JP3924301B2 - 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 - 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及びこれを備えた磁気記録再生装置に関する。

従来、ハードディスク等の磁気記録媒体は、記録層を構成する磁性粒子の微細化、材料の変更、ヘッド加工の微細化等の改良により著しい面記録密度の向上が図られており、今後も一層の面記録密度の向上が期待されているが、磁気ヘッドの加工限界、磁気ヘッドの記録磁界の広がりに起因する記録対象のトラックに隣り合う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。

これに対し、一層の面記録密度の向上を実現可能である磁気記録媒体の候補として、記録層が凹凸パターンで形成され、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（例えば、特許文献１参照）。尚、面記録密度が高い程、磁気ヘッドと磁気記録媒体との磁気的スペースが小さく、ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体のような２００Ｇｂｐｓｉ以上の面記録密度が想定される磁気記録媒体の場合、磁気ヘッドとの磁気的スペースを１５ｎｍ以下とする指針が示されている。

又、ハードディスク等の磁気記録媒体では磁気ヘッドとのクラッシュを抑制するために表面の平坦性が重視されるが、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。このため、記録要素の間の凹部を非磁性の充填要素で充填し、記録要素及び充填要素の上面を平坦化することが好ましい。凹部を充填要素で充填する手法としては、スパッタリング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＩＢＤ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の成膜手法を利用できる。又、平坦化の手法としては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法やドライエッチング等の加工手法を利用しうる（例えば、特許文献２、３参照）。

一方、表面が過度に平坦であると、磁気記録媒体の表面に磁気ヘッドが吸着しやすくなり、却って磁気ヘッドとのクラッシュが発生しやすくなる。これに対し従来、基板の表面にテクスチャ処理を施し、この上に記録層等を順次成膜していくことで、基板のテクスチャ処理のパターンに倣う微細な凹凸を表面に形成し、吸着による磁気ヘッドのクラッシュを防止していた。尚、ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体の場合、記録要素の上面と、充填要素の上面と、の段差を設けるようにした構成も知られており（例えば、特許文献４参照）、この段差によりテクスチャ効果を付与するという手法も考えられる。

特開平９−９７４１９号公報 特開平１２−１９５０４２号公報 特表平１４−５１５６４７号公報 特開平１−２７９４２１号公報

しかしながら、基板にテクスチャ処理を施す手法で表面に凹凸を形成すると、表面は１００ｎｍ〜２μｍ程度の周期のうねり状の歪んだ形状となる。磁気ヘッドが１００ｎｍ〜２μｍ程度の周期のうねり状の歪みに追従して飛行することは困難であり、このうねり状の歪みがそのまま磁気的スペースの変動となる。磁気的スペースが２５ｎｍ以上であった世代では、このような磁気的スペースの変動は実用上問題とならなかったが、磁気的スペースが１５ｎｍ以下となると、このような磁気的スペースの変動が実用上許容できない影響を及ぼすという問題がある。

更に、基板の表面にテクスチャ処理を施しても、記録要素の間を充填要素で充填し、記録要素及び充填要素の上面を平坦化する場合には、基板のテクスチャ処理に倣った微細な凹凸が除去されてしまうため、この手法を用いて表面に所望の微細な凹凸を形成すること自体が困難であるという問題がある。

又、記録要素の上面と、充填要素の上面と、の段差を設ける手法の場合、磁気ヘッドと、磁気記録媒体の表面と、の間の空気膜剛性が過度に小さくなり、磁気ヘッドの浮上が不安定となるため、外乱により磁気ヘッドの浮上高さが大きく変動しやすくなり、充分な信頼性が得られないという問題がある。

本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであって、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て面記録密度が高く、且つ、磁気ヘッドのクラッシュが生じにくく信頼性が高い磁気記録媒体及びこのような磁気記録媒体を備える磁気記録再生装置を提供することを目的とする。

本発明は、記録要素の上の表面に、その下の記録要素の幅方向の中央部に相当する部分が基板側に最も凹み、且つ、幅が基板から離間する方向に単調に増加する断面形状の表面凹部を形成することにより上記目的を達成するものである。

記録要素の上の表面に基板側に凹む表面凹部を形成することで、吸着による磁気ヘッドのクラッシュを防止することができる。

又、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの間の空気膜剛性は表面凹部の容積によって決まる。これに対し、表面凹部は、その下の記録要素の幅方向の中央部に相当する部分が基板側に最も凹み、且つ、幅が基板から離間する方向に単調に増加する断面形状であるので、容積が小さく抑制され、それだけ磁気ヘッドとの間の空気膜剛性が高められており、磁気ヘッドの浮上高さの変動が抑制される。

更に、記録要素において、情報の記録を担う部分は主として幅方向の中央部である。これに対し、表面凹部は、その下の記録要素の幅方向の中央部に相当する部分が基板側に最も凹み、且つ、幅が基板から離間する方向に単調に増加する断面形状であるので、万が一、磁気記録媒体の表面に磁気ヘッドが接触しても、情報の記録を主として担う記録要素の中央部を、磁気ヘッドとの接触から保護する効果が得られる。

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た記録層の凸部として形成された記録要素と、該記録要素の間の凹部に充填された充填要素と、を含み、前記記録要素の上の表面に、その下の記録要素の幅方向の中央部に相当する部分が前記基板側に最も凹み、且つ、幅が該基板から離間する方向に単調に増加する断面形状の表面凹部が形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。

（２） （１）において、前記記録要素は、データ領域において前記記録層のトラックの形状で形成され、前記表面凹部は、前記トラックの周方向に沿って形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。

（３） （１）又は（２）において、前記記録要素の上に保護膜が形成され、且つ、該保護膜の上面が前記基板側に凹む形状に形成されて、該保護膜の上の表面に前記表面凹部が形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。

（４） （１）乃至（３）のいずれかにおいて、前記表面凹部の深さが０．１〜４ｎｍであることを特徴とする磁気記録媒体。

（５） （１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記記録要素の上の表面と、前記充填要素の上の表面と、の段差が０〜２．５ｎｍであ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。

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「記録要素の上の表面」とは、図１８に示されるように記録要素１０６Ａにおける基板１０２と反対側の上面が他の層で完全に被覆されている場合には、記録要素１０６Ａの上の最表面の層１１４の上面、記録要素の上面の一部が露出し、他の部分は他の層で被覆されている場合には、露出した記録要素の上面及び最表面の層の上面、記録要素の上面が完全に露出している場合には記録要素の上面という意義で用いることとする。「保護膜の上の表面」、「充填要素の上の表面」についても同様である。尚、図１８に示されるように、記録要素１０６Ａの上に保護膜１１２が形成され、更に、保護膜１１２が記録要素１０６Ａの側面にも形成されている場合、記録要素１０６Ａの上面と充填要素１０４の上面との間の保護膜１１２の部分の上の表面は、本出願では「記録要素の上の表面」に含めるものとする。

又、本出願において「表面凹部の深さ」とは、図１８中に符号Ｄｒで示されるように、表面凹部１００に対応する記録要素１０６Ａの上の表面１１０の最も高い部位（基板１０２から最も離間している部位）から表面凹部１００の最も低い部位までの厚さ方向の長さという意義で用いることとする。

又、本出願において「記録要素の上の表面と、充填要素の上の表面と、の段差」とは、図１８中に符号Ｓで示されるように、磁気記録媒体１０８の表面１１０における、記録要素１０６Ａの上の最も高い部位と、隣接する充填要素１０４の上の最も高い部位と、の厚さ方向の長さという意義で用いることとする。尚、図１８では、「記録要素の上の表面と、充填要素の上の表面と、の段差」の意義の説明のため、記録要素１０６Ａの上の最も高い部位が充填要素１０４の上の最も高い部位よりも高い場合と、低い場合と、を便宜上１つの図中に図示している。

又、本出願において「記録要素の幅方向」とは、記録要素の上面の最小幅の方向という意義で用いることとする。例えば、記録要素が円弧状のトラックの形状で形成されたディスクリートトラック媒体の場合、円弧の径方向が幅方向である。

又、本出願において「その下の記録要素の幅方向の中央部に相当する部分が基板側に最も凹み、且つ、幅が基板から離間する方向に単調に増加する断面形状の表面凹部」とは、幅方向の断面形状が例えばＶ字形状、Ｕ字形状、円弧形状等の凹部のように、底面が幅方向の中央部から幅方向の両側に向かって基板から離間する方向に傾斜した断面形状の凹部という意義で用いることとする。

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

本発明によれば、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て面記録密度が高く、且つ、磁気ヘッドのクラッシュが生じにくく信頼性が高い磁気記録媒体及びこのような磁気記録媒体を備える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た記録層２４の凸部として形成された記録要素２４Ａ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、を含み、図３に拡大して示されるように、記録要素２４Ａの上の表面３２に、その下の記録要素２４Ａの幅方向の中央部に相当する部分が基板２２側に最も凹み、且つ、幅が基板２２から離間する方向に単調に増加する断面形状の表面凹部３０が形成されたことを特徴としている。尚、図２及び図３では、理解を容易にするため、記録層２４を他の層と比較して実際よりも厚く描いている。前述の図１８、後述する図４〜図９、図１３〜図１７についても同様である。

基板２２は、記録層２４側の面が鏡面研磨されている。基板２２の材料としては、ガラス、ＮｉＰで被覆したＡｌ合金、Ｓｉ、Ａｌ_２Ｏ_３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、ＳｉＯ_２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。「記録要素２４Ａの幅方向」とは、記録要素２４Ａの上面の最小幅の方向であり、本第１実施形態の場合、データ領域においては円弧状のトラックの径方向が幅方向である。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）。

記録要素２４Ａの上には、保護膜３４が形成され、且つ、データ領域において該保護膜３４の上面が基板２２側に凹む形状に形成されて、（記録要素２４Ａの上の）保護膜３４の上の表面に前記表面凹部３０が形成されている。尚、保護膜３４は、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。保護膜３４の材料としては、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、ＴａＳｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｉやこれらの酸化物、窒化物等を用いることができる。

表面凹部３０は、横長の略Ｖ字の断面形状を有している。又、表面凹部３０は、トラックの周方向に沿って形成されている。表面凹部３０の深さは０．１〜４ｎｍであることが好ましい。

充填要素２８の材料としては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、フェライト等の酸化物、ＡｌＮ等の窒化物、ＳｉＣ等の炭化物等を用いることができる。

（記録要素２４Ａの上の）保護膜３４及び充填要素２８の上には保護層３６、潤滑層３８がこの順で形成されている。これら保護層３６、潤滑層３８は、保護膜３４及び充填要素２８の上面の形状に倣って形成されている。前記表面３２は潤滑層３８の上面であり、前記表面凹部３０は、潤滑層３８の上面に形成されている。

保護層３６は、厚さが１〜５ｎｍである。保護層３６の材料としては、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等を用いることができる。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２×１０^９〜８×１０^１０Ｐａ程度の硬さを示す材料という意義で用いることとする。又、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、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、表面３２に表面凹部３０が形成されているので、吸着による磁気ヘッド１４のクラッシュを防止することができる。

又、記録要素２４Ａにおいて、情報の記録を担う部分は主として記録要素２４Ａの幅方向の中央部であるのに対し、表面凹部３０は、その下の記録要素２４Ａの幅方向の中央部に相当する部分が基板２２側に最も凹み、且つ、幅が基板２２から離間する方向に単調に増加する断面形状を有しているので、万が一、磁気記録媒体１２の表面３２に磁気ヘッド１４が接触しても、記録要素２４Ａの中央部を、磁気ヘッド１４との接触から保護する効果が得られ、良好な磁気特性が得られる。尚、表面凹部３０の形成方法については後述する。

又、記録要素２４の上に保護膜３４、保護層３６が形成されているので、この点でも、記録要素２４Ａは、磁気ヘッド１４との接触から保護されている。

又、記録要素２４Ａの上の保護膜３４に凹部が形成され、これに倣って表面凹部３０が形成されており、記録要素２４Ａの上面は平坦であるので磁気ヘッド１４との磁気的スペースの変動を抑制でき、この点でも、良好な磁気特性が得られる。

更に、表面凹部３０は、その下の記録要素２４Ａの幅方向の中央部に相当する部分が基板２２側に最も凹み、幅が基板２２から離間する方向に単調に増加する断面形状であるので、磁気ヘッド１４の吸着を防止するために表面凹部３０における磁気ヘッド１４側の幅を大きくしても表面凹部３０の容積は小さく抑制される。磁気記録媒体１２と磁気ヘッド１４との間の空気膜剛性は表面凹部３０の容積によって決まるので、この断面形状により磁気ヘッド１４との間の空気膜剛性が高められている。

又、表面凹部３０は、トラックの周方向、即ち磁気ヘッド１４の（相対的な）走行方向に沿って形成されているので、磁気ヘッド１４の浮上高さの変動が抑制され、この点でも、良好な磁気特性が得られる。

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。

尚、本第１実施形態において、磁気記録媒体１２は、記録要素２４Ａの上の保護膜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が、図４に示される本発明の第２実施形態のように、記録要素２４Ａの上だけに保護膜３４を形成してもよい。

又、前記第１実施形態において、磁気記録媒体１２は、記録要素２４Ａの上の保護膜３４に凹部が形成され、これに倣って表面凹部３０が形成されており、記録要素２４Ａの上面は平坦であるが、図５に示される本発明の第３実施形態のように、保護膜３４を貫通して記録要素２４Ａまで達する凹部を形成し、これに倣って表面凹部３０を形成してもよい。この場合も、記録要素２４Ａにおいて情報の記録を主として担う中央部を、磁気ヘッド１４との接触から保護する効果が得られる。

又、前記第１実施形態において、磁気記録媒体１２は、記録要素２４Ａの上に保護膜３４が形成されているが、図６に示される本発明の第４実施形態のように、保護膜３４を省略して記録要素２４Ａだけに凹部を形成し、これに倣って表面凹部３０を形成してもよい。この場合も、記録要素２４Ａにおいて情報の記録を主として担う中央部を、磁気ヘッド１４との接触から保護する効果が得られる。

又、前記第１実施形態において、磁気記録媒体１２は、記録要素２４Ａの上の保護膜３４の上面の（最も高い部位の）高さと、充填要素２８の上面の高さと、が等しく、表面凹部３０を除いて表面３２は平坦であるが、図７に示される本発明の第５実施形態のように、記録要素２４Ａの上の保護膜３４の上面（の最も高い部位）が、充填要素２８の上面よりも高く、記録要素２４Ａの上の表面３２と、充填要素２８の上の表面３２と、に段差がある構成としてもよい。又、図８に示される本発明の第６実施形態のように、充填要素２８の上面が、記録要素２４Ａの上の保護膜３４の上面（の最も高い部位）よりも高い構成としてもよい。これら第５実施形態及び第６実施形態の場合、磁気ヘッドとの間の充分な空気膜剛性を保持するためには、記録要素２４Ａの上の表面３２と充填要素２８の上の表面３２と、の段差を２．５ｎｍ以下とすることが好ましい。尚、磁気ヘッド１４と記録要素２４Ａとの間の磁気的スペースを小さく保持するためには、第５実施形態のように、記録要素２４Ａの上の表面３２が、充填要素２８の上の表面３２よりも高い構成とすることが好ましい。

又、前記第１実施形態において、（記録要素２４Ａの上の）保護膜３４及び充填要素２８の上に保護層３６、潤滑層３８が形成されているが、例えば、図９に示される本発明の第７実施形態のように、保護膜３４及び充填要素２８の上面が露出する構成としてもよい。この場合も、記録要素２４Ａにおいて情報の記録を主として担う中央部を、磁気ヘッド１４との接触から保護する効果が得られる。

又、前記第１実施形態において、表面凹部３０は、トラックの周方向に沿って形成されており、磁気ヘッド１４の浮上高さの変動を抑制するためには、一の記録要素に対し一の表面凹部がトラックの周方向に連続して形成されていることが好ましいが、磁気ヘッドの良好な浮上特性が得られれば、例えば、図１０に示される本発明の第８実施形態のように、一の記録要素に対し複数の表面凹部３０をトラックの周方向に沿って断続的に形成してもよい。

又、前記第１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、図１１に示される本発明の第９実施形態のように、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は、各記録要素２４Ａ毎に表面凹部３０を形成してもよい。

又、前記第１〜第９実施形態は、データ領域の記録要素２４Ａの上の表面３２に表面凹部３０を形成した例を示しているが、図１２に示される本発明の第１０実施形態のように、サーボ領域においてサーボパターンで形成された記録要素２４Ａの上の表面に表面凹部３０を形成してもよい。この場合も、吸着による磁気ヘッド１４のクラッシュを防止する一定の効果が得られる。サーボ領域においても、表面凹部３０を、その下の記録要素２４Ａの幅方向の中央部に相当する部分が基板２２側に最も凹み、且つ、幅が基板２２から離間する方向に単調に増加する断面形状に形成することで、記録要素２４Ａの中央部を、磁気ヘッド１４との接触から保護する効果が得られると共に表面凹部３０の容積を小さく抑制して磁気記録媒体１２と磁気ヘッド１４との間の空気膜剛性を高める効果も得られる。

更に又、データ領域及びサーボ領域の双方の記録要素２４Ａの上の表面３２に表面凹部３０を形成すれば、吸着による磁気ヘッド１４のクラッシュを防止する効果を一層高めることができる。

又、前記第１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。

又、前記第１実施形態において、磁気記録媒体１２はディスクリートトラック媒体であり、又、前記第９実施形態は、パターンド媒体を示しているが、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（図３等参照）、第３実施形態（図５参照）及び第５実施形態（図７参照）と同様の構成を有する８種類の磁気記録媒体１２を１０枚ずつ作製した。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２０ｎｍで、材料はＣｏＣｒＰｔ合金である。充填要素２８の材料はＳｉＯ_２である。保護層３６は、厚さが約２ｎｍで、材料はＤＬＣである。潤滑層３８は、厚さが約１ｎｍで、材料はＰＦＰＥである。

これらの磁気記録媒体１２の具体的な作製方法について簡単に説明する。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により形成し、更にレジスト層をスピンコート法で塗布した。尚、第１のマスク層は、厚さが約２５ｎｍで、材料はＴａＳｉである。又、第２のマスク層は、厚さが約１０ｎｍで、材料はＮｉである。レジスト層は、厚さが約１００ｎｍで、材料はネガ型レジスト（ＮＥＢ２２Ａ 住友化学工業株式会社製）である。

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、Ｏ_２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、ＳＦ_６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ＮＨ_３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を形成した。尚、データ領域におけるトラックピッチ（記録要素２４Ａ同士のトラック幅方向のピッチ）は約２００ｎｍとし、記録要素２４Ａの上面の幅（トラック幅）が約１００ｎｍとなるように加工した。又、ＳＦ_６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した。

次に、スパッタリング法により、記録要素２４Ａの上に材料がＭｏ（モリブデン）の保護膜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、真空チャンバ内圧力を約０．３Ｐａに設定した。尚、保護膜３４は、記録要素２４Ａの側面及び凹部２６の底面にも成膜された。これに対し、予め連続記録層と第１のマスク層との間に保護膜を形成しておいて、連続記録層と共に保護膜３４を加工して分割してもよい。この場合、前記第２実施形態（図４参照）のように、保護膜３４が記録要素２４Ａの上だけに形成され、凹部２６の底面、側面には保護膜が形成されない構成の磁気記録媒体が得られる。

次に、図１３に示されるように、上記で得られた被加工体５０の表面に、バイアススパッタリング法により充填材５２（充填要素２８の材料）を約２５ｎｍの厚さ（記録要素２４Ａ上の厚さ）に成膜した。この際、成膜パワーを約５００Ｗ、真空チャンバ内圧力を約０．３Ｐａ、被加工体５０に印加するバイアスパワーを約２９０Ｗに設定した。充填材５２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５０上に成膜され、凹部２６に充填材５２が充填された。

更に、スパッタリング法により、充填材５２上に被覆材５４を３〜７ｎｍの厚さに成膜した。この際、成膜パワーを約５００Ｗ、真空チャンバ内圧力を約０．３Ｐａに設定した。被覆材の材料としては低入射角におけるイオンビームエッチングに対するエッチングレートがＳｉＯ_２よりも低いＭｏを用いた。Ｍｏに代えてＣｒやＺｒを用いてもよい。尚、図１３は本実施例の理解のため、凹凸形状を実際よりも強調して描いている。８種類の被加工体５０における具体的な被覆材５４の成膜厚さを表１に示す。尚、表１に示される被覆材５４の成膜厚さは１０枚の被加工体５０の平均値である。

次に、被加工体５０を回転させながらＡｒガスを用いたイオンビームエッチングにより図１４〜１７に示されるように被加工体５０の表面の被覆材５４及び充填材５２を除去し、平坦化した。この際、８種類の被加工体５０についてエッチングによる加工時間を調節することで、記録要素２４Ａ及び充填要素２８の上面を異なる形状に加工した。具体的な加工時間を表１に示す。

尚、Ａｒガスの入射角を被加工体５０の表面に対して約２°に設定した。このようにＡｒガスの入射角を被加工体５０の表面に垂直な方向から傾斜させることにより、凹部におけるエッチングレートよりも凸部におけるエッチングレートが高い傾向が顕著となり、図１４に示されるように、凸部の被覆材５４は、凹部の被覆材５４よりも速く除去され、記録要素２４Ａの上の凸部の充填材５２が被覆材５４から露出した。

更にエッチングが進行すると、図１５に示されるように、充填材５２における被覆材５４から露出した凸部は他部よりも速く除去され、充填材５２は、記録要素２４Ａの上において、凹部２６の上におけるよりも速く除去された。これにより、図１６に示されるように、成膜時に対して凹凸が逆転し、記録要素２４Ａの上の保護膜３４の上面は、その下の記録要素２４Ａの幅方向の中央部に相当する部分が基板２２側に最も凹み、且つ、幅が基板２２から離間する方向に単調に増加する断面形状に加工された。尚、記録要素２４Ａの上面は、保護膜３４により加工から保護され、平坦な形状に保持される。更にエッチングが進行すると、図１７に示されるように、保護膜３４の上面の（最も高い部位の）高さと充填要素２８の上面の高さとがほぼ等しくなり、保護膜３４の上面の凹部を除いて表面が平坦化された。

次に、ＣＶＤ法により（記録要素２４Ａの上の）保護膜３４及び充填要素２８の上面に約２ｎｍの厚さでＤＬＣの保護層３６を形成し、更に、ディッピング法により保護層３６の上に１〜２ｎｍの厚さでＰＦＰＥの潤滑層３８を塗布した。保護層３６、潤滑層３８は、（記録要素２４Ａの上の）保護膜３４及び充填要素２８の上面の形状に倣って成膜され、前記図３、図７に示されるような表面凹部３０が形成された。

充填材５２の成膜や平坦化における成膜パワー、バイアスパワー、ガス圧力等の調整や、ガスの種類、充填材５２、被覆材５４、保護膜３４の材質等の選択により、（記録要素２４Ａの上の）保護膜３４に形成する凹部の形状、幅、深さ等を制御することができる。

このように、記録層２４の凹凸パターンを充填し、平坦化する工程を利用して表面凹部を形成できるので、基板にテクスチャ加工を施して表面にテクスチャパターンを形成する手法よりも生産性が良い。又、基板の上面よりも表面に近い保護膜３４の上面に所望の凹部を形成し、これに倣って保護層３６、潤滑層３８を形成して表面凹部３０を形成しているので、それだけ所望の形状に近い表面凹部が得られる。

このようにして得られた８種類の磁気記録媒体１２の表面凹部３０の深さ、記録要素２４Ａの上の表面３２と充填要素２８の上の表面３２との段差をＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて測定したところ表１に示されるような結果であった。尚、表１に記載された数値はいずれも各種類の１０枚の磁気記録媒体１２の平均値である。又、Ｆ〜Ｈ種の段差は、これらの段差の分だけ、記録要素２４Ａの上の表面３２が充填要素２８の上の表面３２よりも高いことを示す。

又、これら８種類の磁気記録媒体１２に対し、中心から半径方向に１８〜２０ｍｍの２ｍｍの幅の領域において、１０万回の磁気ヘッド１４のシーク試験を行った。この際、磁気ヘッド１４は、浮上高さが１０ｎｍとなるようにサスペンション荷重を調節した。又、平均シーク時間は１２ｍｓとした。シーク試験後、磁気ヘッド１４のクラッシュ痕を調べた。

又、磁気記録媒体１２の中心から半径方向に２０ｍｍの位置に磁気ヘッド１４のスライダの浮上位置を保持し、ＬＤＶ（Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｉｂｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて磁気ヘッド１４の浮上高さの変動量を測定した。

これらの測定結果を表１に示す。尚、クラッシュ痕の測定結果は磁気ヘッドにクラッシュ痕を生じさせた磁気記録媒体の枚数として示す。又、表１に記載された磁気ヘッド１４の浮上高さの変動量は各種類の１０枚の磁気記録媒体１２の平均値である。

[比較例]
上記実施例に対し、鏡面研磨された１０枚の基板を用意し、実施例と同様にして基板の上に保護層３６、潤滑層３８を形成した。これらの基板に対して１０万回の磁気ヘッド１４のシーク試験を行った。尚、シーク試験の条件を上記実施例と同様とした。シーク試験後、磁気ヘッド１４のクラッシュ痕を調べた。又、実施例と同様に磁気ヘッド１４の浮上高さの変動量を測定した。これらの測定結果を表１に併記して示す。

表１に示されるように、比較例は、１０枚の基板のうち、６枚の基板でクラッシュが発生していたのに対し、実施例は、８種類、合計８０枚の総ての磁気記録媒体１２においてクラッシュは全く発生していなかった。即ち、実施例は比較例に対しクラッシュの発生を抑制する効果が著しく高いことが確認された。比較例は、基板が鏡面研磨されているために、磁気ヘッドが吸着されることによるクラッシュが生じやすくなっているのに対し、実施例は、磁気記録媒体１２表面３２に表面凹部３０が形成されているため、磁気ヘッドの吸着によるクラッシュが抑制されたものと考えられる。

又、ハードディスクの場合、良好な記録／再生特性を得るためには磁気ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に制限することが目安とされている。表１より、記録要素２４Ａの上の表面３２と、充填要素２８の上の表面３２と、の段差が３ｎｍであるＨ種だけが、磁気ヘッドの浮上高さの変動量が３ｎｍを超えており、記録要素２４Ａの上の表面３２と、充填要素２８の上の表面３２と、の段差が２．５ｎｍ以下であるＡ〜Ｇ種はいずれも磁気ヘッドの浮上高さの変動量が３ｎｍ以下であった。即ち、記録要素２４Ａの上の表面３２と、充填要素２８の上の表面３２と、の段差を０〜２．５ｎｍの範囲内に制限することで、磁気ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に確実に抑制できることがわかる。

本発明は、例えば、ディスクリートトラック媒体、パターンド媒体等の、記録層が所定の凹凸パターンで形成された磁気記録媒体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２実施形態に係る磁気記録媒体の記録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６実施形態に係る磁気記録媒体の記録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７実施形態に係る磁気記録媒体の記録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８実施形態に係る磁気記録媒体の表面凹部の形状を拡大して模式的に示す平面図 本発明の第９実施形態に係る磁気記録媒体の表面凹部の形状を拡大して模式的に示す平面図 本発明の第１０実施形態に係る磁気記録媒体の表面凹部の形状を拡大して模式的に示す平面図 本発明の実施例に係る磁気記録媒体の製造工程において、被加工体の表面に充填材及び被覆材が成膜された状態を模式的に示す側断面図 平坦化により同被覆材が凸部において除去された状態を模式的に示す側断面図 同充填材に対するエッチングが凸部において他部よりも進行した状態を模式的に示す側断面図 同充填材の凹凸が成膜時に対して逆転した状態を模式的に示す側断面図 記録要素の上の保護膜の上面が、その下の記録要素の幅方向の中央部に相当する部分が基板側に最も凹み、且つ、幅が基板から離間する方向に単調に増加する断面形状に加工された状態を模式的に示す側断面図 本出願における表面凹部の深さ、記録要素の上の表面及び充填要素の上の表面の段差を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、１０８…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、１０２…基板
２４…記録層
２４Ａ、１０６Ａ…記録要素
２６…凹部
２８、１０４…充填要素
３０、１００…表面凹部
３２、１１０…表面
３４、１１２…保護膜
３６…保護層
３８…潤滑層
４０…下地層
４２…反強磁性層
４４…軟磁性層
４６…配向層
５０…被加工体
５２…充填材
５４…被覆材

Claims (6)

1. 基板の上に所定の凹凸パターンで形成された記録層の凸部として形成された記録要素と、該記録要素の間の凹部に充填された充填要素と、前記記録要素の上に形成された保護膜と、を含み、該保護膜の上面が前記基板側に凹む形状に形成されて、前記記録要素の上の表面に、その下の記録要素の上面の最小幅の方向である幅方向の該記録要素の中央部に相当する部分が前記基板側に最も凹み、且つ、前記幅方向の幅が該基板から離間する方向に単調に増加する断面形状の表面凹部が形成された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た記録層の凸部として形成された記録要素と、該記録要素の間の凹部に充填された充填要素と、を含み、前記記録要素の上面が前記基板側に凹む形状に形成されて、該記録要素の上の表面に、その下の記録要素の上面の最小幅の方向である幅方向の該記録要素の中央部に相当する部分が前記基板側に最も凹み、且つ、前記幅方向の幅が該基板から離間する方向に単調に増加する断面形状の表面凹部が形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。
3. 請求項１又は２において、
   前記記録要素は、データ領域において前記記録層のトラックの形状で形成され、前記表面凹部は、前記データ領域において前記トラックの周方向に沿って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、
   前記表面凹部の深さが０．１〜４ｎｍであることを特徴とする磁気記録媒体。
5. 請求項３又は４において、
   前記記録要素の上の表面と、前記充填要素の上の表面と、の段差が０〜２．５ｎｍ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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