JP2006048812A - 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録層が所定の凹凸パターンで形成され、記録要素が凹凸パターンの凸部として形成されて面記録密度が高く、且つ、磁気ヘッドのクラッシュが生じにくく信頼性が高い磁気記録媒体及びこのような磁気記録媒体を備える磁気記録再生装置を提供する。
【解決手段】磁気記録媒体１２は、基板の上に所定の凹凸パターンで形成され、該凹凸パターンの凸部として記録要素２４Ａが形成された記録層２４と、記録要素２４Ａの間の凹部２６に充填された非磁性の充填要素２８と、を含み、充填要素２８の上面が基板２２側に部分的に凹む形状に形成されて、凹部２６の幅よりも幅が小さい溝部３０が表面３２に形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、記録層が所定の凹凸パターンで形成され、記録要素が凹凸パターンの凸部として形成された磁気記録媒体及びこれを備えた磁気記録再生装置に関する。

従来、ハードディスク等の磁気記録媒体は、記録層を構成する磁性粒子の微細化、材料の変更、ヘッド加工の微細化等の改良により著しい面記録密度の向上が図られており、今後も一層の面記録密度の向上が期待されているが、磁気ヘッドの加工限界、磁気ヘッドの記録磁界の広がりに起因する隣接トラックへの記録、再生時のクロストークなどの問題が顕在化し、従来の改良手法による面記録密度の向上は限界にきている。

これに対し、一層の面記録密度の向上を実現可能である磁気記録媒体の候補として、記録層が凹凸パターンで形成され、記録要素が凹凸パターンの凸部として形成されたディスクリートトラック媒体や、パターンド媒体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。尚、面記録密度が高い程、磁気ヘッドと磁気記録媒体との磁気的スペースが小さく、ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体のような２００Ｇｂｐｓｉ以上の面記録密度が想定される磁気記録媒体の場合、磁気的スペースを１５ｎｍ以下とする指針が示されている。

又、ハードディスク等の磁気記録媒体では磁気ヘッドのクラッシュを抑制するために表面の平坦性が重視されるが、面記録密度が高く、磁気的スペースが小さいディスクリートトラック媒体やパターンド媒体の場合、特に表面の平坦性が重要である。このため、記録要素の間の凹部を非磁性の充填要素で充填し、記録要素及び充填要素の上面を平坦化することが好ましい。凹部を充填要素で充填する手法としては、スパッタリング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＩＢＤ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の成膜手法を利用できる。又、平坦化の手法としては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法やドライエッチング等の加工手法を利用しうる（例えば、特許文献２、３参照）。

一方、表面が過度に平坦であると、磁気記録媒体の表面に磁気ヘッドが吸着しやすくなり、却って磁気ヘッドのクラッシュが発生しやすくなる。これに対し従来、基板の表面にテクスチャ処理を施し、この上に記録層等を順次成膜していくことで、基板のテクスチャ処理のパターンに倣う微細な凹凸を表面に形成し、吸着による磁気ヘッドのクラッシュを防止していた。尚、ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体の場合、記録要素の上面と、充填要素の上面と、の段差を設けるようにした構成も知られており（例えば、特許文献４参照）、この段差によりテクスチャ効果を付与するという手法も考えられる。

特開平９−９７４１９号公報 特開平１２−１９５０４２号公報 特表平１４−５１５６４７号公報 特開平１−２７９４２１号公報

しかしながら、基板にテクスチャ処理を施す手法で表面に凹凸を形成すると、表面は１００ｎｍ〜２μｍ程度の周期のうねり状の歪んだ形状となる。磁気ヘッドが１００ｎｍ〜２μｍ程度の周期のうねり状の歪みに追従して飛行することは困難であり、このうねり状の歪みがそのまま磁気的スペースの変動となる。磁気的スペースが２５ｎｍ以上であった世代では、このような磁気的スペースの変動は実用上問題とならなかったが、磁気的スペースが１５ｎｍ以下となると、このような磁気的スペースの変動が実用上許容できない影響を及ぼすという問題がある。

更に、基板の表面にテクスチャ処理を施しても、記録要素の間を充填要素で充填し、記録要素及び充填要素の上面を平坦化する場合には、基板のテクスチャ処理に倣った微細な凹凸が除去されてしまうため、この手法を用いて表面に所望の微細な凹凸を形成すること自体が困難であるという問題がある。

又、記録要素の上面と、充填要素の上面と、の段差を設ける手法の場合、磁気ヘッドと、磁気記録媒体の表面と、の間の空気膜剛性が過度に小さくなり、磁気ヘッドの浮上が不安定となるため、外乱により磁気ヘッドの浮上高さが大きく変動しやすくなり、充分な信頼性が得られないという問題がある。

本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであって、記録層が所定の凹凸パターンで形成され、記録要素が凹凸パターンの凸部として形成されて面記録密度が高く、且つ、磁気ヘッドのクラッシュが生じにくく信頼性が高い磁気記録媒体及びこのような磁気記録媒体を備える磁気記録再生装置を提供することを目的とする。

本発明は、充填要素の上面を基板側に部分的に凹む形状に形成し、充填要素が充填する凹部の幅よりも幅が小さい溝部を表面に形成することにより上記目的を達成するものである。

本発明に想到する過程で発明者らは当初、表面に非磁性材の突起を形成することで、吸着による磁気ヘッドのクラッシュを防止することを試みた。しかしながら、突起の分だけ磁気的スペースが大きくなり、記録／再生特性が悪化するという問題があった。そこで発明者らは更に鋭意検討を重ね、上記のような本発明を完成するに至った。

充填要素の上面を基板側に部分的に凹む形状に形成し、表面に溝部を形成することで、記録要素の上面と、磁気ヘッドと、の間の磁気的スペースを小さく保持しつつ、吸着による磁気ヘッドのクラッシュを防止することができる。又、溝部の幅は充填要素が充填する凹部の幅よりも小さいので、磁気ヘッドとの間の充分な空気膜剛性が得られ、磁気ヘッドの浮上高さの変動を抑制することができる。又、充填要素の上面を基板側に部分的に凹む形状に形成することで溝部を形成しており、溝部を形成するために記録要素の上面を加工する必要がないので、良好な磁気特性が得られる。

即ち、次のような本発明により、上記目的を達成することができる。

（１）基板の上に所定の凹凸パターンで形成され、該凹凸パターンの凸部として記録要素が形成された記録層と、前記記録要素の間の凹部に充填された非磁性の充填要素と、を含み、該充填要素の上面が前記基板側に部分的に凹む形状に形成されて、前記凹部の幅よりも幅が小さい溝部が表面に形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。

（２） （１）において、前記溝部は、前記記録要素と前記充填要素との境界に沿って形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。

（３） （１）又は（２）において、前記溝部は、前記基板から離間する方向に拡幅する断面形状を有することを特徴とする磁気記録媒体。

（４） （１）乃至（３）のいずれかにおいて、前記溝部の深さが０．１〜４ｎｍであることを特徴とする磁気記録媒体。

（５） （１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記表面における前記記録要素の上の部分と、前記充填要素の上の部分と、の段差が０〜２ｎｍであることを特徴とする磁気記録媒体。

（６） （１）乃至（５）のいずれかに記載の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に対してデータの記録／再生を行うために該磁気記録媒体の表面に近接して浮上可能であるように設置された磁気ヘッドと、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。

尚、本出願において、「基板の上に所定の凹凸パターンで形成され、該凹凸パターンの凸部として記録要素が形成された記録層」とは、連続記録層が所定のパターンで多数の記録要素に分割された記録層の他、連続記録層が所定のパターンで部分的に分割され、一部が連続する記録要素で構成される記録層、又、例えば螺旋状の渦巻き形状の記録層のように、基板上の一部に連続して形成される記録層、凸部及び凹部双方が形成された連続した記録層も含む意義で用いることとする。

又、本出願において「充填要素の上面」とは、充填要素における基板と反対側の面という意義で用いることとする。「記録要素の上面」についても同様である。

又、本出願において「溝部の幅」とは、図１８中に符号Ｗｇで示されるように、磁気記録媒体１０８の表面１１０における溝部１００に隣接する充填要素１０４の上の部分、又は、記録要素１０６Ａの上の部分のうち低い方（基板１０２に近い方）から溝部１００の底までの厚さ方向の長さの半分の位置における幅という意義で用いることとする。

又、本出願において「凹部の幅」とは、図１８中に符号Ｗｒで示されるように、凹部１１２の深さの半分の位置における幅という意義で用いることとする。

又、本出願において「溝部の深さ」とは、図１８中に符号Ｄｇで示されるように、磁気記録媒体１０８の表面１１０における溝部１００に隣接する充填要素１０４の上の部分、又は、記録要素１０６Ａの上の部分のうち高い方（基板１０２から離間している方）から溝部１００の底までの厚さ方向の長さという意義で用いることとする。尚、図１８では、「溝部の深さ」の意義の説明のため、表面１１０における記録要素１０６Ａの上の部分が充填要素１０４の上の部分よりも高い場合と、充填要素１０４の上の部分が記録要素１０６Ａの上の部分よりも高い場合と、を便宜上１つの図中に図示している。

又、本出願において「表面における記録要素の上の部分」とは、図１８中に符号Ａで示されるように、磁気記録媒体１０８の表面１１０における、記録要素１０６Ａの基板１０２と反対側に位置する部分のうち最も高い部分（基板１０２から最も離間している部分）という意義で用いることとする。

同様に、「表面における充填要素の上の部分」とは、図１８中に符号Ｂで示されるように、磁気記録媒体１０８の表面１１０における、充填要素１０４の基板１０２と反対側に位置する部分のうち最も高い部分（基板１０２から最も離間している部分）という意義で用いることとする。

又、本出願において「表面における記録要素の上の部分と、充填要素の上の部分と、の段差」とは、図１８中に符号Ｓで示されるように、磁気記録媒体１０８の表面１１０における、記録要素１０６Ａの上の部分と、充填要素１０４の上の部分と、の厚さ方向の長さという意義で用いることとする。

又、本出願において「磁気記録媒体」という用語は、情報の記録、読み取りに磁気のみを用いるハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気テープ等に限定されず、磁気と光を併用するＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌ）等の光磁気記録媒体、磁気と熱を併用する熱アシスト型の記録媒体も含む意義で用いることとする。

本発明によれば、記録層が凹凸パターンで形成され、記録要素が凹凸パターンの凸部として形成されて面記録密度が高く、且つ、磁気ヘッドのクラッシュが生じにくく信頼性が高い磁気記録媒体及びこのような磁気記録媒体を備える磁気記録再生装置を実現することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１に示されるように、本発明の第１実施形態に係る磁気記録再生装置１０は、磁気記録媒体１２と、磁気記録媒体１２に対してデータの記録／再生を行うために磁気記録媒体１２の表面に近接して浮上可能であるように設置された磁気ヘッド１４と、を備え、磁気記録媒体１２の構成に特徴を有している。他の構成については、本発明の理解のために特に必要とは思われないため、説明を適宜省略することとする。

尚、磁気記録媒体１２はチャック１６に固定され、該チャック１６と共に回転自在とされている。又、磁気ヘッド１４は、アーム１８の先端近傍に装着され、アーム１８はベース２０に回動自在に取付けられている。これにより、磁気ヘッド１４は磁気記録媒体１２の径方向に沿う円弧軌道で磁気記録媒体１２の表面上で浮上して可動とされている。

磁気記録媒体１２は、垂直記録型のディスクリートトラックタイプの磁気ディスクで、図２に示されるように、基板２２の上に所定の凹凸パターンで形成され、該凹凸パターンの凸部として記録要素２４Ａが形成された記録層２４と、記録要素２４Ａの間の凹部２６に充填された非磁性の充填要素２８と、を含み、図３に拡大して示されるように、充填要素２８の上面が基板２２側に部分的に凹む形状に形成されて、凹部２６の幅よりも幅が小さい溝部３０が表面３２に形成されたことを特徴としている。尚、図２及び図３では、理解を容易にするため、記録層２４を他の層と比較して実際よりも厚く描いている。図４〜図１０、図１３〜図１８についても同様である。

基板２２は、記録層２４側の面が鏡面研磨されている。基板２２の材料としては、ガラス、ＮｉＰで被覆したＡｌ合金、Ｓｉ、Ａｌ_２Ｏ_３等の非磁性材料を用いることができる。

記録層２４は、厚さが５〜３０ｎｍである。記録層２４の材料としては、ＣｏＣｒＰｔ合金等のＣｏＣｒ系合金、ＦｅＰｔ系合金、これらの積層体、ＳｉＯ_２等の酸化物系材料の中にＣｏＰｔ等の強磁性粒子をマトリックス状に含ませた材料等を用いることができる。記録要素２４Ａは、データ領域において径方向に微細な間隔の同心円状のトラック形状で形成されており、図２及び図３はこれを図示したものである。又、記録要素２４Ａは、サーボ領域において所定のサーボ情報のパターン形状で形成されている（図示省略）。

充填要素２８の材料としては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、フェライト等の酸化物、ＡｌＮ等の窒化物、ＳｉＣ等の炭化物等を用いることができる。充填要素２８の上面は、隣接する記録要素２４Ａとの境界近傍が基板２２側に凹んでいる。

記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上には保護層３６、潤滑層３８がこの順で形成されている。これら保護層３６、潤滑層３８は、記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上面の形状に倣って形成されている。前記表面３２は潤滑層３８の上面であり、前記溝部３０は、潤滑層３８の上面に形成されている。

溝部３０は、記録要素２４Ａと充填要素２８との境界に沿って形成され、基板２２から離間する方向に拡幅する断面形状を有している。溝部３０の深さは０．１〜４ｎｍであることが好ましい。又、溝部３０の幅は、凹部２６の幅の１／４以下であることが好ましい。

保護層３６は、厚さが１〜５ｎｍである。保護層３６の材料としては、例えば、ダイヤモンドライクカーボンと呼称される硬質炭素膜等を用いることができる。尚、本出願において「ダイヤモンドライクカーボン（以下、「ＤＬＣ」という）」という用語は、炭素を主成分とし、アモルファス構造であって、ビッカース硬度測定で２×１０^９〜８×１０^１０Ｐａ程度の硬さを示す材料という意義で用いることとする。又、潤滑層３８は、厚さが１〜２ｎｍである。潤滑層３８の材料としては、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）やフォンブリン系潤滑剤等を用いることができる。

又、基板２２及び記録層２４の間には、下地層４０、反強磁性層４２、軟磁性層４４、記録層２４に厚さ方向（表面に垂直な方向）の磁気異方性を付与するための配向層４６が形成されている。下地層４０は、厚さが２〜４０ｎｍである。下地層４０の材料としてはＴａ等を用いることができる。反強磁性層４２は、厚さが５〜５０ｎｍである。反強磁性層４２の材料としてはＰｔＭｎ合金、ＲｕＭｎ合金等を用いることができる。軟磁性層４４は、厚さが５０〜３００ｎｍである。軟磁性層４４の材料としては、Ｆｅ（鉄）合金、Ｃｏ（コバルト）アモルファス合金、フェライト等を用いることができる。尚、軟磁性層４４は、軟磁性を有する層と、非磁性層と、の積層構造であってもよい。配向層４６は、厚さが２〜４０ｎｍである。配向層４６の具体的な材料としては、非磁性のＣｏＣｒ合金、Ｔｉ、Ｒｕ、ＲｕとＴａの積層体、ＭｇＯ等を用いることができる。

次に、磁気記録媒体１２の作用について説明する。

磁気記録媒体１２は、表面３２に溝部３０が形成されているので、記録要素２４Ａの上面と、磁気ヘッド１４と、の間の磁気的スペースを小さく保持しつつ、吸着による磁気ヘッド１４のクラッシュを防止することができる。

又、溝部３０の幅は充填要素２８が充填する凹部２６の幅よりも小さいので、磁気ヘッド１４との間の充分な空気膜剛性が得られ、磁気ヘッドの浮上高さの変動が抑制される。更に、溝部３０は、基板２２から離間する方向に拡幅する断面形状を有しているので、磁気ヘッド１４の吸着を防止するために溝部３０における磁気ヘッド１４側の幅を大きくしても溝部３０の容積は小さく抑制される。磁気記録媒体１２と磁気ヘッド１４との間の空気膜剛性はこの溝部３０の容積によって決まるので、この点でも、磁気ヘッド１４との間の空気膜剛性が高められている。

又、充填要素２８の上面が基板２２側に部分的に凹む形状に形成され、これに倣って溝部３０が形成されており、記録要素２４Ａの上面はほぼ平坦であり、殆ど加工されていないので、良好な磁気特性が得られる。

又、充填要素２８の上面が基板２２側に部分的に凹む形状に形成され、これに倣って溝部３０は記録要素２４Ａと充填要素２８との境界に沿って形成されているので、溝部３０の形成が容易である。尚、溝部３０の形成方法については後述する。

又、溝部３０は記録要素２４Ａと充填要素２８との境界に沿って形成され、磁気ヘッド１４の（相対的な）走行方向に沿って形成されているので、この点でも磁気ヘッド１４の浮上高さの変動が生じにくくなっている。

又、磁気記録媒体１２は、記録要素２４Ａが、データ領域においてトラック形状で形成されているので面記録密度が高くても記録対象のトラックに隣接するトラックへの記録や再生時のクロストーク等の問題が生じにくい。

更に、磁気記録媒体１２は、記録要素２４Ａ同士が分割され、記録要素２４Ａ間の凹部２６には記録層２４が存在しないので凹部２６からノイズが発生することがなく、この点でも良好な記録／再生特性が得られる。

尚、本第１実施形態において、磁気記録媒体１２は、記録要素２４Ａの上面の高さと、充填要素２８の上面の高さと、が等しく、溝部３０を除いて表面３２は平坦であるが、図４に示される本発明の第２実施形態のように、記録要素２４Ａの上面が、充填要素２８の上面よりも高く、表面３２における記録要素２４Ａの上の部分と、表面３２における充填要素２８の上の部分と、に段差がある構成としてもよい。又、図５に示される本発明の第３実施形態のように、充填要素２８の上面が、記録要素２４Ａの上面よりも高い構成としてもよい。この場合、磁気ヘッドとの間の充分な空気膜剛性を保持するためには、表面３２における記録要素２４Ａの上の部分と充填要素２８の上の部分と、の段差を２ｎｍ以下とすることが好ましい。尚、磁気ヘッドとの間の磁気的スペースを小さく保持するためには、第２実施形態のように、記録要素２４Ａの上面が、充填要素２８の上面よりも高い構成とすることが好ましい。

又、上記第１実施形態において、充填要素２８の上面を部分的に凹む形状とすることで、表面３２に溝部３０を形成しているが、図６に示される本発明の第４実施形態のように、記録要素２４Ａの磁気特性に悪影響を及ぼさない程度であれば、充填要素２８の上面と共に記録要素２４Ａの上面も部分的に凹む形状として、表面３２に溝部３０を形成してもよい。

又、上記第１実施形態において、記録層要素２４Ａ及び充填要素２８の上に保護層３６、潤滑層３８が形成されているが、例えば、図７に示される本発明の第５実施形態のように、製造工程において記録要素２４の上面を加工から保護するために記録要素２４Ａの上面にストップ膜４８を成膜し、ストップ膜４８が記録要素２４Ａの上面に残存する構成としてもよい。尚、この場合も、表面３２における記録要素２４Ａの上の部分（ストップ膜４８の上の部分）と充填要素２８の上の部分と、の段差が０〜２ｎｍとなるように加工することが好ましい。又、図８に示される本発明の第６実施形態のように、保護層３６、潤滑層３８を省略し、記録要素２４及び充填要素２８の上面が表面３２を構成するようにしてもよい。

又、上記第１実施形態において、溝部３０は、基板２２から離間する方向に拡幅する断面形状を有しているが、例えば、図９に示される本発明の第７実施形態のように、溝部３０が厚さ方向に一定の幅の断面形状を有する構成としてもよい。

又、上記第１実施形態において、溝部３０は、記録要素２４Ａと、充填要素２８と、の境界に沿って形成されているが、例えば、図１０及び図１１に示される本発明の第８実施形態のように、充填要素２８の幅方向の中央近傍の上に溝部３０を形成してもよい。又、図１２に示される本発明の第９実施形態のように、溝部３０が、充填要素２８の上に径方向に沿って放射状に形成された構成としてもよい。

又、上記第１実施形態において、基板２２と、記録層２４と、の間に下地層４０、反強磁性層４２、軟磁性層４４、配向層４６が形成されているが、基板２２と、記録層２４と、の間の層の構成は、磁気記録媒体の種類やニーズに応じて適宜変更すればよい。又、下地層４０、反強磁性層４２、軟磁性層４４、配向層４６を省略し、基板２２上に記録層２４を直接形成してもよい。

又、上記第１実施形態において、磁気記録媒体１２は、垂直記録型の磁気ディスクであるが、面内記録型の磁気ディスクについても本発明は適用可能である。

又、上記第１実施形態において、磁気記録媒体１２は、基板２２の片面に記録層２４等が形成されているが、基板の両面に記録層等が形成された両面記録式の磁気記録媒体についても本発明は適用可能である。

又、上記第１実施形態において、磁気記録媒体１２はデータ領域において記録要素２４Ａがトラックの径方向に微細な間隔で並設されたディスクリートトラックタイプの磁気ディスクであるが、記録要素がトラックの周方向（セクタの方向）に微細な間隔で並設された磁気ディスク、トラックの径方向及び周方向の両方向に微細な間隔で並設された磁気ディスク、トラックが螺旋形状をなす磁気ディスクについても本発明は当然適用可能である。又、ＭＯ等の光磁気ディスク、磁気と熱を併用する熱アシスト型の磁気ディスク、更に、磁気テープ等ディスク形状以外の凹凸パターンの記録層を有する他の磁気記録媒体に対しても本発明を適用可能である。

上記第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成を有する９種類の磁気記録媒体１２を１０枚ずつ作製した。作製した磁気記録媒体１２の主要部の構成を以下に示す。

基板２２は直径が約６５ｍｍで材料はガラスである。記録層２４は、厚さが約２０ｎｍで、材料はＣｏＣｒＰｔ合金である。充填要素２８の材料はＳｉＯ_２である。保護層３６は、厚さが約２ｎｍで、材料はＤＬＣである。潤滑層３８は、厚さが約１ｎｍで、材料はＰＦＰＥである。

これらの磁気記録媒体１２の具体的な作製方法について簡単に説明する。まず、基板２２の上に、下地層４０、反強磁性層４２、軟磁性層４４、配向層４６、連続記録層（未加工の記録層２４）、第１のマスク層、第２のマスク層をこの順でスパッタリング法により形成し、更にレジスト層をスピンコート法で塗布した。尚、第１マスク層は、厚さが約２５ｎｍで、材料はＴａＳｉである。又、第２マスク層は、厚さが約１０ｎｍで、材料はＮｉである。レジスト層は、厚さが約１００ｎｍで、材料はネガ型レジスト（ＮＥＢ２２Ａ 住友化学工業株式会社製）ある。

このレジスト層に転写装置（図示省略）を用いて、サーボ領域のサーボパターン及びデータ領域のトラックパターンに相当する凹凸パターンをナノ・インプリント法により転写し、Ｏ_２ガスを用いた反応性イオンビームエッチングにより、凹部の底部のレジスト層を除去する。次に、Ａｒガスを用いたイオンビームエッチングにより、凹部の底部の第２のマスク層を除去し、更に、ＳＦ_６ガスを反応ガスとする反応性イオンエッチングにより、凹部の底部の第１のマスク層を除去してから、ＣＯガス及びＮＨ_３ガスを反応ガスとする反応性イオンエッチングにより、凹部の底部の連続記録層６２を除去し、連続記録層を多数の記録要素２４Ａに分割し、凹凸パターンの記録層２４を形成した。尚、データ領域におけるトラックピッチ（記録要素２４Ａ同士のトラック幅方向のピッチ）は約２００ｎｍとし、記録要素２４Ａの上面の幅（トラック幅）が約１００ｎｍとなるように加工した。又、ＳＦ_６ガスを反応ガスとする反応性イオンエッチングにより、記録要素２４Ａ上に残存する第１のマスク層を完全に除去した。

次に、図１３に示されるように、バイアススパッタリング法により被加工体５０の表面に充填材５２（充填要素２８の材料）を約３０ｎｍの厚さ（記録要素２４Ａ上の厚さ）に成膜した。この際、成膜パワー（ターゲットに印加するパワー）を約５００Ｗ、真空チャンバ内圧力を約０．３Ｐａ、被加工体５０に印加するバイアスパワーを約２５０Ｗに設定した。充填材５２は、記録層２４の凹凸パターンに倣って、表面の凹凸がある程度抑制された形状で充填材が記録要素２４Ａを覆うように被加工体５０上に成膜され、凹部２６に充填材５２が充填された。尚、充填材５２の凸部は側端部が記録要素２４Ａの上面の端部よりも内側に位置するように形成された。

更に、スパッタリング法により、充填材５２上に被覆材５４を約１０ｎｍの厚さに成膜した。この際、成膜パワーを約５００Ｗ、真空チャンバ内圧力を約０．３Ｐａに設定した。被覆材の材料としてはイオンビームエッチングに対するエッチングレートがＳｉＯ_２よりも低いＰｔ（白金）を用いた。尚、Ｐｔに代えてＣｒやＺｒを用いてもよい。尚、充填材５２の凸部は側端部が記録要素２４Ａの上面の端部よりも内側の位置に形成されているので、被覆材５４の凸部は側端部が記録要素２４Ａの上面の端部近傍となるように形成された。尚、図１３は本第１実施形態の理解のため、凹凸形状を実際よりも強調して描いている。９種類の被加工体５０における具体的な被覆材５４の成膜厚さを表１に示す。尚、表１に示される被覆材５４の成膜厚さは１０枚の被加工体５０の平均値である。

次に、被加工体５０を回転させながらＡｒガスを用いたイオンビームエッチングにより図１４に示されるように被加工体５０の表面の被覆材５２及び充填材５４を除去し、平坦化した。この際、９種類の被加工体５０のエッチング時間を調節することで、記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上面を異なる形状に加工した。具体的なエッチング時間を表１に示す。

尚、Ａｒガスの入射角を被加工体５０の表面に対して約２°に設定した。このようにＡｒガスの入射角を被加工体５０の表面に垂直な方向から傾斜させることにより、凹部におけるエッチングレートよりも凸部端部におけるエッチングレートが高い傾向が顕著となり、図１４に示されるように、凸部端部の被覆材５４は、凹部の被覆材５４よりも速く除去され、記録要素２４Ａの上の凸部端部の充填材５２が被覆材５４から露出した。

更にエッチングが進行すると、図１５に示されるように、充填材５２が被覆材５４から露出した部分（凸部端部）は他部よりも速く除去され、充填材５２は、記録要素２４Ａの上において、凹部２６におけるよりも速く除去された。これにより、図１６に示されるように、成膜時に対して凹凸が逆転した。又、充填材の凹部は幅が記録要素２４Ａの上面の幅よりも若干広く形成された。被覆材５４が完全に除去されると、充填材５２は一様に除去されるが、記録要素２４Ａのエッチングレートは充填材５２のエッチングレートよりも低いので、凹部２６の端部近傍におけるエッチングが最も速く進行することになり、図１７に示されるように、充填要素２８の上面は端部が基板１２側に凹んだ形状となった。

この際、記録要素２４Ａの上面も、端部近傍が僅かに加工されうるが、エッチングレートが低いので他の部位は加工から保護され、平坦な形状に保持される。尚、充填材５２を成膜する前に、充填材５２よりもイオンビームエッチングに対するエッチングレートが低いＤＬＣ等のストップ膜を記録要素２４Ａの上面に成膜しておくことで、記録要素２４Ａの上面を加工から一層確実に保護することができる。

次に、ＣＶＤ法により記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上面に約２ｎｍの厚さでＤＬＣの保護層３６を形成し、更に、ディッピング法により保護層３６の上に１〜２ｎｍの厚さでＰＦＰＥの潤滑層３８を塗布した。保護層３６、潤滑層３８は、記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上面の形状に倣って成膜され、前記図３、図４に示されるように、記録要素２４Ａ及び充填要素２８に沿って表面３２に溝部３０が形成された。

このようにして得られた９種類の磁気記録媒体１２の溝部３０の幅、深さ、表面３２における記録要素２４Ａの上の部分と充填要素２８の上の部分と、の段差を測定したところ表１に示されるような結果であった。尚、表１に記載された数値はいずれも各種類の１０枚の磁気記録媒体１２の平均値である。又、Ｆ〜Ｊ種の段差は、これらの段差の分だけ、表面３２における記録要素２４Ａの上の部分が充填要素２８の上の部分よりも高いことを示す。

又、これら９種類の磁気記録媒体１２に対し、中心から半径方向に１８〜２０ｍｍの２ｍｍの幅の領域において、１０万回の磁気ヘッド１４のシーク試験を行った。この際、磁気ヘッド１４は、浮上高さが１０ｎｍとなるようにサスペンション荷重を調節した。又、平均シーク時間は１２ｍｓとした。シーク試験においてＬＤＶ（Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｉｂｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて磁気ヘッド１４の浮上高さの変動量を測定した。又、シーク試験後、磁気ヘッド１４のクラッシュ痕を調べた。これらの測定結果を表１に示す。尚、クラッシュ痕の測定結果は磁気ヘッドにクラッシュ痕を生じさせた磁気記録媒体の枚数として示す。又、表１に記載された磁気ヘッド１４の浮上高さの変動量は各種類の１０枚の磁気記録媒体１２の平均値である。

[比較例]
上記実施例に対し、鏡面研磨された１０枚の基板を用意し、実施例と同様にして基板の上に保護層３６、潤滑層３８を形成した。これらの基板に対して１０万回の磁気ヘッド１４のシーク試験を行った。尚、シーク試験の条件を上記実施例と同様とした。シーク試験において磁気ヘッド１４の浮上高さの変動量を測定した。又、シーク試験後、磁気ヘッド１４のクラッシュ痕を調べた。これらの測定結果を表１に併記して示す。

表１に示されるように、比較例は、１０枚の基板のうち、６枚の基板でクラッシュが発生していたのに対し、実施例は、１種類の１０枚の磁気記録媒体のうちの２枚の磁気記録媒体でクラッシュの発生が生じていただけで、８種類の磁気記録媒体１２ではクラッシュが全く発生していなかった。即ち、実施例は比較例に対しクラッシュの発生が著しく抑制されていることが確認された。比較例は、基板が鏡面研磨されているために、磁気ヘッドが吸着されることによるクラッシュが生じやすくなっているのに対し、実施例は、磁気記録媒体１２表面３２に溝部３０が形成されているため、磁気ヘッドの吸着によるクラッシュが抑制されたものと考えられる。

尚、実施例のうち、表面３２における記録要素２４Ａの上の部分と充填要素２８の上の部分と、の段差が０〜２ｎｍのＡ〜Ｈ種の８種類の磁気記録媒体ではクラッシュが発生していなかったのに対し、クラッシュが発生したＪ種の磁気記録媒体１２は、表面３２における記録要素２４Ａの上の部分と充填要素２８の上の部分と、の段差が３ｎｍであった。Ｊ種の磁気記録媒体１２のクラッシュは、磁気ヘッドの吸着によるものではなく、磁気ヘッド１の浮上高さの変動によるものと考えられる。表１より、表面３２における記録要素２４Ａの上の部分と充填要素２８の上の部分と、の段差が０〜２ｎｍであれば、このような磁気ヘッドの浮上高さの変動によるクラッシュを確実に防止できることがわかる。

又、ハードディスクの場合、良好な記録／再生特性を得るためには磁気ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に制限することが目安とされている。表１より、表面３２における記録要素２４Ａの上の部分と、充填要素２８の上の部分と、の段差が０ｎｍであるＡ〜Ｅ種のうち、溝部３０の深さが６ｎｍであるＥ種だけが、磁気ヘッドの浮上高さの変動量が３ｎｍを超えており、溝部３０の深さが４ｎｍ以下であるＡ〜Ｄ種はいずれも磁気ヘッドの浮上高さの変動量が３ｎｍ以下であった。即ち、表面３２における記録要素２４Ａの上の部分と、充填要素２８の上の部分と、の段差が０ｎｍの場合、溝部３０の深さを０．１〜４ｎｍの範囲内に制限することで、磁気ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に確実に抑制できることがわかる。

又、溝部３０の深さが４ｎｍであるＦ〜Ｊ種のうち、表面３２における記録要素２４Ａの上の部分と、充填要素２８の上の部分と、の段差が３ｎｍであるＪ種だけが、磁気ヘッドの浮上高さの変動量が３ｎｍを超えており、表面３２における記録要素２４Ａの上の部分と、充填要素２８の上の部分と、の段差が２ｎｍ以下であるＧ〜Ｈ種はいずれも磁気ヘッドの浮上高さの変動量が３ｎｍ以下であった。即ち、溝部３０の深さが４ｎｍ以下に抑制されていれば、表面３２における記録要素２４Ａの上の部分と、充填要素２８の上の部分と、の段差があっても段差を０〜２ｎｍの範囲内に制限することで、磁気ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に確実に抑制できることがわかる。

本発明は、例えば、ディスクリートトラック媒体、パターンド媒体等の、記録層が所定の凹凸パターンで形成された磁気記録媒体に利用することができる。

本発明の第１実施形態に係る磁気記録再生装置の要部の概略構造を模式的に示す斜視図 同磁気記録再生装置の磁気記録媒体の構造を模式的に示す側断面図 同磁気記録媒体の充填要素周辺の構造を拡大して模式的に示す側断面図 本発明の第２実施形態に係る磁気記録媒体の充填要素周辺の構造を拡大して模式的に示す側断面図 本発明の第３実施形態に係る磁気記録媒体の充填要素周辺の構造を拡大して模式的に示す側断面図 本発明の第４実施形態に係る磁気記録媒体の充填要素周辺の構造を拡大して模式的に示す側断面図 本発明の第５実施形態に係る磁気記録媒体の充填要素周辺の構造を拡大して模式的に示す側断面図 本発明の第６実施形態に係る磁気記録媒体の充填要素周辺の構造を拡大して模式的に示す側断面図 本発明の第７実施形態に係る磁気記録媒体の充填要素周辺の構造を拡大して模式的に示す側断面図 本発明の第８実施形態に係る磁気記録媒体の充填要素周辺の構造を拡大して模式的に示す側断面図 同磁気記録媒体の溝部の形状を模式的に示す平面図 本発明の第９実施形態に係る磁気記録媒体の溝部の形状を模式的に示す平面図 本発明の実施例に係る磁気記録媒体の製造工程において、被加工体の表面に充填材及び被覆材が成膜された状態を模式的に示す側断面図 平坦化により同被覆材が凸部の側端部において除去された状態を模式的に示す側断面図 同充填材が凸部の端部上において他部よりもエッチングが進行した状態を模式的に示す側断面図 成膜時に対して凹凸が逆転した充填材を模式的に示す側断面図 上面の端部が凹んだ形状に加工された充填材を模式的に示す側断面図 本発明の溝部の幅、凹部の幅、溝部の深さ、表面における記録要素の上の部分、表面における充填要素の上の部分を模式的に示す側断面図

符号の説明

１０…磁気記録再生装置
１２、１０８…磁気記録媒体
１４…磁気ヘッド
１６…チャック
１８…アーム
２０…ベース
２２、１０２…基板
２４、１０６…記録層
２４Ａ、１０６Ａ…記録要素
２６、１１２…凹部
２８、１０４…充填要素
３０、１００…溝部
３２、１１０…表面
３６…保護層
３８…潤滑層
４０…下地層
４２…反強磁性層
４４…軟磁性層
４６…配向層
４８…ストップ膜
５０…被加工体
５２…充填材
５４…被覆材

Claims (6)

1. 基板の上に所定の凹凸パターンで形成され、該凹凸パターンの凸部として記録要素が形成された記録層と、前記記録要素の間の凹部に充填された非磁性の充填要素と、を含み、該充填要素の上面が前記基板側に部分的に凹む形状に形成されて、前記凹部の幅よりも幅が小さい溝部が表面に形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。
2. 請求項１において、
   前記溝部は、前記記録要素と前記充填要素との境界に沿って形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。
3. 請求項１又は２において、
   前記溝部は、前記基板から離間する方向に拡幅する断面形状を有することを特徴とする磁気記録媒体。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記溝部の深さが０．１〜４ｎｍであることを特徴とする磁気記録媒体。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記表面における前記記録要素の上の部分と、前記充填要素の上の部分と、の段差が０〜２ｎｍであることを特徴とする磁気記録媒体。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に対してデータの記録／再生を行うために該磁気記録媒体の表面に近接して浮上可能であるように設置された磁気ヘッドと、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。

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