JP4357570B2 - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は磁気記録媒体の製造方法に関する。

近年、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に組み込まれる磁気記録媒体において、隣接トラック間の干渉によりトラック密度の向上が妨げられるという問題が顕在化している。特に記録ヘッド磁界のフリンジ効果による書きにじみの低減は重要な技術課題である。

このような問題に対して、記録トラック間を物理的に分離したディスクリートトラック型パターンド媒体（ＤＴＲ媒体）や、記録ビット間を物理的に分離したビットパターンド媒体（ＢＰＭ）が提案されている。ＤＴＲ媒体やＢＰＭは、記録時におけるサイドイレース、再生時におけるサイドリードを低減できるため、トラック密度を高めることが可能となり、高密度磁気記録媒体として有望である。

ＤＴＲ媒体のように、表面に凹凸が形成された媒体を浮上ヘッドで記録再生する際には、ヘッドの浮上性が問題になる。たとえば、ＤＴＲ媒体で隣接トラック間を完全に分離しようとすると、厚さ約１５ｎｍの強磁性体からなる磁気記録層および厚さ約５ｎｍの保護層の計２０ｎｍを除去して溝を形成する。一方、浮上ヘッドの浮上設計量は１０ｎｍ程度であるため、溝を非磁性体で充填し、ＤＴＲ媒体の表面を平滑にすることによってヘッドの浮上性を確保することが考えられていた。しかし、この平滑化工程は困難である。

そこで、平滑な磁気記録層を局所的に変質させてパターン化する方法が提案されている（特許文献１〜４）。特許文献１は磁気記録層の一部をハロゲンと反応させて変質させることによりＢＰＭを製造する方法を開示している。特許文献２は磁気記録層の一部に窒素イオン注入を行って変質させることによりＤＴＲ媒体を製造する方法を開示している。特許文献３は磁性層の一部にＡｇイオンを注入してその部位の保磁力を増大させることによりＤＴＲ媒体を製造する方法を開示している。特許文献４は磁性層の一部にＨｅイオンを照射して磁気特性を変質させることによりパターン化する方法を開示している。これらの方法では、媒体表面に凹凸を形成することなく磁性パターンを形成することができ、ヘッドの浮上性が確保されたＤＴＲ媒体やＢＰＭを提供できる。

しかし、特許文献２や特許文献４のような窒素イオンやＨｅイオンによる磁性層の変質を利用する方法では、記録トラック間の分離が不十分になることがわかってきた。

特許文献１のようにハロゲンとの反応を用いる方法で製造された媒体は高温多湿環境下での信頼性に改善の余地があることがわかってきた。

特許文献３は磁気記録層に重原子を注入した効果で照射部の磁気特性をよくするものであるが、ヘッド位置決め精度が２０ｎｍ程度であり、仕様値の１０ｎｍ以下を満たさない。磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）で媒体表面を観察したところ、サーボパターンの磁気的形状が非常に悪いことがわかった。これは、高エネルギーの重原子イオンが拡散して磁気記録層のダメージを与えているためであると考えられる。
特許第３８８６８０２号公報 特開平５−２０５２５７号公報 特開２００５−２２３１７７号公報 特表２００２−５０１３００号公報

本発明の目的は、記録再生ヘッドの浮上性を確保しつつ、ヘッド位置決め精度がよく、ＳＮ比が良好で、高温多湿環境下でも高い信頼性を示す磁気記録媒体を製造できる方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る磁気記録媒体の製造方法は、基板上に磁気記録層を成膜し、前記磁気記録層の記録部に対応する領域にマスクを形成し、前記マスクに覆われていない領域の磁気記録層の一部をエッチングガスによりエッチングして磁気記録層に凹凸を形成し、凹部に残存する磁気記録層をＮｅガスにより改質して非記録部を形成し、全面に保護膜を形成することを特徴とする。

本発明の他の態様に係る磁気記録媒体の製造方法は、基板上に磁気記録層を成膜し、前記磁気記録層の記録部に対応する領域にマスクを形成し、前記マスクに覆われていない領域の磁気記録層の一部をエッチングガスとＮｅガスとの混合ガスにより処理してエッチングおよび改質を同時に行い、磁気記録層に凹凸を形成するとともに凹部に非記録部を形成し、全面に保護膜を形成することを特徴とする。

本発明の方法によれば、記録再生ヘッドの浮上性を確保しつつ、ヘッド位置決め精度がよく、ＳＮ比が良好で、高温多湿環境下でも高い信頼性を示す磁気記録媒体を製造できる。また、磁気記録層をＮｅガスで改質して非記録部を形成することにより、非記録部の表面に形成されるＤＬＣ保護膜の膜質を向上させることができ、さらなるＳＮ比の向上につながる。

上記課題を解決するために、磁気記録層の表面に１０ｎｍ以下の凹凸を形成したＤＴＲ媒体およびＢＰＭの製造方法を検討した。現在のＨＤＤ媒体は、信号出力を確保するために磁気記録層の膜厚は１５ｎｍ程度必要なため、１０ｎｍ以下の凹凸を形成した状態では凹部の底に５ｎｍ以上の磁気記録層の一部が残る。この状態では、凹部の底に残った磁気記録層に記録能力があるので、サイドイレース現象、サイドリード現象を抑制することができない。そこで、凹部の底に残った５ｎｍ以上の磁気記録層を磁気的に失活させることにより、記録ヘッドの浮上性を確保しつつサイドイレース現象、サイドリード現象を抑制できるＤＴＲ媒体およびＢＰＭを製造するようにした。

凹部の底に残った５ｎｍ以上の磁気記録層を磁気的に失活させるには、Ｎｅガスに曝露させるのが好適であることがわかった。反応性ガスに曝露させた場合には経時劣化による信頼性低下が懸念される。ＨＤＤにおいては、空気中の水分との反応により磁気記録層の劣化やコロージョン発生がＢＥＲ低下の原因になる。これに対して、Ｎｅガスは反応不活性であるので経時劣化による信頼性低下の懸念がない。また、Ｎｅは原子番号が小さく、適度な質量を有する点でも好ましい。磁気記録層の磁性の失活については、強磁性体に侵入した原子がエネルギーを失う過程で局所的に高温状態を生じ、強磁性体の結晶構造を破壊するのが主要因である。この観点からは強磁性体に重原子を侵入させることが好ましいが、重原子になるほど、強磁性体の膜厚方向に侵入しにくくなる傾向がある。また、侵入を受ける強磁性体と侵入元素との質量が近くなると、スパッタリング現象が生じるため、強磁性体と同程度の質量を有する原子は磁性を失活させる作用がむしろ小さくなる。逆に、Ｈｅのような軽元素は強磁性体に侵入しやすいが、軽すぎるため磁性を失活させる効果は小さい。これに対して、Ｎｅガスは適度な質量を有し、強磁性体の磁性を失活させるのに好適であり、しかも水との反応性が小さいという利点がある。

また、Ｎｅガスは強磁性体の磁性を失活させるのに有利なため、必ずしも磁気記録層の表面に凹凸を形成する必要はなく、平坦な磁気記録層をＮｅガスに曝露させて磁性を失活させることによっても、サイドイレース現象、サイドリード現象を抑制できることを見出した。

さらに、Ｎｅガスを曝露することで、その表面に形成されるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）保護膜の膜質が向上することがわかった。保護膜の膜質向上はヘッドの浮上性を良好にするため、さらなるＳ／Ｎ向上につながる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

図１に、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）１の周方向に沿う平面図を示す。図１に示すように、媒体１の周方向に沿って、サーボ領域２と、データ領域３が交互に形成されている。サーボ領域２には、プリアンブル部２１、アドレス部２２、バースト部２３が含まれる。データ領域３には互いに分断されたディスクリートトラック３１が含まれる。

図２に、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体（ＢＰＭ）１の周方向に沿う平面図を示す。図２に示すように、サーボ領域２は図１と同様な構成を有する。データ領域３には互いに分断された記録ビット３２が含まれる。

図３（ａ）〜（ｉ）を参照して、本発明に係るＤＴＲ媒体またはＢＰＭの製造方法を説明する。

図３（ａ）に示すように、ガラス基板５１上に、厚さ１２０ｎｍのＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性下地層（図示せず）、厚さ２０ｎｍのＲｕからなる配向制御用の下地層（図示せず）、厚さ１５ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂からなる磁気記録層５２、厚さ２０ｎｍのカーボンからなるエッチング保護層５３を順次成膜する。ここでは、簡略化のために、軟磁性下地層および配向制御層は図示していない。

図３（ｂ）に示すように、エッチング保護層５３上に、レジスト５４として厚さ１００ｎｍのスピンオングラス（ＳＯＧ）をスピンコートする。このレジスト５４に対向するようにスタンパ６０を配置する。このスタンパ６０には図１または図２に示した磁性パターンと逆転した凹凸を有するパターンが形成されている。

図３（ｃ）に示すように、スタンパ６０を用いてインプリントを行い、スタンパ６０の凹部に対応してレジスト５４の凸部５４ａを形成する。インプリント後、スタンパ６０を除去する。

図３（ｄ）に示すように、パターン化されたレジスト５４の凹部の底に残っているレジスト残渣を除去する。たとえばＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチング装置を用い、プロセスガスとしてＣＦ₄を導入してチャンバー圧を２ｍＴｏｒｒとし、コイルのＲＦパワーとプラテンのＲＦパワーをそれぞれ１００Ｗ、エッチング時間を３０秒とする。

図３（ｅ）に示すように、レジスト５４のパターンをマスクとして、エッチング保護層５３をパターニングする。たとえば、ＩＣＰエッチング装置を用い、プロセスガスとしてＯ₂を導入してチャンバー圧を２ｍＴｏｒｒとし、コイルのＲＦパワーとプラテンのＲＦパワーをそれぞれ１００Ｗ、エッチング時間を３０秒とする。

図３（ｆ）に示すように、エッチング保護層５３のパターンをマスクとして、磁気記録層５２の一部をエッチングして凹凸を形成する。たとえば、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）イオンガンを用い、プロセスガスとしてＡｒを導入し、マイクロ波パワー８００Ｗ、加速電圧５００Ｖで１分間エッチングする。なお、プロセスガスとしてＡｒの代わりに、ＫｒまたはＸｅを用いてもよい。こうして、磁気記録層５２の非記録部にたとえば深さ１０ｎｍの凹部を形成する。

図３（ｇ）に示すように、凹部の底に残存する磁気記録層５２をＮｅガスにより改質し、磁性を失活させて非記録部５５を形成する。凹部の底に残存する磁気記録層５２を完全に非磁性化する必要はなく、磁気記録できない状態にすればよい。たとえば、磁化（Ｍｓ）は持っているが垂直方向の保磁力（Ｈｃ）が１ｋＯｅ以下というような軟磁性状態でもよいし、常磁性（外部磁場がないときには磁化を持たず、磁場を印加するとその方向に弱く磁化する磁性）状態でもよい。Ｎｅガスの曝露に用いる装置は、ＩＣＰエッチング装置でもよいし、ＥＣＲイオンガンでもよい。ＩＣＰエッチング装置を用いた場合、Ｎｅガスプラズマ中に試料を設置するので磁性を失活させる効果は高いが、基板バイアスによるダメージは発生する可能性がある。ＥＣＲイオンガンを用いた場合は約２ｋｅＶ程度までＮｅガスイオンを加速して試料に曝露できるため、深さ方向に精度よくＮｅ原子を注入することができるので好適である。この場合、３０秒程度のプロセス時間で磁性を失活させる効果が十分に発現し、プロセス時間を長くしても効果はそれほど変化しない。これは、Ｎｅガスの磁性失活効果が化学反応などの拡散律速ではなく、Ｎｅガスの注入深さに依存するためである。Ｎｅ原子の注入深さはプロセス時間ではなく、Ｎｅ原子の運動エネルギーに依存し、ＥＣＲイオンガンの場合には加速電圧、ＩＣＰエッチング装置の場合には基板バイアスパワーで決まる。なお、プロセス時間が長くなるとイオン種の絶対数が増加するため、磁性失活効果が若干増加する。

図３（ｈ）に示すように、エッチング保護層（カーボン）５３のパターンを除去する。たとえば、酸素ガスを用い、１００ｍＴｏｒｒ、１００Ｗの条件でＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を行う。通常、エッチング保護層５３のパターン上に残存するレジスト（ＳＯＧ）もリフトオフされる。ただし、最初にＣＦ₄ガスを用いたＲＩＥにより残存しているＳＯＧを剥離した後、酸素ガスを用いたＲＩＥでカーボンを剥離してもよい。

図３（ｉ）に示すように、ＣＶＤ（化学気相堆積法）にカーボンからなる表面保護膜５６を形成する。表面保護膜５６上に潤滑剤を塗布することにより本発明に係る磁気記録媒体を得る。

図４（ａ）〜（ｈ）に、本発明に係るＤＴＲ媒体またはＢＰＭの他の製造方法を示す。この方法では、図４（ｆ）において、エッチングマスクに覆われていない領域（非記録部）の磁気記録層５２の一部をエッチングガス（たとえばＡｒ）とＮｅガスとの混合ガスにより処理してエッチングおよび改質を同時に行い、磁気記録層５２に凹凸を形成するとともに凹部に非記録部５５を形成している。すなわち、図３（ｆ）および（ｇ）の工程を一工程で行っている。

図５（ａ）〜（ｈ）に、本発明に係るＤＴＲ媒体またはＢＰＭのさらに他の製造方法を示す。この方法では、図５（ｆ）において、エッチングマスクに覆われていない領域（非記録部）の磁気記録層５２の一部をエッチングすることなく、平坦な磁気記録層５２をＮｅガスにより改質して非記録部５５を形成している。

次に、本発明の実施形態において用いられる好適な材料について説明する。

［基板］
基板としては、たとえばガラス基板、Ａｌ系合金基板、セラミック基板、カーボン基板、酸化表面を有するＳｉ単結晶基板などを用いることができる。ガラス基板としては、アモルファスガラスおよび結晶化ガラスが用いられる。アモルファスガラスとしては、汎用のソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスが挙げられる。結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスが挙げられる。セラミック基板としては、汎用の酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの繊維強化物などが挙げられる。基板としては、上述した金属基板や非金属基板の表面にメッキ法やスパッタ法を用いてＮｉＰ層が形成されたものを用いることもできる。

［軟磁性下地層］
軟磁性下地層（ＳＵＬ）は、垂直磁磁気記録層を磁化するための単磁極ヘッドからの記録磁界を水平方向に通して、磁気ヘッド側へ還流させるという磁気ヘッドの機能の一部を担っており、磁界の記録層に急峻で充分な垂直磁界を印加させ、記録再生効率を向上させる作用を有する。軟磁性下地層には、Ｆｅ、ＮｉまたはＣｏを含む材料を用いることができる。このような材料として、ＦｅＣｏ系合金たとえばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど、ＦｅＮｉ系合金たとえばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど、ＦｅＡｌ系合金、ＦｅＳｉ系合金たとえばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど、ＦｅＴａ系合金たとえばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど、ＦｅＺｒ系合金たとえばＦｅＺｒＮなどを挙げることができる。Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微結晶構造または微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いることもできる。軟磁性下地層の他の材料として、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、ＴｉおよびＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることもできる。Ｃｏ合金には８０ａｔ％以上のＣｏが含まれることが好ましい。このようなＣｏ合金は、スパッタ法により製膜した場合にアモルファス層が形成されやすい。アモルファス軟磁性材料は、結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示すとともに、媒体の低ノイズ化を図ることができる。好適なアモルファス軟磁性材料としては、たとえばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂおよびＣｏＺｒＴａ系合金などを挙げることができる。

軟磁性下地層の下に、軟磁性下地層の結晶性の向上または基板との密着性の向上のために、さらに下地層を設けてもよい。こうした下地層の材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、これらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物を用いることができる。軟磁性下地層と記録層との間に、非磁性体からなる中間層を設けてもよい。中間層は、軟磁性下地層と記録層との交換結合相互作用を遮断し、記録層の結晶性を制御する、という２つの作用を有する。中間層の材料としては、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、これらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物を用いることができる。

スパイクノイズ防止のために軟磁性下地層を複数の層に分け、０．５〜１．５ｎｍのＲｕを挿入することで反強磁性結合させてもよい。また、ＣｏＣｒＰｔ、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持つ硬磁性膜またはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性体からなるピン層と軟磁性層とを交換結合させてもよい。交換結合力を制御するために、Ｒｕ層の上下に磁性膜（たとえばＣｏ）または非磁性膜（たとえばＰｔ）を積層してもよい。

［磁気記録層］
垂直磁気記録層としては、Ｃｏを主成分とし、少なくともＰｔを含み、さらに酸化物を含む材料を用いることが好ましい。垂直磁気記録層は、必要に応じて、Ｃｒを含んでいてもよい。酸化物としては、特に酸化シリコン、酸化チタンが好適である。垂直磁気記録層は、層中に磁性粒子（磁性を有した結晶粒子）が分散していることが好ましい。この磁性粒子は、垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造であることが好ましい。このような構造を形成することにより、垂直磁気記録層の磁性粒子の配向および結晶性を良好なものとし、結果として高密度記録に適した信号ノイズ比（ＳＮ比）を得ることができる。このような構造を得るためには、含有させる酸化物の量が重要となる。

垂直磁気記録層の酸化物含有量は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔの総量に対して、３ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下であることが好ましく、５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下であることがより好ましい。垂直磁気記録層の酸化物含有量として上記範囲が好ましいのは、垂直磁気記録層を形成した際、磁性粒子の周りに酸化物が析出し、磁性粒子を分離させ、微細化させることができるためである。酸化物の含有量が上記範囲を超えた場合、酸化物が磁性粒子中に残留し、磁性粒子の配向性、結晶性を損ね、さらには、磁性粒子の上下に酸化物が析出し、結果として磁性粒子が垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造が形成されなくなるため好ましくない。酸化物の含有量が上記範囲未満である場合、磁性粒子の分離、微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号ノイズ比（ＳＮ比）が得られなくなるため好ましくない。

垂直磁気記録層のＣｒ含有量は、０ａｔ％以上１６ａｔ％以下であることが好ましく、１０ａｔ％以上１４ａｔ％以下であることがより好ましい。Ｃｒ含有量として上記範囲が好ましいのは、磁性粒子の一軸結晶磁気異方性定数Ｋｕを下げすぎず、また、高い磁化を維持し、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られるためである。Ｃｒ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子のＫｕが小さくなるため熱揺らぎ特性が悪化し、また、磁性粒子の結晶性、配向性が悪化することで、結果として記録再生特性が悪くなるため好ましくない。

垂直磁気記録層のＰｔ含有量は、１０ａｔ％以上２５ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔ含有量として上記範囲が好ましいのは、垂直磁性層に必要なＫｕが得られ、さらに磁性粒子の結晶性、配向性が良好であり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られるためである。Ｐｔ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性、配向性が損なわれるおそれがあるため好ましくない。Ｐｔ含有量が上記範囲未満である場合、高密度記録に適した熱揺らぎ特性に十分なＫｕが得られないため好ましくない。

垂直磁気記録層は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、酸化物のほかに、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅから選ばれる１種類以上の元素を含むことができる。上記元素を含むことにより、磁性粒子の微細化を促進し、または結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。上記元素の合計の含有量は、８ａｔ％以下であることが好ましい。８ａｔ％を超えた場合、磁性粒子中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子の結晶性、配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られないため好ましくない。

垂直磁気記録層としては、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＰｔＣｒＯ、ＣｏＰｔＳｉ、ＣｏＰｔＣｒＳｉ、ならびにＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、およびＲｕからなる群より選択された少なくとも一種を主成分とする合金とＣｏとの多層構造、さらに、これらにＣｒ、ＢおよびＯを添加したＣｏＣｒ／ＰｔＣｒ、ＣｏＢ／ＰｄＢ、ＣｏＯ／ＲｈＯなどを使用することもできる。

垂直磁気記録層の厚さは、好ましくは５ないし６０ｎｍ、より好ましくは１０ないし４０ｎｍである。この範囲であると、より高記録密度に適した磁気記録再生装置を作製することができる。垂直磁気記録層の厚さが５ｎｍ未満であると、再生出力が低過ぎてノイズ成分の方が高くなる傾向がある。垂直磁気記録層の厚さが４０ｎｍを超えると、再生出力が高過ぎて波形を歪ませる傾向がある。垂直磁気記録層の保磁力は、２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）以上とすることが好ましい。保磁力が２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。垂直磁気記録層の垂直角型比は、０．８以上であることが好ましい。垂直角型比が０．８未満であると、熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。

［保護膜］
保護膜は、垂直磁気記録層の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐ目的で設けられる。保護膜の材料としては、たとえばＣ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂を含むものが挙げられる。保護膜の厚さは１ないし１０ｎｍとすることが好ましい。これにより、ヘッドと媒体の距離を小さくできるので、高密度記録に好適である。カーボンは、ｓｐ²結合炭素（グラファイト）とｓｐ³結合炭素（ダイヤモンド）に分類できる。耐久性、耐食性はｓｐ³結合炭素のほうが優れるが、結晶質であることから表面平滑性はグラファイトに劣る。通常、カーボンの成膜はグラファイトターゲットを用いたスパッタリング法で形成される。この方法では、ｓｐ²結合炭素とｓｐ³結合炭素が混在したアモルファスカーボンが形成される。ｓｐ³結合炭素の割合が大きいものはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）と呼ばれ、耐久性、耐食性に優れ、アモルファスであることから表面平滑性にも優れるため、磁気記録媒体の表面保護膜として利用されている。ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法によるＤＬＣの成膜は、原料ガスをプラズマ中で励起、分解し、化学反応によってＤＬＣを生成させるため、条件を合わせることで、よりｓｐ³結合炭素に富んだＤＬＣを形成することができる。

次に、本発明の実施形態における各工程の好適な製造条件について説明する。

［インプリント］
基板の表面にレジストをスピンコート法で塗布し、スタンパを押し付けることにより、レジストにスタンパのパターンを転写する。レジストとしては、たとえば一般的なノボラック系のフォトレジストや、スピンオングラス（ＳＯＧ）を用いることができる。サーボ情報と記録トラックに対応する凹凸パターンが形成されたスタンパの凹凸面を、基板のレジストに対向させる。このとき、ダイセットの下板にスタンパ、基板、バッファ層を積層し、ダイセットの上板で挟み、たとえば２０００ｂａｒで６０秒間プレスする。インプリントによってレジストに形成されるパターンの凹凸高さはたとえば６０〜７０ｎｍである。この状態で約６０秒間保持することにより、排除すべきレジストを移動させる。また、スタンパにフッ素系の剥離材を塗布することで、スタンパをレジストから良好に剥離することができる。

［残渣除去］
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、レジストの凹部の底に残存している残渣を除去する。プラズマソースは、低圧で高密度プラズマを生成可能なＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）が好適であるが、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマや、一般的な並行平板型ＲＩＥ装置を用いてもよい。レジストにＳＯＧを用いた場合には、フッ素ガスＲＩＥを用いる。レジストにノボラック系フォトレジストを用いた場合には、酸素ＲＩＥを用いる。

［磁気記録層エッチング］
残渣を除去した後、レジストパターンをエッチングマスクとして用い、磁気記録層を加工する。磁気記録層の加工には、Ａｒイオンビームを用いたエッチング（Ａｒイオンミリング）が好適であるが、Ｃｌガス、またはＣＯとＮＨ₃の混合ガスを用いたＲＩＥでもよい。ＣＯとＮＨ₃の混合ガスを用いたＲＩＥの場合、エッチングマスクにはＴｉ、Ｔａ、Ｗなどのハードマスクを用いる。ＲＩＥを用いた場合、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付きにくい。いかなる材料でもエッチング可能なＡｒイオンミリングで磁気記録層を加工する場合、たとえば加速電圧を４００Ｖとし、イオン入射角度を３０°から７０°まで変化させてエッチングを行うと、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付きにくい。ＥＣＲイオンガンを用いたミリングにおいては、静止対向型（イオン入射角９０°）でエッチングすると、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付きにくい。

［レジスト剥離］
磁気記録層をエッチングした後、レジストを剥離する。レジストとして一般的なフォトレジストを用いた場合、酸素プラズマ処理を行うことによって容易に剥離することができる。このとき、磁気記録層の表面にあるカーボン保護層も剥離される。レジストとしてＳＯＧを用いた場合、フッ素系ガスを用いたＲＩＥでＳＯＧを剥離する。フッ素系ガスとしてはＣＦ₄やＳＦ₆が好適である。なお、フッ素系ガスが大気中の水と反応してＨＦ、Ｈ₂ＳＯ₄などの酸が生じることがあるため、水洗を行うことが好ましい。

［保護膜形成および後処理］
最後にカーボン保護膜を形成する。カーボン保護膜は、凹凸へのカバレッジをよくするためにＣＶＤで成膜することが望ましいが、スパッタ法または真空蒸着法でもよい。ＣＶＤ法によれば、ｓｐ³結合炭素を多く含むＤＬＣ膜が形成される。カーボン保護膜の膜厚が２ｎｍ未満だとカバレッジが悪くなり、１０ｎｍを超えると記録再生ヘッドと媒体との磁気スペーシングが大きくなってＳＮＲが低下するので好ましくない。保護膜上に潤滑剤を塗布する。潤滑剤としては、たとえばパーフルオロポリエーテル、フッ化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いることができる。

実施例１
図１に示したようなサーボパターン（プリアンブル、アドレス、バースト）と記録トラックの凹凸パターンが形成されたスタンパを用いて、図３に示した方法で磁気記録層を加工した。図３（ｇ）の改質工程では、ＥＣＲイオンガンを用い、加速電圧１０００Ｖで試料表面にＮｅガスを曝露した。磁気記録層を加工した後、ＤＬＣ保護膜を形成し、潤滑剤を塗付して、ＤＴＲ媒体を製造した。

得られたＤＴＲ媒体についてグライド試験を行ったところ、８ｎｍ浮上ヘッドによるグライド試験を通過した。

得られたＤＴＲ媒体をドライブへ組み込み、オントラックでＢＥＲ（ビットエラーレート）を測定したところ、−４．５乗を得た。記録再生ヘッド位置決め精度は６ｎｍであった。また、以下のようにして、サイドリードおよびサイドイレースの指標となるフリンジ試験を行った。すなわち、中央トラックに記録を行った後にＢＥＲを測定し、次に隣接トラックに１０万回記録し、中央トラックのＢＥＲを再び測定し、ＢＥＲの低下を調べた。その結果、ＢＥＲ劣化は見られず、良好なフリンジ耐性を示した。

さらに、温度６５℃、湿度８０％の環境で信頼性試験を行ったところ、９６時間経過してもＢＥＲの劣化は見られなかった。

本実施例の方法で製造したＤＴＲ媒体は、ヘッドの浮上性がよく、ヘッド位置決め精度もよく、フリンジ耐性にも優れることがわかった。

比較例１
図３（ｇ）の改質工程を省略した以外は実施例１と同様の方法でＤＴＲ媒体を製造した。得られたＤＴＲ媒体についてグライド試験を行ったところ、１０ｎｍ浮上ヘッドによるグライド試験を通過したが、８ｎｍ浮上ヘッドではグライドノイズが発生した。得られたＤＴＲ媒体をドライブに組み込み、オントラックでＢＥＲを測定したところ、−４．３乗を得た。記録再生ヘッド位置決め精度は６ｎｍであった。フリンジ試験を行ったところ、隣接トラックに５０回記録した時点ではＢＥＲ劣化が見られなかったが、隣接トラックに１０００回記録するとＢＥＲが−３．０乗まで低下した。

比較例１のＤＴＲ媒体の特性が劣るのは以下のような理由によると考えられる。すなわち、Ｎｅガスによる改質工程を行わない場合、図７に示すように、凹部の磁気記録層５２の表面にＡｒイオンによるダメージ層５２ａが形成される。このようにダメージ層５２ａが形成されると、その上に形成されるＤＬＣからなる保護膜５６の膜質を劣化させ、さらにその上に塗布される潤滑剤の表面状態を悪化させる。このため、オントラックＢＥＲが低下すると考えられる。また、フリンジ耐性が劣るのは、凹部に残存している磁気記録層５２に記録がなされる磁化が生じるため、サイドイレースおよびサイドリードが抑えられないことによる。

これに対して、実施例１のＤＴＲ媒体では、図６に示すように改質ガスによる処理で凹部に非記録部５５を形成する際に、表面のダメージ層も改質されるため、その上に形成されるＤＬＣからなる保護膜５６との密着性を良好にするという効果があり、さらにその上に塗布される潤滑剤の表面状態を良好にする。このため、オントラックＢＥＲも良好である。

実施例２
図４に示した方法でＤＴＲ媒体を製造した。すなわち、図４（ｆ）の工程で、ＡｒとＨｅとの混合ガスを用い、磁気記録層のエッチングと改質を同時に行った。ガスの混合比をＡｒ８０％、Ｎｅガス２０％（流量比をＡｒ２０ｓｃｃｍ、Ｎｅ５ｓｃｃｍ）とし、ＥＣＲイオンガンを用い加速電圧１０００Ｖで処理を行い、凹部の深さが１０ｎｍになるように調整した。

得られたＤＴＲ媒体についてグライド試験を行ったところ、８ｎｍ浮上ヘッドによるグライド試験を通過した。得られたＤＴＲ媒体をドライブへ組み込み、オントラックでＢＥＲを測定したところ、−４．５乗を得た。記録再生ヘッド位置決め精度は６ｎｍであった。フリンジ試験を行ったところ、良好なフリンジ耐性を得た。温度６５℃、湿度８０％の環境で信頼性試験を行ったところ、９６時間経過してもＢＥＲの劣化は見られなかった。

また、図４（ｆ）の工程で用いるＡｒとＮｅの混合比を変えて上記と同様の検討を行った。Ｎｅ含有量が多くなるほどエッチングレートは低下するが、磁気記録層の磁性の失活にかかる時間は短くなった。これは、Ｎｅガス濃度が多いほど磁性を失活させる効果が高いからである。なお、図４（ｆ）の工程で磁気記録層のエッチングと改質を同時に行うには、混合ガス中のＡｒガスの混合比を５％以上９５％以下（Ｎｅガスの混合比を９５％以下５％以上）にすることが好ましい。磁気記録層に深さ１０ｎｍの凹部を形成するのに必要なプロセス時間で十分な磁性の失活を実現するには、Ｎｅガスの混合比を１０〜５０％とするのが好適である。

実施例３
図２に示したようなサーボパターン（プリアンブル、アドレス、バースト）と記録ビットの凹凸パターンが形成されたスタンパを用いて、図３に示した方法で磁気記録層を加工した。図３（ｇ）の改質工程では、ＥＣＲイオンガンを用い、加速電圧１０００Ｖで試料表面にＮｅガスを曝露した。磁気記録層を加工した後、ＤＬＣ保護膜を形成し、潤滑剤を塗付して、ＤＴＲ媒体を製造した。

得られたＤＴＲ媒体についてグライド試験を行ったところ、８ｎｍ浮上ヘッドによるグライド試験を通過した。

ＢＰＭは、ＢＥＲを定義できないため、信号振幅強度で評価した。磁気記録層を一方向に着磁した状態でＢＰＭをドライブへ組み込み、再生波形を観察したところ、２００ｍＶの信号振幅強度が得られた。記録再生ヘッド位置決め精度は６ｎｍであった。６５℃湿度８０％の環境で信頼性試験を行ったところ、９６時間経過しても信号振幅強度の劣化は見られなかった。

実施例４
図１に示したようなサーボパターン（プリアンブル、アドレス、バースト）と記録トラックの凹凸パターンが形成されたスタンパを用いてパターンを転写した。磁気記録層のエッチングを行うことなく、図５（ｆ）の改質工程で、ＥＣＲイオンガンを用い、加速電圧１０００Ｖで試料表面にＮｅガスを曝露した。その後、エッチング保護膜を除去し、ＤＬＣ保護膜を形成し、潤滑剤を塗付して、ＤＴＲ媒体を製造した。

得られたＤＴＲ媒体の表面をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で観察したところ、凹凸はほとんどなく表面が平滑であった。得られたＤＴＲ媒体についてグライド試験を行ったところ、８ｎｍ浮上ヘッドによるグライド試験を通過した。

得られたＤＴＲ媒体をドライブへ組み込み、オントラックでＢＥＲ（ビットエラーレート）を測定したところ、−４．８乗を得た。記録再生ヘッド位置決め精度は６ｎｍであった。フリンジ試験を行ったところ、良好なフリンジ耐性を示した。

さらに、温度６５℃、湿度８０％の環境で信頼性試験を行ったところ、９６時間経過してもＢＥＲの劣化は見られなかった。

この方法で作製したＤＴＲ媒体は、表面に凹凸がなく平滑なため、記録再生ヘッドの浮上性が極めて良好であり、ＢＥＲが従来のＤＴＲ媒体に比べて良い。反応性ガスや重原子を注入した媒体（特許文献１〜３）で製作した媒体はヘッド位置決め精度がよくない。これに対して、本発明のＮｅガスによるプロセスは、Ｎｅガスが軽原子であるため垂直方向にＮｅ原子が侵入しやすいので、サーボパターンの磁区形状を悪化させることがないためＢＥＲが良好である。

以上説明したように、本発明の方法で製造したＤＴＲ媒体やＢＰＭは、記録再生ヘッドの浮上性を確保しつつ、ヘッド位置決め精度がよく、信号Ｓ／Ｎが良好で、高温多湿環境下でも安定して使用できる。さらに、ＤＬＣ保護膜の膜質がよくなる結果、ＢＥＲを向上することができる。

ディスクリートトラック媒体を示す平面図。 ビットパターンド媒体を示す平面図。 本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を示す断面図。 本発明の他の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を示す断面図。 本発明のさらに他の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を示す断面図。 本発明の方法で製造されたＤＴＲ媒体の断面図。 比較例の方法で製造されたＤＴＲ媒体の断面図。

符号の説明

１…磁気記録媒体、２…サーボ領域、２１…プリアンブル部、２２…アドレス部、２３…バースト部、３…データ領域、３１…ディスクリートトラック、３２…記録ビット、５１…ガラス基板、５２…磁気記録層、５３…エッチング保護層、５４…レジスト、５５…非記録部、５６…表面保護膜、６０…スタンパ。

Claims (3)

1. 基板上に磁気記録層を成膜し、
   前記磁気記録層の記録部に対応する領域にマスクを形成し、
   前記マスクに覆われていない領域の磁気記録層の一部をエッチングガスによりエッチングして磁気記録層に凹凸を形成し、
   凹部に残存する磁気記録層をＮｅガスにより改質して非記録部を形成し、
   全面に保護膜を形成する
   ことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
2. 基板上に磁気記録層を成膜し、
   前記磁気記録層の記録部に対応する領域にマスクを形成し、
   前記マスクに覆われていない領域の磁気記録層の一部をエッチングガスとＮｅガスとの混合ガスにより処理してエッチングおよび改質を同時に行い、磁気記録層に凹凸を形成するとともに凹部に非記録部を形成し、
   全面に保護膜を形成する
   ことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
3. 前記エッチングガスとしてＡｒを用い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。

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