JP4468439B2 - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は磁気記録媒体およびその製造方法に関する。

近年、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に組み込まれる磁気記録媒体において、隣接トラック間の干渉によりトラック密度の向上が妨げられる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を低減することは重要な技術課題である。

このような問題に対して、強磁性層を加工して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（Discrete Track Recording）磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）が提案されている。ＤＴＲ媒体では、記録時に隣接トラックの情報を消去するサイドイレース現象、再生時に隣接トラックの情報を読み出すサイドリード現象などを低減できるため、トラック密度を高めることができる。したがって、ＤＴＲ媒体は高記録密度を提供しうる磁気記録媒体として期待されている。

ＤＴＲ媒体のように表面に凹凸が形成された媒体を、浮上ヘッドで記録再生するためには、ヘッドが安定浮上するように表面凹凸を低減する必要がある。現状のＤＴＲ媒体では、隣接するトラックどうしを完全に分離する溝を形成するために、厚さ約２０ｎｍの強磁性層および厚さ約５ｎｍの保護膜の合計約２５ｎｍを除去している。一方、ヘッドの浮上設計量は１０ｎｍ程度である。このため、溝を非磁性層で充填して媒体表面を平滑にすることによってヘッドの浮上を確保することが行われている。しかし、溝を非磁性層で充填して媒体表面を平滑化すると製造工程が増え、コストが増加するとともに歩留りも悪くなる。

そこで、媒体に凹凸構造をつけることなく、トラック間の非記録部にある強磁性層を変質させて非磁性層にすることも行われている（特許文献１〜３）。しかし、媒体に凹凸構造をつけずに非記録部にある強磁性層を非磁性層に変質させるだけでは、トラックを形成する磁性パターンと非磁性層との境界が揺らぎやすく、ノイズの原因となる可能性がある。したがって、トラックの磁性の変質を抑えつつ、非記録部の磁性をいかに変質させるかが問題になる。
米国特許第６，８４１，２２４号明細書 特開平５−２０５２５７号公報 米国特許第６，１６８，８４５号明細書

本発明の目的は、磁性パターンの磁性の劣化を抑えつつ、非記録部の磁性を効率的に劣化または消失させることにより、凹凸構造が小さくＳＮＲのよい磁気記録媒体、およびそのような磁気記録媒体を製造できる方法を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法は、強磁性層上にマスク材を形成し、前記マスク材に対してスタンパをインプリントして凹凸パターンを転写し、凹凸パターンの凹部に位置する強磁性層の一部をエッチングし、前記凹部に残った強磁性層を改質して前記強磁性層の成分を含む非磁性層を形成するとともに、前記非磁性層によって分断された前記強磁性層からなる磁性パターンを形成することを特徴とする。

本発明によれば、トラックの磁性の劣化を抑えつつ、非記録部の磁性を効率的に劣化または消失させることにより、凹凸構造が小さくＳＮＲのよい磁気記録媒体およびその製造方法を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体を示す断面図である。この磁気記録媒体はいわゆるパターンド媒体である。本発明におけるパターンド媒体とは、ディスクリートトラック（Discrete Track Recording、ＤＴＲ）媒体、ビットパターンド媒体（Bit Patterned Media、ＢＰＭ）を含む。こうした磁気記録媒体はハードディスクドライブに搭載される。図１の磁気記録媒体は、非磁性基板１１上に形成された下地層１２と、下地層１２上に形成された、強磁性層をパターン化した磁性パターン１３および磁性パターン１３間を分断する非磁性層１４を含む磁気記録層と、磁気記録層上に形成された保護膜１５とを有する。下地層１２には、軟磁性裏打ち層、非磁性中間層、磁区制御層などが含まれる。磁性パターン１３はたとえばトラックの形状にパターン化されており、記録が行われる。非磁性層１４には記録が行われない。非磁性層１４は強磁性層と酸素との反応により生成した酸化物からなり、磁性が劣化または消失している。本発明においては、非磁性層１４の厚さａと磁性パターン１３の厚さｂがａ＜ｂの関係を満たす。

従来のパターンド媒体（ＤＴＲ媒体、ビットパターンド媒体）では強磁性層の厚さ分を加工していたのに対し、本発明では強磁性層の厚さ分を加工することなく、磁性パターンと非磁性層との磁気的干渉を抑えることが可能となる。また、表面の凹凸高さが低いため、ヘッドの浮上特性を確保することを目的とする凹部への非磁性体の埋め込み工程を省略するか、またはその実施を容易にすることができる。

非磁性層１４を形成する際に、非記録部に存在する強磁性層の厚さ全体を酸化させる必要はない。非磁性層（酸化物層）１４の厚さの下限値は、作製した媒体のドライブに搭載したときに得られるＢＥＲ（ビット誤り率）により適宜調整されるため、特に限定されない。非磁性層（酸化物層）１４の厚さは、非記録部に存在する強磁性層の厚さ以下であることが好ましい。非磁性層（酸化物層）１４の厚さが非記録部に存在する強磁性層の厚さよりも大きい、すなわち下地層にまで酸素が侵入すると、下地層からのコロージョンが発生し、ヘッドの浮上特性を低下させる。

垂直磁気記録媒体における磁性パターンを構成する強磁性層の一部はグラニュラー構造をなし、グラニュラー構造には酸化物が含まれている。これに対し、非磁性層１４の酸素濃度は、磁性パターンを構成する強磁性層の酸素濃度よりも高いことが好ましい。ＳＮＲをより向上させるには、非磁性層１４の酸素濃度は強磁性層の酸素濃度の３倍以上であることが好ましい。

なお、磁性パターン１３と非磁性層１４との境界における酸素濃度の遷移領域が広くなると、フリンジ特性が悪くなりＢＥＲが低下するため、両者の境界における酸素濃度の遷移領域は狭いほうが好ましいが、その遷移領域幅は特に限定されない。

本発明において、磁性パターン１３と非磁性層１４との凹凸差は、ヘッドの浮上安定性の観点から１０ｎｍ以下であることが好ましいが、特に限定されない。

図２（ａ）〜（ｊ）は本発明に係る磁気記録媒体の製造方法の一例を示す断面図である。以下、図２を参照して説明する。

図２（ａ）に示すように、ガラス基板１１上に、下地層として厚さ１００ｎｍのＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性裏打ち層および厚さ２０ｎｍのＲｕからなる非磁性中間層を成膜する。なお、簡略化のために図２には軟磁性裏打ち層および非磁性中間層を図示していない。非磁性中間層の上にＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂（１５ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ（５ｎｍ）からなる厚さ２０ｎｍの強磁性層１３を成膜する。強磁性層１３上に第１のマスク材２１として厚さ２０ｎｍのカーボン膜（ダイヤモンドライクカーボン、ＤＬＣ）を成膜する。

図２（ｂ）に示すように、第１のマスク材２１上に、第２のマスク材２２としてレジストであるスピンオングラス（ＳＯＧ）をスピンコートする。一方、電子ビーム（ＥＢ）描画装置などを用いて所定の凹凸パターンが形成されたＮｉスタンパなどのモールドを用意する。第２のマスク材２２にモールド３０の凹凸面を対向させる。

図２（ｃ）に示すように、インプリント法により、モールド３０で第２のマスク材（ＳＯＧ）２２をプレスして凹凸パターンを転写した後、モールド３０を取り外す。第２のマスク材２２に転写された凹凸パターンの凹部にはレジスト残渣が存在する。

図２（ｄ）に示すように、ドライエッチングにより、第２のマスク材２２の凹部のレジスト残渣を除去し、第１のマスク材（ＤＬＣ）２１の表面を露出させる。この際、たとえば誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）ＲＩＥ装置により、エッチングガスとしてＣＦ₄ガスを用いてレジスト残渣を除去する。

図２（ｅ）に示すように、残った第２のマスク材（ＳＯＧ）２２のパターンをマスクとし、エッチングガスとして酸素ガスを用いて、第１のマスク材（ＤＬＣ）２１をエッチングして強磁性層１３を露出させる。

図２（ｆ）に示すように、ミリング装置としてたとえば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）型のイオンガン装置によりＡｒイオンミリグを行い、第２のマスク材（ＳＯＧ）２２および第１のマスク材（ＤＬＣ）２１のパターンをマスクとして露出した強磁性層の一部をエッチングして、強磁性層の表面に約５ｎｍの凹凸を形成する。

図２（ｇ）に示すように、例えばＩＣＰ−ＲＩＥドライエッチングにより、エッチングガスとして酸素ガスを用いて、第２のマスク材（ＳＯＧ）２２および第１のマスク材（ＤＬＣ）２１のパターンをマスクとして露出した強磁性層を改質し、強磁性層の酸化物からなる非磁性層１４を形成するとともに、非磁性層１４によって分断された磁性パターン１３を形成する。

図２（ｈ）に示すように、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ装置により、エッチングガスとしてＣＦ₄ガスを用い、第２のマスク材（ＳＯＧ）２２を剥離する。

図２（ｉ）に示すように、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ装置により、エッチングガスとして酸素ガスを用い、第１のマスク材（ＤＬＣ）２１を剥離する。

図２（ｊ）に示すように、化学気相堆積法（ＣＶＤ）により、厚さ３ｎｍのＤＬＣからなる保護膜１５を形成する。こうして、図１に示した本発明の磁気記録媒体を得ることができる。

ここで、図２（ｆ）の強磁性層のエッチング工程と図２（ｇ）の改質工程についてより詳細に説明する。

図２（ｆ）の強磁性層のエッチング工程では、第２のマスク材（ＳＯＧ）２２および第１のマスク材（ＤＬＣ）２１のパターンをマスクとして露出した強磁性層の一部をエッチングする。強磁性層のエッチングには、Ａｒイオンミリングを用いることが好ましい。Ａｒイオンミリングで強磁性層を加工する場合、例えば加速電圧を４００Ｖとし、イオン入射角度を３０°から７０°まで変化させてエッチングを行う。ＥＣＲイオンガンを用いたミリングでは、静止対向型（イオン入射角９０°）とすることで、磁性体凹凸の側壁に殆どテーパーがつかない加工が可能である。

ミリング深さは１ｎｍ以上であることが好ましい。ミリング深さを１ｎｍ以上とすることによって、強磁性層を改質するために酸素ガスＲＩＥを行う際にマイクロローディング現象が生じ、非記録部に進入する酸素ラジカルの量が増えるため、強磁性層の改質効率が良くなる。また、磁性パターンと非磁性層との境界における酸素分布の遷移領域がより急峻になり、フリンジ特性が向上するため高いＳＮＲが得られる。ミリング深さの上限値はヘッドの浮上特性に応じて適宜調整されるが、１ｎｍ以上であればできるだけ浅いほうが好ましい。

図２（ｇ）の強磁性層の改質工程では、表面エッチング後に露出した強磁性層の非記録部を深さ方向に酸化し、酸化された強磁性層の磁性を劣化または消失させる。この工程は、強磁性層のエッチングを行った後、カーボン系の第１のマスク材（ＤＬＣ）２１上にレジストである第２のマスク材（ＳＯＧ）２２が残ったままの状態で行ってもよいし（方法Ａと記す）、強磁性層のエッチングを行い、さらに第２のマスク材（ＳＯＧ）２２を剥離した後に行ってもよい（方法Ｂと記す）．さらに，強磁性層のエッチング前に第2のマスク材（ＳＯＧ）２２を剥離してもよく（方法Ｃと記す），特に限定されない。方法ＢおよびＣを用いた場合、改質工程と第１のマスク材（カーボン系）の剥離工程とを同時に行うことができる。

カーボン系の第１のマスク材２１の厚さは、５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましい。厚さが５ｎｍ未満であると、Ａｒイオンミリングにより強磁性層をエッチングした際に、磁性パターンの側壁にテーパーが生じる。この結果、テーパー形状が強磁性層の改質工程で反映され、フリンジ特性を悪くし、ＢＥＲの低下をもたらす。したがって、本発明において、カーボン系の第１のマスク材２１の厚さは５ｎｍ以上であることが好ましい。

一方、カーボン系の第１のマスク材２１の厚さが厚くなるほど、Ａｒイオンミリングにより強磁性層をエッチングした際に、磁性パターンは側壁のテーパーが少ない形状となる。さらに、改質工程の際に、より異方性をもった酸素ラジカルのみが非記録部の強磁性層に到達するようになり、酸素が強磁性層へ進入した後に磁性パターンの方向へ拡散することによる磁性パターンの磁気特性の低下を防ぐことができる。しかし、カーボン系の第１のマスク材２１の厚さが４０ｎｍを超えると、Ａｒイオンミリングの際に再付着物によるばりの形成をもたらし、ヘッドの浮上特性を低下させる。したがって、カーボン系の第１のマスク材２１の厚さは４０ｎｍ以下であることが好ましい。

なお、カーボン系の第１のマスク材２１は全て剥離する必要はなく、一部を残して磁性パターンの保護膜として使用してもよい。残存させる第１のマスク材２１の厚さはヘッドの浮上特性に応じて適宜設定されるが、たとえば５ｎｍ程度であればその剥離工程を省略することもできる。

次に、本発明の実施形態において用いられる好適な材料について説明する。

＜基板＞
基板としては、たとえばガラス基板、Ａｌ系合金基板、セラミック基板、カーボン基板、酸化表面を有するＳｉ単結晶基板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および結晶化ガラスが用いられる。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が挙げられる。結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスが挙げられる。セラミック基板としては、汎用の酸化アルミニウム、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挙げられる。基板としては、上述した金属基板や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。

＜軟磁性裏打ち層＞
軟磁性裏打ち層（ＳＵＬ）は、垂直磁気記録層を磁化するための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作用を有する。軟磁性裏打ち層には、Ｆｅ、Ｎｉまたは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系合金たとえばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど、ＦｅＮｉ系合金たとえばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど、ＦｅＡｌ系合金、ＦｅＳｉ系合金たとえばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど、ＦｅＴａ系合金たとえばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど、ＦｅＺｒ系合金たとえばＦｅＺｒＮなどを挙げることができる。Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微結晶構造また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もできる。軟磁性裏打ち層の他の材料として、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、ＴｉおよびＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることもできる。Ｃｏ合金には８０ａｔ％以上のＣｏが含まれることが好ましい。このようなＣｏ合金は、スパッタ法により製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とともに、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は、たとえばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂおよびＣｏＺｒＴａ系合金などを挙げることができる。

軟磁性裏打ち層の下に、軟磁性裏打ち層の結晶性の向上または基板との密着性の向上のために、さらに下地層を設けてもよい。こうした下地層の材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、これらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物を用いることができる。軟磁性裏打ち層と記録層との間に、非磁性体からなる中間層を設けてもよい。中間層は、軟磁性裏打ち層と記録層との交換結合相互作用を遮断し、記録層の結晶性を制御する、という２つの作用を有する。中間層の材料としては、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、これらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは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裏打ち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、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持つ硬磁性膜または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。交換結合力を制御するために、Ｒｕ層の上下に磁性膜（たとえばＣｏ）または非磁性膜（たとえばＰｔ）を積層してもよい。

＜強磁性記録層＞
垂直磁気記録層としては、Ｃｏを主成分とし、少なくともＰｔを含み、さらに酸化物を含む材料を用いることが好ましい。垂直磁気記録層は、必要に応じて、Ｃｒを含んでいてもよい。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（ＳＮ比）を得ることができる。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。

垂直磁気記録層の酸化物含有量は、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く、５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下であることがより好ましい。垂直磁気記録層の酸化物含有量として上記範囲が好ましいのは、垂直磁気記録層を形成した際、磁性粒子の周りに酸化物が析出し、磁性粒子を分離させ、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。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（ＳＮ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含有量は、０ａｔ％以上１６ａｔ％以下であることが好ましく、１０ａｔ％以上１４ａｔ％以下であることがより好ましい。Ｃｒ含有量として上記範囲が好ましいのは、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含有量は、１０ａｔ％以上２５ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔ含有量として上記範囲が好ましいのは、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。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に十分な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し、また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。

垂直磁気記録層としては、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＰｔＣｒＯ、ＣｏＰｔＳｉ、ＣｏＰｔＣｒＳｉ、ならびに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もできる。

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た磁気記録再生装置を作製することができる。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る。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。

＜保護膜＞
保護膜は、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。保護膜の材料としては、たとえばＣ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂を含むものが挙げられる。保護膜の厚さは１ないし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が、結晶質であることから表面平滑性はグラファイトに劣る。通常、カーボンの成膜はグラファイトターゲットを用いたスパッタリング法で形成される。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、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るため、磁気記録媒体の表面保護膜として利用されている。ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法によるＤＬＣの成膜は、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、条件を合わせることで、よりｓｐ³結合炭素に富んだＤＬＣを形成することができる。

次に、本発明の実施形態における各工程の好適な製造条件について説明する。

＜インプリント＞
基板の表面にレジストをスピンコート法で塗布し、スタンパを押し付けることにより、レジストにスタンパのパターンを転写する。サーボ情報と記録トラックに対応する凹凸パターンが形成されたスタンパの凹凸面を、基板のレジストに対向させる。このとき、ダイセットの下板にスタンパ、基板、バッファ層を積層し、ダイセットの上板で挟み、たとえば２０００ｂａｒで６０秒間プレスする。インプリントによってレジストに形成されるパターンの凹凸高さはたとえば６０〜７０ｎｍである。この状態で約６０秒間保持することにより、排除すべきレジストを移動させる。また、スタンパにフッ素系の剥離材を塗布することで、スタンパをレジストから良好に剥離することができる。

レジストはスピンオングラス（ＳＯＧ）に限定されず、酸素に対してエッチング耐性があるものであればよく、たとえばポリシロキサン、ポリシラン、ＴｉやＡｌのアルコキシドなどを用いることもできる。

＜残渣除去＞
酸素ガスやＣＦ₄ガスを用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、レジストの凹部の底に残存している残差を除去する。プロセスガスはレジストの材料に応じて適切に選択される。プラズマソースは、低圧で高密度プラズマを生成可能なＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）が好適であるが、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマや、一般的な並行平板型ＲＩＥ装置を用いてもよい。

＜レジスト剥離＞
レジストとしてＳＯＧを用いた場合、フッ素系ガスを用いたＲＩＥでＳＯＧを剥離する。フッ素系ガスとしてはＣＦ₄やＳＦ₆が好適である。なお、フッ素系ガスが大気中の水と反応してＨＦ、Ｈ₂ＳＯ₄などの酸が生じることがあるため、水洗を行うことが好ましい。

＜保護膜形成および後処理＞
カーボンからなる保護膜を形成する。カーボン保護膜は、凹凸へのカバレッジを良くするためにＣＶＤ法で成膜することが望ましいが、スパッタ法または真空蒸着法により成膜してもよい。ＣＶＤ法によれば、ｓｐ³結合炭素を多く含むＤＬＣ膜が形成される。カーボン保護膜の膜厚が２ｎｍ未満だとカバレッジが悪くなり、１０ｎｍを超える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。保護膜上に潤滑剤を塗布する。潤滑剤としては、たと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。

次に、本発明の磁気記録媒体を搭載した磁気記録装置について説明する。図３に本発明の実施形態に係る磁気記録装置のブロック図を示す。この図では磁気記録媒体の上面にのみヘッドスライダを示しているが、磁気記録媒体の両面にディスクリートトラックを有する垂直磁気記録層が形成されており、この磁気記録媒体の上下面にダウンヘッド／アップヘッドがそれぞれ設けられる。なお、磁気記録装置の構成は、本発明に係る磁気記録媒体を用いている点を除けば、基本的に従来の装置と同様である。

ディスクドライブは、ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１００と呼ばれる本体部と、プリント回路基板（ＰＣＢ）２００とからなる。

ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１００は、磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）５１と、磁気記録媒体５１を回転させるスピンドルモータ（ＳＰＭ）１０１と、ピボット１０２を中心に回動するアクチュエータアーム１０３と、アクチュエータアーム１０３の先端に取り付けられたサスペンション１０４と、サスペンション１０４に支持されリードヘッドおよびライトヘッドを含むヘッドスライダ１０５と、アクチュエータアーム１０３を駆動するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１０６と、ヘッドの入出力信号を増幅するヘッドアンプ（図示せず）などを有する。ヘッドアンプ（ＨＩＣ）はアクチュエータアーム１０３上に設けられ、フレキシブルケーブル（ＦＰＣ）１２０を通してプリント回路基板（ＰＣＢ）２００に接続されている。なお、上記のようにヘッドアンプ（ＨＩＣ）をアクチュエータアーム１０３上に設ければヘッド信号のノイズを有効に低減できるが、ヘッドアンプ（ＨＩＣ）はＨＤＡ本体に固定してもよい。

上述したように磁気記録媒体５１には両面に垂直磁気記録層が形成され、両面のそれぞれにおいて、ヘッドが移動する軌跡に一致するようにサーボ領域が円弧をなして形成されている。磁気記録媒体の仕様は、ドライブに適応した外径および内径、記録再生特性などを満足する。サーボ領域がなす円弧の半径は、ピボットから磁気ヘッド素子までの距離として与えられる。

プリント回路基板（ＰＣＢ）２００は、４つの主要なシステムＬＳＩを搭載している。これらは、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）２１０、リード／ライトチャネルＩＣ２２０、ＭＰＵ２３０およびモータドライバＩＣ２４０である。

ＭＰＵ２３０はドライブ駆動システムの制御部であり、本実施形態に係るヘッド位置決め制御システムを実現するＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵおよびロジック処理部を含む。ロジック処理部はハードウェア回路で構成された演算処理部であり、高速演算処理が行われる。また、その動作ソフト（ＦＷ）はＲＯＭに保存されており、このＦＷに従ってＭＰＵがドライブを制御する。

ディスクコントローラ（ＨＤＣ）２１０はハードディスク内のインターフェース部であり、ディスクドライブとホストシステム（例えばパーソナルコンピュータ）とのインターフェースや、ＭＰＵ、リード／ライトチャネルＩＣ、モータドライバＩＣとの情報交換を行い、ドライブ全体を管理する。

リード／ライトチャネルＩＣ２２０はリード／ライトに関連するヘッド信号処理部であり、ヘッドアンプ（ＨＩＣ）のチャネル切替えやリード／ライトなどの記録再生信号を処理する回路で構成される。

モータドライバＩＣ２４０は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７およびスピンドルモータ７２の駆動ドライバ部であり、スピンドルモータ７２を一定回転に駆動制御したり、ＭＰＵ２３０からのＶＣＭ操作量を電流値としてＶＣＭ７７に与えてヘッド移動機構を駆動したりする。

以下、本発明の実施例を説明する。
初めに予備実験として、第２のマスク材（ＳＯＧ）２２をインプリント後の残渣の厚さと同じになるように塗布し、インプリント工程を省略した以外は、図２（ａ）〜（ｉ）と同様の方法で、磁気記録媒体を作製した。つまり、全面に強磁性層の酸化物からなる非磁性層１４を有する磁気記録媒体を作製した（以下、媒体Ａという）。この媒体Ａについて、ＡＥＳ（走査型オージェ電子分光装置）を用いて深さ方向に対する酸素プロファイルを測定することにより、非磁性層１４を構成する酸化物の厚さを求めた。測定の結果、グラニュラー構造に起因した変化とは異なるスペクトル強度の変化から、酸化物の厚さは１０ｎｍであることがわかった。ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）を用いて、媒体Ａの表面の組成を解析したところ、ＣｏＯのピーク（７８１ｅＶ）が確認された。磁気光学カー効果に基づいて磁化曲線を測定したところ、明確なヒステリシス曲線は得られず、磁性が消失していることがわかった。

比較のために、強磁性層の改質工程を行う代わりに、一昼夜大気にさらした以外は媒体Ａと同様の方法で、磁気記録媒体を作製した（以下、媒体Ｂという）。この媒体Ｂについて、ＡＥＳを用いて深さ方向に対する酸素プロファイルを測定することにより、酸化物の厚さを求めたところ、２ｎｍであることがわかった。ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）を用いて、媒体Ｂの表面の組成を解析したところ、ＣｏＯのピーク（７８１ｅＶ）が確認された。磁気光学カー効果に基づいて磁化曲線を測定したところ、磁化反転開始磁界Ｈｎが１．０ｋＯｅ、保磁力Ｈｃが３．５ｋＯｅ、飽和磁界Ｈｓが６．５ｋＯｅであることがわかった。磁気特性の劣化は認められるが、磁性の消失が不十分であることがわかった。

これらの結果より、自然酸化ではなく、本発明に係る改質工程を含む製造方法で作製される磁気記録媒体では、非記録部における酸化物層の存在により磁性の劣化または消失が起きることがわかった。

実施例１
図２に示した製造方法を用いて、図１に示した本発明の磁気記録媒体を得た。ミリング時間を調整することにより、非磁性層の厚さａと磁性パターンの厚さｂとの凹凸差（ｂ−ａ）を調整した。ＡＦＭ測定を行い、凹凸差が５ｎｍであることを確認した。

なお、この磁気記録媒体の製造時に用いたＮｉスタンパは、ＥＢ描画での凹凸パターン形成時に、ヘッド位置の制御情報となる凹凸形状も混在させて形成したものである。したがって、この磁気記録媒体は潤滑剤を塗布することでハードディスクドライブに搭載可能である。

得られた媒体について、ＡＥＳを用いて非磁性層を構成する強磁性層の酸化物の厚さを測定したところ、前記媒体Ａと同様の酸素分布が得られ、酸化物の厚さは１０ｎｍであることがわかった。ＴＥＭ−ＥＤＸにより、磁性パターンと非磁性層の酸素濃度を比較したところ、それぞれ１２原子パーセントと３４原子パーセントであり、非磁性層の酸素濃度が大きいことが確認された。

ＤＣ消磁の後、ＭＦＭ測定を行ったところ、凹凸パターンに対応する磁気コントラストが得られ、非記録部の磁性が消失して非磁性化していることがわかった。

作製した磁気記録媒体に潤滑剤を塗布し、ドライブによる評価を行ったところ、良好なヘッド浮上性が得られた。また、隣接トラックに１０万回記録を行った後、オントラックでＢＥＲを測定したところ、−６．２乗が得られた。

比較例１
強磁性層の改質工程を省略した以外は実施例１と同様の方法で磁気記録媒体を作製した。作製した磁気記録媒体に潤滑剤を塗布し、ドライブによる評価を行った。隣接トラックに１０万回記録を行った後、オントラックでＢＥＲを測定したところ、−３．６乗まで悪化した。この結果から、実施例１で作製した媒体と比べて、フリンジ耐性が大幅に悪化していることがわかった。

この媒体をＭＦＭ測定により調査したところ、非記録部にも磁気コントラストが確認された。このように、非記録部の磁性劣化が不十分であり、磁性パターンと非磁性層との磁気的干渉を抑制できないことがわかった。

実施例１および比較例１の結果より、本発明における強磁性層の改質工程が磁気記録層の非記録部の磁性劣化または磁性消失に有効であることがわかった。

実施例２
図２に示した製造方法において、Ａｒイオンミリングによる強磁性層のエッチング時間を調整することにより、表面の凹凸差を１ｎｍ、５ｎｍ、または１０ｎｍに調整した。また、磁気記録層の凹凸差に応じて、強磁性層の改質工程における酸素ガスエッチング時間を調整し、非記録部における酸化物の深さが、非磁性中間層であるＲｕに達しない範囲で磁気記録層の底部にまで到達するようにした。その他の工程は図２に示した方法と同様である。

以上の製造方法により、磁性パターンの厚さｂと非磁性層の厚さａとの差（ｂ−ａ）が、１ｎｍ、５ｎｍ、または１０ｎｍである、図１に示した本発明の磁気記録媒体を得た。

得られた媒体に潤滑剤を塗布し、ドライブ評価を行ったところ、全ての媒体で安定したヘッド浮上特性が得られた。実施例１と同様の手法でオントラックＢＥＲを測定したところ良好であった。

比較例２
Ａｒイオンミリングによる強磁性層のエッチング工程を省略した以外は実施例２と同様の方法で磁性パターンの厚さｂと非磁性層の厚さａに差がない磁気記録媒体を作製した。

得られた媒体に潤滑剤を塗布し、ドライブによる評価を行ったところ、フリンジ特性が悪く、良好なオントラックＢＥＲを得ることができなかった。

表１に比較例２および実施例２の結果をまとめて示す。表１から、安定したヘッド浮上特性および良好なオントラックＢＥＲを得るためには、磁性パターンの厚さｂと非磁性層の厚さａの凹凸差が１ｎｍ以上必要であることがわかった。

実施例３
図２に示した製造方法において、第１のマスク材（ＤＬＣ）２１の厚さを５ｎｍ、２０ｎｍ、または４０ｎｍとして磁気記録媒体を作製した。強磁性層の表面を露出させるためのＤＬＣの酸素ガスによるエッチング工程およびＤＬＣの剥離工程は、ＤＬＣの厚さに対応させてエッチング時間を調整した。その他の工程は図２に示した方法と同様である。以上のように、加工前に成膜する第１のマスク材（ＤＬＣ）の厚さを変えて、それぞれ図１に示した本発明の磁気記録媒体を得た。

得られた媒体に潤滑剤を塗布し、ドライブによる評価を行ったところ、全ての媒体で安定したヘッド浮上特性が得られた。隣接トラックに１０万回記録を行った後、オントラックでＢＥＲを測定したところ良好であった。

比較例３
第１のマスク材（ＤＬＣ）２１の厚さを２ｎｍまたは５０ｎｍとして、磁気記録媒体を作製した。

得られた媒体に潤滑剤を塗布し、ドライブによる評価を行った。ＤＬＣの厚さを２ｎｍとした媒体は、フリンジ特性が悪く、高いオントラックＢＥＲを得ることができなかった。ＤＬＣの厚さを５０ｎｍとした媒体は、ヘッドの浮上が安定せず、ドライブが破壊された。

これらの媒体についてＡＦＭ測定を行った結果は以下の通りである。ＤＬＣの厚さを５０ｎｍとした媒体は、磁性パターンの凸部の側壁に角状のばりが生じていることがわかった。これはＡｒイオンミリングにおける再付着物であることがわかった。ＤＬＣの厚さを２ｎｍとした媒体は、ＡＦＭ測定では特に異常は確認できなかった。しかし、断面ＴＥＭ観察を行い、ドライブ特性が良好であったＤＬＣ厚さ５ｎｍの媒体と比較すると、磁性パターン側壁のテーパー形状が大きいことがわかった。これは、ＤＬＣ厚さが小さいため、強磁性層のエッチング時にテーパーが生じ、その形状が改質工程での磁性劣化に反映され、フリンジ特性が低下したためであると考えられる。

表２に比較例３および実施例３の結果をまとめて示す。表２から、カーボン系の第１のマスク材の厚さが５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であれば、安定したヘッド浮上特性、および良好なオントラックＢＥＲが得られる磁気記録媒体を提供できることがわかった。

以上説明したように、本発明の磁気記録媒体によれば以下のような効果を得ることができる。

（１）従来の強磁性層を完全に分断した媒体よりも、小さな表面凹凸で磁性パターンと非磁性層との磁気的干渉を抑えることができるため、ヘッドの浮上特性がよい。

（２）非磁性層が強磁性層の酸化物からなるため、強磁性層およびＤＬＣとの密着性がよく、衝撃に強い。

（３）磁性パターンの磁性の劣化を抑えつつ、非記録部の磁性を効率的に劣化または消失させることができる。

本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体を示す断面図。 本発明に係る磁気記録媒体の製造方法の一例を示す断面図。 本発明の実施形態に係る磁気記録装置のブロック図。

符号の説明

１１…非磁性基板、１２…下地層、１３…磁性パターン、１４…非磁性層、１５…保護膜、２１…第１のマスク材（ＤＬＣ）、２２…第２のマスク材（ＳＯＧ）、３０…モールド、５１…磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）、１００…ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）、１０１…スピンドルモータ、１０２…ピボット、１０３…アクチュエータアーム、１０４…サスペンション、１０５…ヘッドスライダ、１０６…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、１２０…フレキシブルケーブル（ＦＰＣ）、２００…プリント回路基板（ＰＣＢ）、２１０…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）、２２０…リード／ライトチャネルＩＣ、２３０…ＭＰＵ、２４０…モータドライバＩＣ。

Claims (2)

1. 強磁性層上にカーボン膜からなる第１のマスク材およびレジスト膜からなる第２のマスク材を形成し、
   前記レジスト膜からなる第２のマスク材に対してスタンパをインプリントして凹凸パターンを転写し、
   凹凸パターンが転写された前記レジスト膜からなる第２のマスク材をマスクとして前記カーボン膜からなる第１のマスク材をエッチングして凹凸パターンを転写し、
   前記レジスト膜からなる第２のマスク材を剥離した後、凹凸パターンの凹部に位置する強磁性層の一部をエッチングするか、または、凹凸パターンの凹部に位置する強磁性層の一部をエッチングした後、前記レジスト膜からなる第２のマスク材を剥離し、
   前記凹部に残った強磁性層を酸素または酸素混合ガスと反応させて改質して前記強磁性層の成分を含む非磁性層を形成することによる前記非磁性層によって分断された前記強磁性層からなる磁性パターンの形成と、前記カーボン膜からなる第１のマスク材の剥離とを同時に行う
   ことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
2. 前記カーボン膜からなる第１のマスク材の厚さが５ｎｍ以上４０ｎｍ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の製造方法。

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