JP4427392B2 - 磁気記録媒体、その製造方法及び磁気記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気記録技術を用いたハードディスク装置等に用いられる磁気記録媒体に係り、特に非磁性基板上に、隣接するトラック等の磁気的構造物が物理的に分離するようにパターン加工された磁気記録層を有する磁気記録媒体、その製造方法、及びこれを用いた磁気記録再生装置に関する。

磁気ディスク装置は、大容量化に伴いビット密度と共にトラック密度も高くなっている。

いわゆるパターンドメディアは、記録情報の１ビットに相当する磁気的構造物の配列を媒体表面に持つ磁気記録媒体である（例えば、特許文献１参照）。

このパターンドメディアは磁気的構造物間を磁気的に異なる性質を有する材料で構成することにより、そのビット間の相互干渉を低下せしめ、超高密度記録の可能性を有することから注目を集めている。

パターンドメディアの磁気記録層をパターニングするためには、通常、フォトリソグラフィー技術が用いられている。例えば、基板上に磁気記録層及びカーボン保護層を形成した後、フォトレジストを塗布し、これを露光、現像して、上記磁気的構造物の配列に応じたフォトレジストパターンが形成される。このフォトレジストパターンをマスクとして磁気記録層及びカーボン保護層をエッチングし、その後例えば酸素プラズマエッチング等によりフォトレジストパターンを除去して、パターニングされた磁気記録層が得られる。

しかしながら、酸素プラズマに暴露されると、カーボン保護層は容易に除去され、そればかりでなく、磁気記録層は表面が酸化され、その電磁変換特性が悪化するという問題があった。
特開平３−１４２７０７号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その電磁変換特性を損なうことなくパターン加工された磁気記録層を有する磁気記録媒体を得ることを目的とする。

本発明の磁気記録媒体は、非磁性基板と、該非磁性基板上に設けられ、磁化された上表面、及び前記上表面に対して磁化が低減された表面が設けられた側面を持つ、トラック形状またはドット形状の磁気記録層と、及び磁気記録層の前記上表面に形成されたシリコン系保護層と、前記シリコン系保護層及び前記磁気記録層側面上に形成されたカーボン系保護層を備えていることを特徴とする。

本発明の磁気記録再生装置は、非磁性基板、該非磁性基板上に設けられ、磁化された上表面、及び前記上表面に対して磁化が低減された表面が設けられた側面を持つ、トラック形状またはドット形状の磁気記録層、磁気記録層の該上表面に形成されたシリコン系保護層、及び前記シリコン系保護層及び前記磁気記録層側面上に形成されたカーボン系保護層を含む磁気記録媒体と、記録再生ヘッドとを具備することを特徴とする。

本発明の磁気記録媒体の製造方法は、
磁気記録層を形成する工程と、
前記磁気記録層上表面上にシリコン系保護層を形成する工程と、
前記シリコン系保護層上にフォトレジストを形成し、前記フォトレジストを用いてパターニングし、トラック形状またはドット形状に応じたフォトレジストパターンを形成する工程と、
前記磁気記録層及び前記シリコン系保護層を、前記フォトレジストパターンをマスクとしてドライエッチングすることにより部分的に除去して前記磁気記録層側面を露出させ、前記磁気記録層及び前記シリコン系保護層をトラック形状またはドット形状にパターン加工する工程と、
パターン加工された前記磁気記録層及び前記シリコン系保護層が設けられた非磁性基板を、拡散的に酸化するプロセスに供し、前記フォトレジストパターンを除去すると共に前記磁気記録層側面を酸化させることにより、前記磁気記録層側面の表面の磁化を前記磁気記録層上表面の磁化に対して低減させる工程を具備することを特徴とする。

本発明を用いると、磁気記録媒体の磁気記録層を、その電磁変換特性を損なうことなく容易にパターニングすることが可能となり、この磁気記録媒体を使用することにより、低ノイズで、高記録密度の記録再生が可能となる。

本発明の磁気記録媒体は、非磁性基板、該非磁性基板上に設けられ、及びトラック形状またはドット形状にパターン加工された磁気記録層を含む磁気記録媒体であって、該磁気記録層表面のうち少なくとも該非磁性基板と反対側の表面上に形成されたシリコン系保護層をさらに有する。

本発明の磁気記録再生装置は、上記磁気記録媒体を適用した装置の一例であって、上記磁気記録媒体及び記録再生ヘッドを有する。

また、本発明の製造方法は、上記磁気記録媒体を製造するための方法の一例であって、非磁性基板上に、磁気記録層を形成し、磁気記録層上にフォトレジストを形成し、フォトレジストをフォトリソグラフィー技術によりパターニングし、トラック形状またはドット形状に応じたフォトレジストパターンを形成し、及び磁気記録層を、フォトレジストパターンをマスクとしてドライエッチングすることにより部分的に除去し、続いてフォトレジストパターンを酸素プラズマ処理で除去することにより、磁気記録層をトラック形状またはドット形状にパターン加工することを含み、フォトレジストを形成する前に磁気記録層上にさらにシリコン系保護層を形成し、フォトレジストパターンをマスクとして磁気記録層をシリコン系保護層とともにドライエッチングして部分的に除去する。

トラック形状またはドット形状のパターンは、パターンドメディアの磁気的構造物の配列に相当する。トラック形状のパターンとしては、例えばらせん形状あるいは同心円形状があげられる。これらのパターンに加工された磁気記録層は、いずれも隣接するトラックあるいはドットが物理的に分離されている。本発明の磁気記録媒体では、このようなパターンに加工された磁気記録層に、例えば記録トラック、トラッキングサーボ信号、アドレス情報信号、再生クロック信号等が書き込まれ得る。

図１に、本発明に係る磁気記録媒体の一例の構成を表す断面図を示す。

図示するように、本発明に係る磁気記録媒体は、非磁性基板１と、非磁性基板１上に設けられ、パターン加工された、テーパ状の側面を有する磁気記録層２と、磁気記録層２の非磁性基板１と反対側の上表面上に設けられたシリコン保護層３と、磁気記録層２及びシリコン保護層３の積層体表面、この積層体が形成された非磁性基板１表面にかけて形成されたカーボン系保護層５とを含む。

本発明では、製造時に、磁気記録層とフォトレジストとの間にさらにシリコン系保護層が形成される。ドライエッチング後、磁気記録層のうち、エッチングにより除去された側面は露出されているけれども、磁気記録層の少なくとも非磁性基板と反対側の上表面はこのシリコン系保護層で覆われている。フォトレジストを除去する際に、磁気記録層が酸素プラズマに曝されると、露出された側面は酸化され、非磁性化される。もし、側面に磁性があり、そこに情報が書き込まれると、トラック幅が実トラック幅よりも大きくなるか、あるいは記録磁化が安定せず、ノイズの原因となるけれども、本発明に用いられるパターン加工された磁気記録層は、側面が非磁性化されているので、トラック幅が広がらず、ノイズが発生しない。一方、上表面はシリコン系保護層で保護され、これが酸素プラズマエッチングのストッパーとして作用するため、酸化されず、良好な磁性が維持される。このように、本発明によれば、電磁変換特性が損なわれることなく、パターン加工された磁気記録層を有する磁気記録媒体が得られる。

また、シリコン系保護層の形成には、磁気記録層を形成するための装置例えばスパッタリング装置等を、ターゲット及び条件等を適宜変更するだけで使用することができ、特別な装置、設備等をさらに設ける必要がない。また、シリコン系保護層の形成は、磁気記録層の形成と、連続して形成することも可能であり、量産性がよい。このように、本発明によれば、電磁変換特性を損なうことなく、パターン加工された磁気記録層を有する磁気記録媒体が、低コストで容易に得られる。

シリコン系保護層は、磁気隙間を低減するためにはその厚さが薄いほうが望ましいが、エッチングストッパの役割を果たすためには連続膜であることが好ましい。これらを考慮すると、シリコン系保護層は、５ないし１５オングストロームの厚さを有することが好ましい。５オングストローム未満であると、一様な膜となりにくく、酸化防止層あるいはエッチングストッパの効果が劣化する傾向があり、１５オングストロームを超えると、磁気隙間が大きくなり、電磁変換特性が悪化する傾向がある。

磁気記録層表面及びシリコン系保護層表面上には、さらにカーボン系保護層を形成することができる。このカーボン系保護層は、フォトレジストを酸素プラズマ処理によって除去した後、例えばスパッタリング法あるいはプラズマＣＶＤ法等により形成することができる。

カーボン系保護層は５ないし２０オングストロームの厚さを有することが好ましい。５オングストローム未満であると、一様な膜となりにくく、耐蝕性、耐久性が悪化する傾向があり、２０オングストロームを超えると、磁気隙間が大きくなり、電磁変換特性が悪化する傾向がある。

シリコン系保護層に使用されるシリコン系材料としては、例えばアモルファス窒素添加シリコン、あるいはアモルファスシリコン等を使用することができる。より好ましくは、アモルファス窒素添加シリコンを使用することができる。アモルファス窒素添加シリコンを用いると、薄くても高密度な膜を形成でき、耐蝕性が増すという利点がある。

フォトレジストパターンの形成には、例えばフォトリソグラフィー技術、あるいはインプリント技術等を使用することができる。好ましくは、インプリント技術が使用できる。このインプリント技術は、精度良く、かつ量産性良くパターニングできるという利点がある。

また、ドライエッチングには、イオンミリング、あるいは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を使用することができる。

非磁性基板としては、例えばＮｉＰメッキ付きアルミ基板、ガラス基板、及びシリコン単結晶基板等を使用することができる。

磁気記録方式としては、面内磁気記録方式及び垂直磁気記録方式を使用することができる。面内磁気記録層としては、例えばＣｏＣｒ合金, ＣｏＣｒＰｔＴａ合金, ＣｏＣｒＴａＰｔＢ合金等を使用できる。垂直磁気記録層としては、ＣｏＣｒＰｔ系合金、あるいはＣｏＰｔＣｒＯ系合金等を使用できる。

また、磁気記録層と非磁性基板の間に、さらに下地層を設けることができる。

下地層は、磁気記録層の材質及び所望の特性等に応じて適宜選択され得る。下地層として例えばＣｒ,ＣｒＷ,ＣｒＭｏ,ＮｉＰ,ＮｉＡｌ,及びＴｉＣｒ等を使用できる。

また、垂直磁気記録方式の場合、非磁性基板と磁気記録層との間に軟磁性裏打ち層例えばＮｉＦｅ,ＣｏＺｒＮｂ,及びＣｏＦｅ等を設けることができる。

図２に、本発明の磁気記録再生装置の一例を一部分解した斜視図を示す。

本発明に係る、情報を記録するための剛構成の磁気ディスク１２１はスピンドル１２２に装着されており、図示しないスピンドルモータによって一定回転数で回転駆動される。磁気ディスク１２１にアクセスして情報の記録を行う記録ヘッド及び情報の再生を行うためのＭＲヘッドを搭載したスライダー１２３は、薄板状の板ばねからなるサスペンション１２４の先端に取付けられている。サスペンション１２４は図示しない駆動コイルを保持するボビン部等を有するアーム１２５の一端側に接続されている。

アーム１２５の他端側には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１２６が設けられている。ボイスコイルモータ１２６は、アーム１２５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、それ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により構成される磁気回路とから構成されている。

アーム１２５は、固定軸１２７の上下２カ所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１２６によって回転揺動駆動される。すなわち、磁気ディスク１２１上におけるスライダー１２３の位置は、ボイスコイルモータ１２６によって制御される。なお、図２中、１２８は蓋体を示している。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。

図３ないし図７に、本発明に係る磁気記録媒体の製造工程を説明するための図を示す。

なお、これらの図では、便宜上、パターン加工された磁気記録層側面を、テーパ状でなく、非磁性基板に垂直な面として表した。

まず、図３に示すように、非磁性基板１として直径65mmのガラス基板を用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、Ａｒガス圧 ２ｍｍＴｏｒｒ, 投入電力 ３００Ｗ, 基板温度２３０℃の条件でＣｏＺｒＮｂ軟磁性裏打ち層６を１００ｎｍ, ＣｏＣｒＰｔ垂直磁気記録層２を２５ｎｍ形成した。

ＣｏＣｒＰｔ垂直磁気記録層２の表面に、ＤＣマグネトロンスパッタ法で、アルゴン雰囲気で、アルゴンガス圧 ５ｍＴｏｒｒ, 投入電力 ２５０Ｗの条件でアモルファスシリコン層３を２ｎｍ成膜した。

アモルファスシリコン層３上にフォトレジストを塗布し、フォトレジスト塗布層７を得た。

図４に示すように、得られたフォトレジスト塗布層７を、マスクを用いて露光・現像し、所望のパターニング形状のフォトレジストパターン４を形成した。

その後、図５に示すように、このフォトレジストパターン４をマスクとして、アルゴンイオンエッチングにより不要な磁気記録層を除去し、パターン加工された磁気記録層２を得た。

その後、図６に示すように、酸素プラズマによるアッシング法、具体的には、反応型イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いて酸素流量２０ｓｃｃｍ、全圧３０ｍＴｏｒｒ、投入ＲＦパワー１００Ｗの条件でレジストを除去した。エッチングの終了は発光分析によるエンドポイントモニターを用いて行った。

シリコン層３は酸素プラズマ処理では除去されないので、アッシングのストップ層として機能し且つ磁気記録層表面の酸化防止としても機能する。

続いて、図７に示すように、プラズマＣＶＤ法で、メタンガスを原料ガスに用い、ＲＦ電力２００Ｗ、バイアス電圧−１００Ｖ、原料ガス圧２ｍＴｏｒｒの条件でアモルファス水素添加カーボン層５を２ｎｍ形成した。

さらに、カーボン層５上に、図示しない潤滑層として、フッ素系液体潤滑剤をディップコーティングで２ｎｍ厚に塗布し、１００℃で３０分間の熱処理を行った。その後テープバニッシュを行い、検査工程を経て磁気ディスク媒体を得た。

得られた磁気ディスク媒体の電磁変換特性を調べたところ、パターニングしていない磁気記録媒体と同等以上の性能、良好な結果が得られた。また、媒体ノイズを測定したところ、低ノイズであることがわかった。

本発明に係る磁気記録媒体の製造工程では磁性層表面が酸化を防止できるので記録信号の品質を損なうことはなく、また、シリコン系保護層の形成も磁気記録層と連続形成が可能であり、量産性を損なうことはない。

本発明に係る磁気記録媒体の一例の構成を表す断面図 本発明に係る磁気記録再生装置の一例の構成を表す概略図 本発明に係る磁気記録媒体の製造工程を説明するための図 本発明に係る磁気記録媒体の製造工程を説明するための図 本発明に係る磁気記録媒体の製造工程を説明するための図 本発明に係る磁気記録媒体の製造工程を説明するための図 本発明に係る磁気記録媒体の製造工程を説明するための図

符号の説明

１…非磁性基板、２…磁気記録層、３…シリコン系保護層、４…フォトレジストパターン、５…カーボン系保護層、６…軟磁性裏打ち層、７…フォトレジスト塗布層、１２１…磁気ディスク、１２２…スピンドル、１２３…スライダー、１２４…サスペンション、１２５…アーム、１２６…ボイスコイルモータ、１２７…固定軸

Claims (12)

1. 非磁性基板と、
   前記非磁性基板上に設けられ、磁化された上表面、及び前記上表面に対して磁化が低減された表面が設けられた側面を持つ、トラック形状またはドット形状の磁気記録層と、
   磁気記録層の前記上表面上に形成されたシリコン系保護層と、
   前記シリコン系保護層及び前記磁気記録層側面上に形成されたカーボン系保護層を備えることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 前記磁気記録層の磁化が低減された表面が設けられた側面は、磁気記録層に対して拡散的に酸化するプロセスで形成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
3. 前記シリコン系保護層は、５ないし１５オングストロームの厚さを有することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
4. 前記シリコン系保護層は、アモルファス窒素添加シリコンから実質的になることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気記録媒体。
5. 前記カーボン系保護層は５ないし２０オングストロームの厚さを有することを特徴とする請求項４に記載の磁気記録媒体。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の磁気記録媒体、及び記録再生ヘッドを具備することを特徴とする磁気記録再生装置。
7. 非磁性基板上に、磁気記録層を形成する工程と、
   前記磁気記録層上表面上にシリコン系保護層を形成する工程と、
   前記シリコン系保護層上にフォトレジストを形成し、前記フォトレジストを用いてパターニングし、トラック形状またはドット形状に応じたフォトレジストパターンを形成する工程と、
   前記磁気記録層及び前記シリコン系保護層を、前記フォトレジストパターンをマスクとしてドライエッチングすることにより部分的に除去して前記磁気記録層側面を露出させ、前記磁気記録層及び前記シリコン系保護層をトラック形状またはドット形状にパターン加工する工程と、
   パターン加工された前記磁気記録層及び前記シリコン系保護層を、拡散的に酸化するプロセスに供し、前記フォトレジストパターンを除去すると共に前記磁気記録層側面を酸化させることにより、前記磁気記録層側面の表面の磁化を前記磁気記録層上表面の磁化に対して低減させる工程を具備することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
8. 非磁性基板上に、磁気記録層を形成する工程と、
   前記磁気記録層上表面上にシリコン系保護層を形成する工程と、
   前記シリコン系保護層上にフォトレジストを形成し、前記フォトレジストを用いてパターニングし、トラック形状またはドット形状に応じたフォトレジストパターンを形成する工程と、
   前記磁気記録層及び前記シリコン系保護層を、前記フォトレジストパターンをマスクとしてドライエッチングすることにより部分的に除去して前記磁気記録層側面を露出させ、前記磁気記録層及び前記シリコン系保護層をトラック形状またはドット形状にパターン加工する工程と、
   パターン加工された前記磁気記録層及び前記シリコン系保護層を、拡散的に酸化するプロセスに供し、前記フォトレジストパターンを除去すると共に前記磁気記録層側面を酸化させることにより、前記磁気記録層側面の表面の磁化を前記磁気記録層上表面の磁化に対して低減させる工程と、
   前記磁化が低減された表面を有する磁気記録層側面及び前記シリコン系保護層上にカーボン系保護膜を形成する工程を具備することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
9. 拡散的に酸化するプロセスは、プラズマ処理である請求項７または８に記載の方法。
10. 前記プラズマ処理は、酸素プラズマ処理である請求項９に記載の方法。
11. 前記シリコン系保護層は、５ないし１５オングストロームの厚さに形成することを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記カーボン系保護層は、５ないし２０オングストロームの厚さに形成することを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の方法。

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