JP5422399B2 - パターンドメディアおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハードディスク装置に用いられるパターンドメディア及びその製造方法に関するものである。特に、簡易に製造でき、記録特性及び信頼性に優れたパターンドメディアに関するものである。

世の中の情報量の増大に伴い、これを記録するストレージ機器に対する記憶容量増大の要求は強い。特にハードディスクドライブはパソコンやサーバなどへのデータ保存に用いられるだけでなく、テレビ、ビデオレコーダ、カメラ、あるいはカーナビなどに搭載されて適用範囲を拡大し、さらなる大容量化が期待されている。

ハードディスクドライブの記憶容量、すなわち記録密度を増大させるためには既存の垂直磁気記録方式の改良だけでは限界があると考えられており、この限界を打破するための技術として、ディスクリートトラックメディアやビットパターンドメディア（総称してパターンドメディアと呼ぶ）の研究開発が進められている。ディスクリートトラックメディアは隣接する記録トラックを非磁性材料などで分離し、隣接トラック間の磁気的な相互作用を低減することによりトラック密度を増加させることが可能である。ビットパターンドメディアは非磁性材料で分離された小さな磁性粒子を人工的に規則正しく並べることにより記録密度を増加させることができる。いずれの場合も磁性材料と非磁性材料を平面上に配列させるためのナノ加工技術が必要となる。

パターンドメディアを作製するためには多くの場合、エッチングにより磁性膜を加工する。パターンドメディアの製造方法は、例えば特許文献１に記載されている。パターンドメディアでは、エッチングに反応性のガスを用いたり、磁性膜の表面積が増えたりすることから、磁性膜が腐食するリスクが高く、耐食性に対して十分な対策が必要である。

パターンドメディアに用いる磁性膜材料として、従来の垂直磁気記録メディアに用いられているＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２合金、磁気異方性エネルギーの大きいＦｅＰｔ規則化合金やＣｏＰｔ規則化合金などが検討されている。これらの結晶質の磁性膜は結晶磁気異方性エネルギーが大きいことから高密度の記録に適している。磁気異方性エネルギーの大きい磁性材料として、これらの結晶質の磁性膜以外に、ＴｂＦｅＣｏ合金などの希土類遷移金属を主成分とする合金がある。例えば特許文献２に、希土類遷移金属を主成分とする合金を磁気記録メディアに用いることが記載されている。しかしながら、希土類遷移金属を主成分とする合金は耐食性に問題があるため、パターンドメディアへ適用することはできない。

特開２００１−１１００５０号公報 特開２００１−８４５４６号公報

パターンドメディアで高い記録性能を確保するために、ヘッドを安定して浮上させ、またヘッドとメディアの間のスペーシングを極力小さくする必要がある。磁性膜をエッチングによって削り取った溝には、非磁性材料を埋め込んで、最終的には平滑な表面としなければならない。また磁性膜の表面に余分な非磁性材料が残っていた場合にはヘッドとメディアの間のスペーシングが大きくなり、記録性能の劣化を招く。

図４はヘッドとメディア間のスペーシングの違いを示した概略断面図であり、（ａ）はメディアの磁性膜表面の凹凸が大きい場合、（ｂ）は小さい場合である。ヘッド１３０の浮上量１３１を一定に保つように制御しても、ヘッド１３０とメディア１００との間のスペーシング１３２は、メディア１００の磁性膜表面の凹凸が大きいと大きくなることが分かる。即ち、浮上量１３１はメディア１００とヘッド１３０との最短距離(凸部先端)で決まり、スペーシング１３２は記録層が記録層としての機能を有する距離（凸部を平均化した高さ）となるため、凹凸が大きいほどスペーシングは大きくなる。したがって、メディアの表面をいかに平滑に仕上げるかはパターンドメディアの重要な課題である。

上述したように、パターンドメディアの作製工程において記録層表面の凹凸が大きくなり、その結果としてヘッド・メディア間のスペーシングが拡大するためにパターンドメディアの記録性能が低下することと、薄い保護膜による記録層の被覆が困難となるために耐食性が劣化することが解決すべき課題であり、
本発明の目的は、ヘッドとメディアの間のスペーシングを低減することができ、且つ耐食性に優れたパターンドメディア及びその製造方法を提供することである。

上記目的を達成するための一実施態様として、パターンドメディアの記録層が、１層あるいは複数層の結晶質の磁性膜と、前記結晶質の磁性膜の最表面上に位置する非晶質構造の磁性膜から構成され、前記非晶質構造の磁性膜の構成元素とその直下に位置する前記結晶質の磁性膜の構成元素が同じであることを特徴とするパターンドメディアとする。

また、上記パターンドメディアの製造方法において、前記結晶質の磁性膜の最表面にイオンを照射することにより、結晶質構造の磁性膜の表面を非晶質化することを特徴とするパターンドメディアの製造方法とする。

上記構成とすることにより、記録層表面の凹凸が小さくなり、ヘッド・メディア間のスペーシングを低減して優れた記録性能を発揮することができ、さらに優れた耐食性を有するパターンドメディアを提供することができる。また、これらの利点を得るために新規の材料を追加することなく、簡便に製造することができるパターンドメディアの製造方法を提供することができる。

第１の実施例に係るパターンドメディアの概略構造断面図である。 第１の実施例に係るパターンドメディアの製造工程を示す概略構造断面図であり、（ａ）はレジストパターン形成工程、（ｂ）はレジストパターンの保護膜への転写工程、（ｃ）はレジストパターンの記録層への転写工程、（ｄ）はレジストパターンと保護膜の除去工程、（ｅ）は埋め戻し膜のエッチング工程、（ｆ）は記録層表面を非晶質化して非晶質磁性膜を形成する工程、（ｇ）は保護膜を形成する工程である。 ディスクリートトラックメディアの全体を示した概略平面図およびその一部分を拡大した概略平面図である。 ヘッドとメディア間のスペーシングの違いを示した概略断面図であり、（ａ）は磁性膜表面の凹凸が大きい場合、（ｂ）は小さい場合である。

以下実施例により説明する。

第１の実施例について図１〜図３を用いて説明する。図１は本実施例に係るパターンドメディアの概略構造断面図である。本パターンドメディアは、基板１１、軟磁性下地層１２、シード層１３、配向制御下地層１０１が順次積層された膜の上に形成された、埋め戻し膜１０４と、埋め戻し膜１０４により分離された記録層（表面が非結晶質化された結晶質磁性膜１０２）と、その上に形成された保護膜１０３を有する。なお、符号１０５は結晶質磁性膜１０２表面が非晶質化された非晶質磁性膜を示す。

ディスクリートトラックメディアの全体を示した概略平面図およびその一部分を拡大した概略平面図を図３に示す。ディスクリートトラックメディア１００は、ヘッドの位置決めに必要なパターンが形成されたサーボパターン領域１２１と、情報を記録するためのディスクリートトラック領域１２２を有する。

本実施例では図１の構造を有するディスクリートトラックメディアの作製方法とその特性を詳細に説明する。

ディスクリートトラックメディアのベースとなるメディアをスパッタ法により製膜した。直径６５ｍｍのガラス基板１１上に、軟磁性下地層１２として厚さ５０ｎｍのＦｅＣｏＴａＺｒ合金膜を、シード層１３として厚さ１０ｎｍのＮｉＴａ合金膜を、配向制御下地層１０１として厚さ２０ｎｍのＲｕ膜を、記録層として厚さ１２ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２合金膜と厚さ５ｎｍのＣｏＣｒＰｔＢ合金膜を、保護膜１０３として厚さ２．５ｎｍの窒素含有カーボン膜を順に形成してベースメディアとした。

純水洗浄によりベースメディア表面に付着したパーティクルを洗い落した後、ナノインプリント法により、ベースメディア表面にレジストパターンを形成した。ナノインプリントは、ベースメディア表面上に塗布された低粘性のレジストを石英製のモールドで押してパターンを形作り、紫外線を照射することによりレジストを固めて行った。なお、レジストパターンはフォトリソグラフィー法により形成することもできる。但し、ナノインプリント法は製造コストの面で有利である。

レジストパターンはトラックピッチ７６ｎｍのディスクリートトラック領域１２２と、サーボパターン領域１２１からなり(図３)、レジスト膜厚はパターンの上部で６０ｎｍ、底部で１０ｎｍであった。

以降の製造方法は図２（ａ）〜（ｇ）を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｇ）は、本実施例に係るディスクリートトラックメディアの製造工程を示す概略構造断面図である。なお、本図ではシード層１３を含めそれより下層部分は省略してある。

ナノインプリントにより図２（ａ）に示すようなレジストの凹凸パターン１０６がベースメディア表面に形成される。最初に、インプリントレジストの凹部の底に残るレジスト残膜を酸素の反応性イオンエッチングにより除去した。このときに記録層１０２表面に形成されたカーボン保護膜１０３も同時に除去した。断面構造は図２（ｂ）となる。反応性イオンエッチングは誘導結合型プラズマを用い、酸素流量３０ｓｃｃｍ、ガス圧０．６Ｐａ、パワー５０Ｗ、プロセス時間１０秒で実施した。

次に、このレジストパターン１０６を記録層１０２に転写した。アルゴンのイオンビームエッチングによりＣｏＣｒＰｔＢ合金膜及びＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２合金膜からなる記録層１０２を削り取った。イオンビームエッチングはＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）イオン源を用い、加速電圧３００Ｖ、ビーム入射角度は膜面垂直、プロセス時間１２秒で実施した。配向制御下地層１０１が少し削れたところでエッチングをストップし、図２（ｃ）の断面構造とした。

記録層の表面に残ったレジストパターン１０６及びカーボン保護膜１０３は水素の反応性イオンエッチングにより除去し、図２（ｄ）の断面構造とした。反応性イオンエッチングは誘導結合型プラズマを用い、水素流量５０ｓｃｃｍ、ガス圧５Ｐａ、パワー２５０Ｗ、プロセス時間３０秒で実施した。

次に、厚さ約３０ｎｍの非磁性材料であるカーボン膜(埋め戻し膜)１０４をスパッタ法により形成して磁性膜の間にできた溝を埋め戻した。これをアルゴンのスパッタエッチにより平坦化しながらエッチバックしていった。スパッタエッチには誘導結合型プラズマを用い、３００Ｗのパワーを投入した。カーボン膜の厚さが約１０ｎｍとなったところでスパッタエッチを止め、アルゴンのイオンビームエッチングに切り替えた。

図２（ｅ）の状態から最終的に図２（ｆ）の記録層が表面に出る状態までエッチバックを進めた。このときに厚さ約１ｎｍのＣｏＣｒＰｔＢ合金膜が削れる時間のオーバーエッチングを行った。イオンビームエッチングにはＥＣＲイオン源を用い、加速電圧５００Ｖ、ビーム入射角度は膜面垂直で実施した。なお、アルゴンのイオンビームによるオーバーエッチングにより記録層表面が非晶質化され、非晶質磁性膜１０５が形成される。非晶質化される膜厚は、オーバーエッチングの条件を変えることにより制御することができる。

最後に保護膜１０３として厚さ２．５ｎｍの窒素含有カーボン膜をスパッタ法で形成して真空チャンバーから取り出した（図２（ｇ））。表面に厚さ１ｎｍの潤滑膜を塗布し、テープクリーニング処理を行って、ディスクリートトラックメディアを仕上げた。

作製したディスクリートトラックメディアの構造を調べるために、その断面を高分解能の透過型電子顕微鏡によって観察した。断面の層構成はおおよそ図１の通りとなっていた。Ｒｕ配向制御下地層１０１は稠密六方格子のｃ軸が膜面垂直に配向した柱状結晶粒からなっており、その上にＣｏＣｒＰｔ合金系の結晶質磁性膜(記録層)１０２が同様に稠密六方格子のｃ軸が膜面垂直に配向した柱状結晶粒として成長している様子が観察された。さらに結晶質磁性膜の上には厚さ１．２ｎｍの非晶質磁性膜１０５が生成していることが観察された。磁性膜ディスクリートトラックの間には非晶質のカーボン埋め戻し膜１０４があり、メディア表面にはカーボン保護膜１０３がほぼ平坦に形成されている様子が観察された。ディスクリートトラックのランド幅は約５０ｎｍであった。

メディアの表面形状は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ；Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて評価した。ディスクリートトラック領域を１μｍの視野でスキャンして求めた平均粗さ（Ｒａ）は０．４５ｎｍであり、平滑な表面が得られていることを確認できた。

次にスピンスタンドで記録再生評価を行った。エッチングによって作製したサーボパターンから得られる信号により、データトラックへの追従が可能なことを確認した後、トラック上でのＳＮＲ(ＳＮ比；ｓｉｇｎａｌ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）の評価を行った。評価に用いたヘッドの記録幅は６５ｎｍ、再生幅は５５ｎｍであった。ヘッドとメディアの間のスペーシングは接触を感知したところから１ｎｍ引き戻した位置に制御した。７６ｎｍトラックピッチのディスクリートトラック上で、線記録密度１５００ｋＢＰＩの信号を記録したときのＳＮＲが１４．８ｄＢであった。

さらにディスクリートトラックメディアの耐食性テストを行った。温度８０℃、湿度９０％の雰囲気中に９６時間放置した後の腐食点の数をカウントして耐食性の指標とした。本実施例のメディアの腐食点は３個／ｃｍ２(平方センチメートル)であり、耐食性に優れたメディアであることを確認した。

以上述べたとおり、本実施例によれば記録層となる結晶質磁性膜の上にこの結晶質磁性膜の構成元素と同じ構成元素の非晶質磁性膜を形成することにより、ヘッドとメディアの間のスペーシングを低減することができ、且つ耐食性に優れたパターンドメディア及びその製造方法を提供することができた。
（比較例１）
本比較例のディスクリートトラックメディアは実施例１とほぼ同じベースメディアを用いて作製した。実施例１で用いたベースメディアとの唯一の相違点は、記録層におけるＣｏＣｒＰｔＢ合金膜の厚さを４ｎｍとしたことである。

メディアの加工も実施例１とほぼ同じプロセスを用いた。唯一の相違点は埋め戻したカーボンのエッチバックの仕上げとして、アルゴンのイオンビームエッチングの代わりに水素の反応性イオンエッチングを用いたことである。反応性イオンエッチングは誘導結合型プラズマを用い、水素流量３０ｓｃｃｍ、ガス圧０．６Ｐａ、パワー５０Ｗで行った。水素を用いることにより記録層表面の酸化を防ぐことができ、また記録層への物理的なダメージを小さく抑えることができる。ＣｏＣｒＰｔＢ合金膜のオーバーエッチをすることなく、反応性イオンエッチングを止めた。すなわちＣｏＣｒＰｔＢ合金膜の最終的な厚さは実施例１と同じく４ｎｍである。最後に保護膜として厚さ２．５ｎｍの窒素含有カーボン膜を形成し、表面に厚さ１ｎｍの潤滑膜を塗布し、テープクリーニング処理を行った。

作製したディスクリートトラックメディアの評価は、実施例１と同じ方法を用いて行った。その断面を高分解能の透過型電子顕微鏡によって観察したところ、ＣｏＣｒＰｔ合金系の結晶質磁性膜が実施例１と同様に稠密六方格子のｃ軸が膜面垂直に配向した柱状結晶粒として成長している様子が観察された。ただし、その結晶質磁性膜の上に非晶質磁性膜の存在はなく、直接カーボン保護膜が積層された構造となっていた。

原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によりメディアの表面形状を評価したところ、１μｍの視野でスキャンして求めた平均粗さ（Ｒａ）は１．５５ｎｍであり、実施例１と比較して表面粗さが増していることがわかった。

スピンスタンドによる記録再生評価を行ったところ、７６ｎｍトラックピッチのデータトラック上で、線記録密度１５００ｋＢＰＩの信号を記録したときのＳＮＲは１２．１ｄＢであった。メディアの表面粗さが増したことにより、ヘッドとメディアの間のスペーシングが広がったためにＳＮＲが低下したものと考えられる。

さらに耐食性テストを行ったところ、本比較例のメディアの腐食点は１２２個／ｃｍ２(平方センチメートル)であり、実施例１と比較して耐食性が劣っていることがわかった。記録層の表面粗さが増したことにより、カーボン保護膜の被覆性が不十分となったことや、記録層表面の不均一性が原因で腐食が起こりやすくなったものと考えられる。
（比較例２）
本比較例のディスクリートトラックメディアは実施例１とほぼ同じベースメディアを用いて作製した。実施例１で用いたベースメディアとの唯一の相違点は記録層として厚さ１２ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２合金膜の上に厚さ２．８ｎｍのＣｏＴａＺｒ非晶質合金膜を積層したことである。

メディアの加工は比較例１と同じプロセスを用いた。すなわち、埋め戻したカーボンのエッチバックの仕上げとして、アルゴンのイオンビームエッチングではなく水素の反応性イオンエッチングを用いた。最後に保護膜として厚さ２．５ｎｍの窒素含有カーボン膜を形成して、表面に厚さ１ｎｍの潤滑膜を塗布し、テープクリーニング処理を行った。

作製したディスクリートトラックメディアの評価は、実施例１と同じ方法を用いて行った。その断面を高分解能の透過型電子顕微鏡によって観察したところ、ＣｏＣｒＰｔ合金系の結晶質磁性膜が実施例１と同様に稠密六方格子のｃ軸が膜面垂直に配向した柱状結晶粒として成長している様子が観察され、その結晶質磁性膜の上に厚さ２．８ｎｍのＣｏＴａＺｒ非晶質磁性膜が観察された。

原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によりメディアの表面形状を評価したところ、１μｍの視野でスキャンして求めた平均粗さ（Ｒａ）は０．６７ｎｍであり、比較的平滑な表面が得られていることが確認できた。

スピンスタンドによる記録再生評価を行ったところ、７６ｎｍトラックピッチのデータトラック上で、線記録密度１５００ｋＢＰＩの信号を記録したときのＳＮＲは１３．７ｄＢであった。

さらに耐食性テストを行ったところ、本比較例のメディアの腐食点は１０９個／ｃｍ２であり、実施例１と比較して耐食性に劣っていることがわかった。記録層の表面粗さは実施例１と比べてそれほど大きくないが、構成元素の異なる磁性膜の積層により、これら磁性膜間に電位が発生して腐食を促進させたものと考えられる。耐食性を向上させるには、表面近傍の磁性膜について、その構造だけでなく構成元素の組み合わせが重要である。

第２の実施例について以下説明する。なお、実施例１に記載され本実施例に未記載の事項は本実施例にも適用することができる。

本実施例では図１に示す構造を有するディスクリートトラックメディアの実施例１とは異なる作製方法とその特性を詳細に説明する。

ディスクリートトラックメディアのベースとなるメディアをスパッタ法により製膜した。直径６５ｍｍのガラス基板１１上に、軟磁性下地層１２として厚さ４０ｎｍのＦｅＣｏＴａＺｒ合金膜を、シード層１３として厚さ１０ｎｍのＮｉＴａ合金膜を、配向制御下地層１０１として厚さ２０ｎｍのＲｕ膜を、記録層として厚さ１３ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２合金膜と厚さ６．５ｎｍのＣｏＣｒＰｔＢ合金膜を、保護膜１０３として厚さ２．５ｎｍの窒素含有カーボン膜を順に形成してベースメディアとした。

純水洗浄によりベースメディア表面に付着したパーティクルを洗い落した後、ナノインプリント法により、ベースメディア表面にレジストパターン１０６を形成した。ナノインプリントは、ベースメディア表面上に塗布された低粘性のレジストを石英製のモールドで押してパターンを形作り、紫外線を照射することによりレジストを固めて行った。

レジストパターン１０６はトラックピッチ６８ｎｍのディスクリートトラックの領域と、サーボパターンの領域からなり、レジスト膜厚はパターンの上部で５５ｎｍ、底部で９ｎｍであった。

以降の製造方法は図２（ａ）〜（ｇ）を用いて説明する。ナノインプリント及びレジストパターン１０６の記録層への転写は実施例１と同じである。記録層の表面に残ったレジスト及びカーボン保護膜１０３は酸素の反応性イオンエッチングにより除去し、図２（ｄ）の断面構造とした。実施例１では水素を用いたが、ここでは酸素の反応性イオンエッチングを用いることにより、効率的に高速でレジスト及びカーボン保護膜１０３の除去を行った。反応性イオンエッチングには誘導結合型プラズマを用い、酸素流量５０ｓｃｃｍ、ガス圧５Ｐａ、パワー２５０Ｗ、プロセス時間１５秒で実施した。ただし、記録層表面には酸化層が形成される。

次に、厚さ約３５ｎｍの窒化シリコン膜をスパッタ法により形成して磁性膜の間にできた溝を埋め戻した。これをアルゴンのスパッタエッチにより平坦化しながらエッチバックしていった。窒化シリコン膜の厚さが約１０ｎｍとなったところでスパッタエッチを止め、ＣＦ_４の反応性イオンエッチングに切り替えた。

図２（ｅ）の状態から図２（ｆ）の記録層が表面に出る状態までエッチバックを進めた。ただし、記録層表面が酸化しているため、さらにアルゴンのイオンビームエッチングによりＣｏＣｒＰｔＢ合金磁性膜表面の酸化層を削り取り、さらにＣｏＣｒＰｔＢ合金磁性膜も少し削って、最終的にＣｏＣｒＰｔＢ合金磁性膜の厚さが４ｎｍとなるまでエッチバックを進めた。イオンビームエッチングはＥＣＲイオン源を用い、加速電圧５００Ｖ、ビーム入射角度は膜面垂直で実施した。なお、アルゴンのイオンビームによるエッチングによりＣｏＣｒＰｔＢ合金磁性膜表面が非晶質化され、非晶質磁性膜１０５が形成される。非晶質化される膜厚は、エッチングの条件を変えることにより制御することができる。

最後に保護膜１０３として厚さ２．５ｎｍの窒素含有カーボン膜をスパッタ法で形成して真空チャンバーから取り出した(図２（ｇ）)。表面に厚さ１ｎｍの潤滑膜を塗布し、テープクリーニング処理を行って、ディスクリートトラックメディアを仕上げた。

作製したディスクリートトラックメディアの評価は、実施例１と同じ方法を用いて行った。その断面を高分解能の透過型電子顕微鏡によって観察したところ、ＣｏＣｒＰｔ合金系の結晶質磁性膜(記録層)１０２が実施例１と同様に稠密六方格子のｃ軸が膜面垂直に配向した柱状結晶粒として成長している様子が観察された。また、その結晶質磁性膜の上には厚さ約１．４ｎｍの非晶質磁性膜１０５が生成していることが観察された。加工された磁性膜のディスクリートトラックの間には非晶質の窒化シリコン埋め戻し膜１０４があり、メディア表面にはカーボン保護膜１０３がほぼ平坦に形成されている様子が観察された。

原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によりメディアの表面形状を評価したところ、１μｍの視野でスキャンして求めた平均粗さ（Ｒａ）は０．４１ｎｍであり、平滑な表面が得られていることを確認できた。

スピンスタンドによる記録再生評価は、エッチングによって作製したサーボパターンから得られる信号により、データトラックへの追従が可能なことを確認した後、トラック上でのＳＮＲ(ＳＮ比；ｓｉｇｎａｌ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）の評価を行った。評価に用いたヘッドの記録幅は６０ｎｍ、再生幅は４９ｎｍであった。ヘッドとメディアの間のスペーシングは接触を感知したところから１ｎｍ引き戻した位置に制御した。６８ｎｍトラックピッチのデータトラック上で、線記録密度１５００ｋＢＰＩの信号を記録したときのＳＮＲはが１４．５ｄＢであった。

さらに耐食性テストを行った。実施例１と同様に、温度８０℃、湿度９０％の雰囲気中に９６時間放置した後の腐食点の数をカウントして耐食性の指標とした。本実施例のメディアの腐食点は２個／ｃｍ２であり、耐食性に優れていることがわかった。

以上述べたとおり、本実施例によれば記録層となる結晶質磁性膜の上にこの結晶質磁性膜の構成元素と同じ構成元素の非晶質磁性膜を形成することにより、ヘッドとメディアの間のスペーシングを低減することができ、且つ耐食性に優れたパターンドメディア及びその製造方法を提供することができた。また、レジストパターン及びカーボン保護膜を酸素を用いてエッチングすることにより、高速でこれらの膜を除去することができ、スループットの改善が可能となる。

本実施例では図１の構造を有するビットパターンドメディアの作製方法とその特性を詳細に説明する。なお、実施例１又は実施例２に記載され本実施例に未記載の事項は本実施例にも適用することができる。

ビットパターンドメディアのベースとなるメディアをスパッタ法により製膜した。直径６５ｍｍのガラス基板上に、軟磁性下地層として厚さ３０ｎｍのＣｏＴａＺｒ合金膜を、シード層として厚さ３ｎｍのＴａ膜を、配向制御下地層１０１として厚さ１０ｎｍのＭｇＯ膜を、記録層として厚さ６ｎｍのＦｅＰｔ規則化合金膜を、保護膜１０３として厚さ２．０ｎｍの窒素含有カーボン膜を順に形成してベースメディアとした。

純水洗浄によりベースメディア表面に付着したパーティクルを洗い落した後、ナノインプリント法により、ベースメディア表面にレジストパターン１０６を形成した。レジストパターン１０６はピッチ２５ｎｍのビットパターンの領域と、サーボパターンの領域からなり、レジスト膜厚はパターンの上部で３８ｎｍ、底部で７ｎｍであった。

以降の製造方法は図２（ａ）〜（ｇ）を用いて説明する。ナノインプリントにより図２（ａ）に示すようなレジストの凹凸パターン１０６がベースメディア表面に形成される。最初にインプリントレジストの凹部の底に残るレジスト残膜を酸素の反応性イオンエッチングにより除去した。このときに記録層表面に形成されたカーボン保護膜１０３も同時に除去した。このときの断面構造は図２（ｂ）である。

次に、このレジストパターン１０６を記録層に転写した。アルゴンのイオンビームエッチングによりＦｅＰｔ合金膜からなる記録層を削り取った。配向制御下地層１０１が少し削れたところでエッチングをストップし、図２（ｃ）の断面構造とした。イオンビームエッチングはＥＣＲイオン源を用い、加速電圧３００Ｖ、ビーム入射角度は膜面垂直、プロセス時間８秒で実施した。記録層の表面に残ったレジスト及びカーボン保護膜１０３は水素の反応性イオンエッチングにより除去し、図２（ｄ）の断面構造とした。反応性イオンエッチングは誘導結合型プラズマを用い、水素流量１５０ｓｃｃｍ、ガス圧５Ｐａ、パワー２００Ｗ、プロセス時間１２０秒で実施した。

次に、厚さ約２０ｎｍのカーボン膜をスパッタ法により形成して磁性膜の間にできた溝を埋め戻した。これをアルゴンのスパッタエッチにより平坦化しながらエッチバックしていった。カーボン膜の厚さが約５ｎｍとなったところでスパッタエッチを止め、アルゴンのイオンビームエッチングに切り替えた。

図２（ｅ）の状態から最終的に図２（ｆ）の記録層が表面に出る状態までエッチバックを進めた。このときに厚さ約１ｎｍのＦｅＰｔ合金膜が削れる時間のオーバーエッチングを行った。イオンビームエッチングにはＥＣＲイオン源を用い、加速電圧５００Ｖ、ビーム入射角度は膜面垂直で実施した。なお、アルゴンのイオンビームによるオーバーエッチングによりＦｅＰｔ合金磁性膜表面が非晶質化され、非晶質磁性膜１０５が形成される。非晶質化される膜厚は、オーバーエッチングの条件を変えることにより制御することができる。

最後に保護膜１０３として厚さ２．５ｎｍの窒素含有カーボン膜をスパッタ法で形成して真空チャンバーから取り出した(図２（ｇ）)。表面に厚さ１ｎｍの潤滑膜を塗布し、テープクリーニング処理を行って、ビットパターンドメディアを仕上げた。

作製したビットパターンドメディアの構造を調べるために、その断面を高分解能の透過型電子顕微鏡によって観察した。断面の層構成はおおよそ図１の通りとなっていた。ＦｅＰｔ合金系の結晶質磁性膜(記録層)１０２が柱状結晶粒として成長している様子が観察された。さらに結晶質磁性膜(記録層)１０２の上には厚さ１ｎｍの非晶質磁性膜１０５が生成していることが観察された。磁性膜の間には非晶質のカーボン埋め戻し膜１０４があり、メディア表面にはカーボン保護膜１０３がほぼ平坦に形成されている様子が観察された。

メディアの表面形状は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて評価した。ビットパターン領域を１μｍの視野でスキャンして求めた平均粗さ（Ｒａ）は０．４２ｎｍであり、平滑な表面が得られていることを確認できた。

次にスピンスタンドで記録再生評価を行った。記録時には記録ヘッドの磁界に加えて、レーザーにより局所的に熱を与えて反転をアシストした。再生ヘッドによりビットパターンの２次元マップを作成したところ、すべてのビットがエラーなく記録されていることが確認できた。

さらにビットパターンメディアの耐食性テストを行った。温度８０℃、湿度９０％の雰囲気中に９６時間放置した後の腐食点の数をカウントして耐食性の指標とした。本実施例のメディアの腐食点は５個／ｃｍ２であり、耐食性に優れたメディアであることを確認した。

以上述べたとおり、本実施例によれば記録層となる結晶質磁性膜の上にこの結晶質磁性膜の構成元素と同じ構成元素の非晶質磁性膜を形成することにより、ヘッドとメディアの間のスペーシングを低減することができ、且つ耐食性に優れたパターンドメディア及びその製造方法を提供することができた。また、ビットパターンドメディアにおいても有効であることが分かった。
（比較例３）
本比較例のビットパターンドメディアは実施例３とほぼ同じベースメディアを用いて作製した。実施例３で用いたベースメディアとの唯一の相違点はＦｅＰｔ合金膜の厚さを５ｎｍとしたことである。

メディアの加工も実施例３とほぼ同じプロセスを用いた。唯一の相違点は埋め戻したカーボンのエッチバックの仕上げとして用いたアルゴンのイオンビームエッチングの加速電圧を１５０Ｖとしたことである。ＦｅＰｔ合金膜のオーバーエッチをすることなく、イオンビームエッチングを止めた。最後に保護膜として厚さ２ｎｍの窒素含有カーボン膜を形成し、表面に厚さ１ｎｍの潤滑膜を塗布し、テープクリーニング処理を行った。

作製したビットパターンドメディアの評価も、実施例３と同じ方法を用いて行った。その断面を高分解能の透過型電子顕微鏡によって観察したところ、ＦｅＰｔ合金の結晶質磁性膜が実施例３と同様に柱状結晶粒として成長している様子が観察された。ただし、その結晶質磁性膜の上に非晶質磁性膜の存在はなく、直接カーボン保護膜が積層された構造となっていた。

原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によりメディアの表面形状を評価したところ、１μｍの視野でスキャンして求めた平均粗さ（Ｒａ）は１．６８ｎｍであり、実施例３と比較して表面粗さが増していることがわかった。

スピンスタンドによる記録再生評価も実施例３と同様にレーザーのアシストを用いて記録し、再生ヘッドによってビットパターンの２次元マップを作成したところ、数個のエラー箇所が観察された。ヘッドとメディアの間のスペーシングが広がったために記録分解能が低下したためと考えられる。

さらに耐食性テストを行ったところ、本比較例のメディアの腐食点は１５６個／ｃｍ２であり、実施例３と比較して耐食性に劣っていることがわかった。記録層の表面粗さが増したことにより、カーボン保護膜の被覆性が不十分となったことや、記録層表面の不均一性が原因で腐食が起こりやすくなったものと考えられる。
（比較例４）
本比較例のビットパターンドメディアは比較例３とほぼ同じベースメディアを用いて作製した。実施例３で用いたベースメディアとの唯一の相違点はＦｅＰｔ合金膜の上に厚さ１ｎｍのＦｅＴａＺｒ合金磁性膜を形成したことである。ＦｅＴａＺｒ合金は非晶質の軟磁性膜である。メディアの加工も比較例３と同じプロセスを用いた。

作製したビットパターンドメディアの評価は、実施例３と同じ方法を用いて行った。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によりメディアの表面形状を評価したところ、１μｍの視野でスキャンして求めた平均粗さ（Ｒａ）は０．６９ｎｍであり、比較的平滑な表面となっていることがわかった。

スピンスタンドによる記録再生評価も実施例３と同様にレーザーのアシストを用いて記録し、再生ヘッドによってビットパターンの２次元マップを作成したところエラーは観察されなかった。

耐食性テストを行ったところ、本比較例のメディアの腐食点は１４９個／ｃｍ２であり、実施例３と比較して耐食性に劣っていることがわかった。記録層の表面粗さは実施例３と比べてそれほど大きくないが、構成元素の異なる磁性膜の積層により、これら磁性膜間に電位が発生して腐食を促進させたものと考えられる。耐食性を向上させるには、表面近傍の磁性膜について、その構造だけでなく構成元素の組み合わせが重要である。

１１…ガラス基板、
１２…軟磁性下地層、
１３…シード層、
１００…パターンメディア、
１０１…配向制御下地膜
１０２…結晶質磁性膜（記録層）、
１０３…保護膜、
１０４…埋め戻し膜、
１０５…非晶質磁性膜、
１０６…レジストパターン、
１２１…サーボパターン領域、
１２２…ディスクリートトラック領域、
１３０…ヘッド、
１３１…ヘッドの浮上量、
１３２…ヘッドとメディア間のスペーシング。

Claims (10)

1. 記録層が、１層あるいは複数層の結晶質の磁性膜と、前記結晶質の磁性膜の最表面上に位置する非晶質構造の磁性膜から構成され、前記非晶質構造の磁性膜の構成元素とその直下に位置する前記結晶質の磁性膜の構成元素が同じであることを特徴とするパターンドメディア。
2. 基板と、
   前記基板上の第1の領域に形成された記録層と、
   前記記録層の周辺に形成された埋め戻し膜とを有し、
   前記記録層は、結晶質磁性膜と、前記結晶質磁性膜の表面が前記結晶質磁性膜の構成元素と同じままで非晶質化された非晶質磁性膜とを有することを特徴とするパターンドメディア。
3. 前記パターンドメディアは、ディスクリートトラックメディアであることを特徴とする請求項２記載のパターンドメディア。
4. 前記パターンドメディアは、ビットパターンドメディアであることを特徴とする請求項２記載のパターンドメディア。
5. 前記結晶質磁性膜は、複数の結晶質磁性膜が積層された多層膜であるであることを特徴とする請求項２記載のパターンドメディア。
6. 前記基板と前記記録層との間には、基板側から軟磁性下地層、シード層、配向制御下地層が形成され、
   前記記録層及び前記埋め戻し膜上には保護膜が形成されていることを特徴とする請求項２記載のパターンドメディア。
7. 請求項１記載のパターンドメディアの製造方法であって、
   前記結晶質の磁性膜の最表面にイオンを照射することにより、結晶質構造の磁性膜の表面を非晶質化することを特徴とするパターンドメディアの製造方法。
8. 基板上に結晶質磁性膜、保護膜を順次形成する工程と、
   前記保護膜上にレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンを前記結晶質磁性膜と前記保護膜に転写する工程と、
   前記基板上に残っている前記レジストパターンと前記保護膜を除去する工程と、
   前記レジストパターンが転写された前記結晶質磁性膜を覆うように埋め戻し膜を形成する工程と、
   前記埋め戻し膜を除去して前記結晶質磁性膜の表面を前記結晶質磁性膜の構成元素と同じままで非晶質化して非晶質磁性膜を形成する工程とを有することを特徴とするパターンドメディアの製造方法。
9. 前記結晶質磁性膜の表面の非晶質化はイオン照射により行うことを特徴とする請求項８記載のパターンドメディアの製造方法。
10. 前記レジストパターンは、ナノインプリント法により形成することを特徴とする請求項８記載のパターンドメディアの製造方法。

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