JP2006031849A

JP2006031849A - 磁気記録媒体の製造方法、磁気記録媒体および磁気ディスク装置

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Publication number: JP2006031849A
Application number: JP2004210456A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hyodo; 浩之兵藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】磁気記録層の磁気特性を劣化させることなくディスクリートトラック媒体を製造することができる方法を提供する。
【解決手段】非磁性基板上に下地層、磁気記録層、第１のカーボン系保護層を順次形成する工程と、第１のカーボン系保護層上にレジストを形成し、レジストを記録トラックに相当するパターンに加工する工程と、レジストのパターンをマスクとして、第１のカーボン系保護層および磁気記録層をエッチングしてガードバンドに相当する凹部を形成する工程と、レジストのパターンを除去する工程と、ガードバンドに相当する凹部に非磁性膜を埋め込む工程と、磁気記録層上に第１のカーボン系保護層を残した状態で、非磁性膜を平坦化する工程と、第１のカーボン系保護層および非磁性膜の全面に第２のカーボン系保護層を形成する工程とを有する磁気記録媒体の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気記録媒体の製造方法、磁気記録媒体および磁気ディスク装置に関する。

近年、磁気記録媒体のさらなる高密度化に対応するために、隣接する記録トラックを非磁性材料からなるガードバンドで分離し、隣接トラック間の磁気的干渉を低減するようにしたディスクリートトラック媒体が注目を集めている。

従来、ディスクリートトラック媒体を製造するには以下のような方法が一般的に用いられている。すなわち、非磁性基板上に下地層、磁気記録層を順次形成し、磁気記録層上にレジストを形成して記録トラックに相当するパターンに加工し、レジストのパターンをマスクとして磁気記録層をエッチングしてガードバンドに相当する凹部を形成し、レジストのパターンを除去し、ガードバンドに相当する凹部を非磁性層で充填し、非磁性層を平坦化した後、全面にカーボン系保護層を形成する。

また、ディスクリートトラック媒体を製造するための他の方法も知られている（たとえば特許文献1参照）。この方法では、非磁性基板上に下地層（軟磁性下地層、結晶配向制御層）を形成し、レジストを塗布して記録トラックに相当するパターンに加工し、レジストのパターンをマスクとして下地層をエッチングして凹部を形成し、レジストのパターンを除去し、凹部を非磁性層で充填し、非磁性層を平坦化し、全面に垂直磁気記録層および保護層を形成する。この方法では、下地層を分離する凹部内の非磁性層上に成膜された垂直磁気記録層は磁気特性が悪いので、ガードバンドとして機能する。
特開２００３−１６６２２号公報

上述した従来の第１の方法では、レジストパターンを除去する際に磁気記録層表面がたとえば酸素プラズマに曝され、かつ非磁性膜を平坦化する際に磁気記録層表面も平坦化処理されるおそれがある。このため、磁気記録層の表面がダメージを受け、磁気特性の劣化が懸念される。

上述した従来の第２の方法では、磁気記録層表面が酸素プラズマや平坦化処理によるダメージを受けることはない。しかし、この方法では、下地層が酸素プラズマや平坦化処理によるダメージを受けるおそれがある。このため、下地層の表面が荒れて磁気記録層の結晶配向性が悪くなり、磁気記録層の磁気特性に悪影響を与えることが考えられる。

本発明の目的は、磁気記録層の磁気特性を劣化させることなくディスクリートトラック媒体を製造することができる方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基板上に下地層、磁気記録層、第１のカーボン系保護層を順次形成する工程と、前記第１のカーボン系保護層上にレジストを形成し、前記レジストを記録トラックに相当するパターンに加工する工程と、前記レジストのパターンをマスクとして、前記第１のカーボン系保護層および磁気記録層をエッチングしてガードバンドに相当する凹部を形成する工程と、前記レジストのパターンを除去する工程と、前記ガードバンドに相当する凹部に非磁性膜を埋め込む工程と、前記磁気記録層上に前記第１のカーボン系保護層を残した状態で、前記非磁性膜を平坦化する工程と、前記第１のカーボン系保護層および前記非磁性膜の全面に第２のカーボン系保護層を形成する工程とを有することを特徴とする。

本発明の他の態様に係る磁気記録媒体は、非磁性基板上に、下地層と、記録トラックに相当する磁性材料のパターンおよび記録トラックを分離する非磁性材料からなるガードバンドのパターンとを含む磁気記録層と、前記磁気記録層上に形成されたカーボン系保護層とを有する磁気記録媒体であって、前記記録トラック上のカーボン系保護層は、前記ガードバンド上のカーボン系保護層よりも厚いことを特徴とする。

本発明のさらに他の態様に係る磁気記録媒体は、上記の磁気記録媒体と、磁気ヘッドとを有することを特徴とする。

本発明によれば、磁気記録層の磁気特性を劣化させることなくディスクリートトラック媒体を製造することができる方法を提供することができる。

図１（Ａ）〜（Ｇ）を参照して、本発明の一実施例に係る磁気記録媒体（ディスクリートトラック媒体）の製造方法を説明する。図１（Ａ）〜（Ｇ）は磁気記録媒体の半径方向の断面を示している。

図１（Ａ）に示すように、ディスク基板１１上に、スパッタリングにより、下地層１２および垂直磁気記録層１３を堆積する。下地層１２および垂直磁気記録層１３は電磁変換特性が最適となる構成および膜厚とする。垂直磁気記録層１３の下地層１２は軟磁性下地層（ＳＵＬ）と結晶制御層を含むことが好ましい。垂直磁気記録層１３上に第１のカーボン系保護層１４ａを堆積する。第１のカーボン系保護層１４ａを形成するには、スパッタリング、ＣＶＤ（Chemical Vaper Deposition）、ＦＣＶＡ（Filtered Cathodic Vacuum Arc）などの方法を用いることができる。

その後、第１のカーボン系保護層１４ａ上にレジスト５１を塗布する。このレジスト５１に、記録トラック、およびトラッキングサーボ信号、アドレス情報信号、再生クロック信号などに相当するパターンを形成する。図１（Ａ）には、レジスト５１の一部を除去してガードバンドに相当する凹部を形成し、記録トラックに相当する凸部を残した状態を示している。トラッキングサーボ信号、アドレス情報信号、再生クロック信号などに相当するパターンは図示していない。このようにレジストパターンを形成するには、インプリント技術による転写を行ってもよいし、所望のパターンを持つマスクを用いて露光・現像を行ってもよい。

図１（Ｂ）に示すように、レジスト５１のパターンをマスクとして、イオンミリングにより第１のカーボン系保護層１４ａおよび垂直磁気記録層１３を加工する。

図１（Ｃ）に示すように、レジスト５１のパターンを剥離する。剥離は有機溶剤により行う。酸素プラス間を用いる場合は、エンドポイントモニタによりカーボン系保護層表面でエッチングを止める。この際、垂直磁気記録層１３の記録トラック２１上に第１のカーボン系保護層１４ａが残っているので、垂直磁気記録層１３の表面がダメージを受けるのを防ぐことができる。

図１（Ｄ）に示すように、全面にシリコンオングラス（ＳＯＧ）をスピンコートすることにより、ガードバンドに相当する凹部をＳＯＧで充填した後、ベークして非磁性層２２を形成する。

図１（Ｅ）に示すように、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘電結合プラズマ）エッチングにより余剰のＳＯＧを第１のカーボン系保護層１４ａの表面が露出するまで除去して平坦化する。エッチングレートの違いにより凹部を充填したＳＯＧがオーバーエッチされる可能性があるが、ＳＯＧ表面と第１のカーボン系保護層の凹凸は１０ｎｍ程度なら許容できる。この際、エッチングガスにはフッ化炭素系ガスＣＦ₄、ＣＨＦ₃、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈やこれら混合ガスを用いる。この工程において、カーボン系保護層はフッ化水素系ガスではエッチングされないため、垂直磁気記録層１３の表面がダメージを受けるのを防ぐことができる。凹部に残ったＳＯＧからなる非磁性層２２がガードバンドとして機能する。

図１（Ｆ）に示すように、全面に第２のカーボン系保護層１４ｂを形成する。第２のカーボン系保護層１４ｂを形成する場合にも、上記と同様に、スパッタリング、ＣＶＤ（Chemical Vaper Deposition）、ＦＣＶＡ（Filtered Cathodic Vacuum Arc）などの方法を用いることができる。この結果、記録トラック２１上のカーボン系保護層は、ガードバンド２２上のカーボン系保護層よりも厚く形成される。

なお、使用時に磁気ヘッドと垂直磁気記録層１３との間の磁気スペーシングロスを小さくするために、記録トラック２１上の第１および第２のカーボン系保護層の合計厚さを５ｎｍ以下とすることが好ましい。

最後に、図２（Ｇ）に示すように、第２のカーボン系保護層１４ｂの表面に液体潤滑剤１５を塗布する。

潤滑剤１５の密着性を向上させるためには、たとえば第２のカーボン系保護層１４ｂに窒素を添加することが望ましい。また、保護性能と潤滑剤に対する密着性の両方を改善するために、カーボン系保護層を３層以上に分けて堆積してもよい。

以下、本発明に実施形態に係る磁気記録媒体の各層に用いられる材料や、各層の積層構造について説明する。

＜基板＞
基板１１としては、たとえばガラス基板、Ａｌ系合金基板、セラミック基板、カーボン基板、酸化表面を有するＳｉ単結晶基板、およびこれらの基板の表面にＮｉＰ層を形成したものなどを用いることができる。ガラス基板には、アモルファスガラスまたは結晶化ガラスを用いることができる。アモルファスガラスとしては、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスなどがある。結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスなどがある。セラミック基板としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの焼結体を繊維強化したものなどを用いることができる。基板の表面にＮｉＰ層を形成するには、メッキやスパッタリングが用いられる。

＜軟磁性下地層＞
図１の磁気記録媒体は、軟磁性下地層（ＳＵＬ）上に垂直磁気記録層を有するいわゆる垂直二層媒体である。垂直二層媒体の軟磁性下地層は、記録磁極からの記録磁界を通過させ、記録磁極の近傍に配置されたリターンヨークへ記録磁界を還流させるために設けられている。すなわち、軟磁性下地層は記録ヘッドの機能の一部を担っており、記録層に急峻な垂直磁界を印加して、記録効率を向上させる役目を果たす。

軟磁性下地層には、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏのうち少なくとも１種を含む高透磁率材料が用いられる。このような材料として、ＦｅＣｏ系合金たとえばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど、ＦｅＮｉ系合金たとえばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど、ＦｅＡｌ系およびＦｅＳｉ系合金たとえばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど、ＦｅＴａ系合金たとえばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど、ＦｅＺｒ系合金たとえばＦｅＺｒＮなどが挙げられる。

軟磁性下地層に、Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微結晶構造、または微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いることもできる。

軟磁性下地層の他の材料として、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、ＴｉおよびＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることもできる。Ｃｏは、好ましくは８０ａｔ％以上含まれる。このようなＣｏ合金をスパッタリングにより成膜した場合にはアモルファス層が形成されやすい。アモルファス軟磁性材料は、結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示す。また、アモルファス軟磁性材料を用いることにより、媒体の低ノイズ化を図ることができる。好適なアモルファス軟磁性材料としては、たとえばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、及びＣｏＺｒＴａ系合金などを挙げることができる。

軟磁性下地層の下に、軟磁性下地層の結晶性の向上あるいは基板との密着性の向上のためにさらに下地層を設けてもよい。下地層材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、もしくはこれらを含む合金、またはこれらの酸化物、窒化物を用いることができる。

軟磁性下地層と垂直磁気記録層との間に、非磁性体からなる中間層（結晶配向制御層）を設けてもよい。中間層の役割は、軟磁性下地層と記録層との交換結合相互作用を遮断すること、および記録層の結晶性を制御することである。中間層材料としては、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、もしくはこれらを含む合金、またはこれらの酸化物、窒化物を用いることができる。

スパイクノイズ防止のために軟磁性下地層を複数の層に分け、厚さ０．５〜１．５ｎｍのＲｕを挟んで反強磁性結合させてもよい。また、軟磁性層と、ＣｏＣｒＰｔ、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持った硬磁性膜またはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性体からなるピニング層とを交換結合させてもよい。この場合、交換結合力を制御するために、Ｒｕ層の上下に、磁性層たとえばＣｏ、または非磁性層たとえばＰｔを積層してもよい。

＜垂直磁気記録層＞
垂直磁気記録層には、たとえば、Ｃｏを主成分とし、少なくともＰｔを含み、必要に応じてＣｒを含み、さらに酸化物（たとえば酸化シリコン、酸化チタン）を含む材料が用いられる。垂直磁気記録層中では、磁性結晶粒子が柱状構造をなしていることが好ましい。このような構造を有する垂直磁気記録層では、磁性結晶粒子の配向性および結晶性が良好であり、結果として高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を得ることができる。上記のような構造を得るためには、酸化物の量が重要になる。酸化物の含有量は、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｒの総量に対して、３ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下が好ましく、５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下がより好ましい。垂直磁気記録層中の酸化物の含有量が上記の範囲であれば、磁性粒子の周りに酸化物が析出し、磁性粒子を孤立化および微細化させることができる。酸化物の含有量が上記範囲を超える場合、酸化物が磁性粒子中に残留し、磁性粒子の配向性、結晶性を損ね、さらには磁性粒子の上下に酸化物が析出し、結果として磁性粒子が垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造が形成されなくなる。一方、酸化物の含有量が上記範囲未満である場合、磁性粒子の孤立化および微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られなくなる。

垂直磁気記録層のＰｔの含有量は、１０ａｔ％以上２５ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔ含有量が上記範囲であると、垂直磁気記録層に必要な一軸磁気異方性定数Ｋｕが得られ、さらに磁性粒子の結晶性、配向性が良好になり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られる。Ｐｔ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性、配向性が損なわれるおそれがある。一方、Ｐｔ含有量が上記範囲未満である場合、高密度記録に適したＫｕしたがって熱揺らぎ特性が得られなくなる。

垂直磁気記録層のＣｒの含有量は、０ａｔ％以上１６ａｔ％以下が好ましく、１０ａｔ％以上１４ａｔ％以下がより好ましい。Ｃｒ含有量が上記範囲であると、磁性粒子の一軸磁気異方性定数Ｋｕを下げることなく高い磁化を維持でき、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られる。Ｃｒ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子のＫｕが小さくなるため熱揺らぎ特性が悪化し、かつ磁性粒子の結晶性、配向性が悪化し、結果として記録再生特性が悪くなる。

垂直磁気記録層は、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｒ、酸化物に加えて、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅから選ばれる１種類以上の添加元素を含んでいてもよい。これらの添加元素を含むことにより、磁性粒子の微細化を促進するか、または結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。これらの添加元素の合計含有量は、８ａｔ％以下であることが好ましい。８ａｔ％を超えた場合、磁性粒子中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子の結晶性、配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られなくなる。

垂直磁気記録層の他の材料としては、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＰｔＣｒＯ、ＣｏＰｔＳｉ、ＣｏＰｔＣｒＳｉが挙げられる。垂直磁気記録層に、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｈおよびＲｕからなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする合金と、Ｃｏとの多層膜を用いることもできる。また、これらの多層膜の各層に、Ｃｒ、ＢまたはＯを添加した、ＣｏＣｒ／ＰｔＣｒ、ＣｏＢ／ＰｄＢ、ＣｏＯ／ＲｈＯなどの多層膜を用いることもできる。

垂直磁気記録層の厚さは、５〜６０ｎｍが好ましく、１０〜４０ｎｍがより好ましい。この範囲の厚さを有する垂直磁気記録層は高記録密度に適している。垂直磁気記録層の厚さが５ｎｍ未満であると、再生出力が低過ぎてノイズ成分の方が高くなる傾向がある。一方、垂直磁気記録層の厚さが４０ｎｍを超えると、再生出力が高過ぎて波形を歪ませる傾向がある。垂直磁気記録層の保磁力は、２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）以上であることが好ましい。保磁力が２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。垂直磁気記録層の垂直角型比は、０．８以上であることが好ましい。垂直角型比が０．８未満であると、熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。

＜潤滑剤＞
潤滑剤としては、たとえばパーフルオロポリエーテル、フッ化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いることができる。

次に、図２を参照して、本発明の実施形態に係るディスクリートトラック媒体を用いた磁気ディスク装置を説明する。この磁気ディスク装置は、筐体７０の内部に、磁気ディスク（図１で製造した磁気記録媒体）７１と、磁気ヘッドを含むヘッドスライダ７６と、ヘッドスライダ７６を支持するヘッドサスペンションアッセンブリ（サスペンション７５とアクチュエータアーム７４）と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７と、回路基板とを備える。

磁気ディスク７１はスピンドルモータ７２に取り付けられて回転され、垂直磁気記録方式により各種のディジタルデータが記録される。ヘッドスライダ７６に組み込まれている磁気ヘッドはいわゆる複合型ヘッドであり、単磁極構造のライトヘッドと、シールド型ＭＲ再生素子（ＧＭＲ膜、ＴＭＲ膜など）を用いたリードヘッドとを含む。アクチュエータアーム７４の一端にサスペンション７５が保持され、サスペンション７５によってヘッドスライダ７６を磁気ディスク７１の記録面に対向するように支持する。アクチュエータアーム７４はピボット７３に取り付けられる。アクチュエータアーム７４の他端にはボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７が設けられている。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７によってヘッドサスペンションアッセンブリを駆動して、磁気ヘッドを磁気ディスク７１の任意の半径位置に位置決めする。回路基板はヘッドＩＣを備え、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の駆動信号、および磁気ヘッドによる読み書きを制御するための制御信号などを生成する。

本発明の一実施形態における磁気記録媒体の製造方法を示す断面図。本発明の一実施形態における磁気ディスク装置を示す斜視図。

符号の説明

１１…ディスク基板、１２…下地層、１３…垂直磁気記録層、１４ａ、１４ｂ…第１、第２のカーボン系保護層、１５…潤滑剤、２１…記録トラック、２２…非磁性層（ガードバンド）、５１…レジスト、７０…筐体、７１…磁気ディスク、７２…スピンドルモータ、７３…ピボット、７４…アクチュエータアーム、７５…サスペンション、７６…ヘッドスライダ、７７…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）。

Claims

非磁性基板上に下地層、磁気記録層、第１のカーボン系保護層を順次形成する工程と、
前記第１のカーボン系保護層上にレジストを形成し、前記レジストを記録トラックに相当するパターンに加工する工程と、
前記レジストのパターンをマスクとして、前記第１のカーボン系保護層および磁気記録層をエッチングしてガードバンドに相当する凹部を形成する工程と、
前記レジストのパターンを除去する工程と、
前記ガードバンドに相当する凹部に非磁性膜を埋め込む工程と、
前記磁気記録層上に前記第１のカーボン系保護層を残した状態で、前記非磁性膜を平坦化する工程と、
前記第１のカーボン系保護層および前記非磁性膜の全面に第２のカーボン系保護層を形成する工程と
を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
非磁性基板上に、下地層と、記録トラックに相当する磁性材料のパターンおよび記録トラックを分離する非磁性材料からなるガードバンドのパターンとを含む磁気記録層と、前記磁気記録層上に形成されたカーボン系保護層とを有する磁気記録媒体であって、前記記録トラック上のカーボン系保護層は、前記ガードバンド上のカーボン系保護層よりも厚いことを特徴とする磁気記録媒体。
前記記録トラック上のカーボン系保護層の厚さが５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の磁気記録媒体。
非磁性基板上に、下地層と、記録トラックに相当する磁性材料のパターンおよび記録トラックを分離する非磁性材料からなるガードバンドのパターンとを含む磁気記録層と、前記磁気記録層上に形成されたカーボン系保護層とを有し、前記記録トラック上のカーボン系保護層が前記ガードバンド上のカーボン系保護層よりも厚い磁気記録媒体と、
前記記録媒体からの磁気情報の読み出し及び前記記録媒体への磁気情報の書き込みを行う磁気ヘッドと
を具備することを特徴とする磁気ディスク装置。