WO2010125971A1 - 磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

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上村拓也
Original Assignee
昭和電工株式会社
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    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • G11B5/855—Coating only part of a support with a magnetic layer

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic recording medium and a manufacturing method thereof.
  • a magnetic recording medium such as a hard disk has been remarkably improved in surface recording density by improving magnetic particles forming a recording layer and improving head processing.
  • the magnetic film of the recording layer in the conventional magnetic recording medium is a continuous film formed in a planar shape, if the recording bits are miniaturized in order to increase the surface recording density, the magnetic recording information between adjacent recording bits Interfering with each other, there is a problem that the reliability of recorded information decreases. For this reason, there is a limit in improving the surface recording density by miniaturizing the recording bits.
  • patterned media type magnetic recording media such as discrete track media and discrete bit media in which the recording layer is formed in a concavo-convex pattern are used.
  • patterned media type magnetic recording media such as discrete track media and discrete bit media in which the recording layer is formed in a concavo-convex pattern are used.
  • the surface of the medium needs to be flattened in order to stabilize the flying height of the head slider, and for this purpose, a nonmagnetic material is formed on the recording layer of the concavo-convex pattern. It is necessary to fill the recess.
  • a deposition technique such as sputtering can be used.
  • the nonmagnetic material grows reflecting the height difference of the original uneven pattern as it is. For this reason, even if the concave portion is filled with the nonmagnetic material, the height difference of the original concave / convex pattern remains on the medium surface, and a long time is required for the subsequent flattening operation. Further, in the conventional film formation by sputtering or the like, it is necessary to completely fill the concave portions of the uneven pattern with a nonmagnetic material, and the film formation operation requires time and cost. Furthermore, in the conventional film formation by sputtering or the like, the film formation operation and the planarization operation may need to be repeated many times, and the operation process becomes complicated.
  • the present invention solves the above-described problem, and a method for producing a magnetic recording medium capable of efficiently producing a magnetic recording medium having a recording layer formed with a concavo-convex pattern and having a sufficiently flat surface and good recording / reproducing accuracy. Is to provide.
  • the disclosed method for manufacturing a magnetic recording medium includes a step of forming a magnetic layer on a base material, a step of forming a concave portion penetrating the magnetic layer, and forming a recording layer having an uneven pattern of the magnetic layer; A step of forming a film of an oxidizing material or a nitriding material on the inner surface of the concave portion while leaving a space in the concave portion; and oxidizing or nitriding the formed material to form the space with an oxidizing material or a nitriding material. A filling step, and a step of removing and planarizing the excess oxide material or nitride material on the recording layer.
  • a magnetic recording medium having a recording layer formed with a concavo-convex pattern and having a sufficiently flat surface and good recording / reproducing accuracy.
  • FIG. 1 is a first process cross-sectional view schematically showing an example of the manufacturing process of the magnetic recording medium of the present invention.
  • FIG. 2 is a second process cross-sectional view schematically showing an example of the manufacturing process of the magnetic recording medium of the present invention.
  • FIG. 3 is a third process cross-sectional view schematically showing an example of the manufacturing process of the magnetic recording medium of the present invention.
  • FIG. 4 is a fourth process cross-sectional view schematically showing an example of the manufacturing process of the magnetic recording medium of the present invention.
  • FIG. 5 is a fifth process cross-sectional view schematically showing an example of the manufacturing process of the magnetic recording medium of the present invention. 6 is an SPM cross-sectional view of the recording layer of Example 1.
  • FIG. 7 is an SPM cross-sectional view of the recording layer of Comparative Example 1.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the height difference of the concavo-convex pattern of Example 1 and Comparative Example 1 and the CMP planarization work time.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the height difference of the concavo-convex pattern of Example 2 and Comparative Example 2 and the CMP planarization work time.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the height difference of the concavo-convex pattern of Example 3 and Comparative Example 3 and the CMP planarization work time.
  • An example of a method for producing a magnetic recording medium of the present invention includes a step of forming a magnetic layer on a base material, and forming a concave portion penetrating the magnetic layer to form a recording layer having a concave / convex pattern of the magnetic layer.
  • the formed material is oxidized or nitrided and expanded.
  • the recess can be filled with a nonmagnetic material. Therefore, the reflection of the height difference of the original uneven pattern can be suppressed as small as possible, and the recess can be filled with the nonmagnetic material, and the subsequent planarization operation can be efficiently performed in a short time.
  • the oxidizing material and the nitriding material are preferably at least one metal selected from the group consisting of tantalum, aluminum, tungsten, chromium and silicon. This is because these metals expand when oxidized or nitrided, and the recesses can be filled with a nonmagnetic material while absorbing the height difference of the original uneven pattern.
  • the minimum film thickness of the formed material from the bottom surface of the concave portion depends on the oxidation or nitriding of the material to the total height of the concave portion. It is preferable that the value obtained by multiplying the reciprocal of the maximum expansion rate is a lower limit value and that the lower limit is less than the total height of the recesses. Thereby, the said recessed part can be reliably filled with a nonmagnetic material.
  • An example of the magnetic recording medium of the present invention includes a recording layer having a concavo-convex pattern of a magnetic layer.
  • the recording layer has a recess penetrating the magnetic layer, and the recess is filled with a nonmagnetic material to form a nonmagnetic layer.
  • the nonmagnetic material includes a nonmagnetic metal and the nonmagnetic material.
  • the recording layer is formed in a concavo-convex pattern, and the concave portion of the concavo-convex pattern is filled with a non-magnetic material. Interference can be prevented. Thereby, it is possible to improve the surface recording density while maintaining the reliability of the recorded information.
  • the disclosed magnetic recording medium can be efficiently manufactured by the magnetic recording medium manufacturing method disclosed above.
  • nonmagnetic metal at least one metal selected from the group consisting of tantalum, aluminum, tungsten, chromium, and silicon can be used.
  • the nonmagnetic layer includes a first nonmagnetic layer made of the nonmagnetic metal and a second nonmagnetic layer made of an oxide or nitride of the nonmagnetic metal, and the first nonmagnetic layer comprises: You may arrange
  • the concentration of the oxygen element or the nitrogen element contained in the nonmagnetic material filled in the recess may increase upward from the bottom surface side of the recess.
  • FIG. 1 to 5 are process sectional views schematically showing an example of the manufacturing process of the magnetic recording medium of the present invention.
  • a base metal layer 11 and a magnetic layer 12 are laminated on a nonmagnetic substrate 10 by sputtering or the like.
  • the nonmagnetic substrate 10 is not particularly limited as long as it is formed of a nonmagnetic material, and for example, a glass substrate, a silicon substrate, a nonmagnetic metal substrate, a ceramic substrate, a carbon substrate, a resin substrate, or the like can be used.
  • the thickness of the nonmagnetic substrate is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 to 0.6 mm.
  • Examples of the metal used for the base metal layer 11 include Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Te, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Al, Si, or an alloy thereof can be used.
  • the underlying metal layer is effective in controlling the crystallinity and flatness of the magnetic layer, and is preferably provided for increasing the recording density of the medium. However, when the underlying metal layer 11 is not provided, the nonmagnetic substrate 10 is provided.
  • the magnetic layer 12 may be formed directly on the substrate.
  • the thickness of the base metal layer is not particularly limited, and may be, for example, 30 to 200 nm.
  • the magnetic material used for the magnetic layer 12 for example, PtCo, SmCo, FeCo or the like can be used.
  • the thickness of the magnetic layer is not particularly limited, and may be, for example, 5 to 30 nm.
  • a recess 13 penetrating the magnetic layer 12 is formed by dry etching or the like to form a recording layer having a concavo-convex pattern of the magnetic layer 12.
  • a first nonmagnetic film 14 is formed by depositing a nonmagnetic metal on the inner surface of the recess 13 by sputtering with high directivity.
  • the minimum film thickness Tmin from the bottom surface of the recess 13 of the first nonmagnetic film 14 is lower than a value obtained by multiplying the total height Tmax of the recess 13 by the reciprocal of the maximum expansion coefficient due to oxidation or nitridation of the nonmagnetic metal.
  • the value is set within a range having an upper limit of less than the total height Tmax of the recess 13. In this case, since it is not necessary to completely fill the recess 13 with the first nonmagnetic film 14, the film formation time can be shortened.
  • the nonmagnetic metal of the first nonmagnetic film 14 is oxidized or nitrided by dry etching such as reactive ion etching (RIE) using oxygen gas or nitrogen gas.
  • RIE reactive ion etching
  • the second nonmagnetic film 15 is formed outside the first nonmagnetic film 14.
  • the recess 13 is filled with the first nonmagnetic film 14 made of a nonmagnetic metal and the second nonmagnetic film 15 made of a nonmagnetic metal oxide or nitride.
  • the second nonmagnetic film 15 isotropically grows, the unevenness of the unevenness of the surface 15a of the second nonmagnetic film 15 which is the outermost surface is higher than the unevenness of the uneven pattern of the original recording layer. Become smaller.
  • the implementation conditions such as RIE can be appropriately set according to the type of nonmagnetic metal.
  • the nonmagnetic metal may be any nonmagnetic metal that expands by oxidation or nitridation, and Ta, Al, W, Cr, Si, or an alloy thereof is particularly preferable.
  • the maximum expansion coefficient due to oxidation of Ta is about twice, and if the first nonmagnetic film 14 made of Ta is formed at least from the bottom surface of the recess 13 to a depth of about 1/2, the recess 13 after the oxidation becomes It is completely filled with a non-magnetic material containing Ta and Ta 2 O 5 .
  • the film formation time of the first nonmagnetic film 14 can also be reduced to about half compared with the case where the recess 13 is completely filled with the first nonmagnetic film 14.
  • the formation depth of the first nonmagnetic film 14 in the recess 13 is set to a depth less than about 1/2 from the bottom surface of the recess 13 by increasing the etching time of RIE or increasing the oxygen gas pressure. You can also.
  • the bias power is preferably about 250 W or less. This is because when the bias power exceeds 250 W, the physical etching effect is increased by oxygen gas ions, and the growth rate of the Ta oxide film tends to be slow.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • the magnetic recording medium manufactured by the above manufacturing method includes a recording layer having a concavo-convex pattern of the magnetic layer 12 as shown in FIG. 5, and the recess 13 penetrating the magnetic layer 12 includes a nonmagnetic metal, A nonmagnetic material containing an oxide or nitride of a nonmagnetic metal is filled.
  • the first nonmagnetic film 14 and the second nonmagnetic film 15 are not completely separated as described above.
  • a nonmagnetic material filled in the recess 13 is used.
  • a gradient material structure is employed in which the concentration of the oxygen element or nitrogen element contained in is increased upward from the bottom surface side of the recess 13. In such a case, the concentration of oxygen element or nitrogen element can be measured by a fluorescent X-ray analysis (XRF) apparatus or the like.
  • XRF fluorescent X-ray analysis
  • Example 1 A magnetic recording medium was produced as follows. First, a base metal layer made of Ta, Pt, and Ru having a total thickness of 30 nm was formed on a glass substrate having a thickness of 0.6 mm by sputtering. Next, a magnetic layer made of PtCo having a thickness of 10 nm was formed on the base metal layer by sputtering.
  • a cylindrical concave portion having a depth of 25 nm and a diameter of 18 nm penetrating the magnetic layer was formed by dry etching to form a convex recording layer having a concave and convex pattern of the magnetic layer.
  • Ta was formed on the inner surface of the recess by sputtering with high directivity, and a Ta film was formed from the bottom of the recess to a depth of about 12 nm.
  • the Ta film was oxidized and expanded by RIE using oxygen gas.
  • FIG. 6 shows an SPM cross-sectional view of the recording layer.
  • planarization work was performed by CMP to obtain a magnetic recording medium of this example.
  • the height difference of the concavo-convex pattern was confirmed by SPM, and the planarization was performed until the height difference of the concavo-convex pattern reached 0 nm.
  • Comparative Example 1 Except that Ta is formed on the inner surface of the concave portion of the recording layer having the concavo-convex pattern by sputtering with high directivity, the concave portion is almost completely filled with the Ta film, and then RIE using oxygen gas is not performed. In the same manner as in Example 1, a magnetic recording medium of this comparative example was produced.
  • the height difference of the concavo-convex pattern of the recording layer after filling the concave portion with Ta was measured by SPM, and as a result, it was about 25 nm.
  • FIG. 7 shows an SPM cross-sectional view of the recording layer.
  • FIG. 8 shows the relationship between the height difference of the concavo-convex pattern of Example 1 and Comparative Example 1 and the CMP planarization time.
  • Example 1 the CMP planarization time can be shortened to about 1/3 compared to Comparative Example 1.
  • Example 2 A magnetic recording medium of this example was produced in the same manner as in Example 1 except that Al was used instead of Ta. Also in this example, the height difference of the uneven pattern of the recording layer after RIE was measured by SPM, and as a result, it was about 12 nm.
  • the height difference of the concave-convex pattern of the recording layer after filling the concave portions with Al was measured by SPM, and as a result, it was about 30 nm.
  • FIG. 9 shows the relationship between the height difference of the concavo-convex pattern of Example 2 and Comparative Example 2 and the CMP planarization work time.
  • the CMP planarization time can be shortened to 1 ⁇ 2 or less compared to Comparative Example 2.
  • Example 3 A magnetic recording medium of this example was produced in the same manner as in Example 1 except that Si was used instead of Ta and RIE was performed as follows.
  • the Si film was nitrided and expanded by RIE using nitrogen gas.
  • the height difference of the concavo-convex pattern of the recording layer after RIE was measured by SPM.
  • the height difference of the concave / convex pattern of the recording layer after filling the concave portions with SiN was measured by SPM, and as a result, it was about 27 nm.
  • FIG. 10 shows the relationship between the height difference of the concavo-convex pattern of Example 3 and Comparative Example 3 and the CMP planarization work time.
  • the CMP planarization time can be shortened to about 1 ⁇ 2 compared to Comparative Example 3.
  • Example 4 A magnetic recording medium of this example was fabricated in the same manner as in Example 1 except that instead of RIE using oxygen gas, the Ta film was oxidized and expanded as follows.
  • the recording layer in which the Ta film was formed was arranged in a sealed container connecting the rotary pump and the oxygen gas cylinder.
  • oxygen gas was injected for 30 minutes while the air in the sealed container was exhausted with a rotary pump, and then the valve was closed to fill the sealed container with oxygen gas.
  • the sealed container was stored in a thermostatic apparatus maintained at 60 ° C. for 1 week.
  • the height difference of the uneven pattern of the recording layer after storage for 1 week in a thermostatic device was measured by SPM, and as a result, it was about 10 nm.
  • the CMP planarization operation time could be shortened in the same manner as in Examples 1 to 3.
  • the oxidation method of this embodiment has an advantage that a large amount of medium can be processed at a time.
  • a magnetic recording medium having a recording layer formed in a concavo-convex pattern, having a sufficiently flat surface and good recording and reproducing accuracy can be efficiently manufactured.

Abstract

　開示の磁気記録媒体の製造方法は、基材の上に磁性層を形成する工程と、前記磁性層を貫通する凹部を形成して、前記磁性層の凹凸パターンを有する記録層を形成する工程と、前記凹部に空間を残し、前記凹部の内面上に酸化性材料又は窒化性材料を成膜する工程と、成膜された前記材料を酸化又は窒化して、酸化材料又は窒化材料で前記空間を充填する工程と、前記記録層上の余剰の前記酸化材料又は前記窒化材料を除去して平坦化する工程とを含む。

Description

磁気記録媒体及びその製造方法
　本発明は、磁気記録媒体及びその製造方法に関する。
　従来、ハードディスク等の磁気記録媒体は、記録層を形成する磁性粒子の微細化、ヘッド加工の微細化等の改良により著しい面記録密度の向上が図られてきた。しかし、従来の磁気記録媒体における記録層の磁性膜は、平面状に形成された連続膜であるため、面記録密度を高めるために記録ビットを微細化すると、隣接する記録ビット同士の磁気記録情報が干渉し合って記録情報の信頼性が低下する問題がある。このため、記録ビットの微細化による面記録密度の向上には限界がある。これに対処するため、一層の面記録密度の向上が可能である磁気記録媒体として、記録層を凹凸パターンで形成してなるディスクリートトラックメディアやディスクリートビットメディア等のパターンドメディアタイプの磁気記録媒体が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
　上記パターンドメディアタイプの磁気記録媒体では、ヘッド・スライダの浮上高さを安定化させるため、媒体表面を平坦化する必要があり、そのために凹凸パターンの記録層上に非磁性材料を成膜して凹部を充填する必要がある。この非磁性材料を成膜する手法としては、スパッタリング等の成膜技術を利用することができる。
特開２００５－２３５３５６号公報 特開２００６－１５５８６３号公報
　しかし、従来の指向性の良いスパッタリング等による成膜では、元の凹凸パターンの高低差をそのまま反映して非磁性材料が成長する。このため、非磁性材料により凹部を充填しても、媒体表面には元の凹凸パターンの高低差がそのまま残ることになり、その後の平坦化作業に長時間を要する。また、上記従来のスパッタリング等による成膜では、凹凸パターンの凹部を非磁性材料で完全に満たす必要があり、成膜作業に時間とコストを要する。さらに、上記従来のスパッタリング等による成膜では、成膜作業と平坦化作業とを何度も繰り返す必要がある場合があり、作業工程が煩雑となる。
　一方、非磁性材料を等方的に成長させて成膜し、元の凹凸パターンの高低差を出来るだけ小さくすることも考えられる。しかし、指向性を低下させてスパッタリング等により成膜すると、非磁性材料が凹凸パターンの凸部の頂点を中心に成長する。このため、凹凸パターンの凹部に非磁性材料が充分に充填されないことになる。
　本発明は上記問題を解決したもので、凹凸パターンで形成された記録層を有し、表面が充分に平坦で記録再生精度が良好な磁気記録媒体を効率的に製造できる磁気記録媒体の製造方法を提供するものである。
　開示の磁気記録媒体の製造方法は、基材の上に磁性層を形成する工程と、前記磁性層を貫通する凹部を形成して、前記磁性層の凹凸パターンを有する記録層を形成する工程と、前記凹部に空間を残し、前記凹部の内面上に酸化性材料又は窒化性材料を成膜する工程と、成膜された前記材料を酸化又は窒化して、酸化材料又は窒化材料で前記空間を充填する工程と、前記記録層上の余剰の前記酸化材料又は前記窒化材料を除去して平坦化する工程とを含む。
　開示の磁気記録媒体の製造方法によれば、凹凸パターンで形成された記録層を有し、表面が充分に平坦で記録再生精度が良好な磁気記録媒体を効率的に製造できる。
図１は、本発明の磁気記録媒体の製造工程の一例を模式的に示す第１工程断面図である。 図２は、本発明の磁気記録媒体の製造工程の一例を模式的に示す第２工程断面図である。 図３は、本発明の磁気記録媒体の製造工程の一例を模式的に示す第３工程断面図である。 図４は、本発明の磁気記録媒体の製造工程の一例を模式的に示す第４工程断面図である。 図５は、本発明の磁気記録媒体の製造工程の一例を模式的に示す第５工程断面図である。 図６は、実施例１の記録層のＳＰＭ断面図である。 図７は、比較例１の記録層のＳＰＭ断面図である。 図８は、実施例１及び比較例１の凹凸パターンの高低差とＣＭＰ平坦化作業時間との関係を示す図である。 図９は、実施例２及び比較例２の凹凸パターンの高低差とＣＭＰ平坦化作業時間との関係を示す図である。 図１０は、実施例３及び比較例３の凹凸パターンの高低差とＣＭＰ平坦化作業時間との関係を示す図である。
　先ず、本発明の磁気記録媒体の製造方法について説明する。本発明の磁気記録媒体の製造方法の一例は、基材の上に磁性層を形成する工程と、上記磁性層を貫通する凹部を形成して、上記磁性層の凹凸パターンを有する記録層を形成する工程と、上記凹部に空間を残し、上記凹部の内面上に酸化性材料又は窒化性材料を成膜する工程と、成膜された上記材料を酸化又は窒化して、酸化材料又は窒化材料で上記空間を充填する工程と、上記記録層上の余剰の上記酸化材料又は上記窒化材料を除去して平坦化する工程とを含む。
　開示の磁気記録媒体の製造方法では、上記凹凸パターンの凹部の内面上に酸化性材料又は窒化性材料を成膜した後、この成膜された上記材料を酸化又は窒化して膨張させることにより、凹部を非磁性材料で充填することができる。このため、元の凹凸パターンの高低差の反映を出来るだけ小さく抑えて凹部に非磁性材料を充填でき、その後の平坦化作業を短時間に効率的に行うことができる。
　上記酸化性材料及び上記窒化性材料は、タンタル、アルミニウム、タングステン、クロム及びケイ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属であることが好ましい。これらの金属は、酸化又は窒化されることにより膨張し、元の凹凸パターンの高低差を吸収しながら凹部を非磁性材料で充填できるからである。
　また、上記酸化性材料又は上記窒化性材料を成膜する工程において、成膜された上記材料の上記凹部の底面からの最小膜厚が、上記凹部の総高さに上記材料の酸化又は窒化による最大膨張率の逆数を掛けた値を下限値とし、上記凹部の総高さ未満を上限値とする範囲内にあることが好ましい。これにより、確実に上記凹部を非磁性材料で充填できる。
　次に、本発明の磁気記録媒体について説明する。本発明の磁気記録媒体の一例は、磁性層の凹凸パターンを有する記録層を備えている。また、上記記録層は、上記磁性層を貫通する凹部を有し、上記凹部には、非磁性材料が充填されて非磁性層を形成し、上記非磁性材料は、非磁性金属と、上記非磁性金属の酸化物又は窒化物とを含んでいる。
　開示の磁気記録媒体は、記録層を凹凸パターンで形成し、凹凸パターンの凹部には非磁性材料が充填されているため、記録ビットを微細化しても、隣接する記録ビット同士の磁気記録情報が干渉し合うことを防止できる。これにより、記録情報の信頼性を維持しつつ、面記録密度の向上を実現できる。また、開示の磁気記録媒体は、上記開示の磁気記録媒体の製造方法により効率的に製造可能である。
　上記非磁性金属としては、タンタル、アルミニウム、タングステン、クロム及びケイ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を用いることができる。
　また、上記非磁性層は、上記非磁性金属からなる第１非磁性層と、上記非磁性金属の酸化物又は窒化物からなる第２非磁性層とを含み、上記第１非磁性層は、上記凹部の底面側に配置されていてもよい。
　また、上記凹部に充填された上記非磁性材料に含まれる酸素元素又は窒素元素の濃度は、上記凹部の底面側から上方に向かって増加していてもよい。
　以下、本発明の磁気記録媒体の製造方法の一例を図面に基づき説明する。図１～図５は、本発明の磁気記録媒体の製造工程の一例を模式的に示す工程断面図である。
　先ず、図１に示すように、非磁性基板１０の上に下地金属層１１と、磁性層１２とをスパッタリング等により積層して形成する。
　非磁性基板１０は、非磁性材料で形成されていれば特に限定されず、例えば、ガラス基板、シリコン基板、非磁性金属基板、セラミック基板、カーボン基板、樹脂基板等を使用できる。非磁性基板の厚さは特に限定されず、例えば、０．１～０．６ｍｍとすればよい。
　下地金属層１１に用いる金属としては、例えば、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｓｉの単体又はこれらの合金を使用できる。下地金属層は、磁性層の結晶性制御や平坦性制御に効果があり、媒体高記録密度化のためには設ける方が望ましいが、下地金属層１１を設けない場合には、非磁性基板１０の上に磁性層１２を直接形成すればよい。下地金属層の厚さは特に限定されず、例えば、３０～２００ｎｍとすればよい。
　磁性層１２に用いる磁性材料としては、例えば、ＰｔＣｏ、ＳｍＣｏ、ＦｅＣｏ等を使用できる。磁性層の厚さは特に限定されず、例えば、５～３０ｎｍとすればよい。
　次に、図２に示すように、ドライエッチング等により磁性層１２を貫通する凹部１３を形成して、磁性層１２の凹凸パターンを有する記録層を形成する。
　次に、図３に示すように、凹部１３の内面上に非磁性金属を指向性の高いスパッタリング等により成膜して第１非磁性膜１４を形成する。この際、第１非磁性膜１４の凹部１３の底面からの最小膜厚Ｔｍｉｎは、凹部１３の総高さＴｍａｘに上記非磁性金属の酸化又は窒化による最大膨張率の逆数を掛けた値を下限値とし、凹部１３の総高さＴｍａｘ未満を上限値とする範囲内に設定する。この場合、凹部１３を第１非磁性膜１４で完全に充填する必要がないため、成膜時間を短縮することができる。
　次に、図４に示すように、第１非磁性膜１４の非磁性金属を、酸素ガス又は窒素ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）等のドライエッチングにより酸化又は窒化して膨張させ、第１非磁性膜１４の外側に第２非磁性膜１５を形成する。これにより、凹部１３は、非磁性金属からなる第１非磁性膜１４と、非磁性金属の酸化物又は窒化物からなる第２非磁性膜１５により充填される。この際、第２非磁性膜１５は等方的に成長するため、最外面である第２非磁性膜１５の表面１５ａの凹凸の高低差は、元の記録層の凹凸パターンの高低差に比べて小さくなる。
　上記ＲＩＥ等の実施条件は、非磁性金属の種類に合わせて適宜設定できる。上記非磁性金属は、酸化又は窒化により膨張する非磁性金属であればよく、特にＴａ、Ａｌ、Ｗ、Ｃｒ、Ｓｉの単体又は合金が好ましい。
　例えば、酸素ガスを用いたＲＩＥでＴａを酸化する場合、Ｔａは酸化されると例えばＴａ２Ｏ５となり、その体積が２倍程度となる。即ち、Ｔａの酸化による最大膨張率は２倍程度であり、少なくとも凹部１３の底面から１／２程度の深さまでＴａからなる第１非磁性膜１４を形成すれば、酸化後において凹部１３は、Ｔａ及びＴａ２Ｏ５を含む非磁性材料により完全に充填される。この場合、第１非磁性膜１４の成膜時間も、凹部１３を第１非磁性膜１４で完全に充填する場合に比べて半分程度にすることができる。但し、ＲＩＥのエッチング時間を長くする又は酸素ガス圧を高くすることなどにより、凹部１３における第１非磁性膜１４の形成深さを、凹部１３の底面から１／２程度を下回る深さとすることもできる。
　また、上記ＲＩＥのバイアス電力を低く設定することにより、Ｔａ膜の厚さは目減りすることなく、Ｔａ膜は酸素原子を取り込んで膨張することになる。例えば、Ｔａ膜の酸素ガスによるＲＩＥの場合、バイアス電力は２５０Ｗ以下程度が好ましい。バイアス電力が２５０Ｗを超えると、酸素ガスイオンにより物理的なエッチング効果が増加して、Ｔａ酸化膜の成長速度が遅くなる傾向があるからである。
　次に化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等により、記録層上の余剰の非磁性材料を除去して平坦化して、図５に示すように、磁気記録媒体２０を得る。第２非磁性膜１５の表面１５ａの凹凸の高低差は、元の記録層の凹凸パターンの高低差に比べて小さくなっているため（図４）、平坦化作業時間を大幅に短縮できる。
　即ち、上記製造方法により製造された磁気記録媒体は、図５に示すように、磁性層１２の凹凸パターンを有する記録層を備え、磁性層１２を貫通する凹部１３には、非磁性金属と、非磁性金属の酸化物又は窒化物とを含む非磁性材料が充填されている。
　但し、製造条件等によっては、上記のように第１非磁性膜１４と第２非磁性膜１５とが完全に分離して形成されるのではなく、例えば、凹部１３に充填された非磁性材料に含まれる酸素元素又は窒素元素の濃度が、凹部１３の底面側から上方に向かって増加するような傾斜材料構造をとる場合もある。このような場合の酸素元素又は窒素元素の濃度は、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）装置等により測定できる。
　次に、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。但し、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
　（実施例１）
　次のようにして磁気記録媒体を作製した。先ず、厚さ０．６ｍｍのガラス基板の上に合計厚さ３０ｎｍのＴａ、Ｐｔ、Ｒｕからなる下地金属層をスパッタリングにより形成した。次に、下地金属層の上に厚さ１０ｎｍのＰｔＣｏからなる磁性層をスパッタリングにより形成した。
　次に、ドライエッチングにより磁性層を貫通する深さ２５ｎｍ、直径１８ｎｍの円筒状の凹部を形成して、磁性層の凹凸パターンを有する凸状の記録層を形成した。続いて、凹部の内面上にＴａを指向性の高いスパッタリングにより成膜して、凹部の底面から１２ｎｍ程度の深さまでＴａ膜を形成した。
　次に、酸素ガスを用いたＲＩＥによりＴａ膜を酸化させて膨張させた。ＲＩＥの実施条件としては、ガス圧：１．５Ｐａ、放電電力：アンテナ側／バイアス側＝２００Ｗ／５０Ｗ、エッチング時間：１２０秒とした。
　ここで、ＲＩＥ後の記録層の凹凸パターンの高低差を走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｐｒｏｂｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）で測定した結果、約８ｎｍであった。図６に上記記録層のＳＰＭ断面図を示す。
　次に、上記記録層上の余剰の非磁性材料を除去するため、ＣＭＰにより平坦化作業を行って、本実施例の磁気記録媒体を得た。凹凸パターンの高低差はＳＰＭで確認し、平坦化作業は、凹凸パターンの高低差が０ｎｍになるまで行った。
　（比較例１）
　凹凸パターンを有する記録層の凹部の内面上にＴａを指向性の高いスパッタリングにより成膜して、凹部をほぼ完全にＴａ膜で充填し、その後、酸素ガスを用いたＲＩＥを行わなかった以外は、実施例１と同様にして本比較例の磁気記録媒体を作製した。
　本比較例でもＴａを凹部に充填した後の記録層の凹凸パターンの高低差をＳＰＭで測定した結果、約２５ｎｍであった。図７に上記記録層のＳＰＭ断面図を示す。
　さらに、図８に実施例１及び比較例１の凹凸パターンの高低差とＣＭＰ平坦化作業時間との関係を示す。図８から明らかなように、実施例１では、比較例１に比べて、ＣＭＰ平坦化作業時間を１／３程度まで短縮できることが分かる。
　（実施例２）
　Ｔａに代えてＡｌを用いた以外は、実施例１と同様にして本実施例の磁気記録媒体を作製した。本実施例でもＲＩＥ後の記録層の凹凸パターンの高低差をＳＰＭで測定した結果、約１２ｎｍであった。
　（比較例２）
　凹凸パターンを有する記録層の凹部の内面上にＡｌを指向性の高いスパッタリングにより成膜して、凹部をほぼ完全にＡｌ膜で充填し、その後、酸素ガスを用いたＲＩＥを行わなかった以外は、実施例２と同様にして本比較例の磁気記録媒体を作製した。
　本比較例でもＡｌを凹部に充填した後の記録層の凹凸パターンの高低差をＳＰＭで測定した結果、約３０ｎｍであった。
　図９に実施例２及び比較例２の凹凸パターンの高低差とＣＭＰ平坦化作業時間との関係を示す。図９から明らかなように、実施例２では、比較例２に比べて、ＣＭＰ平坦化作業時間を１／２以下にまで短縮できることが分かる。
　（実施例３）
　Ｔａに代えてＳｉを用い、ＲＩＥを下記のように行った以外は、実施例１と同様にして本実施例の磁気記録媒体を作製した。
　即ち、窒素ガスを用いたＲＩＥによりＳｉ膜を窒化させて膨張させた。ＲＩＥの実施条件としては、ガス圧：１．５Ｐａ、放電電力：アンテナ側／バイアス側＝２００Ｗ／５０Ｗ、エッチング時間：１２０秒とした。
　本実施例でもＲＩＥ後の記録層の凹凸パターンの高低差をＳＰＭで測定した結果、約１５ｎｍであった。
　（比較例３）
　凹凸パターンを有する記録層の凹部の内面上にＳｉＮを指向性の高いスパッタリングにより成膜して、凹部をほぼ完全にＳｉＮ膜で充填し、その後、窒素ガスを用いたＲＩＥを行わなかった以外は、実施例３と同様にして本比較例の磁気記録媒体を作製した。
　本比較例でもＳｉＮを凹部に充填した後の記録層の凹凸パターンの高低差をＳＰＭで測定した結果、約２７ｎｍであった。
　図１０に実施例３及び比較例３の凹凸パターンの高低差とＣＭＰ平坦化作業時間との関係を示す。図１０から明らかなように、実施例３では、比較例３に比べて、ＣＭＰ平坦化作業時間を１／２程度まで短縮できることが分かる。
　（実施例４）
　酸素ガスを用いたＲＩＥに代えて、下記のようにしてＴａ膜を酸化させて膨張させた以外は、実施例１と同様にして本実施例の磁気記録媒体を作製した。
　即ち、ロータリーポンプと酸素ガスボンベとを繋いだ密閉容器の中にＴａ膜を形成した記録層を配置した。次に、ロータリーポンプで密閉容器内の空気を排気しながら、酸素ガスを３０分間注入した後にバルブを閉めて密閉容器内を酸素ガスで満たした。その後、その密閉容器ごと６０℃に保った恒温装置内で１週間保管した。
　本実施例では、恒温装置に１週間保管した後の記録層の凹凸パターンの高低差をＳＰＭで測定した結果、約１０ｎｍであった。本実施例では、Ｔａ膜の酸化には長時間を要したが、ＣＭＰ平坦化作業時間は実施例１～３と同様に短縮できた。また、本実施例の酸化方法は、一度に大量の媒体を処理できる長所がある。
　開示の磁気記録媒体の製造方法によれば、凹凸パターンで形成された記録層を有し、表面が充分に平坦で記録再生精度が良好な磁気記録媒体を効率的に製造でき、その磁気記録媒体は、ハードディスク等に利用できる。
　１０　非磁性基板
　１１　下地金属層
　１２　磁性層
　１３　凹部
　１４　第１非磁性膜
　１５　第２非磁性膜
　２０　磁気記録媒体

Claims (13)

  1. 　磁性層の凹凸パターンを有する記録層を含む磁気記録媒体であって、
    　前記記録層は、前記磁性層を貫通する凹部を有し、
    　前記凹部には、非磁性材料が充填されて非磁性層を形成し、
    　前記非磁性材料は、非磁性金属と、前記非磁性金属の酸化物又は窒化物とを含む磁気記録媒体。
  2. 　前記非磁性金属が、タンタル、アルミニウム、タングステン、クロム及びケイ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属である請求項１に記載の磁気記録媒体。
  3. 　前記非磁性層が、前記非磁性金属からなる第１非磁性層と、前記非磁性金属の酸化物又は窒化物からなる第２非磁性層とを含み、前記第１非磁性層は、前記凹部の底面側に配置されている請求項１に記載の磁気記録媒体。
  4. 　前記凹部に充填された前記非磁性材料に含まれる酸素元素又は窒素元素の濃度が、前記凹部の底面側から上方に向かって増加している請求項１に記載の磁気記録媒体。
  5. 　基材の上に磁性層を形成する工程と、
    　前記磁性層を貫通する凹部を形成して、前記磁性層の凹凸パターンを有する記録層を形成する工程と、
    　前記凹部に空間を残し、前記凹部の内面上に酸化性材料を成膜する工程と、
    　成膜された前記酸化性材料を酸化して、酸化材料で前記空間を充填する工程と、
    　前記記録層上の余剰の前記酸化材料を除去して平坦化する工程とを含む磁気記録媒体の製造方法。
  6. 　前記酸化性材料が、タンタル、アルミニウム、タングステン、クロム及びケイ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属である請求項５に記載の磁気記録媒体の製造方法。
  7. 　前記酸化性材料を成膜する工程において、成膜された前記酸化性材料の前記凹部の底面からの最小膜厚が、前記凹部の総高さに前記酸化性材料の酸化による最大膨張率の逆数を掛けた値を下限値とし、前記凹部の総高さ未満を上限値とする範囲内にある請求項５に記載の磁気記録媒体の製造方法。
  8. 　基材の上に磁性層を形成する工程と、
    　前記磁性層を貫通する凹部を形成して、前記磁性層の凹凸パターンを有する記録層を形成する工程と、
    　前記凹部に空間を残し、前記凹部の内面上に窒化性材料を成膜する工程と、
    　成膜された前記窒化性材料を窒化して、窒化材料で前記空間を充填する工程と、
    　前記記録層上の余剰の前記窒化材料を除去して平坦化する工程とを含む磁気記録媒体の製造方法。
  9. 　前記窒化性材料が、タンタル、アルミニウム、タングステン、クロム及びケイ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属である請求項８に記載の磁気記録媒体の製造方法。
  10. 　前記窒化性材料を成膜する工程において、成膜された前記窒化性材料の前記凹部の底面からの最小膜厚が、前記凹部の総高さに前記窒化性材料の窒化による最大膨張率の逆数を掛けた値を下限値とし、前記凹部の総高さ未満を上限値とする範囲内にある請求項８に記載の磁気記録媒体の製造方法。
  11. 　非磁性基材の上に磁性層を形成する工程と、
    　前記磁性層を貫通する凹部を形成して、前記磁性層の凹凸パターンを有する記録層を形成する工程と、
    　前記凹部の内面上に非磁性金属を成膜する工程と、
    　成膜された前記非磁性金属を酸化又は窒化して、前記非磁性金属と、前記非磁性金属の酸化物又は窒化物とを含む非磁性材料で前記凹部を充填する工程と、
    　前記記録層上の余剰の前記非磁性材料を除去して平坦化する工程とを含む磁気記録媒体の製造方法。
  12. 　前記非磁性金属が、タンタル、アルミニウム、タングステン、クロム及びケイ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属である請求項１１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
  13. 　前記非磁性金属を成膜する工程において、成膜された前記非磁性金属の前記凹部の底面からの最小膜厚が、前記凹部の総高さに前記非磁性金属の酸化又は窒化による最大膨張率の逆数を掛けた値を下限値とし、前記凹部の総高さ未満を上限値とする範囲内にある請求項１１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
     
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