JP2007026628A - 磁気記録媒体およびその製造方法並びに磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヘッド浮上特性に優れた有用なディスクリートトラック型磁気記録媒体を提供すべく、最適な基板の凹凸寸法と保護膜層の厚さとの関係を明らかにする。
【解決手段】 段差ｈ（ｎｍ）の凹凸を有する非磁性基板の表面に磁性層と保護膜層を形成したものであって、該凹凸パターンの凸部におけるカーボン保護膜層厚さの最大値をａ、凹部におけるカーボン保護膜層厚さの最小値をｂとしたときに、これらａ，ｂ，ｈの関係が下記式
４．０≦ｂ−ａ≦１９．８・・・・・・・（１）
４．５≦ｂ≦２５・・・・・・・・・・・（２）
４．０≦ｈ≦２０．０・・・・・・・・・（３）
を満足する磁気記録媒体、及びこの磁気記録媒体を組み込んだ磁気記録再生装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハードディスク装置等に用いられる磁気記録媒体及びその製造方法並びに磁気記録再生装置に関するものであって、特に、ヘッド浮上特性が安定する適正な凹凸段差と保護膜の厚さの関係に関するものである。

近年、磁気ディスク装置、フレキシブルディスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録装置の適用範囲は著しく増大されその重要性が増すと共に、これらの装置に用いられる磁気記録媒体について、その記録密度の著しい向上が図られつつある。特にＭＲヘッド、およびＰＲＭＬ技術の導入以来面記録密度の上昇はさらに激しさを増し、近年ではさらにＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッドなども導入され１年に約１００％ものペースで増加を続けている。これらの磁気記録媒体については、今後更に高記録密度を達成することが要求されており、そのために磁気記録層の高保磁力化と高信号対雑音比(ＳＮＲ)、高分解能を達成することが要求されている。また、近年では線記録密度の向上と同時にトラック密度の増加によって面記録密度を上昇させようとする努力も続けられている。
最新の磁気記録装置においてはトラック密度１１０ｋＴＰＩにも達している。しかし、トラック密度を上げていくと、隣接するトラック間の磁気記録情報が互いに干渉し合い、その境界領域の磁化遷移領域がノイズ源となりＳＮＲを損なうという問題が生じやすくなる。このことはそのままBit Error rateの低下につながるため記録密度の向上に対して障害となっている。
面記録密度を上昇させるためには、磁気記録媒体上の各記録ビットのサイズをより微細なものとし、各記録ビットに可能な限り大きな飽和磁化と磁性膜厚を確保する必要がある。しかし、記録ビットを微細化していくと、１ビット当たりの磁化最小体積が小さくなり、熱揺らぎによる磁化反転で記録データが消失するという問題が生じる。

また、トラック間距離が近づくために、磁気記録装置は極めて高精度のトラックサーボ技術を要求されると同時に、記録を幅広く実行し、再生は隣接トラックからの影響をできるだけ排除するために記録時よりも狭く実行する方法が一般的に用いられている。この方法ではトラック間の影響を最小限に抑えることができる反面、再生出力を十分得ることが困難であり、そのために十分なＳＮＲを確保することがむずかしいという問題がある。

このような熱揺らぎの問題やＳＮＲの確保、あるいは十分な出力の確保を達成する方法の一つとして、記録媒体表面にトラックに沿った凹凸を形成し、記録トラック同士を物理的に分離することによってトラック密度を上げようとする試みがなされている。このような技術を以下にディスクリートトラック法と呼ぶ。
ディスクリートトラック型磁気記録媒体の一例として、表面に凹凸パターンを形成した非磁性基板に磁気記録媒体を形成して、物理的に分離した磁気記録トラック及びサーボ信号パターンを形成してなる磁気記録媒体が知られている（例えば、特許文献１参照。）。 この磁気記録媒体は、表面に複数の凹凸のある基板の表面に軟磁性層を介して強磁性層が形成されており、その表面に保護膜を形成したものである。この磁気記録媒体では、凸部領域に周囲と磁気的に分断された磁気記録領域が形成されている。
この磁気記録媒体によれば、軟磁性層での磁壁発生を抑制できるため熱揺らぎの影響が出にくく、隣接する信号間の干渉もないので、ノイズの少ない高密度磁気記録媒体を形成できるとされている。

ディスクリートトラック法には、何層かの薄膜からなる磁気記録媒体を形成した後にトラックを形成する方法と、あらかじめ基板表面に直接、あるいはトラック形成のための薄膜層に凹凸パターンを形成した後に、磁気記録媒体の薄膜形成を行う方法とがある（例えば、特許文献２，特許文献３参照。）。このうち、後者の方法をしばしばプレエンボス法または基板加工型と呼ぶ。プレエンボス法は媒体表面に対する物理的加工が媒体形成前に完了するため、製造工程が簡略化でき、かつ媒体が製造工程において汚染しにくいという利点があるが、その一方で、基板に形成された凹凸形状が成膜された膜にも引き継がれることになるため、媒体上を浮上しながら記録再生を行う記録再生ヘッドの浮上姿勢、浮上高さが安定しないという問題点があった。
特開２００４−１６４６９２号公報 特開２００４−１７８７９３号公報 特開２００４−１７８７９４号公報

ディスクリートトラック型磁気記録媒体は、表面に凹凸パターンを形成した非磁性基板に記録用の磁性層を形成し、さらにその表面を保護膜層で覆ったうえ、潤滑層を形成した構造を有している。このような構造の磁気記録媒体では、保護膜層が薄くなるほどヘッドと磁性層との距離が短くなるため、ヘッドでの信号の出入力が大きくなり、記録密度も高めることができる。また、トラック内のピット密度は凹凸状の保護膜層表面を走るヘッドの浮上高さにより定まる。従って、いかにして安定したヘッド浮上を保つかは、高記録密度を達成するためには重要な課題である。
通常のスパッタ製膜法による磁気記録媒体の形成方法によれば、基板の凹凸形状がそのまま磁性層や保護膜層に引き継がれる。凹凸基板に形成した磁性層表面にスパッタ製膜法により保護膜層を形成すると、基板の凹凸形状を倣いつつ凹部により厚く凸部にはやや薄く保護膜層が堆積する。
従って、安定したヘッド浮上を保ちつつ、ヘッドをなるべく磁性層に近接させて、しかも隣接するトラックとの信号の相互干渉を防ぐような凹凸パターンが求められる。
しかし、従来の技術文献には基板の凹凸形状の最適寸法や、最適な保護膜層の厚さは示されていない。

本発明は、トラック密度の増加に伴い、技術的困難に直面している磁気記録装置において、従来と同等以上の記録再生特性を確保しつつ、トラック密度を大幅に増加させ、しいては面記録密度を増加させようとするものである。特に、基板加工型のディスクリートトラック磁気記録媒体において、ヘッド浮上特性に優れた有用なディスクリートトラック型磁気記録媒体を提供すべく、最適な基板の凹凸寸法と保護膜層の厚さとの関係を明らかにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の各発明を提供する。すなわち、
（１）非磁性基板の少なくとも一方の表面に、物理的に分離した磁気記録トラック及びサーボ信号パターンを形成してなるディスクリートトラック型磁気記録媒体であって、該非磁性基板の少なくとも一方の表面に段差ｈ（ｎｍ）の凹凸を直接形成したもの、もしくは少なくとも一方の表面に形成した薄膜上に段差ｈ（ｎｍ）の凹凸を形成したものであって、かつ該凹凸パターンの凸部におけるカーボン保護膜層厚さの最大値をａ（ｎｍ）、凹部におけるカーボン保護膜層厚さの最小値をｂ（ｎｍ）としたときに、これらａ，ｂ，ｈの関係が下記式
４．０≦ｂ−ａ≦１９．８・・・・・・・（１）
４．５≦ｂ≦２５・・・・・・・・・・・（２）
４．０≦ｈ≦２０．０・・・・・・・・・（３）
を満足する磁気記録媒体、

（２）前記基板表面の凹凸は、幅Ｗが１００ｎｍ以下、間隔Ｌが２００ｎｍ以下であり、凹凸の段差ｈが４．０〜２０．０（ｎｍ）である（１）に記載の磁気記録媒体、
（３）前記磁気記録トラックが垂直磁気記録トラックである（１）または（２）に記載の磁気記録媒、

（４）磁気記録媒体の製造方法であって、非磁性基板の少なくとも一方の表面に凹凸を形成する工程と、該凹凸を有する非磁性基板表面に磁気記録媒体層を形成する工程と、該磁気記録媒体層の表面に保護膜層を形成する工程とを含み、該保護膜層の成膜のみを高周波スパッタリング法により行い、その他の磁気記録媒体層の成膜はＤＣスパッタリング法により行う磁気記録媒体の製造方法、

（５）前記保護膜層の高周波スパッタリング成膜にあたり、成膜装置内に非磁性基板を配置し、該非磁性基板の両面にターゲット材を配置し、該ターゲット材の反基板側にマグネット板をそれぞれ平行に配置し、該マグネット板の表面には多数の交互に異なる極性を等間隔に発生させ、前記各ターゲット材には高周波電圧を印加し、成膜装置内にスパッタリングガスを導入してターゲット材の周囲にプラズマを発生させる（４）に記載の磁気記録媒体の製造方法、

（６）前記保護膜層を成膜をする際の非磁性基板近傍におけるプラズマ密度を１×１０^１１／ｃｍ^３ 以上とする（４）または（５）に記載の磁気記録媒体の製造方法、
（７）前記保護膜層を成膜する際に、非磁性基板に高周波バイアス電圧を印加する（４）から（６）のいずれか１つに記載の磁気記録媒体の製造方法、

（８）前記保護膜層を成膜する際に、ターゲット材に高周波電圧に加え、さらに直流電圧を印加する（４）ないし（７）のいずれか１つに記載の磁気記録媒体の製造方法、
（９）前記保護膜層を成膜する際に、ターゲット材に加える高周波電圧の周波数が、基板に加える高周波電圧の周波数より高い（４）から（８）のいずれか１つに記載の磁気記録媒体の製造方法、

（１０）前記（１）から（３）のいずれか１つに記載の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、磁気ヘッドへの信号入力と磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を組み合わせて具備してなる磁気記録再生装置、
の各発明である。

本発明によれば、工業的に利点の多いプレエンボス法を用いたディスクリートトラック磁気記録媒体において、ヘッド浮上の安定性を確保できて、優れたトラック分離性能を有し、隣接トラック間の信号干渉の影響を受けず、高記録密度特性に優れた磁気記録媒体を供することができる。
また、本発明の磁気記録再生装置は、本発明の磁気記録媒体を使用しているのでヘッドの浮上特性に優れており、トラック分離性能に優れ、隣接トラック間の信号干渉の影響を受けないので、高記録密度特性に優れた磁気記録再生装置が得られる。

まず、本発明のディスクリート型磁気記録媒体の断面構造について説明する。
図１に本発明のディスクリート型磁気記録媒体の断面構造を示す。本発明の磁気記録媒体３０は、凹凸を有する非磁性基板１の表面に磁性層２と保護膜層３が形成されており、さらに最表面に図示省略の潤滑膜が形成された構造を有している。
記録密度を高めるため、非磁性基板１表面の凸部１−１の幅Ｗは１００ｎｍ以下、凹部１−２の幅Ｌは２００ｎｍ以下とすることが好ましい。従ってトラックピッチＰ（＝Ｗ＋Ｌ）は３００ｎｍ以下の範囲で、記録密度を高めるためにはできるだけ狭くする。
また、非磁性基板１表面の凸部１−１と凹部１−２との高さの差ｈは、４．０〜２０．０ｎｍ程度とするのが好ましい。凸部１−１と凹部１−２との高さの差ｈが小さすぎると、ディスクリート媒体の本来の目的である隣接するトラック間の信号分離の目的が達成できない。反対に凸部１−１と凹部１−２との高さの差ｈが大きすぎると基板加工が困難になり、ヘッド浮上の安定性が得られなくなる。
本発明で使用する非磁性基板としては、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、結晶化ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂からなる基板など、非磁性基板であれば任意のものを用いることができる。中でもＡｌ合金基板や結晶化ガラス等のガラス製基板またはシリコン基板を用いることが好ましい。またこれら基板の平均表面粗さ（Ｒａ）は、１ｎｍ以下、さらには０．５ｎｍ以下であることが好ましく、中でも０．１ｎｍ以下であることが好ましい。

上記のような凹凸を有する非磁性基板の表面に形成される磁性層は、面内磁気記録層でも垂直磁気記録層でもかまわない。これら磁気記録層は主としてＣｏを主成分とする合金から形成するのが好ましい。
例えば、面内磁気記録媒体用の磁気記録層としては、非磁性のＣｒＭｏ下地層と強磁性のＣｏＣｒＰｔＴａ磁性層からなる積層構造が利用できる。
垂直磁気記録媒体用の磁気記録層としては、例えば軟磁性のＦｅＣｏ合金（ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＳｉＢ、ＦｅＣｏＺｒ、ＦｅＣｏＺｒＢ、ＦｅＣｏＺｒＢＣｕなど）、ＦｅＴａ合金（ＦｅＴａＮ、ＦｅＴａＣなど）、Ｃｏ合金（ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＺｒＮＢ、ＣｏＢなど）等からなる裏打ち層と、Ｐｔ、Ｐｄ、ＮｉＣｒ、ＮｉＦｅＣｒなどの配向制御膜と、必要によりＲｕ等の中間膜、及び６０Ｃｏ−１５Ｃｒ−１５Ｐｔ合金や７０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ_２ 合金からなる磁性層を積層したものを利用することがきる。
磁気記録層の厚さは、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上１５ｎｍ以下とする。磁気記録層は使用する磁性合金の種類と積層構造に合わせて、十分なヘッド出入力が得られるように形成すればよい。磁性層の膜厚は再生の際に一定以上の出力を得るにはある程度以上の磁性層膜厚が必要であり、一方で記録再生特性を表す諸パラメーターは出力の上昇とともに劣化するのが通例であるため、最適な膜厚に設定する必要がある。
通常、磁気記録層はスパッタ法により薄膜として形成するが、この時磁気記録層も基板の凹凸形状に倣って形成される。

磁気記録層の表面には保護膜層３が形成されている。保護膜層としては、炭素（Ｃ）、水素化炭素（ＨｘＣ）、窒素化炭素（ＣＮ）、アルモファスカーボン、炭化珪素（ＳｉＣ）等の炭素質層やＳｉＯ_２ 、Ｚｒ_２Ｏ_３、ＴｉＮなど、通常用いられる保護膜層材料を用いることができる。また、保護膜層が２層以上の層から構成されていてもよい。
保護膜層３の膜厚は１０ｎｍ未満とする必要がある。保護膜層の膜厚が１０ｎｍを越えるとヘッドと磁性層との距離が大きくなり、十分な出入力信号の強さが得られなくなるからである。
通常、保護膜層はスパッタ法により形成されるが、この時基板の凹凸に倣って凹凸を有する保護膜層が形成される。また、凹部の保護膜の厚さは凸部の保護膜の厚さよりも大きくなる傾向にある。凸部における保護膜層の膜厚の最大値ａ（ｎｍ）は、０．５≦ａ≦５．２、凹部における保護膜層の膜厚の最小値ｂ（ｎｍ）は、４．５≦ｂ≦２５の範囲で、ａ＜ｂとなる。このように全面にわたって基板の凹凸に倣った凹凸を有する保護膜層によって覆われた磁気記録媒体となっている。

ここで、なるべくヘッド浮上距離が小さくて十分な信号出入力が得られ、しかも安定したヘッド浮上が達成さるための、最適な保護膜層の厚さを検討した。その結果本発明の磁気記録媒体では、凹凸パターンの凸部における保護膜層の膜厚の最大値をａ（ｎｍ）、 凹部における保護膜層の膜厚の最小値をｂ（ｎｍ）、基板の凹凸の段差をｈ（ｎｍ）としたときに、これらａ，ｂ，ｈの関係が下記式
４．０≦ｂ−ａ≦１９．８・・・・・・・・・（１）
４．５≦ｂ≦２５・・・・・・・・・・・・・（２）
４．０≦ｈ≦２０．０・・・・・・・・・・・（３）
を満足する磁気記録媒体とすればよいことが判明した。
保護膜層の膜厚の最小値ｂと凸部における保護膜層の膜厚の最大値ａとの差（ｂ−ａ）が上記（１）式の範囲から外れると、記録再生時の信号対雑音比（ＳＮＲ）が低下し、３Ｔ−Squashの値も低くなるので十分な信号を得ることができなくなる。

保護膜層の上には潤滑層を形成することが好ましい。潤滑層に用いる潤滑剤としては、フッ素系潤滑剤、炭化水素系潤滑剤及びこれらの混合物等が挙げられ、通常１〜４ｎｍの厚さで潤滑層を形成する。

次に、本発明のディスクリート型磁気記録媒体の製造方法を具体的に説明する。
磁気記録媒体の製造工程においては、まず基板の洗浄・乾燥が行われるのが通常であり、本発明においても各層の密着性を確保する見地からも磁性膜層の形成前に洗浄、乾燥を行うことが望ましい。また、基板サイズも特に限定しない。
本発明ではこの基板の表面に、トラック間距離に合わせて設計された凹凸を形成後、表面に磁性膜層等を形成し磁気記録媒体を製造する。具体的な１例として図２に示すような以下の方法を用いることができる。もちろん他にも凹凸形成の方法があるので、方法はここに示すものに限定されるものではない。すなわち、

１）非磁性基板１の表面にレジスト層３１を形成する（図２（ａ）参照。）。
２）１）の非磁性基板１の表面に、所望のトラック間距離にあわせて設計された凹凸が表 面に形成された金属製の型（スタンパー）３２を密着させ、高圧でプレスすることによ りレジスト層３１の表面にトラック形状と同じ凹凸３１ａを形成する（図２（ｂ）参照。） 。
３）イオンビームエッチングなどの方法を用いて、レジスト層３１をエッチング除去する。レジスト層の薄い部分は基板まで深くエッチングされて、スタンパーによる凹凸が反転された凹凸パターン１ａが基板１の表面に形成される（図２（ｃ）参照。）。
４）基板上に非磁性下地層、磁性層等からなる磁気記録層２を成膜する。磁気記録層２も 基板の凹凸に倣った凹凸状に形成される（図２（ｄ）参照。）。
５）その後、この上にカーボン等の非磁性物質からなる保護膜層３を堆積させる。保護膜層３も基板の凹凸に倣った凹凸状に形成される（（図２（ｅ）参照。）。
６）必要に応じて、ポリッシュ、ドライエッチングなどの手法により、表面の平滑化を行う（図２（ｆ）参照。）。この際、前記ａ，ｂ，ｈが（１）式、（２）式及び（３）式を満足するように調整する。
以上のようにして図１に示す構造を有する磁気記録媒体３０が形成される。

なお、前記１）〜３）のプロセスの代わりに、基板に直接スタンパーを密着させ、高圧でプレスすることにより、基板表面にトラック形状の凹凸を形成しても良い。あるいは熱硬化型樹脂、ＵＶ硬化型樹脂などを利用して形成した凹凸パターンでも構わない。
前記２）のプロセスで用いられるスタンパー３２は、例えば、金属プレートに電子線描画などの方法を用いて微細なトラックパターンを形成したものが使用でき、材料としてはプロセスに耐えうる硬度、耐久性が要求される。たとえばＮｉなどが使用できるが、前述の目的に合致するものであれば材料は問わない。スタンパーには、通常のデータを記録するトラックの他にバーストパターン、グレイコードパターン、プリアンブルパターンといったサーボ信号のパターンも形成する。

磁気記録媒体の各層のうち、保護膜層３以外の形成には一般的に成膜方法として使用されるＲＦスパッタリング法やＤＣスパッタリング法などの使用が可能である。
一方、保護膜層の形成は、一般的にはDiamond Like Carbon の薄膜をＰ−ＣＶＤなどを用いて成膜する方法が行われるが、本発明では前述の４）に記載の保護膜層の成膜方法として、図３に示すような高周波スパッタリング装置Ａを使用して成膜することができる。
この高周波スパッタリング装置は、成膜室１０内に、非磁性基板１、非磁性基板１の両面にターゲット材１２、ターゲット材１２の反基板側にマグネット板２１をそれぞれ平行に配置し、ターゲット材１２には高周波電源２２を接続して高周波電流を印加する方法を使用することが望ましい。また、非磁性基板１には高周波電源２３を接続してバイアス電圧を印加し、ターゲット材１２には高周波電圧に加えて直流電圧を印加しても良い。そして、成膜室１０内にスパッタリングガス１３を導入してターゲット材１２の周囲にプラズマを発生させ、非磁性基板１の両面にスパッタリング法により薄膜を形成する。図中１５はスパッタリングガスの導入管である。

非磁性基板１には５ＭＨｚ〜４００ＭＨｚの範囲内の高周波バイアス電圧を加えることが好ましく、ターゲット材１２に印加する高周波電圧には、基板バイアスより高い周波数の高周波電圧を加えるのが好ましい。例えば、非磁性基板に１３．５６ＭＨｚの高周波を加えた場合は、ターゲット材には６０ＭＨｚの高周波を用いるのが好ましい。
マグネット板２１はターゲット材１２の背面に配置されており、働きは通常のマグネトロンスパッタリングの場合と基本的に同じである。

マグネット板２１の表面には、図４に示すように、多数の小さいマグネットＭが碁盤目状に、交互に異なる極性で等間隔に配置されており、磁束の分布が細かく複雑になっている。このマグネットはターゲット材部分に細かな磁界を生じさせるため、ターゲット材の近傍において高い磁界強度を生成し、高いプラズマ密度をもたらす。よって、高いイオン密度で、均一なスパッタ粒子を放出されることができる。また、このようにして配置したマグネットを回転させることで、より均一な膜堆積を得ることができる。
本発明では、このようなきめの細かいマグネット磁界と、ターゲットに印加された高周波電圧により、より多くの粒子をイオン化させることができ、通常のスパッタリング法では達成できない優れた膜被覆率、指向性を得ることができる。よって、ディスクリートトラック媒体基板の凹部のように細く窪んだ部分の奥まで保護膜層を充填することが可能となる。

本発明のマグネット板で用いる小さいマグネットは、５ｍｍ〜３０ｍｍくらいの大きさのものが好ましく、その断面形状は四角でも円でもかまわない。これらの小さいマグネットを１０ｍｍ〜２０ｍｍくらいの間隔で、交互に異なる極性を碁盤目状にして等間隔で配置する。
以上述べたような成膜装置は、膜の堆積方向の志向性に優れているため、基板表面に形成された凹凸形状が媒体成膜後もよく引き継がれるため、ディスクリートトラック媒体としてのトラック部と非トラック部の識別が良好に行われる。

前記６）の平坦化プロセスでは、埋め込みプロセス後に生ずる表面の凹凸を磁気記録媒体として十分なレベルまで平滑にする。この手段としては例えば、Chemical mechanical polish（ＣＭＰ）、Ion Bean Etching（ＩＢＥ）などを用いることができる。また、媒体の性能を損なわず、媒体表面を十分平滑に加工できる限りにおいてはいかなる手法を用いても本発明の効果には支障ない。ヘッド浮上量ができるだけ小さいことが高密度磁気記録の実現には有効であり、またこれら基板の特徴のひとつが優れた表面平滑性にあることから、磁気記録媒体においては非磁性基板の平均表面粗さ（Ｒａ）は、１ｎｍ以下、さらには０．５ｎｍ以下であることが好ましく、中でも０．１ｎｍ以下であることが好ましい。平坦化プロセスは成膜後の媒体表面が十分に平滑である場合には行われないこともある。

次に、本発明の磁気記録再生装置の構成を図５に示す。本発明の磁気記録再生装置は、上述の本発明の磁気記録媒体３０と、これを記録方向に駆動する媒体駆動部１１と、記録部と再生部からなる磁気ヘッド２７と、磁気ヘッド２７を磁気記録媒体３０に対して相対運動させるヘッド駆動部２８と、磁気ヘッド２７への信号入力と磁気ヘッド２７からの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を組み合わせた記録再生信号系２９とを具備したものである。これらを組み合わせることにより記録密度の高い磁気記録装置を構成することが可能となる。磁気記録媒体の記録トラックを物理的に不連続に加工したことによって、従来はトラックエッジ部の磁化遷移領域の影響を排除するために再生ヘッド幅を記録ヘッド幅よりも狭くして対応していたものを、両者をほぼ同じ幅にして動作させることができる。これにより十分な再生出力と高いＳＮＲを得ることができるようになる。

さらに上述の磁気ヘッドの再生部をＧＭＲヘッドあるいはＴＭＲヘッドで構成することにより、高記録密度においても十分な信号強度を得ることができ、高記録密度を持った磁気記録装置を実現することができる。またこの磁気ヘッドの浮上量を０．００５μm〜０．０２０μmと従来より低い高さで浮上させると、出力が向上して高い装置ＳＮＲが得られ、大容量で高信頼性の磁気記録装置を提供することができる。また、最尤復号法による信号処理回路を組み合わせるとさらに記録密度を向上でき、例えば、トラック密度１００ｋトラック／インチ以上、線記録密度１０００ｋビット／インチ以上、１平方インチ当たり１００Ｇビット以上の記録密度で記録・再生する場合にも十分なＳＮＲが得られる。

（比較例１〜６）
ＨＤ用ガラス基板をセットした真空チャンバをあらかじめ１．０×１０^−５Ｐａ以下に真空排気した。ここで使用したガラス基板はＬｉ_２Ｓｉ_２Ｏ_５ 、Ａｌ_２Ｏ_３−Ｋ_２Ｏ 、Ａｌ_２Ｏ_３−Ｋ_２Ｏ 、ＭｇＯ−Ｐ_２Ｏ_５、Ｓｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯを構成成分とする結晶化ガラスを材質とし、外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、平均表面粗さ（Ｒａ）は５オングストロームである。
該ガラス基板にプレエンボス層として通常のＲＦスパッタリング法を用いてＳｉＯ_２ 膜を２００ｎｍの膜厚で成膜した。
次に、あらかじめ用意していたＮｉ製スタンパーを用いてインプリントを施した。スタンパーはTrack pitch が４０ｎｍ、６０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍの４種類を用意した。グルーブの深さはいずれも２０ｎｍに調整した。それぞれのスタンパーを使用して計６枚についてインプリントを実施した。
次いで、イオンビームエッチングを用いて、ＳｉＯ_２ 層をエッチングした。ＳｉＯ_２ 層の薄い部分は基板まで深くエッチングされて、スタンパーによる凹凸に準じた凹凸パターンを基板表面に形成した。

これらの基板のうち、各Track pitch から合計６枚を約２５０℃に加熱し、続いてＤＣスパッタリング法を用いて、ＮｉＡｌ層、ＣｒＭｏ_６ 層、ＣｏＣｒＰｔ層、ＣｏＣｒ_２０Ｂ_６Ｐｔ_８層、Ｃ（カーボン）保護膜層、フッ素系潤滑膜の順に薄膜を積層した。Track pitch が４０ｎｍの基板以外は、成膜はすべてＤＣスパッタリング法を用いて行い、基板へのバイアス電圧印加は行わなかった。また、成膜時のアルゴンガス分圧は約７．０×１０^−１Ｐａに設定した。Track pitch が４０ｎｍの基板については、Ｃ（カーボン）保護膜層の成膜のみを高周波スパッタリング法で行った。

最終的に得られた層構成は上からＣ／ＣｏＣｒ_２０Ｂ_６Ｐｔ_８／ＣｏＣｒＰｔ／ＣｒＭｏ_６ ／ＮｉＡｌ／基板となった。このうちＣｏＣｒＰｔ層の組成は、Ｃｏ−４２Ｃｒ−２Ｐｔ[原子％]とした。また、それぞれの層の膜厚は、ＮｉＡｌ層は６００Å、ＣｒＭｏ_６ 層は１００Å、ＣｏＣｒＰｔ層は１０ｎｍ、ＣｏＣｒ_２０Ｂ_６Ｐｔ_８層は２５ｎｍ、Ｃ（カーボン）保護膜層は平均１０ｎｍとした。これらのサンプルをそれぞれ比較例１ないし比較例６とした。

（実施例１〜８）
同様にこれらの基板のうち、Track pitch ４０ｎｍの基板を除く各Track pitch の各基板から合計８枚の基板を使用して比較例１〜６と同様のプロセスで成膜を行った。ただしＣ保護膜層の成膜は高周波スパッタリング法で行った。ここで用いたスパッタリングプロセスの電極の大きさは直径４２０ｍｍの円形であり、電極全体に大きさ１０×１０×１２ｍｍ^３ 、磁極近傍での磁束密度１２．１ｋＧのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石を、互いの距離４０ｍｍ間隔で格子状に配置した。このとき磁極の向きは隣接する磁石同士が逆向きになるようにした。また、電極に対して６０ＭＨｚのＲＦ電源を接続し１０００Ｗの電力を印加した。Ａｒ分圧は１．３Ｐａに調整した。別途測定した結果によるとこのときのプラズマ密度は、基板近傍において約１．０×１０^１１ｃｍ^−３になることがわかっている。

プロセスはできるだけ上記比較例の条件にならい、基板を約２５０℃に加熱し、ＮｉＡｌ層、ＣｒＭｏ_６ 層、ＣｏＣｒＰｔ層、ＣｏＣｒ_２０Ｂ_６Ｐｔ_８層、Ｃ（カーボン）保護膜層、フッ素系潤滑膜の順に薄膜を積層した。磁性層の成膜はすべてＤＣスパッタリング法で行い、保護膜層の成膜はすべて高周波のスパッタリング法を用いた。すなわち、Ａｒガス圧は６Ｐａ、ターゲットへのＲＦ印加は１．５ｋＷ、ＤＣバイアスは１００Ｗとした。基板にはバイアスを印加しなかった。成膜した合金組成、膜厚の条件は上記比較例１〜６に合わせた。作製した磁気記録媒体を実施例１〜８とした。

ここで実施例１〜８、比較例１〜６についてさらにイオンビームエッチングを用いて表面平滑化を試みた。あらかじめ１×１０^−４Ｐａまで排気した真空チャンバー内にサンプルを入れ、分圧が５ＰａになるようにＡｒガスを導入した。サンプルに対して３００ＷのＲＦ電圧を印加し、サンプル表面をエッチングした。
実施例１〜８、比較例１〜６についてスピンスタンドを用いて電磁変換特性の評価を実施した。このとき評価用のヘッドは、それぞれのTrack pitch に対して異なる最適なものを使用した。条件は下記表に示したとおりである。それぞれの組み合わせのもと、７５０ｋＦＣＩの信号を記録したときのＳＮＲ値を測定した。

電磁変換特性の測定終了後、実施例１〜８、比較例１〜６について最終的に残ったカーボン保護膜層の厚さを基板凹部、凸部のそれぞれについて測定した。測定には媒体を割り、断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により典型的な凹凸部を選んで保護膜層の厚さを直接観察、測定する方法を用いた。
その結果を表１に示した。

実施例１〜８は比較例１〜６に比べてＳＮＲ、３Ｔ−SquashといったＲＷ特性に著しい改善が認められた。これは、各実施例では基板面に形成した凹凸形状がほぼ保たれていて、トラック間の磁気的分離が十分保存されトラック間の分離が十分なされたためであると考えられる。これに対して各比較例においては、基板面に形成した凹凸形状が媒体成膜によって損なわれ、トラック間の磁気的分離が十分でないためと考えられる。
一方、保護膜層厚さの測定結果を見ると、実施例１〜８では成膜方法の工夫により基板凹凸がかなり良好に保存されているために基板凹部には媒体成膜後も十分な深さを有する凹部ができ、そこにカーボン保護膜が充填され、表面平滑化プロセス後に凸部の保護膜層が削られたことにより、両者の膜厚差が生じていることがわかる。これに対し比較例１〜６では媒体成膜後の表面凹凸がかなり均一化されており、保護膜層の膜厚にはほとんど差が残らなかったものと考えられる。
この実施例１〜８と比較例１〜６との比較から、本発明によれば、ヘッド浮上安定性を得るために保護膜層表面平滑化を行った場合に、十分なディスクリートトラック媒体特性を確保するためには結果的に基板凹凸のそれぞれの部分での保護膜層の厚さに一定以上の差を生じさせることが効果的であることが明らかとなった。

本発明の磁気記録媒体の断面構造を示す図である。 本発明の磁気記録媒体の製造方法の一例を示す工程断面図である。 本発明で使用する成膜装置の構成の一例を示す図である。 図３に示す成膜装置のマグネットの構造を示す図である。 本発明の磁気記録再生装置の構成を説明する図である。

符号の説明

１・・・・・非磁性基板、２・・・・・磁気記録層、３・・・・・保護膜層、１０・・・・・成膜室、１２・・・・・ターゲット材、１３・・・・・スパッタリングガス、１５・・・・・吸気管、１６・・・・・排気管、２１・・・・・マグネット板、２２，２３・・・・・高周波電源、２６・・・・・媒体駆動部、２７・・・・・磁気ヘッド、２８・・・・・ヘッド駆動部、２９・・・・・記録再生信号系、３０・・・・・磁気記録媒体

Claims (10)

1. 非磁性基板の少なくとも一方の表面に、物理的に分離した磁気記録トラック及びサーボ信号パターンを形成してなるディスクリートトラック型磁気記録媒体であって、該非磁性基板の少なくとも一方の表面に段差ｈ（ｎｍ）の凹凸を直接形成したもの、もしくは少なくとも一方の表面に形成した薄膜上に段差ｈ（ｎｍ）の凹凸を形成したものであって、かつ該凹凸パターンの凸部におけるカーボン保護膜層厚さの最大値をａ（ｎｍ）、凹部におけるカーボン保護膜層厚さの最小値をｂ（ｎｍ）としたときに、これらａ，ｂ，ｈの関係が下記式
   ４．０≦ｂ−ａ≦１９．８・・・・・・・（１）
   ４．５≦ｂ≦２５・・・・・・・・・・・（２）
   ４．０≦ｈ≦２０．０・・・・・・・・・（３）
   を満足することを特徴とする磁気記録媒体。
2. 前記基板表面の凹凸は、幅Ｗが１００ｎｍ以下、間隔Ｌが２００ｎｍ以下であり、凹凸の段差ｈが４．０〜２０．０（ｎｍ）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。
3. 前記磁気記録トラックが垂直磁気記録トラック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。
4. 磁気記録媒体の製造方法であって、非磁性基板の少なくとも一方の表面に凹凸を形成する工程と、該凹凸を有する非磁性基板表面に磁気記録媒体層を形成する工程と、該磁気記録媒体層の表面に保護膜層を形成する工程とを含み、該保護膜層の成膜のみを高周波スパッタリング法により行い、その他の磁気記録媒体層の成膜はＤＣスパッタリング法により行うことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
5. 前記保護膜層の高周波スパッタリング成膜にあたり、成膜装置内に非磁性基板を配置し、該非磁性基板の両面にターゲット材を配置し、該ターゲット材の反基板側にマグネット板をそれぞれ平行に配置し、該マグネット板の表面には多数の交互に異なる極性を等間隔に発生させ、前記各ターゲット材には高周波電圧を印加し、成膜装置内にスパッタリングガスを導入してターゲット材の周囲にプラズマを発生させることを特徴とする請求項４に記載の磁気記録媒体の製造方法。
6. 前記保護膜層を成膜をする際の非磁性基板近傍におけるプラズマ密度を１×１０^１１／ｃｍ^３ 以上とすることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の磁気記録媒体の製造方法。
7. 前記保護膜層を成膜する際に、非磁性基板に高周波バイアス電圧を印加することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
8. 前記保護膜層を成膜する際に、ターゲット材に高周波電圧に加え、さらに直流電圧を印加することを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
9. 前記保護膜層を成膜する際に、ターゲット材に加える高周波電圧の周波数が、基板に加える高周波電圧の周波数より高いことを特徴とする請求項４から請求項８に記載の磁気記録媒体の製造方法。
10. 前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、磁気ヘッドへの信号入力と磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を組み合わせて具備してなることを特徴とする磁気記録再生装置。
    

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