JP4468469B2 - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パターンド媒体など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（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（Discrete Track Recording）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。同様に、ドット状の磁性パターンを有するビットパターンド媒体（ＢＰＭ）も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。

パターンド媒体（ＤＴＲ、ＢＰＭ）を製造する方法として、磁気記録層上にカーボンなどからなるハードマスクとレジストとを形成し、インプリント法でレジストに凹凸パターンを転写し、レジストの凹凸パターンをハードマスクに転写し、このハードマスクをエッチングマスクとして磁気記録層をエッチングすることにより凹凸パターンを形成する方法が知られている。

ところで、特許文献１および２には、アッシング装置及び反応性イオンエッチング装置を用いてハードマスクを完全に除去する工程が記載されているが、アッシングや反応性イオンエッチングによりハードマスクを完全に除去すると、凹凸をなす磁気記録層の端部近傍でプラズマ分布が不安定となる傾向がある。このため、プラズマ分布の不均一に起因して、ハードマスクを除去したときに磁気記録層の表面にダメージ層が形成される。このように磁気記録層の表面にダメージ層が形成されていると、この媒体をハードディスクドライブに組み込んだときに、実効的な磁気的スペーシングが増大し、十分な再生特性を得ることができないという問題が生じる。
特開２００５−５０４６８号公報 特開２００５−５６５３５号公報

本発明の目的は、磁気記録層の表面におけるダメージ層の形成を抑えることができ、磁気的スペーシングを低減してより高記録密度を可能にする磁気記録媒体の製造方法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の製造方法は、磁気記録層上にカーボンからなるハードマスクとレジストを形成し、前記レジスト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、パターン化されたレジストの凹部に残存している残渣を除去し、パターン化されたレジストをマスクとして、前記ハードマスクをエッチングして凹凸パターンを転写し、前記レジストを剥離し、酸素または酸素を含む混合ガスを用いた反応性イオンエッチングによって残存ハードマスクの膜厚を５ｎｍ以下に減少させ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ ₂ およびこれらの混合ガスからなる群より選択されるガスを用いたイオンビームエッチングにより残存ハードマスクを除去するとともに残存ハードマスクに覆われていない磁気記録層の表面を改質する方法であって、残存ハードマスクを除去した後の磁気記録層の凹部の深さが１５ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。

本発明によれば、磁気記録層の表面におけるダメージ層の形成を抑えることができ、磁気的スペーシングを低減できるため、高記録密度の磁気記録媒体を製造することができる。

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に、本発明の方法を用いて製造されるパターンド媒体の一例であるディスクリートトラック媒体（ＤＴＲ媒体）の周方向に沿う平面図を示す。図１に示すように、パターンド媒体１の周方向に沿って、サーボ領域２と、データ領域３が交互に形成されている。サーボ領域２には、プリアンブル部２１、アドレス部２２、バースト部２３が含まれる。データ領域３には隣接するトラック同士が互いに分離されたディスクリートトラック３１が含まれる。

本発明の方法を用いて製造されるパターンド媒体は、図１に示したＤＴＲ媒体に限らず、クロストラック方向だけでなくダウントラック方向にも互いに分離されたドット状の磁性パターンを有するビットパターンド媒体（ＢＰＭ）も含む。

図２（ａ）〜（ｊ）を参照して、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法の一例を説明する。

図２（ａ）に示すように、ガラス基板５１上に、下地層（図示せず）および厚さ２０ｎｍの磁気記録層５２を成膜する。磁気記録層５２上に厚さ１５ｎｍのカーボンからなるハードマスク６１を成膜する。ハードマスク６１上に、ＳＯＧ（Spin-On-Glass）からなるレジスト６２をスピンコートする。一方、たとえば図１に示すＤＴＲ媒体のパターンに対応する所定の凹凸パターンが形成されたスタンパ６３を用意する。スタンパ６３は、ＥＢ描画、Ｎｉ電鋳などの工程を経て製造される。レジスト６２に対向するように、スタンパ６３の凹凸面を対向させる。

図２（ｂ）に示すように、レジスト６２に対してスタンパ６３をインプリントして、スタンパ６３の凹凸パターンをレジスト６２に転写する。その後、スタンパ６３を取り外す。レジスト６２に転写された凹凸パターンの凹部の底にはレジスト残渣が残っている。

図２（ｃ）に示すように、ドライエッチングにより、凹部のレジスト残渣を除去し、ハードマスク６１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を用いてレジスト残渣を除去する。

図２（ｄ）に示すように、パターン化されたレジスト６２をマスクとし、エッチングガスとして酸素を用いてハードマスク６１をエッチングし、磁気記録層５２の表面を露出させる。

図２（ｅ）に示すように、Ａｒミリングにより磁気記録層５２の一部をエッチングして、深さ４ｎｍの凹部を形成する。ミリング装置としては、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を用いることができる。この工程は必ずしも行う必要はなく、省略してもよい。また、ミリングに用いるエッチングガスはＡｒにかぎらず、本発明のイオンビームエッチングによる残存ハードマスクの除去に用いるガスと同様のものを用いることも可能である。

図２（ｆ）に示すように、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置により、エッチングガスとしてＣＦ₄を用い、レジスト（ＳＯＧ）６２を剥離する。

図２（ｇ）に示すように、露出した凹部の磁気記録層５２の磁性を失活させる。なお、図２（ｇ）の磁性失活工程にＣＦ₄を用いる場合、図２（ｆ）のレジスト剥離と同時にこの工程を行なうことができる。この工程も必ずしも行う必要はなく、省略してもよい。

図２（ｈ）に示すように、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置により、エッチングガスとして酸素を用い、ハードマスク６１の一部をエッチングする。この工程も必ずしも行う必要はなく、省略してもよい。残存ハードマスク６１の厚さはたとえば２ｎｍである。

図２（ｉ）に示すように、イオンビームエッチングにより、残存ハードマスク６１を除去し、凸部の磁気記録層５２の表面を露出させると同時に凹部の磁気記録層を改質して非磁性層５３を形成する。磁気記録層５２の凸部の深さはたとえば１０ｎｍである。

図２（ｊ）に示すように、ＣＶＤ（化学気相堆積）により厚さ３ｎｍの保護膜５４を形成する。

なお、以上の工程において、各種の膜の厚さおよび凹部の深さは、たとえばＡＦＭ（atomic force microscope）、断面ＴＥＭ（transmission electron microscopy）などを用いて容易に測定することができる。また、図２に示した製造方法は、ＤＴＲ媒体の製造に限らず、ＢＰＭ（Ｂｉｔ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｍｅｄｉａ）の製造にも適用できる。

ここで、図２（ｉ）のイオンビームエッチング工程について、より詳細に説明する。

本発明の方法では、図２（ｉ）の工程において、イオンビームエッチングにより、残存ハードマスク６１を除去し、凸部の磁気記録層５２の表面を露出させると同時に凹部の磁気記録層を改質して非磁性層５３を形成する。

従来、残存ハードマスクを除去する工程は、アッシング装置や反応性イオンエッチング装置で行なっていた。しかし、アッシング装置や反応性イオンエッチング装置を用いた場合、磁気記録層５２の端部近傍でプラズマ分布が不安定になる傾向がある。このため、ハードマスクを除去したときに、露出した凸部の磁気記録層５２の表面にダメージ層が形成されていた。このように表面にダメージ層が形成された磁気記録層５２を有する媒体をハードディスクドライブに組み込んだ場合、ヘッドと媒体との間の実効的な磁気的スペーシングが増大し、十分な再生特性を得ることができないという問題があった。

これに対して、本発明の方法では、指向性が高いイオンビームエッチングによりハードマスクを除去するので、ハードマスクを均一に除去することができ、凸部の磁気記録層５２の表面にダメージ層が形成されるのを防止できる。このため、得られた媒体をハードディスクドライブに組み込んだ場合、ヘッドと媒体との間の実効的な磁気的スペーシングが低減し、十分な再生特性を得ることができる。また、凹部の磁気記録層の表面にダメージ層が存在する場合でも、この部分のダメージ層を改質した状態で非磁性層５３を形成することができる。このため、非磁性層５３とその上に形成される保護膜との密着性が向上し、コロージョンの発生を抑えることができる。

イオンビームエッチングには、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ₂またはこれらの混合ガスを用いることが好ましい。これらのガスを用いれば、磁気記録層にダメージ層が形成されにくく、ダメージ層の形成を抑えつつ磁気的スペーシングを低減することができる。一方、ＣＦ₄、Ｏ₂などのガスを用いた場合、磁気記録層中にそれぞれフッ化物または酸化物が生成し、磁気記録層にダメージ層が形成されやすく磁気的スペーシングが増大するため好ましくない。

イオンビームエッチングによって除去する前に残存しているハードマスクの厚さは５ｎｍ以下であることが好ましい。なお、残存ハードマスクの厚さが５ｎｍより大きい場合には、反応性イオンエッチングによりハードマスクの膜厚を減少させた後に、イオンビームエッチングにより残存ハードマスクを除去することが好ましい。残存ハードマスクの厚さが比較的厚い領域では、反応性イオンエッチングでも均一な除去が可能なため、このような方法を用いれば、ダメージ層の形成を抑えながら磁気的スペーシングを低減できるとともに、磁気記録層の凹部のエッチング深さを抑えることができ、プロセスタクトも向上する。

ハードマスクを除去した後の磁気記録層５２の凹部の深さは１５ｎｍ以下であることが好ましい。磁気記録層５２の凹部の深さが１５ｎｍ以下であれば、追加で凹部に非磁性体を埋め込む工程を行うことなく、媒体をハードディスクに組み込んだときにヘッドの浮上性を安定化することができる。

イオンビームエッチングにより残存ハードマスクを除去する際、同時に凹部の磁気記録層もエッチングされる。このため、磁気記録層５２の凹部の深さを１５ｎｍ以下にするためには、必要に応じて行われる図２（ｅ）の工程で磁気記録層の一部をエッチングするときのエッチング深さ、および図２（ｈ）の工程でイオンビームエッチングによりハードマスクを除去する工程の前に残存しているハードマスクの厚さを適宜調整することが好ましい。特に、図２（ｈ）の工程におけるイオンビームエッチングの選択比の観点から、上述したように除去工程の前の残存ハードマスクの厚さは５ｎｍ以下であることが好ましい。

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。

＜磁気記録層＞
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から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＞
ＣＦ₄やＳＦ₆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渣を除去する。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。

＜磁気記録層のエッチング＞
インプリント工程で生じた残渣を除去したレジストと、これをマスクとして形成したカーボン系のハードマスクを用いて、磁気記録層を加工する。Ａｒイオンミリングで磁気記録層を加工する場合、たとえば加速電圧を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°）とすることにより、磁気記録層の凹凸にほとんどテーパが付かない加工が可能である。

ミリング深さについてはヘッドの浮上特性により適宜調整される。すなわち、イオンビームエッチングによる凸部の磁気記録層の露出および凹部の磁気記録層の表面改質も含めた全加工プロセス後の完成媒体の状態で、磁気記録層の凹部の深さがヘッドの浮上性を安定させる範囲となるように調整される。具体的には磁気記録層の凹部の深さは１５ｎｍ以下であることが好ましい。

＜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。

実施例１
図１に示すＤＴＲ媒体に対応する凹凸パターンを有するＮｉスタンパを用い、図２（ａ）〜（ｊ）に示した方法でＤＴＲ媒体を作製した。各工程の条件は以下の通りであった。

図２（ｃ）のレジスト残渣を除去する工程は、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置により、ＣＦ₄を用いて、ガス圧０．１Ｐａ、アンテナ電力１００Ｗ、バイアス電力２０Ｗ、エッチング時間３８秒の条件で行った。

図２（ｄ）のハードマスクをエッチングして磁気記録層５２の表面を露出させる工程は、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置により、Ｏ₂を用いて、ガス圧０．１Ｐａ、アンテナ電力１００Ｗ、バイアス電力２０Ｗ、エッチング時間２０秒の条件で行った。

図２（ｅ）のＡｒミリングにより磁気記録層５２の一部をエッチングする工程は、ガス圧０．０４Ｐａ、プラズマパワー５００Ｗ、加速電圧６００Ｖ、エッチング時間１３秒の条件で行った。

図２（ｆ）のレジストを剥離する工程および図２（ｇ）の凹部の磁気記録層５２の磁性を失活させる工程は、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置により、ＣＦ₄を用いて、ガス圧１．５Ｐａ、アンテナ電力６００Ｗ、バイアス電力０Ｗ、エッチング時間３０秒の条件で行った。

図２（ｈ）のハードマスク６１の一部をエッチングする工程は、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置により、Ｏ₂を用いて、ガス圧０．８Ｐａ、アンテナ電力４００Ｗ、バイアス電力０Ｗ、エッチング時間１３秒の条件で行った。この工程後の残存ハードマスクの厚さをＴＥＭ観察で調べたところ、２ｎｍであった。

図２（ｉ）のイオンビームエッチングにより残存ハードマスク６１を除去し、凸部の磁気記録層５２の表面を露出させると同時に凹部の磁気記録層を改質する工程は、Ａｒを用いて行った。この工程後の磁気記録層５２の凸部の深さをＴＥＭ観察で調べたところ、１０ｎｍであった。

製造したＤＴＲ媒体に潤滑剤を塗布し、ドライブに搭載してビットエラーレートを評価したところ、１０の−６乗という良好な値が得られた。また、コロージョン試験として、ＩＣＰ−ＭＳ（inductively coupled plasma - mass spectrometry）により媒体からのＣｏ溶出量の測定を行ったところ、単位面積あたり０．０３［μｇ］であり、極めて少ないことがわかった。

比較例１
図２（ｈ）および（ｉ）に対応する工程において、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置により、酸素を用いて残存ハードマスクを全て除去した。なお、加工完成後の凹部の磁気記録層深さが１０ｎｍであることをＡＦＭで確認した。それ以外は実施例１と同様の手法でＤＴＲ媒体を作製した。

つまり、比較例１の媒体も実施例１の媒体も、磁気記録層の凹部の深さは１０ｎｍであって等しい。しかし、比較例１の媒体では、実施例１の媒体と異なり、イオンビームエッチングによって凸部の磁気記録層を露出させるとともに凹部の磁気記録層の表面を改質する工程を行っていない。

製造したＤＴＲ媒体に潤滑剤を塗布し、ドライブに搭載してビットエラーレートを評価したところ、１０の−４乗という低い値しか得られず磁気記録媒体として不適合であった。媒体にはヘッドとの摺動による傷が多数発生していた。傷の部分をＳＥＭ−ＥＤＸで分析したところ、保護膜が剥離していることがわかった。また、媒体を断面ＴＥＭで観察したところ、凸部の磁気記録層の表面のコントラストが変化しており、表面が酸化されていることがわかった。良好なビットエラーレートが得られなかった原因は、酸化によって実効的な磁気的スペーシングが増加したためであると考えられる。さらに、実施例１と同様にコロージョン試験としてＣｏ溶出量の測定を行ったところ、単位面積当たり１００［μｇ］であり、実施例１と比較して著しく増加していた。

比較例１の方法との比較から、実施例１の方法ではイオンビームエッチングにより凸部の磁気記録層を露出させ、凹部の磁気記録層の表面を改質しているので、磁気記録層におけるダメージ層の形成を抑えることができ、磁気的スペーシングを低減できるとともに保護膜の密着性に優れたパターンド媒体を製造できることがわかった。

実施例２
図２（ｈ）において、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置による酸素を用いたエッチング時間を調整することにより、残存ハードマスク厚さを変化させた。工程後の残存ハードマスク厚さを断面ＴＥＭにより観察したところ２ｎｍ、５ｎｍまたは７ｎｍであった。

なお、残存ハードマスク厚さを５ｎｍまたは７ｎｍとする場合、図２（ｅ）のＡｒミリングにより磁気記録層５２の一部をエッチングする工程を省略した。

これらの工程以外は、実施例１と同様の方法によりＤＴＲ媒体を製造した。

図２（ｉ）の工程の後に、ＡＦＭにより磁気記録層の凹部の深さを測定した。その結果、残存ハードマスク厚さが２ｎｍ、５ｎｍ、７ｎｍのそれぞれの場合について、磁気記録層の凹部の深さは１０ｎｍ、１５ｎｍ、１９ｎｍであった。

製造したＤＴＲ媒体に潤滑剤を塗布し、ドライブに搭載してビットエラーレートを評価した。磁気記録層の凹部の深さが１０ｎｍまたは１５ｎｍである媒体ではヘッドの浮上性が安定しており、１０の−６乗の良好な値が得られた。一方、磁気記録層の凹部の深さが１９ｎｍである媒体では、ヘッドの浮上性が安定せずヘッドが媒体表面と接触したため評価することができなった。これは、磁気記録層の凹部の深さが大きすぎるため、ヘッドの浮上性を安定化させることができなかったためであると考えられる。

磁気記録層の凹部の深さが１０ｎｍまたは１５ｎｍである媒体についてコロージョン試験としてＣｏ溶出量の測定を行ったところ、単位面積あたり０．０３［μｇ］であり、極めて少ないことがわかった。

以上の結果から、イオンビームエッチングによる除去前の残存ハードマスクの厚さが５ｎｍ以下、またはイオンビームエッチング後の磁気記録層の凹部の深さが１５ｎｍ以下であれば、ヘッドの浮上性が安定し、磁気的スペーシングを低減でき、保護膜の密着性に優れたパターンド媒体を製造できることがわかる。

実施例３
図２（ｅ）のＡｒミリングによる磁気記録層のエッチング時間を調整することにより、磁気記録層の凹部の深さを変化させた以外は、実施例１と同様の方法により４種のＤＴＲ媒体を製造した。ＡＦＭにより加工完成後媒体の磁気記録層の凹部の深さを測定した結果、磁気記録層の凹部の深さは６ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、または２０ｎｍであった。

製造したＤＴＲ媒体に潤滑剤を塗布し、ドライブに搭載してビットエラーレートを評価した。磁気記録層の凹部の深さが６ｎｍ、１０ｎｍまたは１５ｎｍである媒体では、ヘッドの浮上性が安定し、１０の−６乗程度の良好な値が得られた。一方、磁気記録層の凹部の深さが２０ｎｍである媒体では、ヘッドの浮上性が安定せずヘッドが媒体表面と接触したため評価することができなった。これは、磁気記録層の凹部の深さが大きすぎるため、ヘッドの浮上性を安定化させることができなかったためであると考えられる。

磁気記録層の凹部の深さが６ｎｍ、１０ｎｍまたは１５ｎｍである媒体についてコロージョン試験としてＣｏ溶出量の測定を行ったところ、単位面積あたり０．０３［μｇ］であり、極めて少ないことがわかった。

以上の結果から、イオンビームエッチングにより凹部の磁気記録層の表面を改質しながら凸部の磁気記録層を露出させる工程を経た後の磁気記録層の凹部の深さが１５ｎｍ以下であれば、ヘッドの浮上性が安定し、磁気的スペーシングを低減でき、保護膜の密着性に優れたパターンド媒体を製造できることがわかる。

実施例４
図２（ｉ）の工程で残存ハードマスクを除去するために用いるイオンビームエッチングガスとして、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ₂、Ｈｅ−Ｎ₂、またはＣＦ₄を用い、実施例１と同様な方法によりＤＴＲ媒体を製造した。

製造したＤＴＲ媒体に潤滑剤を塗布し、ドライブに搭載してビットエラーレートを評価した。ＣＦ₄以外のイオンビームエッチングガスを用いた場合には、１０の−６乗以上の良好なビットエラーレートが得られた。一方、イオンビームエッチングガスとしてＣＦ₄を用いた場合には、１０の−４乗の低い値しか得られず磁気記録媒体として不適合であった。媒体を断面ＴＥＭで観察したところ、凸部の磁気記録層の表面のコントラストが変化しており、ＣＦ₄により表面が腐食されていることがわかった。良好なビットエラーレートが得られなかった原因は、腐食によって実効的な磁気的スペーシングが増加したためであると考えられる。

また、コロージョン試験としてＣｏ溶出量の測定を行った。ＣＦ₄以外のイオンビームエッチングガスを用いた場合には、単位面積あたり０．０３［μｇ］程度であり、極めて少ないことがわかった。一方、イオンビームエッチングガスとしてＣＦ₄を用いた場合には、単位面積当たり１００［μｇ］であり、非常に多かった。

これらの結果を表１に示す。

以上の結果から、イオンビームエッチングガスとしてＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ₂、またはこれらの混合ガスを用いることにより、磁気記録層の表面でのダメージ層の形成を抑えつつ磁気的スペーシングを低減できるととともに、保護膜の密着性に優れたパターンド媒体を製造できることがわかる。

本発明の方法を用いて製造されるパターンド媒体の一例であるＤＴＲ媒体の周方向に沿う平面図。 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。 本発明に係る磁気記録装置のブロック図。

符号の説明

１…パターンド媒体、２…サーボ領域、２１…プリアンブル部、２２…アドレス部、２３…バースト部、３…データ領域、３１…ディスクリートトラック、５１…ガラス基板、５２…磁気記録層、５３…非磁性層、５４…保護膜、６１…ハードマスク、６２…レジスト、６３…スタンパ、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 (1)

1. 磁気記録層上にカーボンからなるハードマスクとレジストを形成し、
   前記レジスト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、
   パターン化されたレジストの凹部に残存している残渣を除去し、
   パターン化されたレジストをマスクとして、前記ハードマスクをエッチングして凹凸パターンを転写し、
   前記レジストを剥離し、
   酸素または酸素を含む混合ガスを用いた反応性イオンエッチングによって残存ハードマスクの膜厚を５ｎｍ以下に減少させ、
   Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ ₂ およびこれらの混合ガスからなる群より選択されるガスを用いたイオンビームエッチングにより残存ハードマスクを除去するとともに残存ハードマスクに覆われていない磁気記録層の表面を改質する方法であって、
   残存ハードマスクを除去した後の磁気記録層の凹部の深さが１５ｎｍ以下である
   ことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。

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