JP5383050B2 - 磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハードディスク装置等に用いられる磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録再生装置に関するものである。

近年、磁気ディスク装置、フレキシブルディスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録装置の適用範囲は著しく増大されその重要性が増すと共に、これらの装置に用いられる磁気記録媒体について、その記録密度の著しい向上が図られつつある。特にＭＲヘッド、およびＰＲＭＬ技術の導入以来面記録密度の上昇はさらに激しさを増し、近年ではさらにＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッドなども導入され１年に約１００％ものペースで増加を続けている。これらの磁気記録媒体については、今後更に高記録密度を達成することが要求されており、そのために磁性層の高保磁力化と高信号対雑音比(ＳＮＲ)、高分解能を達成することが要求されている。また、近年では線記録密度の向上と同時にトラック密度の増加によって面記録密度を上昇させようとする努力も続けられている。

最新の磁気記録装置においてはトラック密度１１０ｋＴＰＩにも達している。しかし、トラック密度を上げていくと、隣接するトラック間の磁気記録情報が互いに干渉し合い、その境界領域の磁化遷移領域がノイズ源となりＳＮＲを損なうという問題が生じやすくなる。このことはそのままＢｉｔ Ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅの低下につながるため記録密度の向上に対して障害となっている。

面記録密度を上昇させるためには、磁気記録媒体上の各記録ビットのサイズをより微細なものとし、各記録ビットに可能な限り大きな飽和磁化と磁性膜厚を確保する必要がある。しかし、記録ビットを微細化していくと、１ビット当たりの磁化最小体積が小さくなり、熱揺らぎによる磁化反転で記録データが消失するという問題が生じる。

また、トラック間距離が近づくために、磁気記録装置は極めて高精度のトラックサーボ技術を要求されると同時に、記録を幅広く実行し、再生は隣接トラックからの影響をできるだけ排除するために記録時よりも狭く実行する方法が一般的に用いられている。この方法ではトラック間の影響を最小限に抑えることができる反面、再生出力を十分得ることが困難であり、そのために十分なＳＮＲを確保することがむずかしいという問題がある。

このような熱揺らぎの問題やＳＮＲの確保、あるいは十分な出力の確保を達成する方法の一つとして、記録媒体表面にトラックに沿った凹凸を形成し、記録トラック同士を物理的に分離することによってトラック密度を上げようとする試みがなされている。このような技術を以下にディスクリートトラック法、それによって製造された磁気記録媒体をディスクリートトラック媒体と呼ぶ。また、同一トラック内のデータ領域を更に分割した、いわゆるパターンドメディアを製造しようとする試みもある。ディスクリートトラック媒体の一例として、表面に凹凸パターンを形成した非磁性基板に磁気記録媒体を形成して、物理的に分離した磁気記録トラック及びサーボ信号パターンを形成してなる磁気記録媒体が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この磁気記録媒体は、表面に複数の凹凸のある基板の表面に軟磁性層を介して強磁性層が形成されており、その表面に保護膜を形成したものである。この磁気記録媒体では、凸部領域に周囲と物理的に分断された磁気記録領域が形成されている。この磁気記録媒体によれば、軟磁性層での磁壁発生を抑制できるため熱揺らぎの影響が出にくく、隣接する信号間の干渉もないので、ノイズの少ない高密度磁気記録媒体を形成できるとされている。
ディスクリートトラック法には、何層かの薄膜からなる磁気記録媒体を形成した後にトラックを形成する方法と、あらかじめ基板表面に直接、あるいはトラック形成のための薄膜層に凹凸パターンを形成した後に、磁気記録媒体の薄膜形成を行う方法がある（例えば、特許文献２，特許文献３参照。）。

また、ディスクリートトラック媒体の磁気トラック間領域を、あらかじめ形成した磁性層に窒素、酸素等のイオンを注入し、または、レーザを照射することにより、その部分の磁気的な特性を変化させて形成する方法が開示されている（特許文献４〜６参照。）。
特許文献７には、ディスクリートトラック媒体の磁性層としてグラニュラ構造の磁性層を用いることが記載されている。特許文献８には、ディスクリートトラック媒体の非磁性部分を磁性層に含まれるＣｏＯのハロゲン化により形成することが記載されている。
特開２００４−１６４６９２号公報 特開２００４−１７８７９３号公報 特開２００４−１７８７９４号公報 特開平５−２０５２５７号公報 特開２００６−２０９９５２号公報 特開２００６−３０９８４１号公報 特開２００６−１５５８６３号公報 特開２００２−３５９１３８号公報

前述のように、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する、いわゆる、ディスクリートトラックメディアやパターンドメディアの製造工程においては、磁性層を、酸素やハロゲンを用いた反応性プラズマもしくは反応性イオンに晒すことにより磁気記録パターンを形成する場合がある。
本発明者らの研究によると、磁気記録パターンの形成に反応性プラズマまたはイオンを用いても、磁性層の磁気特性の改質に時間がかかって生産性が低下したり、また反応領域が磁性層の深さ方向に横へ広がってパターン形成が不十分となり、パターンがぼけたりする問題があった。
本発明はこれらの問題点を解決し、磁気記録パターンの形成時における反応性プラズマまたはイオンと磁性層との反応性を高め、また、パターニングにおける像のぼけが生じにくい磁気記録媒体の製造方法を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意努力研究した結果、本発明に到達した。すなわち本発明は以下に関する。
（１）磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法であって、非磁性基板上に酸化物を０．５原子％〜６原子％の範囲内で含む磁性層を形成する工程、この磁性層で磁気的に分離する領域を反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらす工程をこの順で有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
（２）酸化物を０．５原子％〜６原子％の範囲内で含む磁性層が、非グラニュラ構造の磁性層であることを特徴とする上記（１）に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（３）酸化物を０．５原子％〜６原子％の範囲内で含む磁性層が、面内配向の磁性層であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の磁気記録媒体の製造方法。

（４）酸化物が、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＷＯ₂、ＷＯ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（５）反応性プラズマもしくは反応性イオンが、ハロゲンイオンを含有することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（６）ハロゲンイオンが、ＣＦ₄、ＳＦ₆、ＣＨＦ₃、ＣＣｌ₄、ＫＢｒからなる群から選ばれた何れか１種以上のハロゲン化ガスを反応性プラズマ中に導入して形成したハロゲンイオンであることを特徴とする上記（５）に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（７）磁性層で磁気的に分離する領域を反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらす工程の後に、該領域を酸素プラズマにさらす工程を設けることを特徴とする上記（１）〜（６）の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。

（８）反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらす面が磁性層の表面であることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（９）反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらす面が磁性層の表層部を除去した表面であることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（１０）表層部の除去深さが０．１〜１５ｎｍであることを特徴とする上記（９）に記載の磁気記録媒体の製造方法。

（１１）磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法であって、非磁性基板上に酸化物を０．５原子％〜６原子％の範囲内で含む磁性層を形成する工程、この磁性層で磁気的に分離する領域を反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらす工程、分離された磁性層の表面に不活性ガスを照射する工程を、この順で有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
（１２）上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法で製造した磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、磁気ヘッドへの信号入力と磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を組み合わせて具備してなることを特徴とする磁気記録再生装置。

本発明によれば、磁性層のパターン形成を高い効率で行うことが可能となり、また形成するパターンも高精度のものとすることが可能となる。よって、高い電磁変換特性、記録密度を有する磁気記録媒体を生産性高く提供可能となる効果を有する。

本発明は、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法において、非磁性基板上に酸化物を０．５原子％〜６原子％の範囲内で含む磁性層を形成する工程、この磁性層で磁気的に分離する領域を反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらす工程をこの順で有することを特徴とする。
本発明者の研究によると、磁性層に０．５原子％〜６原子％の範囲内で酸化物を含有させると、磁性層と反応性プラズマもしくは反応性イオンとの反応性が増し、これにより磁性層の磁気特性が改質されやすくなる。すなわち、磁性層の表面にマスクパターンを形成して、その表面を反応性プラズマ等にさらした場合、そのパターンのネガ部分（磁性層を分離する部分）を短時間で非磁性化等の磁気特性の改変をすることが可能となる。加えて、本発明の磁性層では、反応性プラズマ等による暴露で形成したパターンがシャープとなり、より高い精度で磁気記録パターンを形成することが可能となる。酸化物の量が０．５原子％未満では反応性が上がらず、また６原子％を越えるとパターンの像がぼけるようになる。

磁性層と、反応性プラズマ等との反応性は、磁性層がグラニュラ構造である場合、磁性層と反応性プラズマ等との反応性が高まりすぎて反応領域が横に広がり、反応性プラズマ等による暴露で形成したパターンがぼける傾向がある。一般的に、グラニュラ構造の磁性層が形成する酸化物含有量の下限は６原子％より上にあるが、本発明では、酸化物を０．５原子％〜６原子％の範囲内で含む磁性層を、非グラニュラ構造の磁性層とすることで、より安定して磁性層のパターン形成ができる。グラニュラ構造の磁性層は、磁性粒子の周囲を酸化物が覆った構造を有する磁性層であるが、非グラニュラ構造の磁性層は、磁性粒子の周囲を酸化物が覆っていない構造である。

また本発明者の研究によると、酸化物を０．５原子％〜６原子％の範囲内で含む磁性層を、垂直配向の磁性膜とするよりは、面内配向の磁性層とした方が、反応性プラズマ等による暴露で形成したパターンをシャープにできることが明らかになった。これは、磁性層を構成する磁性粒子の（００２）方向の配向性が反応性プラズマ等との化学反応性に影響しているものと考えられる。すなわち、本願発明の構成を採用した場合、磁性層におけるプラズマ等との化学反応が、膜厚方向（縦方向）に進行し、一方で、横方向への化学反応が縦方向に比べて遅いため、反応性プラズマ等による暴露で形成したパターンがシャープになると考えられる。またその他の反応の進行形態として、磁性層の縦方向にピット状に反応が進行することが考えられる。このピット状の反応の進行が、パターンに従ってシャープに進行するため、磁性層にシャープなパターンが形成するものと考えられる。

本願発明では、磁性層に含まれる酸化物が、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＷＯ₂、ＷＯ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃でである場合が、反応性プラズマ等との化学反応性を高め、また、パターンをシャープにする上で好ましく、また反応性プラズマもしくは反応性イオンとして、ＣＦ₄、ＳＦ₆、ＣＨＦ₃、ＣＣｌ₄、ＫＢｒのハロゲンイオンを用いるのが好ましいことが発明者の研究により明らかになった。
本願発明では、上記の磁性層を反応性プラズマにさらす工程の後に、その表面を酸素プラズマにさらす工程を設けるのが好ましい。このような工程を設けることにより、反応性プラズマにさらした領域の磁気特性をよりシャープに改変することが可能となる。

本発明は、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法において、非磁性基板上に磁性層を形成する工程、磁気的に分離する磁性層の領域を反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらす工程を、この順で有することを特徴とするが、さらに好ましくは、本発明は磁気的に分離する磁性層の領域の表層部をイオンミリング等で除去し、その後反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらす工程、磁性層に不活性ガスを照射する工程を含むものである。本発明の磁気記録パターンを有する磁気記録媒体は、磁気記録パターン部を磁気的に分離する領域、即ち、磁気記録パターンの磁性層を非磁性化する箇所の磁性層を、好ましくはこの磁性層の表層部を除去した磁性層を、反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらして磁気特性を改質することより得ることができる。

これらの構造を図１、２に示す。図１は上記の表層部を除去した磁性層の表面を非磁性化したもの、図２は表層部を除去せずに磁性層の表面を非磁性化したものである。
図において、１は非磁性基板、２は磁性層で、２１はその非磁性化領域、２２は非磁性化領域により分離された磁性層の表面、２３は磁性層の表層部が除去された表面、２４は表層部が除去されて生じた凹部である。Ｗは磁性部の幅、Ｌは非磁性部の幅である。Ｗは２００ｎｍ以下、Ｌは１００ｎｍ以下、したがってトラックピッチ（Ｗ＋Ｌ）は３００ｎｍ以下とすることが好ましい。

この場合、本発明者の研究によると、このような工程により磁性層の特に表層部が反応性プラズマもしくは反応性イオンにより酸化やハロゲン化して活性となり、その箇所が原因で、磁気記録媒体の耐環境特性が低下する場合がある。すなわち、活性化したＣｏ等の磁性金属が、高温多湿の環境下において、炭素保護膜を突き抜けて磁気記録媒体の表面に析出し、ハードディスクドライブのヘッドを破損させることが考えられる。これを防ぐため本発明は、反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらされて活性となった磁性層に不活性ガスを照射することにより、磁性層を安定化させ、高温多湿の環境下においても磁性合金のマイグレーション等の発生しない磁気記録媒体を製造するのが好ましい。

なお本発明の磁気記録パターン部とは、磁気記録パターンが１ビットごとに一定の規則性をもって配置された、いわゆるパターンドメディアや、磁気記録パターンが、トラック状に配置されたメディアや、その他、サーボ信号パターン等を含んでいる。この中で本発明は、磁気的に分離した磁気記録パターンが、磁気記録トラック及びサーボ信号パターンである、いわゆる、ディスクリート型磁気記録媒体に適用するのが、その製造における簡便性から好ましい。

本発明を、図３を用いて製造工程に即して詳細に説明する。本発明の磁気記録媒体は、例えば、非磁性基板１の表面に軟磁性層、中間層、磁気パターンが形成された磁性層２、保護膜９を積層した構造を有し、さらに最表面には潤滑膜が形成されている。なお、本発明の磁気記録媒体では、非磁性基板１、磁性層２、保護層９以外は適宜設ければ可能である。よって図３では、磁気記録媒体を構成する非磁性基板１、磁性層２、保護層９以外の層は省略している。

本発明で使用する非磁性基板１としては、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、結晶化ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂からなる基板など、非磁性基板であれば任意のものを用いることができる。中でもＡｌ合金基板や結晶化ガラス等のガラス製基板またはシリコン基板を用いることが好ましい。またこれら基板の平均表面粗さ（Ｒａ）は、１ｎｍ以下、さらには０．５ｎｍ以下であることが好ましく、中でも０．１ｎｍ以下であることが好ましい。

上記のような非磁性基板の表面に形成される磁性層２として、本発明では酸化物を０．５原子％〜６原子％の範囲内で含む磁性層を用いる。磁性層としては、主としてＣｏを主成分とする合金から形成するのが好ましい。例えば、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＢ−Ｘ、ＣｏＣｒＰｔＢ−Ｘ−Ｙに酸化物を添加した合金や、ＣｏＣｒＰｔ−Ｏ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂、ＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ₂Ｏ₃、ＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ₂、ＣｏＣｒＰｔ−ＺｒＯ₂、ＣｏＣｒＰｔ−Ｎｂ₂Ｏ₅、ＣｏＣｒＰｔ−Ｔａ₂Ｏ₅、ＣｏＣｒＰｔ−Ａｌ₂Ｏ₃、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ₂Ｏ₃、ＣｏＣｒＰｔ−ＷＯ₂、ＣｏＣｒＰｔ−ＷＯ₃などのＣｏ系合金が例示される。なお、上記の構成材料中のＸは、Ｒｕ、Ｗ等を示しており、Ｙは、Ｃｕ、Ｍｇ等を示している。

本発明で磁性層に添加する酸化物は、ＣｏＣｒＰｔ−Ｏのように酸素原子を磁性合金に直接添加した合金も含まれる。その他の添加できる酸化物としては、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＷＯ₂、ＷＯ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅などであるが、本発明者の研究によるとＣｏＯを添加しても磁性層とプラズマとの反応性を、それほど高めることはできなかった。これはＣｏとＯとの結合が強固であるため、この強固な結合が、磁性層とプラズマとの反応を阻害していることが考えられる。
本発明では、酸化物として特に、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＷＯ₂、ＷＯ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃を用いるのが好ましい。
また磁性層としてグラニュラ構造の磁性層を用いた場合には反応が進みすぎて、形成するパターンのシャープさが損なわれる傾向が見られた。したがって本発明の磁性層としては、非グラニュラ構造の磁性層を用いるのが好ましい。

本発明の磁性層の結晶構造は、六方最密構造であるのが好ましい。ここで、六方最密構造の磁性層は、その（００２）結晶面が基板面に対して平行であること、すなわち結晶ｃ軸（［００２］軸）が垂直な方向に配列した垂直磁性層となる場合がある。このような垂直磁性層においても、酸化物を０．５原子％〜６原子％の範囲内で添加すると、磁性層とプラズマとの反応性を高めることが可能である。ところが、発明者の研究によると、ｃ軸が基板面に対して垂直に配向した磁性膜に比べ、ｃ軸が基板面に対して平行に配向した磁性膜の方が、形成するパターンがシャープとなる傾向が見られた。よって本発明の磁性層としては、面内配向の磁性膜を用いるのが好ましい。なお、本発明の磁性膜を多層構造とし、その最上層を面内配向の磁性膜とし、下層の磁性層を垂直配向の磁性層とすることも有効である。

磁性層の配向方向の評価方法として、ロッキングカーブの半値幅を用いることができる。はじめに、基板上に成膜した膜をＸ線回折装置にかけ、基板面に対して平行な結晶面を分析する。前述の磁性層のように六方最密構造をとる膜を試料が含有する場合、その結晶面に対応する回折ピークが観測される。Ｃｏ系合金を用いた垂直配向膜の場合、六方最密構造のｃ軸［００２］方向が基板面に垂直になるような配向をするため、（００２）結晶面に対応するピークを観測することとなる。
次に、（００２）結晶面を回折するブラッグ角を維持したまま光学系を基板面に対してスイングさせる。この際、光学系を傾けた角度に対して（００２）結晶面の回折強度をプロットすることで、ひとつの回折ピーク（ロッキングカーブとよぶ）を描くことができる。（００２）結晶面が、基板面に対して極めてよく平行にそろっている場合では、鋭い形状のロッキングカーブが得られる。一方、（００２）結晶面の向きが広く分散している場合では、ブロードなロッキングカーブが得られる。
したがって、ロッキングカーブの半値幅Δθ５０を垂直配向磁性膜と、面内配向磁性膜との指標として用いることができる。このΔθ５０の値が小さいほど、垂直配向性が高いと判断することができる。

磁性層の厚さは、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上１５ｎｍ以下とする。磁性層は使用する磁性合金の種類と積層構造に合わせて、十分なヘッド出入力が得られるように形成すればよい。磁性層の膜厚は再生の際に一定以上の出力を得るにはある程度以上の磁性層膜厚が必要であり、一方で記録再生特性を表す諸パラメーターは出力の上昇とともに劣化するのが通例であるため、最適な膜厚に設定する必要がある。

通常、磁性層はスパッタ法により薄膜として形成する。本発明の磁気記録媒体は、例えば、図３に示すように、非磁性基板１に、少なくとも磁性層２を形成する工程Ａ、磁性層２の上にマスク層３を形成する工程Ｂ、マスク層３の上にレジスト層４を形成する工程Ｃ、レジスト層４に磁気記録パターンのネガパターン（記録トラックを分離するため、記録トラックに対応してレジスト層に凹部を形成したものをネガパターンと言う）を、スタンプ５を用いて転写する工程Ｄ（工程Ｄにおける矢印はスタンプ５の動きを示す。）、磁気記録パターンのネガパターンに対応する部分（工程Ｄの図の凹部）のマスクを除去する工程Ｅ（工程Ｄで凹部にレジストが残っている場合（符号８で示す）はレジスト及びマスクの除去工程）、レジスト層４側表面から磁性層２の表層部をイオンミリング６により除去する工程Ｆ（符号７は磁性層で部分的にイオンミリングした箇所を示す。また符号ｄは、磁性層でイオンミリングした深さを示す。）、磁性層をイオンミリング６により除去した箇所を反応性プラズマや反応性イオン１０にさらして磁性層の磁気特性を改質する工程を行い、次いでレジスト層４およびマスク層３を除去する工程Ｇ、磁性層に不活性ガス１１を照射する工程Ｈ、磁性層の表面を保護膜９で覆う工程Ｉを、この順で有する方法により製造することができる。 上記はイオンミリングする工程Ｆを含む好ましい方法であるが、この工程はなくても可能である。この場合はマスクが除去されて磁性層が露出した面が反応性プラズマや反応性イオンにさらされることになる。

本発明の磁気記録媒体の製造方法における工程Ｂで、磁性層２の上に形成するマスク層３は、Ｔａ、Ｗ、Ｔａ窒化物、Ｗ窒化物、Ｓｉ、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｎｉからなる群から選ばれた何れか一種以上を含む材料で形成することができる。このような材料を用いることにより、マスク層３のミリングイオン６に対する遮蔽性を向上させ、また、マスク層３による磁気記録パターン形成特性を向上させることができる。さらに、これらの物質は、反応性ガスを用いたドライエッチングが容易であるため、図３の工程Ｈにおいて、残留物を減らし、磁気記録媒体表面の汚染を減少させることができる。

本発明の磁気記録媒体の製造方法では、これらの物質の中で、マスク層３として、Ａｓ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａを用いるのが好ましく、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂを用いるのがより好ましく、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗを用いるのが最も好ましい。マスク層３の厚さは一般的には１ｎｍ〜２０ｎｍの範囲が好ましい。 本発明の磁気記録媒体の製造方法では、図３の工程Ｃ、Ｄで示した、レジスト層４に磁気記録パターンのネガパターン転写後の、レジスト層４の凹部の厚さを、０〜１０ｎｍの範囲内とするのが好ましい。レジスト層４の凹部の厚さをこの範囲とすることにより、図３の工程Ｅで示したマスク層３のエッチング工程において、マスク層３のエッジの部分のダレを無くし、マスク層３のミリングイオン６に対する遮蔽性を向上させ、また、マスク層３による磁気記録パターン形成特性を向上させることができる。レジスト層の厚さは一般的には１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。

本発明の磁気記録媒体の製造方法では、図３の工程Ｃ、Ｄのレジスト層４に用いる材料を、放射線照射により硬化性を有する材料とし、レジスト層４にスタンプ５を用いてパターンを転写する工程に際して、または、パターン転写工程の後に、レジスト層４に放射線を照射するのが好ましい。このような製造方法を用いることにより、レジスト層４に、スタンプ５の形状を精度良く転写することが可能となり、図３の工程Ｅで示したマスク層３のエッチング工程において、マスク層３のエッジの部分のダレを無くし、マスク層の注入イオンに対する遮蔽性を向上させ、また、マスク層による磁気記録パターン形成特性を向上させることができる。本発明の放射線とは、熱線、可視光線、紫外線、Ｘ線、ガンマ線等の広い概念の電磁波である。また、放射線照射により硬化性を有する材料とは、例えば、熱線に対しては熱硬化樹脂、紫外線に対しては紫外線硬化樹脂である。

本発明の磁気記録媒体の製造方法では、特に、レジスト層４にスタンプ５を用いてパターンを転写する工程に際して、レジスト層の流動性が高い状態で、レジスト層にスタンプを押圧し、その押圧した状態で、レジスト層に放射線を照射することによりレジスト層を硬化させ、その後、スタンプをレジスト層から離すことにより、スタンプの形状を精度良く、レジスト層に転写することが可能となる。レジスト層にスタンプを押圧した状態で、レジスト層に放射線を照射する方法としては、スタンプの反対側、すなわち基板側から放射線を照射する方法、スタンプの材料として放射線を透過できる物質を選択し、スタンプ側から放射線を照射する方法、スタンプの側面から放射線を照射する方法、熱線のように固体に対して伝導性の高い放射線を用いて、スタンプ材料または基板からの熱伝導により放射線を照射する方法を用いることができる。本発明の磁気記録媒体の製造方法では、この中で特に、レジスト材としてノボラック系樹脂、アクリル酸エステル類、脂環式エポキシ類等の紫外線硬化樹脂を用い、スタンプ材料として紫外線に対して透過性の高いガラスもしくは樹脂を用いるのが好ましい。

このような本発明の方法を用いることにより、磁気トラック間領域（磁性層を分離する領域）の磁気特性を低下、例えば保磁力、残留磁化を極限まで低減させることにより磁気記録の際の書きにじみをなくし、高い面記録密度の磁気記録媒体を提供することが可能となる。 前記のプロセスで用いられるスタンパーは、例えば、金属プレートに電子線描画などの方法を用いて微細なトラックパターンを形成したものが使用でき、材料としてはプロセスに耐えうる硬度、耐久性が要求される。たとえばＮｉなどが使用できるが、前述の目的に合致するものであれば材料は問わない。スタンパーには、通常のデータを記録するトラックの他にバーストパターン、グレイコードパターン、プリアンブルパターンといったサーボ信号のパターンも形成できる。

本発明では、工程Ｆに示すように、イオンミリング等により磁性層の表層の一部を除去することが好ましい。本発明のように、磁性層の表層の一部を除去し、その後に、表面を反応性プラズマや反応性イオンにさらして磁性層の磁気特性を改質させた方が、磁性層の一部を除去しなかった場合に比べ、磁気記録パターンのコントラストがより鮮明になり、また磁気記録媒体のＳ／Ｎが向上した。この理由としては、磁性層の表層部を除去することにより、その表面の清浄化・活性化が図られ、反応性プラズマや反応性イオンとの反応性が高まったこと、また磁性層の表層部に空孔等の欠陥が導入され、その欠陥を通じて磁性層に反応性イオンが侵入しやすくなったことが考えられる。

本発明で、イオンミリング等により磁性層の表層の一部を除去する深さｄは、好ましくは、０．１ｎｍ〜１５ｎｍの範囲内、より好ましくは、１〜１０ｎｍの範囲内とする。イオンミリングによる除去深さが０．１ｎｍより少ない場合は、前述の磁性層の除去効果が現れず、また、除去深さが１５ｎｍより大きくなると、磁気記録媒体の表面平滑性が悪化し、磁気記録再生装置を製造した際の磁気ヘッドの浮上特性が悪くなる。 本発明では、例えば磁気記録トラック及びサーボ信号パターン部を磁気的に分離する領域を、すでに成膜された磁性層を反応性プラズマや反応性イオンにさらして磁性層の磁気特性を改質（磁気特性の低下）することにより形成することを特徴とする。

本発明の、磁気的に分離した磁気記録パターンとは、図３の工程Ｇに示されているように、磁気記録媒体を表面側から見た場合、磁性層２が非磁性化等した領域２１により分離された状態を指す。すなわち、磁性層２が表面側から見て分離されていれば、磁性層２の底部において分離されていなくとも、本発明の目的を達成することが可能であり、本発明の、磁気的に分離した磁気記録パターンの概念に含まれる。また、本発明の磁気記録パターンとは、磁気記録パターンが１ビットごとに一定の規則性をもって配置された、いわゆるパターンドメディアや、磁気記録パターンが、トラック状に配置されたメディアや、その他、サーボ信号パターン等を含んでいる。

この中で本発明は、磁気的に分離した磁気記録パターンが、磁気記録トラック及びサーボ信号パターンである、いわゆる、ディスクリート型磁気記録媒体に適用するのが、その製造における簡便性から好ましい。本発明で、磁気記録パターンを形成するための磁性層の改質とは、磁性層をパターン化するために、非磁性化することの他、磁性層の保磁力、残留磁化等を部分的に変化させることを指し、その変化とは、保磁力を下げ、残留磁化等を下げることを指す。

本発明では、磁気記録トラック及びサーボ信号パターン部を磁気的に分離する箇所を改質する方法の一つとして、成膜された磁性層を反応性プラズマや反応性イオンにさらして磁性層を非晶質化することが挙げられる。また本発明における磁性層の磁気特性の改質は、磁性層の結晶構造の改変によって実現することも含む。本発明で、磁性層を非晶質化するとは、磁性層の原子配列を、長距離秩序を持たない不規則な原子配列の形態とすることを指し、より具体的には、２ｎｍ未満の微結晶粒がランダムに配列した状態とすることを指す。そしてこの原子配列状態を分析手法により確認する場合は、Ｘ線回折または電子線回折により、結晶面を表すピークが認められず、また、ハローが認められるのみの状態とする。

本発明の反応性プラズマとしては、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）や反応性イオンプラズマ（ＲＩＥ；Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｐｌａｓｍａ）が例示できる。 また、本発明の反応性イオンとは、前述の誘導結合プラズマ、反応性イオンプラズマ内に存在する反応性のイオンが例示できる。

誘導結合プラズマとは、気体に高電圧をかけることによってプラズマ化し、さらに高周波数の変動磁場によってそのプラズマ内部に渦電流によるジュール熱を発生させることによって得られる高温のプラズマである。誘導結合プラズマは電子密度が高く、従来のイオンビームを用いてディスクリートトラックメディアを製造する場合に比べ、広い面積の磁性膜において、高い効率で磁気特性の改質を実現することができる。反応性イオンプラズマとは、プラズマ中にＯ₂、ＳＦ₆、ＣＨＦ₃、ＣＦ₄、ＣＣｌ₄等の反応性ガスを加えた反応性の高いプラズマである。このようなプラズマを本発明の反応性プラズマとして用いることにより、磁性膜の磁気特性の改質をより高い効率で実現することが可能となる。

本発明では、反応性プラズマもしくは反応性イオンが、ハロゲンイオンを含有するのが好ましく、また、ハロゲンイオンが、ＣＦ₄、ＳＦ₆、ＣＨＦ₃、ＣＣｌ₄、ＫＢｒからなる群から選ばれた何れか１種以上のハロゲン化ガスを反応性プラズマ中に導入して形成したハロゲンイオンであるのが磁性層とプラズマとの反応性を高め、また、形成するパターンをシャープにする上で好ましい。この理由の詳細は明らかではないが、反応性プラズマ中のハロゲン原子が、磁性層の表面に形成している異物をエッチングし、これにより磁性層の表面が清浄化し、磁性層の反応性が高まることが考えられる。また、清浄化した磁性層表面とハロゲン原子とが高い効率で反応することが考えられる。

本発明では、成膜された磁性層を反応性プラズマにさらすことにより磁性層を改質するが、この改質は、磁性層を構成する磁性金属と反応性プラズマ中の原子またはイオンとの反応により実現するのが好ましい。反応とは、磁性金属に反応性プラズマ中の原子等が侵入し、磁性金属の結晶構造が変化すること、磁性金属の組成が変化すること、磁性金属が酸化すること、磁性金属か窒化すること、磁性金属が珪化すること等が例示できる。

本発明では、その後、工程Ｇに示すように、レジスト４およびマスク３を除去する。この工程は、ドライエッチング、反応性イオンエッチング、イオンミリング、湿式エッチング等の手法を用いることができる。本発明では、その後、工程Ｈに示すように、工程Ｆ、Ｇ、Ｈの工程で活性化した磁性層に不活性ガスを照射し、磁性層を安定化させる。このような工程を設けることにより、磁性層が安定し、高温多湿環境下においても磁性粒子のマイグレーション等の発生が抑制される理由は明らかではないが、磁性層の表面に不活性元素が侵入することにより磁性粒子の移動が抑制されること、または、不活性ガスの照射により、磁性層の活性な表面が除去され、磁性粒子のマイグレーション等が抑制されることが考えられる。

本発明の不活性ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅからなる群から選ばれた何れか１種以上のガスを用いることが好ましい。これらの元素は安定であり、磁性粒子のマイグレーション等の抑制効果が高いからである。 本発明の不活性ガスの照射は、イオンガン、ＩＣＰ，ＲＩＥからなる群から選ばれた何れかの方法を用いるのが好ましい。この中で特に、照射量の多さの点で、ＩＣＰ，ＲＩＥを用いるのが好ましい。ＩＣＰ，ＲＩＥについては前述したとおりである。

本発明では、工程Ｉに示すように保護層９を形成し、その後潤滑材を塗布して磁気記録媒体を製造する工程を採用するのが好ましい。保護膜９の形成は、一般的にはＤｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎの薄膜をＰ−ＣＶＤなどを用いて成膜する方法が行われるが特に限定されるものではない。 保護膜としては、炭素（Ｃ）、水素化炭素（ＨxＣ）、窒素化炭素（ＣＮ）、アルモファスカーボン、炭化珪素（ＳｉＣ）等の炭素質層やＳｉＯ₂、Ｚｒ₂Ｏ₃、ＴｉＮなど、通常用いられる保護膜材料を用いることができる。また、保護膜が２層以上の層から構成されていてもよい。

保護膜９の膜厚は１０ｎｍ未満とする必要がある。保護膜の膜厚が１０ｎｍを越えるとヘッドと磁性層との距離が大きくなり、十分な出入力信号の強さが得られなくなるからである。 保護膜の上には潤滑層を形成することが好ましい。潤滑層に用いる潤滑剤としては、フッ素系潤滑剤、炭化水素系潤滑剤及びこれらの混合物等が挙げられ、通常１〜４ｎｍの厚さで潤滑層を形成する。

次に、本発明の磁気記録再生装置の構成を図４に示す。本発明の磁気記録再生装置は、上述の本発明の磁気記録媒体３０と、これを記録方向に駆動する媒体駆動部３４と、記録部と再生部からなる磁気ヘッド３１と、磁気ヘッド３１を磁気記録媒体３０に対して相対運動させるヘッド駆動部３３と、磁気ヘッド３１への信号入力と磁気ヘッド３１からの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を組み合わせた記録再生信号系３２とを具備したものである。これらを組み合わせることにより記録密度の高い磁気記録装置を構成することが可能となる。磁気記録媒体の記録トラックを磁気的に不連続に加工したことによって、従来はトラックエッジ部の磁化遷移領域の影響を排除するために再生ヘッド幅を記録ヘッド幅よりも狭くして対応していたものを、両者をほぼ同じ幅にして動作させることができる。これにより十分な再生出力と高いＳＮＲを得ることができるようになる。

さらに上述の磁気ヘッドの再生部をＧＭＲヘッドあるいはＴＭＲヘッドで構成することにより、高記録密度においても十分な信号強度を得ることができ、高記録密度を持った磁気記録装置を実現することができる。またこの磁気ヘッドの浮上量を０．００５μｍ〜０．０２０μｍと従来より低い高さで浮上させると、出力が向上して高い装置ＳＮＲが得られ、大容量で高信頼性の磁気記録装置を提供することができる。また、最尤復号法による信号処理回路を組み合わせるとさらに記録密度を向上でき、例えば、トラック密度１００ｋトラック／インチ以上、線記録密度１０００ｋビット／インチ以上、１平方インチ当たり１００Ｇビット以上の記録密度で記録・再生する場合にも十分なＳＮＲが得られる。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例１〜１１、比較例１、２）
ＨＤ用ガラス基板をセットした真空チャンバをあらかじめ１．０×１０^-5Ｐａ以下に真空排気した。ここで使用したガラス基板はＬｉ₂Ｓｉ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｋ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｋ₂Ｏ、ＭｇＯ−Ｐ₂Ｏ₅、Ｓｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯを構成成分とする結晶化ガラスを材質とし、外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、平均表面粗さ（Ｒａ）は２オングストロームである。

該ガラス基板にＤＣスパッタリング法を用いて、軟磁性層として６５Ｆｅ−３０Ｃｏ−５Ｂ、中間層としてＲｕ、磁性層として、下層をグラニュラ構造の垂直配向の磁性層、上層を非グラニュラ構造の面内配向の磁性層を形成した。下層の合金組成は、Ｃｏ−１０Ｃｒ−２０Ｐｔ−８（ＳｉＯ_２）（これらはモル比。）とし、膜厚は１００Åとした。また上層の合金組成はＣｏ−１４Ｃｒ−１４Ｐｔ−４Ｂをベースとして、これに表１に示す酸化物を添加し、膜厚は５０Åとした。他の層の膜厚は、ＦｅＣｏＢ軟磁性層は６００Å、Ｒｕ中間層は１００Åとした。その上に、スパッタ法を用いてマスク層を形成した、マスク層にはＴａを用いて膜厚は６０ｎｍとした。その上に、レジストをスピンコート法により塗布した。レジストには、紫外線硬化樹脂であるノボラック系樹脂を用いた。また膜厚は１００ｎｍとした。

その上に、磁気記録パターンのネガパターンを有するガラス製のスタンプを用いて、スタンプを１ＭＰａ（約８．８ｋｇｆ／ｃｍ²）の圧力で、レジスト層に押圧した。その状態で、波長２５０ｎｍの紫外線を、紫外線の透過率が９５％以上であるガラス製のスタンプの上部から１０秒間照射し、レジストを硬化させた。その後、スタンプをレジスト層から分離し、磁気記録パターンを転写した。レジスト層に転写した磁気記録パターンは、レジストの凸部が幅１２０ｎｍの円周状、レジストの凹部が幅６０ｎｍの円周状であり、レジスト層の層厚は８０ｎｍ、レジスト層の凹部の厚さは 約５ｎｍであった。また、レジスト層凹部の基板面に対する角度は、ほぼ９０度であった。

その後、レジスト層の凹部の箇所、および、その下のＴａ層をドライエッチングで除去した。ドライエッチング条件は、レジストのエッチングに関しては、Ｏ₂ガスを４０ｓｃｃｍ、圧力０．３Ｐａ，高周波プラズマ電力３００Ｗ、ＤＣバイアス３０Ｗ、エッチング時間１０秒とし、Ｔａ層のエッチングに関しては、ＣＦ₄ガスを５０ｓｃｃｍ、圧力０．６Ｐａ、高周波プラズマ電力５００Ｗ、ＤＣバイアス６０Ｗ、エッチング時間３０秒とした。

その後、実施例１１、比較例２については、磁性層でマスク層に覆われていな箇所について、その表面をイオンミリングにより除去した。イオンミリングにはＡｒイオンを用いた。イオンミリングの条件は、高周波放電力 ８００Ｗ、加速電圧 ５００Ｖ圧力 ０．０１４Ｐａ、Ａｒ流量 ５ｓｃｃｍ、処理時間 ４０秒、電流密度 ０．４ｍＡ／ｃｍ²とした。イオンミリングを施した表面を反応性プラズマにさらし、その箇所の磁性層について磁気特性の改質を行った。磁性層の反応性プラズマ処理は、アルバック社の誘導結合プラズマ装置ＮＥ５５０を用いた。プラズマの発生に用いるガスおよび条件としては、ＣＦ₄を９０ｃｃ／分を用い、プラズマ発生のための投入電力は２００Ｗ、装置内の圧力は０．５Ｐａとし、磁性層を３００秒間処理した。その後、ＣＦ₄を酸素ガスに変え、磁性層を５０秒間処理した。

その後、レジスト、マスク層をドライエッチングにより除去した。ドライエッチングの条件は、ＳＦ₆ガスを１００ｓｃｃｍ、圧力２．０Ｐａ、高周波プラズマ電力４００ｗ、処理時間、３００秒とした。その後、磁性層の表面に不活性ガスプラズマを照射した。不活性ガスプラズマの照射条件は、不活性ガス ５ｓｃｃｍ、圧力０．０１４Ｐａ、加速電圧 ３００Ｖ、電流密度 ０．４ｍＡ／ｃｍ²、処理時間５、１０、１５、２５秒とした。その表面にＣＶＤ法にてカーボン（ＤＬＣ：ダイヤモンドライクカーボン）保護膜を４ｎｍ成膜し、その後、潤滑材を塗布して磁気記録媒体を製造した。
実施例、比較例で製造した磁気記録媒体について電磁変換特性（ＳＮＲ）の評価を行った。電磁変換特性の評価はスピンスタンドを用いて実施した。このとき評価用のヘッドには、記録には垂直記録ヘッド、読み込みにはＴｕＭＲヘッドを用いて、磁性層の反応性プラズマで処理しなかった領域に対する反応性プラズマで処理した領域の磁化量の変化を測定した。表１に評価結果を示す。

本発明によれば、電磁変換特性に優れ高記録密度の磁気記録媒体を、高い生産性で提供することが可能となり産業上の利用可能性が高い。

本発明の製造方法による磁気記録媒体の基板と磁性層の構造を示す断面模式図である。 本発明の製造方法による磁気記録媒体の基板と磁性層の他の構造を示す断面模式図である。 本発明の磁気記録媒体の製造方法の一例を示す工程図である。 本発明の磁気記録再生装置を示す模式図である。

符号の説明

１ 非磁性基板
２ 磁性層
３ マスク層
４ レジスト層
５ スタンプ
６ ミリングイオン
７ 部分的に磁性層を除去した箇所
ｄ 磁性層の除去深さ
８ 残ったレジスト層
９ 保護膜
１０ 反応性プラズマまたは反応性イオン
１１ 不活性ガス
２１ 非磁性化領域
２２ 磁性層表面
２３ 表層部除去面
２４ 凹部
３０ 磁気記録媒体
３１ 磁気ヘッド
３２ 記録再生信号系
３３ ヘッド駆動部
３４ 媒体駆動部
Ｗ 磁性領域の幅
Ｌ 非磁性化領域の幅

Claims (10)

1. 磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法であって、非磁性基板上にＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＷＯ₂、ＷＯ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃から選ばれる酸化物を０．５原子％〜６原子％の範囲内で含む非グラニュラ構造の磁性層を形成する工程、この磁性層の磁気的に分離する領域を反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらす工程をこの順で有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
2. 磁性層が、面内配向の磁性層であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
3. 反応性プラズマもしくは反応性イオンが、ハロゲンイオンを含有することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
4. ハロゲンイオンが、ＣＦ₄、ＳＦ₆、ＣＨＦ₃、ＣＣｌ₄、ＫＢｒからなる群から選ばれた何れか１種以上のハロゲン化ガスを反応性プラズマ中に導入して形成したハロゲンイオンであることを特徴とする請求項３に記載の磁気記録媒体の製造方法。
5. 磁性層の磁気的に分離する領域を反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらす工程の後に、該領域を酸素プラズマにさらす工程を設けることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
6. 反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらす面が磁性層の表面であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
7. 反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらす面が磁性層の表層部を除去した表面であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
8. 表層部の除去深さが０．１〜１５ｎｍであることを特徴とする請求項７に記載の磁気記録媒体の製造方法。
9. 磁気的に分離する領域を反応性プラズマもしくは反応性イオンにさらす工程の後に、該領域を酸素プラズマにさらす工程、分離された磁性層の表面に不活性ガスを照射する工程をこの順に有することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法で製造した磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、磁気ヘッドへの信号入力と磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を組み合わせて具備してなることを特徴とする磁気記録再生装置。

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