JP5259645B2 - 磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気記録媒体およびその製造方法に関する。

特許文献１には、磁性体を分断した後、それらの間隙に非磁性体材料を埋め込んで形成されるデータ領域を有する磁気記録媒体が開示されている。微細加工に起因して生じるデータ領域の表面凹凸は、特許文献１に記載されているように非磁性体材料の埋め込みによってある程度低減できる。しかしながら、データ領域とサーボ領域との間に段差が生じるという問題がなお存在する。磁気記録媒体の表面平坦性の低下は、磁気記録再生ヘッドの浮上の不安定化につながり、磁気記録媒体として性能の低下をもたらすため、表面平坦性の向上が期待されている。

特許文献２には、サーボ領域に磁性部と非磁性部とを備えたビットパターンドメディア（ＢＰＭ）方式の磁気記録媒体が開示されている。特許文献２に開示された磁気記録媒体では、非磁性部が磁性を有していないため、磁性部と非磁性部との信号差が小さい。その結果、サーボ領域に保持される情報を磁気記録再生ヘッドによって精度よく読み出すことが難しい。

また、特許文献１および特許文献２に記載されるような磁気記録媒体の製造は多数の工程を要する。

特開２００４−２９５９８９号公報 特開２００９−１９３６３６号公報

そこで本発明は、表面の平坦性が高く、安定して再生することができる磁気記録媒体及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態によれば、サーボ領域を有し、前記サーボ領域は、第１の領域および第２の領域がパターンをなす磁気記録層で形成され、前記第1の領域は磁化の向きが第１の方向を向いた複数の第１の磁性粒子とその周囲の非磁性体マトリックスとを含み、前記第２の領域は磁化の向きが前記第１の方向とは反対の方向を向いた複数の第２の磁性粒子とその周囲の非磁性体マトリックスとを含み、前記磁気記録層の積層方向に直交する方向において前記第1の磁性粒子の大きさは、前記第２の磁性粒子の大きさよりも小さいことを特徴とする磁気記録媒体が提供される。

本発明によれば、表面の平坦性が高く、安定して再生することができる磁気記録媒体、及びその製造方法を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の概略的な平面図。 本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の周方向に沿う平面図。 本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体のデータ領域を拡大した平面図。 本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体のアドレス部を拡大した平面図。 本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体のバースト部を拡大した平面図。 本発明の第１の実施形態に係る磁気記録媒体のサーボ領域を示す断面図。 本発明の第２の実施形態に係る磁気記録媒体のサーボ領域を示す断面図。 本発明の第３の実施形態に係る磁気記録媒体のサーボ領域を示す断面図。 本発明の第２及び第３の実施形態に係る磁気記録媒体のサーボ領域の一部を破断した斜視図。 磁気記録媒体の製造途中の一実施形態を示す断面図。

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に本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体１の概略的な平面図を示す。図１は、磁気記録媒体１を上面から眺めた図である。図１に示されるように、磁気記録媒体１にはサーボ領域２とデータ領域３とが存在する。データ領域３はユーザデータが記録される領域であり、サーボ領域２はユーザデータの読み書きのために必要なサーボ信号を保持する領域である。

磁気記録媒体１上において、サーボ領域２は、ヘッドスライダがアクセスする際に描く軌跡に対応して円弧状に形成されている。サーボ領域２の周方向長さは、半径位置が外周側に行くに従い長くなるように形成されている。なお、図１では１６個のサーボ領域２を図示しているが、実際の媒体では１００以上のサーボ領域２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１の周方向に沿う平面図を示す。

図２は、図１の磁気記録媒体１の全体像のうちサーボ領域２をまたぐ部分を切り出して拡大した模式図である。紙面右方向は磁気記録媒体１の周方向を示す。紙面上方向は磁気記録媒体１の半径方向を示す。

図２（ａ）は、データ領域３が半径方向において非磁性体によって分離されたグラニュラー磁性体３１を含む磁気記録媒体（ディスクリートトラックメディア、ＤＴＲ）を示す。グラニュラー磁性体３１（グラニュラー構造ともいう）とは、非磁性体の母材中に小さな磁性を帯びた磁性粒子が分散した構成をいう。

図２（ｂ）は、データ領域３がドット状に分断された磁性体ドット３２を含む磁気記録媒体（ビットパターンドメディア、ＢＰＭ）を示す。磁気記録媒体１は、データ領域３をＤＴＲおよびＢＰＭのいずれの形態にもすることができる。

図２に示されるように、サーボ領域２は、プリアンブル部２１、アドレス部２２、バースト部２３を含む。サーボ領域２のプリアンブル部２１、アドレス部２２およびバースト部２３には、サーボ信号を与えるためのパターンが形成されている。

プリアンブル部２１は、メディアの回転偏心などにより生ずる時間ズレに対し、サーボ信号再生用クロックを同期させるＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）処理や、信号再生振幅を適正に保つＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）処理を行うために設けられている。プリアンブル部２１では、半径方向に分断されることなく連続して放射状に略円弧をなして凸部の記録部が、周方向に繰返して形成されている。

アドレス部２２は、サーボマークと呼ばれるサーボ信号認識コードや、セクタ情報、シリンダ情報などが、プリアンブル部２１の周方向ピッチと同一ピッチで、マンチェスターコード等により形成されている。特に、シリンダ情報は、サーボトラック毎にその情報が変化するパターンとなるため、シーク動作時のアドレス判読ミスの影響が小さくなるように、隣接トラックとの変化が最小となるグレイコードに変換してから、マンチェスターコード化等して記録されている。

バースト部２３は、シリンダアドレスのオントラック状態からのオフトラック量を検出するためのオフトラック検出用領域が形成されている。

図３に、データ領域３を拡大した平面図を示す。図３に示されるデータ領域３は、ＢＰＭの形態をとる磁気記録媒体１のものである。図３に示されるように、データ領域３は磁性体ドット３２と非磁性体マトリックス３３とから成る。磁性体ドット３２は、磁性体材料によって構成され、ユーザデータの最小記録単位となる。非磁性体マトリックス３３は非磁性体材料によって構成され、磁性体ドット３２間を物理的および磁気的に分断する役割を有する。

なお、非磁性体マトリックス３３は、主として非磁性体材料から成り、且つ磁性体構造（磁性体ドット３２）の周囲を埋めて磁性体構造を分断する構造として定義される。同様に、後述するサーボ領域２における非磁性体マトリックス２８は、主として非磁性体材料から成り、磁性体構造（第１の磁性粒子２６および第２の磁性粒子２７）の周囲を埋める構造を指す。

図４は、磁気記録媒体１のアドレス部２２の拡大図を示す。図５は、バースト部２３の拡大図を示す。

図４に示されるように、アドレス部２２は、符号２６および符号２７によって示される磁性粒子が集合することで形成されている。図４中、一定のサイズを有し一様に整列している小さな磁性粒子を第１の磁性粒子２６と称する。図４中、様々なサイズを有しランダムに配置され、第１の磁性粒子２６よりも大きな磁性粒子を第２の磁性粒子２７と称する。また、第１の磁性粒子２６および第２の磁性粒子２７の周囲を埋める構造を非磁性体マトリックス２８と称する。さらに、図４において破線によって囲まれ、第１の磁性粒子２６がまとまった領域を第１の領域２４と称する。また、図４において点線によって囲まれ、第２の磁性粒子２７がまとまった領域を第２の領域２５と称する。

第１の領域２４および第２の領域２５が特定の位置に配置されることによってアドレス部２２にパターンが形成される。

図２のアドレス部２２において斜線が付され、長方形で描かれた構造は、図４に示す第１の領域２４に対応する。図２のアドレス部２２において空白として描かれた構造は、第２の領域２５に対応する。

図５に示されるバースト部２３も、アドレス部２２と同様に、第１の磁性粒子２６および第２の磁性粒子２７が集合することで形成されており、これらの磁性粒子の周囲は非磁性体マトリックス２８によって埋められている。さらに、第１の磁性粒子２６がまとまった第１の領域２４、および第２の磁性粒子２７がまとまった第２の領域２５が存在している。図２のバースト部２３において斜線が付され、正方形で描かれた構造は、図５に示す第１の領域２４に対応する。また、図２のバースト部２３において空白で描かれた構造は、図５に示す第２の領域２５に対応する。

プリアンブル部２１も、アドレス部２２およびバースト部２３と同様に、第１の磁性粒子２６、第２の磁性粒子２７および非磁性体マトリックス２８が集合して形成されており、そのパターンは第１の領域２４および第２の領域２５の配置によって形成される。

なお、サーボ領域２の第１の領域２４に存在する第１の磁性粒子２６の大きさ（上面からみた断面積）は、図３（ＢＰＭに係る磁気記録媒体）に示されるデータ領域３の磁性体ドット３２と比較して同程度であるか、または小さい。

また、磁気記録媒体１のデータ領域３がＤＴＲの構造を有している場合、データ領域３は図２（ａ）のように半径方向に磁性体が非磁性体によって分断されたトラックから構成される。

第１の磁性粒子２６および第２の磁性粒子２７は、ともに磁化されて磁性を帯びる。しかしながら、第１の磁性粒子２６の大きさと第２の磁性粒子の大きさが異なるので、それぞれの保磁力が異なる。一般に、磁性粒子は同じ材料で形成されても、サイズが小さくなる程反磁界の影響が弱まり、結果として保磁力が大きくなることが知られている。従って、第１の磁性粒子２６の大きさは第２の磁性粒子の大きさと比較して小さい。このために、第１の磁性粒子２６の保磁力Ｈｃ１は、第２の磁性粒子２７の保磁力Ｈｃ２よりも高くなる。磁気記録媒体１は、この保磁力の違いを利用して、第１の磁性粒子２６および第２の磁性粒子２７に、それぞれ反対方向の磁化を持たせている。すなわち、第１の磁性粒子２６と第２の磁性粒子２７とを含む磁気記録層が形成された後、磁気記録層に対して最初にＨｃ１より高い磁力によって磁化して、第１の磁性粒子２６および第２の磁性粒子２７に同一方向の磁化を持たせる。その後、Ｈｃ１より低くＨｃ２より高い磁力によって反対方向に磁化することで、第２の磁性粒子２７の磁化のみ反転させる。このとき、第１の磁性粒子２６から生じる反磁界によって、第２の磁性粒子２７の磁化が安定化されるため、第２の磁性粒子２７に逆磁化が発生することを防ぐことができる。これによって、サーボ領域２における第１の領域２４および第２の領域２５は、それらを構成する磁性粒子の大きさの違いによるパターンだけでなく、磁気的なパターンをも形成する。この磁気的パターンが、磁気記録媒体１のサーボパターンとして機能する。

磁気記録媒体１は、このような特徴を有することで、サーボ領域２が保持する信号の再生の安定化をもたらす。

従来のＤＴＲ方式又はＢＰＭ方式に係る磁気記録媒体ではサーボ領域は磁性体および非磁性体によって形成されている。

これに対して、磁気記録媒体１ではサーボ領域２は、特定の方向（第１の方向）に磁化された磁性体と、それとは反対の方向（第２の方向）に磁化された磁性体とから形成される。このため、従来のサーボ領域と比較して磁気記録媒体１のサーボ領域２ではパターンの信号差が明確になる、よって、サーボ情報を磁気記録再生ヘッドによって精度よく読み出すことができる。なお、磁化の方向（第１及び第２の方向）は、磁気記録層７の膜厚方向に対して平行（膜面に対して垂直）であることが好ましい。これは、磁気記録媒体の高記録密度化に適しているためである。

次に、本発明の第１の実施形態に係る磁気記録媒体１の構造について、断面図を用いて説明する。

図６に、本発明の第１の実施形態に係る磁気記録媒体１のサーボ領域２の断面図を示す。第１の実施形態に係る磁気記録媒体１では、基板（図示せず）上に、軟磁性裏打ち層（図示せず）、下地層４、磁気記録層７、および保護膜（図示せず）がこの順に積層される。下地層４は、その上に形成される磁気記録層７の磁性粒子の磁化容易軸をコントロールしその磁化容易軸の方向を膜面に垂直方向に配向させるために必要な層である。さらに、保護膜上には、適宜パーフルオロポリエーテル等の潤滑剤が塗布される。図６では下地層４および磁気記録層７のみを示している。

磁気記録層７は第１の領域２４及び第２の領域２５を有する。第１の領域２４は、磁気記録層７の積層方向に垂直な方向において非磁性体マトリックス２８により第１の磁性粒子２６が分離されている。第２の領域２５は、磁気記録層７の積層方向に垂直な方向において非磁性体マトリックス２８により第２の磁性粒子２７が分離されている。

第１の領域２４において下地層４の磁気記録層７側の表面は、複数の突起を有する。第２の領域２５において下地層４の磁気記録層７側の表面は平坦である。下地層４の複数の突起の上部には第１の磁性粒子２６が存在している。また、第２の領域２５において下地層４の磁気記録層７側の表面には第２の磁性粒子２７が存在している。

データ領域３もサーボ領域２と同様に下地層４上に磁気記録層７が形成され、下地層４の表面には複数の突起が形成されている。データ領域３においても第１の領域２４と同様に下地層４の突起上に磁性体ドット３２が形成されている。磁気記録媒体１がＤＴＲ方式の場合、データ領域３を構成するグラニュラー磁性体３１のうち磁性粒子が存在する部分の下地層４の表面には突起が存在している。一方で非磁性体が存在する部分の下地層４の表面は平坦である。

図６に示されるような第１の磁性粒子２６と第２の磁性粒子２７とから成る構造は、下地層４の表面の凹凸構造を制御することで形成することができる。磁気記録媒体１では、第１の磁性粒子２６を形成したい下地層４の表面に突起を形成する。一方で、第２の磁性粒子２７を形成したい下地層４の表面は平坦にする。

下地層４の表面に形成される突起の高さは、磁気記録層７の成膜条件によって適宜選択できるものの、１ｎｍ以上の高さであることが好ましい。一方、下地層４の表面が平坦な領域では、表面の凹凸の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５ｎｍ未満であることが好ましい。このような表面形状を有する下地層４に対して磁気記録層７を成膜すると、下地層４の複数の突起を有する領域および平坦な領域において、第１の磁性粒子２６及び第２の磁性粒子２７がそれぞれ異なる形態で形成される。

下地層４の複数の突起を有する領域（第１の領域２４に相当）では、磁気記録層７に含まれる磁性体がそれぞれの突起上で選択的にエピタキシャル成長して微細な第１の磁性粒子２６が形成される。一方で、磁気記録層７に含まれる非磁性体は、下地層４の突起と突起との間で選択的に成長して非磁性体マトリックス２８となる。

下地層４の表面が平坦な領域（第２の領域２５に相当）では、成長の起点となる突起がないため、磁気記録層７に含まれる磁性体がまばらな位置から成長し第１の磁性粒子２６よりも大きな第２の磁性粒子２７が形成される。このとき、磁気記録層７に含まれる非磁性体は、第２の磁性粒子２７を取り囲むように形成され、非磁性体マトリックス２８となる。

本実施形態に係る磁気記録媒体１では、予め下地層４を加工して下地層４上に選択的に磁性体と非磁性体を形成させている。このために、製造工程においてエッチングを行う必要が無いので磁気記録層７の表面が荒れにくい。よって、平坦性の高い磁気記録層７を提供できるので磁気記録再生ヘッドによって精度よく書き込み及び読み出しをすることができる。

下地層４が予め加工されているので、少ない工程数で磁気記録媒体１を製造することができる。

図７に、本発明の第２の実施形態に係る磁気記録媒体１のサーボ領域２の断面図を示す。図９（ａ）に、このサーボ領域２の一部を破断した斜視図を示す。図９（ａ）中、磁気記録層７中の構造は、破線を使用して透過させて表現する。図７に示す磁気記録媒体１のサーボ領域２の断面図は、図９（a）中のＡ−Ａ’線断面図に対応する。

本実施形態に係る磁気記録媒体１では、下地層４と磁気記録層７との間に、酸化物、窒化物、又は有機物のいずれかの材料からなる薄膜層５が存在する。図７に示されるように、第１の領域２４において薄膜層５には薄膜層５の表面から下地層４の表面にまで貫通して形成された複数の孔が形成され、薄膜層５の底部で下地層４が露出している。複数の孔には第１の磁性粒子２６が埋め込まれている。複数の孔は、図９(a)に示す第１の磁性粒子２６が形成されている薄膜層５の部分に相当する。

第２の領域２５において薄膜層５は平坦な層となっている。薄膜層５上には、無配向部６が形成されている。無配向部６は下地層４の上には形成されていないため、形成される磁性粒子の磁化容易軸の方向が膜面に対して任意の方向に向いている。なお、磁性粒子の磁化容易軸の方向は膜面の面内方向に向いて膜面の垂直方向に向いていないことが好ましい。薄膜層５の表面が平坦であるために無配向部６を構成する磁性体は第１の磁性粒子２６よりも大きな形状で薄膜層５上に形成され、磁性体の周りを非磁性体が取り囲んでいる。磁性体の大きさが大きいために、保磁力も第１の磁性粒子２６より低い。

本実施形態では、サーボ領域２のサーボパターンは、第１の領域２４と第２の領域２５とによって形成される。

図９（ａ）中、孔およびそこに形成される第１の磁性粒子２６は間隔をあけて４つ表示されているものの、実際には、より密に且つより多数の孔および第１の磁性粒子２６を形成することができる。

図７に示される磁気記録層７の構造は、薄膜層５を加工することで形成することができる。図７および図９（ａ）に示されるような複数の孔を有する領域（第１の領域２４）と平坦な領域（第２の領域２５）とを有する薄膜層５に対して磁気記録層７を成膜すると、それぞれの領域において互いに異なる形態で磁気記録層７が形成される。

孔を有する領域では、孔の下地層４の表面から磁気記録層７に含まれる磁性体が選択的にエピタキシャル成長して第１の磁性粒子２６が形成される。一方で、磁気記録層７に含まれる非磁性体は、薄膜層５上で選択的に成長して、第１の磁性粒子２６を取り囲むように非磁性体マトリックス２８が形成される。

一方、平坦な領域（第２の領域２５）では、薄膜層５の表面に磁性体の成長のための起点がないために、無配向部６を構成する磁性体は第１の磁性粒子２６よりも大きな形状で薄膜層５上に配向し、磁性体の周りを非磁性体が取り囲んで形成される。

本実施形態では、データ領域３はサーボ領域２と同様に下地層４上に薄膜層５、磁気記録層７が順に形成されている。データ領域３においても第１の領域２４と同様に薄膜層５の表面から下地層４の表面にまで貫通して複数の孔が形成されている。孔には磁性体ドット３２が形成されている。孔が形成されていない薄膜層５上には非磁性体が形成されている。非磁性体は磁性体ドット３２を取り囲むように形成されている。

図８に、本発明の第３の実施形態に係る磁気記録媒体１のサーボ領域２の断面図を示す。また、図９（ｂ）に、このサーボ領域２の一部を破断した斜視図を示す。図９（ｂ）中、磁気記録層７中の構造は、破線を使用して透過させて表現する。図８に示す磁気記録媒体１のサーボ領域２の断面図は、図９（ｂ）中のＢ−Ｂ’線断面図に対応する。

本実施形態に係る磁気記録媒体１では、第１の領域２４において下地層４と磁気記録層７との間に、酸化物、窒化物、又は有機物のいずれかの材料からなる薄膜層５が存在する。一方で、第２の領域２５において下地層４上に薄膜層５は存在しない。

図８に示すように、薄膜層５には薄膜層５の表面から下地層４の表面にまで貫通して形成された複数の孔が形成され、薄膜層５の底部で下地層４が露出している。複数の孔には第１の磁性粒子２６が埋め込まれている。複数の孔は、図９(ｂ)に示す第１の磁性粒子２６が形成されている薄膜層５の部分に相当する。第１の磁性粒子２６を取り囲むように非磁性体マトリックス２８が形成されている。

一方、薄膜層５が形成されていない下地層４の領域（第２の領域２５）には、大きさおよび配列がまばらな第２の磁性粒子２７およびその周囲を埋める非磁性体マトリックス２８が存在する。サーボ領域２のサーボパターンは、上記したように磁界をかけることで磁化が一方向に向いた磁性粒子が集合した第１の領域２４とそれとは反対方向に磁化が向いた磁性粒子が集合した第２の領域２５とによって形成される。

図９（ｂ）中、孔およびそこに形成される第１の磁性粒子２６は間隔をあけて４つ表示されているものの、実際には、より密に且つより多数の孔および第１の磁性粒子２６を形成することができる。

図８に示される磁気記録層７の構造は、薄膜層５を加工することで形成することができる。図８および図９（ｂ）に示されるような複数の孔を有する領域（第１の領域２４）と薄膜層５が形成されていない下地層４の領域（第２の領域２５）に対して磁気記録層７を成膜すると、それぞれの領域において互いに異なる形態で磁気記録層７が形成される。

孔を有する領域では、孔の下地層４の表面から磁気記録層７に含まれる磁性体が選択的にエピタキシャル成長して第１の磁性粒子２６が形成される。このとき、磁気記録層７に含まれる非磁性体は、薄膜層５上で選択的に成長して第１の磁性粒子２６を取り囲むように形成され、非磁性体マトリックス２８が形成される。

一方、薄膜層５が形成されていない下地層４の領域では、成長の起点となる突起がないため、磁気記録層７に含まれる磁性体がまばらな位置から成長し第１の磁性粒子２６よりも大きな第２の磁性粒子２７が形成される。このとき、磁気記録層７に含まれる非磁性体は、第２の磁性粒子２７を取り囲むように形成され、非磁性体マトリックス２８となる。

本実施形態でも第２の実施形態と同様、データ領域３はサーボ領域２と同様に下地層４上に薄膜層５、磁気記録層７が順に形成されている。データ領域３においても第1の領域２４と同様に薄膜層５の表面から下地層４の表面にまで貫通して複数の孔が形成されている。孔には磁性体ドット３２が形成されている。孔が形成されていない薄膜層５上には非磁性体が形成されている。非磁性体は磁性体ドット３２を取り囲むように形成されている。

上記の第１から第３の実施形態における下地層４の表面の加工の態様以外に、たとえば図１０（ａ）、（ｂ）に示されるような下地層４の表面の加工を行うことができる。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、磁気記録層７を形成する直前の状態を示す断面図である。

図１０（ａ）では、下地層４上に薄膜層５が形成された後、さらに下地層４と同じ材料の第２の下地層１０を下地層４上に形成している。

図１０（ｂ）では、図１０（ａ）と同様に第２の下地層１０を形成した後に、更にエッチング等によって第２の下地層１０の表面を平坦化し、薄膜層５の一部が第２の下地層１０の表面から露出している。

図１０（ａ）では、第２の下地層１０は下部に存在する薄膜層５に応じた表面凹凸を有する。なお、薄膜層５には複数の孔が形成されているので薄膜層５は突起を有しているように見える。

図１０（ａ）に示される形態の場合、第２の下地層１０の表面は、下地層４および薄膜層５と異なり加工を受けていない。そのため第２の下地層１０表面の平坦性が高く、その上に平坦性の高い磁気記録層７を形成することができる。

図１０（ｂ）に示される形態の場合、図８に示される第３の実施形態と比べて薄膜層５による凹凸が小さい。このため、その上に磁気記録層７を形成すると、磁気記録層７の表面凹凸を小さくすることができる。

次に、磁気記録媒体１の製造方法について説明する。初めに図６に示す磁気記録媒体１の製造方法について説明する。

まず、基板上に下地層４を形成する。その後、下地層４上にレジストを形成する。予めパターンが形成されたスタンパでレジストをインプリント法によりレジストにパターンを転写する。このとき、スタンパには凹凸形状と平坦な形状が形成されているので、第１の領域２４と第２の領域２５に対応する形状がレジストにパターンとして転写される。このレジストをマスクとして下地層４をエッチングすることで下地層４にパターンを形成する。

次に、パターンが形成された下地層４上に磁気記録層７を成膜する。磁気記録層７は磁性材料および非磁性材料の混合物をターゲットとしてスパッタを行うことで成膜される。下地層４には、表面が凹凸形状を有する領域と平坦な領域が形成されている。よって、表面のパターンに応じて第１の磁性粒子２６、第２の磁性粒子２７および非磁性体マトリックス２８によるパターンが形成される。

この製造方法によって、図６に示される第１の実施形態に係る磁気記録媒体１を形成することができる。

より具体的な製造方法の一例を以下に示す。

まず、基板上に軟磁性裏打ち層をスパッタ法により成膜する。軟磁性裏打ち層の膜厚は数１０ｎｍ〜数１００μｍ程度とすることが好ましい。

次に軟磁性裏打ち層上に下地層４をスパッタ法により成膜する。下地層４の厚さは数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ程度とすることが好ましい。後に成膜する磁気記録層７と軟磁性裏打ち層との間の距離が離れることは、書き込み特性の低下につながる。このため、下地層４の厚さは特に５０ｎｍ以下であることが好ましい。

次に下地層４の上にレジスト層を形成する。

形成したレジストに対して、インプリント法によりパターンを転写する。インプリント法に用いられるスタンパのパターンは電子線描画により形成することができる。カリックスアレーンやＨＳＱを電子線レジストとして用いることにより１０ｎｍ以下の高密度パターンの形成が可能である。レジストの厚さは、形成する凹凸の高さと、この後の工程で行われるエッチング工程におけるレジスト層材料と下地層材料とのエッチング選択比によって決定される。インプリント法は、熱インプリント、室温インプリント、ＵＶインプリントなどを用いることができる。

次にドライエッチングによりレジスト層のパターンを下地層４に転写する。その後、エッチングマスクを剥離する。なお、エッチングマスクの厚さを調整することで、エッチングマスクを削りきるまでエッチングを進めることもできる。これによって、エッチングマスクの剥離プロセスを省くことができる。

なお、下地層４をエッチングするための材料を多層構造にすることもできる。例えば、下地層４上にカーボン膜およびＳｉ膜を順に形成した後、その上にレジスト層を形成しても良い。この場合、パターンをインプリントしたレジスト層をマスクとしてＳｉ膜をドライエッチングする。その後、さらにＳｉ膜をマスクとしてカーボン膜をドライエッチングし、下地層４に対するエッチングマスクを形成することができる。この場合、カーボン膜をエッチングする際に酸素ガスによるドライエッチングを用いることでアスペクト比の高い凹凸をカーボン膜に形成できる。このため、下地層４へのエッチングの際にエッチングマスクが長時間残るので、アスペクト比の高い突起を形成することができる。

このような下地層４の加工方法の変形例として、下地層４を積層構造とすることもできる。すなわち、まず下地層４に対して上述したような方法で凹凸パターンを形成した後に、その上に第２の下地層１０を形成することができる。この場合、エッチングプロセスによって表面にダメージが生じた下地層４を第２の下地層１０で覆うため、平坦性の高い表面を得ることができる。

以上のようにして、下地層４の表面にデータ領域３およびサーボ領域２に応じた微細な凹凸を形成することができる。なお、サーボ領域２の第２の領域２５に対応する下地層４の表面には凹凸が形成されないため、表面の粗さはスパッタ成膜された後の表面粗さと同程度である。

次に、磁性体と非磁性体をスパッタにより成膜することで磁気記録層７を形成する。このとき、下地層４の突起部分から磁性体がエピタキシャル成長する。一方、非磁性体は下地層４の凹部に選択的に成長する。

このようにして、インプリントにより形成したパターンに対応したグラニュラー構造が磁気記録層７に形成される。

これに対して、第２の領域２５に対応する下地層４の平坦な領域では、種構造が存在しないため、結晶粒の大きなグラニュラー構造が形成される。

次に、図７に示す磁気記録媒体１の製造方法について説明する。

基板上に下地層４を形成する工程については、図６に示す磁気記録媒体１の下地層４の形成工程と同様であるので説明は省略する。

下地層４上に、酸化物、窒化物または有機物のいずれかから成る薄膜層５を形成する。薄膜層５上にレジストを形成し、スタンパをインプリントすることで、レジストにパターンを転写する。このときレジスト上に形成されるパターンは、複数の孔と平坦な領域からなる。複数の孔は第１の領域２４に対応し、平坦な領域は第２の領域２５に対応する。

パターン化されたレジストをマスクとして薄膜層５をエッチングし、パターンを薄膜層５に転写する。その後、パターンが形成された薄膜層５上に磁気記録層７を成膜する。これによって、薄膜層５のパターンに応じて第１の磁性粒子２６および非磁性体マトリックス２８等によるパターンが形成される。この方法によって、図７に示される第２の実施形態に係る磁気記録媒体１が形成される。

より具体的な製造方法の一例を以下に示す。

軟磁性裏打ち層の形成は第１の実施形態と同様に行うことができる。形成した軟磁性裏打ち層の上に下地層４を形成する。さらに下地層４の上に、酸化物、窒化物または有機物のいずれかを成膜して薄膜層５を形成する。酸化物または窒化物を使用する場合、ＲＦスパッタにより成膜できる。有機物を使用する場合、有機物を溶媒に溶かした溶液をスピンコートすることで成膜できる。また、カーボン膜などの場合はスパッタ法により成膜できる。

次に、薄膜層５の上に、レジストを形成する。

次に、レジストに対してスタンパをインプリントして、データ領域３およびサーボ領域２に対応するパターンを形成する。このレジストをマスクとして、ドライエッチングにより薄膜層５を加工する。その後必要に応じて、残ったレジストを剥離する。薄膜層５の加工によって、第１の領域２４に対応する領域では薄膜層５に複数の孔が下地層４にまで貫通して形成される。一方、薄膜層５の第２の領域２５に対応する領域では、なんら加工を受けずに平坦な状態で薄膜層５が残る（図７）。このようにしてパターンを形成した薄膜層５の上に磁気記録層７を形成する。

なお、このような下地層４および薄膜層５の形成工程の変形例として、それらの層の上に更に下地層を積層することもできる。すなわち、薄膜層５に凹凸パターンを形成した後、その上から第２の下地層１０を積層することができる（図１０（ａ））。この場合、エッチングプロセスによって表面にダメージが生じた下地層４および薄膜層５を第２の下地層１０で覆うため、平坦性の高い表面を得ることができる。

パターンが形成された第２の下地層１０の上に、磁性体と非磁性体をスパッタにより成膜することで、磁気記録層７を形成する。これにより、第１の領域２４に対応する領域では、薄膜層５の上に第２の下地層１０が形成された部分では磁性体が選択的にエピタキシャル成長する。このとき、薄膜層５が形成されていない第２の下地層１０では非磁性体が選択的に成長し、磁性体を非磁性体が取り囲む。

一方、第２の領域２５に対応する領域では、薄膜層５が形成されていないので第２の下地層１０の表面は平坦である。よって、成長の起点となる突起がないため、磁性体がまばらな位置から成長し、結晶粒の大きなグラニュラー構造が形成される。

次に図８に示す磁気記録媒体１の製造方法について説明する。

基板上に下地層４を形成する工程については、図６に示す磁気記録媒体１の下地層４の形成工程と同様であるので説明は省略する。

図８に示す磁気記録媒体１は、図７に示す磁気記録媒体１とは、第２の領域２５において下地層４上に薄膜層５が形成されていない点が異なる。

このような違いは、薄膜層５の加工でのエッチングマスクの形状の違いによる。すなわち、第１の領域２４に対応する領域においてナノインプリント後のエッチングマスクの形状が隆起しており、エッチングマスクの凸部の高さが第２の領域２５に対応する領域においてのエッチングマスクの高さと比較して高くなっている。このようなエッチングマスクに対してエッチングを行うと、エッチングマスクの低い第２の領域２５では、薄膜層５がエッチングにより消失させることができ、下地層４が露出する。このようにして加工した薄膜層５では、第１の領域２４に対応する領域では、薄膜層５には複数の孔が下地層４にまで貫通して形成されている。下地層４が露出した孔にて選択的に磁性体がエピタキシャル成長する。このとき、薄膜層５の孔が形成されていない部分では、非磁性体が磁性体を取り囲むように選択的にエピタキシャル成長する。

一方、第２の領域２５に対応する領域では、図８のように、粒子サイズのより大きな磁性体がランダムにエピタキシャル成長し、その周囲に非磁性体がエピタキシャル成長する。

なお、第３の実施形態における下地層４および薄膜層５の加工の変形例として、それらの層の上に更に第２の下地層１０を積層した後にそれを加工することもできる。すなわち、薄膜層５にパターンを形成した後、その上から第２の下地層１０を積層し、さらに第２の下地層１０の表面をエッチング等により平坦化する（図１０（ｂ））。このとき、薄膜層５の一部が第２の下地層１０の表面から露出している。この場合、薄膜層５の凹凸を小さい。このため、その上に磁気記録層７を積層すると、磁気記録層７表面凹凸を小さくすることができる。

次に、磁気記録媒体１を製造するための材料を説明する。

基板は、ガラス基板、プラスティック基板、セラミックス基板、アルミなどの非磁性金属基板、Ｓｉ基板などを用いることができる。

軟磁性裏打ち層としては、飽和磁束密度が高く軟磁気特性が良好なＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒ、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＮ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＮｉ、ＦｅＳｉ、ＮｉＦｅＮｂ、Ｃｏ、ＣｏＢまたはＦｅＡｌＳｉなどが用いられる。軟磁性裏打ち層は単層であっても積層であっても良い。積層の場合、各軟磁性層間に任意の非磁性中間層を挿入することができる。

下地層４は、単層構造であっても積層であっても良く、磁気記録層７としてＣｏＰｔ系の合金を用いる場合には、下地層４としてはＲｕもしくはＲｕ合金の連続膜を用いることが好ましい。軟磁性裏打ち層の上に下地層４としてＲｕ以外の金属膜を成膜した後、第２の下地層１０としてＲｕもしくはＲｕ合金の連続膜を形成しても良い。また、下地層４および第２の下地層１０ともＲｕもしくはＲｕ合金の連続膜として２段階のステップにより形成しても良い。

磁気記録層７は、垂直磁気記録層とすることができる。磁気記録層７の形成には、磁性材料と非磁性材料との混合物を使用することができる。磁性材料としては、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａのＣｏ系合金などを使用できる。非磁性体としては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２等の酸化物またはＳｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＴａＮなど窒化物を用いることができる。

薄膜層５の材料としては、磁気記録層７に含まれる非磁性体材料と親和性の高い材料が好ましい。例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２等の酸化物、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＴａＮなどの窒化物またはフォトレジストもしくはオルガノシリケートなどの有機物などを用いることができる。

実施例１
磁気記録媒体１を製造した。加工した下地層４に磁気記録層７を形成した。

２．５インチＨＤＤ用のガラス基板上に、１×１０^−５Ｐａの真空度において、０．７ＰａのＡｒガス中でパワー５００ＷのＤＣスパッタ成膜により、厚さ１２０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ軟磁性裏打ち層を成膜した。その上に、Ｒｕをパワー５００Ｗにて２０ｎｍ成膜し下地層４を形成した。その上に、レジストとしてＳＯＧ（スピンオングラス）を膜厚１０ｎｍで塗布した。

次に、レジストに対し、パターンを有したスタンパをプレス圧３０トンでインプリントした。スタンパのパターンとしては、サーボ領域２の第１の磁性粒子２６に対応する位置において、ドットが１４ｎｍピッチで三角格子状に配列した構造を有するものを用いた。次に、加速電圧４００Ｖ、イオン電流４０ｍＡの条件でアルゴンイオンミリングを行い、Ｒｕを５ｎｍエッチングした。この条件によるエッチングの後において、ＳＯＧはＲｕ表面に残っていなかった。

エッチングした下地層４上に、ＣｏＣｒＰｔ−８ｍｏｌ％ＳｉＯ_２のコンポジットターゲットを用いて、磁気記録層７として磁化が積層方向に向いている垂直磁気記録層を１５ｎｍ成膜した。次に、カーボン保護膜を７ｎｍ成膜した後、ディップ法によりパーフルオロエーテル系潤滑膜を１．５ｎｍの膜厚で成膜し、磁気記録媒体１を得た。

得られた磁気記録媒体１に対して１５ｋＯｅの磁界を印加して着磁を行った後、８ｋＯｅで逆の磁界を印加した。この媒体を、スピンスタンドを用いてサーボ領域２の再生出力を測定したところ、良好な信号を得ることができた。

比較例１
スタンパのパターンが異なること以外は、実施例１と同様にして磁気記録媒体１を製造した。この例で使用したスタンパは、サーボ領域２の第１の磁性粒子２６に対応する位置にドット構造を有さず、代わりに第１の領域２４全体が窪んだ構造を有しているものを使用した。これによって、第１の領域２４全体が第２の領域２５に対して凸になっている下地層４のパターンが得られる。

このような下地層４を使用して形成される磁気記録媒体１に１５ｋＯｅの磁界を印加して着磁を行った後、８ｋＯｅの磁界を印加した。この媒体を、スピンスタンドを用いてサーボ領域２の再生出力を測定したところ、明瞭なサーボ信号は得られなかった。この結果はサーボ領域２のグラニュラーの粒径が一様に形成されており、保磁力に違いが出ていないことを示しているものと思われる。

実施例２
磁気記録媒体１を製造した。薄膜層５を形成して加工した後、その上に磁気記録層７を形成した。

Ｒｕによる下地層４の形成までは、実施例１と同様に行った。その後、下地層４上に、ＳｉＯ_２膜をＲＦスパッタにより１０ｎｍ形成した。その上に、レジストとしてＳＯＧを膜厚１０ｎｍで塗布した。

レジストに対しスタンパをインプリントした。スタンパのパターンは実施例１と同様のものを使用した。次に、レジストをマスクとしてアルゴンイオンミリングによりＳｉＯ_２膜を１２ｎｍエッチングした。

ＳｉＯ_２から成る薄膜層５の加工後、ＣｏＣｒＰｔ−８ｍｏｌ％ＳｉＯ_２のコンポジットターゲットを用いて、磁気記録層７として垂直磁気記録層を１５ｎｍ成膜した。次に、カーボン保護膜を７ｎｍ成膜した後、ディップ法によりパーフルオロエーテル系潤滑膜を１．５ｎｍの膜厚で成膜し、磁気記録媒体１を得た。

得られた磁気記録媒体１に対して１５ｋＯｅの磁界を印加して着磁を行った後、８ｋＯｅで逆の磁界を印加した。この媒体を、スピンスタンドを用いてサーボ領域２の再生出力を測定したところ、良好な信号を得ることができた。

実施例３
磁気記録媒体１を製造した。下地層４を加工した後、その上にさらに下地層４を積層し、さらに磁気記録層７を形成した。

実施例１と同様に、下地層４を形成し、インプリント法を利用した加工を行った。その上に、第２の下地層１０としてＲｕ膜を５ｎｍ形成した。その上に、ＣｏＣｒＰｔ−８ｍｏｌ％ＳｉＯ_２のコンポジットターゲットを用いて、磁気記録層７として垂直磁気記録層を１５ｎｍ成膜した。

得られた磁気記録媒体１に対してＸ線回折測定行ったところ、実施例１による磁気記録媒体１のＣｏＣｒＰｔ（００２）のピークのロッキングカーブの半値幅は５．０度だったのに対し、本実施例では３．５度と改善していた。

１…磁気記録媒体、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、２４…第１の領域、２５…第２の領域、２６…第１の磁性粒子、２７…第２の磁性粒子、２８…非磁性体マトリックス、３…データ領域、３１…グラニュラー磁性体、３２…磁性体ドット、３３…非磁性体マトリックス、４…下地層、５…薄膜層、６…無配向部、７…磁気記録層、１０…第２の下地層。

Claims (2)

1. 下地層の表面に、前記表面まで貫通した複数の孔を有する領域と加工を受けていない領域とを含む薄膜層を有し、
   前記複数の孔を有する領域の上には、第１の磁性粒子およびその周囲の非磁性体マトリックスが設けられ、
   前記加工を受けていない領域の上には、前記磁性粒子の磁化容易軸の方向とは異なる磁化容易軸を有する磁性体と非磁性体とからなる無配向部が設けられていることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 下地層上に、酸化物、窒化物、又は有機物のいずれかから成る薄膜層を形成する工程と、
   前記薄膜層上にレジストを形成する工程と、
   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形状及び平坦な形状を含むパターンを転写する工程と、
   前記パターンが転写されたレジストをマスクとして前記薄膜層をエッチングすることで、前記薄膜層に、前記下地層の表面まで貫通した複数の孔を有する領域及び加工を受けていない領域、又は前記下地層の表面まで貫通した複数の孔を有する領域及び前記薄膜層が除去されて前記下地層が露出した領域を形成する工程と、
   前記薄膜層上に形成された前記レジストを除去する工程と、
   前記薄膜層上、前記下地層の表面まで貫通した複数の孔を有する領域上及び加工を受けていない領域上、又は前記下地層の表面まで貫通した複数の孔を有する領域上及び前記薄膜層が除去されて前記下地層が露出した領域上に磁気記録層を成膜する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。

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