JP2006085795A

JP2006085795A - 磁気記録媒体の製造方法および磁気記録媒体

Info

Publication number: JP2006085795A
Application number: JP2004267915A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Asai; 弘紀浅井; Tadashi Okamoto; 匡史岡本; Toshio Fukazawa; 利雄深澤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】エッチングを用いること無く、軟磁性層のパターニングを行うことで、低コストで、高品質な磁気記録媒体を提供すること。
【解決手段】パターニングされた軟磁性層が形成された基板と、垂直磁気異方性を持つ磁気記録層と、で構成された磁気記録媒体の製造工程において、凹凸パターンが加工されたモールドを押し当てることで、基材にモールドの反転パターンを転写する工程と、パターンが転写された基材上に軟磁性層を形成する工程と、軟磁性層が形成された基板の表面を平坦化する工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気記録媒体に垂直な方向で磁化を記録する、所謂垂直磁気記録媒体、およびその製造方法に関するものである。

ハードディスク等の磁気記録媒体において、記録密度の向上を図る為には、ディスク円周方向の線記録密度やディスク半径方向のトラック記録密度を向上させる必要がある。

ディスク円周方向の線記録密度を向上させるための有効な手段として、従来から垂直磁気記録方式が提案されているが、近年、従来型の面内磁気記録方式での高記録密度化に限界が見え始めた為、この垂直磁気記録方式をＨＤＤとして実用化するための取り組みが各方面でされている。一般的にはこの垂直磁気記録方式に用いられる垂直磁気記録媒体は、ガラス材料などの非磁性の基板の上に形成された軟磁性層（軟磁性裏打ち層）と、その上に形成された磁気記録層からなる構成となっている。この磁気記録層は基板に対し垂直方向に磁気異方性を有する材料で構成されている。

一方で、ディスク半径方向のトラック密度を向上させるための有効な方法として提案されているのが、記録媒体の構造として、磁気記録のトラックが磁気的に分離された、いわゆるディスクリートトラック（ｄｉｓｃｒｅｔｅｔｒａｃｋ）型媒体である（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

垂直磁気記録媒体に、このディスクリートトラックを適用させたものについて公知技術として開示されており、リソグラフィ技術等によって、軟磁性層上に磁気記録層を形成した垂直二層磁気記録媒体のデータトラックとデータトラックとの間（データトラック間）を軟磁性裏打ち層と磁気記録層を二層まとめてエッチングして磁気記録層の表面に凹状の欠如部を設けるよう形成したもの（例えば、特許文献３参照）や、磁気記録層のみをエッチングによって除去することで、凹状の欠如部を形成したもの（例えば、特許文献４参照）がある。

このように直接磁性層をエッチングする場合、磁性層にダメージを与えると考えられている。そのため、磁気記録層の磁気特性が劣化し、記録再生特性に悪影響をおよぼすことがある。また、上記のように磁気記録層を凹形状にエッチングしたものは、一般的に、磁気記録層の欠如部への異物だまりを防止し、同時に浮上型HDDヘッドの安定浮上させるため、ＳｉＯ₂等の非磁性材料を埋め込み、ＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）等で、磁気記録膜を含む表面の平滑化を行う。しかし、磁気記録層は通常１０−１００ｎｍ程度の非常に薄い層であるため、研磨時に発生するダメージの影響を受けやすく、磁気特性が著しく劣化する恐れがある。

そこで、軟磁性下地層を凹形状に加工し非磁性膜を埋め込み、その上に記録磁性膜を形成し媒体とすることによってディスクリート効果を生じさせるものも提案されている（例えば、特許文献５参照）。

また、上述したディスクリートトラック構造によって、記録密度の向上を図る目的以外に、軟磁性層を経由して侵入する外部の浮遊磁界が、垂直磁気ヘッドの主磁極先端へ集中することで発生する、情報の誤消去を防止する目的で、軟磁性層をパターニングする磁気記録媒体も提案されている（例えば、特許文献６参照）。
特開昭５６−１１９９３４号公報特開平２−２０１７３０号公報特開平４−３１０６２１号公報特開平７−１２９９５３号公報特開２００３−１６６２１号公報特開平５−１５９２７０号公報

本発明が解決しようとする課題を、図３、図４を用いて説明する。図３、４は従来の磁気記録媒体の製造プロセスの一部の断面概略図である。これらのプロセスでは、ともに、レジストにモールドの形状を転写することで、パターンの微細化に伴って高コストとなる露光工程を省く、レジストインプリント法が採用されている。

まず、図３に示したプロセスでは、インプリント法でパターニングされたレジストによって、軟磁性層をエッチングする。以下に、その工程を説明する。

図３（ａ）に示したように、まず基材２上に軟磁性層３を形成した基板を準備する。

次に、図３（ｂ）に示したように、軟磁性層３上にレジスト４をコーター等で塗布する。

次に、図３（ｃ）に示したように、基板をレジスト４のガラス転移点以上に加熱した状態で、所定の形状が形成されたモールド１を、レジスト４に所定の圧力で押し当てる。それにより、図３（ｄ）に示したように、レジスト４にモールド１の反転パターンが形成される。

次に、図３（ｅ）に示したように、図３（ｄ）で形成されたレジスト４をマスクにして、軟磁性層をエッチングする。

次に、図３（ｆ）に示したように、パターニングされた軟磁性層上に非磁性材５を形成する。

最後に、図３（ｇ）に示したように、パターニングされた軟磁性層３上の非磁性層５を、研磨等により、除去することで、パターニングされた軟磁性層が形成された基板が完成する。その後、この基板上に磁気記録層、保護層、潤滑層（いずれも図示せず）を形成し、磁気記録媒体が完成する。

図３に示したプロセスの問題点は以下の通りである。

即ち、軟磁性層をエッチングする方法としてイオンミリングを用いた場合を考えると、イオンミリングは物理的な除去方法であるため軟磁性膜をエッチングする際に発生する再付着物によるパターン不良や、異物の発生により、媒体品質に問題が生じる可能性がある。

また、反応性イオンエッチングを用いた場合では、エッチングの際のレジストとの選択比が十分では無いため、メタルマスクを用いる必要がある。その結果、メタルマスクを形成する工程、メタルマスクのエッチング工程・除去工程が新たに必要となるので、高コストとなる。

図４に示したプロセスでは、インプリント法でパターニングされたレジストによって、基材をエッチングすることで凹凸を形成し、その後基材上に軟磁性層を形成して、研磨等により、基材の凸部に形成された軟磁性層を除去することで、軟磁性層がパターニングされる。

図４（ａ）に示したように、まず基材２上にレジスト４をコーター等で塗布する。

次に、図４（ｂ）に示したように、レジスト４が形成された基板を、レジスト４のガラス転移点以上に加熱した状態で、所定の形状が形成されたモールド１を、レジスト４に所定の圧力で押し当てる。それにより、図４（ｃ）に示したように、レジスト４にモールド１の反転パターンが形成される。

次に、図４（ｄ）に示したように、図３（ｅ）で形成されたレジスト４をマスクにして、基材２をエッチングし、凹凸の付いた基板が形成される。

次に、図４（ｅ）に示したように、基板上に軟磁性層３を形成する。

最後に、図４（ｆ）に示したように、パターニングされた基板上の軟磁性層３を研磨等により、除去することで、パターニングされた軟磁性層３が形成された基板が完成する。その後、この基板上に磁気記録層、保護層、潤滑層（いずれも図示せず）を形成し、磁気記録媒体が完成する。

図４に示したプロセスの問題点は以下の通りである。

即ち、基材としてガラスを用いた場合、ハードディスクに用いるガラスは通常アルミナ（酸化アルミ）を含むガラスである。現状、この基板を反応性イオンエッチングする際に用いる最適なエッチングガスが見出されていないため、再付着物によるエッチング不良、やエッチングで形成した溝部分の底部が平滑さを失う、といった問題が生じる。その結果、例えばドメイン（磁区）が形成される等、軟磁性層の磁気特性が劣化し、磁区の移動に起因するスパイクノイズの発生原因となる。

本発明はこのような実状のもとに考案されたものであり、コスト面、品質面で課題のあったエッチングを用いること無く軟磁性下地層のパターン形成を行うことで、低コストで、高品質な磁気記録媒体を提供することにある。

従来の課題を解決するために、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、パターニングされた軟磁性層が形成された基板と、前記基板上に形成された垂直磁気異方性を持つ磁気記録層と、で構成された磁気記録媒体の製造方法であって、所定の凹凸パターンが加工されたモールドを押し当てることで、前記基板を構成する基材に、前記凹凸パターンの反転パターンを転写する工程と、前記モールドの反転パターンが形成された前記基材上に軟磁性膜を形成する工程と、前記軟磁性膜が形成された基板の表面を平坦化することにより、前記軟磁性膜をパターニングする工程と、前記軟磁性層がパターニングされた基板上に前記磁気記録層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

ここで、前記所定の凹凸パターンは、ディスクリート作用が得られるような、データトラックに応じたパターンであることを特徴とする。

また、前記モールドの凸部の表面粗さは中心線平均粗さにおいて、１ｎｍ以下であることが好ましい。

また、前記モールドの凸部には、テクスチャー処理が施されていることが好ましい。

また、本発明の磁気記録媒体は、凹凸パターンが形成された基材と、前記基材の凹部に形成された軟磁性層と、垂直磁気異方性を持つ磁気記録層からなる磁気記録媒体であって、前記基材の凹部の表面粗さは、中心線平均粗さにおいて、１ｎｍ以下であることを特徴とする。

また、凹凸パターンが形成された基材と、前記基材の凹部に形成された軟磁性層と、垂直磁気異方性を持つ磁気記録層からなる磁気記録媒体であって、前記基材の凹部には、テクスチャー処理が施されていることを特徴とする。

また、前記の凹凸パターンは、ディスクリート作用が得られるような、データトラックに応じたパターンであることを特徴とする。

本発明の磁気記録媒体、およびその製造方法は、エッチング工法を用いること無く、パターニングすることで、軟磁性層が形成される面の表面形状が、精度良くコントロールされているため、その軟磁気特性が向上することに加え、従来のエッチング時に生じる最付着物に起因する異物を無くし、欠陥の少ない磁気記録媒体が形成可能となる。さらにエッチング工程が不必要なので、工程数を大幅に削減し、低コストで高品質の磁気記録媒体を実現することが可能となる。

以下本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に本発明の磁気記録媒体の好適な製造プロセスの一部の断面概略図を示す。

まず、図１（ａ）に示したように、所定の形状が形成されたモールド１と基材２を準備する。ここで、モールド１の凸部の表面は平滑であり、平均表面粗さＲａは１ｎｍ以下であることが望ましい。

ここで、図２に示したように、モールド１の凸部１ａの表面に、磁気異方性制御する微細な凹凸を付与することもできる。また、モールド１において、エッチング等によるモールド加工の際に生じる凹部１ｂの凹凸は、本発明では特に問題にはならない。なぜなら、後述する通り、モールド１の凹部１ｂ上に形成された軟磁性層は、平坦化処理によって実質的に除去するため、その磁気特性が完成後の磁気記録媒体の磁気特性には影響を与えないからである。

次に、図１（ｂ）に示したように、基材２を、基材２のガラス転移点以上に保った状態で、モールド１を密着させ、１０（ＭＰａ）程度の圧力を加える。

その後、モールド１と基材２を引き剥がすことで、図１（ｃ）に示したように、モールド４の凹凸パターンの反転パターンが基材２上に形成される。ここで、基材２上に形成された凹凸パターンの凹部は、モールド１の凸部の形状が精密に転写される。即ち、基材２の凹部は、モールド１の凸部同様、平滑な表面となる。

次に、図１（ｄ）に示したように、凹凸パターンが形成された基材１上に、軟磁性層３を形成する。ここで、先述の通り、基材２の凹部は平滑な表面を持つので、その上に形成された、軟磁性層３は磁区等を形成し難いので、良好な磁気特性を持つ。軟磁性層３の形成方法としては、スパッタ法、めっき法などを使用可能である。また、磁気特性の制御や、密着性向上のため、基材と軟磁性層３の間に中間層（図示せず）を形成しても良い。

最後に、図１（ｅ）に示したように、軟磁性層３を、研磨等により除去することで、パターニングされた軟磁性層３が形成された基板が完成する。ここで、平坦化の方法として、研磨以外に、エッチバックなどのドライプロセスを適用することも可能である。

その後、この基板上に磁気記録層、保護層、潤滑層（いずれも図示せず）を形成し、磁気記録媒体が完成する。

本発明における基材として、形状転写性や磁気記録媒体基材としてのこれまで実績を考慮すると、ガラスを用いるのが好ましいが、磁気記録媒体として使用可能な材料であれば、特にこれに限定するものでは無い。基板サイズは、所謂３．５インチ型〜１インチ型いずれの大きさの基板を用いることが可能であるが、インプリントの際に使用するモールドの製作コストを考慮すると、小径の基板の方がコストダウン効果は大きい。また、１インチ型以下の小さいサイズの基板にも適応可能であることはいうまでない。

本発明における軟磁性層として用いる磁性材料はＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＮｉＦｅＭｏ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＡｌＳｉなどが好適である。軟磁性裏打ち層の厚みとしては０．０５〜１μｍが好適である。

本発明における記録膜に用いる磁気記録膜の材料はＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＰｔ、ＴｂＦｅＣｏ、ＦｅＰｔなどが適用可能である。磁気記録膜の厚さは１０〜１００ｎｍが好適である。

以下、本発明の実施例を説明する。

（実施例１）
図１に示されるプロセスにより磁気記録媒体を形成した。

まず、図１（ａ）に示すモールド１の形成方法ついて説明する。ここでは、モールド材として直径５０（ｍｍ）、厚み１（ｍｍ）のサファイアを用いた。このサファイア材上にフォトレジストを１００nm厚塗布した後、電子ビーム露光装置などを用い、所望の溝パターンを形成する。溝の幅は１００ｎｍとした。対する凸部の幅は５０nmとした。このパターンをエッチングマスクとし、反応性イオンエッチングを用いてエッチングを実施した。エッチングに用いるガスはフッ素系のガスをベースにしたものを用いて行った。この時のエッチング深さは１００ｎｍとした。エッチング終了後、エッチングマスクとして用いたフォトレジストを除去し、精密洗浄を実施し、モールド１とした。

このように形成した溝つきのモールド１を用い、図２（ａ）に示すように、ガラス転移点が４８０℃で、直径２５．４（ｍｍ）、厚み０．５（ｍｍ）のアルミノシリケートガラス製の基材２を準備し、その表面に上記モールド１を密着させ、５５０℃の温度条件下で、１０（ＭＰａ）の圧力をかけて、モールド１の表面形状を基材２の表面に転写した。

次に、この基板を精密洗浄しスパッタ装置内に保持し、軟磁性膜３としてパーマロイを形成した。パーマロイの形成に際し、基材２との界面に密着強化層としてタンタル膜（図示せず）を１０nm程度形成した。なお、この密着強化層は本発明の磁気記録の本質に影響を及ぼすものではない。

次に、基材２の表面に形成したパーマロイ膜を研磨し平坦化をおこなった。平坦化はＣＭＰ（化学的機械的研磨）を用いておこなった。スラリーには酸化アルミニウムをベースにしたものを用いた。平坦化工程終了後において、基板表面のパーマロイ部分は幅１００ｎｍ、間隔５０ｎｍで形成されている。次に再度スパッタ装置内に保持し、次に磁気記録層としてＣｏＣｒＰｔ膜を２０nm厚形成した。そして連続して、カーボン系の保護膜を形成する。基板を取り出し、有機潤滑剤を表面に塗布して磁気記録媒体が完成する。

この媒体と垂直磁気記録用ヘッドを用いて記録再生実験をおこない、サイドクロストークが低減できていることが確認できた。また、従来に比べ軟磁性層の磁気特性が向上したことにより、磁壁の移動に起因するスパイクノイズが低減しているのが確認できた。

（実施例２）
実施例１のモールドを用いて、実施例１と同様にモールドの溝形状を表面に転写した基材２を得る。次に、軟磁性材料としてめっき膜を基材２の表面に形成する。この形成プロセスは以下に示すように行う。

即ち、まずめっきを溝内部におこなうためにめっき膜成長開始層を溝内部に形成する。これは、基板全面に上記の層を形成した後、凸部表面の層を除去するのが簡便である。次に、無電解めっき液中に浸漬し、溝内部に軟磁性層を形成する。このめっき液はＣｏがベースのものを用いて行った。

その後、凹凸形状の表面を平滑にすることは困難であるため、実施例１と同様に平坦化処理をおこなった。処理として研磨処理も可能であるがここでは、エッチバックにより平坦化処理をおこなった。基板上にフォトレジストを塗布し平坦にした後、レジストと凸部の材料（ガラスもしくはめっき膜）のエッチングレートが同じになるような条件にてエッチングをおこない平坦化処理をおこなう。平坦化処理後、磁気記録層としてＣｏＣｒＰｔを、保護層としてＣ系膜を連続して形成、潤滑層を形成し磁気記録媒体を形成した。

この媒体と垂直磁気記録用ヘッドを用いて記録再生実験をおこない、実施例１同様にサイドクロストークが低減できていることが確認できた。また、めっき膜を用いた場合においても従来に比べ軟磁性層の磁気特性が向上したことにより、磁壁の移動に起因するスパイクノイズが低減しているのが確認できた。

なお、前述した実施例１、および実施例２では、記録密度向上のため、トラック状に軟磁性層を加工した例を挙げたが、その他に、例えば、軟磁性層を経由して侵入する浮遊磁界による誤消去を防止するためにセクタ形状に分割するように加工しても良い。また、特にサーボ信号を前述の誤消去から防ぐため、サーボ信号部の記録された部分の軟磁性層を欠如させるように加工しても良い。その場合、サーボ信号は、例えば磁性膜の形状パターンを有する磁気はんこによって磁気情報を記録する、磁気転写法によって書き込みができる。

本発明にかかる磁気記録媒体と、その製造方法は、溝底部の平滑面に形成した軟磁性層の良好な軟磁気特性のため、サイドクロストークを低減し、高トラック密度化を実現するとともに高線記録密度にも対応できるので、磁気記録の高密度化に大きく寄与する。

本発明の磁気記録媒体を形成するプロセスを示す図本発明におけるモールドの断面図磁気記録媒体を形成する従来のプロセスを示す一例図磁気記録媒体を形成する従来のプロセスを示す一例図

符号の説明

１モールド
１ａモールドの凸部
１ｂモールドの凹部
２基材
３軟磁性層
４レジスト
５非磁性層

Claims

パターニングされた軟磁性層が形成された基板と、
前記基板上に形成された垂直磁気異方性を持つ磁気記録層と、
で構成された磁気記録媒体の製造方法であって、
所定の凹凸パターンが加工されたモールドを押し当てることで、前記基板を構成する基材に、前記凹凸パターンの反転パターンを転写する工程と、
前記モールドの反転パターンが形成された前記基材上に軟磁性膜を形成する工程と、
前記軟磁性膜が形成された基板の表面を平坦化することにより、前記軟磁性膜をパターニングする工程と、
前記軟磁性層がパターニングされた基板上に前記磁気記録層を形成する工程と、
を含むことを特徴とした磁気記録媒体の製造方法。
前記モールドに形成された凹凸パターンは、ディスクリート作用が得られるような、データトラックに対応したパターンであることを特徴とする、請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
前記モールドは、その凸部の表面粗さが、中心線平均粗さにおいて１ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１、または請求項２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
前記モールドは、その凸部にはテクスチャー処理が施されていることを特徴とする、請求項１、または請求項２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
凹凸パターンが形成された基材と、前記基材の凹部に形成された軟磁性層と、垂直磁気異方性を持つ磁気記録層からなる磁気記録媒体であって、
前記基材の凹部の表面粗さは、中心線平均粗さにおいて、１ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
凹凸パターンが形成された基材と、前記基材の凹部に形成された軟磁性層と、垂直磁気異方性を持つ磁気記録層からなる磁気記録媒体であって、
前記基材の凹部には、テクスチャー処理が施されていることを特徴とする磁気記録媒体。
前記凹凸パターンは、ディスクリート作用が得られるような、データトラックに対応したパターンであることを特徴とする、請求項５、請求項６に記載の磁気記録媒体。