JP5206025B2 - 磁気記録媒体の製造方法および磁気記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、いわゆるディスクリートトラックメディアあるいはパターンドメディアといった磁気記録媒体の製造方法、および磁気記録媒体に関する。

磁気記録媒体の技術分野においては、高記録密度化を図るのに好ましい媒体として、いわゆるディスクリートトラックメディア（ＤＴＭ）やパターンドメディア（ＰＭ）といった磁気記録媒体が知られている。これらの磁気記録媒体は、磁性材料で形成された記録層に非磁性部が形成されたものであり、たとえば下記の特許文献１〜３に記載されている。

このような磁気記録媒体の製造方法としては、たとえば下記の特許文献４に示されるように、イオン照射によって記録層の所々に非磁性部を形成する方法が知られている。この製造方法では、基板上に記録層とフォトレジストによるマスクパターンを形成し、その後、マスクパターン上から記録層の各部にＮｅイオンを照射している。これにより、イオンが照射された記録層の所々が非磁性部として形成される。このような製造方法によれば、機械的に加工せずとも部分的に非磁性部を有する平坦な記録層を形成することができる。

特開２００５−７１４６７号公報 特開２００５−１６６１１５号公報 特開２００５−２９３７３０号公報 特開２００１−２５０２１７号公報

しかしながら、上記従来の製造方法では、イオン照射に際して比較的軽いＮｅイオンが用いられる。そのため、マスクパターンで覆われた本来磁性領域となる部分にもイオンが注入されてしまい、磁性部と非磁性部との境界が磁気的に判別しづらくなる難点があり、ひいては磁性部の磁気特性がイオンの注入数に応じて劣化するという問題があった。

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、磁性部と非磁性部との境界を磁気的に判別しやすく、磁性部の磁気特性劣化を防ぐことができる磁気記録媒体の製造方法、および磁気記録媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面により提供される磁気記録媒体の製造方法は、基板上に軟磁性層を形成する工程と、上記軟磁性層上にイオン制御層を形成する工程と、上記イオン制御層上に磁性材料からなる記録層を形成する工程と、上記記録層上に開口部を有するマスクパターンを形成する工程と、上記マスクパターンの上記開口部から上記記録層に対してイオン照射を行う工程とを含んでおり、上記イオン照射を行う工程においては、Ｎｅイオンより重い希ガスイオンを照射し、上記イオン制御層は、上記希ガスイオンより重い元素からなることを要件としている。

好ましくは、上記希ガスイオンは、Ａｒイオン、Ｋｒイオン、またはＸｅイオンである。

好ましくは、上記イオン制御層を構成する元素はＰｔである。

本発明の第２の側面により提供される磁気記録媒体は、基板と、上記基板上に形成された軟磁性層と、上記軟磁性層上に形成され、Ａｒイオン、Ｋｒイオン、またはＸｅイオンより重い元素からなるイオン制御層と、上記イオン制御層上に形成され、磁性材料からなり、上記Ａｒイオン、Ｋｒイオン、またはＸｅイオンを含まない磁性部と上記Ａｒイオン、Ｋｒイオン、またはＸｅイオンを含む非磁性部とを含む記録層と、を有することを要件としている。

好ましくは、上記イオン制御層を構成する元素はＰｔである。

このような製造方法および磁気記録媒体によれば、マスクパターンで覆われた本来磁性部となる部分に対して照射されたイオンが侵入しにくくなるので、磁性部の磁気特性劣化を防ぐことができ、ひいては磁性部と非磁性部との境界を磁気的に判別しやすくすることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜４は、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法についての一実施形態を示している。図１および図２に示すように、磁気記録媒体１は、基板１０、軟磁性層１１、中間層１２（図１では省略）、イオン制御層１３（図１では省略）、記録層１４、および保護膜１５（図１では省略）を含む積層構造からなり、パターンドメディアとして構成されたものである。

基板１０は、主に、磁気記録媒体１の剛性を確保するための部位であり、たとえばＳｉＯ₂よりなる。なお、基板材料としては、その他にアルミニウム合金、ガラス、または樹脂を適用してもよい。

軟磁性層１１は、記録時に作用する磁気ヘッドからの磁束を再び磁気ヘッドに還流させる磁路を効率よく形成するためのものである。軟磁性層１１の厚さは、たとえば１０〜２００ｎｍである。軟磁性層１１と基板１０との間には、密着性をもたせるためにＣｒＴｉなどの密着層が設けられている（図示略）。このような軟磁性層１１は、高透磁率を有して大きな飽和磁化を有するとともに小さな保磁力を有する軟磁性材料で構成され、たとえばＣｏＺｒＮｂよりなる。軟磁性材料としては、その他にＦｅＣ、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＳｉＣ、ＦｅＣｏＺｒＮｂ、あるいはＦｅＣｏ−ＡｌＯを適用してもよい。

中間層１２は、軟磁性層１１とイオン制御層１３との間に形成されている。中間層１２の厚さは、たとえば５ｎｍ程度である。このような中間層１２は、たとえばＲｕよりなる。

イオン制御層１３は、中間層１２と記録層１４との間に形成されている。このイオン制御層１３は、たとえば中間層１２と同程度の厚みでＰｔよりなる。このようなイオン制御層１３は、製造方法において大きな役割を果たす。これについては後述する。

記録層１４は、図２に示すように、磁気情報が記録可能な磁性部１４Ａと磁性をほとんどもたない非磁性部１４Ｂとを有する。磁性部１４Ａは、垂直磁気異方性を有し、磁化方向が上向きあるいは下向きとなる記録部分に相当する。非磁性部１３Ｂは、保磁力（Ｈｃ）あるいは飽和磁化の値（Ｍｓ）が０となる非磁性の磁気特性を有し、この部分には磁気記録をすることができない。記録層１４は、連続膜体であり、磁性部１４Ａおよび非磁性部１４Ｂは共に同一の材料よりなる。ただし、非磁性部１４Ｂは、磁性をもたない材質に変質した部分となっている。本実施形態の記録層１４を構成する材料としては、たとえばＣｏＰｔ₃からなる。記録層１４の厚さは、５〜２０ｎｍ程度である。

保護膜１５は、軟磁性層１１や記録層１４などを外界から物理的および化学的に保護するための部位であり、たとえば、ＳｉＮ、ＳｉＯ₂、またはダイヤモンドライクカーボンよりなる。保護膜１５の露出面は、磁気記録媒体１の記録面をなし、この面には、潤滑剤が塗布される。

図３および図４は、上記磁気記録媒体１の製造方法を表す。本方法は、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法の一実施形態に相当する。

本方法においては、まず、図３（ａ）に示すように、基板１０上に軟磁性層１１、中間層１２、イオン制御層１３、および記録層１４’を順次形成する。基板１０としては、ＳｉＯ₂の基板を用いる。基板１０の厚みは０．６３５ｍｍ、外径はφ６５ｍｍ、内径はφ２０ｍｍであり、全体形状をドーナツ状としている。軟磁性層１１は、たとえばスパッタリング法により形成される。記録層１４’は、上述した磁性部１４Ａおよび非磁性部１４Ｂが形成される前の中間生成状態である。

次に、図３（ｂ）に示すように、記録層１４’の表面全体にレジスト膜２０を形成する。レジスト膜２０は、たとえばメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）よりなり、膜厚４０ｎｍ程度に塗布することで形成される。このレジスト膜２０は、次の工程を経てマスクパターン２０’（図４（ａ）参照）となる。

レジスト膜２０の形成後、図３（ｃ）に示すように、スタンパ３０の凹凸面３０Ａをレジスト膜２０に当接させる。このとき、スタンパ３０は、たとえば加熱および加圧される。このようなスタンパ３０は、スタンパ本体３０ａと凹凸面３０Ａをなす凸部３０ｂとからなる。凸部３０ｂは、上述の非磁性部１３Ｂに対応したパターン形状を有し、凸部３０ｂの先端は、記録層１４’に接した状態とされる。

その後、図４（ａ）に示すように、室温まで冷却することでレジスト膜２０を硬化させた後、スタンパ３０の凸部３０ｂをレジスト膜２０から離脱させる。これにより、スタンパ３０の凸部３０ｂに応じて所々に記録層１４’を露出させた状態のマスクパターン２０’が形成される。このマスクパターン２０’は、スタンパ３０とは逆の転写パターンからなり、スタンパ３０の凸部３０ｂがマスクパターン２０’の開口部になる。つまり、マスクパターン２０’は、上述の磁性部１４Ａに対応した転写パターンとなる。スタンパ３０の凸凹パターンは、記録領域となる磁性部１４Ａに対応する部分が凹部となり、サーボ領域に対応する部分も凹部となる。この凹部をマスクパターン２０に転写することにより、マスクパターン２０’としては凸部が残り、その余の部分が開口部として形成される。このようなマスクパターン２０’が記録層１４’の表面全体に形成される。

次に、図４（ｂ）に示すように、マスクパターン２０’の開口部から露出した記録層１４’の所々にイオンを照射する。照射されるイオンは、Ａｒなどに比べて比較的重い希ガスイオンが用いられ、たとえばＸｅイオンが適用される。イオン照射前における記録層１４’の磁気特性は、たとえば保磁力Ｈｃ＝６kOe、Ｍｓ＝３２０emu/cc程度であったが、イオン照射によって飽和磁化Ｍｓが１５emu/cc程度まで減少した。これにより、記録層１４’においてイオンが照射された部分が非磁性部１４Ｂとなる一方、マスクパターン２０’によりイオン照射を受けなった部分が磁性部１４Ａとなり、これら磁性部１４Ａおよび非磁性部１４Ｂを含む記録層１４が形成される。

このようなイオン照射時には、記録層１４’を通ってさらに下方へとイオンが進もうとするが、記録層１４’の下方に形成されたイオン制御層１３が軟磁性層１１に対してイオンの侵入を防ぐ役割を果たす。これにより、軟磁性層１１には、不要なイオンがほとんど注入されることなく、軟磁性層１１の磁気特性劣化を防ぐことができる。

その後、図４（ｃ）に示すように、たとえば酸素プラズマを利用して行うアッシングにより、マスクパターン２０’を記録層１４上から除去し、さらにその後、スパッタリングにより記録層１４の表面に例えばダイヤモンドライクカーボンの保護膜１５を形成する。こうして概ね平坦に形成された記録層１４の表面には、ＤＬＣ保護膜などによる保護膜１５と潤滑剤が３ｎｍ程度に塗布される。保護膜１５および潤滑剤は、磁気ヘッドとの擦れによる摩耗を抑える役割を果たす。これにより、マスクパターン２０’が完全に除去され、図２に示すような磁気記録媒体１の完成品が得られる。

図５〜７は、マスクパターンの開口部近傍におけるイオン分布をシミュレーションに基づいて説明するための図である。

まず、図５に示すように、本発明者らは、ＣｒＰｔ₃からなる記録層１４０の表面に開口部２００Ａをもつマスクパターン２００が存在し、この開口部２００Ａの上方から記録層１４０に向けて各種のイオンを照射する場合のシミュレーションを行った。照射するイオンは、Ｎ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅである。このシミュレーションでは、２次元の断面内におけるイオン分布を調べるため、記録層１４０の表面上で開口部２００Ａの中心を原点とし、記録層１４０の厚み方向をｚ方向および図中の左右方向をｘ方向としている。開口部２００Ａの幅は、原点からｘ方向に±ａの寸法をとり、この幅寸法ａを１０ｎｍとする。

このとき、開口部２００Ａ近傍におけるイオン分布は、ｘ方向の相補誤差関数erfc（ｘ）を用いて次の数式で表される。

所定エネルギをもつ各種のイオンにつき、いわゆるTRIM（TRansport of Ion in Matter）コードで求めた数値を上記の数式に代入することでシミュレーションを行った。図６には、そのシミュレーション結果を示す。同図においては、マスクパターン２００が存在する領域と開口部２００Ａとの境界がｘ＝−１０ｎｍの位置に相当する。イオン数は、ｘ方向の各位置におけるイオン数をｚ方向に積分して求めた値、すなわちイオンの深さを無視した積算値である。この図６に示すシミュレーション結果から明らかなように、照射するイオンの原子量が大きくなるほど、マスクパターン２００で覆われた磁性部となる領域にイオンが入りにくいことがわかる。これは、比較的重いイオンでは記録層１４０の内においてで運動エネルギをより奪われやすく、動く距離が短くなるためと考えられる。

図７には、各種のイオン分布と磁気特性との関係を示している。同図に示すように、イオン数については、原子量が大きくなるほど大きく変化する傾向にあり、それに応じて磁気特性を示す飽和磁化Ｍｓも急激に変化しやすい傾向となることがわかる。また、同図から磁化遷移幅を求める。磁化遷移幅とは、飽和磁化Ｍｓが１０％から９０％まで変化する際の幅である。この磁化遷移幅について、Ｎでは１９．３ｎｍ、Ｎｅでは１２．１ｎｍ、Ａｒでは７．１ｎｍ、Ｋｒでは４．６ｎｍ、Ｘｅでは３．３ｎｍとなる。磁性部の最小寸法をたとえば１２ｎｍ×１２ｎｍ程度とした場合、磁化遷移幅としては１０ｎｍより小さいことが望ましい。そのため、照射イオンとしては、磁化遷移幅が１０ｎｍより小さくなるＡｒ、Ｋｒ、およびＸｅが好ましい。

したがって、本実施形態のようにＫｒを照射する製造方法によれば、マスクパターン２０で覆われた本来磁性部１４Ａとなる部分に対して照射されたＸｅイオンが侵入しにくくなるので、磁性部１４Ａの磁気特性劣化を防ぐことができる。また、イオン照射時には、磁化遷移幅が比較的小さく形成されるので、磁性部１４Ａと非磁性部１４Ｂとの境界付近に明確な磁化コントラストが付きやすく、ひいては良好な記録再生特性を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

たとえば、イオン制御層は、中間層と軟磁性層との間に形成するようにしてもよい。記録層の膜厚や形成方法については、各請求項に記載した範囲で適当に設計変更することができる。

本発明により製造される磁気記録媒体の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す磁気記録媒体の拡大断面図である。 図２に示す磁気記録媒体の製造方法の工程図である。 図３の後に続く工程図である。 ｘ−ｚ方向のイオン分布の説明図である。 ｘ方向のイオン分布の説明図である。 イオン分布と磁気特性との関係を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 磁気記録媒体
１０ 基板
１１ 軟磁性層
１３ イオン制御層
１４ 記録層
２０，２０’ マスクパターン

Claims (5)

1. 基板上に軟磁性層を形成する工程と、
   上記軟磁性層上にイオン制御層を形成する工程と、
   上記イオン制御層上に磁性材料からなる記録層を形成する工程と、
   上記記録層上に開口部を有するマスクパターンを形成する工程と、
   上記マスクパターンの上記開口部から上記記録層に対してイオン照射を行う工程とを含んでおり、
   上記イオン照射を行う工程においては、Ｎｅイオンより重い希ガスイオンを照射し、
   上記イオン制御層は、上記希ガスイオンより重い元素からなることを特徴とする、磁気記録媒体の製造方法。
2. 上記希ガスイオンは、Ａｒイオン、Ｋｒイオン、またはＸｅイオンである、請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
3. 上記イオン制御層を構成する元素はＰｔである、請求項１または２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
4. 基板と、
   上記基板上に形成された軟磁性層と、
   上記軟磁性層上に形成され、Ａｒイオン、Ｋｒイオン、またはＸｅイオンより重い元素からなるイオン制御層と、
   上記イオン制御層上に形成され、磁性材料からなり、上記Ａｒイオン、Ｋｒイオン、またはＸｅイオンを含まない磁性部と上記Ａｒイオン、Ｋｒイオン、またはＸｅイオンを含む非磁性部とを含む記録層と、
   を有することを特徴とする、磁気記録媒体。
5. 上記イオン制御層を構成する元素はＰｔである、請求項４に記載の磁気記録媒体。

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