JP4421403B2 - 磁気記録媒体、磁気記録装置、および磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスクリートトラックを有する磁気記録媒体、この磁気記録媒体を組み込んだ磁気記録装置、およびこの磁気記録媒体の製造方法に関する。

近年、ハードディスクドライブのトラック密度の向上に伴い、隣接トラック間の干渉という問題が顕在化している。特に、記録ヘッド磁界のフリンジ効果による書きにじみの低減は重要な技術課題である。

記録トラック間を物理的に分離するディスクリートトラック型パターン媒体は、記録時におけるサイドイレース現象、再生時に隣接トラックの情報が混合してしまうサイドリード現象などを低減できるため、トラック方向の密度を大幅に高めることが可能となり、高密度化を実現できると期待されている。

従来、ディスクリートトラック型パターン媒体を製造するには以下のような方法が知られている（たとえば特許文献1参照）。この方法では、非磁性基板上に下地層（軟磁性下地層、結晶配向制御層）を形成し、レジストを塗布して記録トラックに相当するパターンに加工し、レジストのパターンをマスクとして下地層をエッチングして凹部を形成し、レジストのパターンを除去し、凹部を非磁性層で充填し、非磁性層を平坦化し、全面に垂直磁気記録層および保護層を形成する。この方法では、下地層を分離する凹部内の非磁性層上に成膜された垂直磁気記録層は磁気特性が悪いので、ガードバンドとして機能する。
特開２００３−１６６２２号公報

近年の記録再生ヘッドの低浮上化に伴い、ヘッドの接触による保護膜損傷がＳＮＲ低下の原因になっている。特に、ディスクリートトラック型パターンド媒体に通常の保護膜を形成した場合、凸部にヘッドが接触して磁性層上の保護膜損傷が生じやすいという問題があった。しかし、従来技術では、このような問題点は何ら考慮されていなかった。

本発明の目的は、保護膜損傷の影響を大幅に低減し、磁性層の劣化によるＳＮＲ低下を抑制できる磁気記録媒体を提供することにある。

本発明の一態様に係る磁気記録媒体は、直径が１．８インチ以下の非磁性体基板上に形成された、記録トラックに相当する凸部をなす磁性層パターンおよび記録トラックを分離する溝を埋め込む非磁性層と、前記磁性層パターンおよび非磁性層上に形成されたカーボン保護膜とを有し、前記溝に埋め込まれた非磁性層の厚さが前記磁性層パターンの厚さよりも薄く、前記磁性層パターン上のカーボン保護膜はフッ素を５％以下含む第１カーボン保護膜とフッ素を含まない第２カーボン保護膜とからなり、前記非磁性層上のカーボン保護膜は前記第２カーボン保護膜からなり厚さが２ｎｍ以上であり、前記磁性層パターン上のカーボン保護膜の厚さは前記非磁性層上のカーボン保護膜の厚さよりも厚いことを特徴とする。

本発明の他の態様に係る磁気記録媒体は、上記の磁気記録媒体と、磁気ヘッドとを具備したことを特徴とする。

本発明のさらに他の態様に係る磁気記録媒体の製造方法は、直径が１．８インチ以下の非磁性体基板上に磁性層および第１カーボン保護膜を成膜し、その上にスピンオングラス膜を塗布し、前記スピンオングラス膜に、記録トラックに相当する磁性層パターンに対応する凹凸が形成されたスタンパをインプリントしてパターン転写し、フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングにより前記スピンオングラス膜の凹部に残るインプリント残渣を除去し、かつ前記第１カーボン保護膜に５％以下のフッ素を含ませ、前記スピンオングラス膜のパターンをマスクとしてイオンミリングにより前記第１カーボン保護膜および磁性層をエッチングして磁性層パターンを形成し、スピンオングラス膜を塗布して、前記エッチングにより形成された凹部にスピンオングラス膜を埋め込み、前記スピンオングラス膜をエッチバックし、前記磁性層上の第１カーボン保護膜を露出させ、かつ前記凹部に埋め込まれたスピンオングラス膜からなる非磁性層の厚さを前記磁性層パターンの厚さよりも薄くし、表面に第２カーボン保護膜を形成することにより、前記磁性層パターン上にフッ素を５％以下含む第１カーボン保護膜とフッ素を含まない第２カーボン保護膜とからなるカーボン保護膜を形成し、前記非磁性層上に前記第２カーボン保護膜からなる厚さが２ｎｍ以上のカーボン保護膜を形成して、前記磁性層パターン上のカーボン保護膜の厚さを前記非磁性層上のカーボン保護膜の厚さよりも厚くすることを特徴とする。

本発明の磁気記録媒体によれば、磁性層パターン上のカーボン保護膜が厚いため、保護膜損傷の影響が大幅に低減され、磁性層の劣化によるＳＮＲ低下が抑制される。

図１（Ａ）〜（Ｈ）を参照して本実施例の磁気ディスク（ＤＴＲ媒体）の製造方法を説明する。
図１（Ａ）に示すように、ガラス基板１１上に、約１２０ｎｍの軟磁性層（図示せず）、約２０ｎｍのＲｕ配向制御層（図示せず）、約２０ｎｍの垂直磁気記録層１２、約４ｎｍの第１カーボン保護層１３を順次成膜した。垂直磁気記録層１２としてはＣｏＣｒＰｔに微量のＳｉＯ₂を添加し、保磁力を４ｋＯｅ程度に調整したものを用いた。

基板としては、例えばガラス基板、Ａｌ系合金基板、セラミック、カーボンや、酸化表面を有するＳｉ単結晶基板、及びこれらの基板にＮｉＰなどのメッキが施されたものなどを用いることができる。ガラス基板としては、アモルファスガラス、結晶化ガラスがある。アモルファスガラスとしては汎用のソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスを使用できる。結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスを用いることができる。セラミック基板としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの繊維強化物などが使用可能である。基板としては、上記金属基板、非金属基板の表面にメッキ法やスパッタ法を用いてＮｉＰ層が形成されたものを用いることもできる。また，基板上への薄膜の形成方法として以下ではスパッタリング法のみを取り上げたが，真空蒸着法や電解メッキ法などでも同様の効果を得ることができる。

軟磁性下地層（ＳＵＬ）は、垂直磁気記録層を磁化するための磁気ヘッド例えば単磁極ヘッドからの記録磁界を、水平方向に通して、磁気ヘッド側へ還流させるという磁気ヘッドの機能の一部を担っており、記録層に急峻で充分な垂直磁界を印加させ、記録再生効率を向上させる役目を果たす。軟磁性下地層には、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏを含む材料を用いることができる。このような材料として、ＦｅＣｏ系合金例えばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど、ＦｅＮｉ系合金例えばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど、ＦｅＡｌ系合金、ＦｅＳｉ系合金例えばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど、ＦｅＴａ系合金例えばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど、ＦｅＺｒ系合金例えばＦｅＺｒＮなどを挙げることができる。また、Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微結晶構造、あるいは微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いることができる。また、軟磁性下地層の他の材料として、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、及びＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることができる。Ｃｏは、好ましくは８０ａｔ％以上含まれる。このようなＣｏ合金は、スパッタ法により成膜した場合にアモルファス層が形成されやすい。アモルファス軟磁性材料は、結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示す。また、アモルファス軟磁性材料を用いることにより、媒体の低ノイズ化を図ることができる。好適なアモルファス軟磁性材料として、例えばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、及びＣｏＺｒＴａ系合金などを挙げることができる。

軟磁性下地層の下に、軟磁性下地層の結晶性の向上あるいは基板との密着性の向上のためにさらに下地層を設けることができる。下地層材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、あるいはこれらを含む合金、あるいはこれらの酸化物、窒化物を用いることができる。軟磁性下地層と記録層との間に、非磁性体からなる中間層を設けることができる。中間層の役割は、軟磁性下地層と記録層との交換結合相互作用を遮断することと、記録層の結晶性を制御することの二つがある。中間層材料としては、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、あるいはこれらを含む合金、あるいはこれらの酸化物、窒化物を用いることができる。スパイクノイズ防止のために軟磁性下地層を複数の層に分け０．５〜１．５ｎｍのＲｕを挿入することで反強磁性結合させてもよい。また、ＣｏＣｒＰｔやＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持った硬磁性膜、あるいはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性体からなるピン層と軟磁性層とを交換結合させてもよい。その際に、交換結合力を制御するために、Ｒｕ層の前後に磁性膜（たとえばＣｏ）あるいは非磁性膜（たとえばＰｔ）を積層させてもよい。

垂直磁気記録層としては、たとえばＣｏを主成分とし、少なくともＰｔを含み、必要に応じてＣｒを含み、さらに酸化物を含んだ材料が挙げられる。酸化物としては、特に酸化シリコン，酸化チタンが好適である。垂直磁気記録層は、層中に磁性粒子（磁性を有した結晶粒子）が分散していることが好ましい。この磁性粒子は、垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造であることが好ましい。このような構造を形成することにより、垂直磁気記録層の磁性粒子の配向および結晶性を良好なものとし、結果として高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得ることができる。このような構造を得るためには、含有させる酸化物の量が重要となる。酸化物の含有量は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔの総量に対して、３ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下であることが好ましい。さらに好ましくは５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下である。垂直磁気記録層中の酸化物の含有量として上記範囲が好ましいのは、層を形成した際、磁性粒子の周りに酸化物が析出し、磁性粒子を孤立化、微細化させることができるためである。酸化物の含有量が上記範囲を超えた場合、酸化物が磁性粒子中に残留し、磁性粒子の配向性、結晶性を損ね、さらには、磁性粒子の上下に酸化物が析出し、結果として磁性粒子が垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造が形成されなくなるため好ましくない。また、酸化物の含有量が上記範囲未満である場合、磁性粒子の分離、微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られなくなるため好ましくない。垂直磁気記録層のＣｒの含有量は、０ａｔ％以上１６ａｔ％以下であることが好ましい。さらに好ましくは１０ａｔ％以上１４ａｔ％以下である。Ｃｒ含有量が上記範囲であると、磁性粒子の一軸結晶磁気異方性定数Ｋｕを下げすぎず、また、高い磁化を維持し、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られるため好適である。Ｃｒ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子のＫｕが小さくなるため熱揺らぎ特性が悪化し、また、磁性粒子の結晶性、配向性が悪化することで、結果として記録再生特性が悪くなるため好ましくない。垂直磁気記録層のＰｔの含有量は、１０ａｔ％以上２５ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔ含有量が上記範囲であると、垂直磁性層に必要なＫｕが得られ、さらに磁性粒子の結晶性、配向性が良好であり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られるため、好適である。Ｐｔ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性、配向性が損なわれるおそれがあるため好ましくない。また、Ｐｔ含有量が上記範囲未満である場合、高密度記録に適した熱揺らぎ特性を与えるＫｕが得られないため好ましくない。垂直磁気記録層は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、酸化物のほかに、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅから選ばれる１種類以上の元素を含むことができる。上記元素を含むことにより、磁性粒子の微細化を促進、あるいは結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。上記元素の合計の含有量は、８ａｔ％以下であることが好ましい。８ａｔ％を超えた場合、磁性粒子中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子の結晶性、配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られないため好ましくない。また、垂直磁気記録層としては、上記の他、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＰｔＣｒＯ、ＣｏＰｔＳｉ、ＣｏＰｔＣｒＳｉ，およびＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、およびＲｕからなる群より選択された少なくとも一種を主成分とする合金とＣｏとの多層構造、さらに、これらにＣｒ、ＢおよびＯを添加したＣｏＣｒ／ＰｔＣｒ、ＣｏＢ／ＰｄＢ、ＣｏＯ／ＲｈＯなどを使用することができる。垂直磁気記録層の厚さは、好ましくは５ないし６０ｎｍ、より好ましくは１０ないし４０ｎｍである。この範囲であると、より高記録密度に適している。垂直磁気記録層の厚さが５ｎｍ未満であると、再生出力が低過ぎてノイズ成分の方が高くなる傾向があり、垂直磁気記録層の厚さが４０ｎｍを超えると、再生出力が高過ぎて波形を歪ませる傾向がある。垂直磁気記録層の保磁力は、２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）以上とすることが好ましい。保磁力が２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。垂直磁気記録層の垂直角型比は、０．８以上であることが好ましい。垂直角型比が０．８未満であると、熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。

保護層は、垂直磁気記録層の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐ目的で設けられる。その材料としては、例えばＣ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂を含むものが挙げられる。保護層の厚さは、１〜１０ｎｍとすることが好ましい。これにより、ヘッドと媒体の距離を小さくできるので、高密度記録に好適である。

カーボンは、ｓｐ²結合炭素（グラファイト）とｓｐ³結合炭素（ダイヤモンド）に分類できる。耐久性、耐食性はｓｐ³結合炭素のほうが優れる。表面平滑性はｓｐ²結合炭素のほうが優れる。通常、カーボンはグラファイトターゲットを用いたスパッタリングにより成膜される。この方法では、ｓｐ²結合炭素とｓｐ³結合炭素が混在したアモルファスカーボンが形成される。ｓｐ³結合炭素の割合が大きいものはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）と呼ばれる。ＤＬＣは、耐久性、耐食性に優れ、アモルファスであることから表面平滑性にも優れている。ＣＶＤ（Chemical vapor Deposition）法によりＤＬＣを成膜する場合、原料ガスをプラズマ中で励起、分解し、化学反応によってＤＬＣを生成させるため、適切な条件を設定することにより、ｓｐ³結合炭素に富んだＤＬＣを形成することができる。

図１（Ｂ）に示すように、第１カーボン保護層１３上に、スピンオングラス（ＳＯＧ）膜１４をスピンコートした。その後、ガラス基板１１をオーブンに入れ、１００℃で２０分間プリベークを行い、ＳＯＧ中の溶媒を揮発させた。

ＳＯＧは、シロキサンの化学構造によって、シリカガラス、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー（ＭＳＱ）、水素化シルセスキオキサンポリマー（ＨＳＱ）、水素化アルキルシロキサンポリマー（ＨＯＳＰ）などに分類される。市販材料としては以下のようなものが挙げられる。ハネウエル社からは、シリカガラスの第１世代無機ＳＯＧ（無機ＳＯＧ−１）、ＨＳＱの第２世代無機ＳＯＧ（無機ＳＯＧ−２；Ｔ−１１，Ｔ−１２，Ｔ−１４）、アルキルシロキサンポリマーの第１世代有機ＳＯＧ（有機ＳＯＧ−１）、ＭＳＱおよびＨＯＳＰの第２世代有機ＳＯＧ（有機ＳＯＧ−２；それぞれＴ−１８，Ｔ−２４）などが入手できる。東京応化株式会社からは、ＯＣＤ Ｔ−２（無機），Ｔ−７（有機），Ｔ−１１（有機）などのＯＣＤシリーズが入手できる。ダウコーニング社からは、ＨＳＱである商品名ＦＯＸが入手できる。

ここでは、東京応化株式会社製のＴ−７、またはダウコーニング社製のＦＯＸをメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）で５倍に希釈したものを用いた。東京応化株式会社製のＴ−７（８０００Ｔ）を用いた場合、スピンコータを５００ｒｐｍで２秒間、１０００ｒｐｍで３秒間回転させた後に回転数を４０００ｒｐｍに上げ、ＳＯＧ膜の均一性、平坦性を向上させた。ＳＯＧ膜の膜厚はスピン回転数４０００ｒｐｍ振り切りで約１５０ｎｍであった。ダウコーニング社製のＦＯＸをメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）で５倍に希釈したものを用いた場合、ＳＯＧ膜の膜厚はスピン回転数４０００ｒｐｍ振り切りで約９０ｎｍであった。

一方、別途に作製した、記録トラックとサーボ領域のパターンが形成されたインプリントスタンパ５０を用意した。スタンパ５０の凹凸面にフッ素系の剥離剤を塗布した。プレス機のダイセットの下板に、スタンパ５０、ガラス基板１１、バッファ層を載せた。このとき、スタンパ５０の凹凸面とガラス基板１１上のＳＯＧ膜１４とを対向させた。バッファ層としては厚み０．１ｍｍのＰＥＴシートを用いた。これらをダイセットの上板で挟み、２０００ｂａｒで６０秒間プレスした。６０秒間保持している間に、余剰のＳＯＧを移動させて排除させた。

真空ピンセットを用いてスタンパ５０を剥離することにより、図１（Ｃ）に示すようにＳＯＧ膜１４にスタンパ５０のパターンを転写した。スタンパ５０にはフッ素系の剥離剤を塗布しているため、ＳＯＧ膜がスタンパに付着することはない。インプリントによって形成されたＳＯＧ膜のパターンの凹凸高さは６０〜７０ｎｍであるため、凹部の底に残るＳＯＧの残渣は約１２０ｎｍとなる。

図１（Ｄ）に示すように、フッ素系ガスを用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、凹部の底のＳＯＧ残渣を除去した。エッチングガスにはＳＦ₆を用いるのが好適であるが、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、Ｃ₂Ｆ₆またはこれらの混合ガスを用いてもよい。プラズマソースは、低圧で高密度プラズマが生成可能なＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）が好適であるが、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマや、一般的な平行平板型ＲＩＥ装置でもよい。ここではＩＣＰエッチング装置を用い、エッチングガスはＳＦ₆、チャンバー圧は２ｍＴｏｒｒとし、コイルのＲＦパワーとプラテンのＲＦパワーをそれぞれ１００Ｗとした。たとえば、Ｔ−７を用いた場合には２分４０秒、ＦＯＸを用いた場合には５０秒のエッチング時間でインプリントプロセスでの残渣を除去する。

このとき、垂直磁気記録層１２の表面にある第１カーボン保護層１３は剥離できない。ＳＦ₆ガスにより形成されたＦ・（フッ素ラジカル）がカーボン保護層と反応し、Ｆ含有カーボン保護膜（フッ化カーボン）が形成される。Ｆ含有カーボン保護膜の生成量は、ＩＣＰプラズマ処理時間で制御可能であり、たとえばＴ−７を用いた場合には次にようになる。すなわち、処理時間が２分４０秒以下では図２のようにＦ含有カーボン保護膜はほとんど生成しない。処理時間が３分以上では図３に示すように厚いＦ含有カーボン保護膜１３’が形成される。処理時間が２分４０秒〜３分の範囲であれば、図４に示すように、Ｆ含有カーボン保護膜１３’を図２と図３の中間の厚さにすることができ、処理時間によって厚さを制御できる。

図１（Ｅ）に示すように、残存しているＳＯＧ膜１４をエッチングマスクとして、第１カーボン保護層１３および垂直磁気記録層１２を加工する。垂直磁気記録層１２の加工にはＡｒイオンビームを用いたエッチング（Ａｒイオンミリング）が好適であるが、Ｃｌガス、もしくはＣＯとＮＨ₃の混合ガスを用いたＲＩＥでもよい。ここでは、いかなる材料でもエッチング可能なＡｒイオンミリングで垂直磁気記録層１２を加工した。加速電圧を４００Ｖに設定し、イオン入射角度を３０°から７０°まで変化させてエッチングした。

図１（Ｆ）に示すように、基板表面にＳＯＧ膜１５をスピンコートした。前工程におけるエッチングで形成された凹凸を完全に充填できるＳＯＧ膜１５の膜厚が得られるように、スピンコータの回転数を調整する。ここでは、深さ約５０ｎｍの凹部を完全に充填し、表面Ｒａを０．６ｎｍ以下にするように回転数４０００ｒｐｍでＳＯＧ膜１５をスピンコートした。

図１（Ｇ）に示すように、垂直磁気記録層１２上の第１カーボン保護膜１３が露出するまでエッチバックする。エッチバック後の表面ラフネス（Ｒａ）は約０．６ｎｍであった。このエッチバックプロセスは、Ａｒイオンミリングを用いることが望ましいが、ＳＯＧ膜の残渣除去と同様にＳＦ₆ガスを用いたＲＩＥを用いて行うことも可能である。第１カーボン保護膜１３はｓｐ³結合炭素を多く含むＤＬＣであるため、Ａｒイオンミリングに対するエッチング耐性がＳＯＧ膜１５よりも高い。このため、垂直磁気記録層１２上の第１カーボン保護膜１３よりも、凹部に埋め込まれたＳＯＧ膜１５のほうが低くなる。この際、エッチバック時間を制御することにより、垂直磁気記録層１２上の第１カーボン保護膜１３の厚みを制御できる。ここでは、Ａｒイオンミリングによりエッチバックした。加速電圧４００Ｖ、イオン入射角度３０°で１０分間エッチバックした場合、厚さ４ｎｍの第１カーボン保護膜１３をすべて残すことができた。エッチバック時間を１１分にすると、垂直磁気記録層１２上の第１カーボン保護膜１３の厚みは２ｎｍになり、エッチバック時間を１２分にすると、垂直磁気記録層１２上の第１カーボン保護膜１３が完全になくなった。

図１（Ｈ）に示すように、基板表面全面に第２カーボン保護層１６を成膜した。第２カーボン保護層１６は、凹凸のカバレッジを向上するためにＣＶＤによって成膜することが望ましいが、スパッタリングまたは真空蒸着によって成膜してもよい。ＣＶＤによって第２カーボン保護層１６を成膜した場合、ｓｐ³結合炭素を多く含むＤＬＣが形成される。第２カーボン保護層１６の膜厚が２ｎｍ以下だとカバレッジが悪くなり、１０ｎｍ以上だと記録再生ヘッドと媒体との磁気スペーシングが大きくなってＳＮＲが低下するので好ましくない。ここでは、厚さ約４ｎｍの第２カーボン保護層１６を形成した。

保護層上には潤滑剤が塗布される。使用される潤滑剤としては、従来公知の材料、例えばパーフルオロポリエーテル、フッ化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いることができる。

以上の方法により、ディスクリートトラック型パターンド媒体を製造した。図１（Ｇ）の工程で、１０分間エッチバックした試料を断面ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により観察した。その結果、垂直磁気記録層１２上に形成されたカーボン保護層の厚みａは６ｎｍ、凹部のＳＯＧ膜１５上に形成されたカーボン保護層の厚みｂは４ｎｍであった。

上述したように、図１（Ｄ）におけるＳＦ₆によるエッチング処理時間を制御することによって、図２〜図４に示したように、垂直磁気記録層１２上のＦ含有カーボン保護膜１３’の厚さを制御できる。

また、図１（Ｇ）におけるエッチバックの処理時間を制御することによって、凹部内のＳＯＧ膜１５の厚さを、垂直磁気記録層１２の厚さよりも厚くすることもできるし薄くすることもできる。図５に凹部内のＳＯＧ膜１５の厚さが垂直磁気記録層１２の厚さよりも厚い媒体を示す。図６に凹部内のＳＯＧ膜１５の厚さが垂直磁気記録層１２の厚さよりも薄い媒体を示す。さらに、図１（Ｇ）におけるエッチバックの処理時間を制御することによって、垂直磁気記録層１２上に残す第１カーボン保護膜１３の厚さを制御することもできる。

図７を参照して、本発明の実施形態に係るディスクリートトラック媒体を用いた磁気記録装置を説明する。この磁気記録装置は、筐体７０の内部に、磁気ディスク７１と、磁気ヘッドを含むヘッドスライダ７６と、ヘッドスライダ７６を支持するヘッドサスペンションアッセンブリ（サスペンション７５とアクチュエータアーム７４）と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７と、回路基板とを備える。

磁気ディスク７１はスピンドルモータ７２に取り付けられて回転され、垂直磁気記録方式により各種のディジタルデータが記録される。ヘッドスライダ７６に組み込まれている磁気ヘッドはいわゆる複合型ヘッドであり、単磁極構造のライトヘッドと、シールド型ＭＲ再生素子（ＧＭＲ膜、ＴＭＲ膜など）を用いたリードヘッドとを含む。アクチュエータアーム７４の一端にサスペンション７５が保持され、サスペンション７５によってヘッドスライダ７６を磁気ディスク７１の記録面に対向するように支持する。アクチュエータアーム７４はピボット７３に取り付けられる。アクチュエータアーム７４の他端にはボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７が設けられている。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７によってヘッドサスペンションアッセンブリを駆動して、磁気ヘッドを磁気ディスク７１の任意の半径位置に位置決めする。回路基板はヘッドＩＣを備え、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の駆動信号、および磁気ヘッドによる読み書きを制御するための制御信号などを生成する。

以下、本発明の実施形態にディスクリートトラック型パターンド媒体について各種の実験を行った。
図２図示の構造を有する、直径３．５、２．５、１．８、１．０、０．８５インチのディスクリートトラック型パターンド媒体を試作した。上述したように図２の構造を有するＤＴＲ媒体は図１（Ｇ）の工程で１０分間エッチバックしたものであり、垂直磁気記録層１２上のカーボン保護層の厚みがＳＯＧ膜１５上のカーボン保護層の厚みよりも厚い。各ＤＴＲ媒体について、ＡＥ（Acoustic Emission）センサーを取り付けたグライドヘッドを用いてＡＥセンサー出力を測定した。ＡＥセンサー出力が１００ｍＶを超えた回数を異常突起個数とした。その結果を図８に示す。図８に示されるように、３．５インチのＤＴＲ媒体では異常突起数が１００個以上であったが、１．０インチ以下のＤＴＲ媒体では異常突起数が１０個以下であった。これは、図２のような構造では、カーボン保護膜に歪がたまり、ひび割れが生じて異常突起になるため、径が大きいほど異常突起が多くなると推測される。

ここで、データの記録などの高い信頼性が必要な磁気記録装置の場合、異常突起数が１０個以下であることが好ましいため、図２の構造のＤＴＲ媒体では１．０インチ以下の大きさにする。一方、音楽、映像など、それほどの信頼性が要求されない場合には、異常突起数が２０個以下でもよいため、１．８インチ以下の大きさであれば十分である。なお、媒体表面に凹凸のない媒体の場合、このような現象は観測されなかった。

次に、一般的なＤＴＲ媒体を作製した。具体的には、図１（Ｇ）の工程でエッチバック時間を１２分とし、垂直磁気記録層１２上の第１カーボン保護膜１３を完全に剥離した後、ＣＶＤによって厚さ４ｎｍの第２カーボン保護膜（ＤＬＣ）１６を成膜した。すなわち、図２においてａ＝ｂ（カーボン保護膜の膜厚が一定）のＤＴＲ媒体を作製した。上記と同様に、直径の異なるＤＴＲ媒体を試作して異常突起数を調べた。その結果を図９に示す。図９に示されるように、全ての大きさのＤＴＲ媒体において異常突起数が２０を超えていた。ヘッドの接触による保護膜の損傷が異常突起数を増加させていることがわかる。

次に、カーボン保護膜の膜厚が一定である一般的なＤＴＲ媒体を図７に示したような磁気記録装置に組み込み、記録再生試験を行った。その結果、数時間後にヘッドがクラッシュし、記録再生信号がまったく得られなくなった。

一方、図２の構造を有する１．０インチのＤＴＲ媒体を図７に示したような磁気記録装置に組み込み、記録再生試験を行った。その結果、１週間記録再生試験を行ってもヘッドクラッシュすることはなかった。ただし、ＳＮＲの低下が１ｄＢほど見られた。

そこで、図１（Ｄ）の工程でＳＦ₆プラズマ処理を３分以上行い、図３図示の構造を有する直径１インチのＤＴＲ媒体を試作した。このＤＴＲ媒体について、ＡＥＳ（オージェ電子分光法）で媒体膜厚方向のプロファイルを測定した。図１０に示したように表面６ｎｍ程度の深さまでフッ素が検出された。なお、ＡＥＳに関しては、Ｃｏ３ピークとＦ１ピークが重なるため、Ｃｏ３が１００％の試料を標準としてＦ１ピークを分離してある。このＤＴＲ媒体を図７に示したような磁気記録装置に組み込んだ。記録再生試験を１週間行ったところ、ＳＮＲの低下はまったくなかった。これは厚いＦ含有カーボン保護膜（フッ化カーボン）が形成されているため、保護膜がより強固になり剥離が生じにくくなったためであると思われる。

同様に、図１（Ｄ）の工程でＳＦ₆プラズマ処理を２分４０秒行い、図４図示の構造を有する、直径１インチのＤＴＲ媒体を試作した。このＤＴＲ媒体について、ＡＥＳ（オージェ電子分光法）で媒体膜厚方向のプロファイルを測定した。図１１に示したように表面から深さ約４〜５ｎｍの領域に急峻なフッ素ピークが検出された。上記と同様に記録再生試験を１週間行ったところ、ＳＮＲの低下はまったくなかった。

さらに、図１（Ｄ）の工程でＳＦ₆プラズマ処理を変化させて、図３図示のＦ含有カーボン保護膜（フッ化カーボン）のフッ素含有量を変化させたＤＴＲ媒体を試作した。フッ素含有量はＡＥＳのＦ１ピークの積分値と、Ｃピークの積分値から見積もった。各ＤＴＲ媒体についてグライドヘッドを用いてＡＥセンサー出力（最大値）を測定した結果を図１２に示す。図１２に示したようにフッ素含有量５％まではＡＥセンサー出力が５０ｍＶ以下という良好な記録再生ヘッドの浮上が確認できた。しかし、フッ素含有量が多くなるとＡＥセンサー出力が１００ｍＶを超えるようになり、記録再生ヘッドが振動している様子が確認できた。これはフッ素含有量を増やすことで、媒体表面粗さが増大し、記録再生ヘッドが安定浮上しなくなるためだと思われる。

次いで、Ｆ含有カーボン保護膜の機械的強度を調べるために、直径の異なるＤＴＲ媒体を試作し、０．３ａｔｍという低圧でヘッドの摺動試験を行った。その結果を図１３に示す。直径が１インチ以下のＤＴＲ媒体は１００時間以上の摺動試験に耐えた。耐久時間は、直径が１．８インチでは５０時間以上であったが、２．５インチ以上では１０時間に達しなかった。これは、媒体直径が大きいと保護膜に歪みが生じ、保護膜剥離が生じやすいことを示している。携帯電話、カーナビなどに適用されるＨＤＤは高地での使用を考慮して、０．３ａｔｍでの低圧摺動試験で１００時間以上の耐久性が要求されるため、１．０インチ以下の大きさが好ましい。通常環境で使用されるＨＤＤは５０時間も耐えれば十分であるため、１．８インチの大きさでもよい。なお、通常のＤＴＲ媒体（Ｆ含有なし、保護膜の膜厚が一定）は、全ての直径で耐久性が１０時間未満であった。これらの結果から、カーボン保護膜にＦを含有させることにより、一般的なＣ保護膜に比べて機械的強度を大幅に向上できることがわかった。

本発明の実施形態に係るディスクリートトラック型パターンド媒体（ＤＴＲ媒体）の製造方法を示す断面図。 本発明の一実施形態に係るＤＴＲ媒体の断面図。 本発明の他の実施形態に係るＤＴＲ媒体の断面図。 本発明の他の実施形態に係るＤＴＲ媒体の断面図。 本発明の他の実施形態に係るＤＴＲ媒体の断面図。 本発明の他の実施形態に係るＤＴＲ媒体の断面図。 本発明の一実施形態に係る磁気記録装置の斜視図。 図２の構造を有するＤＴＲ媒体の直径と異常突起数との関係を示す図。 従来のＤＴＲ媒体の直径と異常突起数との関係を示す図。 図３の構造を有するＤＴＲ媒体の深さ方向ＡＥＳプロファイルを示す図。 図４の構造を有するＤＴＲ媒体の深さ方向ＡＥＳプロファイルを示す図。 本発明の実施形態に係るＤＴＲ媒体について、カーボン保護膜のフッ素含有量とＡＥセンサー出力との関係を示す図。 本発明の実施形態に係るＦ含有カーボン保護膜を有するＤＴＲ媒体について、媒体直径と０．３ａｔｍでの摺動時間との関係を示す図。

符号の説明

１１…ディスク基板、１２…垂直磁気記録層、１３…第１カーボン保護層、１３’…Ｆ含有カーボン保護層、１４…ＳＯＧ膜、１５…ＳＯＧ膜、１６…第２カーボン保護層、７０…筐体、７１…磁気ディスク、７２…スピンドルモータ、７３…ピボット、７４…アクチュエータアーム、７５…サスペンション、７６…ヘッドスライダ、７７…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）。

Claims (5)

1. 直径が１．８インチ以下の非磁性体基板上に形成された、記録トラックに相当する凸部をなす磁性層パターンおよび記録トラックを分離する溝を埋め込む非磁性層と、前記磁性層パターンおよび非磁性層上に形成されたカーボン保護膜とを有し、前記溝に埋め込まれた非磁性層の厚さが前記磁性層パターンの厚さよりも薄く、前記磁性層パターン上のカーボン保護膜はフッ素を５％以下含む第１カーボン保護膜とフッ素を含まない第２カーボン保護膜とからなり、前記非磁性層上のカーボン保護膜は前記第２カーボン保護膜からなり厚さが２ｎｍ以上であり、前記磁性層パターン上のカーボン保護膜の厚さは前記非磁性層上のカーボン保護膜の厚さよりも厚いことを特徴とする磁気記録媒体。
2. 直径が１インチ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
3. 請求項１または２に記載の磁気記録媒体と、磁気ヘッドとを具備したことを特徴とする磁気記録装置。
4. 直径が１．８インチ以下の非磁性体基板上に磁性層および第１カーボン保護膜を成膜し、その上にスピンオングラス膜を塗布し、
   前記スピンオングラス膜に、記録トラックに相当する磁性層パターンに対応する凹凸が形成されたスタンパをインプリントしてパターン転写し、
   フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングにより前記スピンオングラス膜の凹部に残るインプリント残渣を除去し、かつ前記第１カーボン保護膜に５％以下のフッ素を含ませ、
   前記スピンオングラス膜のパターンをマスクとしてイオンミリングにより前記第１カーボン保護膜および磁性層をエッチングして磁性層パターンを形成し、
   スピンオングラス膜を塗布して、前記エッチングにより形成された凹部にスピンオングラス膜を埋め込み、
   前記スピンオングラス膜をエッチバックし、前記磁性層上の第１カーボン保護膜を露出させ、かつ前記凹部に埋め込まれたスピンオングラス膜からなる非磁性層の厚さを前記磁性層パターンの厚さよりも薄くし、
   表面に第２カーボン保護膜を形成することにより、前記磁性層パターン上にフッ素を５％以下含む第１カーボン保護膜とフッ素を含まない第２カーボン保護膜とからなるカーボン保護膜を形成し、前記非磁性層上に前記第２カーボン保護膜からなる厚さが２ｎｍ以上のカーボン保護膜を形成して、前記磁性層パターン上のカーボン保護膜の厚さを前記非磁性層上のカーボン保護膜の厚さよりも厚くする
   ことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
5. フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングにより前記スピンオングラス膜をエッチバックすることを特徴とする請求項４に記載の磁気記録媒体の製造方法。

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