JP2010027193A - 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凹凸パターンで形成された記録層を有し記録層の磁気特性の変化が生じにくい信頼性が高い磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】磁気記録媒体１０は、基板と、該基板の上に所定の凹凸パターンで形成され該凹凸パターンの凸部が記録要素１４Ａを構成する記録層１４と、記録要素１４Ａの間の凹部１６を充填する充填部１８と、を有し、該充填部１８は金属系材料の主充填材料と酸素とを含んでなり、且つ、主充填材料の原子数及び酸素の原子数の合計値に対する酸素の原子数の比率が充填部１８の上面部１８Ａにおいて充填部１８の下部１８Ｂにおけるよりも高くなるように充填部１８中に酸素が偏って分布している。
【選択図】図３

Description

本発明は、凹凸パターンで形成された記録層を有する磁気記録媒体及びこれを備えた磁気記録再生装置に関する。

従来、ハードディスク等の磁気記録媒体は、記録層を構成する磁性粒子の微細化、材料の変更、ヘッド加工の微細化等の改良により著しい面記録密度の向上が図られており、今後も一層の面記録密度の向上が期待されているが、磁気ヘッドの加工限界、磁気ヘッドの記録磁界の広がりに起因する記録対象のトラックに隣り合うトラックへの誤った情報の記録、再生時のクロストークなどの問題が顕在化し、従来の改良手法による面記録密度の向上は限界にきている。

これに対し、一層の面記録密度の向上を実現可能である磁気記録媒体の候補として、記録層が凹凸パターンで形成され、凹凸パターンの凸部が記録要素を構成す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が提案されている（例えば、特許文献１参照）。一方、ハードディスク等の磁気記録媒体ではヘッド浮上高さを安定させて良好な記録／再生特性を得るために表面の平坦性が重視される。従って、凹凸パターンで形成された記録層の上に充填材料を成膜して記録要素の間の凹部を充填材料で充填し、記録層の上の余剰の充填材料を除去して記録要素及び充填材料の上面を平坦化することが好ましい。充填材料としては非磁性で化学的に安定している酸化物を用いることができる（例えば、特許文献２参照）。又、充填材料を成膜して凹部を充填する手法としては、スパッタリング法等を利用できる。余剰の充填材料を除去して表面を平坦化する手法としては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法やドライエッチングを利用できる。

特開平９−９７４１９号公報 特開２００６−１３９８２１号公報

しかしながら、充填材料として酸化物を用いた場合、記録層の磁気特性が経時的に変化することがあった。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、凹凸パターンで形成された記録層を有し記録層の磁気特性の変化が生じにくい信頼性が高い磁気記録媒体及びこれを備えた磁気記録再生装置を提供することを目的とする。

本発明は、基板と、基板の上に所定の凹凸パターンで形成され該凹凸パターンの凸部が記録要素を構成する記録層と、記録要素の間の凹部を充填する充填部と、を有し、該充填部は金属系材料の主充填材料と酸素とを含んでなり、且つ、主充填材料の原子数及び酸素の原子数の合計値に対する酸素の原子数の比率が充填部の上面部において充填部の下部におけるよりも高くなるように充填部中に酸素が偏って分布している磁気記録媒体により上記目的を達成したものである。

発明者らは、本発明を完成する過程において、充填材料として酸化物を用いた場合に記録層の磁気特性が経時的に変化する原因について鋭意検討した。この結果、充填材料に含まれる酸素が記録要素に拡散し、記録要素の磁気特性を変化させることが原因であると推論した。

上記の磁気記録媒体は、酸素の原子数の比率が充填部の上面部において充填部の下部におけるよりも高くなるように充填部中に酸素が偏って分布しており、酸素の比率が高い上面部は大気中の酸素等に触れても化学的変化を受けにくく安定している。又、酸素の原子数の比率は充填部の下部において充填部の上面部におけるよりも低いので充填部の下部から記録要素への酸素の拡散を防止又は抑制できる。従って、記録層の磁気特性の変化を防止又は抑制することができる。

即ち、次のような本発明により、上記目的を達成することができる。

（１）基板と、該基板の上に所定の凹凸パターンで形成され該凹凸パターンの凸部が記録要素を構成する記録層と、前記記録要素の間の凹部を充填する充填部と、を有し、該充填部は金属系材料の主充填材料と酸素とを含んでなり、且つ、前記主充填材料の原子数及び酸素の原子数の合計値に対する酸素の原子数の比率が前記充填部の上面部において前記充填部の下部におけるよりも高くなるように前記充填部中に酸素が偏って分布していることを特徴とする磁気記録媒体。

（２） （１）において、前記充填部は実質的に前記上面部にのみ酸素を含有し、前記充填部の下部は実質的に酸素を含有しないことを特徴とする磁気記録媒体。

（３） （１）又は（２）において、前記主充填材料は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｗ、Ｚｎの少なくとも１の元素を含むことを特徴とする磁気記録媒体。

（４） （１）乃至（３）のいずれかに記載の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に対して磁気信号の記録／再生を行うための磁気ヘッドと、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。

尚、本出願において「凹凸パターンで形成され該凹凸パターンの凸部が記録要素を構成する記録層」とは、連続記録層が所定のパターンで分割され記録要素を構成する凸部が相互に完全に分離した記録層の他、データ領域では相互に分離した凸部同士がデータ領域とサーボ領域との境界付近等では連続している記録層、又、例えば螺旋状の渦巻き形状の記録層のように基板の上の一部に連続して形成される記録層、凹凸パターンの下の層の凸部の上面と凹部の底面とに分離されて形成され凸部の上面に形成された部分が記録要素を構成する記録層、凹部が厚さ方向の途中まで形成されて底部において連続した記録層、凹凸パターンの下の層に倣って凹凸パターンで成膜された連続膜の記録層も含む意義で用いることとする。

又、本出願において「金属系材料」とは、金属元素で構成される材料の他、Ｓｉ等の半金属元素で構成される材料、金属元素と半金属元素との複合材料も含む意義で用いることとする。尚、本出願において炭素は半金属元素に該当しないこととする。

又、本出願において「充填部の上面部」とは、充填部における基板と反対側の面及びその近傍の部分という意義で用いることとする。

又、本出願において「充填部の下部」とは、充填部における上面部よりも基板側の部分という意義で用いることとする。

又、本出願において「主充填材料の原子数及び酸素の原子数の合計値に対する酸素の原子数の比率が充填部の上面部において充填部の下部におけるよりも高い」とは、例えば充填部の下部に充填部の上部におけるよりも低い比率で酸素が含まれる場合や酸素の原子数の比率が充填部の上面部側から基板側に向かって次第に減少する場合のように充填部の全体に酸素が存在する場合に限定されず、実質的に充填部の上面部にのみ酸素が存在し充填部の下部には実質的に酸素が存在しない場合も含む意義で用いることとする。

又、本出願において「磁気記録媒体」という用語は、情報の記録、読み取りに磁気のみを用いるハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気テープ等に限定されず、磁気と光を併用するＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌ）等の光磁気記録媒体、磁気と熱を併用する熱アシスト型の記録媒体も含む意義で用いることとする。

本発明によれば、凹凸パターンで形成された記録層を有し記録層の磁気特性の変化が生じにくい信頼性が高い磁気記録媒体及びこれを備えた磁気記録再生装置を実現できる。

本発明の第１実施形態に係る磁気記録再生装置の概略構造を模式的に示す斜視図 同磁気記録再生装置の磁気記録媒体の構造を模式的に示す径方向に沿う断面図 同磁気記録媒体の充填部の構造を拡大して示す径方向に沿う断面図 同磁気記録媒体の製造工程の概要を示すフローチャート 同製造工程における被加工体の出発体の構造を模式的に示す径方向に沿う断面図 凹凸パターンの樹脂層が形成された同被加工体の形状を模式的に示す径方向に沿う断面図 記録層が凹凸パターンに加工された同被加工体の形状を模式的に示す径方向に沿う断面図 同記録層の上に主充填材料が成膜された同被加工体の形状を模式的に示す径方向に沿う断面図 表面が平坦化された同被加工体の形状を模式的に示す径方向に沿う断面図 本発明の第２実施形態に係る磁気記録媒体の構造を模式的に示す径方向に沿う断面図 同磁気記録媒体の充填部の構造を拡大して示す径方向に沿う断面図 同磁気記録媒体の製造工程における被加工体の出発体の構造を模式的に示す径方向に沿う断面図 凹凸パターンの樹脂層が形成された同被加工体の形状を模式的に示す径方向に沿う断面図 記録層及び隔膜が凹凸パターンに加工された同被加工体の形状を模式的に示す径方向に沿う断面図 同記録層及び隔膜の上に主充填材料が成膜された同被加工体の形状を模式的に示す径方向に沿う断面図 表面が平坦化された同被加工体の形状を模式的に示す径方向に沿う断面図 実施例２及び比較例２のサンプルの厚さ方向に沿う元素プロファイルを示すグラフ

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１に示されるように、本発明の第１実施形態に係る磁気記録再生装置２は、磁気記録媒体１０と、磁気記録媒体１０に対して磁気信号の記録／再生を行うために磁気記録媒体１０の表面に近接して浮上可能であるように設置された磁気ヘッド４と、を備えている。

尚、磁気記録媒体１０は中心孔１０Ａを有し、中心孔１０Ａにおいてチャック６に固定され、該チャック６と共に回転自在とされている。又、磁気ヘッド４は、アーム８の先端近傍に装着され、アーム８はベース９に回動自在に取付けられている。これにより、磁気ヘッド４は磁気記録媒体１０の表面に近接して磁気記録媒体１０の径方向に沿う円弧軌道で可動とされている。

磁気記録媒体１０は垂直記録型のディスクリートトラックメディアであり、図２及び３に示されるように、基板１２と、該基板１２の上に所定の凹凸パターンで形成され該凹凸パターンの凸部が記録要素１４Ａを構成する記録層１４と、記録要素１４Ａの間の凹部１６を充填する充填部１８と、を有し、該充填部１８は金属系材料の主充填材料と酸素とから実質的になり、且つ、主充填材料の原子数及び酸素の原子数の合計値に対する酸素の原子数の比率が充填部１８の上面部１８Ａにおいて充填部１８の下部１８Ｂにおけるよりも高くなるように充填部１８中に酸素が偏って分布していることを特徴としている。他の構成については本第１実施形態の理解のために重要とは思われないため説明を適宜省略する。

磁気記録媒体１０は、軟磁性層２４、配向層２６、記録層１４、保護層２８、潤滑層３０を備え、これらの層がこの順で前記基板１２の上に形成されている。

基板１２は、中心孔を有する略円板形状である。基板１２の材料としてはガラス、Ａｌ、Ａｌ_２Ｏ_３等を用いることができる。

記録層１４は、厚さが５〜３０ｎｍである。記録層１４の材料としてはＣｏＣｒＰｔ合金等のＣｏＰｔ系合金、ＦｅＰｔ系合金、これらの積層体、ＳｉＯ_２等の酸化物系材料の中にＣｏＣｒＰｔ等の強磁性粒子をマトリックス状に含ませた材料等を用いることができる。記録層１４の凸部である記録要素１４Ａは、データ領域において径方向に微細な間隔で分離された多数の同心の円弧形状で形成されており、図２及び３はこれを示している。データ領域における記録要素１４Ａの上面の径方向の幅は１０〜１００ｎｍである。又、記録要素１４Ａの上面のレベルにおける凹部１６の径方向の幅は１０〜１００ｎｍである。尚、記録要素１４Ａはサーボ領域において、所定のサーボパターンで形成されている（図示省略）。

充填部１８は、上記のように、主充填材料の原子数及び酸素の原子数の合計値に対する酸素の原子数の比率が充填部１８の上面部１８Ａにおいて充填部１８の下部１８Ｂにおけるよりも高くなるように充填部１８中に酸素が偏って分布している。言い換えれば、充填部１８は、充填部１８の厚さ方向の（基板１２から遠い側の）上半分における酸素の原子数の比率が、充填部１８の厚さ方向の（基板１２に近い側の）下半分における酸素の原子数の比率よりも高い構成である。充填部１８を構成する主充填材料は、半金属元素であるＳｉや、金属元素であるＡｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｗ、Ｚｎの少なくとも１の元素を含む金属系材料であることが好ましい。尚、主充填材料は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｗ、Ｚｎの合金でもよい。充填部１８の上面部１８Ａは、このような主充填材料の酸化物で構成されていることが好ましい。尚、上面部１８Ａが化学的に充分に安定していれば充填部１８は主充填材料の酸化物以外の分子や原子を含んでいてもよい。例えば、窒素を含んでいてもよい。充填部１８の下部１８Ｂは、酸素を含有していないことが好ましいが、充填部１８の下部１８Ｂは、上面部１８Ａにおけるよりも低い比率で酸素を含んでいてもよい。充填部１８の上面部１８Ａと下部１８Ｂとで酸素の原子数の比率が明確に異なる場合、上面部１８Ａの厚さは１〜５ｎｍであることが好ましい。又、上面部１８Ａの厚さは、記録層１４の厚さの１／４以下であることが好ましい。又、充填部１８における酸素の原子数の比率は充填部１８の上面部１８Ａ側から基板１２側に向かって実質的に連続的に減少していてもよい。又、充填部１８の下部１８Ｂは酸素を実質的に含まず、充填部１８の上面部１８Ａにおいて酸素の原子数の比率が充填部１８の上面部１８Ａ側から基板１２側に向かって実質的に連続的に減少していてもよい。又、充填部１８の下部１８Ｂは上面部１８Ａに含まれる酸素の量に対して著しく少ない量の酸素を含み、充填部１８の上面部１８Ａにおいて酸素の原子数の比率が充填部１８の上面部１８Ａ側から基板１２側に向かって実質的に連続的に減少していてもよい。尚、酸素の原子数の比率が充填部１８の上面部１８Ａにおいて又は充填部１８の全体において充填部１８の上面部１８Ａ側から基板１２側に向かって減少する場合、酸素の原子数の比率は単調に減少してもよく、又、ある程度変動（増減）しながら変動の中間的な値が巨視的に減少していてもよい。

軟磁性層２４は、厚さが５０〜３００ｎｍである。軟磁性層２４の材料としてはＦｅ合金、Ｃｏ合金等を用いることができる。

配向層２６は、厚さが２〜４０ｎｍである。配向層２６の材料としては非磁性のＣｏＣｒ合金、Ｔｉ、Ｒｕ、ＲｕとＴａの積層体、ＭｇＯ等を用いることができる。

保護層２８は、厚さが１〜５ｎｍである。保護層２８の材料としてはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を用いることができる。

潤滑層３０は、厚さが１〜２ｎｍである。潤滑層３０の材料としてはＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）を用いることができる。

次に、磁気記録媒体１０の作用について説明する。

磁気記録媒体１０は、酸素の原子数の比率が充填部１８の上面部１８Ａにおいて充填部１８の下部１８Ｂにおけるよりも高くなるように充填部１８中に酸素が偏って分布しているので、酸素の比率が高い上面部１８Ａは大気中の酸素等に触れても化学的変化を受けにくく安定している。又、酸素の原子数の比率は充填部１８の下部１８Ｂにおいて充填部１８の上面部１８Ａにおけるよりも低いので、充填部１８の下部１８Ｂから記録要素１４Ａへの酸素の拡散を防止又は抑制できる。従って、記録層１４の磁気特性の変化を防止又は抑制することができる。

次に、磁気記録媒体１０の製造方法について図４に示されるフローチャートに沿って説明する。

まず、図５に示されるような被加工体４０の出発体を用意する（Ｓ１０２）。被加工体４０の出発体は基板１２の上に、軟磁性層２４、配向層２６、（凹凸パターンに加工される前の連続膜の）記録層１４、第１マスク層４２、第２マスク層４４をこの順でスパッタリング法等により成膜することにより得られる。

第１マスク層４２は、厚さが２〜５０ｎｍである。第１マスク層４２の材料としては、ＤＬＣのようなＣ（炭素）が主成分である材料を用いることができる。第２マスク層４４は、厚さが２〜３０ｎｍである。第２マスク層４４の材料としては、Ｎｉ等を用いることができる。

次に、図６に示されるように、被加工体４０の第２マスク層４４の上にスピンコート法により樹脂材料を塗布し、更に図示しないスタンパを用いてインプリント法により樹脂材料に記録層１４の凹凸パターンに相当する凹凸パターンを転写し、凹凸パターンの樹脂層４６を形成する（Ｓ１０４）。インプリント法としては、紫外線等による光インプリント、熱インプリント等を用いることができる。光インプリントの場合、樹脂層４６の材料としては紫外線硬化性樹脂等を用いることができる。又、熱インプリントの場合、樹脂層４６の材料としては熱可塑性樹脂等を用いることができる。樹脂層４６の厚さ（凸部の厚さ）は、例えば、１０〜３００ｎｍである。又、樹脂材料として感光性レジスト又は電子線レジストを用い、光リソグラフィ又は電子線リソグラフィの手法で記録層１４の凹凸パターンに相当する凹凸パターンの樹脂層４６を形成してもよい。尚、凹部底部の樹脂層４６はアッシング等により除去する。

次に、Ａｒガス等の希ガスを用いたＩＢＥ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）又はＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、凹部底部の第２マスク層４４を除去し、更に、Ｏ_２ガスを用いたＩＢＥ又はＲＩＥにより、凹部底部の第１マスク層４２を除去し、更にＡｒガス等の希ガスを用いたＩＢＥ又はＲＩＥにより、凹部底部の記録層１４を除去する（Ｓ１０６）。これにより、図７に示されるように多数の記録要素１４Ａに分割された前記凹凸パターンの記録層１４が形成される。尚、記録要素１４Ａの上面に残存する第１マスク層４２はＮ_２ガス、ＮＨ_３ガスやＨ_２ガスのような窒素又は水素を含むガスを用いたＩＢＥ又はＲＩＥにより除去する。

尚、本出願において「ＩＢＥ」という用語は、例えばイオンミリング等の、イオン化したガスを被加工体に照射して加工対象物を除去する加工方法の総称という意義で用いることとする。又、本出願では、希ガスのように加工対象物と化学的に反応しないガスを用いる場合でも、ＲＩＥ装置を用いてエッチングを行う場合には「ＲＩＥ」という用語を用いることとする。

次に、図８に示されるようにスパッタリング法又はバイアススパッタリング法により、凹凸パターンの記録層１４を有する被加工体４０の上に金属系材料の主充填材料１７を成膜し、記録要素１４Ａの間の凹部１６に充填部１８を形成する（Ｓ１０８）。この際、初めは真空チャンバー内にＡｒ等の希ガスのみを供給する。凹部１６における主充填材料１７の上面の高さが記録要素１４Ａの上面よりも数ｎｍ低い位置まで主充填材料１７の成膜が進行したところで、真空チャンバー内にＡｒ等の希ガスに加えてＯ_２ガス等の酸素を含むガスの供給を開始する。尚、記録要素１４Ａの上面とは、記録要素１４Ａにおける基板１２と反対側の面という意義で用いることとする。酸素を含むガスはプラズマ化されていることが好ましい。これにより、凹部１６の上端近傍の数ｎｍの部分には酸化した主充填材料１７が成膜され、これよりも下の部分には実質的に酸化していない主充填材料１７が成膜される。Ａｒ等の希ガスとＯ_２ガス等の酸素を含むガスとの比率は一定でもよい。又、例えば、酸素を含むガスの比率が徐々に増加するように徐々に変化してもよい。又、例えば、凹部１６の上端近傍の数ｎｍの部分に主充填材料１７を成膜する時のみ酸素を含むガスを供給し、この部分よりも上の部分（基板１２から離れる側の部分）に主充填材料１７を成膜する時は、真空チャンバー内に酸素を含まない希ガス等のガスのみを供給してもよい。主充填材料１７は、記録層１４を覆うように記録要素１４Ａの上にも成膜される。

次に、図９に示されるように、Ａｒガス等の希ガスを用いたＩＢＥ又はＲＩＥにより、余剰の主充填材料１７を除去し、被加工体４０の表面を平坦化する（Ｓ１１０）。尚、余剰の主充填材料１７とは、主充填材料１７における記録層１４の上面のレベルよりも上側（基板１２と反対側）に存在する部分という意義で用いることとする。図９中の矢印は加工用ガスの照射方向を模式的に示したものである。

次に、ＣＶＤ法により記録要素１４Ａ及び充填部１８の上に保護層２８を形成する（Ｓ１１２）。更に、ディッピング法により保護層２８の上に潤滑層３０を塗布する（Ｓ１１４）。これにより、前記図２及び３に示される磁気記録媒体１０が完成する。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。前記第１実施形態に係る磁気記録媒体１０は、記録要素１４Ａの上面が保護層２８に接しているのに対し、図１０及び１１に示されるように、本第２実施形態に係る磁気記録媒体５０は、記録要素１４Ａの上面と保護層２８との間に隔膜５２が形成されている。他の構成については前記第１実施形態に係る磁気記録媒体１０と同様であるので、同様の構成については図１〜９と同一符号を付することとして説明を省略する。

隔膜５２は、厚さが１〜５ｎｍである。隔膜５２の材料としてはＴａＳｉ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＳｉＣ等を用いることができる。又、隔膜５２の材料としてＳｉ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｃｏ等やこれらの合金、化合物（酸化物を除く）を用いてもよい。

このように、記録要素１４Ａと保護層２８との間に隔膜５２が形成され、隔膜５２の側面と充填部１８の上面部１８Ａの側面とが接しているので、充填部１８の上面部１８Ａの側面と記録要素１４の側面との接触を防止、又は接触面積を低減することができる。従って、充填部１８の上面部１８Ａから記録要素１４への酸素の拡散を防止又は低減することができる。

次に、磁気記録媒体５０の製造方法について説明する。

まず、図１２に示されるように、（凹凸パターンに加工される前の連続膜の）記録層１４と第１マスク層４２との間に（凹凸パターンに加工される前の連続膜の）隔膜５２が成膜された被加工体６０を用意する（Ｓ１０２）。尚、隔膜５２は、他の層と同様にスパッタリング法等により成膜することができる。

この被加工体６０に、前記第１実施形態と同様に、図１３〜１６に示されるように樹脂層形成工程（Ｓ１０４）、記録層加工工程（Ｓ１０６）、第１マスク層４２の除去工程、主充填材料成膜工程（Ｓ１０８）、平坦化工程（Ｓ１１０）を実行し、更に保護層成膜工程（Ｓ１１２）、潤滑層成膜工程（Ｓ１１４）を実行することにより、図１０及び１１に示される磁気記録媒体５０が得られる。

尚、記録層加工工程（Ｓ１０６）では凹部底部の記録層１４と共に凹部底部の隔膜５２も除去する。又、主充填材料成膜工程（Ｓ１０８）において凹部１６における主充填材料１７の上面の高さが記録要素１４Ａの上の隔膜５２の上面よりも数ｎｍ低い位置まで主充填材料１７の成膜が進行したところで、真空チャンバー内にＡｒ等の希ガスに加えてＯ_２ガス等の酸素を含むガスの供給を開始する。尚、例えば、記録要素１４Ａの上の隔膜５２の上面近傍の数ｎｍの部分に相当する高さに主充填材料１７を成膜する時にのみ酸素を含むガスを供給し、この部分よりも上の部分（基板１２から離れる側の部分）に主充填材料１７を成膜する時は、真空チャンバー内に酸素を含まない希ガス等のガスのみを供給してもよい。又、平坦化工程（Ｓ１１０）では、主充填材料１７における隔膜５２の上面のレベルよりも上側（基板１２と反対側）に存在する余剰の部分を除去する。

尚、前記第１及び第２実施形態において、充填部１８は金属系材料の主充填材料と酸素とから実質的になるが、充填部１８が金属系材料の主充填材料と酸素に加えて窒素も含み、主充填材料の原子数及び酸素の原子数の合計値に対する酸素の原子数の比率が充填部１８の上面部１８Ａにおいて充填部１８の下部１８Ｂにおけるよりも高くなるように充填部１８中に酸素が偏って分布し、且つ、主充填材料の原子数及び窒素の原子数の合計値に対する窒素の原子数の比率も充填部１８の上面部１８Ａにおいて充填部１８の下部１８Ｂにおけるよりも高くなるように充填部１８中に窒素も偏って分布していてもよい。主充填材料成膜工程（Ｓ１０８）において、凹部１６における主充填材料１７の上面の高さが記録要素１４Ａの上面又は記録要素１４Ａの上の隔膜５２の上面よりも数ｎｍ低い位置まで主充填材料１７の成膜が進行したところで、真空チャンバー内にＡｒ等の希ガスに加えてＯ_２ガス等の酸素を含むガスと共にＮ_２ガス等の窒素を含むガスの供給も開始することで、このように充填部１８中に酸素だけでなく窒素も偏って分布している充填部を形成することができる。

又、前記第１及び第２実施形態において、第１マスク層４２、第２マスク層４４、樹脂層４６を連続膜の記録層１４の上に形成し、３段階のドライエッチングで記録層１４を凹凸パターンに分割しているが、記録層１４を高精度で加工できれば、マスク層、樹脂層の材料、積層数、厚さ、ドライエッチングの種類等は特に限定されない。

又、前記第１及び第２実施形態において、記録層１４の下に軟磁性層２４、配向層２６が形成されているが、記録層１４の下の層の構成は、磁気記録媒体の種類に応じて適宜変更すればよい。例えば、軟磁性層２４と基板１２との間に下地層や反強磁性層を形成してもよい。又、軟磁性層２４、配向層２６の一方又は両方を省略してもよい。又、基板上に記録層を直接形成してもよい。

又、前記第１及び第２実施形態において、磁気記録媒体１０（５０）は記録層１４がトラックの径方向に微細な間隔で分割された垂直記録型のディスクリートトラックメディアであるが、トラックの径方向及び周方向の両方向に微細な間隔で分割されたパターンドメディア、渦巻き形状の記録層を有する磁気ディスク、凹凸パターンの下の層の凸部の上面と凹部の底面とに分離して形成され凸部の上面に形成された部分が記録要素である記録層を有する磁気ディスク、凹部が厚さ方向の途中まで形成されて底部において連続した記録層を有する磁気ディスク、凹凸パターンの下の層に倣って凹凸パターンで成膜された連続膜の凹凸パターンの記録層を有する磁気ディスクにも本発明は当然適用可能である。又、面内記録型の磁気ディスクにも本発明は当然適用可能である。又、基板の両面に記録層等が形成された両面記録式の磁気記録媒体にも本発明は適用可能である。又、ＭＯ等の光磁気ディスク、磁気と熱を併用する熱アシスト型の磁気ディスク、更に、磁気テープ等ディスク形状以外の他の凹凸パターンの記録層を有する磁気記録媒体にも本発明を適用可能である。

前記第１実施形態のとおり磁気記録媒体１０を作製した。

具体的には、被加工体４０の出発体用意工程（Ｓ１０２）において、記録層１４を２０ｎｍの厚さに成膜した。

樹脂層形成工程（Ｓ１０４）では、樹脂材料として紫外線硬化性樹脂を用い、光インプリントの手法で記録層１４の凹凸パターンに相当する凹凸パターンの樹脂層４６を形成した。

記録層加工工程（Ｓ１０６）では、データ領域において記録要素１４Ａの上面の径方向の幅が５０ｎｍ、記録要素１４Ａの上面のレベルにおける凹部１６の径方向の幅が５０ｎｍになるように記録層１４を加工した。尚、記録要素１４Ａの上面と凹部１６の底面との段差は２０ｎｍだった。

主充填材料成膜工程（Ｓ１０８）では、Ｓｉの主充填材料１７を１００ｎｍの厚さでバイアススパッタリング法により成膜した。この際、初めは真空チャンバー内にＡｒガスのみを供給した（１段階目）。凹部１６における主充填材料１７の厚さが約１８．５ｎｍとなり、凹部１６における主充填材料１７の上面の高さが凹部１６の上端よりも約１．５ｎｍ低い位置まで主充填材料１７の成膜が進行したところで、真空チャンバー内にＡｒガスに加えてＯ_２ガスの供給を開始した（２段階目）。ＡｒガスとＯ_２ガスとの流量比は１：１だった。成膜条件は以下のとおりであった。

ソースパワー（ターゲットに印加された電力）：５００Ｗ
バイアスパワー（被加工体５０に印加された電力）：１００Ｗ
チャンバー内圧力：０．３Ｐａ
ターゲットと被加工体との距離：３００ｍｍ
Ａｒガスの流量：５０ｓｃｃｍ（１段階目）
：２５ｓｃｃｍ（２段階目）
Ｏ_２ガスの流量：０ｓｃｃｍ（１段階目）
：２５ｓｃｃｍ（２段階目）

平坦化工程（Ｓ１１０）では、Ａｒガスを用いたＩＢＥにより凹部１６の上の主充填材料１７を記録要素１４Ａの上面のレベルまで除去した。又、記録要素１４Ａの上の主充填材料１７は完全に除去した。エッチング条件は以下のとおりであった。

Ａｒガスの流量：１１ｓｃｃｍ
チャンバー内圧力：０．０３Ｐａ
加工用ガスの照射角：９０°
ビーム電圧：１０００Ｖ
ビーム電流：５００ｍＡ
サプレッサー電圧：−４００Ｖ

更に、保護層成膜工程（Ｓ１１２）、潤滑層成膜工程（Ｓ１１４）を実行して磁気記録媒体１０を作製した。

このようにして得られた磁気記録媒体１０を磁気記録再生装置２に設置し、磁気ヘッド４の浮上特性を検査した。浮上特性は安定していた。

又、磁気記録再生装置２の記録再生特性を検査した。記録再生特性は良好であった。

次に、磁気記録媒体１０を磁気記録再生装置２から取外して磁気記録媒体１０を温度８５℃、相対湿度８０％の高温高湿環境下に４８時間保持し、その後磁気記録媒体１０を磁気記録再生装置２に再度設置して磁気ヘッド４の浮上特性及び磁気記録再生装置２の記録再生特性を検査した。磁気ヘッド４の浮上特性は、磁気記録媒体１０を高温高湿環境下に保持する前と同様に安定していた。又、磁気記録再生装置２の記録再生特性も、磁気記録媒体１０を高温高湿環境下に保持する前と同様に良好であった。

表面が平坦なガラス基板を用意し、このガラス基板の上に実施例１の主充填材料成膜工程（Ｓ１０８）と同じ条件で、バイアススパッタリング法によりＳｉの主充填材料１７を１００ｎｍの厚さで成膜した。初めは真空チャンバー内にＡｒガスのみを供給し主充填材料１７の厚さが約１８．５ｎｍとなったところで、真空チャンバー内にＡｒガスに加えてＯ_２ガスの供給を開始した。

次に、実施例１の平坦化工程（Ｓ１１０）と同じ条件で、成膜された主充填材料１７のうち上側（ガラス基板と反対側）の８０ｎｍの部分をＡｒガスを用いたＩＢＥにより除去した。

更に、残存した主充填材料１７の上に４ｎｍの厚さのＤＬＣの保護膜を成膜した。

このようにして得られたサンプルＡに対し、オージェ電子分光法でサンプルを表面からエッチングしつつ、飛散した元素の量を検出し、サンプルＡの厚さ方向に沿う元素プロファイル（サンプルＡ中の厚さ方向の位置と構成元素の組成比率との関係）を測定した。測定結果を図１７に示す。尚、符号Ａを付した曲線が実施例２のサンプルＡの測定結果である。

[比較例１]
上記実施例１に対し、充填材料成膜工程（実施例１の主充填材料成膜工程に相当）において、ＳｉＯ_２の充填材料を１００ｎｍの厚さで成膜した。尚、充填材料成膜工程において真空チャンバー内にＯ_２ガスは供給しなかった。又、平坦化工程において凹部１６の上のＳｉＯ_２の充填材料を記録要素１４Ａの上面のレベルまでエッチングした。他は実施例１と同じ条件で磁気記録媒体を作製した。

このようにして得られた磁気記録媒体を磁気記録再生装置に設置し、磁気ヘッドの浮上特性を検査した。浮上特性は安定していた。

又、磁気記録再生装置の記録再生特性を検査した。記録再生特性は良好であった。

更に、実施例１と同様に磁気記録媒体を磁気記録再生装置から取外して磁気記録媒体を温度８５℃、相対湿度８０％の高温高湿環境下に４８時間保持し、その後磁気記録媒体を磁気記録再生装置に再度設置して磁気ヘッドの浮上特性及び磁気記録再生装置の記録再生特性を検査した。磁気ヘッドの浮上特性は、磁気記録媒体を高温高湿環境下に保持する前と同様に安定していた。一方、磁気記録再生装置の記録再生特性は、磁気記録媒体を高温高湿環境下に保持する前に対して変化していた。具体的には、再生信号のＳ／Ｎ比が磁気記録媒体を高温高湿環境下に保持する前に対して約０．５ｄＢ低下していた。尚、高温高湿環境下に保持する前及び後のいずれにおいても、磁気記録媒体の表面に腐食の発生は観察されなかった。ＳｉＯ_２の充填材料に含まれるＯ（酸素）が記録要素中に拡散したことにより、高温高湿環境下に保持する前に対し、高温高湿環境下に保持した後の再生信号のＳ／Ｎ比が低下したと考えられる。

[比較例２]
実施例２に対し、主充填材料成膜工程（Ｓ１０８）においてＯ_２ガスを供給しなかった。その他の条件は実施例２と同じ条件に設定し、サンプルＢを作製した。

このようにして得られたサンプルＢに対し、実施例２と同様の手法で、サンプルＢの厚さ方向に沿う元素プロファイルを測定した。測定結果を図１７に示す。尚、符号Ｂを付した曲線が比較例２のサンプルＢの測定結果である。

上記のように、主充填材料成膜工程（Ｓ１０８）において初めは真空チャンバー内にＡｒガスのみを供給してＳｉの主充填材料を成膜し、凹部１６における主充填材料１７の上面の高さが凹部１６の上端よりも約１．５ｎｍ低い位置まで主充填材料１７の成膜が進行したところで、真空チャンバー内にＡｒガスに加えてＯ_２ガスの供給を開始した実施例１は、ＳｉＯ_２の充填材料を成膜して充填部を形成した比較例と同様に磁気ヘッドの良好な浮上特性が得られ、且つ、比較例１よりも良好な記録再生特性が得られることが確認された。

又、図１７に示されるように、主充填材料成膜工程（Ｓ１０８）においてＯ_２ガスを供給しなかった比較例２のＳｉの膜は酸素を殆ど含んでいなかったのに対し、初めは真空チャンバー内にＡｒガスのみを供給し主充填材料１７の厚さが約１８．５ｎｍとなったところで、真空チャンバー内にＡｒガスに加えてＯ_２ガスの供給を開始した実施例２のＳｉの膜は表面から２ｎｍ程度の上面部に相当する部分に酸素が添加されていることが確認された。更に、Ｓｉの膜の上面部に相当する部分において酸素の原子数の比率が基板側に向かって実質的に連続的に減少していることが確認された。又、実施例２のＳｉの膜の下部に相当する部分は酸素を殆ど含んでいないことが確認された。即ち、初めは真空チャンバー内にＡｒ等の希ガスのみを供給し、途中から真空チャンバー内にＡｒガスに加えてＯ_２ガスの供給を開始することで、主充填材料の原子数及び酸素の原子数の合計値に対する酸素の原子数の比率が充填部の上面部において充填部の下部におけるよりも高くなるように充填部中に酸素を偏って分布させることができることが確認された。尚、図１７中の符号Ａを付した曲線におけるＳｉの膜の表面から２ｎｍ以上の領域の部分や、符号Ｂを付した曲線が部分的に０よりも大きな値を示しているが、これはノイズであって酸素の存在を示すものではないと推測される。

最後に、磁気記録媒体１０の充填部１８の構成元素の組成比率を確認する方法の一例を説明しておく。

まず、磁気記録媒体１０の潤滑層３０を剥離し、保護層２８の上に厚さ２０ｎｍ程度のカーボンをコーティングしてから、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）法により、記録要素１４Ａ及び充填部１８を含む部分を、厚さが５０ｎｍ程度となるように磁気記録媒体の厚さ方向及び径方向に平行な切断面に沿って切断し、断面ＴＥＭ試料を作製する。この試料の作製には、例えばＦＢ２１００（日立ハイテクノロジーズ株式会社製）等を用いることができる。

このようにして得られた試料を、（基板１２の）厚さ方向の複数個所においてＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）観察及びＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ−Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析することによりプロファイル（試料中の厚さ方向の位置と構成元素の組成比率との関係をプロットしたグラフ）が得られる。この測定には、例えば、ＦＥ−ＴＥＭ（ＪＥＭ−２１００Ｆ：日本電子株式会社製）又はＦＥ−ＳＴＥＭ（ＨＤ２０００：日立ハイテクノロジーズ株式会社製）を用いることができる。尚、酸素の原子数の組成比率の分析が困難な場合であっても、酸素以外の元素の組成比率を測定することで酸素の組成比率を算出することができる。

本発明は、例えば、ディスクリートトラックメディア、パターンドメディア等の凹凸パターンの記録層を有する磁気記録媒体に利用することができる。

２…磁気記録再生装置
４…磁気ヘッド
１０、５０…磁気記録媒体
１２…基板
１４…記録層
１４Ａ…記録要素
１６…凹部
１７…主充填材料
１８…充填部
１８Ａ…上面部
１８Ｂ…下部
２４…軟磁性層
２６…配向層
２８…保護層
３０…潤滑層
４０、６０…被加工体
４２…第１マスク層
４４…第２マスク層
４６…樹脂層
５２…隔膜
Ｓ１０２…被加工体の加工出発体用意工程
Ｓ１０４…樹脂層形成工程
Ｓ１０６…記録層加工工程
Ｓ１０８…主充填材料成膜工程
Ｓ１１０…平坦化工程
Ｓ１１２…保護層成膜工程
Ｓ１１４…潤滑層成膜工程

Claims (4)

1. 基板と、該基板の上に所定の凹凸パターンで形成され該凹凸パターンの凸部が記録要素を構成する記録層と、前記記録要素の間の凹部を充填する充填部と、を有し、該充填部は金属系材料の主充填材料と酸素とを含んでなり、且つ、前記主充填材料の原子数及び酸素の原子数の合計値に対する酸素の原子数の比率が前記充填部の上面部において前記充填部の下部におけるよりも高くなるように前記充填部中に酸素が偏って分布していることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 請求項１において、
   前記充填部は実質的に前記上面部にのみ酸素を含有し、前記充填部の下部は実質的に酸素を含有しないことを特徴とする磁気記録媒体。
3. 請求項１又は２において、
   前記主充填材料は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｗ、Ｚｎの少なくとも１の元素を含むことを特徴とする磁気記録媒体。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に対して磁気信号の記録／再生を行うための磁気ヘッドと、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。