JP4319059B2 - 磁性膜の形成方法、磁性パターンの形成方法及び磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁性膜の形成方法、磁性パターンの形成方法及び磁気記録媒体の製造方法に関し、さらに詳しくは、記録部と非記録部とからなる磁性膜を記録パターンに従って加工することができる磁性膜の形成方法等に関するものである。

ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、データの高速アクセス及び高速転送が可能な大容量の記憶装置として、コンピュータの発展と共に著しい性能向上を続けている。特にこの１０年間では年率６０％〜１００％で面記録密度が向上しており、記録密度のさらなる向上が求められている。

ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の記録密度を向上させるためには、トラック幅の縮小又は記録ビット長の短縮が必要である。しかし、トラック幅を縮小させると、隣接するトラック同士が干渉し易くなるという問題がある。すなわち、トラック幅の縮小は、記録時においては磁気記録情報が隣接するトラックに重ね書きされ易いという問題や、再生時においては隣接するトラックからの漏洩磁界によるクロストークの問題が起き易いという問題を生じさせる。これらの問題は、いずれも再生信号のＳ／Ｎ比の低下を招き、エラーレートが劣化するという問題を引き起こす要因となる。

こうした問題に対し、隣接するトラック間の影響を低減し、かつ、高いトラック密度を実現する方法として、ディスクリートトラック型の磁気記録媒体（以下、ディスクリートトラック媒体ともいう。）が提案されている。現在提案されているディスクリートトラック媒体は、記録部である磁性膜のトラックの間（ガードバンド）に溝を設けることにより各トラックを隣接するトラックから磁気的に分離したものである。しかし、この方法では、トラック間に物理的な溝が存在するために、磁気記録媒体上での磁気ヘッドの安定な浮上を実現することが困難である。

一方、トラック間の溝に非磁性物質を充填した後に平坦化加工することにより、磁気記録媒体上での磁気ヘッドの浮上特性を安定なものとすることができるが、製造プロセスが複雑になり、製造コストが増大するという問題が生じる。

これらの問題を回避するための方法として、イオンを磁性膜に照射して局所的に磁気特性を改質する加工方法が検討されている（例えば、特許文献１，２を参照）。特許文献１に記載の方法は、軽イオンを積層膜に照射し、その衝撃により積層膜界面の原子をミキシングすることにより、照射部の磁気特性を改質する方法である。また、特許文献２に記載の方法は、イオンビームを照射することによる局所的な発熱を利用して照射部の磁気特性を改質する方法である。
特表２００２−５０１３００号公報 特開２００３−２２５２５号公報

本発明は、上述した従来の問題を回避するための新たな手段を提供するものであって、その第１の目的は、保磁力が異なる部分を有する磁性膜を形成することができる磁性膜の形成方法を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、そうした方法を利用した磁性パターンの形成方法を提供することにあり、本発明の第３の目的は、そうした方法を利用した磁気記録媒体の製造方法を提供することにある。

前記第１の目的を達成する本発明の磁性膜の形成方法は、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方と、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方とを主成分とする薄膜を熱処理した後に、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンを局所的に注入することを特徴とする。

この発明によれば、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方とＰｄ及びＰｔの少なくとも一方とを主成分とする膜を熱処理するので、熱処理後の膜はＣｕＡｕＩ型規則構造となり極めて高い磁気異方性を有することになる。この熱処理後の膜にＮｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンを局所的に注入することにより、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入された部分は保磁力が低くなる。その結果、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが局所的に注入されていない部分は高い保磁力を示し、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入された部分は低い保磁力を示した磁性膜が形成されることになる。

したがって、本発明の磁性膜の形成方法によれば、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入された部分とＮｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入されていない部分との間で保磁力が異なる磁性膜を形成することができる。このため、従来のような溝等を形成することなくディスクリートトラック媒体等を形成することができるので、実質的に表面凹凸のない磁性パターンを形成することができる。

本発明の磁性膜の形成方法において、前記熱処理後のＮｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入されていない部分がＣｕＡｕＩ型規則構造であることを特徴とする。この発明によれば、熱処理後のＮｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入されていない部分がＣｕＡｕＩ型規則構造であるので、極めて高い磁気異方性を示している。その結果、こうした高い磁気異方性を有する磁性膜は、記録磁化の熱安定性を向上させるという効果を奏する。

本発明の磁性膜の形成方法において、前記薄膜が、前記Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を主成分とする膜と、前記Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方を主成分とする膜とを積層した薄膜であることが好ましい。

本発明の磁性膜の形成方法において、前記薄膜が、前記Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方と前記Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方とが膜厚方向において組成が変調した組成変調膜であることが好ましい。この発明によれば、薄膜が組成変調膜であると、熱処理時に界面拡散が起こることで拡散の活性化エネルギーが低下すると考えられるので、低い熱処理温度であっても薄膜をＣｕＡｕＩ型規則構造に変化させることができる。

前記第２の目的を達成する本発明の磁性パターンの形成方法は、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方と、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方とを主成分とする薄膜を熱処理した後に、この熱処理後の膜の所定の箇所にマスクを用いてＮｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンを注入することを特徴とする。

この発明によれば、前記の磁性膜の形成方法の場合と同様に、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが局所的に注入されていない部分は、ＣｕＡｕＩ型規則構造に十分に変化して高い保磁力を示し、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入された部分は、保磁力が低くなる。したがって、本発明の磁性パターンの形成方法によれば、磁性パターンを備えたディスクリートトラック媒体等を、従来のような溝等を形成することなく形成することができるので、実質的に表面凹凸のない磁性パターンを形成することができる。

前記第３の目的を達成する本発明の磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基板と、その非磁性基板上に設けられる磁性膜とを少なくとも有する磁気記録媒体の製造方法であって、前記磁性膜が、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方と、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方とを主成分とする薄膜を熱処理した後に、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンを局所的に注入してなることを特徴とする。
この発明によれば、所定の磁性パターンを備えたディスクリートトラック媒体等の磁気記録媒体を、従来のような溝等を形成することなく製造することができるので、実質的に表面凹凸のない磁気記録媒体を製造することができる。
本発明の磁気記録媒体の製造方法において、前記Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンの局所的な注入がマスクを用いて行われることを特徴とする。

以上のように、本発明の磁性膜の形成方法、磁性パターンの形成方法及び磁気記録媒体の製造方法によれば、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入された部分の保磁力を低下させることができる。その結果、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入されていない部分とＮｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入された部分との間で保磁力が異なる磁性膜を形成することができるので、例えばマスクを用いてＮｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンを所定の箇所に注入することにより、実質的に表面凹凸のない所望の磁性パターンを形成することができる。

特に、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入されていない箇所を同心円状のトラックパターンとしてディスク状の非磁性基板上に形成することにより、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入されていない部分である所定の磁性パターンを備えたディスクリートトラック媒体等の磁気記録媒体を、従来のような溝等を形成することなく製造することができる。こうして製造された磁気記録媒体は、実質的に表面凹凸がなく、製造コストも抑えることができる。

以下、本発明の磁性膜の形成方法、磁性パターンの形成方法及び磁気記録媒体の製造方法について、図面を参照しつつ順次説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明の範囲は制限されない。

（磁性膜の形成方法）
図１は、本発明の磁性膜の形成方法の一例を示す工程図である。図１（ａ）は積層された薄膜の断面形態を示しており、図１（ｂ）は薄膜を熱処理した工程の断面形態を示しており、図１（ｃ）は熱処理後の膜にＢ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンを注入する工程の断面形態を示しており、図１（ｄ）はＢ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入された結果として形成された本発明の磁性膜の断面形態を示している。図２は、図１（ｄ）に示す磁性膜において、基板と磁性膜との間に下地膜及び中間膜を設けた態様の一例を示す積層方向の断面図である。図３は、本発明の組成変調膜の成膜方法の一例を示す工程図である。

本発明の磁性膜の形成方法は、図１に示すように、基板１上に形成されたＦｅ及びＣｏの少なくとも一方と、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方とを主成分とする薄膜４を熱処理した後に、この熱処理後の膜５にＢ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオン６を局所的に注入して磁性膜１１を形成することに特徴がある。

基板１としては、非磁性基板が使用され、例えば、一般に磁性膜の基板として使用されるアルミニウム合金基板、ガラス基板、シリコン基板等が挙げられる。

基板１上に形成される薄膜４は、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方を主成分とする第１膜２と、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を主成分とする第２膜３とを交互に積層した積層薄膜でもよいし、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方（図３ではＰｔ原子４１）とＦｅ及びＣｏの少なくとも一方（図３ではＦｅ原子４２）とを交互に堆積して成膜した組成変調膜でもよい。

薄膜４が積層薄膜である場合には、第１膜２は、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方を主成分とする膜であれば特に限定されない。Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方としては、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｄ−Ｐｔ等を好ましく挙げられ、特にＰｔが好ましい。また、第２膜３は、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を主成分とする膜であれば特に限定されない。Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ等を好ましく挙げられ、特にＦｅが好ましい。

積層薄膜は、基板１上に設けられた後に熱処理されて磁気異方性の高いＰｔ−Ｆｅ、Ｐｔ−Ｃｏ、Ｐｔ−Ｃｏ−Ｆｅ等の磁性膜になることができる元素で第１膜２と第２膜３とが構成されていることが望ましく、特に第１膜２としてのＰｔ膜と、第２膜３としてのＦｅ膜とが積層された積層薄膜であることが望ましい。

積層薄膜の形成は、スパッタリング法等の各種の成膜手段により行うことができる。第１膜２と第２膜３との積層は、それぞれの成膜元素を有する各ターゲットを用い、各ターゲットを所定時間、所定電力でスパッタすることにより所望の組成からなる第１膜２と第２膜３とを成膜することができる。

薄膜４が組成変調膜である場合には、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方とＰｄ及びＰｔの少なくとも一方との組成が変調している組成変調膜であれば特に限定されないが、例えば、図３に示すように、膜厚方向においてＦｅ及びＣｏの少なくとも一方とＰｄ及びＰｔの少なくとも一方との組成が変調している組成変調膜であることが望ましい。組成変調膜は、例えば、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方とＰｄ及びＰｔの少なくとも一方との原子をそれぞれの厚さがその単原子層の厚さ以下となるように成膜レートを調整して堆積させた結果、成膜されたものである。なお、ここでいう「変調」とは、従来の単原子層を交互に積層した積層膜のように膜厚方向の各層の組成が単一の原子のみからなるのではなく、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方とＰｄ及びＰｔの少なくとも一方とが、膜厚方向に異なる組成で連続的に変化している状態を表している。

組成変調膜は、例えば、ＰｔとＦｅとを交互に堆積させてＰｔの割合が多い部分とＦｅの割合が多い部分とが周期的に配置されている組成変調膜等を例示できる。

この例示された組成変調膜において、Ｐｔの割合が多い部分は、ＰｔとＦｅとの合計に対するＰｔの割合が５０原子％を超え、９０原子％以下であることが好ましく、６０原子％以上、９０原子％以下であることがより好ましい。Ｐｔの割合が多い部分をこうした割合の範囲となるように堆積させることにより、後述するようにその後の熱処理により磁気異方性の高いＣｕＡｕＩ型規則構造の膜を形成することができる。Ｐｔの割合が９０原子％を超える場合は、その後に熱処理しても磁気異方性の高いＣｕＡｕＩ型規則構造の膜を形成することができないことがある。なお、Ｐｔの割合が５０原子％を超え、９０原子％以下である場合におけるＦｅの割合は、ＰｔとＦｅとの合計に対して５０原子％未満、１０原子％以上となる。

こうした組成変調膜としては、具体的には例えば、Ｐｔ原子とＦｅ原子との比率がそれぞれ３：１、１：１、１：３の３つの部分を１周期とした組成変調膜等が挙げられる。

この組成変調膜の成膜方法は、特に限定されず、例えば、図３に示すように、Ｐｔ原子とＦｅ原子とを用いた以下の方法等が挙げられる。

（１）非磁性基板１上にＰｔ単原子層を形成するために必要な量の７５％に相当するＰｔ原子４１をスパッタリング法などにより堆積させる。Ｐｔ原子４１は完全な単原子層を形成することができない７５％の量であるので、形成された第１部分は、図３（ａ）に示すように、２５％の欠陥を有したものとなる。

（２）次に、この第１部分の上にＦｅ単原子層を形成するために必要な量の７５％に相当するＦｅ原子４２をスパッタリング法などにより堆積させる。Ｆｅ原子４２は表面拡散の効果により、Ｆｅ原子４２の２５％が第１部分の欠陥を埋めながら、Ｆｅ原子４２の残りの５０％が第２部分を形成する。その結果、第１部分は、図３（ｂ）に示すように、ＰｔとＦｅとの比率が３：１となり、第２部分は、５０％の欠陥を有したものとなる。

（３）次に、第２部分の上にＰｔ単原子層を形成するために必要な量の７５％に相当するＰｔ原子４１をスパッタリング法などにより堆積させる。Ｐｔ原子４１は表面拡散の効果により、Ｐｔ原子４１の５０％が第２部分の欠陥を埋めながら、Ｐｔ原子４１の残りの２５％が第３部分を形成する。その結果、第２部分は、図３（ｃ）に示すように、ＰｔとＦｅとの比率が１：１となり、第３部分は、７５％の欠陥を有したものとなる。

（４）次に、第３部分の上にＦｅ単原子層を形成するために必要な量の７５％に相当するＦｅ原子４２をスパッタリング法などにより堆積させる。Ｆｅ原子４２は表面拡散の効果により、第３部分の欠陥を全て埋めるように堆積され、第３部分は、図３（ｄ）に示すように、ＰｔとＦｅとの比率が１：３となる。

このような（１）〜（４）のステップにより形成された膜は、３つの部分（第１部分、第２部分、第３部分）を１周期とし、Ｐｔ原子とＦｅ原子との比率がそれぞれ３：１、１：１、１：３と各部分で異なる組成変調構造の膜となる。このような組成変調膜は、単原子層を交互に積層した積層膜に比べ、組成比の周期的なずれによる歪を有しているため、Ｐｔ原子４１とＦｅ原子４２との相互拡散が起こり易く、より低いエネルギーでＣｕＡｕＩ型規則構造が得られると考えられる。

薄膜４は、例えば、厚さ（総厚のことをいう。）が３ｎｍ〜３０ｎｍとなるまで成膜される。薄膜４の厚さが３ｎｍ未満では、その後の熱処理により磁気異方性の高いＣｕＡｕＩ型規則構造の膜を形成することができないことがあり、薄膜４の厚さが３０ｎｍを超えると、その後の熱処理時に粒成長が著しくなり、その結果、例えば得られた膜を磁気記録媒体に適用した場合には媒体ノイズが増大するという悪影響が生じることがある。薄膜４が積層薄膜である場合には、第１膜２の厚さと第２膜３の厚さとが、同じでも異なってもどちらでもよいし、また、各第１膜２の厚さ及び各第２膜３の厚さもそれぞれ同じでも異なってもどちらでもよい。また、薄膜４の厚さが３ｎｍ〜３０ｎｍであればその積層数は特に限定されない。

薄膜４は、熱処理前においては面心立方構造（ｆｃｃ）の不規則相で磁気異方性及び保磁力が低い膜となり、かつ、熱処理後は高い磁気異方性を示すＣｕＡｕＩ型規則構造となるように、膜組成等が調整されて成膜される。なお、面心立方構造（ｆｃｃ）の不規則相は、例えば、Ｆｅ原子とＰｔ原子とがランダムに配列された不規則相であり、低い磁気異方性及び保磁力を示す。また、ＣｕＡｕＩ型規則構造とは、面心正方構造（ｆｃｔ）のことであり、ｃ軸方向に例えばＦｅ原子とＰｔ原子とが交互に積層された原子配列をとる。

熱処理後に高い磁気異方性を示すＣｕＡｕＩ型規則構造となる薄膜の組成としては、Ｆ_１−ｘＭ_ｘ（ＦはＦｅ及びＣｏの少なくとも一方であり、ＭはＰｄ及びＰｔの少なくとも一方であり、ｘは原子比で０．３以上、０．６５以下である。）の組成とすることが望ましく、こうした組成になるように、薄膜４の組成が調整される。本発明においては、熱処理後の膜５がＦ_１−ｘＭ_ｘ（ＦはＦｅ及びＣｏの少なくとも一方であり、ＭはＰｄ及びＰｔの少なくとも一方であり、ｘは原子比で０．３以上、０．６５以下である。）の組成からなるＣｕＡｕＩ型規則構造を有するので、熱処理後の膜５は極めて高い磁気異方性を有している。熱処理により、薄膜の結晶構造が面心立方構造（ｆｃｃ）の不規則相から、格子定数がａ軸方向に伸び、ｃ軸方向に縮んだ面心正方構造（ｆｃｔ）の規則相に変化すると、縮小したｃ軸方向には、一原子層毎に、例えば、Ｆｅ原子とＰｔ原子とが交互に積層されたいわゆる原子レベルでの超格子が形成されるので、原子配列の異方性は、ｃ軸方向に極めて高い一軸性の磁気異方性を生み出す。その結果、こうした高い磁気異方性をもつ熱処理後の膜５は、記録磁化の熱安定性を向上させるという効果を奏する。なお、上述のような不規則相から規則相への変化は、一般に、規則−不規則変態（order-disorder transformation）といわれている。

薄膜４は、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方とＰｄ及びＰｔの少なくとも一方とを主成分とするものであり、孤立粒子系の磁気記録媒体にするための他の成分が通常含まれている。他の成分としては、例えば酸化物、フルオロカーボン等が挙げられる。

熱処理は、薄膜４をＣｕＡｕＩ型規則構造に変化させることができるようにその条件が設定される。そうした熱処理条件は、薄膜４の組成等に応じて一概には決められないが、例えば、熱処理雰囲気の圧力は、好ましくは５×１０^−６Ｔｏｒｒ以下である。熱処理雰囲気の圧力が５×１０^−６Ｔｏｒｒを超えると、磁性膜１１の酸化による劣化が生じることがある。また、熱処理温度は、好ましくは３００℃〜７５０℃の範囲内である。熱処理温度が３００℃未満であると、薄膜４のＣｕＡｕＩ型規則構造への変化が十分に行われないことがあり、熱処理温度が７５０℃を超えると、熱処理後の膜５の表面形状の変化が生じることがある。また、熱処理時間は、好ましくは５秒〜１００００秒である。熱処理時間が５秒未満であると、薄膜４のＣｕＡｕＩ型規則構造への変化が十分に行われないことがあり、熱処理時間が１００００秒を超えると、用いた基板１の材質にもよるが基板１の変形が生じることがある。

このような熱処理条件でＦｅ及びＣｏの少なくとも一方と、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方とを主成分とする薄膜４を熱処理することにより、薄膜４は高い磁気異方性を示すＣｕＡｕＩ型規則構造に変化する。その結果、熱処理後の膜５は高い保磁力を示す。例えば、Ｐｔ原子とＦｅ原子とを交互に堆積させた薄膜４を熱処理することにより、保磁力Ｈｃが約５０００Ｏｅ以上、後述する実施例においては６８００Ｏｅである高い保磁力の膜５が得られる。

Ｂ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種は、イオン注入法により熱処理後の膜５に注入される。注入されるイオンは、Ｂ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＧａから選ばれる１種でも、２種以上でもよい。Ｂ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種は、熱処理後の膜５の保磁力を低減させる効果（以下、「保磁力低減効果」ともいうこともある。）を有する。なお、以下においては、Ｂ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＧａから選ばれる１種を「Ｂ等」ということもある。本発明においては、Ｂ等のイオン６を熱処理後の膜５の所定の部位に局所的に注入することにより、Ｂ等のイオン６が注入された部位７は保磁力が低くなる。その結果、Ｂ等のイオン６が注入された部位７は低い保磁力を示す部位９となり、Ｂ等のイオン６が注入されていない部位８は高い保磁力を示す部位１０となる。

本発明において、Ｂ等のイオン６の注入量は、注入された部位７の保磁力ができるだけ低くなる範囲から設定される。例えば、Ｂ（ホウ素）の注入量は、熱処理後の膜５の組成で１原子％〜１０原子％の範囲内であることが好ましい。Ｃｒの注入量は、熱処理後の膜５の組成で０．０５原子％〜１０原子％の範囲内であることが好ましく、１原子％〜１０原子％の範囲内であることがより好ましい。Ｎｂの注入量は、熱処理後の膜５の組成で０．０５原子％〜１０原子％の範囲内であることが好ましい。Ｇａの注入量は、熱処理後の膜５の組成で０．０５原子％〜１０原子％の範囲内であることが好ましく、０．０５原子％〜５原子％の範囲内であることがより好ましい。これらの範囲内のＢ等のイオン６を注入することにより、Ｂ等のイオン６が注入された部位７は、低い保磁力を示す部位９となる。Ｂ等のイオン６の注入量が１原子％又は０．０５原子％未満では、注入された部位７の保磁力低減効果を十分に発揮することができないことがある。一方、Ｂ等のイオン６の注入量が１０原子％を超えると、注入された部位７の表面粗さが大きくなることがある。

なお、例えば、ディスクリートトラック型の磁気記録媒体やディスクリートビット型の磁気記録媒体等のパターンド磁気記録媒体においては、磁性パターン以外の部位（すなわち、Ｂ等のイオン６が注入された部位）の保磁力がより低いことが望ましい。磁性パターン以外の部位の保磁力が低いパターンド磁気記録媒体は、Ｓ／Ｎ比の低下やエラーレートの劣化を生じさせることなくトラック幅の縮小又は記録ビット長の短縮を可能にすることができる。

Ｂ等のイオン６の注入は、イオン注入法により行われる。イオン注入法は、イオン注入装置を用いるが、Ｂ等のイオン６を注入する場合において、薄膜４の厚さが３ｎｍ〜３０ｎｍのときには、注入されるイオンに応じて一概には決められないが、その注入電圧が５ｋｅＶ〜３５ｋｅＶの範囲内であることが望ましい。この範囲内の注入電圧でＢ等のイオン６を注入することにより、例えば熱処理後の膜５の厚さ方向の各部にＢ等のイオン６を注入することができる。なお、注入電圧は熱処理後の膜５の厚さが薄い場合には前記範囲内の小さめの値に設定することが望ましく、熱処理後の膜５の厚さが厚い場合には前記範囲内の大きめの値に設定することが望ましい。注入電圧が５ｋｅＶ未満では、熱処理後の膜５の厚さが３ｎｍ〜３０ｎｍのとき、熱処理後の膜５の深部にＢ等のイオン６が十分に注入されず、保磁力低減効果を十分に発揮することができないことがある。一方、注入電圧が３５ｋｅＶを超えると、熱処理後の膜５の厚さが３ｎｍ〜３０ｎｍのとき、例えば熱処理後の膜５の下に軟磁性裏打ち層の目的で下地膜を設けた場合には下地膜にまでＢ等のイオン６が注入されて軟磁気特性が劣化してしまうことがある。

以上説明した本発明の磁性膜の形成方法において、基板１と磁性膜１１の間には、図２に示すように、下地膜３１や中間膜３２を下地として設けることができる。こうした下地膜３１や中間膜３２を備えた磁性膜１１は、それらが設けられていない磁性膜に比べて、磁性膜の結晶配向性や記録特性に優れるという効果がある。

下地膜３１は、非磁性材料からなる基板１上に軟磁性裏打ち層の目的で設けられるものであり、例えば、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＮｂ、ＦｅＣｏ等の材料で厚さ５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で形成される。この下地膜３１の成膜は、例えばスパッタリング法等で行うことができる。

中間膜３２は、下地膜３１上に磁性膜の結晶配向性を制御する目的で設けられるものであり、例えば、ＭｇＯ等の材料で厚さ０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲で形成される。この中間膜３２の成膜も、例えばスパッタリング法等で行うことができる。

（磁性パターンの形成方法）
次に、本発明の磁性パターンの形成方法について説明する。

本発明の磁性パターンの形成方法は、上述した磁性膜の形成方法において、Ｂ等のイオンの局所的な注入をマスクを用いて行うことに特徴がある。すなわちＦｅ及びＣｏの少なくとも一方と、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方とを主成分とする薄膜を熱処理した後に、この熱処理後の膜の所定の箇所にマスクを用いてＢ等のイオンを注入することに特徴を有している。この場合の薄膜は、例えば、図１に示したように、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方を主成分とする第１膜２と、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を主成分とする第２膜３とを積層した薄膜４や、例えば、図３に示したようにＰｄ及びＰｔの少なくとも一方とＦｅ及びＣｏの少なくとも一方とを交互に堆積させた組成変調膜のいずれであってもよい。

マスク２０の材質については、特に限定されるものではなく、フォトリソグラフィで形成したレジスト、シリコンステンシル等に代表される各種のものを任意に使用することができる。特に本発明においては、マスク２０の開口部を、例えばディスクリートトラック媒体を形成するための同心円状のトラックパターン以外の部分とすることにより、保磁力低減効果のあるＢ等のイオンをそのトラックパターン以外の部分に注入してＢ等のイオンが注入されていない部分をトラックパターンとすることができる。また、マスク２０の開口部を、例えばディスクリートビット媒体を形成するためのドット状のパターン以外の部分とすることにより、保磁力低減効果のあるＢ等のイオンをそのドットパターン以外の部分に注入してＢ等のイオンが注入されていない部分をドットパターンとすることができる。

こうした方法で熱処理後の膜にＢ等のイオンを注入することにより、Ｂ等のイオンが注入されていない部分は高い保磁力を示す同心円状のトラックパターンとすることができ、Ｂ等のイオンが注入された部分は低い保磁力を示すパターンとすることができる。

したがって、本発明の磁性パターンの形成方法によれば、保磁力の低い部位をパターン状に形成することにより実質的に表面凹凸のない磁性パターンを極めて単純なプロセスで形成することができる。

なお、ディスクリートトラック媒体に設けられる同心円状のトラックパターンを形成するためのマスクとしては、例えばマスクの幅が３０ｎｍ〜２５０ｎｍ程度でマスクのトラックピッチが５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度のマスクパターンをもつマスクを使用できる。また、ディスクリートビット媒体に設けられるドット状のビットパターンを形成するためのマスクとしては、例えばマスクの径が１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度でマスクのドットピッチが２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度のマスクパターンをもつマスクを使用できる。

（磁気記録媒体の製造方法）
次に、本発明の磁気記録媒体の製造方法について説明する。

本発明の磁気記録媒体の製造方法は、上述した磁性パターンの形成方法を利用したものであり、非磁性基板と、その非磁性基板上に設けられる磁性膜とを少なくとも有する磁気記録媒体の製造方法であって、磁性膜が、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方と、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方とを主成分とする薄膜を熱処理した後に、Ｂ等のイオンを局所的に注入してなることを特徴とする。なお、製造される磁気記録媒体は、図２で示した形態と同じ形態で形成されるので、以下においては、図１又は図２で使用した符号を用いて各膜を説明する。

製造される磁気記録媒体は、非磁性基板３０（図１においては符号１に該当する）と磁性膜１１との間に、図２に示すような下地膜３１や中間膜３２が下地として設けられる。こうした構成からなる磁気記録媒体は、垂直記録方式における記録磁界を磁性膜の記録部位によく集中させること（記録効率に優れること）ができるという効果がある。

本発明の磁気記録媒体の製造方法によれば、所定の磁性パターンを備えたパターンド媒体であるディスクリートトラック媒体やディスクリートビット媒体等の磁気記録媒体を、従来のような溝等を形成することなく製造することができるので、実質的に表面凹凸のない磁気記録媒体を製造することができる。

以下、磁気記録媒体の製造方法についての実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明する。

（実施例１）
非磁性基板３０として厚さ０．６３５ｍｍのガラス基板を用い、その上に下地膜３１として厚さ１５０ｎｍとなるようにスパッタリング法でＮｉＦｅＮｂを成膜し、さらにその上に中間膜３２として厚さ３ｎｍとなるようにスパッタリング法でＭｇＯを成膜した。成膜された中間膜３２上に、Ｐｔ単原子層を形成するために必要な量の７５％に相当するＰｔ原子４１をスパッタリング法により堆積させ、引き続いて、Ｆｅ単原子層を形成するために必要な量の７５％に相当するＦｅ原子４２をスパッタリング法により堆積させる。そして、こうしたＰｔ原子４１の堆積とＦｅ原子４２の堆積とを交互に繰り返し、その繰り返し数が６３回になるまで交互に堆積を行って薄膜を成膜した。得られた薄膜は、Ｐｔ原子４１とＦｅ原子４２との比率がそれぞれ３：１、１：１、１：３を１周期とする組成変調膜であり、この組成変調膜の原子組成比はエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ（energy dispersive spectrumeter））による組成分析の結果ではＰｔ_４５Ｆｅ_５５であり、その薄膜の総厚さは２０ｎｍであった。薄膜の成膜は、ＰｔターゲットとＦｅターゲットとを回転可能なターゲットプレート上に配置し、そのターゲットプレートを回転させて所定位置で停止させ、それぞれのターゲットをスパッタすることにより行った。

次に、得られた薄膜を熱処理した。熱処理は、５×１０^−７Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気中で６００℃・３６００秒の条件で行った。熱処理後の膜にＢ（ホウ素）イオンを注入して４種の磁性膜（試料２〜５）を作製した。Ｂイオンの注入は、イオン注入装置（日新電機株式会社製；型番ＮＨ２０ＳＲ）を用いて行った。磁性膜中のＢイオンの注入量は、注入された各薄膜をラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ）で測定した値で表した。試料２〜５では、表１に示すように、熱処理後の膜に注入電圧５ｋｅＶで０．０５原子％〜１０原子％の注入量のＢイオンを注入した。磁性膜中のＢイオンの注入量は、イオン注入された各膜をラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ）で測定した値で表した。作製した磁性膜の磁気特性について調べ、その結果を表１に示した。磁性膜の結晶構造は、Ｘ線回折から決定した。磁気特性については、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）により面内方向の保磁力Ｈｃを測定した。なお、試料１はＢイオンが注入されていない場合である。

表１の結果から明らかなように、本発明に係る試料３〜５の場合は、そのいずれにおいても低い保磁力を示した。なお、磁気記録媒体の非記録部として好ましい範囲は、保磁力Ｈｃが２０００Ｏｅ未満であり、本発明に係る試料３〜５の場合はいずれも好ましい範囲内となった。これに対して、Ｂの注入量が０．０５原子％の試料２の場合は、保磁力を十分に低下させることができなかった。よって、Ｂイオンの注入量は、熱処理後の膜の組成で１原子％〜１０原子％の範囲内であることが好ましく、特に５原子％〜１０原子％の範囲内であることが好ましいことが分った。

また、試料１〜５について、イオン注入後における磁性膜の表面粗さＲａ（算術平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１））を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）から得られたデータを換算して算出し、その結果を表２に示した。

表２の結果から明らかなように、５ｋｅＶの注入電圧でＢイオンを厚さ２０ｎｍの膜に注入した場合の試料２〜５（すなわちＢイオンの注入量を０．０５原子％〜１０原子％とした場合）は、磁性膜の表面粗さ（Ｒａ）が小さかった。なお、磁気記録媒体の非記録部としては、表面粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍ未満であることが好ましく、試料３〜５はいずれもこの範囲内となった。

（実施例２）
実施例１のＢイオンの代わりにＣｒイオンを１８ｋｅＶの注入電圧で熱処理後の膜に注入した以外は前記の実施例１と同様にして４種の磁性膜（試料６〜９）を作製した。試料６〜９では、熱処理後の膜に注入電圧１８ｋｅＶで０．０５原子％〜１０原子％の注入量のＣｒイオンを注入した。作製した磁性膜の磁気特性について、前記の実施例１と同様に振動試料型磁力計（ＶＳＭ）により面内方向の保磁力Ｈｃを測定した。その結果を表３に示した。

表３の結果から明らかなように、本発明に係る試料６〜９の場合は、そのいずれにおいても低い保磁力を示した。よって、Ｃｒイオンの注入量は、熱処理後の膜の組成で０．０５原子％〜１０原子％の範囲内であることが好ましく、特に１原子％〜１０原子％の範囲内であることが好ましいことが分った。

また、試料６〜９について、イオン注入後における磁性膜の表面粗さＲａ（算術平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１））を、前記の実施例１と同様に原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）から得られたデータを換算して算出し、その結果を表４に示した。

表４の結果から明らかなように、１８ｋｅＶの注入電圧でＣｒイオンを厚さ２０ｎｍの膜に注入した場合の試料６〜９（すなわちＣｒイオンの注入量を０．０５原子％〜１０原子％とした場合）は磁性膜の表面粗さ（Ｒａ）が小さかった。

（実施例３）
実施例１のＢイオンの代わりにＮｂイオンを３５ｋｅＶの注入電圧で熱処理後の膜に注入した以外は前記の実施例１と同様にして４種の磁性膜（試料１０〜１３）を作製した。試料１０〜１３では、熱処理後の膜に注入電圧３５ｋｅＶで０．０５原子％〜１０原子％の注入量のＮｂイオンを注入した。作製した磁性膜の磁気特性について、前記の実施例１と同様に振動試料型磁力計（ＶＳＭ）により面内方向の保磁力Ｈｃを測定した。その結果を表５に示した。

表５の結果から明らかなように、本発明に係る試料１０〜１３の場合は、そのいずれにおいても低い保磁力を示した。よって、Ｎｂイオンの注入量は、熱処理後の膜の組成で０．０５原子％〜１０原子％の範囲内であることが好ましく、特に１原子％〜１０原子％の範囲内であることが好ましいことが分った。

また、試料１０〜１３について、イオン注入後における磁性膜の表面粗さＲａ（算術平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１））を、前記の実施例１と同様に原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）から得られたデータを換算して算出し、その結果を表６に示した。

表６の結果から明らかなように、３５ｋｅＶの注入電圧でＮｂイオンを厚さ２０ｎｍの膜に注入した場合の試料１０〜１３のうち試料１０〜１２（すなわちＮｂイオンの注入量を０．０５原子％〜５原子％とした場合）は、磁性膜の表面粗さ（Ｒａ）が小さかった。なお、試料１３は、試料１０〜１２に比べて磁性膜の表面粗さ（Ｒａ）が大きいが、磁性膜の表面を研磨等して平坦化加工することによりその表面粗さ（Ｒａ）を１．０ｎｍ以下にすることが可能である。

（実施例４）
実施例１のＢイオンの代わりにＧａイオンを３０ｋｅＶの注入電圧で熱処理後の膜に注入した以外は前記の実施例１と同様にして４種の磁性膜（試料１４〜１７）を作製した。試料１４〜１７では、熱処理後の膜に注入電圧３０ｋｅＶで０．０５原子％〜１０原子％の注入量のＧａイオンを注入した。作製した磁性膜の磁気特性について、前記の実施例１と同様に振動試料型磁力計（ＶＳＭ）により面内方向の保磁力Ｈｃを測定した。その結果を表７に示した。

表７の結果から明らかなように、本発明に係る試料１４〜１７の場合は、そのいずれにおいても低い保磁力を示した。よって、Ｇａイオンの注入量は、熱処理後の膜の組成で０．０５原子％〜１０原子％の範囲内であることが好ましいことが分った。

また、試料１４〜１７について、イオン注入後における磁性膜の表面粗さＲａ（算術平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１））を、前記の実施例１と同様に原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）から得られたデータを換算して算出し、その結果を表８に示した。

表８の結果から明らかなように、３０ｋｅＶの注入電圧でＧａイオンを厚さ２０ｎｍの熱処理後の膜に注入した場合の試料１４〜１７のうち試料１４、１５（すなわちＧａイオンの注入量を０．０５原子％〜１原子％とした場合）は、磁性膜の表面粗さ（Ｒａ）が小さかった。なお、試料１６は、試料１４、１５に比べて磁性膜の表面粗さ（Ｒａ）が大きいが、得られた磁性膜の表面を研磨等して平坦化加工することによりその表面粗さ（Ｒａ）を１．０ｎｍ以下にすることが可能である。

従って、保磁力を低減させる効果を有するＢ等の所定量を熱処理後の膜中に局所的にイオン注入することにより、Ｂ等のイオンが注入された部分は低い保磁力を示し、Ｂ等のイオンが注入されていない部分は高い保磁力を示す磁性膜が得られることになる。

本発明の磁性膜の形成方法の一例を示す工程図であり、図１（ａ）は積層された薄膜の断面形態であり、図１（ｂ）は薄膜を熱処理した工程の断面形態であり、図１（ｃ）は熱処理後の膜にＢ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンを注入する工程の断面形態であり、図１（ｄ）はＢ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入された結果として形成された本発明の磁性膜の断面形態である。 図１（ｄ）に示す磁性膜において、基板と磁性膜との間に下地膜及び中間膜を設けた態様の一例を示す積層方向の断面図である。 本発明の組成変調膜の成膜方法の一例を示す工程図である。

符号の説明

１ 基板
２ 第１膜
３ 第２膜
４ 薄膜
５ 熱処理後の膜
６ Ｂ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオン（Ｂ等のイオン）
７ Ｂ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオン（Ｂ等のイオン）が注入された部位
８ Ｂ、Ｃｒ、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオン（Ｂ等のイオン）が注入されていない部位
９ 低い保磁力を示す部位
１０ 高い保磁力を示す部位
１１ 磁性膜
２０ マスク
３０ 非磁性基板
３１ 下地膜
３２ 中間膜
４１ Ｐｔ原子
４２ Ｆｅ原子

Claims (7)

1. Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方と、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方とを主成分とする薄膜を熱処理した後に、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンを局所的に注入することを特徴とする磁性膜の形成方法。
2. 前記熱処理後のＮｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンが注入されていない部分が、ＣｕＡｕＩ型規則構造であることを特徴とする請求項１に記載の磁性膜の形成方法。
3. 前記薄膜が、前記Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を主成分とする膜と、前記Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方を主成分とする膜とを積層した薄膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁性膜の形成方法。
4. 前記薄膜が、前記Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方と前記Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方とが膜厚方向において組成が変調した組成変調膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁性膜の形成方法。
5. Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方と、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方とを主成分とする薄膜を熱処理した後に、この熱処理後の膜の所定の箇所にマスクを用いてＮｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンを注入することを特徴とする磁性パターンの形成方法。
6. 非磁性基板と、当該非磁性基板上に設けられる磁性膜とを少なくとも有する磁気記録媒体の製造方法であって、
   前記磁性膜が、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方と、Ｐｄ及びＰｔの少なくとも一方とを主成分とする薄膜を熱処理した後に、Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンを局所的に注入してなることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
7. 前記Ｎｂ及びＧａから選ばれる少なくとも１種のイオンの局所的な注入がマスクを用いて行われることを特徴とする請求項６に記載の磁気記録媒体の製造方法。
   

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