JP2007250091A - パターンド媒体およびその製造方法、ならびに磁気記録装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板と、前記基板上に凸状の磁性パターンおよび前記凸状の磁性パターン間に埋め込まれた非磁性体を含む磁気記録層とを有し、前記磁性パターンの表面から、クロストラック方向またはダウントラック方向に沿って隣り合う磁性パターン間の中央部に埋め込まれた非磁性体の表面までの深さをDb、前記磁性パターンの表面から、磁性パターンに囲まれた部分の中央部に埋め込まれた非磁性体の表面までの深さをDaとして、前記深さDaが前記深さDbよりも大きいことを特徴とするパターンド媒体。
【選択図】図2
Description
IEEE Trans. Magn., Vol. 40, pp. 2510 (2004)
基板としては、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単結晶基板などを用いることができる。ガラス基板としては、アモルファスガラスおよび結晶化ガラスが用いられる。アモルファスガラスとしては、汎用のソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスが挙げられる。結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスが挙げられる。セラミック基板としては、汎用の酸化アルミニウム、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、これらの繊維強化物などが挙げられる。基板としては、上述した金属基板や非金属基板の表面にメッキ法やスパッタ法を用いてNiP層が形成されたものを用いることもできる。
軟磁性下地層(SUL)は、垂直磁磁気記録層を磁化するための単磁極ヘッドからの記録磁界を水平方向に通して、磁気ヘッド側へ還流させるという磁気ヘッドの機能の一部を担っており、磁界の記録層に急峻で充分な垂直磁界を印加させ、記録再生効率を向上させる作用を有する。軟磁性下地層には、Fe、NiまたはCoを含む材料を用いることができる。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系合金、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などを挙げることができる。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合金には80at%以上のCoが含まれることが好ましい。このようなCo合金は、スパッタ法により製膜した場合に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とともに、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およびCoZrTa系合金などを挙げることができる。
垂直磁気記録層としては、Coを主成分とし、少なくともPtを含み、さらに酸化物を含む材料を用いることが好ましい。垂直磁気記録層は、必要に応じて、Crを含んでいてもよい。酸化物としては、特に酸化シリコン、酸化チタンが好適である。垂直磁気記録層は、層中に磁性粒子(磁性を有した結晶粒子)が分散していることが好ましい。この磁性粒子は、垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造であることが好ましい。このような構造を形成することにより、垂直磁気記録層の磁性粒子の配向および結晶性を良好なものとし、結果として高密度記録に適した信号ノイズ比(SN比)を得ることができる。このような構造を得るためには、含有させる酸化物の量が重要となる。
保護層は、垂直磁気記録層の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐ目的で設けられる。保護層の材料としては、たとえばC、SiO2、ZrO2を含むものが挙げられる。保護層の厚さは1ないし10nmとすることが好ましい。これにより、ヘッドと媒体の距離を小さくできるので、高密度記録に好適である。カーボンは、sp2結合炭素(グラファイト)とsp3結合炭素(ダイヤモンド)に分類できる。耐久性、耐食性はsp3結合炭素のほうが優れるが、結晶質であることから表面平滑性はグラファイトに劣る。通常、カーボンの成膜はグラファイトターゲットを用いたスパッタリング法で形成される。この方法では、sp2結合炭素とsp3結合炭素が混在したアモルファスカーボンが形成される。sp3結合炭素の割合が大きいものはダイヤモンドライクカーボン(DLC)と呼ばれ、耐久性、耐食性に優れ、アモルファスであることから表面平滑性にも優れるため、磁気記録媒体の表面保護層として利用されている。CVD(chemical vapor deposition)法によるDLCの成膜は、原料ガスをプラズマ中で励起、分解し、化学反応によってDLCを生成させるため、条件を合わせることで、よりsp3結合炭素に富んだDLCを形成することができる。
基板の表面にレジストをスピンコート法で塗布し、スタンパを押し付けることにより、レジストにスタンパのパターンを転写する。レジストとしては、たとえば一般的なノボラック系のフォトレジストや、スピンオングラス(SOG)を用いることができる。サーボ情報と記録トラックに対応する凹凸パターンが形成されたスタンパの凹凸面を、基板のレジストに対向させる。このとき、ダイセットの下板にスタンパ、基板、バッファ層を積層し、ダイセットの上板で挟み、たとえば2000barで60秒間プレスする。インプリントによってレジストに形成されるパターンの凹凸高さはたとえば60〜70nmである。この状態で60秒程度の保持することにより、排除すべきレジストを移動させる。また、スタンパにフッ素系の剥離材を塗布することで、スタンパをレジストから良好に剥離することができる。
RIE(反応性イオンエッチング)により、レジストの凹部の底に残存している残差を除去する。このとき、レジストの材料に応じて適切なプロセスガスを用いる。プラズマソースは、低圧で高密度プラズマを生成可能なICP(Inductively Coupled Plasma)が好適であるが、ECR(Electron Cyclotron Resonance)プラズマや、一般的な並行平板型RIE装置を用いてもよい。
残渣を除去した後、レジストパターンをエッチングマスクとして用い、強磁性層を加工する。強磁性層の加工には、Arイオンビームを用いたエッチング(Arイオンミリング)が好適であるが、Clガス、またはCOとNH3の混合ガスを用いたRIEでもよい。COとNH3の混合ガスを用いたRIEの場合、エッチングマスクにはTi、Ta、Wなどのハードマスクを用いる。RIEを用いた場合、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付きにくい。いかなる材料でもエッチング可能なArイオンミリングで強磁性層を加工する場合、たとえば加速電圧を400Vとし、イオン入射角度を30°から70°まで変化させてエッチングを行うと、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付きにくい。ECRイオンガンを用いたミリングにおいては、静止対向型(イオン入射角90°)でエッチングすると、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付きにくい。
強磁性層をエッチングした後、レジストを剥離する。レジストとして一般的なフォトレジストを用いた場合、酸素プラズマ処理を行うことによって容易に剥離することができる。具体的には、酸素アッシング装置を用い、たとえばチャンバー圧を1Torr、パワーを400Wとし、処理時間を5分としてフォトレジストを剥離する。レジストとしてSOGを用いた場合、フッ素系ガスを用いたRIEでSOGを剥離する。フッ素系ガスとしてはCF4やSF6が好適である。なお、フッ素系ガスが大気中の水と反応してHF、H2SO4などの酸が生じることがあるため、水洗を行うことが好ましい。
レジスト剥離後、非磁性体で凹凸の埋め込みを行う。非磁性材料は、SiO2、TiOx、Al2O3などの酸化物、Si3N4、AlN、TiNなどの窒化物、TiCなどの炭化物、BNなどの硼化物、C、Siなどの単体などから幅広く選択できる。このとき、基板バイアスを印加せずにスパッタリングを行うと、非磁性体の表面には位置によって二段階の深さで凹部が形成される。また、チャンバー圧は1Pa以下が好ましく、0.5〜0.3Paがより好ましい。たとえば、チャンバー圧を0.67Paとし、カーボンターゲットに500WのDCパワーを印加し、基板バイアスを印加せずにスパッタリングを行ってカーボンを埋め込み、所望の表面構造を形成する。
強磁性膜上にあるカーボン保護層が露出するまでエッチバックを行う。このエッチバックプロセスは、たとえばArイオンミリングを用いて行うことができる。SiO2などのシリコン系の非磁性体を用いた場合には、フッ素系ガスを用いたRIEによりエッチバックを行ってもよい。また、ECRイオンガンを用いて非磁性体をエッチバックしてもよい。
エッチバック後、カーボン保護層を形成する。カーボン保護層は、CVD法、スパッタ法、または真空蒸着法により成膜することができる。CVD法によれば、sp3結合炭素を多く含むDLC膜が形成される。保護層上に潤滑剤を塗布する。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。
ナノパターンド媒体を製造する場合には、図8(c)および(d)の工程で説明したように、たとえばジブロックコポリマーからなる自己組織化材料を用いる。
電子線リソグラフィーにより、サーボ領域のプリアンブル、アドレスおよびバーストの各マークだけを凹パターンで形成したスタンパを用意した。このスタンパを用い、図7に示した方法でパターンド媒体を作製した。このパターンド媒体では、サーボ領域に凸状の磁性パターンが形成され、データ領域にはパターンが存在しない。作製されたパターンド媒体におけるバーストマークのサイズは一辺180nmであった。
実施例1と同じスタンパを用い、磁性パターン間に非磁性体を埋め込む工程(図7f)をバイアススパッタ法に変更した。それ以外は実施例1と同様にして従来のパターンド媒体を作製した。
電子線リソグラフィーにより、サーボ領域のプリアンブル、アドレスおよびバーストの各マークならびに記録トラックを凹パターンで形成したスタンパを用意した。このスタンパを用い、図7に示した方法でディスクリートトラック媒体を作製した。作製されたディスクリートトラック媒体におけるバーストマークのサイズは一辺180nmであり、トラック幅は150nmであった。
電子線リソグラフィーにより、記録トラックのみを凹パターンで形成したスタンパを用意した。このスタンパを用い、実施例2と同様な方法でディスクリートトラック媒体を作製した。
電子線リソグラフィーにより、サーボ領域のプリアンブル、アドレスおよびバーストの各マークならびに記録トラックのディスクリートビットを凹パターンで形成したスタンパを用意した。このスタンパを用い、図7に示した方法により、図4に示したディスクリートビット媒体を作製した。作製されたディスクリートビット媒体におけるバーストマークのサイズは一辺180nmであり、ディスクリートビットのサイズは150nm×50nmであった。
図8に示した方法により、図5に示したように、サーボ領域のプリアンブル、アドレスおよびバーストの各マークならびに記録トラックの磁性ドットが凸状の磁性パターンで形成されたナノパターンド媒体を作製した。各々の記録トラックは、直径40nmの磁性ドットがダウントラック方向にピッチPで配列したサブトラックを2列含み、2つのサブトラック上の磁性ドットの位置はピッチPの1/2だけシフトしている。バーストマークのサイズは一辺180nmであった。
実施例2で説明した通りの方法で、ディスクリートトラック媒体を作製した。AFMにより、このディスクリートトラック媒体の表面の凹凸を測定したところ、Da=10nm、Db=5nmであった。
図7(f)に示した、スパッタリングにより磁性パターン間に非磁性体としてカーボンを埋め込む工程において、カーボンの膜厚を50nmとした以外は、実施例2で説明した通りの方法でディスクリートトラック媒体を作製した。AFMにより、このディスクリートトラック媒体の表面の凹凸を測定したところ、Da=20nm、Db=8nmであった。
実施例2で説明した通りの方法で、ディスクリートトラック媒体を作製した。作製されたディスクリートトラック媒体におけるバーストマークのサイズは一辺180nmであり、トラック幅は150nmであった。
バーストマークに対応する凸状のパターンを形成したスタンパを用いた以外は実施例2で説明した通りの方法で、ディスクリートトラック媒体を作製した。
Claims (8)
- 基板と、前記基板上に凸状の磁性パターンおよび前記凸状の磁性パターン間に埋め込まれた非磁性体を含む磁気記録層とを有し、
前記磁性パターンの表面から、クロストラック方向またはダウントラック方向に沿って隣り合う磁性パターン間の中央部に埋め込まれた非磁性体の表面までの深さをDb、前記磁性パターンの表面から、磁性パターンに囲まれた部分の中央部に埋め込まれた非磁性体の表面までの深さをDaとして、前記深さDaが前記深さDbよりも大きいことを特徴とするパターンド媒体。 - 前記磁気記録層は、凸状の磁性パターンで形成されたバーストマークを有することを特徴とする請求項1に記載のパターンド媒体。
- 前記磁気記録層は、凸状の磁性パターンで形成されたディスクリートトラックを有することを特徴とする請求項1または2に記載のパターンド媒体。
- 前記磁気記録層は、凸状の磁性パターンで形成されたディスクリートビットを含む記録トラックを有することを特徴とする請求項1または2に記載のパターンド媒体。
- 前記磁気記録層は、凸状の磁性パターンで形成された磁性ドットがダウントラック方向にピッチPで配列されたサブトラックを複数列含み隣接する2つのサブトラック上の磁性ドットの位置が前記ピッチPの1/2だけシフトしている記録トラックを有することを特徴とする請求項1または2に記載のパターンド媒体。
- 前記深さの差(Da−Db)が1nm以上10nm以下であることを特徴とする請求項1に記載のパターンド媒体。
- 基板上に磁性膜を成膜した後、前記磁性膜上にレジストを塗布し、
請求項1に記載のパターンド媒体の凸状の磁性パターンに対応する凹状のパターンが形成されたスタンパを、前記レジストに押し付けて、前記磁性パターンに対応する凸状のレジストパターンを形成し、
前記凸状のレジストパターンをマスクとして前記磁性膜をエッチングして凸状の磁性パターンを形成した後、前記レジストパターンを剥離し、
基板バイアスを印加することなく、スパッタリングにより非磁性体を成膜して磁性パターン間に非磁性体を埋め込み、
前記非磁性体をエッチバックする
ことを特徴とする請求項1に記載のパターンド媒体の製造方法。 - 請求項1に記載のパターンド媒体を有することを特徴とする磁気記録装置。
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