JP2008176872A - 垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法および垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】凹凸で形成されるようなプリフォーマット情報に関して、−Ｖ〜Ｖの再生出力を得る方法を提供する。
【解決手段】非磁性基板上に少なくとも軟磁性層、垂直磁気記録層、軟磁性上層を形成し、該軟磁性上層がプリフォーマット情報に対応するパターンを形成するようにパターニングし、その状態で外部から磁場を印加することにより軟磁性上層に形成されたプリフォーマット情報を垂直磁気記録層に転写することを特徴とする垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法、および非磁性基板上に少なくとも軟磁性層、垂直磁気記録層、軟磁性上層を形成してなる垂直磁気記録媒体であって、前記垂直磁気記録層を該垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法で磁化してなる垂直磁気記録媒体。
【選択図】図５

Description

本発明は、垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法および垂直磁気記録媒体に関する。

近年、ハードディスクドライブは大容量化の傾向にあり、磁気記録媒体の高記録密度化が進んでいる。従来から用いられている長手記録方式は、媒体面内方向に平行に磁化する方式で、この場合、高記録密度化により、熱揺らぎによる磁化反転の影響が大きくなり高記録密度化の限界に近づいている。一方、媒体面内に対して垂直方向に記録する垂直記録方式では、記録磁化内の反磁界は記録密度を増加させると磁化を安定化させる傾向になるため、反磁界による熱揺らぎは起こりにくい。そこで、近年の高記録密度化に対して、垂直磁気記録媒体の適用が考えられている。

また、記録密度の増加に伴うトラック密度の上昇に伴い、データ書き込み時、ヘッドギャップの側面から生じる漏れ磁界によって、トラックとトラックの間の領域に余計な記録（サイドフリンジ）をしてしまい、これが雑音の原因となり、再生信号のＳ／Ｎが低下してしまう。そこで、磁気記憶媒体の記録トラックの間に溝を設けた、ディスクリートトラック方式の磁気記憶媒体が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ディスクリートトラック方式は、トラックとトラックの間を非磁性体で埋めたものであり、前記サイドフリンジの問題を回避することができる。

また、サーボ信号記録用磁極により、位置検出マークを構成するブロック領域に磁化反転信号を複数ビット分記録できるように構成したディスクリートトラック方式の磁気記録媒体の提案もある（例えば、特許文献２参照。）。

これら、ディスクリートトラックメディア、パターンドメヂィアと呼ばれるものには、ハードディスクドライブにおいて用いられる位置決め情報（サーボデータ）などが、あらかじめ記録層の凹凸形状として形成されることが多い。記録層の凹凸として形成されたサーボデータ等のプリフォーマット情報は、たとえば、ディスク面に垂直方向の磁界で磁化されることで、凹凸に対応した再生信号を得ることができる（図７）。磁気ヘッドがこれらプリフォーマット情報に対応する凹凸上を通過する際に得られる信号は、記録層のある凸形状部では再生信号Ｖ（あるいは−Ｖ）が出力され、記録層のない凹形状では出力は０となり、信号振幅０〜Ｖ（あるいは０〜（−Ｖ））の再生信号が得られる。
特開平９−９７４１９号公報 特開２００４−１１０８９６号公報

ディスクリートトラックメディア、パターンドメディアにおけるプリフォーマット情報、例えば、サーボデータは、上記のように０〜Ｖ（あるいは０〜（−Ｖ））の信号となるが、記録層に凹凸のない通常の箇所での磁気ヘッドによる記録再生信号は、−Ｖ〜Ｖの信号が得られる。よって、凹凸で形成されるようなプリフォーマット情報における再生信号は、通常のおよそ１／２となってしまう。たとえばサーボデータの信号出力が１／２になるということは、ハードディスクドライブにおける位置決め性能にも悪影響をおよぼしてしまう。本発明は、このような課題に対し、いわゆるディスクリートトラックメディアやパターンドメディアというようなものにおけるプリフォーマット情報に関して、−Ｖ〜Ｖの再生出力を得る方法を提供するものである

本発明の垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法は非磁性基板上に少なくとも軟磁性層、垂直磁気記録層、軟磁性上層を形成し、該軟磁性上層がプリフォーマット情報に対応するパターンを形成するようにパターニングし、その状態で外部から磁場を印加することにより軟磁性上層に形成されたプリフォーマット情報を垂直磁気記録層に転写することを特徴とする。

また、本発明の垂直磁気記録媒体は非磁性基板上に少なくとも軟磁性層、垂直磁気記録層、軟磁性上層を形成してなる垂直磁気記録媒体であって、前記垂直磁気記録層を上記の垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法で磁化してなることを特徴とする。

本発明によれば、ディスクリートトラックメディアやパターンドメディアというようなものにおけるプリフォーマット情報として−Ｖ〜Ｖの再生出力を得ることができ、凹凸で形成されるようなプリフォーマット情報における再生信号として、通常と同様の信号を得ることができる。

本発明において、垂直磁気記録媒体は、図１に示すように、非磁性基板上に少なくとも軟磁性層、垂直磁気記録層、軟磁性上層が形成されている。

本発明において用いられる非磁性基体としては、通常の磁気記録媒体で用いられる基体であればいずれも用いることができ、具体例としては、ＮｉＰメッキを施したアルミニウム合金、強化ガラス、結晶化ガラスなどを挙げることができる。この非磁性基体がドーナッツ形状を有する薄い円板形状の場合は、回転動作により情報の記録・再生が可能であり、最も好ましい。この他、記録面が長方形となる薄い板状の直方体等の適切な形状を使用できる。

本発明において垂直磁気記録層に用いられる材料としては、少なくともＣｏとＣｒを含む合金の強磁性材料が好ましく用いられる。この合金としては、その六方最密充填構造のｃ軸が膜面に垂直方向に配向していることが好ましい。

本発明において用いられる軟磁性層および軟磁性上層としては、非晶質のＣｏ合金が好ましく用いられる。このＣｏ合金としては、ＣｏにＺｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗなどを添加してなる合金を挙げることができる。

本発明においては、少なくともその軟磁性上層がプリフォーマット情報に対応するパターンを形成するようにパターニングする。次いでその軟磁性上層がパターニングされた状態で、初期化用磁石としてギャップを有するリングヘッドを用い、初期化用磁石を図１の矢印の方向（磁気記録媒体の円周方向）に移動させる。リングヘッドからの漏れ磁界は、図１ａの軟磁性上層の部分で磁気抵抗の小さい磁気経路となり、エッジの部分において垂直方向の経路を取り、それにより、垂直磁気記録層は図に示したような方向に磁化される。これにより、軟磁性上層に形成されたプリフォーマット情報が垂直磁気記録層に転写される。

その後、たとえば軟磁性上層をマスクとして、垂直磁気記録層をパターニングし、その後、軟磁性上層を除去し、図１ｂに示すように、所望のパターンドメディア形状・ディスクリートトラック形状を得る。このようにすることで、プリフォーマット情報をあらわす凹凸形状箇所には、エッジの部分に上下方向に磁化することができ、プリフォーマット情報に関して、図８ａに示すように−Ｖ〜Ｖの再生出力を得ることができる。その後、垂直磁気記録層上に保護層を形成し液体潤滑膜を塗布し、完成となる。

保護層は、従来から使用されている保護膜を用いることができる。例えば、カーボンを主体とする保護膜を用いることができる。保護層の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。

また、液体潤滑剤層も従来から使用されている材料を用いることができる。例えば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤をもちいることができる。液体潤滑剤層の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。

別の形態として、図２のように、垂直磁気記録層より上の層に軟磁性上層を形成し、その軟磁性上層にプリフオーマット情報に対応するパターンを形成し、その後、垂直磁気記録層まで所望のパターンを形成し、次いで、図２ａに示すように初期化用磁石を用いて軟磁性上層に形成されたプリフオーマット情報を垂直磁気記録層に転写することにより、図２ｂに示すような軟磁性上層のパターンに応じた垂直磁気記録層の磁化を得、最後に不要となった軟磁性上層を除去することもできる。

上記の軟磁性上層と垂直磁気記録層の加工パターンの形状に関しては、垂直磁気記録媒体が円形ディスク状であり、前記垂直磁気記録層のパターンが実質的に同心円状に配置され、図３のように、記録層のパターン形状における円周方向の長さをＷｃ１、軟磁性上層のパターン形状における円周方向の長さをＷｃ２としたとき、Ｗｃ１＞Ｗｃ２の関係であることがより望ましい。これは、本発明において垂直方向に磁化される箇所は、軟磁性上層のエッジの箇所であるため、Ｗｄ＝Ｗｃ２であると、図４ａ、ｂの比較から明らかなように、磁化される面積が減少する惧れがあり、高い再生出力を得ようとする場合、不利になることもあるからである。

以下に、本発明の実施形態の１つを図５を参照しながら説明する。
本発明においては、軟磁性上層がプリフォーマット情報に対応するパターンを形成するように軟磁性上層をパターニングする。軟磁性上層パターニングのため、図５ａに示すように、軟磁性上層の上にマスク層、更にその上にレジスト層を形成する。マスク層としてはＴｉが好ましく用いられる。マスク層は軟磁性上層の上に均一に形成し、その上にレジスト層も均一に形成する。次いで、該マスク層がプリフォーマット情報に対応するパターンを形成するようにレジスト膜をパターニングする。レジスト層のパターニングは、図５ｂに示すように、ナノインプリント技術を用いて、所望のパターンをレジストに形成するのが好ましい。

ナノインプリントは、形成したいパターンの金型を作製し、その金型に形成されたパターンをレジストに転写する技術である。ナノインプリントの方式は大きく分けて、熱式とＵＶ式があり、熱式は熱可塑性樹脂をレジストとして用い、ＵＶ式はＵＶ硬化性樹脂をレジストとして用いる。今回の場合、どちらを用いてもかまわない。

レジストに所望のパターンを形成した後、図５ｃに示すように、レジストをマスクにしてエッチングを行い、マスク層をパターニングする。このエッチング法としては、例えばＣＦ_４を用いたドライエッチングを挙げることができる。

マスク層をパターニングした後、その後、パターニングされたマスク層をマスクに、軟磁性上層をエッチングによりパターニングし、次いでマスク層あるいは軟磁性上層をマスクにエッチングにより垂直磁気記録層をパターニングする。軟磁性上層と垂直磁気記録層のパターニングの前に、レジスト層を除去することが好ましい。このレジスト層の除去には例えば、Ｏ_２アッシング法を採用することができる。軟磁性上層と垂直磁気記録層のエッチングには、Ａｒガスを用いたイオンビームエッチングや、ＣＯ＋ＮＨ_３の混合ガスによる反応性エッチングを用いることができる。図５ｄは、レジスト層を除去した後、軟磁性上層と垂直磁気記録層のエッチングをした状態を示している。

この状態にて、図５ｅに示すように、軟磁性上層に形成されたパターンに応じた垂直磁気記録層の磁化（初期化）即ち、軟磁性上層に形成されたプリフォーマット情報の垂直磁気記録層への転写を行なう。初期化は、初期化用磁石としてギャップを有するリングヘッドを用い、初期化用磁石を図中の矢印の方向（磁気記録媒体の円周方向）に移動させ行なう。このパターンの磁化により、軟磁性層の上にパターンを描いて突起した垂直磁気記録層の円周方向両端部が互いに逆向きとなるように磁化される。

初期化の後、マスク層を除去し、軟磁性上層を除去する（図５ｆ）。その後、垂直磁気記録層上に保護層を形成し液体潤滑膜を塗布し、完成となる。

なお、この実施形態では、垂直磁気記録層をパターニングした後初期化を行っているが、軟磁性上層をパターニングした後、外部磁場を印加することで軟磁性上層に形成されたパターンに応じた垂直磁気記録層の磁化を行った後、マスク層あるいは軟磁性上層をマスクにして垂直磁気記録層をパターニングしてもよい。

次に、他の実施形態の垂直磁気記録媒体の製造方法につき図６を参照しつつ説明する。
非磁性基板上に少なくとも軟磁性層、垂直磁気記録層が順に形成された構造を有する磁気記録媒体を用い、その上に第一マスク層、第二マスク層、軟磁性上層、第三マスク層を順次積層する。ここで、第一マスク層、第三マスク層としてＴｉ層を形成することが好ましく、第二マスク層としてＡｌ層を形成することが好ましい。

図６ａに示すように、第三マスク層の上に、第三マスク層をプリフォーマット情報に対応するパターンを形成するためのマスク層として用いるレジストを塗布する。次に、塗布したレジストに対し、ナノインプリント技術を用いて、図６ｂに示すように所望のパターンをレジストに形成する。

レジストにパターンを形成したら、図６ｃに示すようにレジストをマスクにしたエッチングにより第三マスク層をパターニングする。この第三マスク層のエッチングとしては、例えば、ＣＦ_４を用いたドライエッチングを挙げることができる。

第三のマスク層をパターニングした後、レジスト層を除去し、その後、第三マスク層をマスクにしたエッチングにより軟磁性上層をパターニングする（図６ｄ）。レジスト層の除去法としては、例えば、Ｏ_２アッシング法を採用することができる。また、軟磁性上層のエッチング法としては、Ａｒガスを用いたイオンビ一ムエッチングや、ＣＯ＋ＮＨ_３の混合ガスによる反応性エッチングなどのドライエッチング法を採用できる。

その後、図６ｅに示すように、第二のマスク層をエッチングによりパターニングする。第二のマスク層のエッチングとしては、例えば、Ｃｌ_２ガスによるドライエッチングを挙げることができる。

次に、図６ｆに示すように、軟磁性上層のエッチングで形成された凹部に露出する軟磁性上層の側面をエッチングする（サイドエッチング）。このサイドエッチングの際、第二マスク層の加工幅をＷ１、軟磁性上層の加工幅をＷｓとしたとき、Ｗ１＜Ｗｓとなるようにする。
これは、垂直方向に磁化される箇所は、軟磁性上層のエッジの箇所であるため、Ｗ1＝Ｗｓであると、図４ａ、ｂでいえばｂの方の形状となり、図４ａ，ｂの比較より明らかなように、磁化される面積が減少する惧れがあって、高い再生出力を得ようとする場合不利になり、一方、Ｗ１＜Ｗｓとすると、図４ａの形状が形成され、上記のような磁化された面積の減少の惧れが少なくなるからである。
このエッチング法としては、Ａｒガスを用いたイオンビームエッチングや、ＣＯ＋ＮＨ_３の混合ガスによる反応性エッチングなどのドライエッチングを用いることができる。このとき、基板にかけるバイアスを低めにするなど、側面のエッチングが行なわれ易いようなエッチング条件を選ぶ。また、この軟磁性上層の側面エッチング時には、垂直磁気記録層は第一マスク層によりマスクされているためエッチングされない。

この後、第二マスク層をマスクにしたエッチングにより第一マスク層をパターニングし、次いで、第二マスク層および第一マスク層をマスクにしたエッチングにより垂直磁気記録層をパターニングする。第一マスク層のエッチングには、例えば、ＣＦ_４ガスを用いたドライエッチング法を採用することができる。また、垂直磁気記録層のエッチングは、Ａｒガスを用いたイオンビームエッチングや、ＣＯ＋ＮＨ_３の混合ガスによる反応性エッチングなどのドライエッチング法を用いることができる。

この状態にて、パターンを磁化する初期化を行なう。初期化は、図６ｇに示すように、初期化用磁石としてギャップを有するリングヘッドを用い、初期化用磁石を図中の矢印の方向（非磁性基板の円周方向〉に移動させ行なうことができる。初期化の後、第三マスク層、軟磁性上層、第二マスク層、第一マスク層を順次除去し、その後、記録層上に保護層を形成し、その上に液体澗滑膜を塗布して、完成となる。

本発明の磁気記録媒体は、非磁性基板上に少なくとも軟磁性層、垂直磁気記録層、軟磁性上層を形成してなる垂直磁気記録媒体であって、上述のいずれかのパターン磁化方法により、プリフォーマット情報に対応するパターンに応じた垂直磁気記録層の磁化を行うことによって得られる。

本発明の磁気記録媒体は凹凸形状の記録層が形成されているにもかかわらず、−Ｖ〜Ｖの信号が得られるため、ハードディスクドライブにおける位置決め性能にも悪影響をおよぼすことがない。

垂直磁気記録層の磁化の１実施形態を示す図である。 垂直磁気記録層の磁化の他の実施形態を示す図である。 軟磁性上層と垂直磁気記録層の加工パターンの形状の１例を示す図である。 第二マスク層の加工幅と軟磁性上層の加工幅の関係の磁化面積に及ぼす影響を示す図である。 本発明の垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法の１実施形態を示す図である。 本発明の垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法の他の実施形態を示す図である。 記録層の凹凸として形成されたプリフォーマット情報を磁化したときの状況を示す図である。 本発明の垂直磁気記録媒体と従来の凹凸を有する垂直磁気記録媒体の再生出力を示す図である。

Claims (8)

1. 非磁性基板上に少なくとも軟磁性層、垂直磁気記録層、軟磁性上層を形成し、該軟磁性上層がプリフォーマット情報に対応するパターンを形成するようにパターニングし、その状態で外部から磁場を印加することにより軟磁性上層に形成されたプリフォーマット情報を垂直磁気記録層に転写することを特徴とする垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法。
2. 軟磁性上層に形成されたプリフォーマット情報を垂直磁気記録層に転写する前の段階において、軟磁性上層より下の層にもパターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法。
3. 前記軟磁性上層の上に、マスク層、その上にレジスト膜を形成し、該マスク層がプリフォーマット情報に対応するパターンを形成するようにレジスト膜をパターニングし、パターニングされたレジスト膜をマスクにマスク層をパターニングし、パターニングされたマスク層をマスクに軟磁性上層をパターニングし、次いで、垂直磁気記録層を、マスク層あるいは軟磁性上層をマスクにパターニングし、その後、外部磁場を印加することで軟磁性上層に形成されたパターンに応じた垂直磁気記録層の磁化を行うことを特徴とする請求項１または２記載の垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法。
4. 前記軟磁性上層の上に、マスク層、その上にレジスト膜を形成し、該マスク層がプリフォーマット情報に対応するパターンを形成するようにレジスト膜をパターニングし、パターニングされたレジスト膜をマスクにマスク層をパターニングし、パターニングされたマスク層をマスクに軟磁性上層をパターニングし、次いで、外部磁場を印加することで軟磁性上層に形成されたパターンに応じた垂直磁気記録層の磁化を行った後、マスク層あるいは軟磁性上層をマスクにして垂直磁気記録層をパターニングすることを特徴とする請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法。
5. 前記垂直磁気記録層と軟磁性上層の間に、第一マスク層、第二マスク層を形成し、前記軟磁性上層の上に、第三マスク層、その上にレジスト膜を形成し、該第三マスク層がプリフォーマット情報に対応するパターンを形成するようにレジスト膜をパターニングし、パターニングされたレジスト膜をマスクに第三マスク層をパターニングし、パターニングされた第三マスク層をマスクに軟磁性上層をパターニングし、次いで第三マスク層あるいは軟磁性上層をマスクに第二マスク層をパターニングし、次いで、軟磁性上層の側面を、第二マスク層の加工幅をＷ１、軟磁性上層の加工幅をＷｓとしたとき、Ｗ１＜Ｗｓとなるようにサイドエッチングし、次いで、外部磁場を印加することで軟磁性上層に形成されたパターンに応じた直磁気記録層の磁化を行った後、第二マスク層をマスクにして第一マスク層及び垂直磁気記録層をパターニングすることを特徴とする請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法。
6. 前記軟磁性層と前記垂直磁気記録層の間に保護層が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法。
7. 垂直磁気記録媒体が円形ディスク状であり、前記垂直磁気記録層のパターンが実質的に同心円状に配置され、パターン形状における円周方向の長さをＷｃ１とし、軟磁性上層のパターン形状における円周方向の長さをＷｃ２としたとき、Ｗｃ１＞Ｗｃ２の関係があることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法。
8. 非磁性基板上に少なくとも軟磁性層、垂直磁気記録層、軟磁性上層を形成してなる垂直磁気記録媒体であって、前記垂直磁気記録層を請求項１〜７のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体のパターン磁化方法で磁化してなる垂直磁気記録媒体。

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