JP5394729B2 - 磁気記憶媒体製造方法、磁気記憶媒体、および情報記憶装置 - Google Patents

Description

本件は、磁気記憶媒体を製造する製造方法、磁気記憶媒体、および磁気記憶媒体を備えた情報記憶装置に関する。

ハードディスク装置（ＨＤＤ）は、データの高速アクセス及び高速転送が可能な大容量記憶装置として、情報記憶装置の主流になっている。このＨＤＤについては、これまでも高い年率で面記録密度が高まっており、現在でもさらなる記録密度向上が求められている。

ＨＤＤの記録密度を向上させるためには、トラック幅の縮小や記録ビット長の短縮が必要であるが、トラック幅を縮小させると、隣接するトラック同士で、いわゆる磁気的な干渉が生じ易くなる。この干渉とは、即ち、記録時において磁気記録情報が目的外の隣接トラックに重ね書きされてしまう現象や、再生時において目的外の隣接トラックからの漏洩磁界によるクロストークが起きてしまう現象を総称したものである。これらの現象は、いずれも再生信号のＳ／Ｎ比の低下を招き、エラーレートの劣化を引き起こす要因となる。

一方、記録ビット長の短縮を進めると、磁気的な干渉の影響により記録ビットを長期間保存する性能が低下する熱揺らぎ現象が発生する。

これらの磁気的な干渉や熱揺らぎ現象を回避して短いビット長や高いトラック密度を実現する磁気記憶媒体として、ディスクリート・トラック型の磁気記憶媒体が提案されている。また、このディスクリート・トラック型の磁気記憶媒体の他に、ビットパターンド型の磁気記憶媒体も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特に、ビットパターンド型の磁気記憶媒体では、記録ビットの位置が予め決められており、その決められた記録ビットの位置に磁性材料のドット（磁性ドット）が形成され磁性ドットの相互間は非磁性材料で構成される。このように磁性ドットが互いに分離されていると磁性ドットどうしの磁気的相互作用が小さく、上述した干渉や熱揺らぎ現象が回避される。

ここで、従来、ビットパターンド型の磁気記憶媒体の多くは、次のような製造方法により製造されている。この製造方法では、まず、基板上に一様な磁性膜が形成される。その後、その磁性膜から、ビットとして利用する領域を除いた他の領域が、エッチング等の手法により除去されることで磁性ドットが形成される。そして、その除去された領域に非磁性材料が充填されることで、磁性ドットどうしを磁気的に分断するドット間分断帯が形成される。このような一連の処理によりビットパターンド型の磁気記憶媒体が得られることとなる。

ここで、このような従来の製造方法では、磁性ドットとドット間分断帯とで厚みに差が生じやすい。そのため、このような従来の製造方法では、磁気記憶媒体上での磁気ヘッドの浮上特性を安定なものとするために、磁気記憶媒体の表面について精度の高い平坦化が必要となる。そのため、非常に複雑な製造プロセスを行う必要があるという課題や、製造コストが増大するという課題が生じる。

そこで、イオンを磁性膜に注入して局所的に磁気特性を変化させることで磁性ドットの分離状態を形成する加工方法（イオンドーピング方式）が提案されている（例えば、特許文献２〜４参照。）。

このイオンドーピング方式によれば、イオンを注入して磁気特性を変えるため、エッチングや充填、平坦化等の複雑な製造プロセスが必要なくなり、製造コストの増加を大幅に抑えることが可能となる。
特許第１８８８３６３号明細書 特許第４００６４００号明細書 特開２００２−２８８８１３号公報 特表２００３−５３６１９９号公報

しかしながら、単純にイオンドーピング方式を適用するだけでは、磁気異方性のみが低下し、飽和磁化がほとんど変化しないため、上述した磁気的相互作用による干渉や熱揺らぎ現象が解決できておらず、実用化には至っていない。

尚、ここまで、ビットパターンド型の磁気記憶媒体を例に挙げて、上述のような簡易な製造方法が実用化に至っていないという課題について説明した。しかしながら、このような課題は、ビットパターンド型の磁気記憶媒体に限るものではなく、例えばディスクリート・トラック型の磁気記憶媒体にも当てはまる課題である。即ち、このような課題は、情報が磁気的に記録される磁性部と、磁性部の飽和磁化よりも小さい飽和磁化を有する低磁性部とを備えたタイプの磁気記憶媒体に共通して当てはまる課題である。

本件では上記事情に鑑み、上記タイプの磁気記憶媒体を製造可能な簡易で現実的な製造方法、そのような簡易で現実的な製造方法で製造された上記タイプの磁気記憶媒体および情報記憶装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する磁気記憶媒体製造方法の基本形態は、磁性膜形成過程と、イオン注入過程とを有している。

磁性膜形成過程は、基板上に、キュリー温度が６００Ｋ以下となるように磁性膜を形成する過程である。

イオン注入過程は、上記磁性膜に対し、所定の保護領域を除いた他の領域に対して局所的にイオンを注入する過程である。

また、上記目的を達成する磁気記憶媒体の基本形態は、基板と、磁性部と、低磁性部とを備えたものである。

磁性部は、上記基板上に、キュリー温度が６００Ｋ以下となるように形成された磁性膜を有し情報が磁気的に記録されるものである。

低磁性部は、上記磁性部の磁性膜と連続した磁性膜にイオンが注入されてなる被注入膜を有しその磁性部の飽和磁化よりも小さい飽和磁化を有するものである。

また、上記目的を達成する情報記憶装置の基本形態は、上記磁気記憶媒体と、磁気ヘッドと、ヘッド位置制御機構とを備えたものである。

磁気ヘッドは、上記磁気記憶媒体に近接あるいは接触して磁性部に磁気的に情報の記録及び／又は再生を行うものである。

ヘッド位置制御機構は、上記磁気ヘッドを上記磁気記憶媒体表面に対して相対的に移動させて、その磁気ヘッドによる情報の記録及び／又は再生となる磁性部上にその磁気ヘッドを位置決めするものである。

本件によれば、ビットパターンド型等といったタイプの磁気記憶媒体を製造可能な簡易で現実的な製造方法、そのような簡易で現実的な製造方法で製造された上記タイプの磁気記憶媒体および情報記憶装置を得ることができる。

以下、基本形態について上述した磁気記憶媒体製造方法、磁気記憶媒体、および情報記憶装置に対する具体的な実施形態を以下図面を参照して説明する。

図１は、情報記憶装置の具体的な実施形態であるハードディスク装置（ＨＤＤ）の内部構造を示す図である。

この図１に示すハードディスク装置（ＨＤＤ）１００は、パーソナルコンピュータ等といった上位装置に組み込まれ、その上位装置における情報記憶手段として利用されるものである。

このハードディスク装置１００では、円盤状の磁気ディスク１０が、図の奥行き方向に重なって複数枚ハウジングＨ内に納められている。この磁気ディスク１０は、上記で基本形態について説明した磁気記憶媒体の具体的な実施形態に相当する。

ここで、上述の基本形態に対し、次の応用形態は好適である。この応用形態では、上記磁性部が、上記基板上に規則的に複数配列された、各々に情報が磁気的に記録される磁性ドットである。また、この応用形態では、上記低磁性部が、上記磁性ドットの相互間に設けられた、その磁性ドット相互の磁気的結合を阻害するドット間分断帯となっている。

この応用形態は、ビット情報が記録される磁性ドットが予め基板上の各箇所に設けられているビットパターンド型の磁気記憶媒体に対応する。ビットパターンド型の磁気記憶媒体は、上述したように干渉や熱揺らぎ現象が効果的に回避されることから、そのようなビットパターンド型の磁気記憶媒体に相当する上記の応用形態は好適である。

図１の磁気ディスク１０は、ビットパターンド型の磁気記憶媒体であり、この応用形態の具体的な一実施形態にも相当している。また、この磁気ディスク１０は、各磁性ドットにおいて、表裏面に対して垂直な方向の磁化による磁気パターンで情報が記録されるいわゆる垂直磁気記憶媒体でもある。

この磁気ディスク１０は、ハウジングＨ内においてディスク軸１１を中心に回転する。

また、ハードディスク装置１００のハウジングＨ内には、スイングアーム２０、アクチュエータ３０、および制御回路５０も納められている。

スイングアーム２０は、磁気ディスク１０の表面に沿って移動するものである。そして、このスイングアーム２０は、磁気ディスク１０に対して情報の書き込みと読み出しとを行う磁気ヘッド２１を先端に保持している。また、スイングアーム２０は、ベアリング２４によってハウジングＨに回動自在に支持されている。そして、このスイングアーム２０は、ベアリング２４を中心として所定角度の範囲内で回動することによって、磁気ヘッド２１を磁気ディスク１０の表面に沿って移動させる。この磁気ヘッドが、上述の基本形態における磁気ヘッドの一例に相当する。

アクチュエータ３０は、上記のスイングアーム２０を駆動するものである。

制御回路５０は、アクチュエータ３０によるスイングアーム２０の駆動、磁気ヘッド２１による情報の読み書き、このＨＤＤ１００と上位装置との情報の遣り取り等を制御するものである。

上記のスイングアーム２０とベアリング２４とアクチュエータ３０と制御回路５０とを合わせたものが、上述の基本形態におけるヘッド位置制御機構の一例に相当する。

図２は、図１に示す磁気ディスクの構造を模式的に示す斜視図である。

この図２には、円盤状の磁気ディスク１０から切り出された一部が示されている。

図２に示す磁気ディスク１０は、ガラス基板６１上に複数の磁性ドットＱが規則的な配列で並べられた構造を有している。磁性ドットＱのそれぞれには１ビット相当の情報が磁気的に記録される。磁性ドットＱは磁気ディスク１０の中心の周りに周回状に並んでおり、磁性ドットの列はトラックＴを形成する。ガラス基板６１は、上述の基本形態における基板の一例に相当する。また、磁性ドットＱは、上述の基本形態における磁性部の一例に相当し、ビットパターンド型の磁気記憶媒体に対応した上述の応用形態における磁性ドットの一例にも相当している。

また、磁性ドットＱの相互間は、磁気異方性および飽和磁化が磁性ドットＱの磁気異方性および飽和磁化よりも低く、磁性ドットＱの相互間を磁気的に分断するドット間分断帯Ｕとなっている。このドット間分断帯Ｕによって磁性ドットＱどうしの磁気的相互作用が小さくなっている。このドット間分断帯Ｕは、上述の基本形態における低磁性部の一例に相当し、ビットパターンド型の磁気記憶媒体に対応した上述の応用形態におけるドット間分断帯の一例にも相当している。

このように磁性ドットＱどうしの磁気的相互作用が小さいと、磁性ドットＱに対する情報の記録再生に際してもトラックＴ相互間での磁気的相互作用が小さいため、トラック相互間での磁気的な干渉が少ない。また、各磁性ドットＱでは、記録される情報ビットの境界が熱で揺らぐことがなく、いわゆる熱揺らぎ現象も回避される。従って、この図２に示すようなビットパターンド型の磁気ディスク１０によれば、トラック幅の縮小や記録ビット長の短縮が可能で、高記録密度の磁気記憶媒体が実現可能である。

この磁気ディスク１０の製造方法について以下説明する。

ここで、本実施形態の磁気ディスク製造方法は、図１や図２に示す磁気ディスク１０を、イオンドーピング方式を使って製造する製造方法である。

以下、この本実施形態の磁気ディスク製造方法の説明に先立って、まず、この製造方法で使われるイオンドーピング方式と対比するための比較例について説明する。この比較例は、ビットパターンド型の磁気記憶媒体を、エッチングと非磁性材料の充填とによって製造するタイプの製造方法である。

図３は、ビットパターンド型の磁気記憶媒体を、エッチングと非磁性材料の充填とによって製造するタイプの製造方法を示す図である。

このタイプの製造方法では、まず、製膜工程（Ａ）で、基板１上に磁性膜２が形成される。

次に、ナノインプリント工程（Ｂ）では、磁性膜２上に、紫外線硬化樹脂からなるレジスト３が塗布され、そのレジスト３に、ナノサイズの穴４ａが空いたモールド４が載せられる。これによってレジスト３がそのナノサイズの穴４ａに入ってレジスト３のドット３ａが形成される。そして、そのモールド４越しにレジスト３に紫外線が照射されることでレジスト３が硬化してドット３ａが磁性膜２上にプリントされる。また、レジスト３が硬化した後、モールド４は除去される。

その後、エッチング工程（Ｃ）でエッチングが行われることで、レジスト３のドット３ａで保護された磁性ドット２ａを残して磁性膜が除去される。エッチング後はレジスト３のドット３ａは化学的処理で除去され、基板１上に磁性ドット２ａのみが残る。

そして、充填工程（Ｄ）では、磁性ドット２ａの相互間が非磁性材料で埋められる。その後、平坦化工程（Ｅ）を経て表面が平坦化されることでビットパターンド型の磁気記憶媒体６の完成（Ｆ）となる。

このようなタイプの製造方法によると、磁気記憶媒体６上での磁気ヘッドの浮上特性を安定なものとするために平坦化工程（Ｅ）では精度の高い平坦化が必要となる。そのため、非常に複雑な製造プロセスを行う必要があるという課題や、製造コストが増大するという課題が生じる。

一方、本実施形態では、上述したようにイオンドーピング方式が採用されている。

このイオンドーピング方式を使って磁気ディスク１０を製造する本実施形態の製造方法が、基本形態について上述した磁気記憶媒体製造方法の具体的な一実施形態に相当する。

ここで、上述の基本形態に対し、次の応用形態は好適である。即ち、上記イオン注入過程が、上記保護領域として、上記磁性膜が広がる方向に規則的に配列した複数箇所を用いて、その複数箇所の相互間に対して局所的にイオンを注入する過程であるという応用形態である。

この応用形態は、ビットパターンド型の磁気記憶媒体を製造する磁気記憶媒体製造方法に対応する。ビットパターンド型の磁気記憶媒体は、上述したように干渉や熱揺らぎ現象が効果的に回避されることから、そのようなタイプの磁気記憶媒体を製造する上記の応用形態は好適である。以下に説明する磁気ディスク１０の製造方法は、この応用形態の具体的な一実施形態にも相当している。

図４は、図１や図２に示す磁気ディスクを、イオンドーピング方式を使って製造する製造方法を示す図である。

この図４に示す製造方法では、まず、製膜工程（Ａ）で、ガラス基板６１上に、後述の磁性膜６２を結晶配向させるための不図示の下地層が形成され、その下地層の上に磁性膜６２が形成される。さらに、この磁性膜６２に、ダイヤモンドライクカーボン製の不図示の保護層が形成される。

本実施形態では、この製膜工程（Ａ）で形成される磁性膜６２は、Ｃｏの原子層６２ａとＰｄの原子層６２ｂとが交互に積層されてなる人工格子構造を有する磁性膜となっている。そして、本実施形態では、この磁性膜６２は、その磁性膜６２のキュリー温度が６００Ｋ以下となるように形成される。

製膜工程（Ａ）において、このようにキュリー温度に注目した磁性膜６２の形成が行なわれるのは次のような理由による。

本実施形態では、後述するように、製膜工程（Ａ）で形成された磁性膜６２にイオン注入を行なうことで、図２のドット間分断帯Ｕが形成される。ここで、このドット間分断帯Ｕによって、磁性ドットＱどうしが効果的に分離されるためには、ドット間分断帯Ｕの飽和磁化が、磁性ドットＱの飽和磁化の２０パーセント以下となっていることが望ましい。即ち、上記の効果的な分離の実現のためには、磁性膜６２について、イオン注入後の飽和磁化が、イオン注入前の飽和磁化の２０パーセント以下となっていることが望ましい。以下、イオン注入後の飽和磁化のイオン注入前の飽和磁化に対するパーセンテージをイオン注入による飽和磁化消失度と呼ぶ。

ここで、イオン注入前後それぞれの磁性膜のキュリー温度と、イオン注入による飽和磁化消失度との間には、計算上で、次のような関係があることを、本件の開発者は見出した。

図５は、イオン注入前のキュリー温度が５００Ｋの磁性膜における、イオン注入による飽和磁化消失度とイオン注入後のキュリー温度との計算上の対応関係を示すグラフである。また、図６は、イオン注入前のキュリー温度が６００Ｋの磁性膜における、上記の対応関係を示すグラフである。また、図７は、イオン注入前のキュリー温度が６５０Ｋの磁性膜における、上記の対応関係を示すグラフである。さらに、図８は、イオン注入前のキュリー温度が８００Ｋの磁性膜における、上記の対応関係を示すグラフである。

各グラフＧ１〜Ｇ４では、縦軸にイオン注入による飽和磁化消失度がとられ、横軸にイオン注入後のキュリー温度がとられている。そして、各グラフＧ１〜Ｇ４には、イオン注入による飽和磁化消失度とイオン注入後のキュリー温度との計算上の対応関係が、丸印を結ぶラインＬ１〜Ｌ４で表わされている。

尚、各グラフＧ１〜Ｇ４では、イオン注入による飽和磁化消失度として、磁気ディスク製造時や、製造された磁気ディスクの使用時の温度環境に即して、室温（３００Ｋ）でのイオン注入による飽和磁化消失度が計算によって求められている。

また、ここでの計算は、イオン注入前の室温（３００Ｋ）での飽和磁化が５００ｅｍｕ／ｃｍ^３であるという条件下で行われている。この条件は、上記の図４の製膜工程（Ａ）で形成される磁性膜６２と同様の人工格子構造を有し膜厚が５ｎｍの磁性膜について、室温（３００Ｋ）での飽和磁化を計測したところ５００ｅｍｕ／ｃｍ^３であったことに基づいた条件である。

これらの各グラフＧ１〜Ｇ４から、イオン注入による飽和磁化消失度が上記の望ましい値（２０％以下）となるときの、そのイオン注入後のキュリー温度は、イオン注入前のキュリー温度に依らず４００Ｋ〜４２０Ｋ以下であることが分かる。一方、磁性膜のキュリー温度はイオン注入によって低下する。そして、その低下量は、イオン注入量が多いほど大きい。そのため、磁性膜のキュリー温度を上記のような望ましい温度以下まで下げるのに要するイオン注入量は、イオン注入前のキュリー温度が高いほど多くなる。ところが、このイオン注入量があまり多くなり過ぎると、イオン注入を受ける磁性膜の表面状態が劣化する等といった問題が生じてしまう。一般に、磁性膜の表面状態の劣化が抑制される現実的なイオン注入量は、１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２以下が好ましい。

ここで、このような現実的なイオン注入量で、磁性膜のキュリー温度を上記のような望ましい温度以下まで下げるためには、イオン注入前のキュリー温度が６００Ｋ以下であれば良いことを、以下のような実験により本件の開発者は見出した。

この実験では、図４の製膜工程（Ａ）と同様に、ガラス基板上に下地層と人工格子構造の磁性膜と保護層が次の手順で形成された。

尚、以下に示す様々な製膜条件は、図４の製膜工程（Ａ）における製膜条件と同等な条件である。

まず、よく洗浄されたガラス基板をマグネトロンスパッタ装置にセットし、５×１０^−５Ｐａ以下まで真空排気した。その後、ガラス基板を加熱せず０．６７ＰａのＡｒガス圧にて、（１１１）結晶配向したｆｃｃ−Ｐｄを、磁性層を結晶配向させるための下地層として５ｎｍ厚製膜した。

続いて、大気圧に戻すことなく連続して、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子構造を有する磁性膜を０．６７ＰａのＡｒガス圧にて、０．３／０．３５ｎｍの膜厚構成で８回繰り返し積層した。この膜厚構成は、Ｃｏの単原子層とＰｄの単原子層とが繰り返す人工格子を意味しており、磁性膜の合計の膜厚は約５ｎｍである。

磁性膜を製膜した後には、ダイヤモンドライクカーボンを保護層として４ｎｍ製膜した。

このようにガラス基板、下地層、磁性膜、保護層が積層された積層物が形成されると、この段階、つまりイオン注入前の磁性膜のキュリー温度を次のように測定した。

このキュリー温度の測定は、上記の積層物を段階的に加熱しながら、各段階の温度での磁性膜の飽和磁化を測定して、磁性膜の飽和磁化の温度依存性を得ることで行われる。飽和磁化の測定には、ＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＱＵａｎｔｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ）が用いられる。そして、この飽和磁化の温度依存性において、飽和磁化がゼロとなる温度が磁性膜のキュリー温度となる。

図９は、実験で製膜された、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子構造を有する、膜厚が約５ｎｍの磁性膜における、イオン注入前の飽和磁化の温度依存性を示すグラフである。

この図９のグラフＧ５では、縦軸に飽和磁化がとられ、横軸に温度がとられている。そして、このグラフＧ５には、イオン注入前の磁性膜における飽和磁化の温度依存性が、丸印を結ぶラインＬ５で表わされている。このグラフＧ５の例では、イオン注入前の磁性膜において、飽和磁化がゼロとなる温度であるキュリー温度が５００Ｋであることが分かる。

このようにイオン注入前の磁性膜のキュリー温度が得られると、上記の積層物に、Ｎ_２ ^＋イオンとＮ^＋イオンとの混合イオンを照射して磁性膜にイオン注入を行なった。このイオン注入におけるイオンの加速電圧は、磁性膜の中心部へイオンが注入される６ｋｅＶに設定した。また、イオン注入量は、１×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２以下という現実的な注入量である１×１０^１６〜４×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２に設定した。

ここでの実験のイオン注入におけるイオン種、加速電圧、およびイオン注入量等の様々な注入条件は、図４おける後述のイオン注入工程（Ｃ）における注入条件と同等な条件である。

そして、このイオン注入の後に、イオン注入後の磁性膜における飽和磁化の温度依存性を上記の手順と同じ手順で測定することで、イオン注入後の磁性膜のキュリー温度を得た。

図１０は、図９の温度依存性を有する磁性膜に対するイオン注入後の磁性膜における飽和磁化の温度依存性を示すグラフである。

この図１０のグラフＧ６では、縦軸に飽和磁化がとられ、横軸に温度がとられている。そして、このグラフＧ６には、上記のイオン注入後の磁性膜における飽和磁化の温度依存性が、丸印を結ぶラインＬ６で表わされている。このグラフＧ６の例では、イオン注入後の磁性膜において、飽和磁化がゼロとなる温度であるキュリー温度が４００Ｋであることが分かる。

この実験では、以上に説明したように、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子構造を有し膜厚が５ｎｍの磁性膜について、イオン注入前後のキュリー温度を得た。

さらに、この実験では、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子構造を有し膜厚が１０ｎｍの磁性膜、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金製で膜厚が５ｎｍの磁性膜、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金製で膜厚が１０ｎｍの磁性膜についても、同様の手順で、イオン注入前後のキュリー温度を得た。

そして、このように得た４種類のイオン注入前後のキュリー温度の組を、以下のようにグラフ上にプロットし、イオン注入前のキュリー温度と、イオン注入後のキュリー温度との間の相関関係を得た。

図１１は、イオン注入前のキュリー温度と、イオン注入後のキュリー温度との間の相関関係を示すグラフである。

この図１１に示すグラフＧ７では、縦軸にイオン注入後のキュリー温度がとられ、横軸にイオン注入前のキュリー温度がとられている。そして、このグラフＧ７には、イオン注入前のキュリー温度と、イオン注入後のキュリー温度との間の相関関係が、丸印を結ぶラインＬ７で表わされている。

この図１１のグラフＧ７から、まず、イオン注入前のキュリー温度が高いほどイオン注入後のキュリー温度が高いことが分かる。また、このグラフＧ７におけるラインＬ７の形状から、イオン注入前のキュリー温度が６００Ｋを超えると、イオン注入後のキュリー温度が急激に上昇していることが分かる。

上述したように、イオン注入による飽和磁化消失度が望ましい値（２０％以下）となるときの、イオン注入後のキュリー温度は４００Ｋ〜４２０Ｋ以下である。そして、このような条件を満足するイオン注入前のキュリー温度は、イオン注入後のキュリー温度が急激な上昇を始める前の６００Ｋ以下であることが、この図１１のグラフＧ７から読み取れる。

以上に説明した実験に基づき、図４の製膜工程（Ａ）では、後述のイオン注入工程（Ｃ）で望ましい飽和磁化消失度を得るべく、磁性膜６２が、キュリー温度が６００Ｋ以下となるように形成される。この製膜工程（Ａ）が、上述の基本形態における磁性膜形成過程の一例に相当する。

尚、磁性膜６２のキュリー温度が低過ぎて室温（３００Ｋ）に近くなると、今度は、磁性膜６２の磁性自体が弱まってしまい、磁気ディスクの製造に適さなくなってしまう。室温（３００Ｋ）で、磁性膜６２に十分な磁性を持たせるためには、キュリー温度は、およそ５００Ｋ以上であることが望ましい。

本実施形態の製膜工程（Ａ）では、磁性膜６２が、キュリー温度が６００Ｋ以下となるように形成されると共に、キュリー温度が５００Ｋ以上となるようにも形成される。

ここで、上記の図４に示すグラフＧ７から、磁性膜の形成材料が同じであれば、磁性膜の膜厚が薄いほど、キュリー温度が低くなることが分かる。

そこで、図４の製膜工程（Ａ）では、磁性膜６２が、上記のような温度範囲を満足するキュリー温度に対応する膜厚で形成されることとなっている。

このことは、上述の基本形態に対し、上記磁性膜形成過程が、上記磁性膜を、その磁性膜のキュリー温度が６００Ｋ以下となる膜厚で形成する過程であるという応用形態が好適であることを意味している。

製膜工程（Ａ）は、この応用形態の一例にも相当している。

この製膜工程（Ａ）では、磁性膜６２は、キュリー温度が６００Ｋ以下で５００Ｋ以上となる膜厚（例えば、上記の実験における５ｎｍの膜厚）で形成されることとなる。

次に、ナノインプリント工程（Ｂ）では、磁性膜６２上に、紫外線硬化樹脂からなるレジスト６３が塗布され、そのレジスト６３に、ナノサイズの穴６４ａが空いたモールド６４が載せられることによってレジスト６３がそのナノサイズの穴６４ａに入ってレジスト６３のドット６３ａとなり、そのモールド６４越しにレジスト６３に紫外線が照射されることでレジスト６３が硬化してドット６３ａが磁性膜６２上にプリントされる。レジスト６３が硬化した後モールド６４は除去される。

ナノインプリント工程（Ｂ）の後はイオン注入工程（Ｃ）に進み、ドット６３ａがプリントされている磁性膜６２の上部からイオンが照射される。本実施形態では、このイオン注入工程（Ｃ）では、上述の実験におけるイオン注入と同様に、Ｎ_２ ^＋イオンとＮ^＋イオンとの混合イオンが照射される。ここで、Ｎ_２ ^＋イオンは、磁性膜６２の表面に衝突したときに２つのＮ^＋イオンに分かれる。このため、このイオン注入工程（Ｃ）では、磁性膜６２には、Ｎ^＋イオンが注入されることとなる。そして、その注入箇所における飽和磁化が減少する。

ここで、イオン注入により、Ｎ^＋イオン等といった大型のイオンが磁性膜に注入されると、この磁性膜を構成する結晶における格子定数が大きくなる。即ち、この結晶の格子間隔が拡張する。飽和磁化の減少は、この拡張により発生すると考えられる。

本件の開発者は、現実的なイオン注入量による格子間隔の拡張により、望ましい飽和磁化低減効果が確かに得られることを以下の実験によって確認している。

この実験では、イオン注入を受ける磁性膜として、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子構造を有した、膜厚が５ｎｍの磁性膜が使われた。この磁性膜は、上述したように、イオン注入前のキュリー温度が６００Ｋ以下（５００Ｋ）となる磁性膜である。

この磁性膜に対し、上記の混合イオンを、イオン注入量をゼロから２×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３まで段階的に増やしながら照射した。そして、各段階で、磁性膜の格子定数と飽和磁化とを測定した。格子定数の測定は、Ｘ線回折法によって測定される磁性膜のＣｏの（１１１）面の回折角度から、その磁性膜の格子定数を算出することで行った。また、飽和磁化は、上記のＳＱＵＩＤを用いて測定した。

図１２は、格子定数のイオン注入量依存性を示すグラフであり、図１３は、飽和磁化の格子定数依存性を示すグラフである。

図１２のグラフＧ８では、縦軸に格子定数がとられ、横軸にイオン注入量がとられている。そして、このグラフＧ８には、格子定数のイオン注入量依存性が、丸印を結ぶラインＬ８で表わされている。

また、図１３のグラフＧ９では、縦軸に飽和磁化がとられ、横軸に格子定数がとられている。そして、このグラフＧ９には、飽和磁化の格子定数依存性が、丸印を結ぶラインＬ９で表わされている。

これらのグラフＧ８，Ｇ９から、上記の現実的な注入量よりも更に少量の１×１０^１６〜２×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２というイオン注入でも、格子間隔が十分に拡張し、飽和磁化を、イオン注入前の２０％以下まで下げることができることが分かる。つまり、この実験から、上記の現実的なイオン注入量による格子間隔の拡張により、望ましい飽和磁化低減効果が確かに得られることが確認できる。

以上に説明した実験からも分かるように、図４のイオン注入工程（Ｃ）では、イオン注入箇所において、上記の現実的なイオン注入量で、イオン注入箇所の飽和磁化を十分に下げて、良好なドット間分断帯Ｕを形成できることとなる。

ここで、上述の基本形態に対し、上記イオン注入過程が、上記イオンとして、酸素イオン及び窒素イオンのうちいずれか一方のイオンを用いる過程であるという応用形態は好適である。

本件の開発者は、酸素イオンや窒素イオンによれば、上記の人工格子構造の磁性膜や、あるいはＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ基合金製の磁性膜の飽和磁化を効果的に低減させることができることを発見した。この応用形態は、この発見に基づく形態であり好適であると言える。

図４のイオン注入工程（Ｃ）は、この応用形態におけるイオン注入過程の一例にも相当している。

また、上述の基本形態に対し、次の応用形態も好適である。この応用形態の磁気記憶媒体製造方法は、マスク形成過程を有している。マスク形成過程は、上記磁性膜上に、上記保護領域へのイオンの注入を阻害するマスクを形成する過程である。そして、この応用形態では、上記イオン注入過程が、上記マスクが形成された磁性膜の上からイオンを当てることで、そのマスクで保護された保護領域を除いた他の領域に対して局所的にそのイオンを注入する過程となっている。

この応用形態によれば、イオン注入が不要な箇所はマスクで確実に保護されることとなり、磁性ドットの形成精度が高い。図４のナノインプリント工程（Ｂ）は、この応用形態におけるマスク形成過程の一例に相当し、イオン注入工程（Ｃ）は、この応用形態におけるイオン注入過程の一例にも相当する。

また、マスク形成過程を有したこの好適な応用形態に対し、上記マスク形成過程が、上記マスクをレジストで形成する過程であるという応用形態はさらに好適である。また。マスク形成過程を有した上記の好適な応用形態に対し、上記マスク形成過程が、上記マスクをレジストで、ナノインプリントプロセスによって形成する過程であるという応用形態もさらに好適である。

レジストによるマスク形成は技術的に安定していて精度の良いマスク形成が期待でき、ナノインプリントプロセスによるマスク形成は、ナノレベルでのマスクパターンを容易に作成することが出来て好ましい。この図４に示すナノインプリント工程（Ｂ）は、これらさらに好適な応用形態におけるマスク形成過程の一例にも相当している。

尚、上述したナノインプリントでは、イオンを注入するべき箇所でも完全にはレジストが除去されない。しかし、レジストが薄い場所ではイオンがレジストを透過して磁性膜６２に注入され、レジストが厚い場所（即ちドット６３ａとなっている場所）では、イオンがレジストで止まって磁性膜には到達しない。このため、所望のビットパターンの形成が可能である。

また、図４に示すイオン注入工程（Ｃ）では、イオンの加速電圧が、磁性膜６２の中心部へイオンが注入されるように設定される。この加速電圧は、イオン種によって異なり、磁性膜中心部までの深さや材料によっても異なる。

このイオン注入工程（Ｃ）によってイオンが注入された後はレジストのドット６３ａは化学的処理で除去される。

このようなイオン注入工程（Ｃ）を経ることにより、飽和磁化が磁性ドットＱの２０％以下となったドット間分断帯Ｕが形成されてビットパターンド型の磁気記憶媒体１０の完成（Ｄ）となる。

この図４に示す製造方法で製造される磁気記憶媒体１０では、表面を構成している磁性ドットＱとドット間分断帯Ｕとの平滑性は、製膜工程（Ａ）で形成された磁性膜６２における平滑性がそのまま維持されたものとなっている。このため、図１に示す従来技術のような平坦化工程は不要となり、この図４に示す製造方法は簡易な方法となっている。

また、この図４に示す製造方法では磁性膜６２上にプリントされたレジストのドット６３ａで磁性ドットＱを保護している。従って、磁気記憶媒体１０全面に同時にイオンを照射することができ、必要な箇所へのイオン注入を数秒間のイオン照射によって十分に実現できるので量産性を損なわない。

以上、説明したように、本実施形態の磁気ディスク製造方法によれば、キュリー温度が６００Ｋ以下となるように磁性膜を形成することで、イオン注入による飽和磁化の十分な低減効果を得ることができる。その結果、この本実施形態の磁気ディスク製造方法によれば、ビットパターンド型等といったタイプの磁気ディスクを簡単かつ現実的に製造することができる。

尚、上述した説明では、磁気記憶媒体の一例として、ビットパターンド型の磁気記憶媒体を例示したが、磁気記憶媒体はビットパターンド型に限るものではなく、例えばディスクリート・トラック型であっても良い。

また、上述した説明では、マグネトロンスパッタ装置での製膜条件等について具体的な数値を示したが、これらの条件は上記の数値に限られるものではなく他の数値であっても良い。

また、上述した説明では、磁性ドット形成のための好ましいマスクとしてレジストパターンを用いることが例示されている。これに対し、上述した基本形態におけるイオン注入では、媒体面に接触しないようにステンシルマスクを媒体面に近付けて配してイオン注入するプロセスを用いても良い。このプロセスによれば、レジスト塗布とレジスト除去の工程を省略することができる。

また、上述した説明では、レジストのパターニングの最良な例としてナノインプリントプロセスを利用することが示されているが、パターニングには電子線露光を用いても良い。

以下、上述した基本形態を含む種々の形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
基板上に、キュリー温度が６００Ｋ以下となるように磁性膜を形成する磁性膜形成過程と、
前記磁性膜に対し、所定の保護領域を除いた他の領域に対して局所的にイオンを注入するイオン注入過程とを有することを特徴とする磁気記憶媒体製造方法。

（付記２）
前記磁性膜形成過程が、前記磁性膜を、該磁性膜のキュリー温度が６００Ｋ以下となる膜厚で形成する過程であることを特徴とする付記１記載の磁気記憶媒体製造方法。

（付記３）
前記イオン注入過程が、前記保護領域として、前記磁性膜が広がる方向に規則的に配列した複数箇所を用いて、該複数箇所の相互間に対して局所的にイオンを注入する過程であることを特徴とする付記１又は２記載の磁気記憶媒体製造方法。

（付記４）
前記イオン注入過程が、前記イオンとして、酸素イオン及び窒素イオンのうちいずれか一方のイオンを用いる過程であることを特徴とする付記１から３のうちいずれか１項記載の磁気記憶媒体製造方法。

（付記５）
前記磁性膜上に、前記保護領域へのイオンの注入を阻害するマスクを形成するマスク形成過程を有し、
前記イオン注入過程が、前記マスクが形成された磁性膜の上からイオンを当てることで、該マスクで保護された保護領域を除いた他の領域に対して局所的に該イオンを注入する過程であることを特徴とする付記１から４のうちいずれか１項記載の磁気記憶媒体製造方法。

（付記６）
前記マスク形成過程が、前記マスクをレジストで形成する過程であることを特徴とする付記５記載の磁気記憶媒体製造方法。

（付記７）
前記マスク形成過程が、前記マスクをレジストで、ナノインプリントプロセスによって形成する過程であることを特徴とする付記５又は６記載の磁気記憶媒体製造方法。

（付記８）
基板と、
前記基板上に、キュリー温度が６００Ｋ以下となるように形成された磁性膜を有し情報が磁気的に記録される磁性部と、
前記磁性部の磁性膜と連続した磁性膜にイオンが注入されてなる被注入膜を有し該磁性部の飽和磁化よりも小さい飽和磁化を有する低磁性部とを備えたことを特徴とする磁気記憶媒体。

（付記９）
前記磁性部が、前記基板上に規則的に複数配列された、各々に情報が磁気的に記録される磁性ドットであり、
前記低磁性部が、前記磁性ドットの相互間に設けられた、該磁性ドット相互の磁気的結合を阻害するドット間分断帯であることを特徴とする付記８記載の磁気記憶媒体。

（付記１０）
基板と、該基板上に、キュリー温度が６００Ｋ以下となるように形成された磁性膜を有し情報が磁気的に記録される磁性部と、該磁性部の磁性膜と連続した磁性膜にイオンが注入されてなる被注入膜を有し該磁性部の飽和磁化よりも小さい飽和磁化を有する低磁性部とを備えた磁気記憶媒体と、
前記磁気記憶媒体に近接あるいは接触して磁性部に磁気的に情報の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気記憶媒体表面に対して相対的に移動させて、該磁気ヘッドによる情報の記録及び／又は再生となる磁性部上に該磁気ヘッドを位置決めするヘッド位置制御機構とを備えたことを特徴とする情報記憶装置。

（付記１１）
前記磁気記憶媒体の磁性部が、前記基板上に規則的に複数配列された、各々に情報が磁気的に記録される磁性ドットであり、
前記低磁性部が、前記磁性ドットの相互間に設けられた、該磁性ドット相互の磁気的結合を阻害するドット間分断帯であることを特徴とする付記１０記載の情報記憶装置。

情報記憶装置の具体的な実施形態であるハードディスク装置（ＨＤＤ）の内部構造を示す図である。 図１に示す磁気ディスクの構造を模式的に示す斜視図である。 ビットパターンド型の磁気記憶媒体を、エッチングと非磁性材料の充填とによって製造するタイプの製造方法を示す図である。 図１や図２に示す磁気ディスクを、イオンドーピング方式を使って製造する製造方法を示す図である。 イオン注入前のキュリー温度が５００Ｋの磁性膜における、イオン注入による飽和磁化消失度とイオン注入後のキュリー温度との計算上の対応関係を示すグラフである。 イオン注入前のキュリー温度が６００Ｋの磁性膜における、イオン注入による飽和磁化消失度とイオン注入後のキュリー温度との計算上の対応関係を示すグラフである。 イオン注入前のキュリー温度が６５０Ｋの磁性膜における、イオン注入による飽和磁化消失度とイオン注入後のキュリー温度との計算上の対応関係を示すグラフである。 イオン注入前のキュリー温度が８００Ｋの磁性膜における、イオン注入による飽和磁化消失度とイオン注入後のキュリー温度との計算上の対応関係を示すグラフである。 実験で製膜された、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子構造を有する、膜厚が約５ｎｍの磁性膜における、イオン注入前の飽和磁化の温度依存性を示すグラフである。 図９の温度依存性を有する磁性膜に対するイオン注入後の磁性膜における飽和磁化の温度依存性を示すグラフである。 イオン注入前のキュリー温度と、イオン注入後のキュリー温度との間の相関関係を示すグラフである。 格子定数のイオン注入量依存性を示すグラフである。 飽和磁化の格子定数依存性を示すグラフである。

符号の説明

１００ ハードディスク装置
１０ 磁気ディスク
６１ ガラス基板
６２ 磁性膜
６２ａ Ｃｏの原子層
６２ｂ Ｐｄの原子層

Claims (9)

1. 基板上に、キュリー温度が６００Ｋ以下となるように、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子構造の磁性膜およびＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金製の磁性膜のうち少なくとも一方を形成する磁性膜形成過程と、
   前記磁性膜に対し、所定の保護領域を除いた他の領域に対して局所的にイオンを注入するイオン注入過程とを有することを特徴とする磁気記憶媒体製造方法。
2. 前記磁性膜形成過程が、前記磁性膜を、該磁性膜のキュリー温度が６００Ｋ以下となる膜厚で形成する過程であることを特徴とする請求項１記載の磁気記憶媒体製造方法。
3. 前記イオン注入過程が、前記保護領域として、前記磁性膜が広がる方向に規則的に配列した複数箇所を用いて、該複数箇所の相互間に対して局所的にイオンを注入する過程であることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気記憶媒体製造方法。
4. 前記イオン注入過程が、前記イオンとして、酸素イオン及び窒素イオンのうちいずれか一方のイオンを用いる過程であることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の磁気記憶媒体製造方法。
5. 前記磁性膜上に、前記保護領域へのイオンの注入を阻害するマスクを形成するマスク形成過程を有し、
   前記イオン注入過程が、前記マスクが形成された磁性膜の上からイオンを当てることで、該マスクで保護された保護領域を除いた他の領域に対して局所的に該イオンを注入する過程であることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の磁気記憶媒体製造方法。
6. 前記マスク形成過程が、前記マスクをレジストで形成する過程であることを特徴とする請求項５記載の磁気記憶媒体製造方法。
7. 前記マスク形成過程が、前記マスクをレジストで、ナノインプリントプロセスによって形成する過程であることを特徴とする請求項５又は６記載の磁気記憶媒体製造方法。
8. 基板と、
   前記基板上に、キュリー温度が６００Ｋ以下となるように形成された、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子構造の磁性膜およびＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金製の磁性膜のうち少なくとも一方を有し情報が磁気的に記録される磁性部と、
   前記磁性部の磁性膜と連続した磁性膜にイオンが注入されてなる被注入膜を有し該磁性部の飽和磁化よりも小さい飽和磁化を有する低磁性部とを備え、
   前記低磁性部には１×１０ ^１６ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ^２ 以上１×１０ ^１７ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ^２ 以下の酸素イオンおよび窒素イオンのいずれかが注入され、該低磁性部のキュリー温度は４００Ｋ以上４２０Ｋ以下である
   ことを特徴とする磁気記憶媒体。
9. 基板と、該基板上に、キュリー温度が６００Ｋ以下となるように形成された、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子構造の磁性膜およびＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金製の磁性膜のうち少なくとも一方を有し情報が磁気的に記録される磁性部と、該磁性部の磁性膜と連続した磁性膜にイオンが注入されてなる被注入膜を有し該磁性部の飽和磁化よりも小さい飽和磁化を有する低磁性部とを備え、該低磁性部には１×１０ ^１６ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ^２ 以上１×１０ ^１７ ａｔｏｍｓ／ｃｍ ^２ 以下の酸素イオンおよび窒素イオンのいずれかが注入され、該低磁性部のキュリー温度は４００Ｋ以上４２０Ｋ以下である磁気記憶媒体と、
   前記磁気記憶媒体に近接あるいは接触して磁性部に磁気的に情報の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッドと、
   前記磁気ヘッドを前記磁気記憶媒体表面に対して相対的に移動させて、該磁気ヘッドによる情報の記録及び／又は再生となる磁性部上に該磁気ヘッドを位置決めするヘッド位置制御機構とを備えたことを特徴とする情報記憶装置。

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