JP5002692B2 - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Description
図1に、実施形態に係る磁気記録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、磁気記録媒体100の周方向に沿って、サーボ領域210と、データ領域220が交互に形成されている。サーボ領域210には、プリアンブル部211、アドレス部212、バースト部213が含まれる。データ領域220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221が含まれる。
(第1の実施形態)
図3(a)〜(h)を参照して、第1の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法について説明する。
図4から6を用いて、実施形態に係る製造方法と従来の製造方法との差異を説明する。
実施形態において「イオンビーム侵入深さ」とは、図9を用いて次の通り定義される。すなわち、「イオンビーム侵入深さ」とは、失活開始時の注入深度調節層9の表面(A)から、ある時点でのイオンの分布の先端までの距離(C)である。また、失活開始時の注入深度調節層9の表面(A)から、ある時点でのイオン量のピークまでの距離(B)を、「イオン侵入ピーク」と定義する。これらについては、TRIM等のシミュレーションによって求めることができる。また、実際にどの程度イオンが侵入しているかについては、断面TEM−EELS、TEM−EDXマッピング等の手法によって測定できる。イオンビームは、基本的に重元素または高密度の膜を透過する際には減衰し、軽元素または低密度の膜を透過する際には変化が少ない。したがって、磁気記録層9の失活においては、「イオンビーム侵入深さ」または「イオン侵入ピーク」を検討することが重要となる。
図10(a)〜(j)を参照して、第2の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法について説明する。
図11(a)〜(k)を参照して、第3の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法について説明する。ただし、図11(a)〜(e)の工程は第2の実施形態の図10(a)〜(e)の工程と同様に行うことができるため、説明を省略する。
図12(a)〜(k)を参照して、第4の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法について説明する。ただし、図12(a)〜(e)の工程は第2の実施形態の図10(a)〜(e)の工程と同様に行うことができるため、説明を省略する。
以下に、実施形態に係るパターンド媒体の製造方法にて使用できる材料について説明する。
注入深度調節層9は、イオンビーム照射によるイオンの侵入深さの調節のために設けられる。失活の進行に伴って注入深度調節層9の膜厚が減少することで、イオンビーム侵入深さが深くなっていく。
レジスト7としては、UV硬化樹脂や、ノボラックを主成分とした一般的なレジスト7などを用いることができる。UV硬化樹脂を使用する場合は、スタンパ材は石英や樹脂などの光を透過させるものがよい。UV硬化樹脂に紫外線を照射することで硬化させることができる。紫外線の光源としては例えば高圧水銀ランプを用いればよい。ノボラックを主成分とした一般的なレジスト7を使用する場合は、スタンパにNi、石英、Si、SiCなどの材質を用いることができる。レジスト7は熱や圧力を加えることで硬化させることができる。
第1から第3のハードマスクは、注入深度調節層9と組成が異なるものを使用することが好ましい。組成が異なることで、それらの層のエッチングレートおよび遮蔽性に差が生じ、膜厚方向および膜内方向からの注入イオンの広がりが防止される。注入深度調節層9として例えばCr、Mo等の金属を使用する場合、レジストやCを主成分とする材料は選択比を大きく出来るため好ましい。逆に注入深度調節層9としてCを用いる場合、SiやTa、Tiなどを各ハードマスクとすることができる。しかしながら、第1のハードマスク4は、注入深度調節層9として設けることもできる。
磁気記録層2の酸化を防止する層として、第1のハードマスク4と磁気記録層2との間にダイヤモンドライクカーボン(DLC)層3を設けることができる。DLC層3はカーボンを主成分とする。DLC層3の厚さは1〜20nmとすることができる。
基板1としては、例えばガラス基板、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1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。また、基板上への薄膜の形成方法としては、スパッタリング法だけでなく、真空蒸着法または電解メッキ法などを使用して同様な効果を得ることができる。
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。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、例えばCoZr、CoZrNbおよびCoZrTa系合金などを挙げることができる。
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。
保護層11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。保護層11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11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層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。
以下に、実施形態に係るパターンド媒体の製造方法に含まれる工程について説明する。
一般的な磁気記録媒体の磁気記録層の表層に、第1のハードマスク4、第2のハードマスク5、第3のハードマスク6の順に成膜する。これらはスパッタまたはCVDにより成膜することができる。
レジスト7を形成後、スタンパをインプリントして、凹凸パターンをレジスト7に転写する。インプリント用スタンパは、石英、樹脂、Si、Niなどの材料で作製されたものを用いる。石英や樹脂でできたスタンパを用いた際には、紫外光で硬化する感光性樹脂(フォトレジスト)が好適である。レジストが熱硬化性または熱可塑性樹脂であれば、インプリント時に熱または圧力を加えるため、スタンパはSi、Niのものが好適である。
RIE(反応性イオンエッチング)でインプリント後のレジスト残渣除去を行う。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、一般的な並行平板型RIE装置を用いてもよい。レジストに感光性樹脂を用いた場合には、O2ガスまたはCF4ガス、O2とCF4との混合ガスを用いる。レジスト7にSi系の材料(例えば、SOG(Spin-On-Glass))を用いた場合には、CF4またはSF6等のフッ素ガスRIEを用いる。残渣除去はレジスト下の第3のハードマスク6が露出した段階で終了とする。
インプリントおよびレジスト残渣除去の後、パターンが形成されたレジスト7をマスクとして、第3のハードマスク6をパターニングする。第3のハードマスク6のパターニングにはRIEを用いても良いし、その他のイオンビームエッチング装置を用いてもよい。第3のハードマスク6のパターニングは第2のハードマスク5の表面が露出した段階で終了とする。
第3のハードマスク6のパターニングの後、第2のハードマスク5をパターニングする。第2のハードマスク5のパターニングには反応性ガスによるRIEを用いても良いし、希ガスによるイオンビームエッチング法を用いても良い。反応性ガスによるエッチングを行うのであれば、例えば、SF6、CF4、Cl2、HBrまたはこれらのガスにアシストとしてAr等の希ガスを加えたものが好適である。希ガスによるエッチングの場合はHe、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスが好適である。また、希ガスにN2、O2などの反応性ガスを混合させることもできる。第2のハードマスク5のパターニングは第1のハードマスク4の表面が露出した段階で終了とする。
磁気記録層2のパターニングにはイオンビーム照射による磁性失活法を用いる。磁性失活によって、磁気記録媒体のフリンジ特性が向上する。磁性失活とは、磁気記録層2のマスクから露出した領域の磁性を、マスクで覆われた領域の磁性と比較して弱める工程を指す。磁性を弱めるとは、軟磁性化させたり、非磁性化または反磁性化させたりすることを意味する。このような磁性の変化は、VSM(試料振動型磁力計)やKerr(磁気光学カー効果)測定装置によりHn、Hs、Hcなどの値を測定することで観測することができる。
磁気記録層のパターニングの後、第1のハードマスク4の剥離を行う。第1のハードマスク4の上に残る第2のハードマスク5、第3のハードマスク6等は、第1のハードマスク4と共に剥離される。剥離の手法は、第1のハードマスク4として使用する材料に応じて適宜選択することができる。例えば、ウェットプロセス、反応性イオンエッチング、イオンビームエッチング等を行うことができる。
カーボンから成る保護層11は、凹凸へのカバレッジをよくするために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。膜厚は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。保護層11上に潤滑剤を塗布することができる。潤滑剤としては、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。
マスクの凹凸パターン形成後に、注入深度調節層9を成膜することができる。例えば、第2の実施形態に係る製造方法では、第2のハードマスク5のパターニング後に注入深度調節層9の成膜が行われる。また、第3および4の実施形態に係る製造方法では、DLC層3のパターニング後に注入深度調節層9の成膜が行われる。成膜の方法は、使用する材料に応じて適宜選択することができる。例えば、スパッタリング、蒸着等によって行うことができる。注入深度調節層9の成膜の後に、磁気記録層2の失活が行われる。
第2のハードマスク5のパターニング後に、第1のハードマスク4のパターニングを行うことができる。特に、第3および第4の実施形態に係る製造方法において行われる。第1のハードマスク4のパターニングには、反応性ガスによるRIEを用いても良いし、希ガスによるイオンビームエッチング法を用いても良い。第1のハードマスク4のパターニングはDLC層3の表面が露出した段階で終了とする。
第1のハードマスク4のパターニング後に、DLC層3のパターニングを行うことができる。特に、第3および第4の実施形態に係る製造方法において行われる。DLC層3のパターニングには、反応性ガスによるRIEを用いても良いし、希ガスによるイオンビームエッチング法を用いても良い。DLC層3のパターニングは磁気記録層2の表面が露出した段階で終了とする。
次に、実施形態に係る磁気記録装置(HDD)について説明する。図13は、実施形態によって製造された磁気記録媒体を搭載した磁気記録装置を示す斜視図である。
図3に示す方法によって磁気記録媒体を製造した。さらに、その性能を評価した。
図10に示す方法によって磁気記録媒体を製造した。さらに、その性能を評価した。
図11に示す方法によって磁気記録媒体を製造した。さらに、その性能を評価した。
図12に示す方法によって磁気記録媒体を製造した。さらに、その性能を評価した。
実施例1と同様の方法でDTR媒体を作製した。ただし、図3(a)の工程において、注入深度調節層を兼ねるMoから成る第1のハードマスク4の膜厚を5nm、10nm、20nm、30nmまたは40nmとし、図3(f)の工程において、第1のハードマスク4が1〜5nm残るようにエッチングを停止した。
磁性を十分に失活させることが可能となり、エラー率を低く抑えることができることがわかった。
実施例1と同様の方法でDTR媒体を作製した。ただし、図3(f)の磁性失活の工程において、残留する注入深度調節層の膜厚が20nm、10nm、5nmまたは2nmとなるようにイオンビーム照射を停止した。
実施例1と同様の方法でDTR媒体を作製した。ただし、図3(a)の工程において、照射するイオンビームとしてHe、Ne、Ar、Kr、Xe、N2、O2、H2、He−N2の混合ガス、Ne−H2の混合ガスまたはAr−O2の混合ガスを用いた。さらに、照射エネルギーについてはサイドにダメージがないような条件へと変更した。比較例として比較例1を作製した。
実施例2と同様の方法でDTR媒体を作製した。ただし、図10(f)の工程で成膜する注入深度調節層の材料として、C、C0.9N0.1、Si、SiO2、Si3N4、Si5C19、Ag、Au、Cu、Pd、Pt、Ru、CoPt、CoCrPt,CoCrPt−SiO2、Al、Cr、Hf、Mo、Nb、Ta、Ti、V、WまたはZrを用いた。なお、注入深度調節層の剥離は、注入深度調節層として使用する材料に応じて表4に示されるように適宜選択した。さらに、比較例として比較例1を作製した。
実施例1と同様の方法によって磁気記録媒体を製造した。さらに、その性能を評価した。ただし、注入深度調節層および剥離層としての第1のハードマスク(Mo)4と第2のハードマスク(C)5との間に、第2の注入深度調節層としてTaを10nm積層した。さらに、Moの厚さを5nmへと薄膜化した。
以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
[1]
磁気記録層上に凹凸パターンを有するマスクを形成し、前記マスクの凹部に対応する前記磁気記録層の領域の磁性を失活することを含むパターンド媒体の製造方法であって、
前記磁気記録層の上部に設けた注入深度調節層を介したイオンビームの照射によって、前記磁気記録層の磁性を失活することを含み、
磁性の失活の進行に伴って、前記注入深度調節層の膜厚が減少し、イオンビーム侵入深さが深くなるパターンド媒体の製造方法。
[2]
失活完了時のイオンビーム侵入深さが前記磁気記録層より下に位置する[1]に記載の製造方法。
[3]
失活開始時のイオンビーム侵入深さが前記磁気記録層内に位置する[1]に記載の製造方法。
[4]
失活開始時のイオンビーム侵入深さが前記磁気記録層より上に位置する[1]に記載の製造方法。
[5]
前記注入深度調節層が失活によって消失する[1]に記載の製造方法。
[6]
前記注入深度調節層が失活後に残存し、残存した前記注入深度調節層を剥離することを含む[1]に記載の製造方法。
[7]
前記注入深度調節層を前記マスクの成膜時に成膜する[1]に記載の製造方法。
[8]
前記注入深度調節層を前記マスクの凹凸パターン形成後に成膜する[1]に記載の製造方法。
[9]
前記注入深度調節層と前記磁気記録層との間にダイヤモンドライクカーボン層を設ける[1]に記載の製造方法。
[10]
磁気記録層上に、ダイヤモンドライクカーボン層、剥離層を兼ねる前記注入深度調節層、マスク層およびレジストを順に成膜し、
前記マスク層に凹凸パターンを形成し、
前記マスク層をマスクとして前記磁気記録層の磁性を失活し、
前記注入深度調節層を剥離する
ことを含む[7]または[9]に記載の製造方法。
[11]
磁気記録層上に、ダイヤモンドライクカーボン層、剥離層、前記注入深度調節層、マスク層およびレジストを順に成膜し、
前記マスク層に凹凸パターンを形成し、
前記マスク層をマスクとして前記磁気記録層の磁性を失活し、
前記剥離層を剥離する
ことを含む[7]または[9]に記載の製造方法。
[12]
磁気記録層上に、ダイヤモンドライクカーボン層、剥離層、マスク層およびレジストを順に成膜し、
前記マスク層に凹凸パターンを形成し、
前記注入深度調節層を成膜し、
前記マスク層をマスクとして前記磁気記録層の磁性を失活し、
前記剥離層を剥離する
ことを含む[8]または[9]に記載の製造方法。
[13]
イオンビーム照射時の加速電圧がプロセス中で一定である[1]に記載の製造方法。
[14]
イオンビーム源がHe、Ne、Ar、Kr、Xe、N 2 、O 2 およびH 2 から成る群から選択されるガスまたはそれらの混合物である[1]に記載の製造方法。
[15]
前記注入深度調節層の組成が、C、C x N y (y≦x)、Si、SiO 2 、Si x N y (y≦4x/3)、Si x C y (y≦25x)、Ag、Au、Cu、Pd、Pt、Ru、CoPt、CoCrPt、CoCrPt−SiO 2 、Al、Cr、Hf、Mo、Nb、Ta、Ti、V、WおよびZrから成る群から選択される少なくとも1つの材料を主成分とする[1]に記載の製造方法。
[16]
[1]に記載の製造方法によって製造された磁気記録媒体を搭載した磁気記録装置。
Claims (14)
- 化学種の注入によって不活性化する材料を含む磁気記録層上に、前記化学種のイオンビーム照射によってエッチングされる材料であって、Ag、Au、Cu、Pd、Pt、Ru、CoPt、CoCrPt、CoCrPt−SiO2、Al、Cr、Hf、Mo、Nb、Ta、Ti、V、WおよびZrから成る群から選択される少なくとも1つの材料を含む注入深度調節層を形成することと、
前記注入深度調節層に前記イオンビームを照射して、前記注入深度調節層を介して前記磁気記録層の一部内に前記化学種を注入しながら、前記イオンビームによって前記注入深度調節層をエッチングして、前記注入深度調節層の厚さを減少させることと
を含むパターンド媒体の製造方法。 - 前記注入深度調節層の厚さが減少して、前記化学種の注入の深さが前記磁気記録層の下表面を越えるまで、前記イオンビーム照射を続ける請求項1に記載の製造方法。
- 前記イオンビーム照射の開始時における前記注入深度調節層の厚さが、前記化学種の注入の深さが前記磁気記録層の上表面と下表面との間となるような厚さである請求項1に記載の製造方法。
- 前記イオンビーム照射の開始時における前記注入深度調節層の厚さが、前記化学種の注入の深さが前記磁気記録層より上に位置するような厚さである請求項1に記載の製造方法。
- 前記磁気記録層の前記化学種が注入された部分の上に位置する前記注入深度調節層の部分が完全に除去されるまで、イオンビーム照射を続ける請求項1に記載の製造方法。
- 前記磁気記録層の前記化学種が注入された部分の上に位置する前記注入深度調節層の部分が完全に除去される前に前記イオンビーム照射を終了し、且つ、前記イオンビーム照射後に前記注入深度調節層の残った部分を除去することをさらに含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記イオンビーム照射の前に、前記注入深度調節層上にパターン化された層をマスクとして形成することをさらに含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記注入深度調節層を形成する前に、前記磁気記録層上にパターン化された層をマスクとして形成することをさらに含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記注入深度調節層を形成する前に、前記磁気記録層上にダイヤモンドライクカーボン層を形成することをさらに含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記イオンビーム照射の前に前記注入深度調節層上にパターン化された層をマスクとして形成することと、
前記イオンビーム照射後に前記注入深度調節層を液体中で溶解し、前記マスクをリフトオフすることと
をさらに含む請求項9に記載の製造方法。 - 前記注入深度調節層を形成する前に前記ダイヤモンドライクカーボン層上に剥離層を形成することと、
前記イオンビーム照射の前に前記注入深度調節層上にパターン化された層をマスクとして形成することと、
前記イオンビーム照射の後に、前記剥離層を液体中で溶解し、前記注入深度調節層および前記マスクをリフトオフすることと
をさらに含む請求項9に記載の製造方法。 - 前記注入深度調節層を形成する前に前記ダイヤモンドライクカーボン層上に剥離層を形成することと、
前記注入深度調節層を形成する前に前記剥離層上にパターン化された層をマスクとして形成することと、
前記イオンビーム照射の後に前記剥離層を液体中で溶解し、前記マスクおよび前記注入深度調節層をリフトオフすることと
をさらに含む請求項9に記載の製造方法。 - 前記イオンビーム照射のための加速電圧が前記イオンビーム照射の間一定である請求項1に記載の製造方法。
- 前記化学種が、He、Ne、Ar、Kr、Xe、N2、O2およびH2から成る群から選択されるガスまたはそれらの混合物に由来する請求項1に記載の製造方法。
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