JP3916636B2 - 磁気記録媒体、磁気記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録層が所定の凹凸パターンで形成され、記録要素が凹凸パターンの凸部として形成された磁気記録媒体、これを備えた磁気記録再生装置及び磁気記録媒体の製造方法に関する。

従来、ハードディスク等の磁気記録媒体は、磁気ヘッドとの接触等から記録層を保護するために、記録層の上に保護層が形成されている。保護層には、耐摩耗性、耐食性が要求される。このような要求を満たす具体的な保護層の材料として、例えばダイヤモンドライクカーボンと称されるような硬質炭素膜が知られており、このような硬質炭素膜を記録層の上に形成する手法として、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＩＢＤ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、バイアススパッタリング法のように、基板にバイアス電圧を印加しつつ、表面に炭素を成膜する手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、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他のトラックへの誤った情報の記録や、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ため、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、記録要素が凹凸パターンの凸部として形成されたディスクリートトラック媒体や、パターンド媒体が提案されている。

ハードディスク等の磁気記録媒体では磁気ヘッドの浮上特性を安定させるために表面の平坦性が重視され、面記録密度が高く、磁気的スペースが小さいディスクリートトラック媒体やパターンド媒体の場合、特に表面の平坦性が重要であるため、記録要素の間の凹部を充填要素で充填することが提案されている。充填要素は、硬度が高く耐食性に優れていることが好ましく、具体的な充填要素の材料としては、ＳｉＯ₂等の酸化物や、窒化物、炭化物等を利用しうる。

尚、凹部を充填要素で充填する手法としては、凹凸パターンの記録層の上にスパッタリング法等で充填材を成膜して凹部を充填してから、記録層の上の余剰の充填材をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法やイオンビームエッチング等のドライエッチングの手法で除去して平坦化する手法を利用しうる。

ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体についても、記録要素及び充填要素の上に硬質炭素膜の保護層を形成することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

このように記録要素の間の凹部を充填要素で充填してこれらの上面を平坦化し、更に、これらの上面を保護層で被覆することで、連続した記録層の上に保護層が形成された磁気記録媒体と同等の良好な磁気ヘッドの浮上特性が得られると期待される。

特公平６−６０４０４号公報 特開２０００−１９５０４２号公報

しかしながら実際には、ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体は、連続した記録層を有する磁気記録媒体と比較して、表面粗さが同程度であっても、同等の良好な磁気ヘッドの浮上特性が得られないことがあり、信頼性という点で問題があった。

本発明は、以上の問題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、該凹凸パターンの凸部として記録要素が形成された記録層を有し、磁気ヘッドの良好な浮上特性が得られる信頼性が高い磁気記録媒体、これを備える磁気記録再生装置及びこのような磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、充填要素よりも電気抵抗率が低く、記録要素及び充填要素のうち、少なくとも充填要素の上に形成された導電膜と、記録要素及び充填要素を被覆し、且つ、導電膜の上面に接して形成された保護層と、を含む磁気記録媒体により上記目的を達成するものである。

発明者らは、本発明に想到する過程で、ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体の場合、連続した記録層を有する磁気記録媒体と比較して、表面粗さが同程度であっても、同等の良好な磁気ヘッドの浮上特性が得られないことがある理由を鋭意検討した。その結果、記録要素及び充填要素の上に硬質炭素膜の保護層を形成すると、保護層の一部に分子構造がポリマー状で硬度が低く、緻密性も低いアモルファスカーボンが形成されることがあり、この部分に磁気ヘッドが間欠接触することで磁気ヘッドの浮上特性に影響を及ぼすような損傷や変形が発生する場合があることを突き止めた。

このように、保護層の一部にポリマー状のアモルファスカーボンが形成される理由は必ずしも明らかではないが、概ね次のように考えられる。硬質炭素膜の保護層は、基板にバイアス電圧を印加して成膜される。記録要素は金属であり電気抵抗率が低いのに対し、充填要素は酸化物、窒化物、炭化物等の絶縁物であり記録要素よりも電気抵抗率が高いので、充填要素の上と記録要素の上とでバイアス電圧に差が生じていると考えられる。このように部位によりバイアス電圧がばらつき、最適値との差異が部分的に大きくなることで、保護層の一部に分子構造がポリマー状のアモルファスカーボンが形成されると推測される。

これに対し、充填要素よりも電気抵抗率が低い導電膜を少なくとも充填要素の上に形成し、この導電膜に接して保護層を形成することで、充填要素の上と記録要素の上にバイアス電圧が均一に印加され、ポリマー状のアモルファスカーボンの形成が抑制されると考えられる。

又、記録要素の間の凹部が充填要素で充填された磁気記録媒体は、充填要素の電気抵抗率が高いために静電気が発生しやすく、それだけ表面に埃等の異物が付着しやすい。このような異物も磁気ヘッドの浮上特性に影響を及ぼす一因であると推測される。

これに対し、充填要素よりも電気抵抗率が低い導電膜を充填要素の上に形成することで、静電気の発生が抑制され、埃等の異物による磁気ヘッドの浮上特性の劣化が抑制されると考えられる。

尚、単一の材料からなる連続した導電膜を記録要素及び充填要素の両方の上に形成した構成とすれば、保護層を形成する際のバイアス電圧のばらつきを抑制する効果を著しく高めることができる。この場合、導電膜の電気抵抗率が充填要素の電気抵抗率と同等以上であっても、ポリマー状のアモルファスカーボンの形成を抑制する効果を期待できる。

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として記録要素が形成された記録層と、前記記録要素の間の凹部に充填された充填要素と、該充填要素よりも電気抵抗率が低く、前記記録要素及び前記充填要素のうち、少なくとも前記充填要素の上に形成された導電膜と、前記記録要素及び前記充填要素を被覆し、且つ、前記導電膜の上面に接して形成された保護層と、を含むことを特徴とする磁気記録媒体。

（２） （１）において、前記保護層は、前記基板にバイアス電圧を印加する成膜法により形成された硬質炭素膜であることを特徴とする磁気記録媒体。

（３） （１）又は（２）において、前記導電膜は、前記記録要素及び前記充填要素の両方の上に形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。

（４） （３）において、前記導電膜は、単一の材料からなる連続した膜であることを特徴とする磁気記録媒体。

（５） （１）又は（２）において、前記導電膜は、前記記録要素及び前記充填要素のうち、前記充填要素の上だけに形成され、前記記録要素の上面が前記保護層に接していることを特徴とする磁気記録媒体。

（６） （１）乃至（５）のいずれかにおいて、前記導電膜は、前記記録要素の側面と前記充填要素の側面との間にも形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。

（７）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として記録要素が形成された記録層と、前記記録要素の間の凹部に充填された充填要素と、該充填要素と異なる単一の材料からなる連続した膜であり、前記記録要素及び前記充填要素の上に形成された導電膜と、前記記録要素及び前記充填要素を被覆し、且つ、前記導電膜の上面に接して形成された保護層と、を含むことを特徴とする磁気記録媒体。

（８） （７）において、前記保護層は、前記基板にバイアス電圧を印加する成膜法により形成された硬質炭素膜であることを特徴とする磁気記録媒体。

（９） （１）乃至（８）のいずれかにおいて、前記導電膜は、前記保護層よりも電気抵抗率が低いことを特徴とする磁気記録媒体。

（１０） （１）乃至（９）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データの記録／再生を行うために該磁気記録媒体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と、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。

（１１）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として記録要素が形成された記録層と、前記記録要素の間の凹部に充填された充填要素と、該充填要素よりも電気抵抗率が低く、前記記録要素及び前記充填要素のうち、少なくとも前記充填要素の上に形成された導電膜と、を含む、製造工程における中間体を作製する中間体作製工程と、前記基板にバイアス電圧を印加しつつ、硬質炭素膜の保護層を前記導電膜の上面に接して形成し、前記記録要素及び前記充填要素を被覆する保護層形成工程と、を含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。

尚、本出願において、「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として記録要素が形成された記録層」とは、連続記録層が所定のパターンで多数の記録要素に分割された記録層の他、連続記録層が所定のパターンで部分的に分割され、一部が連続する記録要素で構成される記録層、又、例えば螺旋状の渦巻き形状の記録層のように、基板上の一部に連続して形成される記録層、凸部及び凹部双方が形成された連続した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「導電膜の上面」とは、導電膜における基板と反対側の面という意義で用いることとする。「記録要素の上面」、「充填要素の上面」についても同様である。

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、該凹凸パターンの凸部として記録要素が形成された記録層を有し、磁気ヘッドの良好な浮上特性が得られる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することができる。

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１０は、磁気記録媒体１２と、磁気記録媒体１２に対してデータの記録／再生を行うために磁気記録媒体１２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１４と、を備え、磁気記録媒体１２の構成に特徴を有している。他の構成については、本実施形態の理解のために特に必要とは思われないため、説明を適宜省略することとする。

尚、磁気記録媒体１２はチャック１６に固定され、該チャック１６と共に回転自在とされている。又、磁気ヘッド１４は、アーム１８の先端近傍に装着され、アーム１８はベース２０に回動自在に取付けられている。これにより、磁気ヘッド１４は磁気記録媒体１２の径方向に沿う円弧軌道で磁気記録媒体１２の表面上で浮上して可動とされている。

磁気記録媒体１２は、円板形状の垂直記録型のディスクリートトラック媒体で、図２及び図３に示されるように、基板２２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として記録要素２４Ａが形成された記録層２４と、記録要素２４Ａの間の凹部２６に充填された充填要素２８と、充填要素２８よりも電気抵抗率が低く、記録要素２４Ａ及び充填要素２８の両方の上に形成された導電膜３０と、記録要素２４Ａ及び充填要素２８を被覆し、且つ、前記導電膜３０の上面に接して形成された保護層３２と、を備えている。

基板２２の材料としては、ガラス、ＮｉＰで被覆したＡｌ合金、Ｓｉ、Ａｌ₂Ｏ₃等の非磁性材料を用いることができる。

記録層２４は、厚さが５〜３０ｎｍである。記録層２４の材料としては、ＣｏＣｒＰｔ合金等のＣｏＣｒ系合金、ＦｅＰｔ系合金、これらの積層体、ＳｉＯ₂等の酸化物系材料の中にＣｏＰｔ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。記録要素２４Ａは、データ領域において径方向に微細な間隔の同心円状のトラックの形状で形成されており、図２及び図３はこれを図示したものである。又、記録要素２４Ａは、サーボ領域において所定のサーボ情報のパターンで形成されている（図示省略）。

充填要素２８の材料としては、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、フェライト等の酸化物、ＡｌＮ等の窒化物、ＳｉＣ等の炭化物等の非磁性材を用いることができる。

導電膜３０は、厚さが１〜５ｎｍで、記録要素２４Ａの上に形成された第１の導電膜３４と、充填要素２８の上に形成された第２の導電膜３６と、から構成されている。尚、第１の導電膜３４、第２の導電膜３６はいずれも、充填要素２８よりも電気抵抗率が低く、且つ、保護層３２よりも電気抵抗率が低い。

第１の導電膜３４は、記録要素２４Ａの側面と充填要素２８の側面との間にも形成されている。更に、第１の導電膜３４は、凹部２６の底面の上にも形成されている。第１の導電膜３４の材料としては、Ｗ（タングステン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔａ（タンタル）、Ａｌ（アルミニウム）等の金属、これらの合金やＴａＳｉを用いることができる。

第２の導電膜３６は、充填要素２８の上だけに形成されている。第２の導電膜３６の材料としては、第１の導電膜３４の材料と同様に金属、合金、ＴａＳｉ等を用いることができる。尚、第２の導電膜３６の材料は、第１の導電膜３４の材料と同じ材料でもよく、異なる材料でもよい。

保護層３２は、厚さが１〜５ｎｍである。保護層３２の材料は、基板２２にバイアス電圧を印加するＣＶＤ法等の成膜法により形成された、例えば、ダイヤモンドライクカーボンと呼称される硬質炭素膜である。尚、本出願において「ダイヤモンドライクカーボン（以下、「ＤＬＣ」という）」という用語は、炭素を主成分とし、アモルファス構造であって、ビッカース硬度測定で２×１０⁹〜８×１０¹⁰Ｐａ程度の硬さを示す材料という意義で用いることとする。

保護層３２の上には、潤滑層３８が形成されている。潤滑層３８は、厚さが１〜２ｎｍである。潤滑層３８の材料としては、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）やフォンブリン系潤滑剤等を用いることができる。

又、基板２２及び記録層２４の間には基板２２側から、下地層４０、反強磁性層４２、軟磁性層４４、記録層２４に厚さ方向（表面に垂直な方向）の磁気異方性を付与するための配向層４６が、この順で形成されている。下地層４０は、厚さが２〜４０ｎｍである。下地層４０の材料としてはＴａ等を用いることができる。反強磁性層４２は、厚さが５〜５０ｎｍである。反強磁性層４２の材料としてはＰｔＭｎ合金、ＲｕＭｎ合金等を用いることができる。軟磁性層４４は、厚さが５０〜３００ｎｍである。軟磁性層４４の材料としては、Ｆｅ（鉄）合金、Ｃｏ（コバルト）アモルファス合金、フェライト等を用いることができる。尚、軟磁性層４４は、軟磁性を有する層と、非磁性層と、の積層構造であってもよい。配向層４６は、厚さが２〜４０ｎｍである。配向層４６の具体的な材料としては、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。

次に、磁気記録媒体１２の作用について説明する。

磁気記録媒体１２は、基板２２にバイアス電圧を印加して形成された硬質炭素膜である保護層３２が記録要素２４Ａ及び充填要素２８を被覆しているので、耐摩耗性、耐食性に優れており、磁気ヘッド１４の良好な浮上特性が得られる。

特に、磁気記録媒体１２は、充填要素２８よりも電気抵抗率が低い導電膜３０が記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上に形成され、この導電膜３０に接して保護層３２が形成されているので、保護層３２を形成する際、記録要素２４Ａの上と充填要素２８の上にバイアス電圧が均一に印加され、ポリマー状のアモルファスカーボンの形成が抑制される。従って、保護層３２は全面において充分な硬度及び緻密性を有し、磁気ヘッド１４が間欠接触しても、損傷や変形が発生しにくく、磁気ヘッド１４の良好な浮上特性が保持される。

又、磁気記録媒体１２は、充填要素２８よりも電気抵抗率が低い導電膜３０が記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上に形成され、それだけ静電気が発生しにくいので、埃等の異物による磁気ヘッドの浮上特性の劣化が抑制される。更に、導電膜３０は、保護層３２よりも電気抵抗率が低いので、静電気の発生を抑制する効果がそれだけ高められている。

又、磁気記録媒体１２は、第１の導電膜３４が記録要素２４Ａと充填要素２８との間にも形成されているので、充填要素２８に含まれる酸素等による記録要素２４Ａの腐食が抑制され、良好な記録／再生特性が保持される。

尚、記録要素２４Ａは金属で構成され、電気抵抗率が低いので、第１の導電膜３４を省略しても、ポリマー状のアモルファスカーボンの形成及び静電気の発生を抑制する効果は得られるが、記録要素２４Ａの材料が、ＳｉＯ₂等の酸化物系材料の中にＣｏＰｔ等の強磁性粒子をマトリックス状に含ませた材料である場合は、金属だけからなる材料よりも電気抵抗率が高くなる。これに対し、記録要素２４Ａの上に第１の導電膜３４を成膜することで、ポリマー状のアモルファスカーボンの形成や静電気の発生を抑制する効果が確実に得られる。

又、磁気記録媒体１２は、記録要素２４Ａが、データ領域においてトラックの形状で形成されているので、面記録密度が高くても記録対象のトラックに隣り合う他のトラックへの誤った情報の記録や再生時のクロストーク等の問題が生じにくい。

更に、磁気記録媒体１２は、記録要素２４Ａ同士が分割され、記録要素２４Ａ間の凹部２６には記録層２４が存在しないので凹部２６からノイズが発生することがなく、この点でも良好な記録／再生特性が得られる。

次に、磁気記録媒体１２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、基板２２の上に、下地層４０、反強磁性層４２、軟磁性層４４、配向層４６、連続記録層（未加工の記録層２４）、第１のマスク層、第２のマスク層をこの順でスパッタリング法等により形成し、更にレジスト層をスピンコート法で塗布する。尚、第１マスク層の材料としては、例えばＴａを用いることができる。第２マスク層の材料としては、例えば、Ｎｉを用いることができる。レジスト層の材料としては、例えば、ポジ型レジスト（ＰＦＭ−３００Ａ９ 住友化学工業株式会社製）を用いることができる。

このレジスト層に転写装置（図示省略）を用いて、サーボ領域のサーボパターン及びデータ領域のトラックパターンに相当する凹凸パターンをナノ・インプリント法により転写し、Ｏ₂ガスを用いた反応性イオンビームエッチングにより、凹部の底部のレジスト層を除去する。次に、Ａｒガスを用いたイオンビームエッチングにより、凹部の底部の第２のマスク層を除去し、更に、ＣＦ₄ガスを反応ガスとする反応性イオンエッチングにより、凹部の底部の第１のマスク層を除去してから、ＣＯガス及びＮＨ₃ガスを反応ガスとする反応性イオンエッチングにより、凹部の底部の連続記録層を除去し、連続記録層を多数の記録要素２４Ａに分割し、凹凸パターンの記録層２４を形成する。次に、ＣＦ₄ガスを反応ガスとする反応性イオンエッチングにより、記録要素２４Ａ上に残存する第１のマスク層を完全に除去する。尚、イオンビームエッチングにより、連続記録層を多数の記録要素２４Ａに分割し、凹凸パターンの記録層２４を形成してもよい。

次に、スパッタリング法により、被加工体の表面に第１の導電膜３４を成膜する。第１の導電膜３４は、記録要素２４Ａの上に形成されるとともに、記録要素２４Ａの側面、凹部２６の底面にも形成される。

次に、バイアススパッタリング法により被加工体の表面に充填材（充填要素２８の材料）を凹部２６の深さよりも若干薄く成膜する。充填材は、記録層２４の凹凸パターンに倣って、表面の凹凸がある程度抑制された形状で記録要素２４Ａを覆うように被加工体上に成膜され、凹部２６は、記録要素２４Ａの上の第１の導電膜３４の上面よりも若干低い位置まで充填要素２８で充填される。尚、この際、基板２２に印加するバイアス電圧を調整して、記録要素２４Ａの上の第１の導電膜３４の端部には、充填材が付着しないように充填材を成膜する。

次に、スパッタリング法により、充填材上に第２の導電膜３６を成膜する。第２の導電膜３６は、凹部２６内の充填要素２８の上に形成される。尚、第２の導電膜３６は、記録要素２４Ａの上の余剰の充填材の上にも成膜される。

次に、ＣＭＰ法により記録要素２４Ａの上の第１の導電膜３４の上面よりも上側の余剰の充填材及び第２の導電膜３６を除去し、平坦化する。この際、第１の導電膜３４が記録要素２４Ａの上に残存し、第２の導電膜３６が充填要素２８の上に残存するように、加工量を調節する。尚、イオンビームエッチングにより、記録要素２４Ａの上の第１の導電膜３４の上面よりも上側の余剰の充填材及び第２の導電膜３６を除去し、平坦化してもよい。この場合、第１の導電膜３４の材料としてイオンビームエッチングに対するエッチングレートが充填材よりも低い、例えばＷ等の材料を用いれば、記録要素２４Ａをエッチングから保護するためのストップ膜として第１の導電膜３４を利用することができる。

これにより、図５に示されるような、基板２２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として記録要素２４Ａが形成された記録層２４と、記録要素２４Ａの間の凹部２６に充填された非磁性の充填要素２８と、充填要素２８よりも電気抵抗率が低く、記録要素２４Ａ及び充填要素２８の両方の上に形成された導電膜３０と、を含む、製造工程における中間体５０が得られる（Ｓ１０２）。

次に、ＣＶＤ法により、基板２２にバイアス電圧を印加しつつ、硬質炭素膜の保護層３２を導電膜３０の上面に接して形成し、記録要素２４Ａ及び充填要素２８を被覆する（Ｓ１０４）。具体的には、ＣＨ₄（メタン）等の炭化水素系のソースガスをチャンバ内に供給すると、チャンバ内の被加工体の表面でソースガスが炭素と水素にプラズマ分解し、導電膜３０の上に硬質炭素膜が成膜される。充填要素２８の上には充填要素２８よりも電気抵抗率が低い第２の導電膜３６が形成されており、この第２の導電膜３６に接して保護層３２が形成される。このように充填要素２８よりも電気抵抗率が低い導電膜３０が記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上に形成され、この導電膜３０に接して保護層３２が形成されるので、記録要素２４Ａの上と充填要素２８の上にバイアス電圧が均一に印加され、ポリマー状のアモルファスカーボンの形成が抑制される。

次に、ディッピング法により保護層３２の上に潤滑層３８を塗布する（Ｓ１０６）。これにより、磁気記録媒体１２が得られる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。

本第２実施形態に係る磁気記録媒体６０は、図６に示されるように、充填要素２８における記録要素２４Ａとの境界近傍の上面に溝部が形成され、第２の導電膜３６が充填要素２８の上面のうち溝部を除く部分だけに形成されたことを特徴としている。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１２と同様であるので説明を省略する。

余剰の充填材及び第２の導電膜３６を除去し、平坦化する工程でイオンビームエッチング等のドライエッチングを用いる場合、エッチング条件によっては、このように充填要素２８における記録要素２４Ａとの境界近傍の上面に溝部が形成され、充填要素２８の上面の一部に第２の導電膜３６が形成されていないことがある。

このような場合であっても、充填要素２８の上に第２の導電膜３６が存在することで静電気の発生を抑制し、良好なヘッド浮上特性を保持する効果を期待でき、信頼性の向上に寄与する。

尚、保護層３２のうち、充填要素２８の上面の溝部の上に形成される部分は第２の導電膜３６に接していないためポリマー状のアモルファスカーボンとなりうるが、保護層３２は溝部に倣って形成され、ポリマー状のアモルファスカーボンとなりうる部分は他の部分よりも基板２２側に凹んだ形状で形成される。従って、万が一、溝部の上にポリマー状のアモルファスカーボンが形成されても、この部分に磁気ヘッドが間欠接触して磁気ヘッドの浮上特性に影響を及ぼすような損傷や変形が発生する可能性は低く、良好なヘッド浮上特性が保持される。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。

本第３実施形態に係る磁気記録媒体７０は、図７に示されるように、前記第１実施形態に係る磁気記録媒体１２が、第１の導電膜３４が記録要素２４Ａの上だけでなく記録要素２４Ａの側面及び凹部２６の底面にも形成されているのに対し、記録要素２４Ａの上だけに第１の導電膜３４が形成されたことを特徴としている。他の構成については、磁気記録媒体１２と同様であるので説明を省略する。

磁気記録媒体７０も、磁気記録媒体１２と同様に、充填要素２８よりも電気抵抗率が低い導電膜３０が記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上に形成され、この導電膜３０に接して保護層３２が形成されているので、保護層３２を形成する際、記録要素２４Ａの上と充填要素２８の上にバイアス電圧が均一に印加され、ポリマー状のアモルファスカーボンの形成が抑制される。

更に、磁気記録媒体７０も、充填要素２８よりも電気抵抗率が低い導電膜３０が記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上に形成されているので、静電気の発生が抑制される。

ここで、磁気記録媒体７０の製造方法について簡単に説明しておく。

前記磁気記録媒体１２を製造する場合、連続記録層を加工して凹凸パターンの記録層２４を形成した後、第１の導電膜３４を形成していたのに対し、磁気記録媒体７０を製造する場合は、予め連続記録層と第１のマスク層との間に第１の導電膜３４を形成しておいて、連続記録層と共に第１の導電膜３４を加工して分割する。他の工程については、磁気記録媒体１２を製造する場合と同様であるので説明を省略する。これにより、第１の導電膜３４が記録要素２４Ａの上だけに形成され、記録要素２４Ａの側面や凹部２６の底面には第１の導電膜３４は形成されない構成の磁気記録媒体７０が得られる。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。

本第４実施形態に係る磁気記録媒体８０は、図８に示されるように、前記第１実施形態に係る磁気記録媒体１２の導電膜３０が、記録要素２４Ａの上に形成された第１の導電膜３４と充填要素２８の上に形成された第２の導電膜３６とからなる構成であるのに対し、記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上に形成された導電膜８２が単一の材料からなる連続した膜であることを特徴としている。他の構成については、磁気記録媒体１２と同様であるので説明を省略する。尚、導電膜８２の材料としては、第１の導電膜３４、第２の導電膜３６の材料と同様の金属、合金、ＴａＳｉ等を用いることができる。

磁気記録媒体８０も、磁気記録媒体１２と同様に、充填要素２８よりも電気抵抗率が低い導電膜８２が記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上に形成され、この導電膜８２に接して保護層３２が形成されているので、保護層３２を形成する際、記録要素２４Ａの上と充填要素２８の上にバイアス電圧が均一に印加され、ポリマー状のアモルファスカーボンの形成が抑制される。

特に、導電膜８２は単一の材料からなる連続した膜であるので、記録要素２４Ａの上と充填要素２８の上に印加されるバイアス電圧を均一にする効果が著しく高く、ポリマー状のアモルファスカーボンの形成を抑制する効果が一層高められている。又、保護層３２の下地層である導電膜８２が単一の材料からなる連続した膜であるので、下地層の影響を受けやすい保護層３２の粒径や構造が初期成長の段階から均一になる。即ち、保護層３２の膜質をより均一にする効果が得られる。

又、磁気記録媒体８０も、充填要素２８よりも電気抵抗率が低い導電膜８２が記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上に形成されているので、静電気の発生が抑制される。

ここで、磁気記録媒体８０の製造方法について簡単に説明しておく。

前記磁気記録媒体１２を製造する場合、凹凸パターンの記録層２４の上に、第１の導電膜３４、充填材、第２の導電膜３６をこの順で成膜した後、表面を平坦化していたのに対し、磁気記録媒体８０を製造する場合は、凹凸パターンの記録層２４の上に、充填材を成膜し、表面を平坦化した後、導電膜８２を成膜する。他の工程については、磁気記録媒体１２を製造する場合と同様であるので説明を省略する。これにより、単一の材料からなる連続した導電膜８２が記録要素２４Ａ及び充填要素２８の両方の上に形成された構成の磁気記録媒体８０が得られる。

尚、凹部２６に充填要素２８を充填するために充填材を成膜して平坦化した後、万が一充填材が記録要素２４Ａの上に残存しても、その上に導電膜８２を成膜することで、ポリマー状のアモルファスカーボンの形成を抑制する効果及び静電気の発生を抑制する効果が確実に得られる。

次に、本発明の第５実施形態について説明する。

本第５実施形態に係る磁気記録媒体９０は、図９に示されるように、前記第１実施形態に係る磁気記録媒体１２に対し、第１の導電膜３４を省略した構成であり、記録要素２４Ａの上面が保護層３２に接していることを特徴としている。尚、記録要素２４Ａの上面の高さは、第２の導電膜３６の上面の高さと一致している。他の構成については、磁気記録媒体１２と同様であるので説明を省略する。

磁気記録媒体９０も、磁気記録媒体１２と同様に、充填要素２８よりも電気抵抗率が低い第２の導電膜３６が充填要素２８の上に形成され、第２の導電膜３６及び金属を含み導電性を有する記録要素２４に接して保護層３２が形成されているので、ポリマー状のアモルファスカーボンの形成が抑制される。

又、磁気記録媒体９０も、充填要素２８よりも電気抵抗率が低い導電膜３０が充填要素２８の上に形成されているので、静電気の発生が抑制される。

更に、磁気記録媒体９０は、記録要素２４Ａの上面が保護層３２に接しているので、記録要素２４Ａと磁気ヘッド１４との磁気的スペースが小さく、それだけ記録／再生特性が良好である。

ここで、磁気記録媒体９０の製造方法について簡単に説明しておく。

前記磁気記録媒体１２を製造する場合、凹凸パターンの記録層２４の上に、第１の導電膜３４、充填材、第２の導電膜３６をこの順で成膜して、表面を平坦化していたのに対し、磁気記録媒体９０を製造する場合、第１の導電膜３４の成膜を省略する。他の工程については、磁気記録媒体１２を製造する場合と同様であるので説明を省略する。これにより、第２の導電膜３６が記録要素２４Ａ及び充填要素２８のうち、充填要素２８の上だけに形成され、記録要素２４Ａの上面が保護層３２に接する構成の磁気記録媒体９０が得られる。

尚、前記第１〜第５実施形態において、保護層３２は、基板２２にバイアス電圧を印加するＣＶＤ法により形成されているが、基板にバイアス電圧を印加して硬質炭素膜を形成する成膜法であれば、他の成膜法で形成される保護層を備える磁気記録媒体についても、本発明は適用可能である。

又、前記第１〜第５実施形態において、充填要素２８の材料として、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、フェライト等の酸化物、ＡｌＮ等の窒化物、ＳｉＣ等の炭化物等の絶縁性の材料が例示されているが、充填要素２８の材料として一定の導電性を有する材料を用いる場合も、これよりも電気抵抗率が低い導電膜を充填要素２８の上に形成することで、ポリマー状のアモルファスカーボンの形成、静電気の発生を抑制する効果が得られる。

尚、充填要素２８の材料として一定の導電性を有する材料を用い、前記第４実施形態のように、単一の材料からなる連続した膜状の導電膜を記録要素及び充填要素の両方の上に形成する場合、電気抵抗率が充填要素よりも高い導電膜を記録要素及び充填要素の上に形成してもよい。この場合も、記録要素の上と充填要素の上にバイアス電圧が均一に印加されるので、ポリマー状のアモルファスカーボンの形成を抑制する効果が得られる。又、（保護層３２の）下地層の影響を受けやすい保護層３２の粒径や構造が初期成長の段階から均一になるので、保護層３２の膜質をより均一にする効果が得られる。

又、前記第１〜第５実施形態において、充填要素２８の材料として、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、フェライト等の酸化物、ＡｌＮ等の窒化物、ＳｉＣ等の炭化物等の非磁性の材料が例示されているが、要求される磁気特性等により、充填要素２８の材料として、例えば軟磁性材等の磁性材を用いてもよい。

又、前記第１〜第５実施形態において、基板２２と、記録層２４と、の間に下地層４０、反強磁性層４２、軟磁性層４４、配向層４６が形成されているが、基板２２と、記録層２４と、の間の層の構成は、磁気記録媒体の種類やニーズに応じて適宜変更すればよい。又、下地層４０、反強磁性層４２、軟磁性層４４、配向層４６を省略し、基板２２上に記録層２４を直接形成してもよい。

又、前記第１〜第５実施形態において、磁気記録媒体１２は、垂直記録型の磁気ディスクであるが、面内記録型の磁気ディスクについても本発明は適用可能である。

又、前記第１〜第５実施形態において、磁気記録媒体１２は、基板２２の片面に記録層２４等が形成されているが、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ついても本発明は適用可能である。

尚、前記第１〜第５実施形態において、磁気記録媒体１２は、データ領域において記録要素２４Ａがトラックの径方向に微細な間隔で並設されたディスクリートトラック媒体であるが、記録要素２４Ａ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並設されたパターンド媒体の場合についても、本発明を適用可能である。更に、例えば、トラックが螺旋形状をなす磁気ディスクについても本発明は当然適用可能である。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凹凸パターンの記録層を有する他の磁気記録媒体に対しても本発明は適用可能である。

上記第１実施形態のとおり、磁気記録媒体１２を作製した。作製した磁気記録媒体１２の主要部の構成を以下に示す。

基板２２は直径が約６５ｍｍで材料はガラスである。記録層２４は、厚さが約１８ｎｍで、材料はＣｏＣｒＰｔ合金である。データ領域における記録要素２４Ａの径方向の幅は１００ｎｍ、凹部２６の径方向の幅も、１００ｎｍである。又、凹部２６の深さは１８ｎｍである。

第１の導電膜３４は、厚さが約１ｎｍで材料はＷである。充填要素２８の材料はＳｉＯ_２である。第２の導電膜３６は、厚さが約２ｎｍで材料はＴａである。

保護層３２は、厚さが約３ｎｍで、材料はＤＬＣである。潤滑層３８は、厚さが約１．５ｎｍで、材料はＰＦＰＥである。

第１の導電膜３４、充填材、第２の導電膜３６、保護層３２の具体的な成膜方法について簡単に説明する。

まず、凹凸パターンの記録層２４の上に、スパッタリング法により、第１の導電膜３４を約３ｎｍの厚さで成膜した。この際、成膜パワー（ターゲットに印加するパワー）を約５００Ｗ、Ａｒガス流量を約５０ｓｃｃｍ、真空チャンバ内圧力を約０．５Ｐａ、に設定した。尚、基板２２にバイアス電圧は印加しなかった。

次に、第１の導電膜３４の上に、バイアススパッタリング法により、充填材を約１７ｎｍの厚さで成膜した。この際、成膜パワー（ターゲットに印加するパワー）を約５００Ｗ、バイアスパワー（基板２２に印加するパワー）を約２５０Ｗ、Ａｒガス流量を約５０ｓｃｃｍ、真空チャンバ内圧力を約０．３Ｐａ、に設定した。

次に、充填材の上に、スパッタリング法により、第２の導電膜３６を約４ｎｍの厚さで成膜した。この際、成膜パワー（ターゲットに印加するパワー）を約５００Ｗ、Ａｒガス流量を約５０ｓｃｃｍ、真空チャンバ内圧力を約０．５Ｐａ、に設定した。尚、基板２２にバイアス電圧は印加しなかった。

次に、ＣＭＰ法により、記録要素２４Ａの上の第１の導電膜３４の上面よりも上側の余剰の充填材及び第２の導電膜３６を除去し、平坦化した。尚、第１の導電膜３４も厚さ方向に部分的に除去した。スラリーはＳＳ２５（ＣＡＢＯＴ社製）を用い、パッドはＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００の２層パッドを用いた。パッドの荷重は１３３ｇ／ｃｍ^２に設定し、定盤の回転速度は３０ｒｐｍ、被加工体の回転速度は３０ｒｐｍに設定した。第１の導電膜３４が記録要素２４Ａの上に約１ｎｍの厚さで残存し、第２の導電膜３６は凹部２６内の充填要素２８の上に約２ｎｍの厚さで残存するように加工時間を調整した。

次に、ＣＶＤ法により、第１の導電膜３４及び第２の導電膜３６の上面に接して保護層３２を形成した。ソースガスはＣＨ_４（メタン）を用い、その流量は２００ｓｃｃｍ、チャンバ内の圧力は１Ｐａに設定した。又、投入パワーは５００Ｗ、バイアス電圧（基板２２に印加する電圧）は２００Ｖに設定した。

更に、ディッピング法により保護層３２の上に潤滑層３８を塗布し、磁気記録媒体１２を得た。

この磁気記録媒体１２の保護層３２の状態をラマン分光により解析したところ、Ｉｄ／Ｉｇの値が１．０〜１．２であり、ＤＬＣとしての特性を示していた。又、この磁気記録媒体１２における磁気ヘッド１４の挙動を検証したところ、良好な浮上特性が保持されることが確認された。

上記第４実施形態のとおり、磁気記録媒体８０を作製した。基板２２、記録層２４、充填要素２８、保護層３２、潤滑層３８の構成は、実施例１と同様である。

導電膜８２は、厚さが約１ｎｍで材料はＴａである。

充填材、導電膜８２の具体的な成膜方法について簡単に説明する。

まず、凹凸パターンの記録層２４の上に、バイアススパッタリング法により、充填材を約８０ｎｍの厚さで成膜した。この際、成膜パワー（ターゲットに印加するパワー）は約５００Ｗ、バイアスパワー（基板２２に印加するパワー）は約２５０Ｗ、Ａｒガス流量は約５０ｓｃｃｍ、真空チャンバ内圧力を約０．３Ｐａ、に設定した。

次に、イオンビームエッチング法により、記録要素２４Ａの上面よりも上側の余剰の充填材を除去し、平坦化した。この際、Ａｒガス流量は約１１ｓｃｃｍ、チャンバ内圧力は約０．０５Ｐａ、ビーム電圧は約５００Ｖ、ビーム電流は約５００ｍＡ、サプレッサー電圧は約４００Ｖに設定した。

次に、記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上に、スパッタリング法により、導電膜８２を約１ｎｍの厚さで成膜した。この際、成膜パワー（ターゲットに印加するパワー）は約５００Ｗ、Ａｒガス流量は約５０ｓｃｃｍ、チャンバ内圧力は約０．５Ｐａ、に設定した。尚、基板２２にバイアス電圧は印加しなかった。

次に、実施例１と同様にＣＶＤ法により、導電膜８２の上面に接して保護層３２を形成し、更に、ディッピング法により保護層３２の上に潤滑層３８を塗布し、磁気記録媒体８０を得た。

この磁気記録媒体８０の保護層３２の状態をラマン分光により解析したところ、Ｉｄ／Ｉｇの値が１．０〜１．１であり、ＤＬＣとしての特性を示していた。又、この磁気記録媒体８０における磁気ヘッド１４の挙動を検証したところ、良好な浮上特性が保持されることが確認された。

上記第５実施形態のとおり、磁気記録媒体９０を作製した。基板２２、記録層２４、充填要素２８、第２の導電膜３６、保護層３２、潤滑層３８の構成は、実施例１と同様である。

充填材、第２の導電膜３６の具体的な成膜方法について簡単に説明する。

まず、凹凸パターンの記録層２４の上に、バイアススパッタリング法により、充填材を約１６ｎｍの厚さで成膜した。この際、成膜パワー（ターゲットに印加するパワー）は約５００Ｗ、バイアスパワー（基板２２に印加するパワー）は約２５０Ｗ、Ａｒガス流量は約５０ｓｃｃｍ、チャンバ内圧力は約０．３Ｐａ、に設定した。

次に、充填材の上に、スパッタリング法により、第２の導電膜３６を約４ｎｍの厚さで成膜した。この際、成膜パワー（ターゲットに印加するパワー）は約５００Ｗ、Ａｒガス流量は約５０ｓｃｃｍ、チャンバ内圧力は約０．５Ｐａ、に設定した。尚、基板２２にバイアス電圧は印加しなかった。

次に、ＣＭＰ法により、記録要素２４Ａの上面よりも上側の余剰の充填材及び第２の導電膜３６を除去し、平坦化した。尚、ＣＭＰの条件は実施例１と同様とし、第２の導電膜３６が凹部２６内の充填要素２８の上に約２ｎｍの厚さで残存するように加工時間を調整した。

次に、実施例１と同様にＣＶＤ法により、第２の導電膜３６の上面に接して保護層３２を形成し、更に、ディッピング法により保護層３２の上に潤滑層３８を塗布し、磁気記録媒体９０を得た。

この磁気記録媒体９０の保護層３２の状態をラマン分光により解析したところ、Ｉｄ／Ｉｇの値が１．１〜１．３であり、ＤＬＣとしての特性を示していた。又、この磁気記録媒体１２における磁気ヘッド１４の挙動を検証したところ、良好な浮上特性が得られた。

[比較例]
上記実施例２に対し、導電膜８２を省略し、記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上面に接して保護層３２を形成した構成の複数の磁気記録媒体を作製した。尚、基板２２、記録層２４、充填要素２８、保護層３２、潤滑層３８の構成は、実施例２と同様である。

又、充填材を成膜するバイアススパッタリングの条件、余剰の充填材を除去するイオンビームエッチングの条件、保護層３２を成膜するＣＶＤの条件も実施例２と同様とした。

これらの磁気記録媒体のうちの一部については、保護層３２を成膜する際、部分的な異常放電が確認され、表面に黒ずんだ部分が形成されていた。

又、他の磁気記録媒体の保護層３２の状態をラマン分光により解析したところ、Ｉｄ／Ｉｇの値が約２．０であり、ＤＬＣとしての充分な特性を示していなかった。

更に、これらの磁気記録媒体における磁気ヘッド１４の挙動を検証したところ、磁気ヘッド１４に磁気記録媒体とのクラッシュによる損傷が確認された。

磁気記録媒体と磁気ヘッドは断続的に間欠接触していると考えられ、比較例の場合、硬度が不充分な保護層に磁気ヘッドが間欠接触したことで、傷やコンタミが生じ、磁気ヘッドの浮上特性が悪化したと考えられる。これに対し、実施例１〜３の場合、保護層が全面において充分な硬度を有しているため、磁気ヘッドが間欠接触しても、傷やコンタミが発生せず、磁気ヘッドの良好な浮上特性が保持されたと考えられる。

本発明は、例えば、ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体等の、所定の凹凸パターンで形成された記録層を備える磁気記録媒体及びこれを備えた磁気記録再生装置に利用することができる。

本発明の第１実施形態に係る磁気記録再生装置の要部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側断面図 同磁気記録媒体の記録要素及び充填要素周辺の構造を拡大して模式的に示す側断面図 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 同磁気記録媒体の製造工程における中間体の構造を模式的に示す側断面図 本発明の第２実施形態に係る磁気記録媒体の記録要素及び充填要素周辺の構造を拡大して模式的に示す側断面図 本発明の第３実施形態に係る磁気記録媒体の記録要素及び充填要素周辺の構造を拡大して模式的に示す側断面図 本発明の第４実施形態に係る磁気記録媒体の記録要素及び充填要素周辺の構造を拡大して模式的に示す側断面図 本発明の第５実施形態に係る磁気記録媒体の記録要素及び充填要素周辺の構造を拡大して模式的に示す側断面図

符号の説明

１０…磁気記録再生装置
１２、６０、７０、８０、９０…磁気記録媒体
１４…磁気ヘッド
１６…チャック
１８…アーム
２０…ベース
２２…基板
２４…記録層
２４Ａ…記録要素
２６…凹部
２８…充填要素
３０、８２…導電膜
３２…保護層
３４…第１の導電膜
３６…第２の導電膜
３８…潤滑層
４０…下地層
４２…反強磁性層
４４…軟磁性層
４６…配向層
５０…製造工程における中間体
Ｓ１０２…中間体作製工程
Ｓ１０４…保護層形成工程
Ｓ１０６…潤滑層形成工程

Claims (6)

1. 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として記録要素が形成された記録層と、前記記録要素の間の凹部に充填された充填要素と、該充填要素よりも電気抵抗率が低く、前記記録要素及び前記充填要素のうち、前記充填要素の上だけに形成された導電膜と、前記記録要素及び前記充填要素を被覆し、且つ、前記導電膜の上面に接して形成された保護層と、を含み、前記記録要素の上面が前記保護層に接していることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 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として記録要素が形成された記録層と、前記記録要素の間の凹部に充填された充填要素と、該充填要素よりも電気抵抗率が低く、前記記録要素及び前記充填要素のうち、少なくとも前記充填要素の上に形成された導電膜と、前記記録要素及び前記充填要素を被覆し、且つ、前記導電膜の上面に接して形成された保護層と、を含み、前記導電膜が前記記録要素の側面と前記充填要素の側面との間にも形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。
3. 請求項２において、
   前記導電膜は、前記記録要素及び前記充填要素の両方の上に形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。
4. 請求項３において、
   前記導電膜は、単一の材料からなる連続した膜であることを特徴とする磁気記録媒体。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記保護層は、前記基板にバイアス電圧を印加する成膜法により形成された硬質炭素膜であることを特徴とする磁気記録媒体。
6. 請求項１乃至５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データの記録／再生を行うために該磁気記録媒体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と、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。

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