JP4594811B2 - 磁気記録媒体用基板、磁気記録媒体および磁気記録装置 - Google Patents
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Description
本発明は、凹凸が形成された磁気記録媒体用基板、基板加工型の磁気記録媒体、およびこのような磁気記録媒体を搭載した磁気記録装置に関する。
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のトラック密度を向上するにあたって、隣接トラックと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（ＤＴＲ媒体）は、記録時におけるサイドイレース現象、再生時における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、高密度記録可能な磁気記録媒体を提供できると期待されている。
ＤＴＲ媒体には、主に磁性膜エッチング型と基板加工型が挙げられる。このうち、磁性膜エッチング型のＤＴＲ媒体は製造工程数が多く、高コスト化が予想される。そこで、初めに凹凸基板を製造し、その上にスパッタ法で磁性膜を成膜する、基板加工型ＤＴＲ媒体が量産には好適である。
しかし、基板加工型ＤＴＲ媒体では、凹部にも磁性膜が存在するため、凹部からの磁気信号によってＳＮ比が低下することが問題になる。そこで、凹部に存在する磁性膜の磁気特性を低下させることが有効であると考えられている。
従来、強磁性層の表面を選択的にマスクして、露出部をハロゲンを含む反応性ガスにさらして変質させることによってパターンドメディアを作製する方法が提案されている（特許文献１）。また、マスクした媒体表面を選択的に酸化することによってパターンドメディアを形成する方法が提案されている（特許文献２）。また、ディスクリートトラックメディアにおいてトラック間領域となる磁性層に、窒素イオンや酸素イオンをイオン注入し、非磁性化させることが提案されている（特許文献３）。しかし、これらの方法は簡便に実施できる方法ではない。
さらに、凹凸のあるＳｉ基板にＣｏ／Ｐｔの多層磁性層を形成したパターンドメディアが報告されている（非特許文献１）。Ｃｏ／Ｐｔ多層膜の磁気特性は多層構造に非常に敏感であり、凸部ではきれいな多層構造が得られ、凹部では多少多層構造が乱れるため、パターンが形成される。しかし、この方法はグラニュラー型の垂直磁性膜には適用できない。
特開２００２−３５９１３８号公報
米国特許第６，１６８，８４５号明細書
特開平５−２０５２５７号公報
Phys. Rev. B 62, 12271-12281 (2000)
本発明の目的は、基板加工型ＤＴＲ媒体の凹部からの磁気信号によってＳＮ比が低下する問題を簡便に解決できる磁気記録媒体用基板、このような基板を用いる磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）、およびこのような媒体を搭載した磁気記録装置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用基板は、表面に記録トラックに対応する円周状の凸部と記録トラック間の溝に対応する円周状の凹部を有し、下記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）、および（ｆ）の条件：
（ａ）凹部表面は凸部表面よりも表面エネルギーが小さい、
（ｂ）凹部表面は熱分解性もしくは熱変形性の物質で修飾されている、
（ｄ）凹部表面は凸部表面よりも結晶配向が乱れている、
（ｅ）凹部表面は磁性体と反応するかもしくは磁性体中に拡散する物質で修飾されている、および
（ｆ）凹部表面は溶媒に対して可溶性もしくは変形性の物質で修飾されている、
のうち少なくとも１つの条件を満たすことを特徴とする。
（ａ）凹部表面は凸部表面よりも表面エネルギーが小さい、
（ｂ）凹部表面は熱分解性もしくは熱変形性の物質で修飾されている、
（ｄ）凹部表面は凸部表面よりも結晶配向が乱れている、
（ｅ）凹部表面は磁性体と反応するかもしくは磁性体中に拡散する物質で修飾されている、および
（ｆ）凹部表面は溶媒に対して可溶性もしくは変形性の物質で修飾されている、
のうち少なくとも１つの条件を満たすことを特徴とする。
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用基板上にグラニュラー型の磁性層が形成され、凹部の磁性層の方が凸部の磁性層よりも磁性結晶格子の配向が乱れていることを特徴とする。本発明のさらに他の態様に係る磁気記録装置は、上記の磁気記録媒体を具備したことを特徴とする。
本発明によれば、基板の凹部を所定の物質で修飾するかまたは状態を変化させることにより、基板加工型ＤＴＲ媒体の凹部からの磁気信号によってＳＮ比が低下する問題を解決できる磁気記録媒体用基板、このような基板を用いる磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）、およびこのような媒体を搭載した磁気記録装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係る磁気記録媒体用基板は、表面に記録トラックに対応する円周状の凸部と記録トラック間の溝に対応する円周状の凹部を有し、その凹部表面が（ａ）〜（ｆ）のいずれかの条件を満たしている。これらの条件を満たしている磁気記録媒体用基板上にグラニュラー型の磁性層を形成すると、凹部の磁性層の方が凸部の磁性層よりも磁気配向が小さくなり、凹部からの磁気信号によるＳＮ比の低下を防止できる。以下、（ａ）〜（ｆ）の条件についてより詳細に説明する。
（ａ）凹部表面は凸部表面よりも表面エネルギーが小さい。表面エネルギーが小さいと、磁性膜と基板との結合力が小さくなり、磁性膜の磁気配向を制御する結晶構造が乱れる。この条件を満たすためには、凹部表面を、たとえばフッ素原子を有する低表面エネルギーの表面処理剤で修飾する。このような表面処理剤としては、フルオロアルキルシラン（以下「ＦＡＳ」という）、たとえばテトラヒドロデシルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリクロロシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
（ｂ）凹部表面は熱分解性もしくは熱変形性の物質で修飾されている。熱分解性の物質としては、ポリエチレングリコール、ポリ（テトラメチレングリコール）などが挙げられる。熱変形性の物質としては、ポリビニルアルコール、ポリイソブチルメタクリレートなどの熱可塑性ポリマーなどが挙げられる。
（ｃ）凹部表面は凸部表面よりも表面粗さが小さい。この条件は、研磨とエッチングの組み合わせにより実現できる。
（ｄ）凹部表面は凸部表面よりも結晶配向が乱れている。この条件は、たとえばシリコンなどの単結晶基板に対するイオン照射の有無により実現することができる。
（ｅ）凹部表面は磁性体と反応するかもしくは磁性体中に拡散する物質で修飾されている。反応性物質としては塩素原子を有するポリ塩化ビニルなどが挙げられる。拡散性物質としてはＣｕなどが挙げられる。
（ｆ）凹部表面は溶媒に対して可溶性もしくは変形性の物質で修飾されている。溶媒に対して可溶性もしくは変形性の物質としては上記の各種のポリマーが挙げられ、ポリマーの種類に応じて適切な溶媒を用いればよい。
なお、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体用基板においては、凸部と凹部との高さの差は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
本発明の実施形態に係る磁気記録媒体用基板の一般的な製造方法は、基板にレジストを塗布した後、インプリントまたは電子線リソグラフィーなどでレジストパターンを形成し、基板をエッチングして凹凸基板を形成する。このとき凸部はレジストを残しておく。次に、表面エネルギーの小さい物質や、熱分解性物質や、熱変形性物質や、反応性物質、溶媒可溶な物質などを堆積させる。凸部のレジストを剥離（リフトオフ）することにより凹部にのみこれらの物質を残すことができる。この場合、レジストを剥離したときに、これらの物質が残るようにする必要がある。すなわち、レジスト剥離に有機溶媒を用いる場合には有機溶媒によって剥離しないような物質、レジスト剥離に水を用いる場合には水によって剥離しないような物質、酸素アッシャなどでレジストを剥離する場合には酸素アッシャに耐えるような物質を用いる。このような簡便な方法により、所望の磁気記録媒体用基板、さらに凹部からの磁気信号によるＳＮ比の低下を抑制できる磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）および磁気記録装置を製造できる。
［実施例１］
低表面エネルギーの表面修飾層を用いた例について説明する。図１に本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体用基板（以下、ＨＤＤ基板という）の断面図を示す。ガラス基板１１の表面には、記録トラックに対応する円周状の凸部と記録トラック間の溝に対応する円周状の凹部のパターンが形成されている。凹部の表面にはフッ素を含む表面修飾層１３が形成されている。
低表面エネルギーの表面修飾層を用いた例について説明する。図１に本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体用基板（以下、ＨＤＤ基板という）の断面図を示す。ガラス基板１１の表面には、記録トラックに対応する円周状の凸部と記録トラック間の溝に対応する円周状の凹部のパターンが形成されている。凹部の表面にはフッ素を含む表面修飾層１３が形成されている。
図２に本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）の断面図を示す。この図に示すように、ガラス基板１１の凹部表面に表面修飾層１３が形成され、全面に媒体膜１４ａ、１４ｂが成膜されている。媒体膜は軟磁性下地層、配向制御膜、磁気記録層などを含んでいる。１４ａは凸部（記録トラック）上に成膜された媒体膜であり、この領域には磁気配向が良好な磁気記録層が含まれる。１４ｂは凹部（溝）上に成膜された媒体膜であり、この領域では磁性結晶格子の配向が乱れている。
図３（ａ）〜（ｆ）を参照して、図１に示したＨＤＤ基板、および図２に示したＤＴＲ媒体の製造方法を説明する。まず、直径０．８５インチのガラス基板１１上にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）膜１２を７０ｎｍの厚さでスピンコートした（ａ）。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製した、ピッチ１００ｎｍ、頂上の幅３５ｎｍ、高さ３０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型３１を用意した。Ｎｉ金型３１をＰＭＭＡ膜１２に押しつけ、凹凸パターンを転写した（ｂ）。Ｎｉ金型３１を剥離した後、基板をＡｒイオンミリングにより、ＰＭＭＡ膜１２の凹部の下地ガラス面が出るまでエッチングした。さらに、フッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板１１に転写した。この段階で、凸部上のＰＭＭＡ膜１２を残しておく。次に、フッ素原子を含む表面処理剤であるヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリメトキシシランで凹部表面を処理し、低表面エネルギーの表面修飾層１３を形成した（ｄ）。次に、溶剤リフトオフによって凸部上のＰＭＭＡ膜１２を除去することにより、図１に示したＨＤＤ基板を作製した。このＨＤＤ基板は、ピッチ１００ｎｍ、頂上の幅６０ｎｍ、高さ２０ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた（ｅ）。
このＨＤＤ基板を多元スパッタ装置にロードし、軟磁性下地層、配向制御膜、ＣｏＣｒＰｔとＳｉＯ2との混合物からなるグラニュラー構造の垂直磁気記録層、カーボン保護膜を、真空を破ることなく一貫成膜して図２に示したＤＴＲ媒体を作製した（ｆ）。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察した。その結果、凹部（溝）上の媒体膜１４ｂは凸部（記録トラック）上の媒体膜１４ａに比べて、磁性結晶格子の配向が乱れていることがわかった。
なお、必要に応じて、ＤＴＲ媒体に潤滑剤を塗布し、ＨＤＤ組み立て前に保存しておいてもよい。この点は、以下の実施例および比較例についても同様である。
［比較例１］
フッ素原子を有する表面処理剤で処理しないことを除いては実施例１と同様にしてＨＤＤ基板を作製し、その上に実施例１と同様な方法によりＤＴＲ媒体を作製した。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部と凸部で磁性結晶格子の配向に変化は見られなかった。
フッ素原子を有する表面処理剤で処理しないことを除いては実施例１と同様にしてＨＤＤ基板を作製し、その上に実施例１と同様な方法によりＤＴＲ媒体を作製した。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部と凸部で磁性結晶格子の配向に変化は見られなかった。
［実施例２］
熱分解性物質であり、かつ溶媒に対して可溶な表面修飾層を用いた例について説明する。直径１インチのガラス基板上にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）膜を８０ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅５０ｎｍ、高さ５０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。Ｎｉ金型をＰＭＭＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、基板をＡｒイオンミリングにより、ＰＭＭＡ膜の凹部の下地ガラス面が出るまでエッチングした。さらに、フッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＭＭＡ膜は残しておく。次に、熱分解性のポリエチレングリコールの水溶液をスピンコートした。次に、有機溶剤リフトオフによりＰＭＭＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板はピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅９０ｎｍ、高さ４０ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
熱分解性物質であり、かつ溶媒に対して可溶な表面修飾層を用いた例について説明する。直径１インチのガラス基板上にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）膜を８０ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅５０ｎｍ、高さ５０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。Ｎｉ金型をＰＭＭＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、基板をＡｒイオンミリングにより、ＰＭＭＡ膜の凹部の下地ガラス面が出るまでエッチングした。さらに、フッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＭＭＡ膜は残しておく。次に、熱分解性のポリエチレングリコールの水溶液をスピンコートした。次に、有機溶剤リフトオフによりＰＭＭＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板はピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅９０ｎｍ、高さ４０ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
このＨＤＤ基板を多元スパッタ装置にロードし、軟磁性下地層、配向制御膜、グラニュラー型の垂直磁気記録層、カーボン保護膜を、真空を破ることなく一貫成膜してＤＴＲ媒体を作製した。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部の方が凸部に比べて磁性結晶格子の配向が乱れていることがわかった。
［比較例２］
分解性物質を成膜しないことを除いては実施例２と同様にしてＨＤＤ基板を作製し、その上に実施例２と同様の方法によりＤＴＲ媒体を作製した。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部と凸部で磁性結晶格子の配向に変化は見られなかった。
分解性物質を成膜しないことを除いては実施例２と同様にしてＨＤＤ基板を作製し、その上に実施例２と同様の方法によりＤＴＲ媒体を作製した。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部と凸部で磁性結晶格子の配向に変化は見られなかった。
［実施例３］
熱変形物質で、かつ溶媒に対して可溶な表面修飾層を用いた例について説明する。直径１．８インチのガラス基板上にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）膜を５０ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅５０ｎｍ、高さ２０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。Ｎｉ金型をＰＭＭＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、Ａｒイオンミリングで凹部の下地ガラス面が出るまでエッチングした。さらに、フッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＭＭＡ膜は残しておく。次に、熱変形性のポリビニルアルコールの水溶液をスピンコートした。次に、溶剤リフトオフによりＰＭＭＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板は、ピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅９０ｎｍ、高さ１０ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
熱変形物質で、かつ溶媒に対して可溶な表面修飾層を用いた例について説明する。直径１．８インチのガラス基板上にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）膜を５０ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅５０ｎｍ、高さ２０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。Ｎｉ金型をＰＭＭＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、Ａｒイオンミリングで凹部の下地ガラス面が出るまでエッチングした。さらに、フッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＭＭＡ膜は残しておく。次に、熱変形性のポリビニルアルコールの水溶液をスピンコートした。次に、溶剤リフトオフによりＰＭＭＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板は、ピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅９０ｎｍ、高さ１０ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
このＨＤＤ基板を多元スパッタ装置にロードし、軟磁性下地層、配向制御膜、グラニュラー型の垂直磁気記録層、カーボン保護膜を、真空を破ることなく一貫成膜してＤＴＲ媒体（実施例３Ａ）を作製した。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部の方が凸部に比べて磁性結晶格子の配向が乱れていることがわかった。
上記のＨＤＤ基板を多元スパッタ装置にロードし、軟磁性下地層、配向制御膜、グラニュラー型の垂直磁気記録層を形成した。その後、水で洗浄し、乾燥した後、カーボン保護膜を形成して、ＤＴＲ媒体（実施例３Ｂ）を作製した。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部の方が凸部に比べると磁性結晶格子の配向が乱れていることがわかった。
［実施例４］
熱変形性物質で、かつ溶媒に対して可溶な表面修飾層を用いた例について説明する。直径１．８インチのガラス基板上にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）膜を１２０ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅４０ｎｍ、高さ７０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。このＮｉ金型をＰＶＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、Ａｒイオンミリングで凹部の下地ガラス面が出るまでエッチングした。さらに、フッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＶＡ膜は残しておく。次に、熱変形性のポリイソブチルメタクリレートのトルエン溶液をスピンコートした。次に水でのリフトオフによりＰＶＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板はピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅９５ｎｍ、高さ６０ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
熱変形性物質で、かつ溶媒に対して可溶な表面修飾層を用いた例について説明する。直径１．８インチのガラス基板上にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）膜を１２０ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅４０ｎｍ、高さ７０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。このＮｉ金型をＰＶＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、Ａｒイオンミリングで凹部の下地ガラス面が出るまでエッチングした。さらに、フッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＶＡ膜は残しておく。次に、熱変形性のポリイソブチルメタクリレートのトルエン溶液をスピンコートした。次に水でのリフトオフによりＰＶＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板はピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅９５ｎｍ、高さ６０ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
このＨＤＤ基板を多元スパッタ装置にロードし、軟磁性下地層、配向制御膜、グラニュラー型の垂直磁気記録層、カーボン保護膜を、真空を破ることなく一貫成膜してＤＴＲ媒体を作製した（実施例４Ａ）。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部の方が凸部に比べて磁性結晶格子の配向が乱れていることがわかった。
上記のＨＤＤ基板を多元スパッタ装置にロードし、軟磁性下地層、配向制御膜、グラニュラー型の垂直磁気記録層を形成した。その後、トルエンで洗浄し、乾燥した後、カーボン保護膜を形成して、ＤＴＲ媒体を作製した（実施例４Ｂ）。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部の方が凸部に比べて磁性結晶格子の配向が乱れていることがわかった。
［実施例５］
熱分解性物質で、かつ溶媒に対して可溶な表面修飾層を用いた例について説明する。直径１．８インチのガラス基板上にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）膜を９０ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１００ｎｍ、頂上の幅３５ｎｍ、高さ４０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。このＮｉ金型をＰＶＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、Ａｒイオンミリングで凹部の下地ガラス面が出るまでエッチングした。さらに、フッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＶＡ膜は残しておく。次に、熱分解性のポリ（テトラメチレングリコール）の酢酸エチル溶液をスピンコートした。次に、水でのリフトオフによりＰＶＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板はピッチ１００ｎｍ、頂上の幅５５ｎｍ、高さ２５ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
熱分解性物質で、かつ溶媒に対して可溶な表面修飾層を用いた例について説明する。直径１．８インチのガラス基板上にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）膜を９０ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１００ｎｍ、頂上の幅３５ｎｍ、高さ４０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。このＮｉ金型をＰＶＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、Ａｒイオンミリングで凹部の下地ガラス面が出るまでエッチングした。さらに、フッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＶＡ膜は残しておく。次に、熱分解性のポリ（テトラメチレングリコール）の酢酸エチル溶液をスピンコートした。次に、水でのリフトオフによりＰＶＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板はピッチ１００ｎｍ、頂上の幅５５ｎｍ、高さ２５ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
このＨＤＤ基板を多元スパッタ装置にロードし、軟磁性下地層、配向制御膜、グラニュラー型の垂直磁気記録層、カーボン保護膜を、真空を破ることなく一貫成膜してＤＴＲ媒体を作製した（実施例５Ａ）。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部の方が凸部に比べて磁性結晶格子の配向が乱れていることがわかった。
上記のＨＤＤ基板を多元スパッタ装置にロードし、軟磁性下地層、配向制御膜、グラニュラー型の垂直磁気記録層を形成した。その後、酢酸エチルで洗浄し、乾燥した後、カーボン保護膜を形成して、ＤＴＲ媒体を作製した（実施例５Ｂ）。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部の方が凸部に比べて磁性結晶格子の配向が乱れていることがわかった。
［実施例６］
凹部表面の方が凸部表面よりも表面粗さを小さくした例について説明する。直径１．８インチのガラス基板を微粒子研磨してＲａ２ｎｍの凹凸を形成した。次にポリスチレン（ＰＳｔ）膜を１００ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１５０ｎｍ、幅５０ｎｍ、高さ６０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。このＮｉ金型をＰＳｔ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、ＡｒイオンミリングでＰＳｔ膜と凹部の下地ガラス面をエッチングした。さらにフッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。これにより凹部の下地ガラス面の凹凸のＲａは０．５ｎｍになった。次に、酸素アッシャーでＰＳｔ層を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板はピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅９０ｎｍ、高さ４５ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
凹部表面の方が凸部表面よりも表面粗さを小さくした例について説明する。直径１．８インチのガラス基板を微粒子研磨してＲａ２ｎｍの凹凸を形成した。次にポリスチレン（ＰＳｔ）膜を１００ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１５０ｎｍ、幅５０ｎｍ、高さ６０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。このＮｉ金型をＰＳｔ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、ＡｒイオンミリングでＰＳｔ膜と凹部の下地ガラス面をエッチングした。さらにフッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。これにより凹部の下地ガラス面の凹凸のＲａは０．５ｎｍになった。次に、酸素アッシャーでＰＳｔ層を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板はピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅９０ｎｍ、高さ４５ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
このＨＤＤ基板を多元スパッタ装置にロードし、軟磁性下地層、配向制御膜、グラニュラー型の垂直磁気記録層、カーボン保護膜を、真空を破ることなく一貫成膜してＤＴＲ媒体を作製した。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部の方が凸部に比べて磁性結晶格子の配向が乱れていることがわかった。
［実施例７］
凹部表面の方が凸部表面よりも結晶配向が乱れている例について説明する。直径１インチのＳｉディスク基板上にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）膜を８０ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１００ｎｍ、頂上の幅３５ｎｍ、高さ３０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。このＮｉ金型をＰＭＭＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、Ａｒイオンミリングで凹部の下地Ｓｉディスク面をエッチングして、凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＭＭＡ膜は残しておく。次に、有機溶剤によりＰＭＭＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。凹部のＳｉ結晶表面はＡｒイオンの照射により結晶配向が凸部よりも乱れていることが断面ＴＥＭの観察によりわかった。この基板はピッチ１００ｎｍ、頂上の幅６０ｎｍ、高さ１５ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
凹部表面の方が凸部表面よりも結晶配向が乱れている例について説明する。直径１インチのＳｉディスク基板上にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）膜を８０ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１００ｎｍ、頂上の幅３５ｎｍ、高さ３０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。このＮｉ金型をＰＭＭＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、Ａｒイオンミリングで凹部の下地Ｓｉディスク面をエッチングして、凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＭＭＡ膜は残しておく。次に、有機溶剤によりＰＭＭＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。凹部のＳｉ結晶表面はＡｒイオンの照射により結晶配向が凸部よりも乱れていることが断面ＴＥＭの観察によりわかった。この基板はピッチ１００ｎｍ、頂上の幅６０ｎｍ、高さ１５ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
このＨＤＤ基板を多元スパッタ装置にロードし、軟磁性下地層、配向制御膜、グラニュラー型の垂直磁気記録層、カーボン保護膜を、真空を破ることなく一貫成膜してＤＴＲ媒体を作製した。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部の方が凸部に比べて磁性結晶格子の配向が乱れていることがわかった。
［実施例８］
凹部表面に磁性体に対して反応性のある物質で、かつ溶媒に対して可溶な表面修飾層を用いた例について説明する。直径１．８インチのＳｉ／ＳｉＯ2基板上にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）膜を１００ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅５０ｎｍ、高さ１５ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。このＮｉ金型をＰＶＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、Ａｒイオンミリングで凹部の下地ガラス面が出るまでエッチングした。さらに、フッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＶＡ膜は残しておく。次に、磁性体と反応する塩素原子を有するポリ塩化ビニルのトルエン溶液をスピンコートした。次に、水でのリフトオフによりＰＶＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板はピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅９５ｎｍ、高さ１０ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
凹部表面に磁性体に対して反応性のある物質で、かつ溶媒に対して可溶な表面修飾層を用いた例について説明する。直径１．８インチのＳｉ／ＳｉＯ2基板上にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）膜を１００ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅５０ｎｍ、高さ１５ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。このＮｉ金型をＰＶＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、Ａｒイオンミリングで凹部の下地ガラス面が出るまでエッチングした。さらに、フッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＶＡ膜は残しておく。次に、磁性体と反応する塩素原子を有するポリ塩化ビニルのトルエン溶液をスピンコートした。次に、水でのリフトオフによりＰＶＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板はピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅９５ｎｍ、高さ１０ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
このＨＤＤ基板を多元スパッタ装置にロードし、軟磁性下地層、配向制御膜、グラニュラー型の垂直磁気記録層、カーボン保護膜を、真空を破ることなく一貫成膜してＤＴＲ媒体を作製した。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部の方が凸部に比べて磁性結晶格子の配向が乱れていることがわかった。
［実施例９］
凹部表面に磁性体に対して拡散性のある物質からなる表面修飾層を用いた例について説明する。直径１．８インチのガラス基板上にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）膜を１００ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅５０ｎｍ、高さ５０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。このＮｉ金型をＰＶＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、Ａｒイオンミリングで凹部の下地ガラス面が出るまでエッチングした。さらに、フッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＶＡ膜は残しておく。次に、磁性体中に拡散するＣｕをスパッタで成膜した。次に、水でのリフトオフによりＰＶＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板はピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅９０ｎｍ、高さ４０ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
凹部表面に磁性体に対して拡散性のある物質からなる表面修飾層を用いた例について説明する。直径１．８インチのガラス基板上にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）膜を１００ｎｍの厚さでスピンコートした。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅５０ｎｍ、高さ５０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型を用意した。このＮｉ金型をＰＶＡ膜に押しつけ、凹凸パターンを転写した。Ｎｉ金型を剥離した後、Ａｒイオンミリングで凹部の下地ガラス面が出るまでエッチングした。さらに、フッ素系ガスのＲＩＥにより凹凸パターンをガラス基板に転写した。この段階で、凸部のＰＶＡ膜は残しておく。次に、磁性体中に拡散するＣｕをスパッタで成膜した。次に、水でのリフトオフによりＰＶＡ膜を除去することにより、目的とするＨＤＤ基板を作製した。この基板はピッチ１５０ｎｍ、頂上の幅９０ｎｍ、高さ４０ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
このＨＤＤ基板を多元スパッタ装置にロードし、軟磁性下地層、配向制御膜、磁気記録層、カーボン保護膜を、真空を破ることなく一貫成膜してＤＴＲ媒体を作製した。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部の方が凸部に比べて磁性結晶格子の配向が乱れていることがわかった。
［実施例１０］
図４に本発明の他の実施形態に係るＨＤＤ基板の断面図を示す。ガラス基板２１上には軟磁性下地層２２が形成され、その上に形成されたＰｄからなる配向制御膜２３によって記録トラックに対応する円周状の凸部が形成され、配向制御膜２３のない部分が記録トラック間の溝に対応する円周状の凹部のパターンとなっている。
図４に本発明の他の実施形態に係るＨＤＤ基板の断面図を示す。ガラス基板２１上には軟磁性下地層２２が形成され、その上に形成されたＰｄからなる配向制御膜２３によって記録トラックに対応する円周状の凸部が形成され、配向制御膜２３のない部分が記録トラック間の溝に対応する円周状の凹部のパターンとなっている。
図５に本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）の断面図を示す。この図に示すように、ガラス基板２１上に軟磁性下地層２２が形成され、その上にＰｄからなる配向制御膜２３が凸部をなすように形成され、全面に垂直磁気記録層２５ａ、２５ｂが成膜されている。２５ａは凸部（記録トラック）の配向制御膜２３上に成膜された垂直磁気記録層であり、この領域では磁気配向が良好である。２５ｂは凹部（溝）上に成膜された垂直磁気記録層であり、この領域では磁気配向が乱れている。
図６（ａ）〜（ｆ）を参照して、図４に示したＨＤＤ基板、および図５に示したＤＴＲ媒体の製造方法を説明する。まず、直径０．８５インチのガラス基板２１を多元スパッタ装置にロードし、軟磁性下地層２２およびＰｄからなる配向制御膜２３を成膜した（ａ）。次に、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）膜２４を８０ｎｍの厚さでスピンコートした（ｂ）。一方、電子線リソグラフィー、メッキにより作製したピッチ１００ｎｍ、頂上の幅３５ｎｍ、高さ３０ｎｍの円周状凸部およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凸部を持つＮｉ金型３１を用意した。このＮｉ金型３１をＰＭＭＡ膜２４に押しつけ、凹凸パターンを転写した（ｃ）。Ｎｉ金型３１を剥離した後、Ａｒイオンミリングで配向制御膜２３に凹凸を作製した。この段階で、凸部のＰＭＭＡ膜は残しておく。次に、有機溶剤によりＰＭＭＡ膜を除去することにより、図４に示したＨＤＤ基板を作製した。このＨＤＤ基板はピッチ１００ｎｍ、頂上の幅５５ｎｍ、高さ１５ｎｍの円周状凸部、およびアドレス信号、サーボ信号に対応した凹凸パターンを有していた。
このＨＤＤ基板を多元スパッタ装置にロードし、グラニュラー構造の垂直磁気記録層、カーボン保護膜を、真空を破ることなく一貫成膜してＤＴＲ媒体を作製した（ｆ）。得られたＤＴＲ媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、凹部の垂直磁気記録層２５ｂの方が凸部の垂直磁気記録層２５ａに比べて垂直磁性結晶の配向が乱れていることがわかった。
図７に、本発明の実施形態に係る磁気記録装置の斜視図を示す。この磁気記録装置は、筐体５０の内部に、磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）１０と、ＤＴＲ媒体１０を回転させるスピンドルモータ５１と、ヘッドスライダー５５と、ヘッドスライダー５５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５４とアクチュエータアーム５３）と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５６と、回路基板とを備える。ＤＴＲ媒体１０はスピンドルモータ５１に取り付けられて回転され、各種のデジタルデータが記録される。ヘッドスライダー５５に組み込まれている磁気ヘッドは単磁極ヘッドとＧＭＲ素子を備えたいわゆる複合型ヘッドである。アクチュエータアーム５３の一端にサスペンション５４が保持され、サスペンション５４によってヘッドスライダー５５をＤＴＲ媒体１０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５３はピボット５２に取り付けられる。アクチュエータアーム５３の他端にはアクチュエータとしてボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５６が設けられている。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５６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ＤＴＲ媒体１０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。
上記の各実施例および比較例で作製したＤＴＲ媒体１０にフッ素化アルキル基を有する潤滑剤を塗布し、図７に示すような磁気記録装置を作製した。ピッチ１００ｎｍのＤＴＲ媒体に対しては、読み出し磁気センサーの幅を５５ｎｍ、単磁極ヘッドの幅を７０ｎｍとした。ピッチ１５０ｎｍのＤＴＲ媒体に対しては、読み出し磁気センサーの幅を８０ｎｍ、単磁極ヘッドの幅を１００ｎｍとした。そして、１０ｎｍ浮上のヘッドスライダーを用いて５０００ｒｐｍで回転させて、記録再生を行った。出力信号のＳＮ比を表１に示す。
実施例１ではＳＮ比が１５ｄＢであったのに対し、比較例１ではＳＮ比が１２ｄＢしかなかった。同様に、実施例２ではＳＮ比が１８ｄＢであったのに対し、比較例２ではＳＮ比が１４ｄＢしかなかった。このように、比較例では凹部からの磁気信号によってＳＮ比が低下するが、実施例ではこの問題を解消できていることがわかった。
１０…ＤＴＲ媒体、１１…ガラス基板、１２…ＰＭＭＡ膜、１３…表面修飾層、１４ａ、１４ｂ…媒体膜、２１…ガラス基板、２２…軟磁性下地層、２３…配向制御膜、２４…レジスト、２５ａ、２５ｂ…垂直磁気記録層、３１…Ｎｉ金型、５０…筐体、５１…スピンドルモータ、５２…ピボット、５３…アクチュエータアーム、５４…サスペンション、５５…ヘッドスライダー、５６…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）。
Claims (6)
- 表面に記録トラックに対応する円周状の凸部と記録トラック間の溝に対応する円周状の凹部を有し、下記（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）、および（ｆ）の条件：
（ａ）凹部表面は凸部表面よりも表面エネルギーが小さい、
（ｂ）凹部表面は熱分解性もしくは熱変形性の物質で修飾されている、
（ｄ）凹部表面は凸部表面よりも結晶配向が乱れている、
（ｅ）凹部表面は磁性体と反応するかもしくは磁性体中に拡散する物質で修飾されている、および
（ｆ）凹部表面は溶媒に対して可溶性もしくは変形性の物質で修飾されている、
のうち少なくとも１つの条件を満たすことを特徴とする磁気記録媒体用基板。 - 凹部表面がフッ素を含有する物質で修飾されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体用基板。
- 凸部と凹部との高さの差が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であ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用基板。
- ガラスまたはシリコンで形成されてい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用基板。
- 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の磁気記録媒体用基板上にグラニュラー型の磁性層が形成され、凹部の磁性層の方が凸部の磁性層よりも磁性結晶格子の配向が乱れていることを特徴とする磁気記録媒体。
- 請求項５に記載の磁気記録媒体を具備したことを特徴とする磁気記録装置。
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