JP2014106996A - 垂直磁気記録媒体、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気記録層の凸パターンを短時間に低コストで加工できる磁気記録媒体の製造方法を提供する。
【解決手段】磁気記録層上に粒子と粒界を持つ粒状マスク層を形成する。粒状マスク層は、アルミニウムと、ケイ素またはゲルマニウムとを含むターゲットを使用して、０．０５Ｐａないし０．３Ｐａの圧力下でスパッタを行うことにより形成する。粒子はアルミニウムからなり、粒界はケイ素またはゲルマニウムからなる。得られた粒状マスク層の粒子は粒径分布の標準偏差σが１５％以下であり、粒子の中心間距離の平均が５ないし１０ｎｍである。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、垂直磁気記録媒体、及びその製造方法に関する。

ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に対する、高容量化のニーズは年々高まっている。現在、主流となっている磁気記録媒体は、記録媒体を構成する各層を、基板全面に一様に形成した構成となっているものである。しかしながら、５００Ｇｂ／ｉｎ^２を超える記録容量を達成する場合、隣り合うデータ信号同士が近接しすぎるために、そのデータ信号を記録再生する際に、本来、記録再生すべきでない近接データまで読み込んだり書き込んだりする現象が発生していた。

そこで近年、この様な現象を回避し、さらなる記録密度の向上を実現する技術として、パターンド媒体が盛んに研究されてきた。パターンド媒体とは、磁性膜をあらかじめ決められたパターンに加工し、パターンに応じて記録再生ヘッドで情報を記録再生するという特徴を持っている。加工パターンの形態に関しては、サーボ情報と記録トラックのみを加工し、従来と同じ方法で周方向に記録を行うディスクリートトラック媒体（ＤＴＭ）と、サーボ情報だけでなく周方向にビット単位のパターンも加工する、いわゆるビットパターンド媒体（ＢＰＭ）とが検討されている。

このようなディスクリート媒体（ＤＴＭ）やビットパターンド媒体（ＢＰＭ）は、トラック間または磁化反転単位間（ビット間）に磁性膜がなく、そこから発生するノイズがないため、信号品質（信号／ノイズ比：ＳＮＲ）を向上させることができ、高密度の磁気記録媒体および磁気記録装置を作製できる。

ＤＴＭやＢＰＭにおいては、磁性膜を微細なパターンに加工するため、パターンド媒体を作製する場合、微細な凹凸パターンを持つマスク層の形成方法として、電子線描画やポリマーを用いた自己組織化膜等が提案されている。しかし、スパッタリングのみで作製できる現行の媒体と比べ、いずれの方法でも多大な投資コストと作製時間を必要とし、現実的な大量生産は困難な状況である。

このようなことから、ＤＴＭやＢＰＭにおいて、コストや作製時間を短縮し得るパターン加工方法が望まれている。

特開２０１０−２７２１８３号公報 特開２００３−１７８４３１号公報

本発明の実施形態は、磁気記録層の凸パターンを短時間に低コストで加工できる磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。

実施形態によれば、基板上に磁気記録層を形成する工程、
該磁気記録層上に保護層を形成する工程、
該保護層上に、アルミニウムからなる第１成分と、ケイ素またはゲルマニウムからなる第２成分とを含むターゲットを使用して、０．０５Ｐａないし０．３Ｐａの圧力下でスパッタを行い、第１成分の粒子と該第１成分の粒子間に設けられた第２成分の粒界とを有し、前記第１成分の粒子の粒径分布の標準偏差σが１５％以下であり、かつ該第１成分の粒子の中心間距離の平均が５ないし１０ｎｍである粒状マスク層を形成する工程、
前記第２成分の粒界をエッチングし、第１成分の粒子の凸パターンを形成する工程、及び
前記第１成分の粒子の凸パターンを磁気記録層に転写する工程を具備することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法が提供される。

実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の他の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の他の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の他の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の他の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の他の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の他の一例を表す断面図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の他の一例を表す断面図である。

以下、図面を参照し、実施形態をより詳細に説明する。

図１ないし図８は、各々、実施形態にかかる磁気記録媒体の製造工程を表す図を示す。

実施形態に係る磁気記録媒体１０の製造方法は、図１に示すような基板１上に、図２に示すように磁気記録層５を形成する工程、図３に示すように磁気記録層５上に保護層６を形成する工程、図４に示すように保護層６上に、粒子７とその粒子７間に設けられた粒界８とを有する粒状マスク層９を形成する工程、図５に示すように粒界８をエッチングし、凸パターンを形成する工程、及び図７に示すように凸パターンを磁気記録層に転写する工程を含む。

粒状マスク層は、アルミニウムからなる第１成分と、ケイ素またはゲルマニウムからなる第２成分とを含むターゲットを使用して、０．０５Ｐａないし０．３Ｐａの圧力下でスパッタを行うことにより形成される。

実施形態により得られた粒状マスク層の粒子は第１成分としてのアルミニウムから実質的になり、粒状マスク層の粒界はケイ素またはゲルマニウムからなる第２成分から実質的になる。

また、実施形態により得られた粒状マスク層の粒子は粒径分布の標準偏差σが１５％以下であり、粒子の中心間距離の平均が５ないし１０ｎｍである。

実施形態によれば、スパッタリング方式を用いて粒子の粒径分布の標準偏差σが小さい、粒状のマスク層を形成することができる。また、粒状マスク層を形成する工程、粒界をエッチングし、凸パターンを形成する工程、及び凸パターンを磁気記録層に転写する工程は、全てドライプロセスで行うことが可能であり、ウェットプロセスを用いる場合と比べて、製造コストや処理時間を大幅に短縮することが可能である。さらに、これらの工程を真空から大気中へ出すことなくことなく連続して行うことにより、さらなる低コスト、高スループットが実現できる。

第２成分の粒界のエッチングは、必要に応じて種々のドライエッチングプロセスを使うことが好ましい。酸やアルカリ溶液を用いたウェットプロセスを用いても同様の特性を持つ媒体を作製することが可能であるが、作製コストが増加し、かつスループットが悪くなる傾向がある。

ドライエッチングガスの例として、実施例にあるように、ＳｉまたはＧｅ粒界は例えばＣＦ_４、ＣＦ_４／Ｏ_２、ＣＨＦ_３、ＳＦ_６等を使ったドライエッチングを用いることができる。

第２成分の粒界のエッチングはフッ素を含むガスを用いて行なうことが好ましい。

フッ素を含むガスにより、Ａｌ粒子を残したまま、ＳｉまたはＧｅ粒界を除去できる。またＣ保護層は侵されないため、磁気記録層を保護することができる。

また、任意に、図６に示すように、第１成分の粒子の凸パターンを磁気記録層に転写する工程の前に、第１成分の粒子７表面を酸化せしめる工程をさらに設けることができる。

粒子の凸パターンを磁気記録層に転写する前に、Ｏ_２、Ｏ_３等の酸素系ガスを用いてドライエッチングすることにより凸パターンをダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）保護層へ転写することができる。この時、媒体を１００℃程度まで加熱することにより、Ａｌ粒子の表面を酸化させることができる。酸化したＡｌは酸化していない金属Ａｌよりも、Ａｒミリング耐性が向上し、ミリングレートが遅いため、以下の磁気記録層への転写時に、加工マージンを稼ぐことができる。また、万一初期層部や側壁部に粒界物質のＳｉやＧｅが残渣として残っていた場合、そのＳｉやＧｅを酸化物へと変化させる効果も併せ持っている。ＳｉやＧｅの酸化物は、単体のＳｉやＧｅよりもミリングのレートが早いため、以下の磁気記録層への転写時のミリングの際に、残渣を容易に除去することができる。媒体の加熱については、通常のヒーターによる加熱の他、プロセス時間を意図的に長くすることで、プロセスの際に発生する熱を利用することもできる。

第１成分の粒子の平均粒径は４ないし９ｎｍにすることができる。４ｎｍ未満であると、加工性が難しくなり量産性が下がるとともに、磁気記録層へ転写した際の記録ドットの体積が小さくなり過ぎて、記録ドットが室温で反転してしまう現象（熱揺らぎ）が起きやすくなる傾向があり、９ｎｍを超えると、磁気記録層へ転写した際の記録ドットの体積が大きくなり過ぎて、充分な高密度記録ができない傾向がある。

なお、ここでは、第１成分の粒子の平均粒径は、粒子が円形であると見なした場合の直径を，平面TEM像から各粒子の面積を計算してこれを結晶粒径とした。具体的には、平面TEM像から粒子の外周の２点を結び、かつ重心を通る径を２度刻みに測定し、それらの平均値を測定して粒子の平均粒径として、平均粒径および標準偏差を求めた。また、粒界幅は粒子の重心と重心を結ぶ線上の粒界幅を測定し、それらの平均値を粒界幅とした。

スパッタはＲＦスパッタ方式で行なうことができる。ＲＦスパッタ方式を用いることにより、粒径分布の標準偏差σが１５％以下であり、中心間距離の平均が５ないし１０ｎｍである粒子を有する粒状マスク層が容易に得られる。

その他のスパッタ方式例えばＤＣスパッタ方式を使用するとスパッタリングレート（堆積レート）が早くなり過ぎて、粒子の粒径分布の標準偏差を小さくできない傾向がある。

磁気記録層への転写は、イオンミリングによって、マスクされた部分以外をエッチングし記録層に凸パターンを作製する。イオンミリングにはＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの希ガスや、Ｎ_２等の不活性ガスを用いることができる。

磁気記録層に転写された凸パターンは、埋め込み材料で埋め込むことができる。この埋め込みには、埋め込み材料をターゲットとしたスパッタリング法が簡便なため使用されるが、他にもめっき、イオンビーム蒸着、化学気相成長（ＣＶＤ）等の方法によっても良い。ＣＶＤを用いれば、高テーパーの磁気記録層の側壁に対し、高レートで製膜可能である。また、埋め込み時に基板にバイアスをかけることで、高アスペクトのパターンでも隙間なく埋め込むことができる。

磁気記録層の加工後に保護層を形成することができる。保護層は、凹凸へのカバレッジをよくするためにＣＶＤ法で製膜することが望ましいが、スパッタ法または真空蒸着法により製膜してもよい。ＣＶＤ法によれば、ｓｐ^３結合炭素を多く含むＤＬＣ膜が形成される。膜厚は２ｎｍ以下だとカバレッジが悪くなり、１０ｎｍ以上だと、記録再生ヘッドと媒体との磁気スペーシングが大きくなってＳＮＲが低下するので好ましくない。保護膜上に潤滑剤を塗布することができる。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。

磁気記録層の凸パターン（記録部）の中心間距離（ドットピッチ）は、必要とする記録密度に応じて自由に選ぶことができる。具体的には、隣り合う記録部（記録ドット）間の中心間距離（ドットピッチ）は５ｎｍ以上１０ｎｍ以下が望ましい。

記録部の各ドットの平均粒径は４ないし９ｎｍにすることができる。４ｎｍ未満であると、加工性が難しくなり、量産性が下がるとともに、記録部（記録ドット）の熱揺らぎ耐性が悪化し、部分的に室温で信号が消えてしまう現象が発生する。９ｎｍを超えると、加工性は良好になるものの垂直磁気記録媒体の高密度化が実現できない。

実施形態に使用可能な基板としては、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単結晶基板などがあげられる。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挙げられる。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層などの薄膜が形成されたものを用いることもできる。基板上への薄膜の形成方法としてスパッタリングのみならず、真空蒸着や電解メッキなどでも同様の効果を得ることができる。

非磁性基板と磁気記録層との間には、さらに、密着層や軟磁性下地層（ＳＵＬ）、非磁性下地層を設けることができる。

密着層は、基板との密着性の向上のために設けられる。密着層の材料としては、非晶質構造を持つ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔやこれらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物を用いることができる。

密着層は例えば５ないし３０ｎｍの厚さを有し得る。

５ｎｍ未満では、充分な密着性を確保することができず膜が剥がれる現象が起きやすくなる傾向があり、３０ｎｍを越えると、プロセス時間が長くなりスループットが悪くなる傾向がある。

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、Ｃｏ，ＦｅまたはＮｉ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、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、及びＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を挙げることができる。Ｃｏ合金は８０原子％以上のＣｏが含むことができる。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。他の軟磁性下地層の材料として、ＣｏＦｅ系合金たとえばＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＶ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。また、Ｆｅを６０原子％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。

軟磁性下地層は例えば１０ないし１００ｎｍの厚さを有し得る。

１０ｎｍ未満では、磁気ヘッドからの記録磁界を充分取り込めずに記録再生効率を向上させることができない傾向があり、１００ｎｍを越えると、プロセス時間が長くなりスループットが悪くなる傾向がある。

さらに、スパイクノイズ防止のために軟磁性下地層を複数の層に分け、０．５〜１．５ｎｍの非磁性分断層を挿入することで反強磁性結合させてもよい。その場合、Ｒｕ、Ｒｕ合金、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｐｔなどを用いることができる。また、ＣｏＣｒＰｔ、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持つ硬磁性膜またはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性体からなるピン層と軟磁性層とを交換結合させてもよい。交換結合力を制御するために、非磁性分断層の上下に磁性膜たとえばＣｏなど、または非磁性膜たとえばＰｔなどを積層することができる。

非磁性下地層は、その上に、磁気記録層が非磁性下地層と接触するように形成されることにより、磁気記録層の結晶配向性や結晶粒径を制御することができる。非磁性下地層としては、例えばＲｕ合金、Ｎｉ合金、Ｐｔ合金、Ｐｄ合金、Ｔａ合金、Ｃｒ合金、Ｓｉ合金、Ｃｕ合金のいずれかを用いることができる。非磁性下地層の膜厚は、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが望ましい。配向制御層の膜厚が１ｎｍ未満であると、非磁性下地層としての効果が不十分となり、結晶配向性が悪化する傾向がある。また、非磁性下地層の膜厚が２０ｎｍを超えると、スペーシングもロスする傾向がある。また、非磁性下地層は、一層ではなく複数の層から形成されても良い。

実施形態に使用可能な磁気記録層は、鉄またはコバルトから選ばれるいずれか一種とプラチナを主成分とすることができる。また、基板に対して垂直方向に磁気異方性を持った垂直磁気記録層を用いることが望ましい。垂直磁気記録層を用いると、高密度化した場合に、記録ドットから出る外部磁界が周囲の記録ドットの信号を保つ方向に働くため、熱揺らぎによって信号が消えにくく、高密度化を達成しやすいという傾向を持っている。

磁気記録層の厚さは、例えば３ないし３０ｎｍ、さらには５ないし１５ｎｍにすることができる。この範囲であると、より高記録密度に適した磁気記録再生装置を作製することができる。磁気記録層の厚さが３ｎｍ未満であると、再生出力が低過ぎてノイズ成分の方が高くなる傾向がある。磁気記録層の厚さが３０ｎｍを超えると、再生出力が高過ぎて波形を歪ませる傾向がある。磁気記録層は二層以上の積層膜にすることもできるが、その際は、積層した合計を上述の範囲内にすることができる。磁気記録層の保磁力は、２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）以上とすることができる。保磁力が２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。磁気記録層の垂直角型比は、０．８以上であることが好ましい。垂直角型比が０．８未満であると、熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。

磁気記録層のＰｔ含有量は、１０原子％以上２５原子％以下であることが好ましい。Ｐｔ含有量として上記範囲が好ましいのは、磁気記録層に必要な一軸結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）が得られ、さらに磁性粒子の結晶配向性が良好であり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られるためである。Ｐｔ含有量が上記範囲を超えた場合も、上記範囲未満である場合も、どちらも高密度記録に適した熱揺らぎ特性に十分なＫｕが得られない傾向がある。

実施形態に使用可能な保護膜は、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。保護膜の材料としては、たとえばＣを含むものが挙げられる。保護膜の厚さは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、高密度記録が可能である。カーボンは、ｓｐ^２結合炭素（グラファイト）とｓｐ^３結合炭素（ダイヤモンド）に分類できる。耐久性、耐食性はｓｐ^３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、カーボンの製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、ｓｐ^２結合炭素とｓｐ^３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。ｓｐ^３結合炭素の割合が大きいものはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）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膜として利用されている。ＣＶＤ法によるＤＬＣの製膜は、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ｓｐ^３結合炭素に富んだＤＬＣを形成することができる。

実施形態に使用可能な粒状マスク層は、磁気記録層の加工用のパターン膜として用いられる。例えば、通常の多結晶粒子の粒径分布の標準偏差は２０％以上であるため、それ以下であることが望ましい。ここでは、粒径分布の標準偏差σが１５％以下の膜を粒状マスク層と定義する。粒状マスク層としては、例えば、粒子としてＡｌを用い、かつ粒界としてＳｉ，Ｇｅのいずれかを用いて、通常（０．７Ｐａ程度）より低いＡｒ圧（０．３Ｐａ以下）で製膜することで、自己組織化的な粒径分布の標準偏差が低い膜を形成することができる。この時、Ａｌが粒子となり、Ｓｉ，Ｇｅのいずれかが粒界となる。なお、粒子として、Ａｌ２Ｏ３などのＡｌ化合物や、粒界として、ＳｉＯ２やＧｅＯ２などのＳｉやＧｅの化合物を用いることはできない。Ａｌの代わりにＡｌ２Ｏ３化合物などを粒子として用いたり、ＳｉやＧｅの代わりに、ＳｉＯ２やＧｅＯ２などのＳｉ化合物またはＧｅ化合物を用いても、目的とする粒子の粒径分布の標準偏差が１５％以下と小さい、粒状マスク層を得ることはできない。粒子の平均粒径は４〜９ｎｍ程度で、粒界は１〜５ｎｍ程度、粒径分布の標準偏差は８〜１５％の粒状マスク層となる。この粒状マスク層の特徴としては、膜厚を増加させても粒径が肥大化せず、同じ粒径のまま膜が成長する。よって、粒径と膜厚のアスペクト比を取ることが容易である。マスク層が厚くなると加工性が悪化するが、加工性に問題がなければマスク層の膜厚を厚くしてアスペクト比を増加させることで、磁気記録層の加工するための時間を稼ぐことができる。

以下、実施例を示し、実施の形態をより具体的に説明する。

図９ないし図１５に、実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の他の一例を各々示す。

実施例
実施例１、２
図９に示すように、ガラス基板１（コニカミノルタ社製アモルファス基板ＭＥＬ６、直径２．５インチ）を用意し、ＤＣマグネトロンスパッタ装置（キヤノンアネルバ社製Ｃ−３０１０）の製膜チャンバー内に収容して、到達真空度１×１０^−５Ｐａとなるまで製膜チャンバー内を排気した。次いで、製膜チャンバー内に、ガス圧が０．７ＰａとなるようにＡｒガスを導入して、密着層２としてＣｒＴｉをＤＣ１０００Ｗで１０ｎｍ形成した。

次いで、密着層２上に、軟磁性下地層としてＣｏＦｅＴａＺｒを、ＤＣ１０００Ｗで４０ｎｍ製膜して軟磁性下地層３を形成した。

続いて、軟磁性下地層３上に、非磁性下地層４として、ＲｕをＤＣ１０００Ｗで１５ｎｍした。その後、垂直異方性を持つ磁気記録層５として、Ｃｏ−２０ａｔ％Ｐｔを非磁性下地層４上にＤＣ１０００Ｗで１０ｎｍ形成した。

さらに、図１０に示すように、ＣＶＤ法により、磁気記録層５上に、５ｎｍのＤＬＣ保護層６を形成し、磁気記録媒体本体を得た。

次いで、製膜チャンバー内に、ガス圧が０．１ＰａとなるようにＡｒガスを導入して、図１１に示すように、粒状マスク層９として、Ａｌ−５０％Ｓｉ膜をＲＦ３００Ｗで３０ｎｍ形成した。ガス圧を通常の０．７Ｐａより低い０．１Ｐａ程度で製膜することで、粒径分布の標準偏差が１０％程度の粒子をＡｌ粒子７、Ａｌ粒子７間に設けられたＳｉ粒界８を有する粒状マスク層９を得ることができる。

続いて、以下のようにパターンド媒体を作製した。

まず、図１２に示すように、誘導結合プラズマ−リアクティブイオンエッチング装置（ＩＣＰ−ＲＩＥ）により、プロセスガスとしてＣＦ_４を使用し、チャンバー圧を０．１Ｐａとし、アンテナパワーおよびバイアスパワーをそれぞれ５０Ｗおよび２Ｗとし、エッチング時間を６０秒として、粒状マスク層９のＳｉ粒界８のドライエッチングを行い、Ｓｉ粒界８を除去して凹部でＤＬＣ保護層６の表面を露出させた。

次いで、図１３に示すように、粒状マスク層９のＡｌ粒子７の表面を酸化させつつ、同時にＤＬＣ保護層６の加工を行う。Ａｌ酸化物は、酸化していないＡｌ粒子よりもミリングレートが遅い。よって、Ａｌ粒子７の酸化処理を行うことで、以下の磁気記録層の転写時に、プロセスの時間を稼ぐことができる。まず、媒体を１００℃程度まで加熱した後、Ａｌ粒子７の凸パターンをマスクとして、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置により、プロセスガスとしてＯ_２を使用し、チャンバー圧を０．１Ｐａとし、アンテナパワーおよびバイアスパワーをそれぞれ５０Ｗおよび２Ｗとし、エッチング時間を１０秒として、図１３に示すように、ＤＬＣ保護層６のエッチングを行った。これにより、ＤＬＣ保護層６へパターンを転写しつつ、Ａｌ粒子の表面を酸化することが可能となる。このプロセスにより、Ｓｉ粒界部が除去された凹部に磁気記録層の表面を露出させた。

次いで、酸化されたＡｌ粒子７およびＡｌ粒子７直下のＤＬＣ保護層６を凸とするパターン化されたマスクとして、イオンミリング装置により、Ａｒガスを使用し、ガス圧を０．０６Ｐａとし、加速電圧４００Ｖ、エッチング時間を３０秒間として、図１４に示すように、磁気記録層５をエッチングしてパターンを転写した。この時、Ａｒイオンにより酸化されたＡｌ粒子７もエッチングにより除去されるが、ＤＬＣ保護層６のミリングレートが遅いために、ＤＬＣ保護層６がストッパー層の役割も果たす。これにより、マスクであるＡｌ粒子７の残渣が残らないように、オーバーエッチングの条件を用いることができる。同時に、磁気記録層５の記録ドット部（凸部）も保護することができる。次いで、図１５に示すように、非磁性下地層４、パターン転写された磁気記録層５、及びパターン転写された保護層６の上に、ＣＶＤ法によりＤＬＣ保護層６’を２０ｎｍ形成し、続いて、平坦化処理を行い、さらに、ディッピング法により図示しない潤滑剤を塗布し、実施例１に係るパターンド型の垂直磁気記録媒体１０を得た。

また、粒状マスク層９の第１成分（粒子）及び第２成分（粒界）の構成元素として、Ａｌ、Ｔｉ，Ｃｒ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅから選ばれる下記表１に記載の２種の組み合わせを用い、スパッタ条件を下記表１に記載のように変化させる以外は実施例１と同様にして、実施例２および比較例１〜１３のパターンド型の垂直磁気記録媒体を得た。

各実施例および比較例において、図１１に示す構造と同様にして粒状マスク層まで形成した段階の媒体を抜き取り、断面および平面方向の粒子構造、および各所の元素組成分布を調べた。

粒状マスク層の粒子構造、媒体の凸パターンの径の分布、及び元素組成分布は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分光（ＴＥＭ−ＥＤＸ）を用いて測定した。

まず、各実施例および比較例において、粒状マスク層まで形成した場合の媒体の凸パターンの径の分布と元素組成分布を調べた。

その結果、実施例１、２の媒体においては、粒状マスク層の粒子がＡｌからなり粒径が７ｎｍ程度で、粒界がＳｉまたはＧｅから形成され２ｎｍ程度の厚みを持っており、Ａｌ粒子の粒径分布の標準偏差は１１〜１２％であった。

一方、比較例１〜３の媒体においては、粒子と粒子が接するようないわゆる多結晶構造を取っており、粒界の厚みは薄くて計測不能であった。また、粒子は表１に示すようにＡｌとＴｉ（またはＣｒ、Ｃｕ）の両方が含まれていた。

比較例４〜９の媒体は、粒子が表１に示すようにＡｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕのいずれかからなり、粒界がＳｉまたはＧｅから形成され、粒界の厚みは１ｎｍ程度であった。しかし、粒径分布の標準偏差が２０％以上と大きかった。

比較例１０〜１３の媒体は、粒子がＡｌで粒界がＳｉまたはＧｅからなり、粒界の厚みは１ｎｍ程度であったが、粒径分布の標準偏差が２０％以上と大きく、特に粒径分布の標準偏差が低いという特徴は見られなかった。

同様に、各実施例および比較例において、磁気記録層まで加工した場合の媒体の凸パターンの構造と元素組成分布も調べた。下記表１に磁気記録層の凸パターンの径の分布の標準偏差を示す。上述の粒状マスク層まで形成した場合の粒子構造の粒子の粒径分布の標準偏差と同等の特性を持つことが分かった。

これらのマスクを利用して、磁気記録層まで加工した実施例１、２にかかる媒体および比較例１〜１３にかかる媒体について、断面および平面方向の凸パターンの径の分布、および記録再生特性を測定した。

記録再生特性の評価は、米国ＧＵＺＩＫ社製リードライトアナライザＲＷＡ１６３２、およびスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて、電磁変換特性を測定した。

記録再生特性の評価には、書き込みにシールド付（シールドは、磁気ヘッドから出る磁束を収束させる働きを持つ）のシングルポール磁極であるシールディットポール磁極、再生部にＴＭＲ素子を用いたヘッドを用いて、記録周波数の条件を記録ドットの周期に合わせて、そのＳＮＲを測定した。

表１に示すように、実施例１、２の媒体は良好なＳＮＲを示している。これは、磁気記録層の凸パターンの分布の標準偏差が低いことに起因していると考えられる。

一方、比較例１〜１３の媒体は本願の実施例の媒体と比べて、特性が悪化していることが分かる。その原因として、比較例１〜３の媒体は、マスク層の段階で粒子と粒界の分離が不十分で、結果、転写後の記録ドットの粒径分布の標準偏差が大きくなったことが原因と考えられる。比較例４〜１３の媒体は、マスク層の段階で明瞭な粒子・粒界構造ができているため、記録層への良好な転写はできているものの、粒径分布の標準偏差に特に改善が見られないため、記録再生特性の改善もみられなかったものと考えられる。

比較例１４〜２１
粒状マスク層７からＤＬＣ保護層６への転写の際に、媒体を１００℃程度まで加熱することを行わないことにより、粒状マスク層９のＡｌ粒子７の表面を酸化させずに、ＤＬＣ保護層６を加工する以外は、実施例１、２と同様にして、比較例１４（Ｓｉ粒界），比較例１５（Ｇｅ粒界）の媒体を作製した。

また、ＤＬＣ保護層６を用いないこと以外は実施例１、２と同様の方法を用いて、比較例１６（Ｓｉ粒界），比較例１７（Ｇｅ粒界）の媒体を作製した。

また、粒状マスク層の粒界を除去する際に、下記表２に示すようにフッ素系のガスであるＣＦ_４の代わりに、酸素またはＡｒを用いた以外は実施例１，２と同様にして、比較例１８（Ｓｉ粒界、Ｏ_２）、比較例１９（Ｇｅ粒界、Ｏ_２）、比較例２０（Ｓｉ粒界、Ａｒ）、及び比較例２１（Ｇｅ粒界、Ａｒ）の各媒体を作製した。

実施例１と同様に、比較例１４〜２１の媒体について、断面および平面方向の凸パターン構造及び凸パターン径の分布の標準偏差、および記録再生特性を測定した。

さらに、実施例１，２および比較例１４，１５，１８〜２１に対しては、図１３に示す構成と同様にＤＬＣ保護層まで転写した段階の媒体を抜き取り、ＴＥＭを用いて断面および平面方向の粒子構造、およびＴＥＭ−ＥＤＸを用いて各所の元素組成分布を調べた。

さらに、実施例１，２および比較例１４〜２１の媒体に対して、図１４に示す構造と同様に磁気記録層まで転写した段階の媒体を抜き取り、ＴＥＭを用いて断面および平面方向の粒子構造、およびＴＥＭ−ＥＤＸを用いて各所の元素組成分布を調べた。

まず、実施例１，２および比較例１４、１５，１８〜２１において、ＤＬＣ保護層６まで転写した場合の媒体の保護層の凸パターン径の分布の標準偏差と元素組成分布を調べた。

その結果、実施例１、２の媒体においては、粒状マスク層の粒子７のパターンがＤＬＣ保護層６へ転写され、磁気記録層５の表面が露出していることが分かった。また、凸状のＡｌ粒子の表面が１〜２ｎｍ程度の酸化アルミニウムで覆われていることが分かった。

一方、比較例１４、１５においては、実施例１，２と同様に、粒状マスク層の粒子のパターンがＤＬＣ保護層へ転写され、磁気記録層の表面が露出していることが分かった。しかし、凸状のＡｌ粒子の表面に明瞭な酸化物層は観測できなかった。

また、比較例１８，１９の媒体については、粒界の物質が除去されておらず、粒状マスク層の粒子のパターンがＤＬＣ保護層へ転写できてないことが分かった。比較例１８，１９の媒体の粒界が除去できなかった理由は、Ｏ_２と粒界物質と反応して酸化シリコンや酸化ゲルマニウムになっていたが、それぞれ揮発性ではないためにそのまま粒界に留まったためと考えられる。なお、Ａｌ粒子の表面には１〜２ｎｍ程度の酸化アルミニウム層になっていることが分かった。

同様に、比較例２０，２１の媒体についても粒界の物質が除去されておらず、粒状マスク層の構造がＤＬＣ保護層へ転写できてないことが分かった。比較例２０，２１の媒体の粒界が除去できなかった理由は、Ａｒと粒界物質がそもそも反応しないために、そのまま粒界に留まったものと考えられる。

続いて、実施例１，２および比較例１４〜２１において、磁気記録層まで転写した場合の媒体の粒子構造と元素組成分布を調べた。結果、実施例１、２の媒体においては、凹部は部分的に１〜３ｎｍ程度Ｒｕ非磁性下地層まで加工されているところがあるものの、凸部の記録ドット上のＤＬＣ保護層は２〜３ｎｍ程度残っており、磁気記録層は１０ｎｍの凹凸構造に加工されていることが分かった。

一方、比較例１４，１５の媒体については、凹部は実施例１，２と同様に、部分的に１〜３ｎｍ程度Ｒｕ非磁性下地層まで加工されている箇所が観測された。一方、凸部の記録ドット部のＤＬＣ保護層が、部分的に消失し、記録部の厚みが８〜９ｎｍ程度に減少してしまっている部分が見られた。これはＡｌ粒子がマスクとしての耐性が足りないために、磁気記録層のミリング加工時に消失してしまい、ＤＬＣ保護層および磁気記録層の記録ドット部が削られてしまったものと考えられる。

次に、比較例１６，１７の媒体については、凹部は実施例１，２と同様に、部分的に１〜３ｎｍ程度Ｒｕ非磁性下地層まで加工されている箇所が観測された。一方、凸部の記録ドット部の厚みが５〜８ｎｍ程度に減少してしまっている部分が見られた。これはＤＬＣ保護層がないために、酸化したＡｌ粒子マスクの消失時にストッパーとなる層がないために、磁気記録層の記録ドット部が削られてしまったものと考えられる。

比較例１８〜２１の媒体については、粒状マスク層の加工が十分にできていないために、ＤＬＣ保護層や磁気記録層の加工ができておらず、磁気記録層へ構造を転写できていないことが分かった。

最後に、磁気記録層まで加工した実施例１、２および比較例１４〜２１の媒体について、実施例１と同様に記録再生特性の評価を行った。下記表２に示すように、比較例１４〜２１の媒体は本願の実施例の媒体と比べて、特性が悪化していることが分かる。その原因として、比較例１４〜１７の媒体は、記録ドットの厚みにバラつきがあるために、記録ドットの体積の分散が悪化し、シグナルにバラつきが生じて記録再生特性が悪化したものと考えられる。また、比較例１８〜２１の媒体は、磁気記録層が加工されていないために、正常な記録再生ができていないものと考えられる。

また、今回の比較例１４〜１７のプロセス条件では、記録層を全て削り込むことを優先したために、記録ドットの表層部まで削られてしまった。一方で、記録ドットが削られないことを優先した場合、今度は記録層を全て削り込むことができず、磁気記録層の初期部で記録ドット同士がつながってしまい、やはり特性が悪化してしまう。

実施例３，４および比較例２２，２３
粒状マスク層を作製する際の圧力を下記表３に示すように０．０１Ｐａないし１．０Ｐａまで変更させて、粒状マスク層を形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例３，４の媒体、および比較例２２、２３の媒体を得た。ただし、０．０１Ｐａでの結果は、Ａｒ圧力が低すぎて放電せず、製膜することができなかったため記載していない。

実施例３，４の垂直磁気記録媒体および比較例２２，２３の媒体について、断面および平面方向の凸パターンの構造及び径、および記録再生特性を測定した。さらに、各実施例および比較例において、粒状マスク層まで形成した段階（図１１に相当）の媒体を抜き取り、断面および平面方向の粒子構造、および各所の元素組成分布を調べた。

粒状マスク層まで形成した場合の媒体の粒子構造と元素組成分布は、実施例３，４の媒体においては、粒子がＡｌからなり粒径が７ｎｍ程度で、粒界がＳｉから形成され２ｎｍ程度の厚みを持っており、Ａｌ粒子の粒径分布の標準偏差σは１１〜１４％であった。

一方、比較例２２，２３の媒体は、粒子がＡｌで粒界がＳｉからなり、粒界の厚みは１ｎｍ程度であったが、粒径分布の標準偏差が２０％以上と大きく、特に粒径分布の標準偏差が低くなるという特徴は見られなかった。

同様に、各実施例および比較例において、磁気記録層まで加工した場合の媒体の凸パターンの構造及び径と元素組成分布も調べた。凸パターン径の標準偏差を表３に示す。表３に示すように、上述の粒状マスク層まで形成した場合の粒子構造と同等の特性を持つことが分かった。

これらのマスクを利用して磁気記録層まで加工した実施例３，４および比較例２２，２３の媒体について、実施例１と同様に記録再生特性の評価を行った。

表３に示すように、実施例１および実施例３，実施例４の媒体は良好なＳＮＲを示している。これは、磁気記録層の粒径分布の標準偏差散が低いことに起因していると考えられる。

一方、比較例１０，２２，２３の媒体は、マスク層の段階で明瞭な粒子・粒界構造ができているため、磁気記録層への良好な転写はできているものの、粒径分布の標準偏差に特に改善が見られないため、記録再生特性の改善もみられなかったものと考えられる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…基板、２…密着層、３…軟磁性下地層、４…非磁性下地層、５…磁気記録層、６…保護層、７…粒子、８…粒界、９…粒状マスク層、１０，２０…磁気記録媒体

Claims (8)

1. 基板上に磁気記録層を形成する工程、
   該磁気記録層上に保護層を形成する工程、
   該保護層上に、アルミニウムからなる第１成分と、ケイ素またはゲルマニウムからなる第２成分とを含むターゲットを使用して、０．０５Ｐａないし０．３Ｐａの圧力下でスパッタを行い、第１成分の粒子と該第１成分の粒子間に設けられた第２成分の粒界とを有し、前記第１成分の粒子の粒径分布の標準偏差σが１５％以下であり、かつ該第１成分の粒子の中心間距離の平均が５ないし１０ｎｍである粒状マスク層を形成する工程、
   前記第２成分の粒界をエッチングし、第１成分の粒子の凸パターンを形成する工程、及び
   前記第１成分の粒子の凸パターンを磁気記録層に転写する工程を具備することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
2. 前記第１成分の粒子の平均粒径は４ないし９ｎｍである請求項１に記載の方法。
3. 前記スパッタはＲＦスパッタ方式で行われる請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第２成分の粒界のエッチングはフッ素を含むガスを用いて行われる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記第１成分の粒子の凸パターンを磁気記録層に転写する工程の前に、前記第１成分の粒子表面を酸化せしめる工程をさらに含む請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. 全ての工程はドライプロセスで行われる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
7. 全ての工程は真空を破ることなく連続して行われる請求項６に記載の方法。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法を用いて製造された垂直磁気記録媒体。

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