JP3886802B2 - 磁性体のパターニング方法、磁気記録媒体、磁気ランダムアクセスメモリ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度磁気記録技術に関し、磁性体のパターンニング方法およびこの方法を用いて作製されたパターンドメディア等の磁気記録媒体やその他の磁性体製品、およびこの磁気記録媒体を備えた磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤという。）の記録容量の増大に伴う磁気記録媒体の面記録密度の向上により、磁気記録媒体上の各記録ビットサイズは数１０ｎｍ程度の極めて微細なものになってきている。このような微細な記録ビットから再生出力を得るには、各ビットに可能な限り大きい飽和磁化と膜厚の確保が必要となる。しかし、記録ビットの微細化は、１ビットあたりの磁化量を小さくし、「熱揺らぎ」による磁化反転で、磁化情報の消失という問題を生じている。
【０００３】
一般に、この「熱揺らぎ」は、Ｋｕ・Ｖ/ｋＴ（ここで、Ｋｕは異方性定数、Ｖは磁化最小単位体積、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である）の値が小さい程影響が大きくなり、経験的には、Ｋｕ・Ｖ/ｋＴ＜１００で「熱揺らぎ」による磁化の反転が生じると言われている。
【０００４】
長手磁気記録方式の磁気記録媒体では、記録密度の高い領域の記録ビット内の減磁界が強くなるため、磁性粒子径が比較的大きいうちから「熱揺らぎ」の影響を受けやすい。これに対し、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体では、膜厚方向に磁性粒子を成長させることで、媒体表面の粒径は小さいまま磁化最小単位体積Ｖを大きくできるため、「熱揺らぎ」の影響を抑制できる。しかし、今後ＨＤＤの高密度化がさらに進めば、たとえ垂直磁気記録方式であっても熱揺らぎ耐性に限界がでてくる。
【０００５】
この熱揺らぎ耐性の問題を解決する方法として、「パターンドメディア」と呼ばれる磁気記録媒体が注目されている。パターンドメディアとは、一般には、非磁性体層中に記録ビット単位となる磁性体領域を複数、それぞれ独立に形成した磁気記録媒体をいう。一般のパターンドメディアでは、非磁性体層として、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの酸化物やＳｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＴｉＮなどの窒化物、ＴｉＣなどの炭化物、ＢＮ等の硼化物が用いられ、これらの非磁性体層中に選択的に強磁性体領域が形成されている。
【０００６】
パターンドメディアは、記録ビット単位である強磁性体領域が独立しているので、各々の記録ビット間の干渉を防止することができ、隣接ビットによる記録の消失や雑音の低減に効果がある。また、パターニングにより、磁壁移動抵抗が増大し（磁壁のピンニング効果）、磁気特性の向上を狙うことができる。
【０００７】
一方、ＨＤＤでは、磁気記録媒体上に予め記録されたサーボ情報により、磁気ヘッドを磁気記録媒体上の目標位置（目標トラック）に位置決めあるいは移動速度の制御を行っている。一般に、このサーボ情報は、磁気記録媒体上の円周方向に所定の間隔で半径方向に設けられたサーボ領域（サーボセクタ）に記録されている。
【０００８】
通常、サーボ情報の書き込みは、ドライブ本体の筐体の内部に磁気記録媒体と磁気ヘッドとを組み込んだ後に、サーボライタと称するサーボ書き込み装置を用いて行われる。しかしながら、ＨＤＤの高記録密度化が進むと、それに比例してサーボ情報が増大するため、結果として磁気記録媒体上のサーボ領域の面積が増え、有効な記録領域（データ領域）の面積を狭めるという矛盾を抱えている。
【０００９】
これに対し、最近ではサーボ領域を磁気記録層とは別の深い層に埋め込んだ「深層サーボ方式」の磁気記録媒体構造が検討されている。この構造では、記録領域とサーボ領域とを上下に重ねて形成できるため、磁気記録媒体全面を記録領域として用いることができるとともに、サーボ領域も磁気記録媒体全面に形成できる。従って、記録領域を犠牲にせず、しかも磁気ヘッドをディスク上の任意の点で高精度にトラッキングさせることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述するパターンドメディアを製造するためには、大面積に微細な磁性体のパターンを形成する必要があるが、一方、新たな不揮発性メモリ素子として、最近注目を集めているＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）も、その製造には同様に集積度の高い磁性体のパターニングが必要とされている。
【００１１】
従来、これらの磁性体のパターニングでは、主に次の４つのプロセスが使用されている。まず、加工しようとする磁性体薄膜の形成プロセス、次に、磁性体薄膜上にレジスト膜を形成し、光、電子線、イオン線等を用いてレジスト膜にパターンを形成するリソグラフィープロセス、さらに、レジストパターンをマスクとし、磁性体薄膜をエッチングするプロセス、そして、残ったレジストやエッチングによる残留物を除去するプロセスである。このうち、薄膜形成プロセス、フォトリソグラフィプロセスおよび残留物除去プロセスは、半導体技術を流用することが可能であるが、磁性体は一般的な半導体材料と異なりエッチングが困難な材料であるので、半導体プロセスで使用される通常のＲＩＥ（Reactive Ion etching）を用いることは困難であり、かわりに、電界加速されたイオンが試料表面をスパッタすることによるイオンミリング等の物理的なエッチング方法が使用されている。
【００１２】
図１３（ａ）から図１３（ｅ）に、イオンビームミリングを用いた従来のパターンドメディアの製造方法を示す。すなわち、まず、図１３（ａ）に示すように、Ｓｉ等の基板５１０上にスパッタ法等を用いてＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等を含む強磁性体層５２０を形成する。次に、この強磁性体層５２０上に、所望のパターンに相当するレジストパターン５３０を電子ビーム描画で形成する。さらに、図１３（ｂ）に示すように、このレジストパターン５３０をマスクとして、イオンビームミリングを行い、露出部の強磁性体層５２０をエッチングする。この後、図１３（ｃ）に示すように、残ったレジスト膜を除去し、図１３（ｄ）に示すように、イオンミリングによって形成された溝を埋めるように非磁性体膜５４０を被覆し、最後に基板表面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）を行うことで、図１３（ｅ）に示すパターンドメディアを得ている。
【００１３】
しかしながら、上述する従来の製造方法では、イオンビームミリングを用いて強磁性体層５２０を加工しているので、その加工表面の結晶にはダメージが残る。よって、さらなる磁気特性の向上のためにはダメージのない加工が望まれている。
【００１４】
また、イオンビームミリングによるエッチングは物理的なものなので、エッチング対象となる物質の違いによるエッチングレートの差はほとんど生じない。強磁性体層５２０とレジストパターン５３０とがほぼ同じ速度で削られるため、加工できる形状のアスペクト比は、マスクであるレジストパターン５３０の厚みに依存する。仮にレジストの凹凸段差が２０ｎｍ程度であれば、エッチングされる強磁性体は２０ｎｍの深さが限界となる。従って、アスペクト比の良い加工を行うためには、厚みの薄いレジストを使用することはできない。
【００１５】
また、高記録密度のＨＤＤにおいては、磁気記録媒体と磁気ヘッドとのスペーシングを低減するため、磁気記録媒体の表面は平滑でなければならない。よって、図１３（ｅ）に示すように、エッチングされた強磁性体の凹部に非磁性体層５４０を埋め込んだ後、基板表面をＣＭＰ工程で平滑化する必要がある。このＣＭＰ工程は、パターンドメディアを形成する上でプロセス上の負担になっている。
【００１６】
一方、最近、パターンドメディアの一種である、ディスクリートトラック方式の媒体（IEEE Transactions on Magnetics Vol.25, No.5, pp3381-3383, 1989）が提案されている。これは、トラック間領域の磁性層をイオンミリング等でエッチングすることで、トラック領域のみに磁性層を形成したメディアであるが、媒体表面に磁性層の有無に起因する２０〜５０nmの段差が存在し、この凹凸がシーク耐久性を著しく低下させるという問題を引き起こすことが指摘されている。
【００１７】
この媒体表面の凹凸の問題を解決するため、トラック間領域となるべき磁性層に、窒素イオンや酸素イオンを、イオン注入し、非磁性化させたディスクリート方式のメディアが提案されている（特開平5-205257号公報）。
【００１８】
また、平滑な表面を持つパターンドメディアを形成する方法として、マスクした媒体表面を選択的に酸化することでパターンドメディアを形成する方法が提案されている（米国特許番号6,168,845）。
【００１９】
これらの酸素イオンを注入する方法あるいは、部分的に表面を酸化させる方法は、エッチング工程を使用しないので、イオンミリングによる表面の凹凸の問題は発生しない。しかしながら、これらの方法は、いずれも非磁性体化させた酸化領域の体積が増大し、酸化領域の媒体表面が盛り上がるため、完全に媒体表面の凹凸をなくすことはできない。
【００２０】
さらに、酸化反応を用いる場合は、酸化耐性が強いマスク材を用いることが望ましいので、これらのマスク材の除去にO2アッシング工程等の通常のレジスト剥離工程を使用することができないため、プロセスの負担が大きい。
【００２１】
また、MRAMの製造に関しても、基板上に下層強磁性体層、トンネル酸化膜層および上層強磁性体層等の必要な膜を形成した後、各メモリ素子領域を画定する際に、イオンミリングを用いて物理的にこれらの層をエッチングするが、エッチングダメージやエッチング残渣により上下の強磁性体層間に短絡が生じることがある。従って、これらの問題のない、歩留まりが高く、しかも生産性の良い磁性体パターニング方法の使用が望まれている。
【００２２】
一方、磁気記録媒体に形成されるサーボ領域の書き込みに関しても次のような課題が存在している。まず、通常のサンプルサーボ（セクタサーボ）方式を用いる場合は、従来のサーボライタを使用してサーボ情報を書き込む工程を必要とするが、ヘッドを移動制御して、磁気記録媒体上に設定される全トラックの各サーボ領域にサーボ情報を順次記録するため、製造工程の中でも長時間を要する工程の一つとなっている。今後、記録密度が向上すると、サーボ情報量も多く必要になり、サーボライタによるサーボ情報の書きこみ時間にさらに長時間を要するようになる。従って、高記録密度ＨＤＤ装置を安価に量産するためには、サーボ情報の書き込み工程に要する時間を短縮化することが望まれている。
【００２３】
また、深層サーボ方式を用いた磁気記録媒体の場合においても、磁気記録媒体の形成以外に深層サーボ領域の形成を行う工程が必要であるとともに、深層サーボ方式の場合は、特に、全面にサーボ情報の書き込みを行うので、書き込みに要する時間的負担が極めて大きく、その短縮化に対する要請は上述するサンプルサーボ方式以上に大きい。
【００２４】
従って、サーボ情報の書き込みについても、従来のサーボライタを使用した方法に代えて、生産性の高い、磁気記録媒体へのサーボ情報の一括書き込みが可能な磁性体のパターニング方法の採用が望まれている。
【００２５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の第１の目的は、種々の磁性体製品の製造に応用できる物理的ダメージがなく、生産性の高い磁性体パターニング方法を提供するものである。
【００２６】
本発明の第２の目的は、上記磁性体パターニング方法で形成したパターンドメディアを有する磁気記録媒体を提供することである。
【００２７】
本発明の第３の目的は、上記磁性体パターニング方法でサーボ情報の書き込みを行った磁気記録媒体を提供することである。
【００２８】
本発明の第４の目的は、上記磁性体パターニング方法を用いて作製されたＭＲＡＭを提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の磁性体パターン方法は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む強磁性体層を形成する工程と、この強磁性体層表面を選択的にマスクする工程と、強磁性体層表面の露出部を、ハロゲンを含む活性な反応ガス若しく反応液に曝し、化学反応により前記露出部およびその下層を、該反応ガス若しくは反応液中の成分との化合物に変質させ、非強磁性化する反応工程とを有することを特徴とする。
【００３０】
なお、ここで、「非強磁性体化」とは、少なくとも強磁性体としての磁性を消失させることをいい、非磁性体、あるいは常磁性体的性質にかえることをいう。
【００３１】
上記本発明の磁性体のパターニング方法の特徴によれば、ハロゲンと強磁性体層との化学的な反応により、選択的に非強磁性体層が形成されるので、強磁性体層と非強磁性体層からなる磁性パターンが形成できる。化学的反応を使用しているので、物理的なダメージがなく、しかも一括工程で広い領域をパターニングすることができる。また、ハロゲン化された非磁性体領域は、酸化のような体積膨張がないため、平滑化工程なしで、極めて良好な平滑表面を得ることができる。さらに、ハロゲン化反応を使用しているため、一般的なレジストが利用でき、レジスト除去に酸素アッシングを使用することも可能である。この磁性体パターニングを用いて、パターンドメディアや、磁気記録媒体へのサーボ情報の一括書き込み、さらにはＭＲＡＭ等の磁気記録素子等、種々の磁性体製品の製造が可能になる。
【００３２】
本発明の第１の磁気記録媒体は、Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む強磁性体からなる複数の記録領域と、その記録領域をそれぞれ互いに分離する非強磁性体領域とを有する磁気記録媒体において、上記非強磁性体領域は、上記強磁性体とハロゲンとの化合物であることを特徴とする。
【００３３】
上記本発明の第１の磁気記録媒体の特徴によれば、強磁性体からなる記録領域とこの強磁性体のハロゲン化合物からなる非強磁性体領域とでパターンドメディアを提供できる。この非磁性体領域は化学的方法で形成されるので、記録領域がダメージをほとんど受けない。このため、製造条件による磁気特性の劣化が少なく、良好な磁気特性を得ることができる。また、ハロゲン化合物である非磁性体領域と強磁性体からなる記録領域との表面にほとんど凹凸がなく、基板平坦性が良好な磁気記録媒体を提供することができる。
【００３４】
本発明の第２の磁気記録媒体は、Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む強磁性体からなる複数の記録領域と、この記録領域をそれぞれ互いに分離する非強磁性体領域とを有するサーボ層を具備する磁気記録媒体において、上記非強磁性体領域は、上記強磁性体とハロゲンとの化合物であることを特徴とする。
【００３５】
上記本発明の磁気記録媒体の第２の特徴によれば、磁気記録媒体のサーボ層中に書き込むサーボ情報が、化学的反応により形成できるハロゲン化合物層の有無のパターンによって書き込まれているため、一括して大面積にサーボ情報の書き込みが可能な磁性体パターニング方法を採用することができる。しかも、ハロゲン化合物層の有無でサーボ情報が書き込まれた場合には、ハロゲン化合物層での体積膨張が極めて小さいので、基板表面の平滑性に優れた磁気記録媒体を提供できる。
【００３６】
本発明の磁気ランダムアクセスメモリは、基板表面に形成された下部電極層と、
前記下部電極上に、Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む第１強磁性体で形成された第１強磁性体層と、第１強磁性体層上に形成されたトンネル絶縁層と、トンネル絶縁層上に、Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む第２強磁性体で形成された第２強磁性体層と、第１強磁性体層、トンネル絶縁層および第２強磁性体層の周囲を囲む絶縁層とを有し、上記絶縁体層は、第１強磁性体およびハロゲンの化合物層と、第２強磁性体層およびハロゲンの化合物層とを具備することを特徴とする。
【００３７】
上記本発明の磁気ランダムアクセスメモリによれば、第1強磁性体層、トンネル絶縁層および第２強磁性体層の側面周囲を囲む絶縁層がハロゲン化合物層で形成されているので、エッチングを伴わないハロゲン化反応を用いた磁性体パターニング方法を採用して、素子形成を行うことができる。従って、エッチングに伴うリークがなく、大面積一括工程で集積度の高いＭＲＡＭを提供できる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００３９】
〔第1の実施の形態〕
図１（ａ）は、本実施の形態の磁気記録媒体の構造を示す部分平面図であり、図１（ｂ）は、その斜視図である。
【００４０】
本発明の第１の実施の形態に係る磁気記録媒体は、いわゆるパターンドメディアであって、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、基板１０の上層に記録層を有し、この記録層の少なくとも上層に、散在する露出部を持つ、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのいずれかを含む強磁性体領域２０Ａと、この強磁性体領域２０Ａの少なくとも上層部周囲を囲む、非強磁性体領域４０とを有し、実質的な各記録領域は、非強磁性体領域４０によって、それぞれ互いに分離されている。なお、ここで、非強磁性体領域とは、少なくとも強磁性体としての磁性を消失した領域であって、非磁性体、反磁性体あるいは常磁性体的性質を示す領域をいう。
【００４１】
この非強磁性体領域４０は、強磁性体領域２０Ａと同じ成分の層を活性な反応ガスと化学的に反応させて非強磁性化させたものであり、その組成には強磁性体領域２０Aと共通する組成、すなわちＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのいずれかを含んでいる。
【００４２】
このような第１の実施の形態の磁気記録媒体によれば、従来のパターンドメディア作製工程で必要とされたイオンミリング等のエッチング工程が不要であるとともにＣＭＰ工程も省略できるため、大幅な工程の簡略化が可能となる。さらに、イオンミリング等の工程に伴うダメージもなくすことができるので、磁気特性の向上を図ることができる。
【００４３】
以下、より具体的に本実施の形態の磁気記録媒体の構造とその製造方法について説明する。
【００４４】
図１（ａ）に示すように、磁気記録媒体の表面において、強磁性体領域２０Ａは、一定間隔に規則的に配置されており、その周囲に非強磁性体領域４０が形成されている。各強磁性体領域２０Ａが記録単位である１記録ビットを構成する。各強磁性体領域２０Ａは、それぞれ完全に独立した領域にすることが望ましいが、図１（ｂ）に示すように、少なくとも強磁性体領域２０Ａの上層部が非強磁性体領域４０により周囲を囲まれていればよい。これにより、各記録領域は実質的に分離される。各磁性体領域２０Ａはそれぞれ磁化方向が一方向に揃った単磁区状態となるように１００ｎｍ角以下望ましくは８０ｎｍ以下とする。なお、各強磁性体領域２０Ａの形状は矩形に限られず、種々の形状にできる。例えば円形や楕円形等としてもよい。
【００４５】
強磁性体領域２０Ａへの記録方式は、長手記録方式、垂直記録方式のどちらでもよいが、高記録密度を実現するには垂直記録方式を採ることが望ましい。
【００４６】
強磁性体領域２０Ａは、強磁性体材料であるＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏのいずれかの元素を組成に含んでおり、例えばＮｉ-Ｆｅ系、或いはＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系の結晶材料、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ系のＣｏ基のアモルファス材料、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ系のＦｅ系微結晶材料、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｂａフェライト等からなる。このうち、垂直磁気異方性の大きなＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＦｅＣｏ、ＦｅＰｄ、ＦｅＰｔ等の合金系、あるいはＣｏ/Ｐｄ、Ｃｏ/Ｐｔ人工格子等の材料で形成することが好ましい。
【００４７】
また、非強磁性体領域４０は、上述する強磁性体領域２０Ａと同一組成の層をハロゲン化させたものとする。例えばハロゲン化させたものとしてはＣｏＦ2、ＣｏＦ3、ＦｅＦ2、ＦｅＦ3、ＮｉＦ2を挙げることができる。これらはすべて反磁性材料であるが、ＣｏＦ3とＦｅＦ3を除いては磁気相転移温度（TN）が低いため室温においては常磁性を示す。
【００４８】
図２（ａ）から図２（ｃ）は、本実施の形態に係る磁気記録媒体の製造方法を示す工程図である。
【００４９】
まず、図２（ａ）を参照するように、Ｓｉ基板等の基板１０上にスパッタ等の方法により、例えば膜厚約１０ｎｍ〜５０ｎｍの強磁性体層２０を形成する。この強磁性体層２０が形成された基板１０上に、レジスト３０をスピンコータ等によりコーティングする。レジスト３０の膜厚は特に限定はない。強磁性体層２０の表面をピンホールなく覆うことのできる厚みであればよい。ＥＢ描画等を用いてレジスト３０を選択的に露光し、現像工程を経て、図１（ａ）の平面パターンに相当するレジストパターンを形成する。即ち、強磁性体領域として残す部分の表面をレジスト３０で被覆し、それ以外の部分を露出させる。この後、レジストのパターニングを終えたものをハロゲンを含む活性な反応ガス中に曝す。
【００５０】
ハロゲンを含む反応ガスとしては、例えば、ＣＦ4、ＣＨＦ3、ＣＨ2Ｆ2、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ8、ＳＦ6、Ｃｌ2、ＣＣｌ2Ｆ2、ＣＦ3Ｉ、Ｃ2Ｆ4等のガスを使用できる。
【００５１】
なお、活性な反応ガスの形態としては活性なラジカルとするのが望ましい。ラジカルの発生方法には種々の方法があるが、例えば、既存のプラズマＣＶＤ装置やドライエッチング装置を利用することができる。これらの装置のチャンバー内に反応ガスを導入し、高周波電圧をかけて、プラズマを発生させると、反応ガスに電界加速された電子が衝突し、反応ガスを分離して化学的に極めて活性なラジカルを生成できる。基板温度は常温で良いが、より反応速度を高めるために強磁性体領域の磁性に影響を与えない範囲で加熱してもよい。
【００５２】
プラズマ発生装置として好適な例としては、例えば誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductive Coupled Plasma）装置が挙げられる。ＩＣＰ装置には、主にプラズマ発生機能を持つＣｏｉｌＲＦと別にプラズマを基板側に誘導する機能を持つＰｌａｔｅｎＲＦが備えられており、これらは別々に出力設定が可能である。例えばＣｏｉｌＲＦを３００Ｗ、ＰｌａｔｅｎＲＦを０Ｗに設定することで、ラジカル反応に適した高密度プラズマを生成するとともに、媒体表面にダメージを与えないため、スパッタの効果を最小限に抑えることが可能となる。なお、媒体表面のスパッタを防止するためには、反応装置内の圧力を、やや高め、例えば１０〜３０ｍｔｏｒｒ、より好ましくは約２０ｍｔｏｒｒにする。また、反応ガスとしてＣＦ4を使用する場合は、ガス流量を１０〜５０ｓｃｃｍ、好ましくは約２０ｓｃｃｍとする。
【００５３】
例えば、図２（ａ）に示すように、ＣＦ4ガスから生成した活性なＦラジカルにレジスト３０に被覆されていない強磁性体層２０を曝した場合は、露出している強磁性体層２０表面はＦラジカルにより次第に深さ方向にハロゲン化されていく。
【００５４】
こうして、図２（ｂ）に示すように、ハロゲン化された領域はハライド層となり、磁性を消失して非強磁性体領域４０となる。一方、レジスト３０により表面が被覆されている領域は、強磁性体領域２０Ａとなる。なお、非強磁性体領域４０の深さは、強磁性体層２０とほぼ同じ深さとすることが好ましいが、必ずしも同じ深さでなく、例えば強磁性体層２０の厚みに対し、１／２以上より好ましくは２／３以上の深さとする。
【００５５】
なお、必ずしもドライプロセスである必要は無く、ウェットプロセスでも同様の結果が得られる。例えばＨＣｌ溶液を用いてＣｏＣｌ３等にハロゲン化させてもよい。
【００５６】
最後に、残ったレジスト３０を剥離除去すれば、図２（ｃ）および図１（ａ）、図１（ｂ）に示すパターンドメディアを得ることができる。なお、レジストの剥離除去には、酸素プラズマをもちいたアッシングを用いることができる。
【００５７】
上述した第１の実施の形態に係る製造方法によれば、強磁性体層２０の記録領域をハロゲン化金属である非強磁性体領域４０で囲んだパターンドメディアを得ることができる。例えば、ハロゲン化反応によって生成した 非強磁性体領域４０であるＣｏＦ2 、ＮｉＦ2の磁気相転移温度（Ｔｎ）は、それぞれ ３８K 、７３Kと、極めて低い。従って室温では確実に常磁性を示すため、隣接記録ビット間の磁気的相互作用がなく、隣接磁気記録が孤立するため、パターンドメディアに適している。
【００５８】
これに対し、すでに説明した特開平５−２０５１５７号公報や米国特許番号６，１６９，８４５に開示されたディスクリートメディアやパターンドメディアの非磁性体領域である、酸化反応によって得られたＣｏＯやＮｉＯのＴｎは、それぞれＴｎ＝２９１Ｋ、５４８Ｋである。よって、酸化反応によって生成した酸化金属は室温で反強磁性を示す。反強磁性体に強磁性体が埋め込まれた媒体では、強磁性体層が磁気的に完全に孤立した状態にはならず、隣接記録ビットの磁気記録に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、同一信号を隣接ビットに記録した際、磁化反転により記憶が消滅する可能性が大きい。
【００５９】
従って、第１の実施の形態に係るハロゲン化反応により得られた非磁性体領域を有するパターンドメディアは、酸化反応により得られた非磁性体領域を有するパターンドメディアに比べて、より良好な磁気特性を得ることができる。
【００６０】
また、一般的にハライド、特にフッ化物は、ＣａＦ２（ホタル石）に代表されるように、イオン結晶性が強いため、配向性が良好な結晶を得やすい。水に難溶であり、化学的に安定である。同じ金属のフッ化物と酸化物を比べた場合、総じてフッ化物の結合解離エネルギー（D）のほうが大きい。例えばＭｇＦ２のDは５１１．７ ｋＪ／ｍｏｌであり、ＭｇＯのDは３３６．８ｋＪ/ｍｏｌである。従って、フッ化物は酸化物より高い安定性が期待できる。
【００６１】
さらに、フッ化物の良好な配向性は、隣接する強磁性体領域２０Ａの粒子径を揃え、より強磁性体領域の磁気特性を改善する効果も期待できる。
【００６２】
加えて、酸化物であるＣｏＯはｃ軸の格子定数が４．１２４の正方晶であるのに対しが、フッ化物ＣｏＦ２のｃ軸の格子定数は３．１８０と小さいため、酸化反応の場合に生じるような体積膨張がほとんどない。従って、ハロゲン化領域の存在による凹凸の発生は少なく、極めて良好な平滑性を示す。
【００６３】
上述した第１の実施の形態に係る製造方法によれば、強磁性体層２０の表面はエッチングされないので、非強磁性体領域４０と強磁性体領域２０Ａの表面高さはほぼ等しく、反応開始時の平滑な表面がほぼ保たれる。従って、従来のようにイオンミリングを用いてパターンドメディアを作製する場合のように、最終工程でＣＭＰによる表面を平滑化する工程を必要としないので、製造工程を大幅に短縮することができる。
【００６４】
また、イオンミリングを用いた場合は、強磁性体領域の加工表面、例えばその側壁にイオンミリングによるダメージの影響が残るが、上述する第1の実施の形態の方法によれば、強磁性体領域２０Ａがこのようなダメージを受けることはない。よって、プロセスに起因する強磁性体領域２０Ａの特性劣化が生じにくい。
【００６５】
さらに、上述する酸化反応を使用した従来のパターニング方法では、主に酸化耐性の高い、Ｔｉ等の金属やＳｉＯ2等の無機膜をマスクとして使用するので、酸化反応の後に、これらのマスクを剥離するためＲＩＥ工程が必要であり、この時に媒体表面が一部スパッタによりダメージを受けることがある。これに対し、第１の実施の形態に係る磁性体のパターニング方法では、ハロゲン化反応を使用しているため、一般的なレジストマスクを使用することができ、しかも媒体表面へのダメージが極めて小さい酸素アッシングでレジストを簡便に剥離することができる。
【００６６】
さらに、上述する第１の実施の形態の製造方法によれば、強磁性体領域２０Ａの形状がレジスト膜厚に依存しないため、レジスト膜厚を薄くできる。このため、例えば、ジブロックコポリマーの自己組織化現象（相分離現象）を利用したドット状の厚み２０ｎｍ程度の薄いレジストパターンを利用することもできる。ブロックコポリマーとは、複数のホモポリマーを構成成分とする直鎖ポリマーからなるコポリマーのことであり、特に２種類のポリマーが化学的に結合したものをジブロックコポリマーと呼ぶ。例えば、このようなレジスト材としては、光ディスク基板等に一般的に利用されているポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるジブロックコポリマー等を用いることができる。
【００６７】
ブロックコポリマーは組成比、分子量を制御することで、様々な構造を容易に形成することが可能であるが、例えば、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を混合した液剤を強磁性体層２０上にコーティングすると、ＰＭＭＡからなる「島」状領域とＰＳからなる「海」状領域とに相分離した海島構造を得ることができる。これをオゾン中に曝露し、ＰＳを選択的に気化させれば、規則的なＰＭＭＡの厚み２０ｎｍ、直径４０ｎｍ未満のドットパターンを得ることができる。即ち、パターンドメディアの形成に適した大きさのドットパターンを一括して形成することができる。
【００６８】
従来のイオンビームミリングを用いる方法では、このような薄いレジストを用いることは困難であるが、化学的な手法を用いる第１の実施の形態の方法では、十分にレジストとして使用することができる。このジブロックコポリマーの自己組織化現象を利用してレジストのパターニングを行えば、長時間を要するＥＢ描画によるレジストのパターニングが不要になるので、プロセスの簡略化に極めて有効な手段となる。
【００６９】
このように、第１の実施の形態の磁気記録媒体によれば、パターンドメディア構造自体が有する、優れた熱揺らぎ耐性と隣接ビットからのクロストーク、パーシャルイレイズの遮断効果に加えて、製造工程中に受けるダメージの減少による磁気特性の向上、プロセスの短縮化を図ることができる。
【００７０】
以下、第１の実施の形態に係るパターンドメディアの効果を確認するために発明者等が行った実施例について説明する。
【００７１】
（実施例１）
まず、スパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜し、この試料表面のＭＦＭ（磁気力顕微鏡）像を観測した。典型的な強磁性体の磁気パターンであるコントラストの良い唐草模様を持つ垂直磁気記録媒体の像が観察された。ＶＳＭ（振動試料型磁力計）で垂直方向のヒステリシスカーブを測定したところ、図３（ａ）に示すような、角形比０．４９、保磁力１５００Ｏｅのカーブが得られた。
【００７２】
この後、試料表面の組成をＸＰＳ（X線光電子分光法）を用いて解析した。Binding energy = ７７８eV にＣｏ特有のピークが観測された。また同時にＣｏＯのピーク（７８１eV）も確認されたが、これは大気中の酸素による自然酸化によるものである。また、７０〜７５eVにＰｔ特有の2本のピークも観測された。
【００７３】
次に、同様にスパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜した試料を密封チャンバー内に入れ、チャンバー内でプラズマを発生させ、ここにＣＦ４ガスを導入し、Ｆラジカルを生成させた。こうして、試料表面をＦラジカルに約３０秒曝露した。なお、この時の試料温度は室温とした。
【００７４】
この後、試料表面の組成をＸＰＳ（X線光電子分光法）を用いて解析したところ、７７８eV (Ｃｏ) 、７８１eV (ＣｏＯ) の両ピークが消失し、新たに７８３eV のピーク（フッ化コバルト）が観測された。なお、Ｐｔピークにピークシフトは観測されなかった。これはＦラジカルに曝露することで、確実に表面がフッ化コバルトに変質したことを示している。
【００７５】
さらに、試料表面の組成をＡＥＳ（走査型オージェ電子分光装置）を用いて解析したところ、ＣｏＰｔはフッ化コバルトに変化していることが確認できた。スパッタしながらフッ化コバルトのピークの経時変化を観測することで、フッ化コバルトが媒体表面から深さ１０ｎｍ程度まで存在していることがわかった。さらにFラジカル曝露時間を長くすれば（１０分）、ＣｏＰｔの膜厚である２０ｎｍ全てをハライド化できることも確認できた。
【００７６】
また、試料表面のＭＦＭ像を観測したところ、磁化が消失した際にみられる典型的ＭＦＭ像が観測された。
【００７７】
この試料をＶＳＭで観測すると、図３（ｂ）に示すような典型的な常磁性体のデータを得た。ＣｏＦ２は本来反磁性体であるが、ネール温度が非常に低いため室温では常磁性体的な振る舞いをするためである。
【００７８】
この結果より、強磁性体層であるＣｏＰｔ膜はＦラジカルに曝露することにより、短時間にハライド化され、磁気を消失することが確認できた。
【００７９】
（実施例２）
反磁性体であるＣｏＦ２ で、強磁性体であるＣｏＰｔを取り囲んだパターンドメディアの試料を製作した。即ち、まずスパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜した後、このＣｏＰｔ膜上にスピンコートにより、厚み約１．０μｍのレジストを塗布し、一括露光、現像の工程を経て図４（ａ）に示すようなレジストパターンを形成した。なお、ここでは、表面層での各強磁性体領域のサイズを２．０μｍ角とした。
【００８０】
この試料表面を室温のまま、実施例１と同様な条件で発生させたＦラジカル中に約３０秒曝露した。この後、レジストを酸素アッシャーを用いて除去した。
【００８１】
この試料のＭＦＭ像を観測したところ、図４（ｂ）に示すようなレジストパターンに相当する磁性パターンを得ることができた。即ち、レジスト膜で被覆していた領域については、典型的な垂直磁気異方性をもつ強磁性体のＭＦＭ像が観測され、ＣｏＰｔ面が露出していた領域では磁化が消失した際にみられる典型的ＭＦＭ像が観測された。
【００８２】
また、ＣｏＰｔ面が露出していた領域をＸＰＳを用いて解析したところ、ＣｏＰｔがハライドに変化していることが確認できた。なお、ここではＸＰＳを用いて組成の同定を行っているが、ＡＥＳ、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）等の表面分析装置を用いて確認することもできる。
【００８３】
こうして、得られた試料は、表面に凹凸は無く、一様に連続薄膜であるが、磁気的には図１（ａ）或いは図１（ｂ）に示すように、少なくとも表面層に孤立した強磁性体領域２０Ａが非強磁性体領域４０中に規則的に配列したパターンドメディアであることが確認できた。
【００８４】
（実施例３）
上述した実施例２より微細な強磁性体領域パターンを形成するため、レジストの露光に際して、ＥＢ（電子ビーム）描画を行った。こうして、約８０ｎｍ角の微細な強磁性体領域パターンを形成した。これ以外の条件については、上述した実施例２の条件と同じ条件を用いて試料を作製した。即ち、スパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜した後、この上にネガレジストをコーティングし、ＥＢ描画により微細なレジストパターンを形成し、室温で、Ｆラジカル中に約３０秒曝露した。この後、レジストを除去した。
【００８５】
得られた試料をＭＦＭで観測したところ、強磁性体領域において、単色像が得られた。即ち、強磁性体領域を８０ｎｍ角サイズ程度に小さくすると、この領域に単磁区状態が形成されることが確認できた。ＶＳＭで垂直方向の磁気特性を観測したところ、角形比１．００、保磁力４５００Ｏｅが得られた。この値は、実施例１において、Ｆラジカルに曝露しなかったスパッタ後のＣｏＰｔ膜のＶＳＭカーブに比較し、角形比で２倍、保磁力で３倍であり、磁気特性の向上が見られた。また、この磁気特性は、後述する比較例１で、従来方法によって作製した同サイズのパターンドメディアと比較しても、より良好な特性が得られていることが確認できた。
【００８６】
（実施例４）
スパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを３０ｎｍ成膜した。その後、酸素雰囲気下で１日放置し、ＣｏＰｔ表面を酸化させた。ＸＰＳで表面を観測したところ、ＣｏＯのピーク（７８１eV）が確認された。
【００８７】
その後、このＣｏＰｔ膜上にスピンコートにより、厚み約１．０μｍのレジストを塗布し、一括露光、現像の工程を経て図４（ａ）に示すような、複数の２．０μｍ角の矩形レジストパターンを形成した。
【００８８】
この試料表面を室温のまま、実施例１と同様な条件で発生させたＦラジカル中に約３０秒曝露した。この後、レジストを酸素アッシャーを用いて除去した。
【００８９】
この試料のＭＦＭ像を観測したところ、図４（ｂ）に示すようなレジストパターンに相当する磁性パターンを得ることができた。即ち、レジスト膜で被覆していた領域については、典型的な垂直磁気異方性をもつ強磁性体のＭＦＭ像が観測され、ＣｏＰｔ面が露出していた領域では磁化が消失した際にみられる典型的ＭＦＭ像が観測された。同時に測定された凹凸像（ＡＦＭ凹凸像と同様のもの）ではほとんど凹凸が観測されなかった。
【００９０】
また、ＣｏＰｔ面が露出していた領域をＸＰＳを用いて解析したところ、ＣｏＰｔがハライドに変化していることが確認できた。
【００９１】
この結果、あらかじめ反応表面が自然酸化している場合にも、その後のフッ素ラジカルの置換反応によって、ハライド層を得ることができることがわかった。また、この方法により、媒体表面に凹凸のほとんどないパターンドメディアの形成が可能であることがわかった。
【００９２】
（比較例１）
比較例として、従来の一般的なパターンドメディアの製法に従い、試料を作製した。即ち、スパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜した後、その表面にネガレジストをコーティングし、ＥＢ描画により、実施例３と同様に８０ｎｍ角の強磁性体領域に相当するパターンを形成した。この後、Ａｒイオンビームミリングで試料表面を均一にエッチングした。レジストで被覆されていない領域のＣｏＰｔを約２０ｎｍ程度エッチングしたところで、残りのレジストをＯ２アッシングで除去した。この後、スパッタでＳｉＯ２を２０ｎｍ形成し、イオンミリングにより形成されたＣｏＰｔの溝部を埋めるように表面を被覆した。さらに、ＣＭＰ処理を行い、表面を研磨した。こうしてそれぞれ独立に約８０ｎｍ角の強磁性体領域であるＣｏＰｔをＳｉＯ２で取り囲んだパターンドメディアを得た。即ち、作製された試料は、実施例３で作製した試料のハライド部がＳｉＯ２になったものに相当する。
【００９３】
ＭＦＭで、ＣｏＰｔ部分を観測したところ、強磁性体領域のサイズを２μｍ角とした実施例２の磁気像とほぼ同じものであった。ＶＳＭで垂直方向の磁気特性を観測したところ、角形比は０．７０、保磁力２０００Ｏｅが得られた。この値は、実施例１で、Ｆラジカル曝露を行わなかった、スパッタ直後のＣｏＰｔの連続膜の磁気特性と較べると向上してはいるものの、実施例３の同サイズの強磁性体領域を有するパターンドメディアと比較してその磁性特性は劣っていた。
【００９４】
（結果）
実施例３と比較例との対比より、実施例３のパターンドメディアは、その製造工程が簡易なばかりでなく、比較例のパターンドメディアに比較すると強磁性体領域の磁気特性を向上できることが確認できた。
【００９５】
比較例の試料では、イオンビームミリングを用いて加工しているため、強磁性体領域の加工表面が少なからずダメージを受けている可能性があるのに対し、実施例３の試料では、物理的なダメージを伴わない化学的な方法を用いているため、強磁性体表面にダメージがないのが、その理由の一つと考えられる。
【００９６】
また、実施例３のパターンドメディアでは、ＣｏＰｔをハライド化して非強磁性体領域を形成しているが、ハライドはイオン性結晶であり、比較例のパターンドメディアの非磁性体領域を形成するＳｉＯ２のようなアモルファス（非晶質）ではない。従って、このイオン性結晶の良好な配向性が、隣接する強磁性体領域のＣｏＰｔの粒径を揃え、より磁気特性を向上させる要因となっていると考えられる。
【００９７】
また、実施例４の結果より、非磁性体領域の形成に、ハロゲン化反応を使用すると、ＨＤＤ媒体に求められる平滑性、即ち０．８ｎｍ以下の凹凸範囲を十分充たすことが確認できた。
【００９８】
〔第２の実施の形態〕
図５は、第２の実施の形態に係るパターンドメディアの構造を示す断面図である。
【００９９】
第２の実施の形態に係るパターンドメディアも、非強磁性体領域の形成方法は、第１の実施の形態に説明した方法と同様な化学的方法を用いる。第１の実施の形態と異なる点は、Ｓｉ基板上に単層の強磁性体薄膜を形成する代わりに、人工格子膜を形成する点である。人工格子膜とは、強磁性体層と金属層等の複数の層を交互に規則的に積層したものであり、例えばＣｏとＰｔあるいはＣｏとＰｄを交互に積層したものが知られている。このような人工格子膜を用いれば、高い保磁力を得ることができる。これ以外の構成および製造方法は第１の実施の形態の方法と共通する。
【０１００】
第２の実施の形態に係るパターンドメディアを形成するためには、まず、図５に示すように、基板１０上にスパッタ等の方法により、Ｃｏ膜とＰｔ膜を交互に積層した人工格子膜を形成する。例えばＣｏ層の膜厚は、０．２ｎｍ〜１．０ｎｍ、好ましくは０．５ｎｍとする。また、Ｐｔ層の膜厚は、０．５ｎｍ〜２．０ｎｍ、好ましくは１．０〜２．０ｎｍとする。また各層の層数は１０層程度、Ｐｔ層数がＣｏ層数より一層多くする。
【０１０１】
この後の工程は基本的に第１の実施の形態の場合と同様であり、人工格子膜２１上にレジストを形成し、ＥＢ描画等を用いてレジストを選択的に露光し、現像工程を経て、強磁性体領域として残る部分に相当するレジストパターンを形成する。続いて、活性な反応ガスあるいは反応液にレジストパターンを形成した人工格子膜２１表面を曝す。
【０１０２】
例えば、Ｆラジカルにレジストパターンを形成した人工格子膜２１表面を曝すと、Ｆラジカルは、露出している人工格子膜２１表面をハロゲン化し、ハライド領域２５を形成する。
【０１０３】
人工格子は規則的に積層された構造、特にその界面が重要である。従って積層構造のうちの１層であっても物理的損傷や化学的組成変化が加われば、上下の積層部分についての磁性が失われるので、図５に示すように、ハライド領域２５は人工格子膜２１のごく表面層の膜のみでよい。
【０１０４】
後は、残ったレジストを除去すれば、図１（ａ）と同様に、人工格子膜からなる強磁性体領域２０Ａとこの領域を囲む非強磁性体領域４０を有するパターンドメディアを得ることができる。
【０１０５】
上述するように、イオンビームミリングを用いた従来の方法では、強磁性体領域の加工表面にダメージが加わるため、わずかなダメージが磁性特性に影響する人工格子を用いたパターンドメディアを形成することは困難であるが、第２の実施の形態に係る方法を用いれば、人工格子膜を用いたパターンドメディアの作製が容易になる。
【０１０６】
なお、この場合も、第１の実施の形態に説明したように、薄いレジスト膜を使用することができるため、ＥＢ描画を用いたレジストのパターニングに代えて、ジブロックコポリマーの自己組織化現象を利用したレジストパターニング法を利用することができる。
【０１０７】
以下、第２の実施の形態に係る人工格子膜を使用したパターンドメディアの効果を確認するために発明者等が行った実施例について説明する。
【０１０８】
（実施例５）
まず、Ｓｉ基板上にスパッタ法を用いて膜厚４．４ｎｍのＣｏ膜と膜厚９．５ｎｍのＰｔ膜を交互に１０層積層し、人工格子膜を形成した。この状態で、ＭＦＭを観測したところ、垂直磁気異方性のある強磁性体特有の磁気パターンが観測された。また、ＶＳＭで垂直方向の磁気特性を観測したところ、角形比０．８、保磁力２０００Ｏｅが得られた。
【０１０９】
続いて、人工格子膜上に膜厚１．０μｍのレジストをコーティングし、ＥＢ描画により約８０ｎｍ角の微細な強磁性体領域パターンを形成し、実施例１と同様な条件で室温で約３０秒程度、Ｆラジカルに曝し、露出部分表面をハロゲン化した。この後、残ったレジストを除去した。
【０１１０】
こうして得られた試料のＭＦＭ像を観測したところ、強磁性体領域と非強磁性体領域の存在が高いコントラスト比で確認できた。このコントラスト比は実施例３で得られたものより高いものであった。また、強磁性体領域については、単色像が形成され、単磁区化がなされていることも確認された。この部分をＶＳＭで垂直方向の磁気特性を観測したところ、角形比１．００、保磁力５０００Ｏｅが得られた。
【０１１１】
このように人工格子膜を用いてパターンドメディアを形成すると、ＣｏＰｔの単層膜を使用した場合より、さらに高いＳ／Ｎが得られることが確認できた。
【０１１２】
（実施例６）
実施例５と同様な条件で、基板上に人工格子膜を形成した後、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を混合した液剤を人工格子膜上にコーティングし、ＰＭＭＡからなる「島」状領域とＰＳからなる「海」状領域とに相分離した海島構造形成した。これをオゾン中に暴露し、ＰＳを選択的に気化し、厚み約２０ｎｍ、直径約４０ｎｍ程度のＰＭＭＡのドットパターンを形成した。
【０１１３】
続いて、この試料を室温で約３０秒程度、Ｆラジカルに曝し、露出部分表面をハロゲン化した。この後、残ったＰＭＭＡを除去した。
【０１１４】
得られた試料のＭＦＭ像を観測すると、ＰＭＭＡで被覆されていた領域が、単磁区の強磁性体領域を形成しており、それ以外の領域は非強磁性体領域となっていることが確認できた。
【０１１５】
このように、本実施の形態に係る方法によれば、凹凸段差が２０ｎｍしかないジブロックコポリマーの自己組織化による相分離現象を用いたレジストパターンを用いて微細な強磁性体領域を持つパターンドメディアを作製できることが確認できた。
【０１１６】
このことは、長時間を要するＥＢ描画に代えて、ジブロックコポリマーの相分離を用いたレジストのパターニング方法を利用することで、レジストのパターニング工程を大幅に短縮化できることを意味する。
【０１１７】
〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態は、磁気記録媒体上のサーボ領域へのサーボ情報の書き込み方法に関する。第１の実施の形態で説明したハロゲン化反応を用いた磁性体のパターニング方法は、パターンドメディアを形成する場合のみならず、サーボ領域へのサーボ情報の書き込みを一括して行う方法として利用することもできる。
【０１１８】
即ち、第３の実施の形態に係る磁気記録媒体では、強磁性体層が形成された記録層の表面にレジストをコーティングし、サーボ領域となる部分に、サーボ信号パターンに相当する開口パターンを形成する。サーボ信号パターンは一般に使用されているものでよく、例えば、図６（ａ）に示すような楔型パターン６５を複数並べたものや、或いは図６（ｂ）に示すような左右交互にパターン６６を形成したものを上下に半ピッチずらして二列並べたもの等を形成する。
【０１１９】
レジストパターン形成後、第１の実施の形態と同様な条件で磁気記録媒体を活性な反応ガス中、例えばＦラジカルに曝露し、レジストパターンの開口部分の強磁性体層をハライド化し、非強磁性体領域に変化させる。レジストを除去すれば、磁気記録媒体上のサーボ領域には、レジストパターンに相当する磁気パターンが形成できる。
【０１２０】
なお、サーボ領域に形成する磁気パターンは、磁気情報として確認できるものであればよいので、パターンの内側もしくは外側のどちらを強磁性体領域にし、どちらを非強磁性体領域にするかは問わない。
【０１２１】
この方法を用いてサーボ情報の書き込みを行えば、各領域への書き込みを一括工程で行うことができるので、サーボ情報の書き込みに要する時間を大幅に短縮することができる。
【０１２２】
さらに、上記第３の実施の形態に係るサーボ情報の書き込み方法は、磁気ヘッドがディスク上のどの位置にいても常にサーボ信号が取り出せる連続サーボ方式の磁気記録媒体のサーボ情報書き込み方法にも応用することができる。連続サーボ方式の磁気記録媒体としては、例えば、特開Ｐ２０００−１９２００号公報に、記録トラックの両隣に位置するサーボパターンを磁気記録媒体全面に形成した磁気記録媒体が開示されている。同公報には、フォトリソグラフィ技術と薄膜形成技術を用いてプリフォーマットされていると記されているのみで、具体的なサーボパターンの形成方法には触れられていないが、第１の実施の形態に係るパターンドメディアの形成方法と同様な方法で、この連続サーボ方式に使用するサーボパターンを形成することができる。
【０１２３】
図７は、連続サーボ方式の媒体に形成するサーボパターンの一例を示す。同図に示すように、サーボパターン８１は、記録領域が形成される各記録トラック８２の両側に周期的に、半周期ずらして配置する。なお、サーボパターン８１の形状は、図示したドットに限られるわけではなく矩形や長軸パターンであってもよい。
【０１２４】
なお、記録トラック８２の両側に規則的に配置されるドットパターン８１は、すでに説明したジブロックコポリマーの自己組織化現象（相分離現象）を利用し形成した規則的なドット状レジストパターンを用いてパターニングすることも可能である。この場合は、極めて微細なパターンを電子ビーム描画等を使用せずに、記録媒体全面に一括して形成できるので、大幅な工程の簡略化を図ることができ、連続サーボ方式の磁気記録媒体の形成が容易になる。
【０１２５】
なお、第３の実施の形態に係る記録媒体の記録層の記録方式や構造については特に限定はなく、通常の長手記録方式の記録層であってもよいし、垂直記録方式の記録層であってもよい。また、単層の連続膜でも、人工格子膜でもよく、あるいは第１、第２の実施の形態に説明したようなパターンドメディアでもよい。パターンドメディアを形成する場合は、サーボ情報の書き込みをパターンドメディアの形成と同時に行うことができる。
【０１２６】
以下、発明者等が行った第３の実施の形態に係る実施例について説明する。
【０１２７】
（実施例７）
図６（ａ）で示す楔型の開口パターン６５に相当するレジストパターンを形成した以外は、実施例２と同様の条件で試料を作製した。即ち、スパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜した後、このＣｏＰｔ膜上にスピンコートにより、厚み約１．０μｍのレジストを塗布し、一括露光、現像の工程を経て図６（ａ）に示す楔型の開口パターン６５を形成した。続けて、試料表面を室温のまま、Ｆラジカル中に約３０秒曝露した。この後、レジストを酸素アッシャーを用いて除去した。
【０１２８】
ＸＰＳにより、Ｆラジカルに曝したレジストの開口部分のＣｏＰｔのみが反強磁性体（ＣｏＦ２）に化学変化したことが確認できた。また、ＭＦＭで観測したところ、レジストパターンに相当する楔形パターンの磁気像が得られた。
【０１２９】
この結果より、第３の実施の形態に係る磁性体のパターニング方法を用いることで、大面積に一括して、サーボ情報、即ちトラッキングサーボ情報の書き込みを行うことができることが確認できた。
【０１３０】
（実施例８）
図７で示すサーボパターン８１を長方形形状に変えたものを作製した。サーボパターンに対応する開口パターンをレジストで形成した以外は、実施例２と同様の条件で試料を作製した。スパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜した後、このＣｏＰｔ膜上にスピンコートにより、厚み約１．０μｍのレジストを塗布し、一括露光、現像の工程を経て長方形の開口パターンを形成した。続けて、試料表面を室温のまま、Ｆラジカル中に約３０秒曝露した。この後、レジストを酸素アッシャーを用いて除去した。
【０１３１】
ＸＰＳにより、Ｆラジカルに曝したレジストの開口部分のＣｏＰｔのみがＣｏＦ２に化学変化したことが確認できた。また、ＭＦＭで観測したところ、レジストパターンに相当する長方形パターンの磁気像が得られた。
【０１３２】
この結果より、第３の実施の形態に係る磁性体のパターニング方法を用いることで、大面積に一括して、サーボ情報、即ちトラッキングサーボ情報を記録することができることが確認できた。
【０１３３】
〔第４の実施の形態〕
第４の実施の形態は、深層サーボ方式の磁気記録媒体の構造とその製造方法に関する。
【０１３４】
図８に、第４の実施の形態に係る深層サーボ方式の磁気記録媒体構造を示す。
【０１３５】
基板１５上に、強磁性体層６４が形成され、その表面層にサーボ情報パターンを持つ非強磁性体領域６２が形成されている。この強磁性体層６４および非強磁性体領域６２によりサーボ層６０が構成されている。サーボ層６０上には、非磁性体層７０を介して記録層である強磁性体層２５が形成されている。
【０１３６】
図９（ａ）〜図９（ｅ）は、第４の実施の形態に係る磁気記録媒体の製造方法を示す工程図である。
【０１３７】
サーボ層の形成方法は、基本的に第１の実施の形態のパターンドメディアの作製方法と同じ化学的方法を用いる。即ち、まず、図９（ａ）に示すように、スパッタ法等を用いて基板１５上に強磁性体層６４を形成する。この強磁性体層６４は、第１の実施の形態の強磁性体層２０と同様に、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅを含む種々の強磁性体材料を使用できる。また、第２の実施の形態で説明したような人工格子膜を形成してもよい。
【０１３８】
次に、強磁性体層６４上にレジスト膜をコーティングし、一括露光、現像工程を経て、強磁性体層６４上にサーボ情報に相当するレジストパターン３２を基板全面に形成する。レジストパターン３２は特に限定されないが、例えば図６（ａ）又は図６（ｂ）に示すような一般的なサーボ情報パターンを用いてもよい。この後、第１の実施の形態の場合と同様な条件で、基板表面を活性な反応ガスや反応液、例えばＦラジカルに曝露する。
【０１３９】
図９（ｂ）に示すように、Ｆラジカルに曝露された領域の強磁性体層６４は磁性を失い非強磁性体領域６２に変化する。なお、非磁性体領域６２は、サーボ情報としての磁気パターンを形成できれば良いので、非磁性体領域６２はそれほど深くなくて良い。
【０１４０】
図９（ｃ）に示すように、残ったレジストを除去した後、図９（ｄ）に示すように、基板表面上にＣＶＤ法等を用いて非磁性層７０を形成する。この非磁性層７０は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2等の酸化物やＳｉ3Ｎ4、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ等の窒化物の他、ＴｉＣ等の炭化物を用いてもよい。
【０１４１】
さらに、図９（ｅ）に示すように、非磁性層７０上に強磁性体層２５を形成する。なお、この強磁性体層２５の材料や構造には、特に限定はない。単層の連続膜を用いてもよいし、第１の実施の形態に説明するようなパターンドメディアを形成してもよい。あるいは第２の実施の形態に説明したような人工格子膜を形成してもよい。また、通常の長手記録方式の記録層としてもよいし、垂直記録方式の記録層としてもよい。こうして、深層サーボ方式の磁気記録媒体が得られる。
【０１４２】
深層サーボ方式の磁気記録媒体では、サーボ情報が記録層２５と独立したサーボ層６０に書き込まれるので、サーボ層６０全面にサーボ情報の書き込みを行うことができるため、位置決め制度を高精度に行うことができるが、その一方で、書き込むサーボ情報の量が大幅に増える。しかし、上述する第４の実施の形態の製造方法を使用すれば、一括してサーボ情報の書き込むが可能であるため、大幅な工程短縮を図ることができる。
【０１４３】
以下、発明者等が行った第４の実施の形態に係る実施例について説明する。
【０１４４】
（実施例９）
実施例７と同様な方法用いて深層サーボ領域を形成した。即ち、基板上にスパッタ法を用いてＣｏＰｔを約２０ｎｍ形成した。この上に約１μｍ厚のレジスト膜をコーティングし、一括露光、現像工程を経て、レジスト膜に図６（ａ）に示す楔型のサーボパターンに相当する開口パターンを形成した。続けて、試料表面を室温のまま、Ｆラジカル中に約３０秒曝露した。この後、レジストを酸素アッシャーを用いて除去した。
【０１４５】
次に、サーボ層上にスパッタ法によってＳｉＯ２を５００ｎｍ成膜し、さらにスパッタ法で記録層となるＣｏＰｔを５０ｎｍ成膜した。こうして、深層サーボ構造を有する磁気記録媒体が得られた。
【０１４６】
〔第５の実施の形態〕
第５の実施の形態は、上述した第１〜第４の実施の形態に係る磁気記録媒体を備えた磁気記録装置（ＨＤＤ）に関する。
【０１４７】
図１０は、第５の実施の形態に係るＨＤＤの構造の一例を示す斜視図である。同図に示すように、磁気記録媒体１００は、スピンドル１０１に装着されており、図示しないモーターで回転する。固定軸１０３に取り付けられたアクチュエータアーム１０２はその先にサスペンション１０４を備えており、このサスペンション１０４の先端にヘッドスライダー１０５を有している。
【０１４８】
アクチュエータアーム１０２の基端にはリニアモータの１種であるボイスコイルモータ１０６が設けられており、このボイスコイルモータ１０６はアクチュエータアーム１０２のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルとこのコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路を備えている。
【０１４９】
ヘッドスライダー１０５の先端には、図示しない記録/再生ヘッドが形成されており、ディスクの回転によりヘッドスライダー１０５が磁気記録媒体１００との間に一定距離を保って浮上し、記録/再生ヘッドが磁気記録媒体１００に対して相対的に移動する。記録の際には、記録ヘッドから発せられる磁界により磁気記録媒体１００に情報が記録される。また、情報の再生に際しては、再生ヘッドが磁気記録媒体上を走査することで磁気記録媒体上の各ビットからの漏れ磁界により情報が再生される。
【０１５０】
図１１は、本実施の形態のもう一つのＨＤＤの構造を示す斜視図である。上述した図１０に示すＨＤＤは、磁気記録媒体が回転し、浮上型磁気ヘッドで記録/再生を行うものであるが、磁気記録媒体の記録密度の高密度化が進むと、記録媒体の回転に伴う軸ぶれの影響が無視できなくなる。これに対し、図１１に示すＨＤＤは、回転駆動を用いないため、軸ぶれの問題が生じない。
【０１５１】
磁気記録媒体２０２はＸＹＺ方向への駆動が可能なステージ２０３上に載置されるとともに、磁気ヘッドを複数設けたヘッド部２０１を磁気記録媒体に対向配置させている。ヘッド部２０１は固定されており、ピエゾ素子を用いたステージ２０３の駆動により磁気記録媒体２０２がヘッド部２０１に対し相対的に移動する。回転駆動を行わないため、磁気記録媒体の形状も円盤である必要はなく、同図に示すように矩形状のもの等を用いることができる。
【０１５２】
ヘッド部２０１にはマルチアレイ状に複数のヘッドが備えられており、同時に複数の情報を記録/再生することで高速かつ大容量のデータ記録/再生が可能になる。尚、ヘッドの数には特に限定はない。
【０１５３】
磁気記録媒体への情報の記録方法は特に限定されず、ヘッドからの漏れ磁界で書き込む方法、あるいは針状のプローブによる電荷注入により流れた電流によって形成した磁界による書き込み方法等いずれを用いてもよい。
【０１５４】
磁気記録媒体の情報の再生方法についても特に限定されない。磁気記録媒体の漏れ磁界を検出する方法でも、記録媒体のトンネル電流のスピンを検出する方法等でもよい。
【０１５５】
上述するＨＤＤは、第１または第２の実施の形態に係るパターンドメディアを備える場合は、ＳＮ比が高く、大容量の、しかも製造コストが安価な装置を提供できる。また、第３および４の実施の形態に係る磁気記録媒体を備える場合は、サーボ情報の書き込みに伴う時間の短縮により製造コストを安価にできるとともに、特に第４の実施の形態の深層サーボ方式の磁気記録媒体を用いる場合は、記憶容量の大容量化と高精度な位置決め制御を提供できる。
【０１５６】
〔第６の実施の形態〕
第６の実施の形態は、磁気記録媒体以外の磁性体のパターニング、特にＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）のパターニングについて説明する。
【０１５７】
上述した第１〜第４の実施の形態に係る磁性体のパターニング方法は、磁気記録媒体以外の磁性体のパターニングを必要とする種々の磁性体製品、例えばMRAM、モーター、磁気センサー、磁気スイッチ等の加工に使用することができる。従来、これらの磁性体製品の製造方法では、いずれも硬い磁性体層の加工にイオンミリング等の物理的なエッチングが主に使用されており、これをハロゲン化反応を用いて不用な磁性体領域を非磁性体化する方法を使用すれば、物理的ダメージによる磁性体層の特性悪化を防止できる。
【０１５８】
特に、集積化と量産化が求められるＭＲＡＭの製造方法には、第１〜第４の実施の形態に係る磁性体のパターニング方法を適用するメリットは大きい。ＭＲＡＭは、磁気トンネル接合の技術をランダムアクセスメモリに応用したものであり、二つの強磁性体層とその間に挟まれた薄い絶縁層からなる磁気トンネル接合素子構造を有する。従来のＤＲＡＭに対し、不揮発性メモリとして使用できることやアクセス速度が速いことなどのメリットを備えている。大型のメモリ容量を確保するため、高集積化が必要であり、その製造工程には、微細加工とプロセスの簡略化が求められている。
【０１５９】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に、第６の実施の形態に係るＭＲＡＭのパターニング工程を示す。なお、ここには、単一のメモリ素子のみを図示しているが、実際の製品では、同様なメモリ素子が同一基板上にマトリクスに配置される。
【０１６０】
まず、図１２（ａ）に示すように、例えば熱酸化膜が形成されたＳｉ基板３１０上に、バッファ層３２０、下層強磁性体層３３０、トンネル酸化層３４０、上層強磁性体層３５０を順次積層形成し、さらにこの積層表面にレジスト３６０パターンを形成する。なお、Ｓｉ基板３１０と下層強磁性体層３２０の間には、複数のバッファ層と、電極層を形成してもよい。また、下層強磁性体層３３０、および上層強磁性体層３５０としては、第１の実施の形態で説明するように、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏのいずれかの元素を組成に含む種々の強磁性体材料を使用することができる。
【０１６１】
表面層を、第１の実施の形態と同様な条件でフッ素ラジカル等のハロゲンガスを含む活性な反応ガス中に曝す。この後、残留レジストは、酸素アッシングにより除去する。図１２（ｂ）に示すように、レジスト３６０のマスクで被覆されていない領域は、上層強磁性体層３５０から下層強磁性体層３３０にかけてハロゲン化し、非強磁性の絶縁層であるハロゲン化物３７０にかわる。
【０１６２】
さらに、この後、通常の半導体プロセスを使用して、上部電極層３７０のパターンを記録領域層上に形成すれば、図１２（ｃ）に示すＭＲＡＭ構造が得られるる。
【０１６３】
上述する第６の実施の形態に係るパターニング方法を使用すれば、エッチング工程を伴わずに化学的な方法で上層強磁性体層３５０、トンネル酸化層３４０および下層電極層３３０の各メモリ素子領域の分離を行うことができる。
【０１６４】
従来のイオンミリング法を用いた物理的エッチングで加工を行った場合は、Ａｒイオンの入射角度により、ミリングによる再付着物の影響で、接合を形成する上層強磁性体層３５０、トンネル酸化層３４０および下層電極層３３０の側壁で短絡が発生することが多いが、上述する第６の実施の形態に係る磁性体のパターニング方法を使用すれば、物理的エッチングに伴うダメージがないだけでなく、エッチング後の残渣による上下の強磁性体層３３０、３５０での短絡等の発生も防ぐことができる。
【０１６５】
また、ハロゲン化反応を使用するため、酸素アッシング可能なレジストを使用することができる。さらに、レジストとして、ジブロックコポリマー等の自己組織化レジストを使用すれば、大面積に一括して、微細パターンを形成できるので、より容易に高集積化を図ることができる。
【０１６６】
なお、再生用磁気ヘッド等に応用できる磁気トンネル接合も、同様な磁性体のパターニング方法を用いて作製することができる。
【０１６７】
以下、発明者等が行った第６の実施の形態に係わる実施例について説明する。
【０１６８】
（実施例１０）
再び、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）を参照して、実施例１０に係る磁性体のパターニングについて説明する。
【０１６９】
まず、スパッタ法で熱酸化膜付きのＳｉ基板３１０上に、バッファ層３２０として膜厚約２０ｎｍのＮｉＦｅ膜を形成した。続けてバッファ層３２０上に下層強磁性体層３３０である厚み約４ｎｍのＣｏ膜、トンネル酸化層である厚み約１ｎｍのＡｌ2Ｏ3、及び上層強磁性体層３５０である厚み約１０ｎｍのＣｏ膜を順次積層した。その後、上層強磁性体層３５０表面上にスピンコートにより厚み約１μｍのレジストを塗布し、一括露光、現像の工程を経て５．０×５．０μｍの正方形のレジストマスクパターンを形成した。
【０１７０】
ＩＣＰ装置を用いて、発生させたＦラジカル中に基板を約３分間曝した。レジストマスクで覆われていなかった露出領域をＡＥＳを用いて解析したところ、ＣｏＦ2の存在が確認できた。スパッタしながらＣｏＦ2のピークの経時変化を測定した結果、表面より１５ｎｍの深さまでＣｏＦ2の存在が確認できた。即ち、接合部（Ｃｏ４ｎｍ/Ａｌ２Ｏ３ １ｎｍ/Ｃｏ １０ｎｍ）の全てをハライド化したことが確認できた。
【０１７１】
続けて、Ｏ２アッシングでレジストを除去し、その後、上部電極層８として膜厚約３００ｎｍのＣｕ膜を形成した。なお、パターニングには、メタルマスクを使用した。
【０１７２】
接合側面で短絡がないかどうかを調べるため、加工前、加工後の抵抗値を測定した。それぞれの抵抗値を接合部面積で規格化した値をＲ０、Ｒ１とした時、Ｒ１/Ｒ０＝1であった。この結果より、短絡がなかったことが確認できた。また、作製した試料はＲ＝１．７×１０６Ω、ＭＲ＝１０％であった。
【０１７３】
このようにして作製されたＭＲＡＭは、通常のイオンミリングによって加工されたＭＲＡＭとほぼ等しい抵抗値、ＭＲ比を示し、第６の実施の形態の係る磁性体のパターニング方法がMRAM作製方法としても有効であることが示された。
【０１７４】
以上、各実施の形態に沿って本発明の磁気記録媒体およびその製造方法等について説明したが、本発明はこれらの実施の形態の記載に限定されるものではない。種々の改良や置換が可能なことは当業者には明らかである。
【０１７５】
【発明の効果】
上述するように、本発明の磁性体のパターニング方法によれば、ハロゲン化反応を使用しているので、物理的なダメージがなく、良好な磁気特性をもつ磁性体加工品を簡易なプロセスで作製することができる。
【０１７６】
本発明の第１の磁気記録媒体によれば、熱揺らぎ耐性にすぐれ、隣接する記録ビットの影響を受けない良好な磁気特性を有するパターンドメディアを従来に較べ大幅に短縮した製造工程で実現できる。
【０１７７】
本発明の第２の磁気記録媒体によれば、サーボ領域へのサーボ情報の書き込みを、一括工程で行うことができるので、サーボ情報の書き込みに要する時間を大幅に短縮することができる。
【０１７８】
本発明の磁気ランダムアクセスメモリによれば、信頼性の高いメモリ素子を高い生産性で作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るパターンドメディアを示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るパターンドメディアの製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の実施例１に係る強磁性体層および非強磁性体層のＶＳＭデータである。
【図４】本発明の第１の実施の形態の実施例２に係るレジストマスクのパターンを示す図および実際煮えられたパターンドメディアのＭＦＭデータの写真である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る人工格子膜を用いたパターンドメディアの構造を示す断面図である。
【図６】サーボ情報のパターン例を示す平面図である。
【図７】連続サーボ方式の磁気記録媒体表面のパターン例を示す平面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る深層サーボ構造を有する磁気記録媒体の構造を示す断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る深層サーボ構造を有する磁気記録媒体の製造方法を示す工程図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係るハードディスクドライブの構造を示す装置の斜視図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係る別のハードディスクドライブの構造を示す装置の斜視図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態に係るＭＲＡＭの製造方法を示す工程図である。
【図１３】従来のパターンドメディアの作製方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１０、１５ 基板
２０ 強磁性体層
２５ 磁性体層
２１ 人工格子膜
３０、３２ レジスト
４０ 非強磁性体領域
６０ 深層サーボ領域
６５ サーボパターン
７０ 非磁性体層
８１ サーボパターン
８２ 記録トラック
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度磁気記録技術に関し、磁性体のパターンニング方法およびこの方法を用いて作製されたパターンドメディア等の磁気記録媒体やその他の磁性体製品、およびこの磁気記録媒体を備えた磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤという。）の記録容量の増大に伴う磁気記録媒体の面記録密度の向上により、磁気記録媒体上の各記録ビットサイズは数１０ｎｍ程度の極めて微細なものになってきている。このような微細な記録ビットから再生出力を得るには、各ビットに可能な限り大きい飽和磁化と膜厚の確保が必要となる。しかし、記録ビットの微細化は、１ビットあたりの磁化量を小さくし、「熱揺らぎ」による磁化反転で、磁化情報の消失という問題を生じている。
【０００３】
一般に、この「熱揺らぎ」は、Ｋｕ・Ｖ/ｋＴ（ここで、Ｋｕは異方性定数、Ｖは磁化最小単位体積、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である）の値が小さい程影響が大きくなり、経験的には、Ｋｕ・Ｖ/ｋＴ＜１００で「熱揺らぎ」による磁化の反転が生じると言われている。
【０００４】
長手磁気記録方式の磁気記録媒体では、記録密度の高い領域の記録ビット内の減磁界が強くなるため、磁性粒子径が比較的大きいうちから「熱揺らぎ」の影響を受けやすい。これに対し、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体では、膜厚方向に磁性粒子を成長させることで、媒体表面の粒径は小さいまま磁化最小単位体積Ｖを大きくできるため、「熱揺らぎ」の影響を抑制できる。しかし、今後ＨＤＤの高密度化がさらに進めば、たとえ垂直磁気記録方式であっても熱揺らぎ耐性に限界がでてくる。
【０００５】
この熱揺らぎ耐性の問題を解決する方法として、「パターンドメディア」と呼ばれる磁気記録媒体が注目されている。パターンドメディアとは、一般には、非磁性体層中に記録ビット単位となる磁性体領域を複数、それぞれ独立に形成した磁気記録媒体をいう。一般のパターンドメディアでは、非磁性体層として、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの酸化物やＳｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＴｉＮなどの窒化物、ＴｉＣなどの炭化物、ＢＮ等の硼化物が用いられ、これらの非磁性体層中に選択的に強磁性体領域が形成されている。
【０００６】
パターンドメディアは、記録ビット単位である強磁性体領域が独立しているので、各々の記録ビット間の干渉を防止することができ、隣接ビットによる記録の消失や雑音の低減に効果がある。また、パターニングにより、磁壁移動抵抗が増大し（磁壁のピンニング効果）、磁気特性の向上を狙うことができる。
【０００７】
一方、ＨＤＤでは、磁気記録媒体上に予め記録されたサーボ情報により、磁気ヘッドを磁気記録媒体上の目標位置（目標トラック）に位置決めあるいは移動速度の制御を行っている。一般に、このサーボ情報は、磁気記録媒体上の円周方向に所定の間隔で半径方向に設けられたサーボ領域（サーボセクタ）に記録されている。
【０００８】
通常、サーボ情報の書き込みは、ドライブ本体の筐体の内部に磁気記録媒体と磁気ヘッドとを組み込んだ後に、サーボライタと称するサーボ書き込み装置を用いて行われる。しかしながら、ＨＤＤの高記録密度化が進むと、それに比例してサーボ情報が増大するため、結果として磁気記録媒体上のサーボ領域の面積が増え、有効な記録領域（データ領域）の面積を狭めるという矛盾を抱えている。
【０００９】
これに対し、最近ではサーボ領域を磁気記録層とは別の深い層に埋め込んだ「深層サーボ方式」の磁気記録媒体構造が検討されている。この構造では、記録領域とサーボ領域とを上下に重ねて形成できるため、磁気記録媒体全面を記録領域として用いることができるとともに、サーボ領域も磁気記録媒体全面に形成できる。従って、記録領域を犠牲にせず、しかも磁気ヘッドをディスク上の任意の点で高精度にトラッキングさせることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述するパターンドメディアを製造するためには、大面積に微細な磁性体のパターンを形成する必要があるが、一方、新たな不揮発性メモリ素子として、最近注目を集めているＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）も、その製造には同様に集積度の高い磁性体のパターニングが必要とされている。
【００１１】
従来、これらの磁性体のパターニングでは、主に次の４つのプロセスが使用されている。まず、加工しようとする磁性体薄膜の形成プロセス、次に、磁性体薄膜上にレジスト膜を形成し、光、電子線、イオン線等を用いてレジスト膜にパターンを形成するリソグラフィープロセス、さらに、レジストパターンをマスクとし、磁性体薄膜をエッチングするプロセス、そして、残ったレジストやエッチングによる残留物を除去するプロセスである。このうち、薄膜形成プロセス、フォトリソグラフィプロセスおよび残留物除去プロセスは、半導体技術を流用することが可能であるが、磁性体は一般的な半導体材料と異なりエッチングが困難な材料であるので、半導体プロセスで使用される通常のＲＩＥ（Reactive Ion etching）を用いることは困難であり、かわりに、電界加速されたイオンが試料表面をスパッタすることによるイオンミリング等の物理的なエッチング方法が使用されている。
【００１２】
図１３（ａ）から図１３（ｅ）に、イオンビームミリングを用いた従来のパターンドメディアの製造方法を示す。すなわち、まず、図１３（ａ）に示すように、Ｓｉ等の基板５１０上にスパッタ法等を用いてＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等を含む強磁性体層５２０を形成する。次に、この強磁性体層５２０上に、所望のパターンに相当するレジストパターン５３０を電子ビーム描画で形成する。さらに、図１３（ｂ）に示すように、このレジストパターン５３０をマスクとして、イオンビームミリングを行い、露出部の強磁性体層５２０をエッチングする。この後、図１３（ｃ）に示すように、残ったレジスト膜を除去し、図１３（ｄ）に示すように、イオンミリングによって形成された溝を埋めるように非磁性体膜５４０を被覆し、最後に基板表面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）を行うことで、図１３（ｅ）に示すパターンドメディアを得ている。
【００１３】
しかしながら、上述する従来の製造方法では、イオンビームミリングを用いて強磁性体層５２０を加工しているので、その加工表面の結晶にはダメージが残る。よって、さらなる磁気特性の向上のためにはダメージのない加工が望まれている。
【００１４】
また、イオンビームミリングによるエッチングは物理的なものなので、エッチング対象となる物質の違いによるエッチングレートの差はほとんど生じない。強磁性体層５２０とレジストパターン５３０とがほぼ同じ速度で削られるため、加工できる形状のアスペクト比は、マスクであるレジストパターン５３０の厚みに依存する。仮にレジストの凹凸段差が２０ｎｍ程度であれば、エッチングされる強磁性体は２０ｎｍの深さが限界となる。従って、アスペクト比の良い加工を行うためには、厚みの薄いレジストを使用することはできない。
【００１５】
また、高記録密度のＨＤＤにおいては、磁気記録媒体と磁気ヘッドとのスペーシングを低減するため、磁気記録媒体の表面は平滑でなければならない。よって、図１３（ｅ）に示すように、エッチングされた強磁性体の凹部に非磁性体層５４０を埋め込んだ後、基板表面をＣＭＰ工程で平滑化する必要がある。このＣＭＰ工程は、パターンドメディアを形成する上でプロセス上の負担になっている。
【００１６】
一方、最近、パターンドメディアの一種である、ディスクリートトラック方式の媒体（IEEE Transactions on Magnetics Vol.25, No.5, pp3381-3383, 1989）が提案されている。これは、トラック間領域の磁性層をイオンミリング等でエッチングすることで、トラック領域のみに磁性層を形成したメディアであるが、媒体表面に磁性層の有無に起因する２０〜５０nmの段差が存在し、この凹凸がシーク耐久性を著しく低下させるという問題を引き起こすことが指摘されている。
【００１７】
この媒体表面の凹凸の問題を解決するため、トラック間領域となるべき磁性層に、窒素イオンや酸素イオンを、イオン注入し、非磁性化させたディスクリート方式のメディアが提案されている（特開平5-205257号公報）。
【００１８】
また、平滑な表面を持つパターンドメディアを形成する方法として、マスクした媒体表面を選択的に酸化することでパターンドメディアを形成する方法が提案されている（米国特許番号6,168,845）。
【００１９】
これらの酸素イオンを注入する方法あるいは、部分的に表面を酸化させる方法は、エッチング工程を使用しないので、イオンミリングによる表面の凹凸の問題は発生しない。しかしながら、これらの方法は、いずれも非磁性体化させた酸化領域の体積が増大し、酸化領域の媒体表面が盛り上がるため、完全に媒体表面の凹凸をなくすことはできない。
【００２０】
さらに、酸化反応を用いる場合は、酸化耐性が強いマスク材を用いることが望ましいので、これらのマスク材の除去にO2アッシング工程等の通常のレジスト剥離工程を使用することができないため、プロセスの負担が大きい。
【００２１】
また、MRAMの製造に関しても、基板上に下層強磁性体層、トンネル酸化膜層および上層強磁性体層等の必要な膜を形成した後、各メモリ素子領域を画定する際に、イオンミリングを用いて物理的にこれらの層をエッチングするが、エッチングダメージやエッチング残渣により上下の強磁性体層間に短絡が生じることがある。従って、これらの問題のない、歩留まりが高く、しかも生産性の良い磁性体パターニング方法の使用が望まれている。
【００２２】
一方、磁気記録媒体に形成されるサーボ領域の書き込みに関しても次のような課題が存在している。まず、通常のサンプルサーボ（セクタサーボ）方式を用いる場合は、従来のサーボライタを使用してサーボ情報を書き込む工程を必要とするが、ヘッドを移動制御して、磁気記録媒体上に設定される全トラックの各サーボ領域にサーボ情報を順次記録するため、製造工程の中でも長時間を要する工程の一つとなっている。今後、記録密度が向上すると、サーボ情報量も多く必要になり、サーボライタによるサーボ情報の書きこみ時間にさらに長時間を要するようになる。従って、高記録密度ＨＤＤ装置を安価に量産するためには、サーボ情報の書き込み工程に要する時間を短縮化することが望まれている。
【００２３】
また、深層サーボ方式を用いた磁気記録媒体の場合においても、磁気記録媒体の形成以外に深層サーボ領域の形成を行う工程が必要であるとともに、深層サーボ方式の場合は、特に、全面にサーボ情報の書き込みを行うので、書き込みに要する時間的負担が極めて大きく、その短縮化に対する要請は上述するサンプルサーボ方式以上に大きい。
【００２４】
従って、サーボ情報の書き込みについても、従来のサーボライタを使用した方法に代えて、生産性の高い、磁気記録媒体へのサーボ情報の一括書き込みが可能な磁性体のパターニング方法の採用が望まれている。
【００２５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の第１の目的は、種々の磁性体製品の製造に応用できる物理的ダメージがなく、生産性の高い磁性体パターニング方法を提供するものである。
【００２６】
本発明の第２の目的は、上記磁性体パターニング方法で形成したパターンドメディアを有する磁気記録媒体を提供することである。
【００２７】
本発明の第３の目的は、上記磁性体パターニング方法でサーボ情報の書き込みを行った磁気記録媒体を提供することである。
【００２８】
本発明の第４の目的は、上記磁性体パターニング方法を用いて作製されたＭＲＡＭを提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の磁性体パターン方法は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む強磁性体層を形成する工程と、この強磁性体層表面を選択的にマスクする工程と、強磁性体層表面の露出部を、ハロゲンを含む活性な反応ガス若しく反応液に曝し、化学反応により前記露出部およびその下層を、該反応ガス若しくは反応液中の成分との化合物に変質させ、非強磁性化する反応工程とを有することを特徴とする。
【００３０】
なお、ここで、「非強磁性体化」とは、少なくとも強磁性体としての磁性を消失させることをいい、非磁性体、あるいは常磁性体的性質にかえることをいう。
【００３１】
上記本発明の磁性体のパターニング方法の特徴によれば、ハロゲンと強磁性体層との化学的な反応により、選択的に非強磁性体層が形成されるので、強磁性体層と非強磁性体層からなる磁性パターンが形成できる。化学的反応を使用しているので、物理的なダメージがなく、しかも一括工程で広い領域をパターニングすることができる。また、ハロゲン化された非磁性体領域は、酸化のような体積膨張がないため、平滑化工程なしで、極めて良好な平滑表面を得ることができる。さらに、ハロゲン化反応を使用しているため、一般的なレジストが利用でき、レジスト除去に酸素アッシングを使用することも可能である。この磁性体パターニングを用いて、パターンドメディアや、磁気記録媒体へのサーボ情報の一括書き込み、さらにはＭＲＡＭ等の磁気記録素子等、種々の磁性体製品の製造が可能になる。
【００３２】
本発明の第１の磁気記録媒体は、Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む強磁性体からなる複数の記録領域と、その記録領域をそれぞれ互いに分離する非強磁性体領域とを有する磁気記録媒体において、上記非強磁性体領域は、上記強磁性体とハロゲンとの化合物であることを特徴とする。
【００３３】
上記本発明の第１の磁気記録媒体の特徴によれば、強磁性体からなる記録領域とこの強磁性体のハロゲン化合物からなる非強磁性体領域とでパターンドメディアを提供できる。この非磁性体領域は化学的方法で形成されるので、記録領域がダメージをほとんど受けない。このため、製造条件による磁気特性の劣化が少なく、良好な磁気特性を得ることができる。また、ハロゲン化合物である非磁性体領域と強磁性体からなる記録領域との表面にほとんど凹凸がなく、基板平坦性が良好な磁気記録媒体を提供することができる。
【００３４】
本発明の第２の磁気記録媒体は、Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む強磁性体からなる複数の記録領域と、この記録領域をそれぞれ互いに分離する非強磁性体領域とを有するサーボ層を具備する磁気記録媒体において、上記非強磁性体領域は、上記強磁性体とハロゲンとの化合物であることを特徴とする。
【００３５】
上記本発明の磁気記録媒体の第２の特徴によれば、磁気記録媒体のサーボ層中に書き込むサーボ情報が、化学的反応により形成できるハロゲン化合物層の有無のパターンによって書き込まれているため、一括して大面積にサーボ情報の書き込みが可能な磁性体パターニング方法を採用することができる。しかも、ハロゲン化合物層の有無でサーボ情報が書き込まれた場合には、ハロゲン化合物層での体積膨張が極めて小さいので、基板表面の平滑性に優れた磁気記録媒体を提供できる。
【００３６】
本発明の磁気ランダムアクセスメモリは、基板表面に形成された下部電極層と、
前記下部電極上に、Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む第１強磁性体で形成された第１強磁性体層と、第１強磁性体層上に形成されたトンネル絶縁層と、トンネル絶縁層上に、Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む第２強磁性体で形成された第２強磁性体層と、第１強磁性体層、トンネル絶縁層および第２強磁性体層の周囲を囲む絶縁層とを有し、上記絶縁体層は、第１強磁性体およびハロゲンの化合物層と、第２強磁性体層およびハロゲンの化合物層とを具備することを特徴とする。
【００３７】
上記本発明の磁気ランダムアクセスメモリによれば、第1強磁性体層、トンネル絶縁層および第２強磁性体層の側面周囲を囲む絶縁層がハロゲン化合物層で形成されているので、エッチングを伴わないハロゲン化反応を用いた磁性体パターニング方法を採用して、素子形成を行うことができる。従って、エッチングに伴うリークがなく、大面積一括工程で集積度の高いＭＲＡＭを提供できる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００３９】
〔第1の実施の形態〕
図１（ａ）は、本実施の形態の磁気記録媒体の構造を示す部分平面図であり、図１（ｂ）は、その斜視図である。
【００４０】
本発明の第１の実施の形態に係る磁気記録媒体は、いわゆるパターンドメディアであって、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、基板１０の上層に記録層を有し、この記録層の少なくとも上層に、散在する露出部を持つ、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのいずれかを含む強磁性体領域２０Ａと、この強磁性体領域２０Ａの少なくとも上層部周囲を囲む、非強磁性体領域４０とを有し、実質的な各記録領域は、非強磁性体領域４０によって、それぞれ互いに分離されている。なお、ここで、非強磁性体領域とは、少なくとも強磁性体としての磁性を消失した領域であって、非磁性体、反磁性体あるいは常磁性体的性質を示す領域をいう。
【００４１】
この非強磁性体領域４０は、強磁性体領域２０Ａと同じ成分の層を活性な反応ガスと化学的に反応させて非強磁性化させたものであり、その組成には強磁性体領域２０Aと共通する組成、すなわちＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのいずれかを含んでいる。
【００４２】
このような第１の実施の形態の磁気記録媒体によれば、従来のパターンドメディア作製工程で必要とされたイオンミリング等のエッチング工程が不要であるとともにＣＭＰ工程も省略できるため、大幅な工程の簡略化が可能となる。さらに、イオンミリング等の工程に伴うダメージもなくすことができるので、磁気特性の向上を図ることができる。
【００４３】
以下、より具体的に本実施の形態の磁気記録媒体の構造とその製造方法について説明する。
【００４４】
図１（ａ）に示すように、磁気記録媒体の表面において、強磁性体領域２０Ａは、一定間隔に規則的に配置されており、その周囲に非強磁性体領域４０が形成されている。各強磁性体領域２０Ａが記録単位である１記録ビットを構成する。各強磁性体領域２０Ａは、それぞれ完全に独立した領域にすることが望ましいが、図１（ｂ）に示すように、少なくとも強磁性体領域２０Ａの上層部が非強磁性体領域４０により周囲を囲まれていればよい。これにより、各記録領域は実質的に分離される。各磁性体領域２０Ａはそれぞれ磁化方向が一方向に揃った単磁区状態となるように１００ｎｍ角以下望ましくは８０ｎｍ以下とする。なお、各強磁性体領域２０Ａの形状は矩形に限られず、種々の形状にできる。例えば円形や楕円形等としてもよい。
【００４５】
強磁性体領域２０Ａへの記録方式は、長手記録方式、垂直記録方式のどちらでもよいが、高記録密度を実現するには垂直記録方式を採ることが望ましい。
【００４６】
強磁性体領域２０Ａは、強磁性体材料であるＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏのいずれかの元素を組成に含んでおり、例えばＮｉ-Ｆｅ系、或いはＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系の結晶材料、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ系のＣｏ基のアモルファス材料、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ系のＦｅ系微結晶材料、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｂａフェライト等からなる。このうち、垂直磁気異方性の大きなＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＦｅＣｏ、ＦｅＰｄ、ＦｅＰｔ等の合金系、あるいはＣｏ/Ｐｄ、Ｃｏ/Ｐｔ人工格子等の材料で形成することが好ましい。
【００４７】
また、非強磁性体領域４０は、上述する強磁性体領域２０Ａと同一組成の層をハロゲン化させたものとする。例えばハロゲン化させたものとしてはＣｏＦ2、ＣｏＦ3、ＦｅＦ2、ＦｅＦ3、ＮｉＦ2を挙げることができる。これらはすべて反磁性材料であるが、ＣｏＦ3とＦｅＦ3を除いては磁気相転移温度（TN）が低いため室温においては常磁性を示す。
【００４８】
図２（ａ）から図２（ｃ）は、本実施の形態に係る磁気記録媒体の製造方法を示す工程図である。
【００４９】
まず、図２（ａ）を参照するように、Ｓｉ基板等の基板１０上にスパッタ等の方法により、例えば膜厚約１０ｎｍ〜５０ｎｍの強磁性体層２０を形成する。この強磁性体層２０が形成された基板１０上に、レジスト３０をスピンコータ等によりコーティングする。レジスト３０の膜厚は特に限定はない。強磁性体層２０の表面をピンホールなく覆うことのできる厚みであればよい。ＥＢ描画等を用いてレジスト３０を選択的に露光し、現像工程を経て、図１（ａ）の平面パターンに相当するレジストパターンを形成する。即ち、強磁性体領域として残す部分の表面をレジスト３０で被覆し、それ以外の部分を露出させる。この後、レジストのパターニングを終えたものをハロゲンを含む活性な反応ガス中に曝す。
【００５０】
ハロゲンを含む反応ガスとしては、例えば、ＣＦ4、ＣＨＦ3、ＣＨ2Ｆ2、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ8、ＳＦ6、Ｃｌ2、ＣＣｌ2Ｆ2、ＣＦ3Ｉ、Ｃ2Ｆ4等のガスを使用できる。
【００５１】
なお、活性な反応ガスの形態としては活性なラジカルとするのが望ましい。ラジカルの発生方法には種々の方法があるが、例えば、既存のプラズマＣＶＤ装置やドライエッチング装置を利用することができる。これらの装置のチャンバー内に反応ガスを導入し、高周波電圧をかけて、プラズマを発生させると、反応ガスに電界加速された電子が衝突し、反応ガスを分離して化学的に極めて活性なラジカルを生成できる。基板温度は常温で良いが、より反応速度を高めるために強磁性体領域の磁性に影響を与えない範囲で加熱してもよい。
【００５２】
プラズマ発生装置として好適な例としては、例えば誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductive Coupled Plasma）装置が挙げられる。ＩＣＰ装置には、主にプラズマ発生機能を持つＣｏｉｌＲＦと別にプラズマを基板側に誘導する機能を持つＰｌａｔｅｎＲＦが備えられており、これらは別々に出力設定が可能である。例えばＣｏｉｌＲＦを３００Ｗ、ＰｌａｔｅｎＲＦを０Ｗに設定することで、ラジカル反応に適した高密度プラズマを生成するとともに、媒体表面にダメージを与えないため、スパッタの効果を最小限に抑えることが可能となる。なお、媒体表面のスパッタを防止するためには、反応装置内の圧力を、やや高め、例えば１０〜３０ｍｔｏｒｒ、より好ましくは約２０ｍｔｏｒｒにする。また、反応ガスとしてＣＦ4を使用する場合は、ガス流量を１０〜５０ｓｃｃｍ、好ましくは約２０ｓｃｃｍとする。
【００５３】
例えば、図２（ａ）に示すように、ＣＦ4ガスから生成した活性なＦラジカルにレジスト３０に被覆されていない強磁性体層２０を曝した場合は、露出している強磁性体層２０表面はＦラジカルにより次第に深さ方向にハロゲン化されていく。
【００５４】
こうして、図２（ｂ）に示すように、ハロゲン化された領域はハライド層となり、磁性を消失して非強磁性体領域４０となる。一方、レジスト３０により表面が被覆されている領域は、強磁性体領域２０Ａとなる。なお、非強磁性体領域４０の深さは、強磁性体層２０とほぼ同じ深さとすることが好ましいが、必ずしも同じ深さでなく、例えば強磁性体層２０の厚みに対し、１／２以上より好ましくは２／３以上の深さとする。
【００５５】
なお、必ずしもドライプロセスである必要は無く、ウェットプロセスでも同様の結果が得られる。例えばＨＣｌ溶液を用いてＣｏＣｌ３等にハロゲン化させてもよい。
【００５６】
最後に、残ったレジスト３０を剥離除去すれば、図２（ｃ）および図１（ａ）、図１（ｂ）に示すパターンドメディアを得ることができる。なお、レジストの剥離除去には、酸素プラズマをもちいたアッシングを用いることができる。
【００５７】
上述した第１の実施の形態に係る製造方法によれば、強磁性体層２０の記録領域をハロゲン化金属である非強磁性体領域４０で囲んだパターンドメディアを得ることができる。例えば、ハロゲン化反応によって生成した 非強磁性体領域４０であるＣｏＦ2 、ＮｉＦ2の磁気相転移温度（Ｔｎ）は、それぞれ ３８K 、７３Kと、極めて低い。従って室温では確実に常磁性を示すため、隣接記録ビット間の磁気的相互作用がなく、隣接磁気記録が孤立するため、パターンドメディアに適している。
【００５８】
これに対し、すでに説明した特開平５−２０５１５７号公報や米国特許番号６，１６９，８４５に開示されたディスクリートメディアやパターンドメディアの非磁性体領域である、酸化反応によって得られたＣｏＯやＮｉＯのＴｎは、それぞれＴｎ＝２９１Ｋ、５４８Ｋである。よって、酸化反応によって生成した酸化金属は室温で反強磁性を示す。反強磁性体に強磁性体が埋め込まれた媒体では、強磁性体層が磁気的に完全に孤立した状態にはならず、隣接記録ビットの磁気記録に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、同一信号を隣接ビットに記録した際、磁化反転により記憶が消滅する可能性が大きい。
【００５９】
従って、第１の実施の形態に係るハロゲン化反応により得られた非磁性体領域を有するパターンドメディアは、酸化反応により得られた非磁性体領域を有するパターンドメディアに比べて、より良好な磁気特性を得ることができる。
【００６０】
また、一般的にハライド、特にフッ化物は、ＣａＦ２（ホタル石）に代表されるように、イオン結晶性が強いため、配向性が良好な結晶を得やすい。水に難溶であり、化学的に安定である。同じ金属のフッ化物と酸化物を比べた場合、総じてフッ化物の結合解離エネルギー（D）のほうが大きい。例えばＭｇＦ２のDは５１１．７ ｋＪ／ｍｏｌであり、ＭｇＯのDは３３６．８ｋＪ/ｍｏｌである。従って、フッ化物は酸化物より高い安定性が期待できる。
【００６１】
さらに、フッ化物の良好な配向性は、隣接する強磁性体領域２０Ａの粒子径を揃え、より強磁性体領域の磁気特性を改善する効果も期待できる。
【００６２】
加えて、酸化物であるＣｏＯはｃ軸の格子定数が４．１２４の正方晶であるのに対しが、フッ化物ＣｏＦ２のｃ軸の格子定数は３．１８０と小さいため、酸化反応の場合に生じるような体積膨張がほとんどない。従って、ハロゲン化領域の存在による凹凸の発生は少なく、極めて良好な平滑性を示す。
【００６３】
上述した第１の実施の形態に係る製造方法によれば、強磁性体層２０の表面はエッチングされないので、非強磁性体領域４０と強磁性体領域２０Ａの表面高さはほぼ等しく、反応開始時の平滑な表面がほぼ保たれる。従って、従来のようにイオンミリングを用いてパターンドメディアを作製する場合のように、最終工程でＣＭＰによる表面を平滑化する工程を必要としないので、製造工程を大幅に短縮することができる。
【００６４】
また、イオンミリングを用いた場合は、強磁性体領域の加工表面、例えばその側壁にイオンミリングによるダメージの影響が残るが、上述する第1の実施の形態の方法によれば、強磁性体領域２０Ａがこのようなダメージを受けることはない。よって、プロセスに起因する強磁性体領域２０Ａの特性劣化が生じにくい。
【００６５】
さらに、上述する酸化反応を使用した従来のパターニング方法では、主に酸化耐性の高い、Ｔｉ等の金属やＳｉＯ2等の無機膜をマスクとして使用するので、酸化反応の後に、これらのマスクを剥離するためＲＩＥ工程が必要であり、この時に媒体表面が一部スパッタによりダメージを受けることがある。これに対し、第１の実施の形態に係る磁性体のパターニング方法では、ハロゲン化反応を使用しているため、一般的なレジストマスクを使用することができ、しかも媒体表面へのダメージが極めて小さい酸素アッシングでレジストを簡便に剥離することができる。
【００６６】
さらに、上述する第１の実施の形態の製造方法によれば、強磁性体領域２０Ａの形状がレジスト膜厚に依存しないため、レジスト膜厚を薄くできる。このため、例えば、ジブロックコポリマーの自己組織化現象（相分離現象）を利用したドット状の厚み２０ｎｍ程度の薄いレジストパターンを利用することもできる。ブロックコポリマーとは、複数のホモポリマーを構成成分とする直鎖ポリマーからなるコポリマーのことであり、特に２種類のポリマーが化学的に結合したものをジブロックコポリマーと呼ぶ。例えば、このようなレジスト材としては、光ディスク基板等に一般的に利用されているポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなるジブロックコポリマー等を用いることができる。
【００６７】
ブロックコポリマーは組成比、分子量を制御することで、様々な構造を容易に形成することが可能であるが、例えば、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を混合した液剤を強磁性体層２０上にコーティングすると、ＰＭＭＡからなる「島」状領域とＰＳからなる「海」状領域とに相分離した海島構造を得ることができる。これをオゾン中に曝露し、ＰＳを選択的に気化させれば、規則的なＰＭＭＡの厚み２０ｎｍ、直径４０ｎｍ未満のドットパターンを得ることができる。即ち、パターンドメディアの形成に適した大きさのドットパターンを一括して形成することができる。
【００６８】
従来のイオンビームミリングを用いる方法では、このような薄いレジストを用いることは困難であるが、化学的な手法を用いる第１の実施の形態の方法では、十分にレジストとして使用することができる。このジブロックコポリマーの自己組織化現象を利用してレジストのパターニングを行えば、長時間を要するＥＢ描画によるレジストのパターニングが不要になるので、プロセスの簡略化に極めて有効な手段となる。
【００６９】
このように、第１の実施の形態の磁気記録媒体によれば、パターンドメディア構造自体が有する、優れた熱揺らぎ耐性と隣接ビットからのクロストーク、パーシャルイレイズの遮断効果に加えて、製造工程中に受けるダメージの減少による磁気特性の向上、プロセスの短縮化を図ることができる。
【００７０】
以下、第１の実施の形態に係るパターンドメディアの効果を確認するために発明者等が行った実施例について説明する。
【００７１】
（実施例１）
まず、スパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜し、この試料表面のＭＦＭ（磁気力顕微鏡）像を観測した。典型的な強磁性体の磁気パターンであるコントラストの良い唐草模様を持つ垂直磁気記録媒体の像が観察された。ＶＳＭ（振動試料型磁力計）で垂直方向のヒステリシスカーブを測定したところ、図３（ａ）に示すような、角形比０．４９、保磁力１５００Ｏｅのカーブが得られた。
【００７２】
この後、試料表面の組成をＸＰＳ（X線光電子分光法）を用いて解析した。Binding energy = ７７８eV にＣｏ特有のピークが観測された。また同時にＣｏＯのピーク（７８１eV）も確認されたが、これは大気中の酸素による自然酸化によるものである。また、７０〜７５eVにＰｔ特有の2本のピークも観測された。
【００７３】
次に、同様にスパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜した試料を密封チャンバー内に入れ、チャンバー内でプラズマを発生させ、ここにＣＦ４ガスを導入し、Ｆラジカルを生成させた。こうして、試料表面をＦラジカルに約３０秒曝露した。なお、この時の試料温度は室温とした。
【００７４】
この後、試料表面の組成をＸＰＳ（X線光電子分光法）を用いて解析したところ、７７８eV (Ｃｏ) 、７８１eV (ＣｏＯ) の両ピークが消失し、新たに７８３eV のピーク（フッ化コバルト）が観測された。なお、Ｐｔピークにピークシフトは観測されなかった。これはＦラジカルに曝露することで、確実に表面がフッ化コバルトに変質したことを示している。
【００７５】
さらに、試料表面の組成をＡＥＳ（走査型オージェ電子分光装置）を用いて解析したところ、ＣｏＰｔはフッ化コバルトに変化していることが確認できた。スパッタしながらフッ化コバルトのピークの経時変化を観測することで、フッ化コバルトが媒体表面から深さ１０ｎｍ程度まで存在していることがわかった。さらにFラジカル曝露時間を長くすれば（１０分）、ＣｏＰｔの膜厚である２０ｎｍ全てをハライド化できることも確認できた。
【００７６】
また、試料表面のＭＦＭ像を観測したところ、磁化が消失した際にみられる典型的ＭＦＭ像が観測された。
【００７７】
この試料をＶＳＭで観測すると、図３（ｂ）に示すような典型的な常磁性体のデータを得た。ＣｏＦ２は本来反磁性体であるが、ネール温度が非常に低いため室温では常磁性体的な振る舞いをするためである。
【００７８】
この結果より、強磁性体層であるＣｏＰｔ膜はＦラジカルに曝露することにより、短時間にハライド化され、磁気を消失することが確認できた。
【００７９】
（実施例２）
反磁性体であるＣｏＦ２ で、強磁性体であるＣｏＰｔを取り囲んだパターンドメディアの試料を製作した。即ち、まずスパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜した後、このＣｏＰｔ膜上にスピンコートにより、厚み約１．０μｍのレジストを塗布し、一括露光、現像の工程を経て図４（ａ）に示すようなレジストパターンを形成した。なお、ここでは、表面層での各強磁性体領域のサイズを２．０μｍ角とした。
【００８０】
この試料表面を室温のまま、実施例１と同様な条件で発生させたＦラジカル中に約３０秒曝露した。この後、レジストを酸素アッシャーを用いて除去した。
【００８１】
この試料のＭＦＭ像を観測したところ、図４（ｂ）に示すようなレジストパターンに相当する磁性パターンを得ることができた。即ち、レジスト膜で被覆していた領域については、典型的な垂直磁気異方性をもつ強磁性体のＭＦＭ像が観測され、ＣｏＰｔ面が露出していた領域では磁化が消失した際にみられる典型的ＭＦＭ像が観測された。
【００８２】
また、ＣｏＰｔ面が露出していた領域をＸＰＳを用いて解析したところ、ＣｏＰｔがハライドに変化していることが確認できた。なお、ここではＸＰＳを用いて組成の同定を行っているが、ＡＥＳ、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）等の表面分析装置を用いて確認することもできる。
【００８３】
こうして、得られた試料は、表面に凹凸は無く、一様に連続薄膜であるが、磁気的には図１（ａ）或いは図１（ｂ）に示すように、少なくとも表面層に孤立した強磁性体領域２０Ａが非強磁性体領域４０中に規則的に配列したパターンドメディアであることが確認できた。
【００８４】
（実施例３）
上述した実施例２より微細な強磁性体領域パターンを形成するため、レジストの露光に際して、ＥＢ（電子ビーム）描画を行った。こうして、約８０ｎｍ角の微細な強磁性体領域パターンを形成した。これ以外の条件については、上述した実施例２の条件と同じ条件を用いて試料を作製した。即ち、スパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜した後、この上にネガレジストをコーティングし、ＥＢ描画により微細なレジストパターンを形成し、室温で、Ｆラジカル中に約３０秒曝露した。この後、レジストを除去した。
【００８５】
得られた試料をＭＦＭで観測したところ、強磁性体領域において、単色像が得られた。即ち、強磁性体領域を８０ｎｍ角サイズ程度に小さくすると、この領域に単磁区状態が形成されることが確認できた。ＶＳＭで垂直方向の磁気特性を観測したところ、角形比１．００、保磁力４５００Ｏｅが得られた。この値は、実施例１において、Ｆラジカルに曝露しなかったスパッタ後のＣｏＰｔ膜のＶＳＭカーブに比較し、角形比で２倍、保磁力で３倍であり、磁気特性の向上が見られた。また、この磁気特性は、後述する比較例１で、従来方法によって作製した同サイズのパターンドメディアと比較しても、より良好な特性が得られていることが確認できた。
【００８６】
（実施例４）
スパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを３０ｎｍ成膜した。その後、酸素雰囲気下で１日放置し、ＣｏＰｔ表面を酸化させた。ＸＰＳで表面を観測したところ、ＣｏＯのピーク（７８１eV）が確認された。
【００８７】
その後、このＣｏＰｔ膜上にスピンコートにより、厚み約１．０μｍのレジストを塗布し、一括露光、現像の工程を経て図４（ａ）に示すような、複数の２．０μｍ角の矩形レジストパターンを形成した。
【００８８】
この試料表面を室温のまま、実施例１と同様な条件で発生させたＦラジカル中に約３０秒曝露した。この後、レジストを酸素アッシャーを用いて除去した。
【００８９】
この試料のＭＦＭ像を観測したところ、図４（ｂ）に示すようなレジストパターンに相当する磁性パターンを得ることができた。即ち、レジスト膜で被覆していた領域については、典型的な垂直磁気異方性をもつ強磁性体のＭＦＭ像が観測され、ＣｏＰｔ面が露出していた領域では磁化が消失した際にみられる典型的ＭＦＭ像が観測された。同時に測定された凹凸像（ＡＦＭ凹凸像と同様のもの）ではほとんど凹凸が観測されなかった。
【００９０】
また、ＣｏＰｔ面が露出していた領域をＸＰＳを用いて解析したところ、ＣｏＰｔがハライドに変化していることが確認できた。
【００９１】
この結果、あらかじめ反応表面が自然酸化している場合にも、その後のフッ素ラジカルの置換反応によって、ハライド層を得ることができることがわかった。また、この方法により、媒体表面に凹凸のほとんどないパターンドメディアの形成が可能であることがわかった。
【００９２】
（比較例１）
比較例として、従来の一般的なパターンドメディアの製法に従い、試料を作製した。即ち、スパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜した後、その表面にネガレジストをコーティングし、ＥＢ描画により、実施例３と同様に８０ｎｍ角の強磁性体領域に相当するパターンを形成した。この後、Ａｒイオンビームミリングで試料表面を均一にエッチングした。レジストで被覆されていない領域のＣｏＰｔを約２０ｎｍ程度エッチングしたところで、残りのレジストをＯ２アッシングで除去した。この後、スパッタでＳｉＯ２を２０ｎｍ形成し、イオンミリングにより形成されたＣｏＰｔの溝部を埋めるように表面を被覆した。さらに、ＣＭＰ処理を行い、表面を研磨した。こうしてそれぞれ独立に約８０ｎｍ角の強磁性体領域であるＣｏＰｔをＳｉＯ２で取り囲んだパターンドメディアを得た。即ち、作製された試料は、実施例３で作製した試料のハライド部がＳｉＯ２になったものに相当する。
【００９３】
ＭＦＭで、ＣｏＰｔ部分を観測したところ、強磁性体領域のサイズを２μｍ角とした実施例２の磁気像とほぼ同じものであった。ＶＳＭで垂直方向の磁気特性を観測したところ、角形比は０．７０、保磁力２０００Ｏｅが得られた。この値は、実施例１で、Ｆラジカル曝露を行わなかった、スパッタ直後のＣｏＰｔの連続膜の磁気特性と較べると向上してはいるものの、実施例３の同サイズの強磁性体領域を有するパターンドメディアと比較してその磁性特性は劣っていた。
【００９４】
（結果）
実施例３と比較例との対比より、実施例３のパターンドメディアは、その製造工程が簡易なばかりでなく、比較例のパターンドメディアに比較すると強磁性体領域の磁気特性を向上できることが確認できた。
【００９５】
比較例の試料では、イオンビームミリングを用いて加工しているため、強磁性体領域の加工表面が少なからずダメージを受けている可能性があるのに対し、実施例３の試料では、物理的なダメージを伴わない化学的な方法を用いているため、強磁性体表面にダメージがないのが、その理由の一つと考えられる。
【００９６】
また、実施例３のパターンドメディアでは、ＣｏＰｔをハライド化して非強磁性体領域を形成しているが、ハライドはイオン性結晶であり、比較例のパターンドメディアの非磁性体領域を形成するＳｉＯ２のようなアモルファス（非晶質）ではない。従って、このイオン性結晶の良好な配向性が、隣接する強磁性体領域のＣｏＰｔの粒径を揃え、より磁気特性を向上させる要因となっていると考えられる。
【００９７】
また、実施例４の結果より、非磁性体領域の形成に、ハロゲン化反応を使用すると、ＨＤＤ媒体に求められる平滑性、即ち０．８ｎｍ以下の凹凸範囲を十分充たすことが確認できた。
【００９８】
〔第２の実施の形態〕
図５は、第２の実施の形態に係るパターンドメディアの構造を示す断面図である。
【００９９】
第２の実施の形態に係るパターンドメディアも、非強磁性体領域の形成方法は、第１の実施の形態に説明した方法と同様な化学的方法を用いる。第１の実施の形態と異なる点は、Ｓｉ基板上に単層の強磁性体薄膜を形成する代わりに、人工格子膜を形成する点である。人工格子膜とは、強磁性体層と金属層等の複数の層を交互に規則的に積層したものであり、例えばＣｏとＰｔあるいはＣｏとＰｄを交互に積層したものが知られている。このような人工格子膜を用いれば、高い保磁力を得ることができる。これ以外の構成および製造方法は第１の実施の形態の方法と共通する。
【０１００】
第２の実施の形態に係るパターンドメディアを形成するためには、まず、図５に示すように、基板１０上にスパッタ等の方法により、Ｃｏ膜とＰｔ膜を交互に積層した人工格子膜を形成する。例えばＣｏ層の膜厚は、０．２ｎｍ〜１．０ｎｍ、好ましくは０．５ｎｍとする。また、Ｐｔ層の膜厚は、０．５ｎｍ〜２．０ｎｍ、好ましくは１．０〜２．０ｎｍとする。また各層の層数は１０層程度、Ｐｔ層数がＣｏ層数より一層多くする。
【０１０１】
この後の工程は基本的に第１の実施の形態の場合と同様であり、人工格子膜２１上にレジストを形成し、ＥＢ描画等を用いてレジストを選択的に露光し、現像工程を経て、強磁性体領域として残る部分に相当するレジストパターンを形成する。続いて、活性な反応ガスあるいは反応液にレジストパターンを形成した人工格子膜２１表面を曝す。
【０１０２】
例えば、Ｆラジカルにレジストパターンを形成した人工格子膜２１表面を曝すと、Ｆラジカルは、露出している人工格子膜２１表面をハロゲン化し、ハライド領域２５を形成する。
【０１０３】
人工格子は規則的に積層された構造、特にその界面が重要である。従って積層構造のうちの１層であっても物理的損傷や化学的組成変化が加われば、上下の積層部分についての磁性が失われるので、図５に示すように、ハライド領域２５は人工格子膜２１のごく表面層の膜のみでよい。
【０１０４】
後は、残ったレジストを除去すれば、図１（ａ）と同様に、人工格子膜からなる強磁性体領域２０Ａとこの領域を囲む非強磁性体領域４０を有するパターンドメディアを得ることができる。
【０１０５】
上述するように、イオンビームミリングを用いた従来の方法では、強磁性体領域の加工表面にダメージが加わるため、わずかなダメージが磁性特性に影響する人工格子を用いたパターンドメディアを形成することは困難であるが、第２の実施の形態に係る方法を用いれば、人工格子膜を用いたパターンドメディアの作製が容易になる。
【０１０６】
なお、この場合も、第１の実施の形態に説明したように、薄いレジスト膜を使用することができるため、ＥＢ描画を用いたレジストのパターニングに代えて、ジブロックコポリマーの自己組織化現象を利用したレジストパターニング法を利用することができる。
【０１０７】
以下、第２の実施の形態に係る人工格子膜を使用したパターンドメディアの効果を確認するために発明者等が行った実施例について説明する。
【０１０８】
（実施例５）
まず、Ｓｉ基板上にスパッタ法を用いて膜厚４．４ｎｍのＣｏ膜と膜厚９．５ｎｍのＰｔ膜を交互に１０層積層し、人工格子膜を形成した。この状態で、ＭＦＭを観測したところ、垂直磁気異方性のある強磁性体特有の磁気パターンが観測された。また、ＶＳＭで垂直方向の磁気特性を観測したところ、角形比０．８、保磁力２０００Ｏｅが得られた。
【０１０９】
続いて、人工格子膜上に膜厚１．０μｍのレジストをコーティングし、ＥＢ描画により約８０ｎｍ角の微細な強磁性体領域パターンを形成し、実施例１と同様な条件で室温で約３０秒程度、Ｆラジカルに曝し、露出部分表面をハロゲン化した。この後、残ったレジストを除去した。
【０１１０】
こうして得られた試料のＭＦＭ像を観測したところ、強磁性体領域と非強磁性体領域の存在が高いコントラスト比で確認できた。このコントラスト比は実施例３で得られたものより高いものであった。また、強磁性体領域については、単色像が形成され、単磁区化がなされていることも確認された。この部分をＶＳＭで垂直方向の磁気特性を観測したところ、角形比１．００、保磁力５０００Ｏｅが得られた。
【０１１１】
このように人工格子膜を用いてパターンドメディアを形成すると、ＣｏＰｔの単層膜を使用した場合より、さらに高いＳ／Ｎが得られることが確認できた。
【０１１２】
（実施例６）
実施例５と同様な条件で、基板上に人工格子膜を形成した後、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を混合した液剤を人工格子膜上にコーティングし、ＰＭＭＡからなる「島」状領域とＰＳからなる「海」状領域とに相分離した海島構造形成した。これをオゾン中に暴露し、ＰＳを選択的に気化し、厚み約２０ｎｍ、直径約４０ｎｍ程度のＰＭＭＡのドットパターンを形成した。
【０１１３】
続いて、この試料を室温で約３０秒程度、Ｆラジカルに曝し、露出部分表面をハロゲン化した。この後、残ったＰＭＭＡを除去した。
【０１１４】
得られた試料のＭＦＭ像を観測すると、ＰＭＭＡで被覆されていた領域が、単磁区の強磁性体領域を形成しており、それ以外の領域は非強磁性体領域となっていることが確認できた。
【０１１５】
このように、本実施の形態に係る方法によれば、凹凸段差が２０ｎｍしかないジブロックコポリマーの自己組織化による相分離現象を用いたレジストパターンを用いて微細な強磁性体領域を持つパターンドメディアを作製できることが確認できた。
【０１１６】
このことは、長時間を要するＥＢ描画に代えて、ジブロックコポリマーの相分離を用いたレジストのパターニング方法を利用することで、レジストのパターニング工程を大幅に短縮化できることを意味する。
【０１１７】
〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態は、磁気記録媒体上のサーボ領域へのサーボ情報の書き込み方法に関する。第１の実施の形態で説明したハロゲン化反応を用いた磁性体のパターニング方法は、パターンドメディアを形成する場合のみならず、サーボ領域へのサーボ情報の書き込みを一括して行う方法として利用することもできる。
【０１１８】
即ち、第３の実施の形態に係る磁気記録媒体では、強磁性体層が形成された記録層の表面にレジストをコーティングし、サーボ領域となる部分に、サーボ信号パターンに相当する開口パターンを形成する。サーボ信号パターンは一般に使用されているものでよく、例えば、図６（ａ）に示すような楔型パターン６５を複数並べたものや、或いは図６（ｂ）に示すような左右交互にパターン６６を形成したものを上下に半ピッチずらして二列並べたもの等を形成する。
【０１１９】
レジストパターン形成後、第１の実施の形態と同様な条件で磁気記録媒体を活性な反応ガス中、例えばＦラジカルに曝露し、レジストパターンの開口部分の強磁性体層をハライド化し、非強磁性体領域に変化させる。レジストを除去すれば、磁気記録媒体上のサーボ領域には、レジストパターンに相当する磁気パターンが形成できる。
【０１２０】
なお、サーボ領域に形成する磁気パターンは、磁気情報として確認できるものであればよいので、パターンの内側もしくは外側のどちらを強磁性体領域にし、どちらを非強磁性体領域にするかは問わない。
【０１２１】
この方法を用いてサーボ情報の書き込みを行えば、各領域への書き込みを一括工程で行うことができるので、サーボ情報の書き込みに要する時間を大幅に短縮することができる。
【０１２２】
さらに、上記第３の実施の形態に係るサーボ情報の書き込み方法は、磁気ヘッドがディスク上のどの位置にいても常にサーボ信号が取り出せる連続サーボ方式の磁気記録媒体のサーボ情報書き込み方法にも応用することができる。連続サーボ方式の磁気記録媒体としては、例えば、特開Ｐ２０００−１９２００号公報に、記録トラックの両隣に位置するサーボパターンを磁気記録媒体全面に形成した磁気記録媒体が開示されている。同公報には、フォトリソグラフィ技術と薄膜形成技術を用いてプリフォーマットされていると記されているのみで、具体的なサーボパターンの形成方法には触れられていないが、第１の実施の形態に係るパターンドメディアの形成方法と同様な方法で、この連続サーボ方式に使用するサーボパターンを形成することができる。
【０１２３】
図７は、連続サーボ方式の媒体に形成するサーボパターンの一例を示す。同図に示すように、サーボパターン８１は、記録領域が形成される各記録トラック８２の両側に周期的に、半周期ずらして配置する。なお、サーボパターン８１の形状は、図示したドットに限られるわけではなく矩形や長軸パターンであってもよい。
【０１２４】
なお、記録トラック８２の両側に規則的に配置されるドットパターン８１は、すでに説明したジブロックコポリマーの自己組織化現象（相分離現象）を利用し形成した規則的なドット状レジストパターンを用いてパターニングすることも可能である。この場合は、極めて微細なパターンを電子ビーム描画等を使用せずに、記録媒体全面に一括して形成できるので、大幅な工程の簡略化を図ることができ、連続サーボ方式の磁気記録媒体の形成が容易になる。
【０１２５】
なお、第３の実施の形態に係る記録媒体の記録層の記録方式や構造については特に限定はなく、通常の長手記録方式の記録層であってもよいし、垂直記録方式の記録層であってもよい。また、単層の連続膜でも、人工格子膜でもよく、あるいは第１、第２の実施の形態に説明したようなパターンドメディアでもよい。パターンドメディアを形成する場合は、サーボ情報の書き込みをパターンドメディアの形成と同時に行うことができる。
【０１２６】
以下、発明者等が行った第３の実施の形態に係る実施例について説明する。
【０１２７】
（実施例７）
図６（ａ）で示す楔型の開口パターン６５に相当するレジストパターンを形成した以外は、実施例２と同様の条件で試料を作製した。即ち、スパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜した後、このＣｏＰｔ膜上にスピンコートにより、厚み約１．０μｍのレジストを塗布し、一括露光、現像の工程を経て図６（ａ）に示す楔型の開口パターン６５を形成した。続けて、試料表面を室温のまま、Ｆラジカル中に約３０秒曝露した。この後、レジストを酸素アッシャーを用いて除去した。
【０１２８】
ＸＰＳにより、Ｆラジカルに曝したレジストの開口部分のＣｏＰｔのみが反強磁性体（ＣｏＦ２）に化学変化したことが確認できた。また、ＭＦＭで観測したところ、レジストパターンに相当する楔形パターンの磁気像が得られた。
【０１２９】
この結果より、第３の実施の形態に係る磁性体のパターニング方法を用いることで、大面積に一括して、サーボ情報、即ちトラッキングサーボ情報の書き込みを行うことができることが確認できた。
【０１３０】
（実施例８）
図７で示すサーボパターン８１を長方形形状に変えたものを作製した。サーボパターンに対応する開口パターンをレジストで形成した以外は、実施例２と同様の条件で試料を作製した。スパッタ法によりＳｉ基板上にＣｏＰｔを２０ｎｍ成膜した後、このＣｏＰｔ膜上にスピンコートにより、厚み約１．０μｍのレジストを塗布し、一括露光、現像の工程を経て長方形の開口パターンを形成した。続けて、試料表面を室温のまま、Ｆラジカル中に約３０秒曝露した。この後、レジストを酸素アッシャーを用いて除去した。
【０１３１】
ＸＰＳにより、Ｆラジカルに曝したレジストの開口部分のＣｏＰｔのみがＣｏＦ２に化学変化したことが確認できた。また、ＭＦＭで観測したところ、レジストパターンに相当する長方形パターンの磁気像が得られた。
【０１３２】
この結果より、第３の実施の形態に係る磁性体のパターニング方法を用いることで、大面積に一括して、サーボ情報、即ちトラッキングサーボ情報を記録することができることが確認できた。
【０１３３】
〔第４の実施の形態〕
第４の実施の形態は、深層サーボ方式の磁気記録媒体の構造とその製造方法に関する。
【０１３４】
図８に、第４の実施の形態に係る深層サーボ方式の磁気記録媒体構造を示す。
【０１３５】
基板１５上に、強磁性体層６４が形成され、その表面層にサーボ情報パターンを持つ非強磁性体領域６２が形成されている。この強磁性体層６４および非強磁性体領域６２によりサーボ層６０が構成されている。サーボ層６０上には、非磁性体層７０を介して記録層である強磁性体層２５が形成されている。
【０１３６】
図９（ａ）〜図９（ｅ）は、第４の実施の形態に係る磁気記録媒体の製造方法を示す工程図である。
【０１３７】
サーボ層の形成方法は、基本的に第１の実施の形態のパターンドメディアの作製方法と同じ化学的方法を用いる。即ち、まず、図９（ａ）に示すように、スパッタ法等を用いて基板１５上に強磁性体層６４を形成する。この強磁性体層６４は、第１の実施の形態の強磁性体層２０と同様に、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅを含む種々の強磁性体材料を使用できる。また、第２の実施の形態で説明したような人工格子膜を形成してもよい。
【０１３８】
次に、強磁性体層６４上にレジスト膜をコーティングし、一括露光、現像工程を経て、強磁性体層６４上にサーボ情報に相当するレジストパターン３２を基板全面に形成する。レジストパターン３２は特に限定されないが、例えば図６（ａ）又は図６（ｂ）に示すような一般的なサーボ情報パターンを用いてもよい。この後、第１の実施の形態の場合と同様な条件で、基板表面を活性な反応ガスや反応液、例えばＦラジカルに曝露する。
【０１３９】
図９（ｂ）に示すように、Ｆラジカルに曝露された領域の強磁性体層６４は磁性を失い非強磁性体領域６２に変化する。なお、非磁性体領域６２は、サーボ情報としての磁気パターンを形成できれば良いので、非磁性体領域６２はそれほど深くなくて良い。
【０１４０】
図９（ｃ）に示すように、残ったレジストを除去した後、図９（ｄ）に示すように、基板表面上にＣＶＤ法等を用いて非磁性層７０を形成する。この非磁性層７０は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2等の酸化物やＳｉ3Ｎ4、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ等の窒化物の他、ＴｉＣ等の炭化物を用いてもよい。
【０１４１】
さらに、図９（ｅ）に示すように、非磁性層７０上に強磁性体層２５を形成する。なお、この強磁性体層２５の材料や構造には、特に限定はない。単層の連続膜を用いてもよいし、第１の実施の形態に説明するようなパターンドメディアを形成してもよい。あるいは第２の実施の形態に説明したような人工格子膜を形成してもよい。また、通常の長手記録方式の記録層としてもよいし、垂直記録方式の記録層としてもよい。こうして、深層サーボ方式の磁気記録媒体が得られる。
【０１４２】
深層サーボ方式の磁気記録媒体では、サーボ情報が記録層２５と独立したサーボ層６０に書き込まれるので、サーボ層６０全面にサーボ情報の書き込みを行うことができるため、位置決め制度を高精度に行うことができるが、その一方で、書き込むサーボ情報の量が大幅に増える。しかし、上述する第４の実施の形態の製造方法を使用すれば、一括してサーボ情報の書き込むが可能であるため、大幅な工程短縮を図ることができる。
【０１４３】
以下、発明者等が行った第４の実施の形態に係る実施例について説明する。
【０１４４】
（実施例９）
実施例７と同様な方法用いて深層サーボ領域を形成した。即ち、基板上にスパッタ法を用いてＣｏＰｔを約２０ｎｍ形成した。この上に約１μｍ厚のレジスト膜をコーティングし、一括露光、現像工程を経て、レジスト膜に図６（ａ）に示す楔型のサーボパターンに相当する開口パターンを形成した。続けて、試料表面を室温のまま、Ｆラジカル中に約３０秒曝露した。この後、レジストを酸素アッシャーを用いて除去した。
【０１４５】
次に、サーボ層上にスパッタ法によってＳｉＯ２を５００ｎｍ成膜し、さらにスパッタ法で記録層となるＣｏＰｔを５０ｎｍ成膜した。こうして、深層サーボ構造を有する磁気記録媒体が得られた。
【０１４６】
〔第５の実施の形態〕
第５の実施の形態は、上述した第１〜第４の実施の形態に係る磁気記録媒体を備えた磁気記録装置（ＨＤＤ）に関する。
【０１４７】
図１０は、第５の実施の形態に係るＨＤＤの構造の一例を示す斜視図である。同図に示すように、磁気記録媒体１００は、スピンドル１０１に装着されており、図示しないモーターで回転する。固定軸１０３に取り付けられたアクチュエータアーム１０２はその先にサスペンション１０４を備えており、このサスペンション１０４の先端にヘッドスライダー１０５を有している。
【０１４８】
アクチュエータアーム１０２の基端にはリニアモータの１種であるボイスコイルモータ１０６が設けられており、このボイスコイルモータ１０６はアクチュエータアーム１０２のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルとこのコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路を備えている。
【０１４９】
ヘッドスライダー１０５の先端には、図示しない記録/再生ヘッドが形成されており、ディスクの回転によりヘッドスライダー１０５が磁気記録媒体１００との間に一定距離を保って浮上し、記録/再生ヘッドが磁気記録媒体１００に対して相対的に移動する。記録の際には、記録ヘッドから発せられる磁界により磁気記録媒体１００に情報が記録される。また、情報の再生に際しては、再生ヘッドが磁気記録媒体上を走査することで磁気記録媒体上の各ビットからの漏れ磁界により情報が再生される。
【０１５０】
図１１は、本実施の形態のもう一つのＨＤＤの構造を示す斜視図である。上述した図１０に示すＨＤＤは、磁気記録媒体が回転し、浮上型磁気ヘッドで記録/再生を行うものであるが、磁気記録媒体の記録密度の高密度化が進むと、記録媒体の回転に伴う軸ぶれの影響が無視できなくなる。これに対し、図１１に示すＨＤＤは、回転駆動を用いないため、軸ぶれの問題が生じない。
【０１５１】
磁気記録媒体２０２はＸＹＺ方向への駆動が可能なステージ２０３上に載置されるとともに、磁気ヘッドを複数設けたヘッド部２０１を磁気記録媒体に対向配置させている。ヘッド部２０１は固定されており、ピエゾ素子を用いたステージ２０３の駆動により磁気記録媒体２０２がヘッド部２０１に対し相対的に移動する。回転駆動を行わないため、磁気記録媒体の形状も円盤である必要はなく、同図に示すように矩形状のもの等を用いることができる。
【０１５２】
ヘッド部２０１にはマルチアレイ状に複数のヘッドが備えられており、同時に複数の情報を記録/再生することで高速かつ大容量のデータ記録/再生が可能になる。尚、ヘッドの数には特に限定はない。
【０１５３】
磁気記録媒体への情報の記録方法は特に限定されず、ヘッドからの漏れ磁界で書き込む方法、あるいは針状のプローブによる電荷注入により流れた電流によって形成した磁界による書き込み方法等いずれを用いてもよい。
【０１５４】
磁気記録媒体の情報の再生方法についても特に限定されない。磁気記録媒体の漏れ磁界を検出する方法でも、記録媒体のトンネル電流のスピンを検出する方法等でもよい。
【０１５５】
上述するＨＤＤは、第１または第２の実施の形態に係るパターンドメディアを備える場合は、ＳＮ比が高く、大容量の、しかも製造コストが安価な装置を提供できる。また、第３および４の実施の形態に係る磁気記録媒体を備える場合は、サーボ情報の書き込みに伴う時間の短縮により製造コストを安価にできるとともに、特に第４の実施の形態の深層サーボ方式の磁気記録媒体を用いる場合は、記憶容量の大容量化と高精度な位置決め制御を提供できる。
【０１５６】
〔第６の実施の形態〕
第６の実施の形態は、磁気記録媒体以外の磁性体のパターニング、特にＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）のパターニングについて説明する。
【０１５７】
上述した第１〜第４の実施の形態に係る磁性体のパターニング方法は、磁気記録媒体以外の磁性体のパターニングを必要とする種々の磁性体製品、例えばMRAM、モーター、磁気センサー、磁気スイッチ等の加工に使用することができる。従来、これらの磁性体製品の製造方法では、いずれも硬い磁性体層の加工にイオンミリング等の物理的なエッチングが主に使用されており、これをハロゲン化反応を用いて不用な磁性体領域を非磁性体化する方法を使用すれば、物理的ダメージによる磁性体層の特性悪化を防止できる。
【０１５８】
特に、集積化と量産化が求められるＭＲＡＭの製造方法には、第１〜第４の実施の形態に係る磁性体のパターニング方法を適用するメリットは大きい。ＭＲＡＭは、磁気トンネル接合の技術をランダムアクセスメモリに応用したものであり、二つの強磁性体層とその間に挟まれた薄い絶縁層からなる磁気トンネル接合素子構造を有する。従来のＤＲＡＭに対し、不揮発性メモリとして使用できることやアクセス速度が速いことなどのメリットを備えている。大型のメモリ容量を確保するため、高集積化が必要であり、その製造工程には、微細加工とプロセスの簡略化が求められている。
【０１５９】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に、第６の実施の形態に係るＭＲＡＭのパターニング工程を示す。なお、ここには、単一のメモリ素子のみを図示しているが、実際の製品では、同様なメモリ素子が同一基板上にマトリクスに配置される。
【０１６０】
まず、図１２（ａ）に示すように、例えば熱酸化膜が形成されたＳｉ基板３１０上に、バッファ層３２０、下層強磁性体層３３０、トンネル酸化層３４０、上層強磁性体層３５０を順次積層形成し、さらにこの積層表面にレジスト３６０パターンを形成する。なお、Ｓｉ基板３１０と下層強磁性体層３２０の間には、複数のバッファ層と、電極層を形成してもよい。また、下層強磁性体層３３０、および上層強磁性体層３５０としては、第１の実施の形態で説明するように、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏのいずれかの元素を組成に含む種々の強磁性体材料を使用することができる。
【０１６１】
表面層を、第１の実施の形態と同様な条件でフッ素ラジカル等のハロゲンガスを含む活性な反応ガス中に曝す。この後、残留レジストは、酸素アッシングにより除去する。図１２（ｂ）に示すように、レジスト３６０のマスクで被覆されていない領域は、上層強磁性体層３５０から下層強磁性体層３３０にかけてハロゲン化し、非強磁性の絶縁層であるハロゲン化物３７０にかわる。
【０１６２】
さらに、この後、通常の半導体プロセスを使用して、上部電極層３７０のパターンを記録領域層上に形成すれば、図１２（ｃ）に示すＭＲＡＭ構造が得られるる。
【０１６３】
上述する第６の実施の形態に係るパターニング方法を使用すれば、エッチング工程を伴わずに化学的な方法で上層強磁性体層３５０、トンネル酸化層３４０および下層電極層３３０の各メモリ素子領域の分離を行うことができる。
【０１６４】
従来のイオンミリング法を用いた物理的エッチングで加工を行った場合は、Ａｒイオンの入射角度により、ミリングによる再付着物の影響で、接合を形成する上層強磁性体層３５０、トンネル酸化層３４０および下層電極層３３０の側壁で短絡が発生することが多いが、上述する第６の実施の形態に係る磁性体のパターニング方法を使用すれば、物理的エッチングに伴うダメージがないだけでなく、エッチング後の残渣による上下の強磁性体層３３０、３５０での短絡等の発生も防ぐことができる。
【０１６５】
また、ハロゲン化反応を使用するため、酸素アッシング可能なレジストを使用することができる。さらに、レジストとして、ジブロックコポリマー等の自己組織化レジストを使用すれば、大面積に一括して、微細パターンを形成できるので、より容易に高集積化を図ることができる。
【０１６６】
なお、再生用磁気ヘッド等に応用できる磁気トンネル接合も、同様な磁性体のパターニング方法を用いて作製することができる。
【０１６７】
以下、発明者等が行った第６の実施の形態に係わる実施例について説明する。
【０１６８】
（実施例１０）
再び、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）を参照して、実施例１０に係る磁性体のパターニングについて説明する。
【０１６９】
まず、スパッタ法で熱酸化膜付きのＳｉ基板３１０上に、バッファ層３２０として膜厚約２０ｎｍのＮｉＦｅ膜を形成した。続けてバッファ層３２０上に下層強磁性体層３３０である厚み約４ｎｍのＣｏ膜、トンネル酸化層である厚み約１ｎｍのＡｌ2Ｏ3、及び上層強磁性体層３５０である厚み約１０ｎｍのＣｏ膜を順次積層した。その後、上層強磁性体層３５０表面上にスピンコートにより厚み約１μｍのレジストを塗布し、一括露光、現像の工程を経て５．０×５．０μｍの正方形のレジストマスクパターンを形成した。
【０１７０】
ＩＣＰ装置を用いて、発生させたＦラジカル中に基板を約３分間曝した。レジストマスクで覆われていなかった露出領域をＡＥＳを用いて解析したところ、ＣｏＦ2の存在が確認できた。スパッタしながらＣｏＦ2のピークの経時変化を測定した結果、表面より１５ｎｍの深さまでＣｏＦ2の存在が確認できた。即ち、接合部（Ｃｏ４ｎｍ/Ａｌ２Ｏ３ １ｎｍ/Ｃｏ １０ｎｍ）の全てをハライド化したことが確認できた。
【０１７１】
続けて、Ｏ２アッシングでレジストを除去し、その後、上部電極層８として膜厚約３００ｎｍのＣｕ膜を形成した。なお、パターニングには、メタルマスクを使用した。
【０１７２】
接合側面で短絡がないかどうかを調べるため、加工前、加工後の抵抗値を測定した。それぞれの抵抗値を接合部面積で規格化した値をＲ０、Ｒ１とした時、Ｒ１/Ｒ０＝1であった。この結果より、短絡がなかったことが確認できた。また、作製した試料はＲ＝１．７×１０６Ω、ＭＲ＝１０％であった。
【０１７３】
このようにして作製されたＭＲＡＭは、通常のイオンミリングによって加工されたＭＲＡＭとほぼ等しい抵抗値、ＭＲ比を示し、第６の実施の形態の係る磁性体のパターニング方法がMRAM作製方法としても有効であることが示された。
【０１７４】
以上、各実施の形態に沿って本発明の磁気記録媒体およびその製造方法等について説明したが、本発明はこれらの実施の形態の記載に限定されるものではない。種々の改良や置換が可能なことは当業者には明らかである。
【０１７５】
【発明の効果】
上述するように、本発明の磁性体のパターニング方法によれば、ハロゲン化反応を使用しているので、物理的なダメージがなく、良好な磁気特性をもつ磁性体加工品を簡易なプロセスで作製することができる。
【０１７６】
本発明の第１の磁気記録媒体によれば、熱揺らぎ耐性にすぐれ、隣接する記録ビットの影響を受けない良好な磁気特性を有するパターンドメディアを従来に較べ大幅に短縮した製造工程で実現できる。
【０１７７】
本発明の第２の磁気記録媒体によれば、サーボ領域へのサーボ情報の書き込みを、一括工程で行うことができるので、サーボ情報の書き込みに要する時間を大幅に短縮することができる。
【０１７８】
本発明の磁気ランダムアクセスメモリによれば、信頼性の高いメモリ素子を高い生産性で作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るパターンドメディアを示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るパターンドメディアの製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の実施例１に係る強磁性体層および非強磁性体層のＶＳＭデータである。
【図４】本発明の第１の実施の形態の実施例２に係るレジストマスクのパターンを示す図および実際煮えられたパターンドメディアのＭＦＭデータの写真である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る人工格子膜を用いたパターンドメディアの構造を示す断面図である。
【図６】サーボ情報のパターン例を示す平面図である。
【図７】連続サーボ方式の磁気記録媒体表面のパターン例を示す平面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る深層サーボ構造を有する磁気記録媒体の構造を示す断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る深層サーボ構造を有する磁気記録媒体の製造方法を示す工程図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係るハードディスクドライブの構造を示す装置の斜視図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係る別のハードディスクドライブの構造を示す装置の斜視図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態に係るＭＲＡＭの製造方法を示す工程図である。
【図１３】従来のパターンドメディアの作製方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１０、１５ 基板
２０ 強磁性体層
２５ 磁性体層
２１ 人工格子膜
３０、３２ レジスト
４０ 非強磁性体領域
６０ 深層サーボ領域
６５ サーボパターン
７０ 非磁性体層
８１ サーボパターン
８２ 記録トラック
Claims (13)
- Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む強磁性体層を形成する工程と、
前記強磁性体層表面を選択的にマスクする工程と、
前記強磁性体層表面の露出部をハロゲンを含む活性な反応ガス若しく反応液に曝し、化学反応により前記露出部およびその下層を、前記反応ガス若しくは前記反応液中の成分との化合物に変質させ、非強磁性化する反応工程と
を有することを特徴とする磁性体のパターニング方法。 - 前記ハロゲンは、
フッ素であることを特徴とする請求項１に記載の磁性体のパターニング方法。 - 前記化合物は、フッ化コバルトであることを特徴とする請求項１または２に記載の磁性体のパターニング方法。
- 前記非強磁性化する工程は、
前記ハロゲンを含む活性な反応ガスをプラズマ発生手段を用いて作製することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁性体のパターニング方法。 - 前記マスクする工程は、
前記強磁性体層表面にブロックコポリマー層を形成し、前記ブロックコポリマーの自己組織化現象により前記露出部に対応する複数の島状領域および前記島状領域を互いに分離する分離領域とを形成する工程と、
前記島状領域を除去する工程とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁性体のパターニング方法。 - 前記反応工程後に、
前記分離領域を除去し、前記島状領域に対応する磁気記録領域および前記分離領域に対応する非強磁性領域とを形成することを特徴とする請求項５記載の磁性体のパターニング方法。 - 前記磁気記録領域に、磁気ヘッドとの相対位置及び相対速度の少くとも一方を制御するためのサーボ情報を書き込むことを特徴とする請求項６に記載の磁性体のパターニング方法。
- Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む強磁性体からなる複数の記録領域と、前記記録領域をそれぞれ互いに分離する非強磁性体領域とを有する磁気記録媒体において、
前記非強磁性体領域は、前記強磁性体とハロゲンとの化合物であることを特徴とする磁気記録媒体。 - 前記ハロゲンが、フッ素であることを特徴とする請求項８に記載の磁気記録媒体。
- 前記化合物層が、フッ化コバルトであることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体。
- Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む強磁性体からなる複数の記録領域と、前記記録領域をそれぞれ互いに分離する非強磁性体領域とを有するサーボ層を具備する磁気記録媒体において、
前記非強磁性体領域は、前記強磁性体とハロゲンとの化合物であることを特徴とする磁気記録媒体。 - 前記サーボ層上に形成された非磁性体層と、
前記非磁性体層上に形成された記録層とを有することを特徴とする請求項１１記載の磁気記録媒体。 - 基板表面に形成された下部電極層と、
前記下部電極上に、Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む第１ 強磁性体で形成された第１強磁性体層と、
前記第１強磁性体層上に形成されたトンネル絶縁層と、
前記トンネル絶縁層上に、Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む第２強磁性体で形成された第２強磁性体層と、
前記第１強磁性体層、前記トンネル絶縁層および前記第２強磁性体層の周囲を囲む絶縁層とを有し、
前記絶縁層は、前記第１強磁性体およびハロゲンの化合物層と、前記第２強磁性体層および前記ハロゲンの化合物層とを具備することを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。
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