磁性パターン形成方法、磁気記録媒体、磁気記録再生装置
【課題】物理加工を行うことなくガードバンド領域を確保し、記録ビット間の磁気干渉を低減する。
【解決手段】磁性層１６を第１及び第２の原子を含むように形成、その磁性層１６の特定領域に対して、第１及び第２の原子の少なくとも一方をイオン注入することで、その第１及び第２原子の含有比率を、特定領域３０と特定領域以外の外部領域３２とで差異を生じさせるようにする。更にその状態で磁性層１６を熱処理することで、特定領域３０と外部領域３２との間の磁気特性に差異を生じさせて、磁性パターンを形成するようにした。
【解決手段】磁性層１６を第１及び第２の原子を含むように形成、その磁性層１６の特定領域に対して、第１及び第２の原子の少なくとも一方をイオン注入することで、その第１及び第２原子の含有比率を、特定領域３０と特定領域以外の外部領域３２とで差異を生じさせるようにする。更にその状態で磁性層１６を熱処理することで、特定領域３０と外部領域３２との間の磁気特性に差異を生じさせて、磁性パターンを形成するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体等に用いられる磁性パターン形成方法に関するものであり、特に、記録情報間の磁気干渉を低減して、高密度記録に適した磁性パターンを形成する方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の性能向上に伴って、これらの機器が扱う情報量も増大してきている。ハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤ）等の磁気記録媒体の分野では、情報機器が要求する情報量に対応するために、記録密度の向上を目的とした技術開発が盛んに行われている。
【０００３】
例えば、記録層となる磁性薄膜を同心円上のトラック毎に分離加工したディスクリートトラックトラック媒体や、トラック間のみならず、磁性薄膜を記録ビット方向にも分離加工したパターンド媒体などが提案されている。ディスクリートトラック媒体は、トラック間に同心円状の非磁性領域を確保することでトラック間の磁気的な干渉を低減し、より高いトラック密度を実現する。また、パターンド媒体は、１ドット（ビット）を記録する磁性体が独立しているため、この磁性体が一つの磁区（単磁区）になることができ、数十個の磁性粒子に１ビットを記録する現行の磁気記録と比較して、磁化の熱安定性を飛躍的に高めることが可能になる。また、ビットの境界も物理的に明確になるため、信号ノイズを低減させることができる。
【０００４】
これらのディスクリートトラック媒体やパターンド媒体を作成する方法としては、その分離形状に従った凹凸形状を非磁性基板に形成し、その凹凸形状に沿って磁性薄膜を形成したり、一旦成膜された磁性薄膜の一部をエッチングによって除去したりすることが一般的に行われている。これらの方法によって作成された磁気記録媒体は、磁化情報を記録する磁性膜が物理的に分離されているので、隣接するドット間或いはトラック間の磁気的な干渉が低減し、再生信号の品質も向上する。
【特許文献１】特開２０００−３２２７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの方法によって製造された磁気記録媒体は、記録層となる磁性薄膜や非磁性基板に凹凸が形成されるため、１０ナノメートル前後で浮上しながら記録・再生を行う浮上型ヘッドを用いたＨＤＤへの適用においては、その凹凸の影響で空気流に変動が生じ、浮上特性が劣化するという問題があった。
【０００６】
表面の凹凸を低減するには、磁性薄膜における凹凸を非磁性体で充填した後に、表面を平坦加工することが必要となる。その結果、製造プロセスが複雑となって生産性が悪化し、製造コストも増大するという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、磁気特性を改質する手法を用いることで、ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体と同等の機能を発揮しうる磁性パターンを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意研究の結果、少なくとも２種類の原子を含有する磁性層を成膜した後にその含有比率を変動させ、特定の領域の磁気特性を適宜変化させることが可能になることを明らかにした。即ち、上記目的は下記の手段によって達成されるものである。
【０００９】
（１）第１及び第２の原子を含む磁性層を形成する工程と、前記磁性層の特定領域に対して、前記第１及び第２の原子の少なくとも一方をイオン注入することで、前記第１及び第２原子の含有比率を、前記特定領域と前記特定領域以外の外部領域とで差異を生じさせる工程と、前記磁性層を熱処理することによって、前記特定領域と該外部領域との間の磁気特性に差異を生じさせる工程と、を備えることを特徴とする磁性パターン形成方法。
【００１０】
（２）前記第１及び第２の原子は、Ｌ１０型結晶構造の規則合金を構成可能な原子であることを特徴とする上記（１）記載の磁性パターン形成方法。
【００１１】
（３）前記第１及び第２の原子の組み合わせとして、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｃｏ−Ｐｔのいずれかが選択されていることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の磁性パターン形成方法。
【００１２】
（４）前記第１及び第２の原子の組み合わせがＦｅ−Ｐｔであり、前記特定領域に前記Ｆｅをイオン注入することで該特定領域を強磁性にすることを特徴とする上記（３）記載の磁性パターン形成方法。
【００１３】
（５）前記イオン注入前の前記磁性層における前記Ｆｅの含有量が、２０原子％以上且つ３５原子％以下であることを特徴とする上記（４）記載の磁性パターン形成方法。
【００１４】
（６）前記磁性層において、前記イオン注入後の前記特定領域の前記Ｆｅ含有量が３８原子％以上且つ６０原子％以下であることを特徴とする上記（４）又は（５）記載の磁性パターン形成方法。
【００１５】
（７）前記熱処理後の前記特定領域の保磁力が４０００ Ｏｅ以上であることを特徴とする上記（４）乃至（６）のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【００１６】
（８）前記熱処理後の前記特定領域の飽和磁化量が４００Ｇ以上であることを特徴とする上記（４）乃至（７）のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【００１７】
（９）前記特定領域の保磁力に対して、前記外部領域の保磁力が４分の１以下であることを特徴とする上記（４）乃至（８）のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【００１８】
（１０）イオン注入する際に、ステンシル型マスクを用いることで前記特定領域を設定するようにしたことを特徴とする上記（１）乃至（９）のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【００１９】
（１１）前記特定領域として、前記第１及び第２原子に基づく第１含有比率を有する第１特定領域と、前記第１含有比率と異なる第２含有比率を有する第２特定領域を備えることを特徴とする上記（１）乃至（１０）のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【００２０】
（１２）上記（１）乃至（１１）のいずれか記載の前記磁性パターン形成方法によって作成された磁性層を記録層として備えることを特徴とする磁気記録媒体。
【００２１】
（１３）非磁性基板と、該非磁性基板上に形成され、Ｌ１０型結晶構造の規則合金を構成可能な第１及び第２の原子を含む磁性層と、を備える磁気記録媒体であって、前記第１と第２原子の含有比率が、前記磁性層における記録領域と該記録領域以外のガード領域とで異なるように設定され、前記記録領域が強磁性且つ前記ガード領域が常磁性となっていることを特徴とする磁気記録媒体。
【００２２】
（１４）上記（１２）又は（１３）に記載の磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に情報を記録する磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上で移動させるアームと、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、物理的な加工を要することなく、ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体と同様な機能を発揮し、高密度記録を実現可能な磁性層を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。
【００２５】
図１には、本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体１が示されている。この磁気記録媒体１は、非磁性となる基板１０、軟磁性を有する裏打ち層１２、非磁性の中間層１４、磁性薄膜によって形成される磁性層１６、磁性層１６の表面を保護する保護層１８がこの順に積層されて構成されている。基板１０はアルミやガラスで構成されており、磁気記録媒体１の全体的な強度を確保している。裏打ち層１２は、垂直磁気記録を行う際に単磁極型ヘッドから発生する漏れ磁束を磁性層１６に効率よく引き込む機能を有している。その為、裏打ち層１２では高い飽和磁束密度を持つＮｉＦｅ等の軟磁性材料が採用され、１００ナノメートル前後の厚さで成膜されている。中間層１４はＭｇＯ等の素材によって２ナノメートル程度の厚みで形成され、磁性層１６をエピキャシタル形成するためのバッファ層として機能する。磁性層１６は、ＦｅＰｔを主要素材とした、膜厚が５ナノメートルから２０ナノメートル程度の薄膜であり、磁気の変化によって情報が記録保持されるようになっている。保護層１８は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜や、酸化ケイ素薄膜（ＳｉＯ２）であり、１〜５ナノメートル程度の膜厚にすることで、密着性が強く且つ高い表面硬度を確保するようにしている。保護層１８によって、磁性層１６の磨耗や腐食が防止されている。
【００２６】
磁性層１６に用いられているＦｅＰｔ合金は、成膜直後はｆｃｃ−Ａ１型結晶構造であり不規則合金であるが、高温でアニーリング処理（熱処理）を行うことで、Ｌ１０型結晶構造の高い磁気異方性を有するようになる。なお、これらの結晶構造を調べるには、Ｘ線回析装置を用いればよい。この装置によれば、Ｘ線を磁性層に照射し、構成原子により生じる回折現象を利用して、磁性層の結晶構造を解析できる。
【００２７】
図２に模式的に示されるように、磁性層１６には、記録領域となる記録トラック３０と、記録トラック３０以外の領域となるガード領域３２が形成されている。記録領域となる記録トラック３０は、磁気記録媒体１の周方向に同心円状に形成され、Ｆｅの含有量が少なくとも一部において３８原子％以上且つ６０原子％以下の範囲、詳細には５０原子％程度に設定されている。一方、ガード領域３２は、Ｆｅの含有量が３５原子％以下且つ２０原子％以上の範囲、詳細には２９原子％程度となるように設定されている。なお、この組成比率を調べるには、エネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いればよい。この装置によれば、電子ビームを磁性層に照射して、放出する元素固有のＸ線のエネルギーを検出することで、磁性層に含まれている元素を明らかにし、更に、このエネルギーの強度比率によって組成比率を調べることが出来る。
【００２８】
次に図３及び図４の実験結果を参照して、記録トラック３０及びガード領域３２のＦｅＰｔ含有量の設定方法について説明する。
【００２９】
図３の表は、ＦｅＰｔの原子含有比率に応じた結晶構造と磁性について、熱処理前と熱処理後を比較したものである。例えば、Ｆｅ：Ｐｔが７５：２５や５０：５０の場合、熱処理前はｆｃｃ−Ａ１型（立方Ｃｕ３Ａｕ型）の結晶構造の不規則合金であり軟磁性を有するが、熱処理を行うと、ｆｃｃ−Ｌ１２型（立方Ｃｕ３Ａｕ型）又はｆｃｔ−Ｌ１０型（正方ＣｕＡｕＩ型）の規則合金に変化して、高保磁力の強磁性素材となる。
【００３０】
一方、Ｆｅ：Ｐｔが２５：７５の場合は、熱処理後はｆｃｃ−Ｌ１２型（立方Ｃｕ３Ａｕ型）の規則合金になり常磁性を有することになる。つまり、Ｆｅ：Ｐｔが２５：７５の場合は、熱処理を行っても磁気記録には極めて不向きな状態となる。このように、含有比率を変動させることで、同じ原子の組み合わせであっても磁気特性を異ならせることが可能である。
【００３１】
図４の（Ａ）には、磁性層１６の熱処理温度及びＦｅの含有比率を変化させることで、保磁力が変動する様子が示されている。例えば、６００℃の熱処理を行う場合、Ｆｅを３８原子％未満（おおよそ３５原子％以下、確定的には３４原子％以下）に設定すると常磁性となることが分かる。反対に、３８原子％以上にすると強磁性になることもわかる。
【００３２】
また同様に、Ｆｅ含有量をおおよそ３５原子％以下にすると保磁力が１０００（Ｏｅ）以下となり、３８原子％以上に設定すると保磁力が４０００（Ｏｅ）以上になる。従って、Ｆｅの含有量の多い領域と比較して、Ｆｅの含有量の少ない領域の保磁力が４分の１以下となる。つまり、一方を３５原子％以下、他方を３８原子％以上にすることで、低保磁力側の領域と高保磁力側の領域との間で３０００（Ｏｅ）以上の保磁力差を確保でき、隣接する記録トラック３０間の磁気干渉を大幅に低減することができる。常磁性と強磁性の境界は３５原子％程度となっている。なお、保磁力を調べるには振動試料型磁力計を用いればよい。これにより、磁性層におけるスタティックな保磁力を明らかにすることができる。
【００３３】
又熱処理温度を４００℃で行う場合、Ｆｅを４４原子％以上にすれば、強磁性となる。一方、Ｆｅが３８原子％以下の場合は保磁力が増大することはなく常磁性になることがわかる。つまり常磁性と強磁性の境界としては４０原子％程度となっている。
【００３４】
図４の（Ｂ）には、磁性層１６の熱処理温度及びＦｅの含有比率を変化させることで、飽和磁化量が変動する様子が示されている。例えば、６００℃の熱処理を行う場合、Ｆｅ含有量を３４原子％以下にすることで、飽和磁化量を４００Ｇ以下に設定することができ、一方、Ｆｅ含有量を３８原子％以上にすると飽和磁化量が４００Ｇを超える状態となる。つまり４００Ｇの飽和磁化量を基準に考えると、３５原子％程度が境界となっている。
【００３５】
又熱処理温度を４００℃で行う場合、Ｆｅを２９原子％以下にすると飽和磁化量が極端に減少することがわかる。一方、Ｆｅが３４％以上の場合は、飽和磁化量が低下せず、４００Ｇを大きく上回ることがわかる。つまり、４００Ｇの飽和磁化量を基準に考えると、３２原子％程度が境界になると考えられる。
【００３６】
またいずれにしろ、Ｆｅの含有比率が２０原子％未満とすることは現実的ではない。というのも、図４（Ａ）で示したように、強磁性にするためには、２０％未満から少なくとも１５原子％程度は含有量を増大させて３５原子％程度にする必要があり、長時間に亘ってＦｅのイオン注入作業を行わなければならないからである。また、Ｆｅの含有比率を６０原子％よりも大きくすることも現実的ではない。それ以上大きく設定した場合には、Ｆｅ：Ｐｔが７５：２５となるＬ１２型の規則合金が形成されてしまい、Ｌ１０型の規則合金と比較して磁気異方性が低下するからである。
【００３７】
以上の分析を整理すると下記（１）（２）が明らかとなる。
【００３８】
（１）４００℃程度で熱処理をする場合、記録トラック３０のＦｅ含有量を少なくとも４０原子％以上、好ましくは４４原子％以上に設定して、４０００（Ｏｅ）以上の高保磁力及び４００Ｇ以上の高飽和磁化量となるようにする。一方、ガード領域３２については、Ｆｅ含有量を３０原子％以下に設定することで、１０００（Ｏｅ）以下の低保磁力及び４００Ｇ未満の低飽和磁化量となるように設定する。
【００３９】
（２）６００℃以上で熱処理が可能な場合は、記録トラック３０のＦｅ含有量を約３５原子％以上、好ましくは３８原子％以上にして、４０００（Ｏｅ）以上の高保磁力、及び４００Ｇ以上の高飽和磁化量を確保する。一方、ガード領域３２については、Ｆｅ含有量を約３５原子％未満、好ましくは３４原子％以下に設定することで、１０００（Ｏｅ）以下の低保磁力、及び４００Ｇ未満の低飽和磁化量となるようにする。なお、６００℃の熱処理の方が、両者の含有比差４％で十分な磁性差が得られることから、イオン注入時間も短縮でき生産性が向上する。なお、これらの（１）（２）によって、記録トラック３０の保磁力に対して、ガード領域３２の保磁力が４分の１以下となり、記録トラック３０間の磁気干渉を低減することができる。
【００４０】
本実施形態では、上記設定根拠に基づいて、記録トラック３０においてはＦｅが５０原子％程度、ガード領域３２では２９原子％程度に設定されている。従って、４００℃以上でアニール処理を行えば、記録トラック３０側が強磁性でガード領域３２が常磁性となる状態を容易に作り出すことができる。
【００４１】
次に、この記録媒体１の製造工程について説明する。なお、磁性層１６を除いた各層の成膜工程に関しては従来と略同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４２】
まず、磁性層１６を成膜する際のＦｅＰｔの含有比は、ガード領域３２側で求められている含有比、即ちＦｅ：Ｐｔ＝２９：７１に設定する。成膜完了後、図５に示されるように、磁性層１６内のＦｅＰｔの含有比率を変化させるために、記録媒体１の記録面側にステンシルマスク５０を配置し、イオン注入装置６０によって、このステンシルマスク５０を介して磁性層１６に対してＦｅをイオン注入する。イオン注入装置６０は、イオンを発生するイオン源６２、イオン源６２からＦｅイオンを引き出す引出電源６４、イオンビームとなってイオンが移動するビームライン６６、磁界を用いて必要なイオン（個々ではＦｅイオン）を選別する分析マグネット６８、イオンビームに必要なエネルギーを付与する加速管７０、イオンが注入される記録媒体１が格納される真空チャンバ７２等を備える。
【００４３】
図６には、イオン注入される際のステンシルマスク５０及び記録媒体１が拡大して示されている。ステンシルマスク５０の素材には、タンタル等の薄膜が用いられており、この薄膜を（電子線）リソグラフィ加工することで、記録トラック３０の全体配置と一致する記録領域パターン５２が形成されている。従って、記録媒体１の上面にこのステンシルマスク５０を介在させた状態でイオン注入することで、記録領域パターン５２と一致する領域に対してＦｅが注入される。なお、このＦｅのイオンビームは、図中の矢印で示されるように、ステンシルマスク５０を経た後で拡散するので、その拡散量を予め想定して、記録領域パターン５２を実際の記録トラック３０よりも細めに形成しておくことが好ましい。なお、記録トラック３０とガード領域３２の境界を鮮明にする為にも、ステンシルマスク５０を可能な限り記録媒体１に密着させておくことも望ましい。この結果、ステンシルマスク５０によって覆われているガード領域３２の含有比は成膜時と変わらないが、記録トラック３０側には、Ｆｅを積極的にイオン注入してＦｅ含有比を向上させ、Ｆｅ：Ｐｔが３８：７２〜６０：４０の範囲内となるように制御する。具体的に本実施形態ではＦｅ：Ｐｔが５０：５０となるように設定している。イオン注入が完了したら、特に図示しない急速加熱熱処理（ＲＴＡ）装置を用いて６００℃で約１時間加熱して、記録トラック３０とガード領域３２の磁気特性を異ならせる。この結果、図１及び図２で示したような記録媒体１が完成する。
【００４４】
次に、図７を参照して、この記録媒体１を用いた記録再生装置１００について説明する。この記録再生装置１００は、スピンドル１０２、磁気ヘッド１０４、アーム１０６、アクチュエータ１０８、筐体１１０等を備える。スピンドル１０２は、複数の記録媒体１を同軸状態で保持しており、特に図示しないスピンドルモータによって、３０００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍで回転駆動される。磁気ヘッド１０４は、複数の記録媒体１のそれぞれに対応して配置されており、記録媒体１に情報を書き込むとともに、記録された信号を読み取る。特にここでは、磁気ヘッド１０４が単磁極型ヘッドとなっており、裏打ち層１２を利用することで磁性層１６の面方向に対して垂直に磁力線が通過するようにして、垂直型の記録を可能にしている。この磁気ヘッド１０４はアーム１０６の先端側に保持されている。アーム１０６は自らが揺動することで、記録媒体１の特定の記録ビットに磁気ヘッド１０４を移動させて、信号の読み書きを行うようになっている。アクチュエータ１０８は、このアーム１０６を極めて高い精度で制御する。
【００４５】
本第１実施形態の記録媒体１によれば、隣接する記録トラック３０の間にガード領域３２が形成されているので、記録トラック３０間の磁気的な干渉を低減することが可能になる。また、エッチング等によって記録媒体１を物理的に加工して分離させる場合と異なり、イオン注入による性質変化によって分離効果を得るようにしているため、製造プロセスが簡便となり、生産性を向上させることができる。
【００４６】
特に、Ｌ１０型結晶構造を構成可能な原子（ここではＦｅＰｔ）であって、且つ、熱処理を行っても強磁性とならない程度の含有比率によって成膜を行いつつ、特定の領域に限定して少量の原子をイオン注入して強磁性にするので、トラックフォーマットに適した磁性パターンを容易に形成可能である。その際に、ステンシルマスク５０を用いるので、トラックフォーマットを自在に設定することが出来る。また、イオン注入によって記録トラック３２を形成することから、基板１０や磁性層１６を平坦にできる。その結果、記録ヘッド１０４が記録媒体１の表面の突部と衝突することを防止でき、浮上ヘッドの場合はその浮上特性を安定させることが可能になる。
【００４７】
なお、この記録再生装置１００を用いて磁気記録を行う場合、定期的にガード領域３２に対してリフレッシュ効果を目的とした書き込みを行ってもよい。つまり、記録トラック３０によってガード領域３２が何らかの磁気影響を受けている場合であっても、ガード領域３２を含めた積極的な書き込み作業によって、隣接する記録トラック３０間の分離効果を維持できる。なお、そのときにリフレッシュ用の磁気記録は、ガード領域３２が常磁性であることから、極めて弱い磁束で十分であるので、それによって記録トラック３０の記録状態に影響を与えることは殆どない。
【００４８】
また、本記録媒体１のように、ガード領域３２におけるＦｅ含有量を３５原子％以下に設定することで、ガード領域３２の保磁力を１０００（Ｏｅ）以下に設定することができるので、記録トラック３０との間で大きな保磁力差を確保可能になる。同様に、ガード領域３２の飽和磁化量が４００Ｇ以下に設定されているので、記録トラック３０との間で大きな飽和磁化量差を確保することが可能になる。しかも、一度のイオン注入処理によって、保磁力差と飽和磁化量差を同時に確保できることになるという合理的な製造方法となっている。
【００４９】
更に、この記録再生装置１００では、本記録媒体１を用いていることから媒体表面が平滑であるので、既存の装置構成をそのまま採用することができる。その結果、低コストで高密度の記録再生装置１００が得られる。
【００５０】
次に、図８を参照して、本発明の第２実施形態の磁気記録媒体２００における磁気パターンの形成方法について説明する。なお、第１実施形態の磁気記録媒体１と同一又は類似する部分・部材については、同記録媒体１で示した符号と下二桁を一致させることで、詳細な説明は省略する。
【００５１】
ここでは、ステンシルマスク２５０に形成される記録領域パターン２５２として、複数の記録ドットパターンが形成されている。従って、ステンシルマスク２５０を介して磁性層２１６にＦｅをイオン注入し、その後に熱処理を行うと、強磁性となる記録ドット２３０が形成されることになる。記録ドット２３０の周囲のガード領域２３２は常磁性となることから、隣接する記録ドット２３０間での磁気干渉が低減されることになる。従って、磁性層２１６全体はＦｅＰｔを主成分としているにも拘らず、特定の領域を占める記録ドット２３０を一つの磁区（単磁区）にすることができ、高い熱揺らぎ耐性による高密度記録が実現される。更に、イオン注入による磁気特性変化によって記録ドット２３０を形成していることから、記録媒体２００の表面を平滑にでき、記録媒体２００の偏磨耗等を防止できる。
【００５２】
次に図９を参照して、本発明の第３実施形態の記録媒体３００における磁気パターンの形成方法について説明する。なお、第１実施形態の記録媒体１と同一又は類似する部分・部材については、同記録媒体１で示した符号と下二桁を一致させることで、詳細な説明は省略する。
【００５３】
ここでは、（Ａ）に示される第１ステップとして、第１ステンシルマスク３５０Ａに形成された第１記録領域パターン３５２Ａに基づいて、Ｆｅのイオン注入による第１記録ドット３３０Ａを磁性層３１６に形成する。その後、（Ｂ）に示される第２ステップとして、第２ステンシルマスク３５０Ｂに形成された第２記録領域パターン３５２Ｂに基づいて、第２記録ドット３３０Ｂを磁性層３１６に形成する。この際、第１記録ドット３３０Ａの一部と、第２記録ドット３３０Ｂが重なるようになっている。従って、Ｆｅの含有比率は、ガード領域３３２が最も小さく、ついで第１記録ドット３３０Ａ、その次に第２記録ドット３３０Ｂの順で大きくなっている。その結果、熱処理後は、ガード領域３３２が常磁性、第１記録ドット３３０Ａが強磁性、第２記録ドット３３０Ｂは第１記録ドット３３０Ａを上回る強磁性となっている。従って、通常の信号記録は第１記録ドット３３０Ａを用いるようにし、第２記録ドット３３０Ｂは特殊な記録ヘッドでなければ信号の追記録が出来ないようにすることもできる。例えば、工場出荷時のＩＤ等を記録しておくＲＯＭ領域として利用することが可能になる。また、このように複数の記録ドット（記録トラック）間で他段階に磁気特性を設定できることから、「０」、「１」の２値記録以上の多値記録用途として活用することが可能となる。
【００５４】
なお、本実施形態では、磁性層の原子組み合わせとしてＦｅ−Ｐｔの場合に限って示したが、本発明はそれに限定されず、２種類以上の原子の組み合わせによる磁性層であって、その中のいずれかの原子をイオン注入によって補充して、磁気特性を変動させることができれば、他の原子を採用してもかまわない。特にＬ１０型結晶構造の規則合金を構成可能な原子組み合わせ（例えばＦｅ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｃｏ−Ｐｔ）が好ましく、含有比を調整することで強磁性パターンを自在に形成することが可能となる。
【００５５】
また、ここではＦｅをイオン注入することで記録領域の含有比率を変動させる場合に限って示したが、例えば、ガード領域にＰｔをイオン注入することで、ガード領域の含有比率を変動させてもかまわない。つまり、予め強磁性となり得る含有比率で磁性層を形成し、イオン注入によって部分的に常磁性にすることも可能である。これは、その原子がイオン注入に適しているか否か等を考慮して、適宜決定することが好ましい。
【００５６】
更に本実施形態では、磁性パターンの形成方法を、ディスク型の磁気記録媒体における磁性層に用いた場合に限って示したが、本発明はそれに限定されず、他の磁気記録媒体に用いることも勿論可能である。イオン注入手法も様々であり、本発明は本実施形態で示したイオン注入装置を用いる場合に限定されるものではない。また、ここでは磁性層を構成する第１及び第２の原子のいずれかをイオン注入する場合を示したが、それに加えて第３の原子等をイオン注入することは勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本磁性パターン形成方法等は、例えば、磁気記録カード、磁気記録テープ、磁性層を活用した各種表示媒体等、様々な分野で利用することが可能である。また、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔ Ｏｐｔｉｃａｌ）等の光磁気記録や、磁気と熱を併用する熱アシスト型記録においても本磁性パターンが形成された媒体を用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体の積層状態を示す断面図
【図２】同磁気記録媒体断面における磁性層の状態を示す斜視図
【図３】同磁気記録媒体で用いるＦｅＰｔの含有比率に応じた磁性状態を熱処理前後で比較して示す表図
【図４】同磁気記録媒体で用いるＦｅＰｔの含有比率と熱処理温度に応じた、保磁力及び飽和磁化量の変化を示すグラフ
【図５】同磁気記録媒体に対してイオン注入する際の装置構成を模式的に示す全体図
【図６】同磁気記録媒体に対してイオン注入する際のステンシルマスクを拡大して示す斜視図
【図７】同磁気記録媒体を用いた記録再生装置の構成を示す部分断面図
【図８】本発明の第２実施形態に係る磁気記録媒体のイオン注入工程を示す斜視図
【図９】本発明の第３実施形態に係る磁気記録媒体のイオン注入工程を示す斜視図
【符号の説明】
【００５９】
１、２００、３００ 磁気記録媒体
１０、２１０、３１０ 基板
１２、２１２、３１２ 裏打ち層
１４、２１４、３１４ 中間層
１６、２１６、３１６ 磁性層
１８、２１８、３１８ 保護層
３０ 記録トラック
３２、２３２、３３２ ガード領域
５０、２５０、３５０ ステンシルマスク
１００ 記録再生装置
１０２ スピンドル
１０４ 記録ヘッド
１０６ アーム
１０８ アクチュエータ
２３０、３３０ 記録ビット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体等に用いられる磁性パターン形成方法に関するものであり、特に、記録情報間の磁気干渉を低減して、高密度記録に適した磁性パターンを形成する方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の性能向上に伴って、これらの機器が扱う情報量も増大してきている。ハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤ）等の磁気記録媒体の分野では、情報機器が要求する情報量に対応するために、記録密度の向上を目的とした技術開発が盛んに行われている。
【０００３】
例えば、記録層となる磁性薄膜を同心円上のトラック毎に分離加工したディスクリートトラックトラック媒体や、トラック間のみならず、磁性薄膜を記録ビット方向にも分離加工したパターンド媒体などが提案されている。ディスクリートトラック媒体は、トラック間に同心円状の非磁性領域を確保することでトラック間の磁気的な干渉を低減し、より高いトラック密度を実現する。また、パターンド媒体は、１ドット（ビット）を記録する磁性体が独立しているため、この磁性体が一つの磁区（単磁区）になることができ、数十個の磁性粒子に１ビットを記録する現行の磁気記録と比較して、磁化の熱安定性を飛躍的に高めることが可能になる。また、ビットの境界も物理的に明確になるため、信号ノイズを低減させることができる。
【０００４】
これらのディスクリートトラック媒体やパターンド媒体を作成する方法としては、その分離形状に従った凹凸形状を非磁性基板に形成し、その凹凸形状に沿って磁性薄膜を形成したり、一旦成膜された磁性薄膜の一部をエッチングによって除去したりすることが一般的に行われている。これらの方法によって作成された磁気記録媒体は、磁化情報を記録する磁性膜が物理的に分離されているので、隣接するドット間或いはトラック間の磁気的な干渉が低減し、再生信号の品質も向上する。
【特許文献１】特開２０００−３２２７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの方法によって製造された磁気記録媒体は、記録層となる磁性薄膜や非磁性基板に凹凸が形成されるため、１０ナノメートル前後で浮上しながら記録・再生を行う浮上型ヘッドを用いたＨＤＤへの適用においては、その凹凸の影響で空気流に変動が生じ、浮上特性が劣化するという問題があった。
【０００６】
表面の凹凸を低減するには、磁性薄膜における凹凸を非磁性体で充填した後に、表面を平坦加工することが必要となる。その結果、製造プロセスが複雑となって生産性が悪化し、製造コストも増大するという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、磁気特性を改質する手法を用いることで、ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体と同等の機能を発揮しうる磁性パターンを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意研究の結果、少なくとも２種類の原子を含有する磁性層を成膜した後にその含有比率を変動させ、特定の領域の磁気特性を適宜変化させることが可能になることを明らかにした。即ち、上記目的は下記の手段によって達成されるものである。
【０００９】
（１）第１及び第２の原子を含む磁性層を形成する工程と、前記磁性層の特定領域に対して、前記第１及び第２の原子の少なくとも一方をイオン注入することで、前記第１及び第２原子の含有比率を、前記特定領域と前記特定領域以外の外部領域とで差異を生じさせる工程と、前記磁性層を熱処理することによって、前記特定領域と該外部領域との間の磁気特性に差異を生じさせる工程と、を備えることを特徴とする磁性パターン形成方法。
【００１０】
（２）前記第１及び第２の原子は、Ｌ１０型結晶構造の規則合金を構成可能な原子であることを特徴とする上記（１）記載の磁性パターン形成方法。
【００１１】
（３）前記第１及び第２の原子の組み合わせとして、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｃｏ−Ｐｔのいずれかが選択されていることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の磁性パターン形成方法。
【００１２】
（４）前記第１及び第２の原子の組み合わせがＦｅ−Ｐｔであり、前記特定領域に前記Ｆｅをイオン注入することで該特定領域を強磁性にすることを特徴とする上記（３）記載の磁性パターン形成方法。
【００１３】
（５）前記イオン注入前の前記磁性層における前記Ｆｅの含有量が、２０原子％以上且つ３５原子％以下であることを特徴とする上記（４）記載の磁性パターン形成方法。
【００１４】
（６）前記磁性層において、前記イオン注入後の前記特定領域の前記Ｆｅ含有量が３８原子％以上且つ６０原子％以下であることを特徴とする上記（４）又は（５）記載の磁性パターン形成方法。
【００１５】
（７）前記熱処理後の前記特定領域の保磁力が４０００ Ｏｅ以上であることを特徴とする上記（４）乃至（６）のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【００１６】
（８）前記熱処理後の前記特定領域の飽和磁化量が４００Ｇ以上であることを特徴とする上記（４）乃至（７）のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【００１７】
（９）前記特定領域の保磁力に対して、前記外部領域の保磁力が４分の１以下であることを特徴とする上記（４）乃至（８）のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【００１８】
（１０）イオン注入する際に、ステンシル型マスクを用いることで前記特定領域を設定するようにしたことを特徴とする上記（１）乃至（９）のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【００１９】
（１１）前記特定領域として、前記第１及び第２原子に基づく第１含有比率を有する第１特定領域と、前記第１含有比率と異なる第２含有比率を有する第２特定領域を備えることを特徴とする上記（１）乃至（１０）のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【００２０】
（１２）上記（１）乃至（１１）のいずれか記載の前記磁性パターン形成方法によって作成された磁性層を記録層として備えることを特徴とする磁気記録媒体。
【００２１】
（１３）非磁性基板と、該非磁性基板上に形成され、Ｌ１０型結晶構造の規則合金を構成可能な第１及び第２の原子を含む磁性層と、を備える磁気記録媒体であって、前記第１と第２原子の含有比率が、前記磁性層における記録領域と該記録領域以外のガード領域とで異なるように設定され、前記記録領域が強磁性且つ前記ガード領域が常磁性となっていることを特徴とする磁気記録媒体。
【００２２】
（１４）上記（１２）又は（１３）に記載の磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に情報を記録する磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上で移動させるアームと、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、物理的な加工を要することなく、ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体と同様な機能を発揮し、高密度記録を実現可能な磁性層を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。
【００２５】
図１には、本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体１が示されている。この磁気記録媒体１は、非磁性となる基板１０、軟磁性を有する裏打ち層１２、非磁性の中間層１４、磁性薄膜によって形成される磁性層１６、磁性層１６の表面を保護する保護層１８がこの順に積層されて構成されている。基板１０はアルミやガラスで構成されており、磁気記録媒体１の全体的な強度を確保している。裏打ち層１２は、垂直磁気記録を行う際に単磁極型ヘッドから発生する漏れ磁束を磁性層１６に効率よく引き込む機能を有している。その為、裏打ち層１２では高い飽和磁束密度を持つＮｉＦｅ等の軟磁性材料が採用され、１００ナノメートル前後の厚さで成膜されている。中間層１４はＭｇＯ等の素材によって２ナノメートル程度の厚みで形成され、磁性層１６をエピキャシタル形成するためのバッファ層として機能する。磁性層１６は、ＦｅＰｔを主要素材とした、膜厚が５ナノメートルから２０ナノメートル程度の薄膜であり、磁気の変化によって情報が記録保持されるようになっている。保護層１８は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜や、酸化ケイ素薄膜（ＳｉＯ２）であり、１〜５ナノメートル程度の膜厚にすることで、密着性が強く且つ高い表面硬度を確保するようにしている。保護層１８によって、磁性層１６の磨耗や腐食が防止されている。
【００２６】
磁性層１６に用いられているＦｅＰｔ合金は、成膜直後はｆｃｃ−Ａ１型結晶構造であり不規則合金であるが、高温でアニーリング処理（熱処理）を行うことで、Ｌ１０型結晶構造の高い磁気異方性を有するようになる。なお、これらの結晶構造を調べるには、Ｘ線回析装置を用いればよい。この装置によれば、Ｘ線を磁性層に照射し、構成原子により生じる回折現象を利用して、磁性層の結晶構造を解析できる。
【００２７】
図２に模式的に示されるように、磁性層１６には、記録領域となる記録トラック３０と、記録トラック３０以外の領域となるガード領域３２が形成されている。記録領域となる記録トラック３０は、磁気記録媒体１の周方向に同心円状に形成され、Ｆｅの含有量が少なくとも一部において３８原子％以上且つ６０原子％以下の範囲、詳細には５０原子％程度に設定されている。一方、ガード領域３２は、Ｆｅの含有量が３５原子％以下且つ２０原子％以上の範囲、詳細には２９原子％程度となるように設定されている。なお、この組成比率を調べるには、エネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いればよい。この装置によれば、電子ビームを磁性層に照射して、放出する元素固有のＸ線のエネルギーを検出することで、磁性層に含まれている元素を明らかにし、更に、このエネルギーの強度比率によって組成比率を調べることが出来る。
【００２８】
次に図３及び図４の実験結果を参照して、記録トラック３０及びガード領域３２のＦｅＰｔ含有量の設定方法について説明する。
【００２９】
図３の表は、ＦｅＰｔの原子含有比率に応じた結晶構造と磁性について、熱処理前と熱処理後を比較したものである。例えば、Ｆｅ：Ｐｔが７５：２５や５０：５０の場合、熱処理前はｆｃｃ−Ａ１型（立方Ｃｕ３Ａｕ型）の結晶構造の不規則合金であり軟磁性を有するが、熱処理を行うと、ｆｃｃ−Ｌ１２型（立方Ｃｕ３Ａｕ型）又はｆｃｔ−Ｌ１０型（正方ＣｕＡｕＩ型）の規則合金に変化して、高保磁力の強磁性素材となる。
【００３０】
一方、Ｆｅ：Ｐｔが２５：７５の場合は、熱処理後はｆｃｃ−Ｌ１２型（立方Ｃｕ３Ａｕ型）の規則合金になり常磁性を有することになる。つまり、Ｆｅ：Ｐｔが２５：７５の場合は、熱処理を行っても磁気記録には極めて不向きな状態となる。このように、含有比率を変動させることで、同じ原子の組み合わせであっても磁気特性を異ならせることが可能である。
【００３１】
図４の（Ａ）には、磁性層１６の熱処理温度及びＦｅの含有比率を変化させることで、保磁力が変動する様子が示されている。例えば、６００℃の熱処理を行う場合、Ｆｅを３８原子％未満（おおよそ３５原子％以下、確定的には３４原子％以下）に設定すると常磁性となることが分かる。反対に、３８原子％以上にすると強磁性になることもわかる。
【００３２】
また同様に、Ｆｅ含有量をおおよそ３５原子％以下にすると保磁力が１０００（Ｏｅ）以下となり、３８原子％以上に設定すると保磁力が４０００（Ｏｅ）以上になる。従って、Ｆｅの含有量の多い領域と比較して、Ｆｅの含有量の少ない領域の保磁力が４分の１以下となる。つまり、一方を３５原子％以下、他方を３８原子％以上にすることで、低保磁力側の領域と高保磁力側の領域との間で３０００（Ｏｅ）以上の保磁力差を確保でき、隣接する記録トラック３０間の磁気干渉を大幅に低減することができる。常磁性と強磁性の境界は３５原子％程度となっている。なお、保磁力を調べるには振動試料型磁力計を用いればよい。これにより、磁性層におけるスタティックな保磁力を明らかにすることができる。
【００３３】
又熱処理温度を４００℃で行う場合、Ｆｅを４４原子％以上にすれば、強磁性となる。一方、Ｆｅが３８原子％以下の場合は保磁力が増大することはなく常磁性になることがわかる。つまり常磁性と強磁性の境界としては４０原子％程度となっている。
【００３４】
図４の（Ｂ）には、磁性層１６の熱処理温度及びＦｅの含有比率を変化させることで、飽和磁化量が変動する様子が示されている。例えば、６００℃の熱処理を行う場合、Ｆｅ含有量を３４原子％以下にすることで、飽和磁化量を４００Ｇ以下に設定することができ、一方、Ｆｅ含有量を３８原子％以上にすると飽和磁化量が４００Ｇを超える状態となる。つまり４００Ｇの飽和磁化量を基準に考えると、３５原子％程度が境界となっている。
【００３５】
又熱処理温度を４００℃で行う場合、Ｆｅを２９原子％以下にすると飽和磁化量が極端に減少することがわかる。一方、Ｆｅが３４％以上の場合は、飽和磁化量が低下せず、４００Ｇを大きく上回ることがわかる。つまり、４００Ｇの飽和磁化量を基準に考えると、３２原子％程度が境界になると考えられる。
【００３６】
またいずれにしろ、Ｆｅの含有比率が２０原子％未満とすることは現実的ではない。というのも、図４（Ａ）で示したように、強磁性にするためには、２０％未満から少なくとも１５原子％程度は含有量を増大させて３５原子％程度にする必要があり、長時間に亘ってＦｅのイオン注入作業を行わなければならないからである。また、Ｆｅの含有比率を６０原子％よりも大きくすることも現実的ではない。それ以上大きく設定した場合には、Ｆｅ：Ｐｔが７５：２５となるＬ１２型の規則合金が形成されてしまい、Ｌ１０型の規則合金と比較して磁気異方性が低下するからである。
【００３７】
以上の分析を整理すると下記（１）（２）が明らかとなる。
【００３８】
（１）４００℃程度で熱処理をする場合、記録トラック３０のＦｅ含有量を少なくとも４０原子％以上、好ましくは４４原子％以上に設定して、４０００（Ｏｅ）以上の高保磁力及び４００Ｇ以上の高飽和磁化量となるようにする。一方、ガード領域３２については、Ｆｅ含有量を３０原子％以下に設定することで、１０００（Ｏｅ）以下の低保磁力及び４００Ｇ未満の低飽和磁化量となるように設定する。
【００３９】
（２）６００℃以上で熱処理が可能な場合は、記録トラック３０のＦｅ含有量を約３５原子％以上、好ましくは３８原子％以上にして、４０００（Ｏｅ）以上の高保磁力、及び４００Ｇ以上の高飽和磁化量を確保する。一方、ガード領域３２については、Ｆｅ含有量を約３５原子％未満、好ましくは３４原子％以下に設定することで、１０００（Ｏｅ）以下の低保磁力、及び４００Ｇ未満の低飽和磁化量となるようにする。なお、６００℃の熱処理の方が、両者の含有比差４％で十分な磁性差が得られることから、イオン注入時間も短縮でき生産性が向上する。なお、これらの（１）（２）によって、記録トラック３０の保磁力に対して、ガード領域３２の保磁力が４分の１以下となり、記録トラック３０間の磁気干渉を低減することができる。
【００４０】
本実施形態では、上記設定根拠に基づいて、記録トラック３０においてはＦｅが５０原子％程度、ガード領域３２では２９原子％程度に設定されている。従って、４００℃以上でアニール処理を行えば、記録トラック３０側が強磁性でガード領域３２が常磁性となる状態を容易に作り出すことができる。
【００４１】
次に、この記録媒体１の製造工程について説明する。なお、磁性層１６を除いた各層の成膜工程に関しては従来と略同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４２】
まず、磁性層１６を成膜する際のＦｅＰｔの含有比は、ガード領域３２側で求められている含有比、即ちＦｅ：Ｐｔ＝２９：７１に設定する。成膜完了後、図５に示されるように、磁性層１６内のＦｅＰｔの含有比率を変化させるために、記録媒体１の記録面側にステンシルマスク５０を配置し、イオン注入装置６０によって、このステンシルマスク５０を介して磁性層１６に対してＦｅをイオン注入する。イオン注入装置６０は、イオンを発生するイオン源６２、イオン源６２からＦｅイオンを引き出す引出電源６４、イオンビームとなってイオンが移動するビームライン６６、磁界を用いて必要なイオン（個々ではＦｅイオン）を選別する分析マグネット６８、イオンビームに必要なエネルギーを付与する加速管７０、イオンが注入される記録媒体１が格納される真空チャンバ７２等を備える。
【００４３】
図６には、イオン注入される際のステンシルマスク５０及び記録媒体１が拡大して示されている。ステンシルマスク５０の素材には、タンタル等の薄膜が用いられており、この薄膜を（電子線）リソグラフィ加工することで、記録トラック３０の全体配置と一致する記録領域パターン５２が形成されている。従って、記録媒体１の上面にこのステンシルマスク５０を介在させた状態でイオン注入することで、記録領域パターン５２と一致する領域に対してＦｅが注入される。なお、このＦｅのイオンビームは、図中の矢印で示されるように、ステンシルマスク５０を経た後で拡散するので、その拡散量を予め想定して、記録領域パターン５２を実際の記録トラック３０よりも細めに形成しておくことが好ましい。なお、記録トラック３０とガード領域３２の境界を鮮明にする為にも、ステンシルマスク５０を可能な限り記録媒体１に密着させておくことも望ましい。この結果、ステンシルマスク５０によって覆われているガード領域３２の含有比は成膜時と変わらないが、記録トラック３０側には、Ｆｅを積極的にイオン注入してＦｅ含有比を向上させ、Ｆｅ：Ｐｔが３８：７２〜６０：４０の範囲内となるように制御する。具体的に本実施形態ではＦｅ：Ｐｔが５０：５０となるように設定している。イオン注入が完了したら、特に図示しない急速加熱熱処理（ＲＴＡ）装置を用いて６００℃で約１時間加熱して、記録トラック３０とガード領域３２の磁気特性を異ならせる。この結果、図１及び図２で示したような記録媒体１が完成する。
【００４４】
次に、図７を参照して、この記録媒体１を用いた記録再生装置１００について説明する。この記録再生装置１００は、スピンドル１０２、磁気ヘッド１０４、アーム１０６、アクチュエータ１０８、筐体１１０等を備える。スピンドル１０２は、複数の記録媒体１を同軸状態で保持しており、特に図示しないスピンドルモータによって、３０００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍで回転駆動される。磁気ヘッド１０４は、複数の記録媒体１のそれぞれに対応して配置されており、記録媒体１に情報を書き込むとともに、記録された信号を読み取る。特にここでは、磁気ヘッド１０４が単磁極型ヘッドとなっており、裏打ち層１２を利用することで磁性層１６の面方向に対して垂直に磁力線が通過するようにして、垂直型の記録を可能にしている。この磁気ヘッド１０４はアーム１０６の先端側に保持されている。アーム１０６は自らが揺動することで、記録媒体１の特定の記録ビットに磁気ヘッド１０４を移動させて、信号の読み書きを行うようになっている。アクチュエータ１０８は、このアーム１０６を極めて高い精度で制御する。
【００４５】
本第１実施形態の記録媒体１によれば、隣接する記録トラック３０の間にガード領域３２が形成されているので、記録トラック３０間の磁気的な干渉を低減することが可能になる。また、エッチング等によって記録媒体１を物理的に加工して分離させる場合と異なり、イオン注入による性質変化によって分離効果を得るようにしているため、製造プロセスが簡便となり、生産性を向上させることができる。
【００４６】
特に、Ｌ１０型結晶構造を構成可能な原子（ここではＦｅＰｔ）であって、且つ、熱処理を行っても強磁性とならない程度の含有比率によって成膜を行いつつ、特定の領域に限定して少量の原子をイオン注入して強磁性にするので、トラックフォーマットに適した磁性パターンを容易に形成可能である。その際に、ステンシルマスク５０を用いるので、トラックフォーマットを自在に設定することが出来る。また、イオン注入によって記録トラック３２を形成することから、基板１０や磁性層１６を平坦にできる。その結果、記録ヘッド１０４が記録媒体１の表面の突部と衝突することを防止でき、浮上ヘッドの場合はその浮上特性を安定させることが可能になる。
【００４７】
なお、この記録再生装置１００を用いて磁気記録を行う場合、定期的にガード領域３２に対してリフレッシュ効果を目的とした書き込みを行ってもよい。つまり、記録トラック３０によってガード領域３２が何らかの磁気影響を受けている場合であっても、ガード領域３２を含めた積極的な書き込み作業によって、隣接する記録トラック３０間の分離効果を維持できる。なお、そのときにリフレッシュ用の磁気記録は、ガード領域３２が常磁性であることから、極めて弱い磁束で十分であるので、それによって記録トラック３０の記録状態に影響を与えることは殆どない。
【００４８】
また、本記録媒体１のように、ガード領域３２におけるＦｅ含有量を３５原子％以下に設定することで、ガード領域３２の保磁力を１０００（Ｏｅ）以下に設定することができるので、記録トラック３０との間で大きな保磁力差を確保可能になる。同様に、ガード領域３２の飽和磁化量が４００Ｇ以下に設定されているので、記録トラック３０との間で大きな飽和磁化量差を確保することが可能になる。しかも、一度のイオン注入処理によって、保磁力差と飽和磁化量差を同時に確保できることになるという合理的な製造方法となっている。
【００４９】
更に、この記録再生装置１００では、本記録媒体１を用いていることから媒体表面が平滑であるので、既存の装置構成をそのまま採用することができる。その結果、低コストで高密度の記録再生装置１００が得られる。
【００５０】
次に、図８を参照して、本発明の第２実施形態の磁気記録媒体２００における磁気パターンの形成方法について説明する。なお、第１実施形態の磁気記録媒体１と同一又は類似する部分・部材については、同記録媒体１で示した符号と下二桁を一致させることで、詳細な説明は省略する。
【００５１】
ここでは、ステンシルマスク２５０に形成される記録領域パターン２５２として、複数の記録ドットパターンが形成されている。従って、ステンシルマスク２５０を介して磁性層２１６にＦｅをイオン注入し、その後に熱処理を行うと、強磁性となる記録ドット２３０が形成されることになる。記録ドット２３０の周囲のガード領域２３２は常磁性となることから、隣接する記録ドット２３０間での磁気干渉が低減されることになる。従って、磁性層２１６全体はＦｅＰｔを主成分としているにも拘らず、特定の領域を占める記録ドット２３０を一つの磁区（単磁区）にすることができ、高い熱揺らぎ耐性による高密度記録が実現される。更に、イオン注入による磁気特性変化によって記録ドット２３０を形成していることから、記録媒体２００の表面を平滑にでき、記録媒体２００の偏磨耗等を防止できる。
【００５２】
次に図９を参照して、本発明の第３実施形態の記録媒体３００における磁気パターンの形成方法について説明する。なお、第１実施形態の記録媒体１と同一又は類似する部分・部材については、同記録媒体１で示した符号と下二桁を一致させることで、詳細な説明は省略する。
【００５３】
ここでは、（Ａ）に示される第１ステップとして、第１ステンシルマスク３５０Ａに形成された第１記録領域パターン３５２Ａに基づいて、Ｆｅのイオン注入による第１記録ドット３３０Ａを磁性層３１６に形成する。その後、（Ｂ）に示される第２ステップとして、第２ステンシルマスク３５０Ｂに形成された第２記録領域パターン３５２Ｂに基づいて、第２記録ドット３３０Ｂを磁性層３１６に形成する。この際、第１記録ドット３３０Ａの一部と、第２記録ドット３３０Ｂが重なるようになっている。従って、Ｆｅの含有比率は、ガード領域３３２が最も小さく、ついで第１記録ドット３３０Ａ、その次に第２記録ドット３３０Ｂの順で大きくなっている。その結果、熱処理後は、ガード領域３３２が常磁性、第１記録ドット３３０Ａが強磁性、第２記録ドット３３０Ｂは第１記録ドット３３０Ａを上回る強磁性となっている。従って、通常の信号記録は第１記録ドット３３０Ａを用いるようにし、第２記録ドット３３０Ｂは特殊な記録ヘッドでなければ信号の追記録が出来ないようにすることもできる。例えば、工場出荷時のＩＤ等を記録しておくＲＯＭ領域として利用することが可能になる。また、このように複数の記録ドット（記録トラック）間で他段階に磁気特性を設定できることから、「０」、「１」の２値記録以上の多値記録用途として活用することが可能となる。
【００５４】
なお、本実施形態では、磁性層の原子組み合わせとしてＦｅ−Ｐｔの場合に限って示したが、本発明はそれに限定されず、２種類以上の原子の組み合わせによる磁性層であって、その中のいずれかの原子をイオン注入によって補充して、磁気特性を変動させることができれば、他の原子を採用してもかまわない。特にＬ１０型結晶構造の規則合金を構成可能な原子組み合わせ（例えばＦｅ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｃｏ−Ｐｔ）が好ましく、含有比を調整することで強磁性パターンを自在に形成することが可能となる。
【００５５】
また、ここではＦｅをイオン注入することで記録領域の含有比率を変動させる場合に限って示したが、例えば、ガード領域にＰｔをイオン注入することで、ガード領域の含有比率を変動させてもかまわない。つまり、予め強磁性となり得る含有比率で磁性層を形成し、イオン注入によって部分的に常磁性にすることも可能である。これは、その原子がイオン注入に適しているか否か等を考慮して、適宜決定することが好ましい。
【００５６】
更に本実施形態では、磁性パターンの形成方法を、ディスク型の磁気記録媒体における磁性層に用いた場合に限って示したが、本発明はそれに限定されず、他の磁気記録媒体に用いることも勿論可能である。イオン注入手法も様々であり、本発明は本実施形態で示したイオン注入装置を用いる場合に限定されるものではない。また、ここでは磁性層を構成する第１及び第２の原子のいずれかをイオン注入する場合を示したが、それに加えて第３の原子等をイオン注入することは勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本磁性パターン形成方法等は、例えば、磁気記録カード、磁気記録テープ、磁性層を活用した各種表示媒体等、様々な分野で利用することが可能である。また、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔ Ｏｐｔｉｃａｌ）等の光磁気記録や、磁気と熱を併用する熱アシスト型記録においても本磁性パターンが形成された媒体を用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体の積層状態を示す断面図
【図２】同磁気記録媒体断面における磁性層の状態を示す斜視図
【図３】同磁気記録媒体で用いるＦｅＰｔの含有比率に応じた磁性状態を熱処理前後で比較して示す表図
【図４】同磁気記録媒体で用いるＦｅＰｔの含有比率と熱処理温度に応じた、保磁力及び飽和磁化量の変化を示すグラフ
【図５】同磁気記録媒体に対してイオン注入する際の装置構成を模式的に示す全体図
【図６】同磁気記録媒体に対してイオン注入する際のステンシルマスクを拡大して示す斜視図
【図７】同磁気記録媒体を用いた記録再生装置の構成を示す部分断面図
【図８】本発明の第２実施形態に係る磁気記録媒体のイオン注入工程を示す斜視図
【図９】本発明の第３実施形態に係る磁気記録媒体のイオン注入工程を示す斜視図
【符号の説明】
【００５９】
１、２００、３００ 磁気記録媒体
１０、２１０、３１０ 基板
１２、２１２、３１２ 裏打ち層
１４、２１４、３１４ 中間層
１６、２１６、３１６ 磁性層
１８、２１８、３１８ 保護層
３０ 記録トラック
３２、２３２、３３２ ガード領域
５０、２５０、３５０ ステンシルマスク
１００ 記録再生装置
１０２ スピンドル
１０４ 記録ヘッド
１０６ アーム
１０８ アクチュエータ
２３０、３３０ 記録ビット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の原子を含む磁性層を形成する工程と、
前記磁性層の特定領域に対して、前記第１及び第２の原子の少なくとも一方をイオン注入することで、前記第１及び第２原子の含有比率を、前記特定領域と該特定領域以外の外部領域とで差異を生じさせる工程と、
前記磁性層を熱処理することによって、前記特定領域と前記外部領域との間の磁気特性に差異を生じさせる工程と、を備えることを特徴とする磁性パターン形成方法。
【請求項２】
前記第１及び第２の原子は、Ｌ１０型結晶構造の規則合金を構成可能な原子であることを特徴とする請求項１記載の磁性パターン形成方法。
【請求項３】
前記第１及び第２の原子の組み合わせとして、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｃｏ−Ｐｔのいずれかが選択されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁性パターン形成方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の原子の組み合わせがＦｅ−Ｐｔであり、前記特定領域に前記Ｆｅをイオン注入することで該特定領域を強磁性にすることを特徴とする請求項３記載の磁性パターン形成方法。
【請求項５】
前記イオン注入前の前記磁性層における前記Ｆｅの含有量が、２０原子％以上且つ３５原子％以下であることを特徴とする請求項４記載の磁性パターン形成方法。
【請求項６】
前記磁性層において、前記イオン注入後の前記特定領域の前記Ｆｅ含有量が３８原子％以上且つ６０原子％以下であることを特徴とする請求項４又は５記載の磁性パターン形成方法。
【請求項７】
前記熱処理後の前記特定領域の保磁力が４０００ Ｏｅ以上であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【請求項８】
前記熱処理後の前記特定領域の飽和磁化量が４００Ｇ以上であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【請求項９】
前記特定領域の保磁力に対して、前記外部領域の保磁力が４分の１以下であることを特徴とする請求項４乃至８のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【請求項１０】
イオン注入する際に、ステンシル型マスクを用いることで前記特定領域を設定するようにしたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【請求項１１】
前記特定領域として、前記第１及び第２原子に基づく第１含有比率を有する第１特定領域と、前記第１含有比率と異なる第２含有比率を有する第２特定領域を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか記載の前記磁性パターン形成方法によって作成された磁性層を記録層として備えることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１３】
非磁性基板と、該非磁性基板上に形成され、Ｌ１０型結晶構造の規則合金を構成可能な第１及び第２の原子を含む磁性層と、を備える磁気記録媒体であって、
前記第１と第２原子の含有比率が、前記磁性層における記録領域と該記録領域以外のガード領域とで異なるように設定され、前記記録領域が強磁性且つ前記ガード領域が常磁性となっていることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に情報を記録する磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上で移動させるアームと、
を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１】
第１及び第２の原子を含む磁性層を形成する工程と、
前記磁性層の特定領域に対して、前記第１及び第２の原子の少なくとも一方をイオン注入することで、前記第１及び第２原子の含有比率を、前記特定領域と該特定領域以外の外部領域とで差異を生じさせる工程と、
前記磁性層を熱処理することによって、前記特定領域と前記外部領域との間の磁気特性に差異を生じさせる工程と、を備えることを特徴とする磁性パターン形成方法。
【請求項２】
前記第１及び第２の原子は、Ｌ１０型結晶構造の規則合金を構成可能な原子であることを特徴とする請求項１記載の磁性パターン形成方法。
【請求項３】
前記第１及び第２の原子の組み合わせとして、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｃｏ−Ｐｔのいずれかが選択されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁性パターン形成方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の原子の組み合わせがＦｅ−Ｐｔであり、前記特定領域に前記Ｆｅをイオン注入することで該特定領域を強磁性にすることを特徴とする請求項３記載の磁性パターン形成方法。
【請求項５】
前記イオン注入前の前記磁性層における前記Ｆｅの含有量が、２０原子％以上且つ３５原子％以下であることを特徴とする請求項４記載の磁性パターン形成方法。
【請求項６】
前記磁性層において、前記イオン注入後の前記特定領域の前記Ｆｅ含有量が３８原子％以上且つ６０原子％以下であることを特徴とする請求項４又は５記載の磁性パターン形成方法。
【請求項７】
前記熱処理後の前記特定領域の保磁力が４０００ Ｏｅ以上であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【請求項８】
前記熱処理後の前記特定領域の飽和磁化量が４００Ｇ以上であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【請求項９】
前記特定領域の保磁力に対して、前記外部領域の保磁力が４分の１以下であることを特徴とする請求項４乃至８のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【請求項１０】
イオン注入する際に、ステンシル型マスクを用いることで前記特定領域を設定するようにしたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【請求項１１】
前記特定領域として、前記第１及び第２原子に基づく第１含有比率を有する第１特定領域と、前記第１含有比率と異なる第２含有比率を有する第２特定領域を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか記載の前記磁性パターン形成方法によって作成された磁性層を記録層として備えることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１３】
非磁性基板と、該非磁性基板上に形成され、Ｌ１０型結晶構造の規則合金を構成可能な第１及び第２の原子を含む磁性層と、を備える磁気記録媒体であって、
前記第１と第２原子の含有比率が、前記磁性層における記録領域と該記録領域以外のガード領域とで異なるように設定され、前記記録領域が強磁性且つ前記ガード領域が常磁性となっていることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に情報を記録する磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上で移動させるアームと、
を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２８６０８５（Ｐ２００６−２８６０８５Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０４１９０（Ｐ２００５−１０４１９０）
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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