JP5236244B2 - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ドット構造体、ドット構造を有する磁気記録媒体およびそれらの製造方法に関する。
ＨＤＤ等の磁気記録装置の高速、大容量、低コスト化には記録媒体における記録密度の向上が不可欠である。ＨＤＤは記録層となる磁性薄膜上の磁性粒子の磁化状態をデータのビット情報として用いる装置であるが、高記録密度化のためには磁性粒子を縮小する必要がある。しかし、従来の水平磁気記録媒体では磁性粒子を縮小しすぎると熱的安定性が大きく低下し、記録された磁化の方向が乱れて、記録された情報が消失してしまうため、磁性粒子の縮小化には限界があり、また、現在その限界に近づいていると考えられている。
この問題を解決するため、近年、垂直磁気記録方式を用いた媒体が開発されている（例えば、非特許文献１参照）。垂直磁気記録媒体は熱揺らぎに強く、ビット間隔をより小さくできるため、これにより水平磁気記録媒体での磁性粒子の縮小化限界を超えた高密度化が可能となる見込みである。しかし、現在の垂直磁気記録媒体の記録膜は、従来の水平磁気記録媒体と同様に磁性薄膜であり、磁性粒子はサイズ、形状が不規則になっている。そのため、ビット間のばらつきや、再生信号にノイズが生じる問題は依然として存在する。
この問題を解決するために、パターンドメディアと呼ばれる磁気記録媒体が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。これは、微細加工により記録層の磁性粒子のサイズ、形状を揃えて、磁性粒子をドット状にしてディスク上に形成したものであり、上記の問題を解決するのに有効である。一方、磁気記録媒体における記録層の磁性膜は、磁化容易軸を基板面に対して水平あるいは垂直に配向させるために、結晶性の良い状態で形成されることが不可欠である。そのためには、記録膜と同様に、記録膜の下地膜の結晶性も良いことが重要である。したがって、磁気記録媒体の記録膜の磁性粒子をドット状に形成するパターンドメディアにおいては、ドット構造形成時において、エッチング、金型を用いるインプリント等による機械的ダメージ等、記録膜、下地膜の結晶性が低下するようなプロセスは極力回避する必要がある。
細江譲：「磁気記録媒体」、第２８回応用磁気学会サマースクール「応用磁気の基礎」（２００４．７．１３−１５）、第１−１３頁
Ｓ． Ｙ． Ｃｈｏｕ ｅｔ ａｌ．： Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ７６， ６６７３ （１９９４）
本発明の目的は、結晶構造を有する連続的な第１の層に対して第２の層が離散的に配置されているドット構造体において、第１の層および第２の層がいずれも結晶性の良いドット構造体を提供すること、および、パターンドメディアを用いた磁気記録媒体において、記録膜、下地膜ともに結晶性の良い磁気記録媒体とその製造方法を提供し、高機能、高信頼の磁気記録装置を実現することにある。
本発明は、連続的な第１の層に対して離散的な第２の層が配置されているドット構造体において、前記第１の層が、結晶構造を有する薄膜と、前記薄膜上にフォトレジストを用いて形成された１つあるいは複数の溝部に前記薄膜の材料と同じ材料が埋め込まれて一体に形成された構造を有し、前記フォトレジストを除去することにより形成された溝部に前記薄膜の材料と異なる材料が埋め込まれて前記第２の層が形成されていることを特徴とする。
本発明は、連続的な第１の層に対して離散的な第２の層が配置されたドット構造体の製造方法において、結晶構造を有する薄膜の上にフォトレジストを用いて１つあるいは複数の溝部を形成し、前記溝部に前記薄膜の材料と同じ材料を埋め込んで前記第１の層を形成し、前記フォトレジストを除去することにより形成した溝部に前記薄膜の材料と異なる材料を埋め込んで離散的な前記第２の層を形成したことを特徴とする。
本発明は、基板上に下地層を有し、前記下地層上にフォトレジストを用いて形成した１つあるいは複数の溝部に前記下地層の材料と同じ材料が埋め込まれ、前記フォトレジストを除去することにより形成された溝部に記録層の磁性膜が埋め込まれていることを特徴とする磁気記録媒体にある。
本発明は、基板上に下地層を有し、前記下地層上にフォトレジストを用いて１つあるいは複数の溝部を形成し、前記溝部に前記下地層の材料と同じ材料を埋め込んだ後に、前記フォトレジストを除去することにより形成した溝部に記録層の磁性膜を埋め込んで製造することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法にある。
また、本発明は、基板上に軟磁性層を有し、前記軟磁性層上に下地層を有し、前記下地層上にフォトレジストを用いて形成された１つあるいは複数の溝部に前記下地層の材料と同じ材料が埋め込まれ、前記フォトレジストを除去することにより形成された溝部に記録層の磁性膜が埋め込まれていることを特徴とする磁気記録媒体にある。
また、本発明は、基板上に軟磁性層を形成し、前記軟磁性層上に下地層を形成し、前記下地層上にフォトレジストを用いて１つあるいは複数の溝部を形成し、前記溝部に前記下地層の材料と同じ材料を埋め込み、前記フォトレジストを除去することにより形成した溝部に記録層の磁性膜を埋め込んで製造することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法にある。
本発明において、ドット構造体とは連続的な第１の層に対して離散的な第２の層が配置されているものをいう。本発明の磁気記録媒体において、記録層の下部にある下地層がこの第１の層に当たり、記録層の磁性膜が第２の層に当たる。
本発明のドット構造体において第１の層にフォトレジストを用いて形成した溝部、あるいは本発明の磁気記録媒体において下地層にフォトレジストを用いて形成した溝部には、エピタキシャル成長により第１の層あるいは下地層と同じ材料を埋め込むことが好ましい。
また、フォトレジストを溶液中で取り除いて溝部を形成し、その溝部に第２の層あるいは記録層材料をエピタキシャル成長により埋め込むことが好ましい。
本発明の発明者は磁気記録媒体における材料構成、製造方法を再検討し、下地層上にフォトレジストを用いて溝部を形成し、その溝部に下地層材料と同じ膜をエピタキシャル成長により埋め込み、溶液中でフォトレジストを取り除くことで形成された溝部に、最後に記録層の磁性膜をエピタキシャル成長により埋め込んで形成することで、記録層の磁性膜、下地層ともに結晶性が良く、高機能、高信頼の磁気記録媒体を提供できることを見出した。
この際、下地層の材料は、記録層に用いられる磁性元素のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等よりも最密面原子間距離、ヤング率ともに大きく、水平磁気記録媒体においては体心立方構造を有するＣｒ、Ｗ、Ｍｏ等を含む材料を用い、垂直磁気記録媒体においては六方最密構造を有するＲｕ、Ｏｓ、Ｒｅ等を含む材料を用いることが好ましい。これにより、磁性層が引張ひずみ状態となり、磁性原子の磁気モーメントが無ひずみ状態、圧縮ひずみ状態と比べて増大し、記録層の熱的安定性が向上し、再生信号が増大する。
本発明によれば、結晶性が良く、熱的安定性に優れ、磁気記録ビットのばらつきの少ない磁気記録媒体およびドット構造体の製造が可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図１から図１５を用いて詳細に説明する。
図１は本実施例における磁気記録媒体の断面図である。基板１上に下地層２を有し、下地層２上にドット状に記録層３が形成されている。この際、ドット状の記録層３は、下地層２上にフォトレジストを用いて溝部を形成し、その溝部に下地層材料と同じ膜を埋め込み、最後に記録層３の磁性膜を埋め込んで形成されることが望ましい。これにより、下地膜、磁性膜ともに機械的なダメージが少なく、結晶性の良好な膜となる。
基板１は例えばガラス基板、アルミニウム基板、アルミニウム合金基板等である。記録層３はＣｏＣｒＰｔやＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２等のように、磁性合金、あるいは磁性合金と酸化物等のグラニュラー膜、あるいはこれらに添加元素を加えた材料等からなる。また、下地層２はＣｒ、Ｗ、Ｍｏ等を含み、体心立方構造を有し、記録層の磁性元素のＣｏ等よりも最密面原子間距離、ヤング率ともに大きい材料からなることが好ましい。また、記録層の磁性原子の磁化容易軸が基板に対して水平方向に配向し、さらに磁性層が引張ひずみ状態となることで、磁性原子の磁気モーメントが無ひずみ状態、圧縮ひずみ状態と比べて増大していることが好ましい。
また、本実施例における磁気記録媒体は図２に示すように、基板１上にシード層４を有し、シード層４上に下地層２を有し、下地層２上にドット状に記録層３が形成されていても良い。この場合、シード層が無い場合に比べて下地層の体心立方構造の（１００）面が基板に平行に成長しやすくなり、下地層上の磁性層の磁性原子の磁化容易軸も基板に対して水平方向に配向しやすくなる。シード層４はＮｉ−Ｐ等のＮｉ合金からなる。
また、図３に示すように、基板１上にシード層４を有し、シード層４上に下地層５を有し、下地層５上に磁性材料からなる記録磁化安定化層６を有し、記録磁化安定化層６上に下地層２を有していても良い。この場合、下地層２は磁気結合層の役割も担い、記録磁化安定化層６の磁気モーメントと記録層３の磁気モーメントが反強磁性結合することで、より熱的安定性に優れた磁気記録媒体とすることが可能となる。また、下地層５上に記録磁化安定化層と非磁性の磁気結合層を交互に複数層有していても良い。
次に、本実施例の磁気記録媒体の製造方法の１例について説明する。ここでは、図２の構造の磁気記録媒体の製造方法を図４〜７を用いて説明する。
まず、図４に示すように、基板上１上にめっき法、スパッタ法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等によりシード層４を形成する。その後、エピタキシャル成長により下地層７を形成し、パターニング用のフォトレジスト８を塗布する。
その後、図５に示すように、リソグラフィー、現像により溝部を形成する。
次に、図６に示すように、下地層７と同じ材料をエピタキシャル成長により前記溝部に埋め込む。これにより、下地層７の材料と溝部に埋め込まれた材料とが一体になり、下地層２が形成される。
その後、フォトレジスト８とフォトレジスト上に堆積した下地層材料９を、アセトン等の溶液中に浸すことで同時に取り除き、図７のように磁性材料埋め込み用溝部１０を形成する。
その後、磁性材料埋め込み用溝部１０に磁性層を埋め込み、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法等による平坦化処理により、図２に示す磁気記録媒体が製造される。
なお、実際の製造プロセスでは、この後、図２の媒体上に炭素等を含む保護膜を形成し、保護膜上に潤滑材を塗布するが、ここでは省略している。
以上により、記録層、下地層ともに結晶性が良く、熱的安定性に優れ、磁気記録ビットのばらつきの少ない磁気記録媒体が製造される。
図８は本実施例における磁気記録媒体の断面図である。基板１００上に軟磁性層１１を有し、軟磁性層１１上に下地層１２、下地層１２上にドット状に記録層１３が形成されている。この際、ドット状の記録層１３は、下地層１２上にフォトレジストを用いて溝部を形成し、その溝部に下地層材料と同じ膜を埋め込み、最後に記録層の磁性膜を埋め込んで形成されることが望ましい。これにより、下地膜、磁性膜ともに機械的なダメージが少なく、結晶性の良好な膜となる。
基板１００は例えばガラス基板、アルミニウム基板、アルミニウム合金基板等からなる。軟磁性層１１はＮｉＦｅ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＴａＺｒ等のように、鉄合金、ニッケル合金、コバルト合金等からなる。また、記録層１３はＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２等のように、磁性合金、磁性合金と酸化物等のグラニュラー膜、あるいはこれらに添加元素を加えた材料等からなる。また、下地層１２はＲｕ、Ｏｓ、Ｒｅ等を含み、六方最密構造を有し、記録層の磁性元素のＣｏ等よりも最密面原子間距離、ヤング率ともに大きい材料からなることが好ましい。また、記録層の磁性原子の磁化容易軸が基板に対して垂直方向に配向し、さらに磁性層が引張ひずみ状態となることで、磁性原子の磁気モーメントが無ひずみ状態、圧縮ひずみ状態と比べて増大していることが好ましい。
また、本実施例における磁気記録媒体は図９に示すように、基板１００上にプリコート層１４、プリコート層１４上に軟磁性層１１を有し、軟磁性層１１上に下地層１２を有し、下地層１２上にドット状に記録層１３が形成されていても良い。
プリコート層１４は基板１００がガラス基板の場合にはＮｉＴａ、ＮｉＴａＺｒ等の合金からなることが好ましく、基板１００がアルミニウム基板、アルミニウム合金基板の場合には、基板材料と組成の異なるアルミニウム合金等からなることが好ましい。この場合には、プリコート層が無い場合に比べて、基板１００との密着性が向上する。
あるいは、図１０に示すように、基板１００上にプリコート層１４、プリコート層１４上に第一の軟磁性層１５を有し、第一の軟磁性層１５上に磁気結合層１６を有し、磁気結合層１６上に第二の軟磁性層１７を有し、第二の軟磁性層１７上に下地層１２を有し、下地層１２上にドット状に記録層１３が形成されていても良い。
この場合には、第一の軟磁性層１５の磁気モーメントと第二の軟磁性層１７の磁気モーメントが反強磁性結合することで、これらの軟磁性層からの磁気ノイズを低減することが可能となる。
磁気結合層１６はＲｕ、Ｏｓ、Ｒｅ等を含む非磁性材料からなる。また、プリコート層１４上に軟磁性層と磁気結合層を交互に複数層有していても良い。
さらに、図１１に示すように、第二の軟磁性層１７上に下地層１８を形成し、下地層１８上に磁性材料からなる記録磁化安定化層１９を有していても良い。この場合、記録磁化安定化層１９上の下地層１２は磁気結合層の役割も担い、記録磁化安定化層１９の磁気モーメントと記録層１３の磁気モーメントが反強磁性結合することで、より熱的安定性に優れた磁気記録媒体とすることが可能となる。
また、下地層１８上に記録磁化安定化層と非磁性の磁気結合層を交互に複数層有していても良い。
次に、本実施例の磁気記録媒体の製造方法の１例について説明する。ここでは、図９の構造の磁気記録媒体の製造方法を図１２〜１５を用いて説明する。
まず、基板上１００上にめっき法、スパッタ法、ＣＶＤ法等により、プリコート層１４を形成し、プリコート層１４上にめっき法、スパッタ法、ＣＶＤ法等により、軟磁性層１１を形成する。
その後、エピタキシャル成長により下地層２０を形成し、パターニング用のフォトレジスト２１を塗布して、図１２のようにする。
その後、リソグラフィー、現像により、フォトレジスト２１の一部を除去して溝部を形成し、図１３のようにする。
次に、下地層２０と同じ材料をエピタキシャル成長により前記溝部に埋め込み、図１４に示すようにする。
その後、残ったフォトレジスト２１とフォトレジスト上に堆積した下地層材料２２を、アセトン等の溶液中に浸すことで同時に取り除き、図１５に示すように磁性材料埋め込み用溝部２３を形成する。
その後、磁性材料埋め込み用溝部２３に磁性層材料を埋め込み、ＣＭＰ法等による平坦化処理により図９に示す磁気記録媒体が製造される。
なお、実際の製造プロセスでは、この後、図９の媒体上に炭素等を含む保護膜を形成し、保護膜上に潤滑材を塗布するが、ここでは省略している。
以上により、結晶性が良く、熱的安定性に優れ、磁気記録ビットのばらつきの少ない磁気記録媒体が製造される。
１，１００…基板、２，５，７，１２，１８，２０…下地層、９，２２…下地層材料、３，１３…記録層、４…シード層、６，１９…記録磁化安定化層、８，２１…フォトレジスト、１０，２３…磁性材料埋め込み用溝部、１１…軟磁性層、１５…第一の軟磁性層、１７…第二の軟磁性層、１４…プリコート層、１６…磁気結合層。
Claims (9)
- 基板上に、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏのいずれかを含む材料からなる下地層の底部をエピタキシャル成長により形成する工程と、
前記下地層の底部上にフォトレジストを用いて１つあるいは複数の溝部を形成する工程と、
前記フォトレジストを用いて形成した溝部に前記下地層の底部の材料と同じ材料をエピタキシャル成長により埋め込んで前記底部と一体にして下地層を形成する工程と、
前記下地層から前記フォトレジストを除去して磁性材料埋め込み用溝部を形成する工程と、
前記磁性材料埋め込み用溝部にＣｏを含む材料からなる記録層の磁性膜をエピタキシャル成長により埋め込む工程とを有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 請求項１において、
前記下地層を形成する工程は、前記フォトレジストを用いて形成した溝部に前記下地層の底部の材料と同じ材料を該溝部の深さよりも浅く埋め込む工程であることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 請求項１または請求項２において、
前記下地層の底部を形成する工程の前に、前記基板上にＮｉ合金からなるシード層を形成する工程を更に有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 請求項３において、
前記シード層を形成する工程と前記下地層の底部を形成する工程との間に、
前記シード層上に他の下地層を形成する工程と、
前記他の下地層上に磁性材料からなる記録磁化安定化層を形成する工程とを更に有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 基板上に、軟磁性層を形成する工程と、
前記軟磁性層上に、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｅのいずれかを含む材料からなる下地層の底部をエピタキシャル成長により形成する工程と、
前記下地層の底部上にフォトレジストを用いて１つあるいは複数の溝部を形成する工程と、
前記フォトレジストを用いて形成した溝部に前記下地層の底部の材料と同じ材料をエピタキシャル成長により埋め込んで前記底部と一体にして下地層を形成する工程と、
前記下地層から前記フォトレジストを除去して磁性材料埋め込み用溝部を形成する工程と、
前記磁性材料埋め込み用溝部にＣｏを含む材料からなる記録層の磁性膜をエピタキシャル成長により埋め込む工程とを有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 請求項５において、
前記下地層を形成する工程は、前記フォトレジストを用いて形成した溝部に前記下地層の底部の材料と同じ材料を該溝部の深さよりも浅く埋め込む工程であることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 請求項５または請求項６において、
前記軟磁性層を形成する工程の前に、前記基板との密着性を向上させるプリコート層を前記基板上に形成する工程を更に有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 請求項７において、
前記プリコート層を形成する工程と前記軟磁性層を形成する工程との間に、
前記プリコート層上に他の軟磁性層を形成する工程と、
前記他の軟磁性層上に非磁性材料からなる磁気結合層を形成する工程とを更に有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 請求項７または請求項８において、
前記軟磁性層を形成する工程と前記下地層の底部を形成する工程との間に、
前記軟磁性層上に他の下地層を形成する工程と、
前記他の下地層上に磁性材料からなる記録磁化安定化層を形成する工程とを更に有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
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