JP2007273067A - 磁気記録媒体、その製造方法、及び磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体において、従来の物理的な磁気層加工型と比較しその磁性層除去工程を排除することにより格段に製造工程を簡略化し、かつ汚染リスクがすくない製造方法と、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る。
【解決手段】 磁気記録パターン部を磁気的に分離する非磁性部を、すでに成膜された磁性層に原子を注入し、磁性層を部分的に非磁性化することにより形成する。または、磁気記録パターン部を磁気的に分離する非磁性部を、すでに成膜されたＣｏ含有磁性層に部分的に原子を注入し、該箇所の磁性層のＸ線回折によるＣｏ（００２）またはＣｏ（１１０）ピーク強度を１／２以下にして形成する。
【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、それによって製造された磁気記録媒体をディスクリートトラック媒体と呼ぶ。

ディスクリートトラック媒体の一例として、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、凸部領域に周囲と物理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、前者の方法は、しばしば磁気層加工型とよばれ、表面に対する物理的加工が媒体形成後に実施されるため、媒体が製造工程において汚染されやすいという欠点がありかつ製造工程が非常に複雑であった。一方で、後者はしばしばエンボス加工型とよばれ、製造工程中の汚染はしにくいが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。
また、ディスクリートトラック媒体の磁気トラック間領域を、あらかじめ形成した磁性層に窒素イオンや酸素イオンを注入し、または、レーザを照射することにより形成する方法が開示されている（特許文献４参照。）。しかしながら、この方法で形成した磁気トラック間領域は、飽和磁化が低いものの保磁力が高いため、不十分な磁化状態がのこり、磁気トラック部に情報を書き込む際に、書きにじみが生じていた。
さらに、磁気記録パターンが１ビットごとに一定の規則性をもって配置された、いわゆるパターンドメディアの製造において、磁気記録パターンをイオン照射によるエッチングで形成することが開示されている（非特許文献１参照。）。しかしながら、この方法においても、製造工程における磁気記録媒体の汚染が発生し、また、表面の平滑性が低下するといった問題点があった。
特開２００４−１６４６９２号公報 特開２００４−１７８７９３号公報 特開２００４−１７８７９４号公報 特開平５−２０５２５７号公報 信学技報、IEICE Technical ReportMR2005-55(2006-02)、２１頁〜２６頁（社団法人 電子情報通信学会）

エンボス加工型製造法では、基板に凹凸形状を形成し、その上に磁性層、保護層を形成するためその表面にそのまま凹凸形状が引き継がれ平坦な表面を実現するのは容易ではない。

一方、磁気層加工型によるディスクリートトラック型磁気記録媒体は、基板表面に記録用の磁性層を形成し、その後磁気的パターンを形成するため、半導体などで利用されているインプリント法によりパターン形成した後に非磁性部となるべき部分をたとえばドライエッチングして、その後ＳｉＯ_２やカーボン非磁性材料を埋めこみ、表面を平坦化処理して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。このような磁気エッチング型ディスクリートトラック媒体は、製造工程が複雑で、汚染の原因になるばかりでなく、平坦な表面を実現できない。
一般に 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。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、製造工程で汚染のリスクが少なく、かつ表面が平坦になるディスクリートトラック媒体の製造技術、また、磁気トラック部に情報を書き込む際に、書きにじみが生じない磁気記録媒体の製造技術はいまだ提案されていない。

本発明は、記録密度の増加に伴い、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、記録密度を大幅に増加させ、また磁気記録パターン部間領域の保磁力、残留磁化を極限まで低減させることにより磁気記録の際の書きにじみをなくし、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、基板上に磁性層を成膜したのちに凹凸を形成するディスクリートトラック型磁気記録媒体に対して、従来の磁気層加工型と比較しその磁性層除去工程を排除することにより格段に製造工程を簡略化し、かつ汚染リスクがすくない製造方法と、ヘッド浮上特性に優れた有用な磁気記録媒体を提供する。

上記課題を解決するため、本願発明者は鋭意努力研究した結果、本願発明に到達した。すなわち本発明は以下に関する。
（１）非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法であって、磁気記録パターン部を磁気的に分離する非磁性部を、すでに成膜された磁性層に原子を注入し、磁性層を部分的に非磁性化することにより形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
（２）非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法であって、磁気記録パターン部を磁気的に分離する非磁性部を、すでに成膜されたＣｏ含有磁性層に部分的に原子を注入し、該箇所の磁性層のＸ線回折によるＣｏ（００２）またはＣｏ（１１０）ピーク強度を１／２以下にして形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
（３）非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法であって、磁気記録パターン部を磁気的に分離する非磁性部を、すでに成膜された磁性層に部分的に原子を注入し、該箇所の磁性層を非晶質化することにより形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
（４）磁気的に分離した磁気記録パターンが、磁気記録トラック及びサーボ信号パターンであることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（５）注入する原子が、磁気的に磁気的にＢ，Ｐ，Ｓｉ，Ｆ，Ｎ，Ｈ，Ｃ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｋｒ，Ａｒ，Ｘｅ，Ｗ，Ａｓ，Ｇｅ，Ｍｏ，Ｓｎからなる群から選ばれた何れか一種以上の原子であることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（６）注入する原子が、Ｋｒ、または、Ｓｉ原子であることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（７）原子の注入を、磁性層の上に保護膜層を形成した後に行うことを特徴とする（１）〜（６）の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（８）非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体であって、磁気記録パターン部を磁気的に分離することを目的とする非磁性部が、すでに成膜された磁性層に原子を注入し磁性層を非磁性化したものであることを特徴とする磁気記録媒体。
（９）非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体であって、磁気記録パターン部を磁気的に分離する非磁性部が、すでに成膜されたＣｏ含有磁性層に原子を注入し、該箇所の磁性層のＸ線回折によるＣｏ（００２）またはＣｏ（１１０）ピーク強度を１／２以下にしたものであることを特徴とする磁気記録媒体。
（１０）非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体であって、磁気記録パターン部を磁気的に分離することを目的とする非磁性部が、すでに成膜された磁性層に原子を注入し、該箇所の磁性層を非晶質化したものであることを特徴とする磁気記録媒体。
（１１）磁気記録パターンが垂直磁気記録パターンであることを特徴とする（８）〜（１０）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１２）磁気記録媒体の表面粗さが、０．１ｎｍ≦Ｒａ≦２．０ｎｍの範囲内であることを特徴とする（８）〜（１１）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（１３）（８）〜（１２）の何れか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。

本発明によれば、磁性層を非磁性基板上に成膜したのちに磁気記録パターンを形成する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、優れた磁気記録パターン分離性能を有し、隣接パターン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、従来非常に製造工程が複雑とされてきた磁性層加工型の磁性層除去のためのドライエッチング工程を省くことができるため、生産性向上に大きく寄与できる。

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、磁気記録パターン分離性能に優れ、隣接パターン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。

本願発明は、非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体に関し、磁気記録パターン部を磁気的に分離する非磁性部を、すでに成膜された磁性層に原子を注入して製造することを特徴とする。本願発明の磁気記録媒体の製造方法は、磁気記録パターン部を磁気的に分離するのに際して、従来の製造方法とは異なり、ドライエッチングや、スタンプ加工等による、磁気記録パターンを物理的に分離する工程を有さないことを特徴とする。
本願発明の磁気記録パターン部とは、磁気記録パターンが１ビットごとに一定の規則性をもって配置された、いわゆるパターンドメディアや、磁気記録パターンが、トラック状に配置されたメディアや、その他、サーボ信号パターン等を含んでいる。
この中で本願発明は、磁気的に分離した磁気記録パターンが、磁気記録トラック及びサーボ信号パターンである、いわゆる、ディスクリート型磁気記録媒体に適用するのが、その製造における簡便性から好ましい。
本発明を、ディスクリート型磁気記録媒体を例にして詳細に説明する。

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例示す。本発明の磁気記録媒体３０は、非磁性基板１の表面に軟磁性層および中間層２、磁気的パターンが形成された磁性層３および非磁性化層４と保護膜層５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、磁気的パターンを有する磁性層３の磁性部幅Ｗは２００ｎｍ以下、非磁性部幅Ｌは１００ｎｍ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。

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がより高い記録密度を実現するためには垂直磁気記録層が好ましい。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。

磁気記録層の表面には保護膜層５が形成されている。保護膜層としては、炭素（Ｃ）、水素化炭素（Ｈ_ｘＣ）、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もしくはＣＶＤ法により形成される。

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、本発明の磁気記録媒体の製造方法を、ディスクリート型磁気記録媒体を例にして具体的に説明する。

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、例えば、軟磁性層としてＦｅＣｏＢ、中間層としてＲｕ、磁性層として７０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ_２合金、保護層としてＣａｒｂｏｎを成膜する。その後、保護層の表面にレジストを塗布しフォトリソグラフィー技術を用いて磁気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する。その表面に、イオンビーム法等を用いて原子を注入すると、磁気記録トラック及びサーボ信号パターンの間の部分のみに原子が注入される。
本願発明では、磁気記録トラック及びサーボ信号パターン部を磁気的に分離する非磁性部を、すでに成膜された磁性層に原子を注入し磁性層を非磁性化することにより形成し、ディスクリートトラック型磁気記録媒体を製造することを特徴とする。このような方法を用いてディスクリートトラック型磁気記録媒体を製造することにより、磁気トラック間領域の保磁力、残留磁化を極限まで低減させることにより磁気記録の際の書きにじみをなくし、高い面記録密度の磁気記録媒体を提供することが可能となる。
また、本願発明では、磁気記録トラック及びサーボ信号パターン部を磁気的に分離する非磁性部を、すでに成膜されたＣｏ含有磁性層に原子を注入し、Ｘ線回折による磁性層のＣｏ（００２）またはＣｏ（１１０）ピーク強度を１／２以下にして形成することを特徴とする。
磁性層のＣｏ（００２）ピークは、垂直磁性層においてメインとなるピークで有り、Ｃｏ（１１０）ピークは面内磁性層においてメインとなるピークである。例えば、垂直磁性層におけるＣｏ（００２）ピークとは、Ｘ線回折において２θ＝４２．６度付近に現れるＣｏ（００２）に起因するピークを指す。
このような方法を用いてディスクリートトラック型磁気記録媒体を製造することにより、磁気トラック間領域の保磁力、残留磁化を極限まで低減させることにより磁気記録の際の書きにじみをなくし、高い面記録密度の磁気記録媒体を提供することが可能となる。
さらに本願発明では、磁気記録トラック及びサーボ信号パターン部を磁気的に分離する非磁性部を、すでに成膜された磁性層に原子を注入し磁性層を非晶質化することにより形成することを特徴とする。
本願発明で、磁性層を非晶質化するとは、磁性層の原子配列を、長距離秩序を持たない不規則な原子配列の形態とすることを指し、より具体的には、２ｎｍ未満の微結晶粒がランダムに配列した状態とすることを指す。そしてこの原子配列状態を分析手法により確認する場合は、Ｘ線回折または電子線回折により、結晶面を表すピークが認められず、また、ハローが認められるのみの状態とする。
このような方法を用いてディスクリートトラック型磁気記録媒体を製造することにより、磁気トラック間領域の保磁力、残留磁化を極限まで低減させることにより磁気記録の際の書きにじみをなくし、高い面記録密度の磁気記録媒体を提供することが可能となる。
本願発明で、例えばイオンビーム法等を用いて注入する原子としては、好ましくは、Ｂ，Ｐ，Ｓｉ，Ｆ，Ｎ，Ｈ，Ｃ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｋｒ，Ａｒ，Ｘｅ，Ｗ，Ａｓ，Ｇｅ，Ｍｏ，Ｓｎからなる群から選ばれた何れか一種以上の原子、より好ましくは、Ｂ，Ｐ，Ｓｉ，Ｆ，Ｎ，Ｈ，Ｃからなる群から選ばれた何れか一種以上の原子、もしくは、Ｓｉ，Ｉｎ，Ｇｅ，Ｂｉ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｗからなる群から選ばれた何れか一種以上の原子、最も好ましくは、Ｓｉ、Ｋｒ原子を用いる。注入する原子として、特許文献４にあるように、ＯやＮを用いた場合は、ＯやＮの原子半径が小さいためその注入効果が小さく、磁気トラック間領域に磁化状態が残留してしまう。また、注入する原子として、ＯやＮを用いた場合は、磁性層を窒化、または、酸化させるため、磁気トラック間領域の保磁力を高め、磁気トラック部に情報を書き込む際に、書きにじみが生ずる。すなわち、これらの原子を用いた場合、本願発明で用いる注入原子のように、磁性層を非磁性化、磁性層のＣｏ（００２）またはＣｏ（１１０）ピークの低減、磁性層の非晶質化をはかることができない。
本願発明では、磁性層に打ち込みトラック間距離に合わせて設計された磁気的なパターンを形成後、レジストを除去して保護層を再形成後、潤滑材を塗布して磁気記録媒体を製造する。
本願発明では、磁性層への原子の注入を、磁性層の上に保護膜を形成した後に行うのが好ましい。このような工程を採用することにより、原子注入を行った後に、保護膜を形成する必要がなくなり、製造工程が簡便になり、生産性の向上および磁気記録媒体の製造工程における汚染の低減の効果が得られる。なお、本願発明では、磁性層の形成後、保護膜の形成前でも、原子の注入を行い、磁性層に気記録トラック及びサーボ信号パターン部を磁気的に分離する非磁性部を形成することも可能である。

上記イオンビームによるＳｉ等の原子の注入には、市販のイオン注入器を用いて磁性層に注入する。本発明で原子の注入に際しては、磁性層の深さ方向の中心部付近をねらって注入し磁性層の深さ方向にある程度原子が分布するように考慮したが、磁性層へ原子を注入しその部分の磁化を非磁性化することが目的であるので、侵入深さは特に限定しない。原子注入深さは、そのイオン注入器での加速電圧により、侵入させる深さに対して適時決定される。

なお、前記レジスト塗布後のパターン形成には、基板もしくは磁性層に続いて製膜される保護膜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、保護膜表面にトラック形状の凹凸を形成する。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。

前記のプロセスで用いられるスタンパーは、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。

レジストの除去に際しては、ドライエッチング、反応性イオンエッチング、イオンミリングなどの手法を用いて表面のレジスト、保護層の一部を除去する。これらの処理の結果磁気的パターンが形成された磁性層ならびに保護層の一部が残る。条件を選ぶことにより保護層まで完全に除去しパターンが形成された磁性層のみを残すことも可能である。

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特に限定されるものではない。

次に、本発明の磁気記録再生装置の構成を図２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磁気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）
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２オングストローム（Å）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１００ｎｍのものを用意した。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。

これらの基板表面にＤＣスパッタリング法を用いて、軟磁性層としてＦｅＣｏＢ、中間層としてＲｕ、磁性層として７０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ_２合金、Ｐ−ＣＶＤ法を用いて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。

それぞれの層の膜厚は、ＦｅＣｏＢ軟磁性層は６００Å、Ｒｕ中間層は１００Å、磁性層は１５０ÅＣ（カーボン）保護膜層は平均４ｎｍとした。このサンプルを比較例１としエンボス加工型の例として製造した。
（比較例２）
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２オングストロームである。

該ガラス基板にＤＣスパッタリング法を用いて、軟磁性層としてＦｅＣｏＢ、中間層としてＲｕ、磁性層として７０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ_２合金、Ｐ−ＣＶＤ法を用いて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。それぞれの層の膜厚は、ＦｅＣｏＢ軟磁性層は６００Å、Ｒｕ中間層は１００Å、磁性層は１５０Å、Ｃ（カーボン）保護膜層は平均４ｎｍとした。その後磁性層加工型処理により磁気的パターンを形成した。すなわち、熱硬化性樹脂のレジストを塗布しパターンに対応する凹凸を形成後、凹部の磁性層を真空装置内でイオンミリングにより除去し、残った凸のレジストを剥離、除去した磁性層部への埋め込みを目的としてカーボンを成膜した。その後Ｐ−ＣＶＤ法によりＣａｒｂｏｎを４ｎｍ製膜して潤滑材を塗布した。イオンビームエッチングを用いて表面平滑化を実施した。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。このサンプルを比較例２とし磁性層加工型の例として製造した。

埋め込みプロセスにおいては、埋め込み材料は非磁性材料を用いる。本サンプル作製においてはＳｉＯ_２を使用した。製膜にはスパッタリング手法を用いた。
（実施例１〜２６）
比較例２と同様に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２オングストロームである。

該ガラス基板にＤＣスパッタリング法を用いて、軟磁性層としてＦｅＣｏＢ、中間層としてＲｕ、磁性層として７０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ_２合金、Ｐ−ＣＶＤ法を用いて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。それぞれの層の膜厚は、ＦｅＣｏＢ軟磁性層は６００Å、Ｒｕ中間層は１００Å、磁性層は１５０Å、Ｃ（カーボン）保護膜層は平均４ｎｍとした。その後磁性層加工型処理により磁気的パターンを形成した。すなわち、熱硬化性樹脂のレジストを塗布しパターンに対応する凹凸を形成後、イオンビーム法により、好ましくはＢ，Ｐ，Ｓｉ，Ｆ，Ｎ，Ｈ，Ｃ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｋｒ，Ａｒ，Ａｓ，Ｇｅ，Ｍｏ，Ｓｎからなる群から選ばれた何れか一種以上の原子、より好ましくは、Ｂ，Ｐ，Ｓｉ，Ｆ，Ｎ，Ｈ，Ｃからなる群から選ばれた何れか一種以上の原子、もしくは、Ｓｉ，Ｉｎ，Ｇｅ，Ｂｉ，Ｋｒ、Ｘｅ，Ｗからなる群から選ばれた何れか一種以上の原子、最も好ましくは、Ｓｉ，Ｋｒ原子を磁性層に打ち込みトラック間距離に合わせて設計された磁気的なパターンを形成後、レジスト及び保護膜を除去して再度保護層を４ｎｍを再形成後、潤滑材を塗布して磁気記録媒体を製造した。これらのサンプルを実施例１〜２６とした。イオンビームによる注入量、加速電圧などの条件は表１に記載した。なお、イオンビームの注入量、加速電圧の条件は、予備実験であらかじめ設定する必要がある。例えば、Ｘ線回折による磁性層のＣｏ（００２）またはＣｏ（１１０）ピーク強度を１／２以下とする場合は、図３に示すように、原子の注入により磁性層の回折ピークが破線に示すような状態とする。また、磁性層が非磁性化する条件、磁性層が非晶質化する条件も、あらかじめ、Ｘ線回折測定、電子線回折測定等により設定しておく必要がある。
（比較例３、４）
実施例１と同様の条件で、磁気記録媒体を製造した。ただし、イオン注入にはＮ、Ｏ原子を用いた。
（比較例５〜７）
実施例１と同様の条件で、磁気記録媒体を製造した。ただし、イオン注入にはＳｉ原子を用いたが、実施例１、２に比べ、注入量、加速電圧を下げた。
（比較例８）
実施例１と同様の条件で、磁気記録媒体を製造した。ただし、イオン注入を行わず、すなわち、すでに成膜された磁性層に原子を注入し、磁性層を部分的に非磁性化することをしない通常の磁気記録媒体とした。

実施例１〜２６、比較例１〜８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には、記録には垂直記録ヘッド、読み込みにはＴｕＭＲヘッドを用いた。７５０ｋＦＣＩの信号を記録したときのＳＮＲ値および３Ｔ−ｓｑｕａｓｈを測定した。実施例１〜２６は比較例１〜８にくらべ、ＳＮＲや３Ｔ−ｓｑｕａｓｈといったＲＷ特性が大幅に改善していることがわかった。これはヘッド浮上特性が安定し所定の浮上高さにてＲＷできたため、また、磁気トラック間領域の磁化状態が完全に消失したためと考えられる。また、ＳＮＲ，３Ｔ−ｓｑｕａｓｈなどのＲＷ特性が確認されたことにより実施例１〜２６の各サンプルは、トラック間の非磁性部による分離が確認され、凹凸状に形成されたレジストのパターン形状に応じた磁性部、非磁性部の磁気的パターンがイオンビームによるイオン注入により実施例のサンプルの磁性層部に形成されたことも確認された。

電磁変換特性の測定終了後、実施例１〜２６、比較例１〜８についてＡＦＭを用いて表面粗さを測定した。Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製ＡＦＭを用い、１０μｍ視野にて本実施例および比較例にて作成された垂直時記録媒体用非磁性基板の粗さ（Ｒａ）を評価する。その他の設定は、解像度２５６×２５６タッピングモード、掃印速度１μｍ／ｓｅｃにて行った。その結果を表１に記載した。実施例１〜２６は、比較例１，２と比較し表面粗さが著しく低い値を示し、これによりヘッド浮上が安定したと考えられる。

実施例１〜２６及び比較例１，２のグライドアバランチ特性を評価した。評価には、グライドライト社製５０％スライダーヘッドをもちい、ソニーテクトロ社製ＤＳ４１００装置にて測定した。測定結果を表１にしめす。実施例１〜２６は比較例１，２に対してグライドアバランチが低くヘッド浮上特性が良好であることがわかる。

この実施例１〜２６と比較例１〜８との比較から、本発明により、イオン注入による磁性層の非磁性化技術により簡便にディスクリート媒体が製造でき、表面粗さが十分低く、ヘッド浮上を安定させられることが明らかになった。この実施例と比較例１、２の比較から明らかなように表面粗さをなるべく低く製造することはヘッド浮上を安定化させるために重要な因子であり、本発明においては、その表面粗さが０．２≦Ｒａ≦２ｎｍさらに好ましくは、０．２≦Ｒａ≦１．５ｎｍであることが望ましい。また、実施例と比較例３〜７との比較から、本発明が、パターン化された非磁性、磁性層を分離する手法として有効な手段であることは明白であり、ディスクリート法よりさらに高記録密度をめざしたパターンド媒体の製造にも有効であることも実証された。

本発明の磁気記録媒体の断面構造を示す図である。 本発明の磁気記録再生装置の構成を説明する図である。 磁性層へのＩｎ原子の注入によりＸ線回折におけるＣｏ（００２）またはＣｏ（１１０）ピークが低減することを示す図である。図中、実線はＩｎ原子注入前の磁性層の状態、破線はＩｎ原子注入後の磁性層の状態を示す。

符号の説明

１ 非磁性基板
２ 軟磁性層および中間層
３ 磁気記録層
４ 非磁性化層
５ 保護層
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 (13)

1. 非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法であって、磁気記録パターン部を磁気的に分離する非磁性部を、すでに成膜された磁性層に原子を注入し、磁性層を部分的に非磁性化することにより形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
2. 非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法であって、磁気記録パターン部を磁気的に分離する非磁性部を、すでに成膜されたＣｏ含有磁性層に部分的に原子を注入し、該箇所の磁性層のＸ線回折によるＣｏ（００２）またはＣｏ（１１０）ピーク強度を１／２以下にして形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
3. 非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法であって、磁気記録パターン部を磁気的に分離する非磁性部を、すでに成膜された磁性層に部分的に原子を注入し、該箇所の磁性層を非晶質化することにより形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
4. 磁気的に分離した磁気記録パターンが、磁気記録トラック及びサーボ信号パターンであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
5. 注入する原子が、磁気的に磁気的にＢ，Ｐ，Ｓｉ，Ｆ，Ｎ，Ｈ，Ｃ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｋｒ，Ａｒ，Ｘｅ，Ｗ，Ａｓ，Ｇｅ，Ｍｏ，Ｓｎからなる群から選ばれた何れか一種以上の原子であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
6. 注入する原子が、Ｋｒ、または、Ｓｉ原子であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
7. 原子の注入を、磁性層の上に保護膜層を形成した後に行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
8. 非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体であって、磁気記録パターン部を磁気的に分離することを目的とする非磁性部が、すでに成膜された磁性層に原子を注入し磁性層を非磁性化したものであることを特徴とする磁気記録媒体。
9. 非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体であって、磁気記録パターン部を磁気的に分離する非磁性部が、すでに成膜されたＣｏ含有磁性層に原子を注入し、該箇所の磁性層のＸ線回折によるＣｏ（００２）またはＣｏ（１１０）ピーク強度を１／２以下にしたものであることを特徴とする磁気記録媒体。
10. 非磁性基板の少なくとも一方の表面に、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体であって、磁気記録パターン部を磁気的に分離することを目的とする非磁性部が、すでに成膜された磁性層に原子を注入し、該箇所の磁性層を非晶質化したものであることを特徴とする磁気記録媒体。
11. 磁気記録パターンが垂直磁気記録パターンであることを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
12. 磁気記録媒体の表面粗さが、０．１ｎｍ≦Ｒａ≦２．０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項８〜１１の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
13. 請求項８〜１２の何れか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。

Images