングで形成する。続いてステップＳ４で磁性金属薄膜のＣｏの割合で決まる単磁区粒子サイズのドットパターンに対応したレジストマスクを形成する。例えばＣｏ＝８０％であれば、単磁区粒子サイズに対応した２５０ｎｍのドットパターンのレジストマスクを形成する。次にステップＳ５でドライエッチングにより単磁区粒子サイズのサンプル磁性ドットを形成する。なお保護層はＭＦＭによる観察のみであることから不要である。なお、サンプル磁性ドットのサイズは、単磁区粒子サイズに限定されず、量産するパターンドメディアの磁性ドットのサイズより大きい任意のサイズで良い。

図９は、図７のステップＳ３のシングルドメイン計測プロセスの詳細を示したフローチャートである。シングルドメインの計測プロセスにあっては、ステップＳ１で調整用パターンドメディアを交流消磁して磁化方向をランダム化する。次にステップＳ２でメディア上の規定位置の規定領域を対象に磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）で磁区パターンを観察する。

次にステップＳ３で、観察領域に存在する磁性ドット総数とシングルドメインとなる磁性ドット数を計測する。そしてステップＳ４で、シングルドメインとなる割合を算出する。そして、シングルドメインの割合が例えば８５％以上であれば、固体状金属薄膜が形成されたと判定する。

図１０は、図７の製造プロセスにおけるステップＳ１の初期条件設定、及びステップＳ５の成膜条件の調整で行われる図４のスパッタ装置における成膜条件調整処理のフローチャートである。

本発明で成膜条件調整処理を行う図４のスパッタ装置としては、例えば株式会社アネルバ製のＳＰＦ−４３０ＨＳを使用する。このスパッタ装置は、最大供給電力が０．５ｋｗ、ウェハーサイズは４インチである。

図１０において、まずステップＳ１で成膜初期条件を設定する。この場合にはガス圧ＰをＰ＝５ｍＴｏｒｒ、投入電力ＷをＷ＝１００ワット、更に基板・ターゲット距離ＬをＬ＝１５ｃｍとしている。

このような成膜条件の初期設定によりサンプル磁性ドットを形成したサンプルメディアついて計測されたシングルドメインの割合が閾値以上であれば、ステップＳ１の初期条件を成膜条件として確定することから、処理を終了する。

一方、ステップＳ２でシングルドメインの割合が閾値未満であった場合には、ステップＳ３に進み、ガス圧Ｐを規定値ΔＰだけ低下させる。続いてステップＳ４で、低下したガス圧Ｐが放電下限ガス圧か否かチェックし、放電下限ガス圧以下でなければ、ステップＳ９で成膜条件を更新する。ステップＳ４で調整後のガス圧Ｐが放電下限ガス圧以下の場合には、これ以上ガス圧を下げることができないことから、ガス圧ＰはそのままでステップＳ５に進み、投入電力Ｗを規定値ΔＷだけ低下させる。

続いてステップＳ６で、低下させた投入電力Ｗが投入電力下限か否かチェックする。本発明にあっては投入電力下限を３０ワットとしている。投入電力下限でなければ、ステップＳ９で成膜条件を更新する。ステップＳ６で投入電力下限以下であれば、ステップＳ７に進み、基板・ターゲット間距離Ｌを規定値ΔＬだけ拡大する。

続いてステップＳ８で、拡大後の距離Ｌが最大距離か否かチェックする。本発明にあっては最大距離は２０ｃｍである。最大距離未満であればステップＳ９で成膜条件を更新する。最大距離以上であれば、これ以上密度を高めるだけの成膜条件の調整はできないことから異常終了とする。

なお図１０の成膜条件調整処理における成膜初期条件としては、ガス圧５ｍＴｏｒｒ以下、投入電力３０ワット以上、及び基板ターゲット距離２０ｃｍ以下となる範囲につき、その範囲で最適化された条件を必要に応じて初期設定すればよい。またステップＳ１の初期条件については、量産に移行する成膜条件が確定した際に、量産で使用する成膜条件を初期値に替えるようにしてもよい。

また図１０の実施形態にあっては、ガス圧、供給電力及び基板ターゲット間距離の全てを組み合わせているが、各要素の単独調整のみでもよい。望ましくはガス圧の調整を成膜条件に含める必要がある。

なお本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した材質や数値による限定は受けない。

ここで本発明の特徴を列挙すると、次の付記のようになる。
（付記１）
記録層として磁性金属薄膜を成膜した後に微細加工してアレイ状に配列された磁性ドットを形成したパターンドメディアに於いて、
固体状磁性金属薄膜の微細加工により形成された磁性ドットを備えたことを特徴とするパターンドメディア。（１）

（付記２）
記録層としてスパッタリングにより磁性金属薄膜を成膜した後に微細加工してアレイ状に配列される磁性ドットを形成するパターンドメディアの製造方法に於いて、
初期条件により成膜された磁性金属膜をもつサンプル媒体を対象に、前記磁性ドットより大きい所定サイズのサンプル磁性ドットのドットアレイを形成するドット形成過程と、
前記ドットアレイを交流消磁する消磁過程と、
交流消磁した後の各サンプル磁性ドットの磁区パターンを観察して単一磁区となる割合を測定する割合測定過程と、
前記単一磁区となる割合が所定値以上となるように成膜条件を調整して固体状磁性金属薄膜を成膜する成膜条件を決定する調整過程と、
を備えたことを特徴とするパターンドメディアの製造方法。（２）

（付記３）
付記２記載のパターンドメディアの製造方法に於いて、前記ドット形成過程は、前記サンプル磁性ドットとして前記磁性金属薄膜から理論的に決まる単軸粒子サイズをもつ磁性ドットを形成することを特徴とするパターンドメディアの製造方法。

（付記４）
付記２記載のパターンドメディアの製造方法に於いて、前記調整過程は、前記単一磁区となる割合が所定値未満の場合、前記磁性金属薄膜の密度を高めるように成膜条件を調整した後に、前記ドット形成過程、消磁過程及び割合測定過程を繰り返して前記単一磁区となる割合が所定値以上となるように成膜条件を調整することを特徴とするパターンドメディアの製造方法。

（付記５）
付記２記載のパターンドメディアの製造方法に於いて、前記割合測定過程は、交流消磁させた各磁性ドットの磁区パターンを磁気力顕微鏡で観察して単一磁区となる割合を測定することを特徴とするパターンドメディアの製造方法。

（付記６）
付記２記載のパターンドメディアの製造方法に於いて、前記調整過程は、前記単一磁区となる割合が概ね８５パーセント以上となるように成膜条件を設定して固体状磁性金属薄膜を成膜することを特徴とするパターンドメディアの製造方法。（３）

（付記７）
付記６記載のパターンドメディアの製造方法に於いて、前記成膜条件として不揮発性ガスの圧力を５ｍＴｏｒｒ以下としたことを特徴とするパターンドメディアの製造方法。（４）

（付記８）
付記２記載のパターンドメディアの製造方法に於いて、前記調整過程は、前記単一磁区となる割合が概ね１００パーセントとなるように成膜条件を設定して固体状磁性金属薄膜を成膜することを特徴とするパターンドメディアの製造方法。

（付記９）
付記８記載のパターンドメディアの製造方法に於いて、前記調整過程は、前記成膜条件として不揮発性ガスの圧力を概ね３ｍＴｏｒｒとしたことを特徴とするパターンドメディアの製造方法。

（付記１０）
付記７又は９記載のパターンドメディアの製造方法に於いて、前記調整過程は、前記成膜条件として成膜時の投入電力を30ワット以上としたことを特徴とするパターンドメディアの製造方法。

（付記１１）
付記７又は９記載のパターンドメディアの製造方法に於いて、前記調整過程は、前記成膜条件として基板とターゲット間の距離を2０センチメートル以下としたことを特徴とするパターンドメディアの製造方法。

（付記１２）
微細加工によりアレイ状に配列された磁性ドットがパターンドメディアの記録層として形成される磁性金属薄膜の密度を評価するパターンドメディアの評価方法に於いて、
前記磁性ドットより大きい所定サイズのサンプル磁性ドットのドットアレイを形成するするドット形成過程と、
前記ドットアレイを交流消磁する消磁過程と、
交流消磁した後の各磁性ドットの磁区パターンを観察して単一磁区となる割合を測定する割合測定過程と、
測定した割合を閾値と比較して固体状の有無を判定する密度判定過程と、
を備えたことを特徴とするパターンドメディアの評価方法。（５）

（付記１３）
付記１１記載のパターンドメディアの評価方法に於いて、前記ドット形成過程は、前記サンプル磁性ドットとして前記磁性金属薄膜から理論的に決まる単軸粒子サイズをもつ磁性ドットを形成することを特徴とするパターンドメディアの評価方法。

（付記１４）
付記１１記載のパターンドメディアの評価方法に於いて、前記割合測定過程は、交流消磁させた各サンプル磁性ドットの磁区パターンを磁気力顕微鏡で観察して単一磁区となる割合を測定することを特徴とするパターンドメディアの評価方法。

本発明によるパターンドメディアの製造プロセスの説明図四角柱の磁性ドットアレイを形成した本発明によるパターンドメディアの構造説明図円柱の磁性ドットアレイを形成した本発明によるパターンドメディアの構造説明図本発明で用いるスパッタ装置の概略構成の説明図パターンドメディアの磁性ドットを交流消磁した状態でＭＦＭで観察した磁区パターンの説明図ガス圧を変えて生成した磁性金属薄膜から異なる径の磁性ドットアレイを形成して磁区パターンを観測した場合のシングルドメインの割合を示した特性図本発明によるパターンドメディアの製造プロセスのフローチャート図７の調整用メディア製造プロセスの詳細を示したフローチャート図７のシングルドメイン計測プロセスの詳細を示したフローチャート図４のスパッタ装置における成膜条件調整処理のフローチャート

符号の説明

１０：基板
１１：裏打層
１２：中間層
１４：磁性金属薄膜層
１６：レジストマスク
１８：磁性ドット
１８−１：四角柱磁性ドット
１８−２：円柱磁性ドット
２０：保護層
２２：チャンバー
２４：真空ポンプ
２６：ターゲット電極
２８：ターゲット
３０：基板電極
３２：基板
３４：回転駆動部
３６：電源ユニット
３８：不揮発性ガスボンベ
４０：ガス圧検出器
４２，４４：シングルドメイン
４６：マルチドメイン

Claims

記録層として磁性金属薄膜を成膜した後に微細加工してアレイ状に配列された磁性ドットを形成したパターンドメディアに於いて、
固体状磁性金属薄膜の微細加工により形成された磁性ドットを備えたことを特徴とするパターンドメディア。
記録層としてスパッタリングにより磁性金属薄膜を成膜した後に微細加工してアレイ状に配列される磁性ドットを形成するパターンドメディアの製造方法に於いて、
初期条件により成膜された磁性金属膜をもつサンプル媒体を対象に、前記磁性ドットより大きい所定サイズのサンプル磁性ドットのドットアレイを形成するドット形成過程と、
前記ドットアレイを交流消磁する消磁過程と、
交流消磁した後の各サンプル磁性ドットの磁区パターンを観察して単一磁区となる割合を測定する割合測定過程と、
前記単一磁区となる割合が所定値以上となるように成膜条件を調整して固体状磁性金属薄膜を成膜する成膜条件を決定する調整過程と、
を備えたことを特徴とするパターンドメディアの製造方法。
請求項２記載のパターンドメディアの製造方法に於いて、前記調整過程は、前記単一磁区となる割合が概ね８５パーセント以上となるように成膜条件を設定して固体状磁性金属薄膜を成膜することを特徴とするパターンドメディアの製造方法。
請求項６記載のパターンドメディアの製造方法に於いて、前記成膜条件として不揮発性ガスの圧力を５ｍＴｏｒｒ以下としたことを特徴とするパターンドメディアの製造方法。
微細加工によりアレイ状に配列された磁性ドットがパターンドメディアの記録層として形成される磁性金属薄膜の密度を評価するパターンドメディアの評価方法に於いて、
前記磁性ドットより大きい所定サイズのサンプル磁性ドットのドットアレイを形成するするドット形成過程と、
前記ドットアレイを交流消磁する消磁過程と、
交流消磁した後の各磁性ドットの磁区パターンを観察して単一磁区となる割合を測定する割合測定過程と、
測定した割合を閾値と比較して固体並の密度の有無を判定する密度判定過程と、
を備えたことを特徴とするパターンドメディアの評価方法。