JP5280359B2 - 垂直磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、垂直磁気記録媒体の製造方法に関する。
本願は、２００７年７月１８日に、日本に出願された特願２００７−１８７２５３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２００７年７月１８日に、日本に出願された特願２００７−１８７２５３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、ハードディスク等に用いられる磁気記録媒体は、磁気記録層を構成する磁性粒子の微細化、材料の変更、ヘッド加工の微細化等の改良により、面記録密度の大幅な向上が図られてきた。しかし、更なる面記録密度の向上にあたっては、磁気ヘッドの加工限界、磁気ヘッドの記録磁界の広がりに起因して記録対象のトラック（記録要素）に隣接するトラックへの誤った情報の記録や、再生時のクロストークなどの問題が顕在化し、従来の手法による面記録密度の向上は限界にきている。
面記録密度の更なる向上のために、磁気記録層において、互いに隣接するトラックの境界部分に溝を形成し、隣接するトラックどうしを磁気的に区画した磁気記録媒体が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような磁気記録媒体は、ディスクリートトラック型磁気記録媒体などと称され、隣接するトラックどうしが溝によって物理的に区画されるため、隣接トラックへの誤記録やクロストーク等の問題を起こすことなく、面記録密度の更なる向上ができるものとして期待されている。
このような、磁気記録層に溝を備えた磁気記録媒体の製造にあたっては、従来、非磁性の基板自体に溝を形成し、この基板の上に軟磁性層や磁気記録層を積層することによって、基板に形成した溝の形状に倣って、磁気記録層に溝が形成されるようにした製造方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、基板上に形成した磁気記録層に対して、磁気材料をカルボニル化させる化学的エッチング方法によって、磁気記録層の一部をカルボニル化させて除去することにより、磁気記録層に溝を形成する方法も知られている（例えば、非特許文献１参照）。
特開２００６−３１７５６号公報
特開２００６−１２７６８１号公報
日本応用磁気学会誌 Vol28,No 3.2004,P.249-253
しかしながら、磁気記録層に溝を備えた磁気記録媒体を製造するにあたって、上述した特許文献２に記載された製造方法では、基板に形成した溝の形状を正確に倣った溝を磁気記録層に形成することは困難であり、磁気記録層の結晶配向が乱れやすく、所定の方向に磁化容易軸が形成されなかったり、溝自体に磁気異方性が生じて隣接するトラックどうしで磁気的な区画が確実にできないなどの課題があった。
一方、非特許文献１に記載された製造方法では、磁気記録層の構成材料が化学的エッチングに用いるカルボニル基に反応してカルボニル化合物を生じる材料に限定されてしまい、磁気特性に優れた材料であってもカルボニル基に反応しない材料では溝を形成できないという大きな制約があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、磁気記録層の構成材料の種類に限定されることなく、記録要素を磁気的に分離する溝を、高精度形成することが可能な垂直磁気記録媒体の製造方法の提供を目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法は、基板と、この基板上に形成された軟磁性層と、この軟磁性層上に中間層を挟んで形成され、表面に対して垂直な磁化容易軸を有する磁気記録層とを備え、前記磁気記録層には、前記磁気記録層を複数の記録要素に区画する複数の溝が形成されている垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記磁気記録層の上層に形成したハードマスク層をマスクとして、少なくともハロゲンおよび酸素を含有するガスを用いた反応性イオンエッチングにより前記各溝を形成する工程を備え、
前記各溝は、前記中間層の途中まで達する深さで形成されることを特徴とする。
すなわち、本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法は、基板と、この基板上に形成された軟磁性層と、この軟磁性層上に中間層を挟んで形成され、表面に対して垂直な磁化容易軸を有する磁気記録層とを備え、前記磁気記録層には、前記磁気記録層を複数の記録要素に区画する複数の溝が形成されている垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記磁気記録層の上層に形成したハードマスク層をマスクとして、少なくともハロゲンおよび酸素を含有するガスを用いた反応性イオンエッチングにより前記各溝を形成する工程を備え、
前記各溝は、前記中間層の途中まで達する深さで形成されることを特徴とする。
前記記録要素ごとに区画された前記中間層は、前記溝の底面で互いに繋がるように形成されるのが好ましい。
また、前記各溝は、少なくとも前記軟磁性層と前記磁気記録層との間で生じるエッチングレートの差によって、前記各溝の側壁へ付着する付着物を除去しながら前記軟磁性層の一面近傍の深さまで形成されることが好ましい。
前記溝の形成後、少なくとも水素を含有するガスを用いたガスプラズマが前記磁気記録層に照射されるのが好ましい。
前記磁気記録層は、少なくともＣｏを含んでいてもよい。前記磁気記録層は、少なくともカルボニル基と反応しない金属元素を含んでいてもよい。前記ハードマスク層は、少なくともＴｉ，Ｗ，Ｔａのいずれかを含んでいてもよい。
また、前記各溝は、少なくとも前記軟磁性層と前記磁気記録層との間で生じるエッチングレートの差によって、前記各溝の側壁へ付着する付着物を除去しながら前記軟磁性層の一面近傍の深さまで形成されることが好ましい。
前記溝の形成後、少なくとも水素を含有するガスを用いたガスプラズマが前記磁気記録層に照射されるのが好ましい。
前記磁気記録層は、少なくともＣｏを含んでいてもよい。前記磁気記録層は、少なくともカルボニル基と反応しない金属元素を含んでいてもよい。前記ハードマスク層は、少なくともＴｉ，Ｗ，Ｔａのいずれかを含んでいてもよい。
前記各溝は、前記垂直磁気記録媒体の記録トラック方向に沿って形成されてもよい。
また、前記各溝は、前記垂直磁気記録媒体の記録トラック方向とこれに垂直な方向とに沿って形成されてもよい。
さらに、前記各溝が略格子状に形成されていてもよい。
また、前記各溝は、前記垂直磁気記録媒体の記録トラック方向とこれに垂直な方向とに沿って形成されてもよい。
さらに、前記各溝が略格子状に形成されていてもよい。
本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法によれば、酸素とハロゲンとを含むエッチングガスを用いて、磁気記録層をエッチングすることによって、高精度で、かつ微細な溝を磁気記録層に形成することが可能になる。
また、例えば、従来のカルボニル化によるエッチングでは不可能であった、ＰｔやＣｒなどカルボニル基と反応しない金属元素を含む材料から構成された磁気記録層に対してもエッチングを行うことが可能になる。これにより、ＰｔやＣｒなど、カルボニル基と反応しない金属元素を含む材料から構成された磁気記録層にも、高精度に溝を形成することができる。
さらに、酸素とハロゲンとを含むエッチングガスを用いて磁気記録層をエッチングすることによって、ハードマスク層の表面には酸化膜が形成され、ハードマスク層と磁気記録層との間で、エッチングガスに対するエッチングレートに大幅な差が生じる。これにより、磁気記録層に形成する溝の深さに対して、ハードマスク層の厚みが大幅に薄くても、磁気記録層に溝を所定の深さまで形成することが可能になる。ハードマスク層の厚みを薄くすることにより、エッチング時のハードマスク層の飛散による溝への付着を低減し、溝を高精度に形成可能にするとともに、後工程でのハードマスク層の除去も容易にすることができる。
１０ 垂直磁気記録媒体
１１ 基板
１２ 軟磁性層
１３ 中間層
１４ 磁気記録層
１５ 溝
１１ 基板
１２ 軟磁性層
１３ 中間層
１４ 磁気記録層
１５ 溝
以下、本発明に係る垂直磁気記録媒体の製造方法の最良の形態について説明する。なお、本実施形態は、本発明の趣旨をより良く理解するために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
まず、本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法によって製造される垂直磁気記録媒体の一例について説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれコンピュータのハードディスクドライブに用いられるディスクリートトラック型の垂直磁気記録媒体を示す一部破断斜視図および要部拡大断面図である。なお、図１Ａ及び図１Ｂでは、各部を明確に示すために、特に厚み方向が拡大されて描かれている。
垂直磁気記録媒体１０は、円盤状の非磁性体からなる基板１１上に、軟磁性層１２、中間層１３、磁気記録層１４、および保護層１５が、この順に積層された構造とされている。
垂直磁気記録媒体１０は、円盤状の非磁性体からなる基板１１上に、軟磁性層１２、中間層１３、磁気記録層１４、および保護層１５が、この順に積層された構造とされている。
［基板］
基板１１としては、例えば、アルミニウムとその合金あるいは酸化物、チタンとその合金或いは酸化物、またはシリコン、ガラス、カーボン、セラミック、プラスチック、樹脂およびそれらの複合体化からなる基板の表面に、異種材質の非磁性層をスパッタ法、蒸着法、メッキ法等の成膜法により、表面コーティング処理を行ったものが挙げられる。
基板１１としては、例えば、アルミニウムとその合金あるいは酸化物、チタンとその合金或いは酸化物、またはシリコン、ガラス、カーボン、セラミック、プラスチック、樹脂およびそれらの複合体化からなる基板の表面に、異種材質の非磁性層をスパッタ法、蒸着法、メッキ法等の成膜法により、表面コーティング処理を行ったものが挙げられる。
基板１１の形状としては、ディスク用途の場合、ドーナツ円盤状のものが使われる。後述する磁気記録層１４を上層に設けた基板１１、すなわち垂直磁気記録媒体１０は、磁気記録および再生時、この円盤の中心を軸として、例えば３６００ｒｐｍ〜１５０００ｒｐｍ程度の速度で回転させて使用される。この時、情報の読取、書込を行なう磁気ヘッドが、垂直磁気記録媒体１０の表面又は裏面に対して０．１μｍ〜数ｎｍ程度の間隔をあけて浮上走行する。従って、基板１１としては表面又は裏面の平坦性、表裏両面の平行性、基板円周方向のうねり、および表裏面の粗さが適切に制御されていることが望ましい。
［軟磁性層］
基板１１の上層を成す軟磁性層１２は、スパッタ法や蒸着法などにより形成することができる。その構成としては、例えば、ＣｏＮｂＺｒ膜といった非晶質の合金材料、ＦｅＴａＣ膜といった微結晶析出型の合金膜、あるいはＮｉＦｅ膜といった結晶質の合金膜が用いられればよい。また、こうした軟磁性層１２は、例えば軟磁性体と非磁性体とを交互に積層した積層体から構成されてもよい。
基板１１の上層を成す軟磁性層１２は、スパッタ法や蒸着法などにより形成することができる。その構成としては、例えば、ＣｏＮｂＺｒ膜といった非晶質の合金材料、ＦｅＴａＣ膜といった微結晶析出型の合金膜、あるいはＮｉＦｅ膜といった結晶質の合金膜が用いられればよい。また、こうした軟磁性層１２は、例えば軟磁性体と非磁性体とを交互に積層した積層体から構成されてもよい。
［中間層］
中間層１３は、例えば配向層などとも呼ばれる。例えば、この中間層１３に重ねて形成される磁気記録層１４の磁化容易軸の方向を、垂直磁気記録媒体１０の表面に対して垂直な方向に配向させる。また、磁気記録層１４のエピタキシャル成長の促進を図る。中間層１３は、例えば、膜厚０．１〜１０ｎｍ程度の面心立方構造（ｆｃｃ）又は最密六方構造（ｈｃｐ）を有する金属膜から構成されることが好ましい。特に、ＣｏＣｒ合金、ＣｏＣｒＲｕ合金、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｒｕ等を好ましく採用することができる。
中間層１３は、例えば配向層などとも呼ばれる。例えば、この中間層１３に重ねて形成される磁気記録層１４の磁化容易軸の方向を、垂直磁気記録媒体１０の表面に対して垂直な方向に配向させる。また、磁気記録層１４のエピタキシャル成長の促進を図る。中間層１３は、例えば、膜厚０．１〜１０ｎｍ程度の面心立方構造（ｆｃｃ）又は最密六方構造（ｈｃｐ）を有する金属膜から構成されることが好ましい。特に、ＣｏＣｒ合金、ＣｏＣｒＲｕ合金、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｒｕ等を好ましく採用することができる。
［磁気記録層］
磁気記録層１４は、例えば、磁化容易軸が垂直磁気記録媒体１０の表面に対して垂直な方向に配向した強磁性材料であればよい。なお、こうした磁化容易軸の配向は、磁気記録層１４単独で制御されていても、中間層１３の存在によって制御されるものであってもよい。磁気記録層１４は、その組成を特に限定するものではないが、例えば、ＣｏとＣｒを主たる成分とし、磁化容易軸が膜面に略垂直方向に配向した六方稠密構造（ｈｃｐ：hexagonal closest packed structure）を有するＣｏＣｒ系強磁性材料が好適に用いられる。このＣｏＣｒ系強磁性材料は、必要に応じて他の元素が添加されたものであっても良い。
磁気記録層１４は、例えば、磁化容易軸が垂直磁気記録媒体１０の表面に対して垂直な方向に配向した強磁性材料であればよい。なお、こうした磁化容易軸の配向は、磁気記録層１４単独で制御されていても、中間層１３の存在によって制御されるものであってもよい。磁気記録層１４は、その組成を特に限定するものではないが、例えば、ＣｏとＣｒを主たる成分とし、磁化容易軸が膜面に略垂直方向に配向した六方稠密構造（ｈｃｐ：hexagonal closest packed structure）を有するＣｏＣｒ系強磁性材料が好適に用いられる。このＣｏＣｒ系強磁性材料は、必要に応じて他の元素が添加されたものであっても良い。
ＣｏＣｒ系強磁性材料の具体例としては、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＮｉ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＢ等のＣｏＣｒ系合金が挙げられる。また、この磁気記録層１４の結晶粒の粒径制御や粒間の偏析制御、結晶粒の結晶磁気異方性定数Ｋｕgrainの制御、耐食性の制御、低温プロセスへの対応等を目的として、Ｏ、ＳｉＯx、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｖ、Ｓｉ、Ｂ、Ｉｒ、Ｗ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｒｕ、希土類元素等を適宜添加することも好ましい。
また、上記のＣｏＣｒ系合金以外の強磁性材料、例えば、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｄ、ＦｅＰｔ等の熱擾乱耐性に優れた材料や、それらを微細化するためにＢ、Ｎ、Ｏ、ＳｉＯx、Ｚｒ等を添加した材料を用いてもよい。
さらに、Ｃｏ層とＰｔ層とを多数積層した多層構造の磁気記録層を用いることもできる。この多層構造の磁気記録層としては、Ｃｏ層とＰｄ層、あるいはＦｅ層とＰｄ層等を組み合わせた多層構造の磁気記録層、またはこれらの各層にＢ、Ｎ、Ｏ、Ｚｒ、ＳｉＯx等を添加したものも適用可能である。また、ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２グラニュラーなども好ましい。
磁気記録層１４には、複数の溝１６が形成されている。溝１６は、磁気記録層１４を複数の記録要素に磁気的に区画するものである。この溝１６によって、磁気記録層１４には、記録要素であるトラックＴが複数形成される。互いに隣接するトラックＴ（記録要素）どうしは、溝１６によって磁気的に完全に区画されるので、ハードディスクドライブの磁気記録媒体に用いた際に、隣接トラックへの誤記録やクロストークなど起こすことない。この結果、面記録密度を大幅に向上させることができる。この溝１６の形成方法については、後ほど詳述する。
溝１６は、ＳｉＯ２や樹脂などの非磁性材料層１７によって埋められている。これにより互いに隣接するトラックＴどうしの磁気的な区画が確実に行なわれるとともに、磁気記録層１４の上面を平坦にすることができる。
［保護層］
溝１６が形成された磁気記録層１４を覆う保護層１５は、例えば、厚さが１〜５ｎｍ程度のダイヤモンドライクカーボンと呼称される硬質炭素膜から形成されれば良い。この保護層１５は、磁気記録層１４の損傷を防止するとともに、垂直磁気記録媒体１０の表面を平滑に保つ。なお、この保護層１５の上に、フッ素系の潤滑剤からなる潤滑層など、ハードディスクドライブの磁気ヘッドとの接触を円滑にするための構造体を更に形成しても良い。
溝１６が形成された磁気記録層１４を覆う保護層１５は、例えば、厚さが１〜５ｎｍ程度のダイヤモンドライクカーボンと呼称される硬質炭素膜から形成されれば良い。この保護層１５は、磁気記録層１４の損傷を防止するとともに、垂直磁気記録媒体１０の表面を平滑に保つ。なお、この保護層１５の上に、フッ素系の潤滑剤からなる潤滑層など、ハードディスクドライブの磁気ヘッドとの接触を円滑にするための構造体を更に形成しても良い。
なお、図１Ａ及び図１Ｂに示す垂直磁気記録媒体１０の積層構造は、ディスクリート型磁気記録媒体の基本的な構造の一例であり、例えば、基板１１と磁気記録層１４との間に、更に他の中間層を必要に応じて設けた構成としても良く、磁気記録媒体１０の積層構造は限定されるものではない。
次に、本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法について、特に磁気記録層に溝を形成する工程を中心に説明する。図２Ａ〜図２Ｄは、垂直磁気記録媒体の製造方法を段階的に示した模式図である。まず、図２Ａに示すように、非磁性の基板２１上に、軟磁性層２２および中間層２３をこの順に積層する。また、図２Ｂに示すように、中間層２３の上に磁気記録層２４を積層する。磁気記録層２４は、単独で、または中間層２３の作用によって、磁気記録層２４の表面に対して垂直な方向に磁化容易軸が形成される。
軟磁性層２２、中間層２３、磁気記録層２４は、それぞれ図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明した垂直磁気記録媒体の詳細な構成例に示された材料などから構成されていればよい。また、この軟磁性層２２、中間層２３、磁気記録層２４は、それぞれ複数の層から構成されていても良い。
次に、図２Ｃに示すように、磁気記録層２４の上に、ハードマスク層２５を形成する。このハードマスク層２５は、後工程において磁気記録層２４に溝を形成するためのものである。ハードマスク層２５には、例えば、Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ，およびこれらの酸化物、窒化物などが用いられればよい。特に、このハードマスク層２５は、酸素と酸化物を形成することにより、ハロゲンを含むガスに対する耐エッチング性を具備する材料で構成されるのが好ましい。
ハードマスク層２５は、厚みが例えば２〜２０ｎｍ程度になるように形成されれば良い。ハードマスク層２５の積層方法としては、例えば、スパッタリング法や蒸着法などが挙げられる。
次に、図２Ｄに示すように、ハードマスク層２５に、凹凸パターン２５ａを形成する。この凹凸パターン２５ａは、後工程において磁気記録層２４に形成される溝の形成パターンに倣った形状を成していればよい。この凹凸パターン２５ａの形成方法としては、図示したように、レジストマスク２６を用いてハードマスク層２５をドライエッチングする方法が挙げられる。なお、パターンを有するこのレジストマスクの形成方法としては、ナノインプリント法や、予め塗布されたレジスト層に対して電子ビームを露光する方法や、ＫｒＦ，ＡｒＦのエキシマレーザを露光することによって形成する方法が挙げられる。レジストの種類によってはＵＶ硬化や熱処理が施される。
その後、図３Ａに示すように、凹凸パターン２５ａが形成されたハードマスク層２５をマスクとして、磁気記録層２４に溝を形成する。磁気記録層２４に溝を形成する工程では、フッ素や塩素などのハロゲンを含有するガスに、一定量の酸素を含有するガスを混合したエッチングガスＧを用いて反応性エッチングを行う。
ハロゲンを含有するガスとしては、例えば、Ｃｌ２，ＢＣｌ３，ＨＢｒなどが好ましく用いられる。また、酸素を含有するガスとしては、Ｏ２以外にも、例えば、ＣＯ，ＣＨ３ＯＨ，Ｃ２Ｈ５ＯＨなどが挙げられる。また、これらのガスにＡｒ，Ｘｅ，Ｋｒといった不活性ガスやＮ２などを希釈用ガスとして添加しても良い。エッチングガスＧの酸素の好ましい比率は、例えば１０〜２５％である。また、反応性エッチングの好ましい条件例としては、ガス圧力が０．１Ｐａ〜３．０Ｐａ程度，処理温度が室温〜３００℃程度，プラズマのアンテナ（ソース）電力が３００〜２０００Ｗ程度，基板バイアス電力が５０〜１０００Ｗ程度である。
上述したような酸素とハロゲンとを含むエッチングガスＧを用いて反応性エッチングを行なうと、図３Ｂに示すように、磁気記録層２４のうち、ハードマスク層２５の凹凸パターン２５ａから露出した部分がエッチングガスＧによってエッチングされ、ハードマスク層２５の凹凸パターン２５ａに倣った形状の溝２７が形成される。
また、上述したような酸素とハロゲンとを含むエッチングガスＧを用いて反応性エッチングを行なうと、図３Ｂに示すように、ハードマスク層２５の表面には酸化膜２５ｂが形成される。この酸化膜２５ｂは、エッチングガスＧに含まれる酸素によって、ハードマスク層２５を形成しているＴｉ，Ｔａなどが酸化されたものである。
このように、ハードマスク層２５に酸化膜２５ｂが形成されると、このハードマスク層２５と、ハードマスク層２５の凹凸パターン２５ａから露出された磁気記録層２４との間で、エッチングガスＧに対するエッチングレートに大幅な差が生じる。即ち、酸化膜２５ｂが形成されたハードマスク層２５は、磁気記録層２４に対してエッチングレートが大幅に低下する。これは、エッチングガスＧのハロゲンに対して、酸化膜２５ｂは反応しにくくなるためである。
これにより、磁気記録層２４に形成される溝２７の深さに対して、ハードマスク層２５の厚みが大幅に薄くても、磁気記録層２４に溝２７を所定の深さまで形成することが可能になる。この場合、ハードマスク層２５の厚みを薄くできるため、後工程でのハードマスク層２５の除去も容易にすることができる。
また、このエッチング工程において、エッチングガスＧにハロゲンを含有するガスを用いることによって、従来のカルボニル化によるエッチングでは不可能であった、ＰｔやＣｒを含む材料から構成された磁気記録層２４に対してもエッチングを行うことが可能になる。これは、ＰｔやＣｒが、カルボニル基とは反応しないのに対して、ハロゲンとはＰｔＣｌ３，ＰｔＣｌ４，ＰｔＢｒ２，ＰｔＩ４，ＣｒＣｌ２などの化合物を生じるためである。これにより、ＰｔやＣｒを含む材料から構成された磁気記録層２４に、高精度に溝２７を形成することができる。
なお、ハードマスク層２５に対する磁気記録層２４のエッチングレートの比率は、５．０〜２０．０の範囲にするのが好ましい。この範囲のエッチングレートの比率にするために、磁気記録層２４の材料をＣｏＣｒＰｔ、ハードマスク層２５の材料をＴａとしたときに、エッチングガスＧとしてＣｌ２ガスを６０％，Ｏ２ガスを１５％，Ａｒガスを２５％の割合で配合したもの用いる例が挙げられる。
磁気記録層２４に溝２７を所定の深さ、所定のパターンで形成した後、ハードマスク層２５を除去する（図３Ｃ参照）。ハードマスク層２５の除去にあたっては、例えば、フッ素やハロゲンを含むガス種Ｘを用いてガスプラズマを生成し、このガスプラズマによってハードマスク層２５を除去すればよい。この場合、ハードマスクの材料として挙げたＷ，Ｔｉ，Ｔａ及びその酸化物などは、上述したガス種Ｘが酸素を含まないためにエッチングレートが上昇するので、溝２７の磁性層に比べて十分に速いレートでエッチングされる。なお、その後工程として、最終的に表面に露出する保護層や磁性層あるいは中間層の腐食を防ぐため、水素を含むガスのプラズマを用いた処理や純水洗浄、有機溶剤を用いた洗浄などを行っても良い。
以上のような工程を経て磁気記録層２４に溝２７を形成した後、図３Ｄに示すように、溝２７にＳｉＯ２や樹脂などからなる非磁性材料層２８溝２７を埋めて、磁気記録層２４の上面を平坦化する。そして、磁気記録層２４の上に、磁気記録層２４の損傷を防止し、表面を平滑にする保護層２９を更に形成すれば、垂直磁気記録媒体２０が完成する。
なお、磁気記録層に形成される溝は、上述したように、磁気記録層の厚みよりも浅い深さで、磁気記録層の中だけに形成される以外にも、中間層の途中まで達する深さに形成されていてもよい。例えば、図４に示す垂直磁気記録媒体３０では、基板３１の表面に、軟磁性層３２、中間層３３、および磁気記録層３４が順に積層され、磁気記録層３４を磁気的に複数の記録要素（トラック）に区画する溝３５は、磁気記録層３４を貫通して中間層３３の途中まで達する深さに形成されている。 記録要素ごとに区画された中間層３３は、溝３５の底面で互いに繋がるように形成されている。そして、それぞれの溝３５の底面を成す中間層３３の厚みが、全て同一になるように溝３５の深さが揃えられている。
上記溝３５の形成後、水素ガスプラズマ処理を行うことによって、軟磁性層３２の腐食を防止することができる。上記のガスプラズマを生成するための水素を含むガスは、化合物中に水素を含むもの（例えば水蒸気）や、水素ガスと他のガスとの混合ガス（例えば、水素ガスとアルゴン，窒素，酸素，キセノンなどを混合したもの）であればよい。このような水素を含むガスにより生成されたガスプラズマを照射することにより、磁気記録層２４の腐食防止処理ができるばかりでなく、磁気記録層２４の上にあるハードマスク層２５を確実に除去し、さらに、溝２７の形成に用いた残留エッチングガスの除去も併せて行なうことができる。
以上のように、溝３５を中間層３３まで達する深さに形成することにより、磁気記録層３４の隣接する記録要素どうしは磁気的に一層確実に区画されるため、ハードディスクドライブの磁気記録媒体に用いた際に、隣接トラックへの誤記録やクロストークなどをより確実に防止することが可能になる。また、こうした溝３５は、水素を含むガスによるガスプラズマを照射することによって、腐蝕、劣化する懸念が無い。
また、例えば、図５に示す垂直磁気記録媒体４０では、基板４１の表面に、軟磁性層４２、中間層４３、および磁気記録層４４が順に積層され、溝４５は、磁気記録層４４および中間層４３を貫通して、軟磁性層４２が露出する深さまで形成されている。
この溝４５は、軟磁性層４２と磁気記録層４４との間で生じるエッチングレートの差によって、溝４５の側壁に付着する付着物を除去しながら軟磁性層４２の一面近傍の深さまで形成される。これによって、磁気記録層４４に再付着した不純物を確実に除去可能になる。
上述のように、溝４５を軟磁性層４２が露出する深さまで形成することにより、磁気記録層４４の互いに隣接する記録要素どうしは、磁気的に一層確実に区画される。したがって、垂直磁気記録媒体４０をハードディスクドライブの磁気記録媒体に用いた際に、隣接トラックへの誤記録やクロストークなどをより確実に防止することが可能になる。
本発明の効果を検証するため、エッチングガスに対するハードマスク層と磁気記録層とのエッチングレートの差を検証した。検証にあたって、ガラスが主体の基板上にＣｏＰｔからなる磁気記録層を厚み１５０ｎｍで形成した。また、前出の基板上にＴａからなるハードマスク層を厚み１５０ｎｍで形成した。それぞれの単層膜をさまざまなエッチング条件でエッチングし、ＳＥＭによるそれら膜の断面観察を行ってエッチング速度を算出した。
上記エッチングでは、Ｃｌ２ガスを流量４０ｓｃｃｍで、またＡｒガスを２０ｓｃｃｍで流して混合し、これにＯ２ガスを段階的に加えたエッチングガスを用いた。エッチング条件としては、ガス圧力０．５Ｐａ，プラズマ源電力６００Ｗ，基板バイアス電力３００Ｗである。図６に、エッチングガスが含有するＯ２の量を段階的に増やしていった際の、ハードマスク層（Ｔａ）と磁気記録層（ＣｏＰｔ）のエッチングレートの変化を示す。
上記エッチングでは、Ｃｌ２ガスを流量４０ｓｃｃｍで、またＡｒガスを２０ｓｃｃｍで流して混合し、これにＯ２ガスを段階的に加えたエッチングガスを用いた。エッチング条件としては、ガス圧力０．５Ｐａ，プラズマ源電力６００Ｗ，基板バイアス電力３００Ｗである。図６に、エッチングガスが含有するＯ２の量を段階的に増やしていった際の、ハードマスク層（Ｔａ）と磁気記録層（ＣｏＰｔ）のエッチングレートの変化を示す。
図６によれば、エッチングガスに含有させる酸素を増加させることによって、ハードマスク層（Ｔａ）のエッチングレートは磁気記録層（ＣｏＰｔ）のエッチングレートよりも大幅に低下していくことがわかる。この結果より、磁気記録層に溝を形成する際のマスクとなるハードマスク層（Ｔａ）を、磁気記録層（ＣｏＰｔ）よりも大幅に薄くしても、磁気記録層に十分な深さの溝を形成可能なことが確認された。
なお、上記実施形態では、本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法を、ディスクリートトラック型磁気記録媒体の製造に適用した例を示したが、これに限られない。本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法は、いわゆるパターンドメディアの製造にも適用可能である。上記のディスクリートトラック型磁気記録媒体では、一方向（トラック方向）のみに沿って磁気記録層が分離されているのに対し、パターンドメディアでは、トラック方向とこれに垂直な方向とに沿って、磁気記録層が二次元的に単一磁区に分離されている。
本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法をパターンドメディアの製造に適用した例としては、上記実施形態において、パターンドメディアの各単一磁区の配列に対応したパターンを有するハードマスク層を用いることが挙げられる。この場合、磁気記録層には、前記ハードマスク層のパターンに対応した溝が形成される。なお、上記実施形態によれば、各種の前記各単一磁区の配列パターンに対応した溝が形成される。典型的には、上記溝が略格子上に形成される例が挙げられる。
上述のように形成された溝に、上記実施形態で示したような非磁性材料を充填することにより、パターンドメディアを得ることができる。
上述のように形成された溝に、上記実施形態で示したような非磁性材料を充填することにより、パターンドメディアを得ることができる。
磁気記録層の構成材料の種類に限定されることなく、記録要素を磁気的に分離する溝を、高精度形成することが可能な垂直磁気記録媒体の製造方法を提供することができる。
Claims (10)
- 基板と、この基板上に形成された軟磁性層と、この軟磁性層上に中間層を挟んで形成され、表面に対して垂直な磁化容易軸を有する磁気記録層とを備え、前記磁気記録層には、前記磁気記録層を複数の記録要素に区画する複数の溝が形成されている垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記磁気記録層の上層に形成したハードマスク層をマスクとして、少なくともハロゲンおよび酸素を含有するガスを用いた反応性イオンエッチングにより前記各溝を形成する工程を備え、
前記各溝は、少なくとも前記中間層の途中まで達する深さで形成されることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。 - 請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記記録要素ごとに区画された前記中間層は、前記溝の底面で互いに繋がるように形成される。
- 請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記各溝は、少なくとも前記軟磁性層と前記磁気記録層との間で生じるエッチングレートの差によって、前記各溝の側壁へ付着する付着物を除去しながら前記軟磁性層の一面近傍の深さまで形成される。
- 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記各溝の形成後、少なくとも水素を含有するガスを用いたガスプラズマが前記磁気記録層に照射される。
- 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記磁気記録層は、少なくともＣｏを含む。
- 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記磁気記録層は、少なくともカルボニル基と反応しない金属元素を含む。
- 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記ハードマスク層は、少なくともＴｉ，Ｗ，Ｔａのいずれかを含む。
- 請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記各溝は、前記垂直磁気記録媒体の記録トラック方向に沿って形成される。
- 請求項１に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記各溝は、前記垂直磁気記録媒体の記録トラック方向とこれに垂直な方向とに沿って形成される。
- 請求項９に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記各溝が略格子状に形成されている。
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