磁気記憶媒体の製造方法及び情報記憶装置
【課題】凸凹パターンの記録層を平坦化する磁気記録媒体の製造方法において、表面の平坦度を向上する。
【解決手段】記録層３２−１を形成する凸凹パターンを平坦化するため、高研磨レートの第１の充填材３６の上に、低研磨レートの第２の充填材３８を設け、研磨する。研磨時間を長くすることなく、必要な部分のみが、低研磨レートとなるようにできる。これにより、製造効率、製造マージン等を損なうことなく、表面の高平坦性を得ることが可能である。
【解決手段】記録層３２−１を形成する凸凹パターンを平坦化するため、高研磨レートの第１の充填材３６の上に、低研磨レートの第２の充填材３８を設け、研磨する。研磨時間を長くすることなく、必要な部分のみが、低研磨レートとなるようにできる。これにより、製造効率、製造マージン等を損なうことなく、表面の高平坦性を得ることが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凸凹パターンを有する磁気記憶媒体の製造方法及び情報記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記録再生装置の小型化、大容量化は、急速に進んでいる。磁気記録再生装置の磁気記録媒体は、スパッタ法などにより、ガラスもしくは、アルミ合金基板に、磁性薄膜が積層された構造をとる。記録磁性材料は、磁性粒子を小さくするために、さまざまな工夫がもたらされ、磁気粒子単位は、８nm程度まで小さくなっている。
【０００３】
この磁気粒子の微細化は、主に、記録媒体の低ノイズ化に寄与する。ところが、この微細化も限界が叫ばれており、打開策として、いわゆる、ディスクリートトラックメディア、パターンドメディアと呼ばれる媒体が提案されている。
【０００４】
これらの媒体は、記録磁性材料の膜をパターンニングすることが特徴である。ディスクリートトラック媒体の場合は半径方向に、ビットパターンド媒体は円周、半径方向ともにパターンニングされ、記録膜は凸凹を有している。
【０００５】
また、ヘッドを浮上させ信号を読み書きする必要があるため、凹凸パターンを形成した後、非磁性材料等を凹部に充填すべく形成し、更に研磨等により表面をヘッド浮上に耐えられるよう平坦化する（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００６】
図１３及び図１４は、従来考えられている凸凹を有する磁気記憶媒体の製造方法の説明図である。図１３は、凹凸パターンを充填材で充填する工程の説明図、図１４は、充填した媒体を研磨した後の表面形状の断面図を示す。
【０００７】
図１３に示すように、非磁性基板１００上にスパッタなどにより、必要に応じて、軟磁性下地層や結晶制御下地層等を形成した後、磁性材料からなる記録層１０２を形成し、更に必要に応じて研磨ストッパー層１０４を形成する。その後、凹凸をパターニングするためにレジストを形成し、ナノインプリントやＥＢ描画等により、レジストをパターニングする。パターニングされたレジストをマスクとし、磁性膜１０２をエッチングし、磁性膜１０２に凹凸パターンを施す。
【０００８】
図１３において、非磁性基板１００上に、磁性層１０２と、研磨ストッパー層１０４とからなる凸凹パターンが形成される。この凸凹パターンの凹部に、非磁性の充填材を充填し、非磁性充填層１０６を形成する。
【０００９】
次に、図１４に示すように、研磨パッド（図示せず）により、非磁性充填層１０６の表面を研磨し、平坦化する。この平坦化は、磁気ヘッドの浮上量に影響し、平坦の程度が重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４０７６８８９号公報（特開２００４−２９５９８９号公報）
【特許文献２】特開２００７−１６４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の方法では、凹部を充填するために、充填材料を形成した後、研磨により表面を平坦化するプロセスにおいて、比較的柔らかい研磨パッドを使用した場合など、特に、広い幅でパターンニングされている凹部は、充填部が過研磨により窪み、段差が発生してしまう。
【００１２】
通常、記録層凸部１０２が研磨されないように、記録層１０２よりも研磨レートが高い材料を充填材１０６として、充填し、研磨する。このため、研磨処理を施すと、記録層凸部１０２は、研磨されなくても、凹部の充填材１０６が徐々に研磨されていくことや、軟質な研磨パッドが、媒体表面の凹凸にならって、変形することなどが要因と考えられる。
【００１３】
特に、サーボパターンを形成するための磁性膜を設けた領域では、幅の広い凹部が存在する。この段差は、適切な研磨時間よりも長く研磨すればするほど、凸部１０２は、ほとんど削られないのに対し、凹部１０６のみ削れるため、段差はより大きくなる。例えば、段差が、１０数ナノメータでも、高記録密度に対応したヘッドの浮上量は、１０ナノメータ以下であるため、浮上量への影響が大きい。又、製造プロセスマージンが小さい。
【００１４】
本発明の目的は、研磨後に発生しうる、媒体表面の段差を少なくするための磁気記憶媒体の製造方法及び情報記憶装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的の達成のため、磁気記憶媒体の製造方法は、基板上に記録層を形成する工程と、前記記録層に所定の凸凹パターンと、前記凸凹パターンの凸部上に研磨ストッパ層とを形成する工程と、前記凸凹パターンの凹部と前記研磨ストッパ層上に、前記研磨ストッパ層よりも、研磨レートが高い第１の充填層を形成する工程と、前記第１の充填層上に、前記第１の充填層よりも研磨レートが低い第２の充填層を形成する工程と、前記研磨ストッパ層が露出するまで、前記第２の充填層と、前記第１の充填層とを研磨する工程とを有する。
【００１６】
又、情報記憶装置は、前記磁気記憶媒体の製造方法により製造された磁気記憶媒体と、前記磁気記憶媒体に対して情報の記録及び／再生を行うヘッドと、前記浮上型ヘッドの記録と再生動作を制御する制御回路とを有する。
【発明の効果】
【００１７】
記録層を形成する凸凹パターンを平坦化するため、高研磨レートの第１の充填材の上に、低研磨レートの第２の充填材を設けたため、研磨時間を長くすることなく、必要な部分のみが、低研磨レートとなるようにできる。これにより、製造効率、製造マージン等を損なうことなく、表面の高平坦性を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の情報記憶装置の一実施の形態の外観図である。
【図２】図１のディスクのサーボゾーンとデータゾーンとの説明図である。
【図３】本発明の磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態の磁性膜形成工程の説明図である。
【図４】本発明の磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態の凸凹パターン形成工程の説明図である。
【図５】本発明の磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態の非磁性充填層形成工程の説明図である。
【図６】本発明の磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態の研磨工程の説明図である。
【図７】本発明の磁気記録媒体の製造方法の第２の実施の形態の非磁性充填層形成工程の説明図である。
【図８】本発明の磁気記録媒体の製造方法の第２の実施の形態の研磨工程の説明図である。
【図９】本発明の実施例と比較例との、研磨時間と表面粗さＲａの測定結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施例と比較例との研磨時間と段差の測定結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施例のガス圧と研磨レートの関係図である。
【図１２】本発明の実施例の酸素分圧と研磨レートの関係図である。
【図１３】従来の磁気記録媒体の製造方法の非磁性充填層形成工程の説明図である。
【図１４】従来の磁気記録媒体の製造方法の研磨工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、情報記憶装置、磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態、磁気記録媒体の第２の実施の形態、実施例、他の実施の形態の順で説明するが、本発明は、この実施の形態に限られない。
【００２０】
（情報記憶装置）
図１は、本発明の情報記憶装置の一実施の形態の外観図、図２は、図１のディスクのサーボゾーンとデータゾーンとの説明図である。図１は、情報記憶装置として、ハードディスクドライブを例に示す。
【００２１】
図１に示すように、ディスクエンクロージャ（ＤＥという）１は、磁気ディスク装置の各構成要素を収容する。ＤＥ１内では、磁気記録媒体である磁気ディスク３が、スピンドルモータ４の回転軸に設けられている。
【００２２】
ＤＥ１に取り付けられたスピンドルモータ４は、磁気ディスク３を回転する。ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）を用いたアクチュエータ（ＶＣＭという）５は、アーム（サスペンションを含む）５２を回転する。アームのサスペンションの先端には、磁気ヘッドを含むスライダ５３が設けられている。従って、アクチュエータ５は、磁気ヘッドを含むスライダ５３を磁気ディスク３の半径方向に移動する。
【００２３】
アクチュエータ５は、回転軸を中心に回転するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）で構成される。図１では、磁気ディスク装置に、１枚の磁気ディスク３が搭載され、磁気デイスクの各面に対し、磁気ヘッドを含む２つのスライダ５３が、同一のアクチュエータ５で同時に駆動される。
【００２４】
磁気ディスク３の外側には、スライダ５３を磁気ディスク３から退避し、パーキングするためのランプ機構５４が設けられる。サスペンションの先端には、このランプ機構５４に係合するリフトタブが設けられる。
【００２５】
スライダ５３は、リード素子と、ライト素子とを有する。スライダ５３は、スライダ本体に、磁気抵抗（ＭＲ）素子を含むリード素子を積層し、その上にライトコイルを含むライト素子を積層して、構成される。スライダ５３の最下部は、空気軸受け面を形成する。
【００２６】
図２に示すように、磁気ディスク３は、データゾーン２１１とサーボゾーン２１２とで構成されている。尚、図２において、黒部分が、磁性膜を示す。
【００２７】
データゾーン２１１は、各ビットを構成する磁性膜が分離され、磁気ディスク３の円周方向に列をなして、形成される。一方、サーボゾーン２１２は、サーボパターンが、磁性膜で形成される。ここでは、サーボパターン２１２は、プリアンブル２２１、サーボマーク２２２、アドレス２２３、微小位置検出パターン（バーストパターン）２２４で構成される。
【００２８】
このように、ビットパターン媒体では、サーボパターン２１２で、比較的広い凹部を形成する。
【００２９】
（磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態）
図３乃至図６は、本発明の磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態の工程図である。図３は、磁性膜形成工程の説明図、図４は、凸凹パターン形成工程の説明図、図５は、非磁性充填層形成工程の説明図、図６は、研磨工程の説明図である。
【００３０】
図３に示すように、非磁性基板３０上に、スパッタなどにより、必要に応じて、軟磁性下地層や結晶制御下地層等を形成した後、磁性材料からなる記録層３２を形成する。更に、磁性記録層３２が研磨時にダメージを受けないように、磁性記録層３２を形成した後に、研磨レートが低い研磨ストップ層３４を形成する。更に必要に応じて、エッチング保護層やエッチングマスク層を形成する。
【００３１】
図４に示すように、その後、凹凸をパターニングするためにレジストを形成し、ナノインプリントやＥＢ（Electron Beam）描画等により、レジストをパターニングする。パターニングされたレジストをマスクとし、ＩＢＥ（Ion Beam Etching）やＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などで、磁性膜３２をエッチングし、磁性膜３２に、凹凸パターンを施す。レジストやエッチングマスク層が残る場合は、レジストを除去する。これにより、磁性層３２が、分離された磁性層３２−１（研磨ストップ層３４−１を含む）に変換する。
【００３２】
図５に示すように、その後、スパッタ法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、充填材３６と、充填材３６よりも研磨レートの低い第２の充填材３８を順次形成する。
【００３３】
そして、図６に示すように、機械研磨や化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）などにより研磨し、表面を平坦化する。
【００３４】
図６に示すように、第２の充填材３８の研磨レートが低いため、元々凹部であったところに残った第２の充填材３８が、研磨ストップ層３４−１に近い役割を果たし、窪まないため、段差の発生を防止できる。
【００３５】
更には、適切な研磨時間よりも長く研磨しても、第２の充填材３８が低研磨レートであるゆえに、段差は拡大しにくいため、製造プロセスマージンの大きい製造プロセスを実現できる。又、第２の充填材３８の形成厚さは、製造プロセスのマージンを多くとりたいときは、厚くするのが良いが、凸部上の第２の充填材３８を研磨する時間が長くなるため、プロセス時間を短縮する理由から、必要最小限の厚さとすることが好ましい。
【００３６】
次に、本発明の実施の形態による充填、平坦化のメリットについて補足する。従来の方法は、磁性膜凸部を研磨しないようにし、余分な充填材の上層部のみを研磨するため、磁性膜もしくは研磨ストッパー層に対し、研磨しやすい材料を充填材として充填し、研磨する。しかし、その研磨しやすさが要因となり、幅の広い凹部が必要以上に研磨され、段差が発生することが課題であった。
【００３７】
この課題を解決するためには、充填材自体に、研磨されにくい、すなわち研磨レートの低い材料を用いることで、研磨に対して凹部を窪みにくくすることが考えられるが、この方法では、研磨レートの低い充填材を研磨する時間が長くなってしまう。長くなることで、製造効率が落ちる上、長くなった分、結局は、過研磨により凹部の窪みを深くしてしまう懸念が残る。
【００３８】
これに対し、本発明の実施の形態は、高研磨レートの第１の充填材３６の上に、低研磨レートの第２の充填材３８を設けたため、研磨時間を長くすることなく、必要な部分のみが、低研磨レートとなるようにできる。これにより、製造効率、製造マージン等を損なうことなく、表面の高平坦性を得ることが可能である。
【００３９】
尚、凸部上にも一部、低研磨レートの第２の充填材３８が存在することになるが、凸部は研磨時の研磨圧力が多くかかるため、凸部上に存在する第２の充填材３８は、十分に短時間の研磨で除去することが可能であり、研磨時間は必要最小限にできる。
【００４０】
この充填材の研磨レートは、硬度の異なる材料や、砥粒との化学反応の異なる材料を選択するなどで制御可能である。本実施の形態では、以下の方法で、研磨レートを制御することにより、プロセスの効率化を可能とする。
【００４１】
一つは、スパッタにより充填材を形成する方法である。この時、スパッタガス圧で、研磨レートを制御する。一般的に、スパッタ時のガス圧を高くすると、膜の密度が低下することが知られている。我々の研究の結果、膜密度の低下により研磨レートが向上することが分かった。
【００４２】
ガス圧による研磨レートを制御する場合、同じスパッタリングターゲットを用いて、ガス圧のみを変更することで、第１の充填材３６、第２の充填材３８を形成することができ、プロセスの効率化を可能とする。
【００４３】
他の方法は、充填材を、酸化珪素（ＳｉＯ２）とし、更に、研磨時の砥粒を、酸化セリアとした化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により研磨する方法である。この時、酸化珪素の酸素量を制御して、研磨レートを制御する。酸化セリア砥粒を用いた酸化珪素膜のＣＭＰは、高レートかつ高品質な研磨が可能であるため、半導体プロセスで使われつつあり、また磁気記録媒体の研磨でも期待できる技術である。
【００４４】
この高研磨レートは、酸化セリアと酸化珪素の酸素を介した化学反応が寄与しているものと考えられている。本発明者等は、酸素量を変化させた酸化珪素の研磨を行い、研磨レートを確認したところ、酸化珪素の酸素量により、研磨レートを制御できることを確認した。
【００４５】
化学量論組成である酸化珪素（SiO2）のターゲット材を用いても、スパッタすると形成された膜は、通常、酸素が欠乏し、ＳｉＯx(x<2)となりやすい。この状態で、酸化セリア砥粒による研磨を行うと、高い研磨レートを得ることが出来ない。しかし、スパッタ時のプロセスガスに、酸素を混合することで、酸素が補給され、研磨レートが向上する。
【００４６】
よって、研磨レートの制御は、この酸素ガスの分圧を変化させることで可能であり、たとえば、一つのチャンバで、第１充填材３６、第２の充填材３８を、酸素分圧を変化させながら効率的に形成することが可能である。また、酸化珪素は、絶縁体であるため、スパッタするには、ＲＦスパッタ法を用いる。他の方法として、ＳｉターゲットのＤＣスパッタにより、酸素分圧を変化させることで、酸素量を制御した酸化珪素を形成することもできる。
【００４７】
次に、充填材の積層膜厚を説明する。充填材３６，３８を形成する前の媒体の凹凸パターンの凹部の深さを「ｄ」（図６参照）、ヘッド浮上に対し許容される表面段差を「ｓ」とした場合、第１の充填材３６、第２の充填材３８の膜厚ｔＦ１，ｔＦ２（図５参照）との関係は、ｔＦ１＜ｄであり、かつ│ｔＦ１＋ｔＦ２−ｄ│≦ｓとすることで、表面段差を、許容値「ｓ」以下にすることが容易となる。
【００４８】
実際には、全てを設計どおりに製造することは難しいため、磁性膜凸部もしくは、その上に形成された研磨ストップ層３４−１は、研磨プロセスでほぼ研磨されないとした場合、平坦度を得るためには、ｔＦ１＜ｄであり、かつｔＦ１＋ｔＦ２≧ｄとしても良い。このｔＦ２の上限を、製造マージンとのバランスで決定する。
【００４９】
（磁気記録媒体の製造方法の第２の実施の形態）
図７乃至図８は、本発明の磁気記録媒体の製造方法の第２の実施の形態の工程図である。図７は、非磁性充填層形成工程の説明図、図８は、研磨工程の説明図である。
【００５０】
図７及び図８の第２の実施の形態でも、磁性層形成工程、凸凹パターン形成工程は、図３、図４で説明したものと同一であり、説明を省略する。図７の非磁性充填層形成工程において、スパッタ法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、充填材３６と、充填材３６よりも研磨レートの低い第２の充填材３８と、第２の充填材３８より研磨レートの高い第３の充填層４０を順次形成する。
【００５１】
そして、図８に示すように、機械研磨や化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）などにより研磨し、表面を平坦化する。
【００５２】
この実施の形態では、平坦化品質を高めるために、第３の充填材４０を更に形成する。即ち、製造効率を高めるために、研磨レートの低い第２の充填材３８の膜厚は、必要最低限とし、更に、平坦化に必要な充填膜厚を得るために、第２の充填材３８よりも研磨レートの高い第３の充填材４０を、第２の充填材３８の上に形成してから、研磨する。
【００５３】
このため、磁性膜凸部もしくは、その上に形成された研磨ストップ層３４−１は、研磨プロセスでほぼ研磨されないとした場合、平坦度を得るためには、ｔＦ１＜ｄであり、かつｔＦ１＋ｔＦ２≧ｄとした場合、このｔＦ２の上限を、製造マージンとのバランスで決定し、研磨レートの高い第３の充填材４０で、膜厚を調整することができる。
【００５４】
研磨レートの低い第２の充填材３８の膜厚を最小限としても、平坦化できるため、製造に要する時間を短縮できる。又、充填材３６，３８，４０の形成方法は、第１の実施の形態と同様に、硬度の異なる材料や、砥粒との化学反応の異なる材料を選択する方法や、スパッタにより充填材を形成する時、スパッタガス圧で、研磨レートを制御する方法や、充填材を、酸化珪素（ＳｉＯ２）とし、研磨時の砥粒を、酸化セリアとした化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により研磨する方法を、適用できる。
【００５５】
このように、高い製造効率、十分な製造マージンを確保した上で、高い平坦性をもったパターン媒体を製造可能である。
【実施例】
【００５６】
［実施例１］（充填および研磨）
図３のように、ガラス基板（ディスク基板）３０上に、磁気ヘッド（垂直記録ヘッド）でライトする時の補助となるＣｏＦｅ系軟磁性下地層、軟磁性下地層の結晶形態を切るためのＴａアモルファス下地層、磁性層の結晶形態を制御するためのＲｕ中間層、Ｃｏ合金磁性層３２、研磨をストップさせるためのＴａストッパー層３４を、ＤＣスパッタにより形成した。
【００５７】
ストッパー層３４は、後のパターニング後に形成してもよい。またストッパー層３４の材料は、Ｔａに限らず、後に充填する充填材３６よりも研磨されにくい材料であればよい。一般的には、ＴａやＴａＮ、ＳｉＮ、Ｔｉ、ＴｉＮなどを使用できる。
【００５８】
さらに、パターン形成のためのレジストを塗布し、ナノインプリントを用いて、所定の凹凸パターンを有するガラスモールドの形状を転写した。このレジストのパターンをマスクとし、イオンミリングすることで、磁性膜３２に、深さ約２５ｎｍの凹凸形状を形成した。最後に、酸素アッシングによりレジスト残渣を除去し、充填・平坦化する前までの凹凸形状のある媒体を作製した（図４参照）。
【００５９】
次に、再び、スパッタ装置に戻し、ＲＦスパッタリングにより、ＳｉＯ２ターゲットを用い、３Ｐａ（パスカル）のＡｒガス圧で、２０ｎｍの第１の充填材３６を成膜した。次に、Ａｒガス圧を０．６７Ｐａとして、１０ｎｍの第２の充填材３８を成膜し、更に、Ａｒガス圧を３Ｐａに戻して、１５ｎｍの第３の充填材４０を成膜した（図７参照）。
【００６０】
本実施例では、膜密度の大小により、研磨レートを制御しているが、充填材３６，３８，４０は、研磨でレートが変化するものであれば、自由に選択することが出来る。たとえば、単純に、機械的硬度の高い、Ｔａ、ＴａＮ、ＷＮ、ＴｉＮなどと、硬度の低いＣｕ、Ａｌなどを組み合わせて使用することも可能である。また、酸化セリアスラリーで研磨する場合は、酸化珪素の酸素量を変化させた材料でもよい。
【００６１】
次に、酸化セリアを含むスラリー液およびスウェード調の研磨パッドを用いて、ＣＭＰを実施した。このとき、スラリーは、原液を純水で３倍に希釈している。
【００６２】
比較のため、充填材を成膜する際に、第１の充填材のみを４５ｎｍ成膜した従来構成（図１３）を作成し、同様に，ＣＭＰ研磨した媒体も作製した。
【００６３】
パターン凸部上のＳｉＯ２層が、丁度なくなる標準研磨時間が、本実施例の媒体では、１５分、比較媒体では、１０分であることを事前に確認し、本実施例では、１２分〜１８分、比較例では、８分〜１２分と、標準研磨時間の８０％〜１２０％の時間で研磨を行った。
【００６４】
更に、これら各媒体の研磨後の凹凸段差、および表面平均粗さ（Ｒａ）を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定した。
【００６５】
図９は、標準研磨時間で規格化した時間を、横軸にし、表面粗さＲａを縦軸にプロットした測定結果を示す。図１０は、同様に、２４０ｎｍのＬ／Ｓ（４８０ｎｍ周期のライン&スペース）部を測定した段差をプロットした測定結果を示す。図９及び図１０において、点線が、比較媒体の測定結果であり、実線が、実施例の測定結果である。
【００６６】
比較媒体と実施例の媒体との両者を比較すると、標準研磨時間でも、比較媒体の方が、表面粗さＲａ、段差ともに大きい。更に、研磨を続けた（研磨時間を長くした）場合、比較媒体は表面粗さＲａ、段差とも著しく大きくなってしまう。これに対し、本実施例の媒体は、研磨し続けても、表面粗さＲａおよび段差の増加は僅かである。これにより、マージンを持って、平坦化加工が可能であることが、わかる。
【００６７】
［実施例２］（研磨レート制御１）
ガラス基板３０上に、ＤＣスパッタにより、実施例１で用いたＴａ研磨ストップ層３４を３０ｎｍ成膜した後、ＳｉＯ２ターゲットを用い、ＲＦスパッタにより、０．６７Ｐａ、３Ｐａ、６Ｐａで、酸化珪素を、それぞれ４５ｎｍ成膜した。これらのサンプルを、スラリー原液を５倍に希釈した以外は、実施例１と同じ研磨方法で、研磨し、成膜レートを測定した。
【００６８】
図１１は、前記測定による、ＳｉＯ２ターゲットのスパッタ時のガス圧を横軸に、研磨レートを縦軸にとった関係図である。ガス圧を変化させれば、研磨レートが、５倍以上の範囲で可変であることが分かる。
【００６９】
［実施例３］（研磨レート制御２）
ガラス基板３０上に、ＤＣスパッタにより、実施例１で用いたＴａ研磨ストップ層を、３０ｎｍ成膜した後、ＳｉＯ２ターゲットを用い、ＲＦスパッタにより、ＳｉＯ２を４５ｎｍ成膜した。
【００７０】
このとき、成膜時の全ガス圧を、３Ｐａとし、アルゴンと酸素の流量比を変えることで、酸素分圧を、０〜０．３５Ｐａとした多数のサンプルを作成した。各サンプルについて、実施例１と同じ研磨方法で、研磨し、成膜レートを測定した。
【００７１】
図１２は、前記測定により、ＳｉＯ２スパッタ時の酸素分圧（Ｐａ）と研磨レート（ｎｍ／ｍｉｎ）の関係図である。図１２から、酸素分圧を変化させれば、研磨レートが、５倍程度までの範囲で可変であることがわかる。
【００７２】
本実施例３では、ＳｉＯ２ターゲットを用いたが、Ｓｉターゲットでも、酸素供給量を全般的に増やすことで、同様に酸素量を制御することが可能である。
【００７３】
（他の実施の形態）
前述の実施の形態では、研磨ストップ層を、磁性膜のパターニング工程前に形成しているが、研磨ストッパ層３４は、磁性膜のパターニング後に形成してもよい。磁気記録媒体を、磁気ディスクで説明したが、他の形状の磁気記録媒体にも、適用できる。又、ビットパターン媒体を例に説明したが、磁性のトラック間が、非磁性充填材で分離されたディスクリートトラック媒体にも、適用できる。更に、完全浮上型のヘッドで説明したが、一部接触するニアコンタクト型のヘッドにも適用できる。
【００７４】
以上、本発明を実施の形態により説明したが、本発明の趣旨の範囲内において、本発明は、種々の変形が可能であり、本発明の範囲からこれらを排除するものではない。
【００７５】
以上のように、本発明は、以下の事項を包含する。
【００７６】
（付記１）
磁気記憶媒体の製造方法において、基板上に記録層を形成する工程と、前記記録層に所定の凸凹パターンと、前記凸凹パターンの凸部上に研磨ストッパ層とを形成する工程と、前記凸凹パターンの凹部と前記研磨ストッパ層上に、前記研磨ストッパ層よりも、研磨レートが高い第１の充填層を形成する工程と、前記第１の充填層上に、前記第１の充填層よりも研磨レートが低い第２の充填層を形成する工程と、前記研磨ストッパ層が露出するまで、前記第２の充填層と、前記第１の充填層とを研磨する工程とを有することを特徴とする磁気記憶媒体の製造方法。
【００７７】
（付記２）
前記第２の充填層を形成する工程と、前記研磨する工程との間に、前記第２の充填層上に、前記第２の充填層よりも研磨レートが高い第３の充填層を形成する工程を更に有することを特徴とする付記１の磁気記憶媒体の製造方法。
【００７８】
（付記３）
前記第１の充填層と前記第２の充填層とを、スパッタリング法により形成し、且つ前記スパッタリング法のガス圧により、前記第１の充填層と前記第２の充填層とのそれぞれの前記研磨レートを設定することを特徴とする付記１の磁気記憶媒体の製造方法。
【００７９】
（付記４）
前記第１の充填層と前記第２の充填層と前記第３の充填層とを、スパッタリング法により形成し、且つ前記スパッタリング法のガス圧により、前記第１の充填層と前記第２の充填層と前記第３の充填層とのそれぞれの前記研磨レートを設定することを特徴とする付記２の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８０】
（付記５）
前記第１の充填層と前記第２の充填層とは、酸化珪素を含み、且つスパッタリング法により形成され、且つ前記スパッタリング法の酸素ガス分圧比により、前記第１の充填層と前記第２の充填層とのそれぞれの前記研磨レートを設定することを特徴とする付記１の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８１】
（付記６）
前記研磨する工程は、ＣｅＯを含む砥粒を用いる化学機械的研磨方法による研磨工程であることを特徴とする付記５の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８２】
（付記７）
前記第１の充填層と前記第２の充填層と前記第３の充填層とは、酸化珪素を含み、且つスパッタリング法により形成され、且つ前記スパッタリング法の酸素ガス分圧比により、前記第１の充填層と前記第２の充填層と前記第３の充填層とのそれぞれの前記研磨レートを設定することを特徴とする付記２の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８３】
（付記８）
前記研磨する工程は、ＣｅＯを含む砥粒を用いる化学機械的研磨方法による研磨工程であることを特徴とする付記７の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８４】
（付記９）
前記第１の充填層と前記第２の充填層の膜圧をそれぞれｔＦ１，ｔＦ２、前記凹部の溝深さをｄとする時、ｔＦ１＜ｄ、且つ（ｔＦ１＋ｔＦ２）≧ｄを満たす膜圧に積層することを特徴とする付記１の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８５】
（付記１０）
前記磁気記憶媒体は、前記凸凹パターンで形成されたサーボ領域とデータ領域とを有することを特徴とする付記１の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８６】
（付記１１）
前記データ領域が、分離された磁性記録層で構成されたことを特徴とする付記１０の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８７】
（付記１２）
付記１乃至付記１１のいずれかに記載に磁気記憶媒体の製造方法により製造された磁気記憶媒体と、前記磁気記憶媒体に対して情報の記録及び／再生を行うヘッドと、前記ヘッドの記録と再生動作を制御する制御回路とを有することを特徴とする情報記憶装置。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
記録層を形成する凸凹パターンを平坦化するため、高研磨レートの第１の充填材の上に、低研磨レートの第２の充填材を設けたため、研磨時間を長くすることなく、必要な部分のみが、低研磨レートとなるようにできる。これにより、製造効率、製造マージン等を損なうことなく、表面の高平坦性を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１ 磁気ディスク装置（情報記憶装置）
３ 磁気ディスク（磁気記憶媒体）
４ スピンドルモータ
５ アクチュエータ
５３ スライダ
３０ 基板
３２ 磁気記録層
３４ 研磨ストッパ層
３６ 第１の充填層
３８ 第２の充填層
４０ 第３の充填層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凸凹パターンを有する磁気記憶媒体の製造方法及び情報記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記録再生装置の小型化、大容量化は、急速に進んでいる。磁気記録再生装置の磁気記録媒体は、スパッタ法などにより、ガラスもしくは、アルミ合金基板に、磁性薄膜が積層された構造をとる。記録磁性材料は、磁性粒子を小さくするために、さまざまな工夫がもたらされ、磁気粒子単位は、８nm程度まで小さくなっている。
【０００３】
この磁気粒子の微細化は、主に、記録媒体の低ノイズ化に寄与する。ところが、この微細化も限界が叫ばれており、打開策として、いわゆる、ディスクリートトラックメディア、パターンドメディアと呼ばれる媒体が提案されている。
【０００４】
これらの媒体は、記録磁性材料の膜をパターンニングすることが特徴である。ディスクリートトラック媒体の場合は半径方向に、ビットパターンド媒体は円周、半径方向ともにパターンニングされ、記録膜は凸凹を有している。
【０００５】
また、ヘッドを浮上させ信号を読み書きする必要があるため、凹凸パターンを形成した後、非磁性材料等を凹部に充填すべく形成し、更に研磨等により表面をヘッド浮上に耐えられるよう平坦化する（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００６】
図１３及び図１４は、従来考えられている凸凹を有する磁気記憶媒体の製造方法の説明図である。図１３は、凹凸パターンを充填材で充填する工程の説明図、図１４は、充填した媒体を研磨した後の表面形状の断面図を示す。
【０００７】
図１３に示すように、非磁性基板１００上にスパッタなどにより、必要に応じて、軟磁性下地層や結晶制御下地層等を形成した後、磁性材料からなる記録層１０２を形成し、更に必要に応じて研磨ストッパー層１０４を形成する。その後、凹凸をパターニングするためにレジストを形成し、ナノインプリントやＥＢ描画等により、レジストをパターニングする。パターニングされたレジストをマスクとし、磁性膜１０２をエッチングし、磁性膜１０２に凹凸パターンを施す。
【０００８】
図１３において、非磁性基板１００上に、磁性層１０２と、研磨ストッパー層１０４とからなる凸凹パターンが形成される。この凸凹パターンの凹部に、非磁性の充填材を充填し、非磁性充填層１０６を形成する。
【０００９】
次に、図１４に示すように、研磨パッド（図示せず）により、非磁性充填層１０６の表面を研磨し、平坦化する。この平坦化は、磁気ヘッドの浮上量に影響し、平坦の程度が重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４０７６８８９号公報（特開２００４−２９５９８９号公報）
【特許文献２】特開２００７−１６４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の方法では、凹部を充填するために、充填材料を形成した後、研磨により表面を平坦化するプロセスにおいて、比較的柔らかい研磨パッドを使用した場合など、特に、広い幅でパターンニングされている凹部は、充填部が過研磨により窪み、段差が発生してしまう。
【００１２】
通常、記録層凸部１０２が研磨されないように、記録層１０２よりも研磨レートが高い材料を充填材１０６として、充填し、研磨する。このため、研磨処理を施すと、記録層凸部１０２は、研磨されなくても、凹部の充填材１０６が徐々に研磨されていくことや、軟質な研磨パッドが、媒体表面の凹凸にならって、変形することなどが要因と考えられる。
【００１３】
特に、サーボパターンを形成するための磁性膜を設けた領域では、幅の広い凹部が存在する。この段差は、適切な研磨時間よりも長く研磨すればするほど、凸部１０２は、ほとんど削られないのに対し、凹部１０６のみ削れるため、段差はより大きくなる。例えば、段差が、１０数ナノメータでも、高記録密度に対応したヘッドの浮上量は、１０ナノメータ以下であるため、浮上量への影響が大きい。又、製造プロセスマージンが小さい。
【００１４】
本発明の目的は、研磨後に発生しうる、媒体表面の段差を少なくするための磁気記憶媒体の製造方法及び情報記憶装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的の達成のため、磁気記憶媒体の製造方法は、基板上に記録層を形成する工程と、前記記録層に所定の凸凹パターンと、前記凸凹パターンの凸部上に研磨ストッパ層とを形成する工程と、前記凸凹パターンの凹部と前記研磨ストッパ層上に、前記研磨ストッパ層よりも、研磨レートが高い第１の充填層を形成する工程と、前記第１の充填層上に、前記第１の充填層よりも研磨レートが低い第２の充填層を形成する工程と、前記研磨ストッパ層が露出するまで、前記第２の充填層と、前記第１の充填層とを研磨する工程とを有する。
【００１６】
又、情報記憶装置は、前記磁気記憶媒体の製造方法により製造された磁気記憶媒体と、前記磁気記憶媒体に対して情報の記録及び／再生を行うヘッドと、前記浮上型ヘッドの記録と再生動作を制御する制御回路とを有する。
【発明の効果】
【００１７】
記録層を形成する凸凹パターンを平坦化するため、高研磨レートの第１の充填材の上に、低研磨レートの第２の充填材を設けたため、研磨時間を長くすることなく、必要な部分のみが、低研磨レートとなるようにできる。これにより、製造効率、製造マージン等を損なうことなく、表面の高平坦性を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の情報記憶装置の一実施の形態の外観図である。
【図２】図１のディスクのサーボゾーンとデータゾーンとの説明図である。
【図３】本発明の磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態の磁性膜形成工程の説明図である。
【図４】本発明の磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態の凸凹パターン形成工程の説明図である。
【図５】本発明の磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態の非磁性充填層形成工程の説明図である。
【図６】本発明の磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態の研磨工程の説明図である。
【図７】本発明の磁気記録媒体の製造方法の第２の実施の形態の非磁性充填層形成工程の説明図である。
【図８】本発明の磁気記録媒体の製造方法の第２の実施の形態の研磨工程の説明図である。
【図９】本発明の実施例と比較例との、研磨時間と表面粗さＲａの測定結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施例と比較例との研磨時間と段差の測定結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施例のガス圧と研磨レートの関係図である。
【図１２】本発明の実施例の酸素分圧と研磨レートの関係図である。
【図１３】従来の磁気記録媒体の製造方法の非磁性充填層形成工程の説明図である。
【図１４】従来の磁気記録媒体の製造方法の研磨工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、情報記憶装置、磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態、磁気記録媒体の第２の実施の形態、実施例、他の実施の形態の順で説明するが、本発明は、この実施の形態に限られない。
【００２０】
（情報記憶装置）
図１は、本発明の情報記憶装置の一実施の形態の外観図、図２は、図１のディスクのサーボゾーンとデータゾーンとの説明図である。図１は、情報記憶装置として、ハードディスクドライブを例に示す。
【００２１】
図１に示すように、ディスクエンクロージャ（ＤＥという）１は、磁気ディスク装置の各構成要素を収容する。ＤＥ１内では、磁気記録媒体である磁気ディスク３が、スピンドルモータ４の回転軸に設けられている。
【００２２】
ＤＥ１に取り付けられたスピンドルモータ４は、磁気ディスク３を回転する。ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）を用いたアクチュエータ（ＶＣＭという）５は、アーム（サスペンションを含む）５２を回転する。アームのサスペンションの先端には、磁気ヘッドを含むスライダ５３が設けられている。従って、アクチュエータ５は、磁気ヘッドを含むスライダ５３を磁気ディスク３の半径方向に移動する。
【００２３】
アクチュエータ５は、回転軸を中心に回転するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）で構成される。図１では、磁気ディスク装置に、１枚の磁気ディスク３が搭載され、磁気デイスクの各面に対し、磁気ヘッドを含む２つのスライダ５３が、同一のアクチュエータ５で同時に駆動される。
【００２４】
磁気ディスク３の外側には、スライダ５３を磁気ディスク３から退避し、パーキングするためのランプ機構５４が設けられる。サスペンションの先端には、このランプ機構５４に係合するリフトタブが設けられる。
【００２５】
スライダ５３は、リード素子と、ライト素子とを有する。スライダ５３は、スライダ本体に、磁気抵抗（ＭＲ）素子を含むリード素子を積層し、その上にライトコイルを含むライト素子を積層して、構成される。スライダ５３の最下部は、空気軸受け面を形成する。
【００２６】
図２に示すように、磁気ディスク３は、データゾーン２１１とサーボゾーン２１２とで構成されている。尚、図２において、黒部分が、磁性膜を示す。
【００２７】
データゾーン２１１は、各ビットを構成する磁性膜が分離され、磁気ディスク３の円周方向に列をなして、形成される。一方、サーボゾーン２１２は、サーボパターンが、磁性膜で形成される。ここでは、サーボパターン２１２は、プリアンブル２２１、サーボマーク２２２、アドレス２２３、微小位置検出パターン（バーストパターン）２２４で構成される。
【００２８】
このように、ビットパターン媒体では、サーボパターン２１２で、比較的広い凹部を形成する。
【００２９】
（磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態）
図３乃至図６は、本発明の磁気記録媒体の製造方法の第１の実施の形態の工程図である。図３は、磁性膜形成工程の説明図、図４は、凸凹パターン形成工程の説明図、図５は、非磁性充填層形成工程の説明図、図６は、研磨工程の説明図である。
【００３０】
図３に示すように、非磁性基板３０上に、スパッタなどにより、必要に応じて、軟磁性下地層や結晶制御下地層等を形成した後、磁性材料からなる記録層３２を形成する。更に、磁性記録層３２が研磨時にダメージを受けないように、磁性記録層３２を形成した後に、研磨レートが低い研磨ストップ層３４を形成する。更に必要に応じて、エッチング保護層やエッチングマスク層を形成する。
【００３１】
図４に示すように、その後、凹凸をパターニングするためにレジストを形成し、ナノインプリントやＥＢ（Electron Beam）描画等により、レジストをパターニングする。パターニングされたレジストをマスクとし、ＩＢＥ（Ion Beam Etching）やＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などで、磁性膜３２をエッチングし、磁性膜３２に、凹凸パターンを施す。レジストやエッチングマスク層が残る場合は、レジストを除去する。これにより、磁性層３２が、分離された磁性層３２−１（研磨ストップ層３４−１を含む）に変換する。
【００３２】
図５に示すように、その後、スパッタ法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、充填材３６と、充填材３６よりも研磨レートの低い第２の充填材３８を順次形成する。
【００３３】
そして、図６に示すように、機械研磨や化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）などにより研磨し、表面を平坦化する。
【００３４】
図６に示すように、第２の充填材３８の研磨レートが低いため、元々凹部であったところに残った第２の充填材３８が、研磨ストップ層３４−１に近い役割を果たし、窪まないため、段差の発生を防止できる。
【００３５】
更には、適切な研磨時間よりも長く研磨しても、第２の充填材３８が低研磨レートであるゆえに、段差は拡大しにくいため、製造プロセスマージンの大きい製造プロセスを実現できる。又、第２の充填材３８の形成厚さは、製造プロセスのマージンを多くとりたいときは、厚くするのが良いが、凸部上の第２の充填材３８を研磨する時間が長くなるため、プロセス時間を短縮する理由から、必要最小限の厚さとすることが好ましい。
【００３６】
次に、本発明の実施の形態による充填、平坦化のメリットについて補足する。従来の方法は、磁性膜凸部を研磨しないようにし、余分な充填材の上層部のみを研磨するため、磁性膜もしくは研磨ストッパー層に対し、研磨しやすい材料を充填材として充填し、研磨する。しかし、その研磨しやすさが要因となり、幅の広い凹部が必要以上に研磨され、段差が発生することが課題であった。
【００３７】
この課題を解決するためには、充填材自体に、研磨されにくい、すなわち研磨レートの低い材料を用いることで、研磨に対して凹部を窪みにくくすることが考えられるが、この方法では、研磨レートの低い充填材を研磨する時間が長くなってしまう。長くなることで、製造効率が落ちる上、長くなった分、結局は、過研磨により凹部の窪みを深くしてしまう懸念が残る。
【００３８】
これに対し、本発明の実施の形態は、高研磨レートの第１の充填材３６の上に、低研磨レートの第２の充填材３８を設けたため、研磨時間を長くすることなく、必要な部分のみが、低研磨レートとなるようにできる。これにより、製造効率、製造マージン等を損なうことなく、表面の高平坦性を得ることが可能である。
【００３９】
尚、凸部上にも一部、低研磨レートの第２の充填材３８が存在することになるが、凸部は研磨時の研磨圧力が多くかかるため、凸部上に存在する第２の充填材３８は、十分に短時間の研磨で除去することが可能であり、研磨時間は必要最小限にできる。
【００４０】
この充填材の研磨レートは、硬度の異なる材料や、砥粒との化学反応の異なる材料を選択するなどで制御可能である。本実施の形態では、以下の方法で、研磨レートを制御することにより、プロセスの効率化を可能とする。
【００４１】
一つは、スパッタにより充填材を形成する方法である。この時、スパッタガス圧で、研磨レートを制御する。一般的に、スパッタ時のガス圧を高くすると、膜の密度が低下することが知られている。我々の研究の結果、膜密度の低下により研磨レートが向上することが分かった。
【００４２】
ガス圧による研磨レートを制御する場合、同じスパッタリングターゲットを用いて、ガス圧のみを変更することで、第１の充填材３６、第２の充填材３８を形成することができ、プロセスの効率化を可能とする。
【００４３】
他の方法は、充填材を、酸化珪素（ＳｉＯ２）とし、更に、研磨時の砥粒を、酸化セリアとした化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により研磨する方法である。この時、酸化珪素の酸素量を制御して、研磨レートを制御する。酸化セリア砥粒を用いた酸化珪素膜のＣＭＰは、高レートかつ高品質な研磨が可能であるため、半導体プロセスで使われつつあり、また磁気記録媒体の研磨でも期待できる技術である。
【００４４】
この高研磨レートは、酸化セリアと酸化珪素の酸素を介した化学反応が寄与しているものと考えられている。本発明者等は、酸素量を変化させた酸化珪素の研磨を行い、研磨レートを確認したところ、酸化珪素の酸素量により、研磨レートを制御できることを確認した。
【００４５】
化学量論組成である酸化珪素（SiO2）のターゲット材を用いても、スパッタすると形成された膜は、通常、酸素が欠乏し、ＳｉＯx(x<2)となりやすい。この状態で、酸化セリア砥粒による研磨を行うと、高い研磨レートを得ることが出来ない。しかし、スパッタ時のプロセスガスに、酸素を混合することで、酸素が補給され、研磨レートが向上する。
【００４６】
よって、研磨レートの制御は、この酸素ガスの分圧を変化させることで可能であり、たとえば、一つのチャンバで、第１充填材３６、第２の充填材３８を、酸素分圧を変化させながら効率的に形成することが可能である。また、酸化珪素は、絶縁体であるため、スパッタするには、ＲＦスパッタ法を用いる。他の方法として、ＳｉターゲットのＤＣスパッタにより、酸素分圧を変化させることで、酸素量を制御した酸化珪素を形成することもできる。
【００４７】
次に、充填材の積層膜厚を説明する。充填材３６，３８を形成する前の媒体の凹凸パターンの凹部の深さを「ｄ」（図６参照）、ヘッド浮上に対し許容される表面段差を「ｓ」とした場合、第１の充填材３６、第２の充填材３８の膜厚ｔＦ１，ｔＦ２（図５参照）との関係は、ｔＦ１＜ｄであり、かつ│ｔＦ１＋ｔＦ２−ｄ│≦ｓとすることで、表面段差を、許容値「ｓ」以下にすることが容易となる。
【００４８】
実際には、全てを設計どおりに製造することは難しいため、磁性膜凸部もしくは、その上に形成された研磨ストップ層３４−１は、研磨プロセスでほぼ研磨されないとした場合、平坦度を得るためには、ｔＦ１＜ｄであり、かつｔＦ１＋ｔＦ２≧ｄとしても良い。このｔＦ２の上限を、製造マージンとのバランスで決定する。
【００４９】
（磁気記録媒体の製造方法の第２の実施の形態）
図７乃至図８は、本発明の磁気記録媒体の製造方法の第２の実施の形態の工程図である。図７は、非磁性充填層形成工程の説明図、図８は、研磨工程の説明図である。
【００５０】
図７及び図８の第２の実施の形態でも、磁性層形成工程、凸凹パターン形成工程は、図３、図４で説明したものと同一であり、説明を省略する。図７の非磁性充填層形成工程において、スパッタ法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、充填材３６と、充填材３６よりも研磨レートの低い第２の充填材３８と、第２の充填材３８より研磨レートの高い第３の充填層４０を順次形成する。
【００５１】
そして、図８に示すように、機械研磨や化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）などにより研磨し、表面を平坦化する。
【００５２】
この実施の形態では、平坦化品質を高めるために、第３の充填材４０を更に形成する。即ち、製造効率を高めるために、研磨レートの低い第２の充填材３８の膜厚は、必要最低限とし、更に、平坦化に必要な充填膜厚を得るために、第２の充填材３８よりも研磨レートの高い第３の充填材４０を、第２の充填材３８の上に形成してから、研磨する。
【００５３】
このため、磁性膜凸部もしくは、その上に形成された研磨ストップ層３４−１は、研磨プロセスでほぼ研磨されないとした場合、平坦度を得るためには、ｔＦ１＜ｄであり、かつｔＦ１＋ｔＦ２≧ｄとした場合、このｔＦ２の上限を、製造マージンとのバランスで決定し、研磨レートの高い第３の充填材４０で、膜厚を調整することができる。
【００５４】
研磨レートの低い第２の充填材３８の膜厚を最小限としても、平坦化できるため、製造に要する時間を短縮できる。又、充填材３６，３８，４０の形成方法は、第１の実施の形態と同様に、硬度の異なる材料や、砥粒との化学反応の異なる材料を選択する方法や、スパッタにより充填材を形成する時、スパッタガス圧で、研磨レートを制御する方法や、充填材を、酸化珪素（ＳｉＯ２）とし、研磨時の砥粒を、酸化セリアとした化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により研磨する方法を、適用できる。
【００５５】
このように、高い製造効率、十分な製造マージンを確保した上で、高い平坦性をもったパターン媒体を製造可能である。
【実施例】
【００５６】
［実施例１］（充填および研磨）
図３のように、ガラス基板（ディスク基板）３０上に、磁気ヘッド（垂直記録ヘッド）でライトする時の補助となるＣｏＦｅ系軟磁性下地層、軟磁性下地層の結晶形態を切るためのＴａアモルファス下地層、磁性層の結晶形態を制御するためのＲｕ中間層、Ｃｏ合金磁性層３２、研磨をストップさせるためのＴａストッパー層３４を、ＤＣスパッタにより形成した。
【００５７】
ストッパー層３４は、後のパターニング後に形成してもよい。またストッパー層３４の材料は、Ｔａに限らず、後に充填する充填材３６よりも研磨されにくい材料であればよい。一般的には、ＴａやＴａＮ、ＳｉＮ、Ｔｉ、ＴｉＮなどを使用できる。
【００５８】
さらに、パターン形成のためのレジストを塗布し、ナノインプリントを用いて、所定の凹凸パターンを有するガラスモールドの形状を転写した。このレジストのパターンをマスクとし、イオンミリングすることで、磁性膜３２に、深さ約２５ｎｍの凹凸形状を形成した。最後に、酸素アッシングによりレジスト残渣を除去し、充填・平坦化する前までの凹凸形状のある媒体を作製した（図４参照）。
【００５９】
次に、再び、スパッタ装置に戻し、ＲＦスパッタリングにより、ＳｉＯ２ターゲットを用い、３Ｐａ（パスカル）のＡｒガス圧で、２０ｎｍの第１の充填材３６を成膜した。次に、Ａｒガス圧を０．６７Ｐａとして、１０ｎｍの第２の充填材３８を成膜し、更に、Ａｒガス圧を３Ｐａに戻して、１５ｎｍの第３の充填材４０を成膜した（図７参照）。
【００６０】
本実施例では、膜密度の大小により、研磨レートを制御しているが、充填材３６，３８，４０は、研磨でレートが変化するものであれば、自由に選択することが出来る。たとえば、単純に、機械的硬度の高い、Ｔａ、ＴａＮ、ＷＮ、ＴｉＮなどと、硬度の低いＣｕ、Ａｌなどを組み合わせて使用することも可能である。また、酸化セリアスラリーで研磨する場合は、酸化珪素の酸素量を変化させた材料でもよい。
【００６１】
次に、酸化セリアを含むスラリー液およびスウェード調の研磨パッドを用いて、ＣＭＰを実施した。このとき、スラリーは、原液を純水で３倍に希釈している。
【００６２】
比較のため、充填材を成膜する際に、第１の充填材のみを４５ｎｍ成膜した従来構成（図１３）を作成し、同様に，ＣＭＰ研磨した媒体も作製した。
【００６３】
パターン凸部上のＳｉＯ２層が、丁度なくなる標準研磨時間が、本実施例の媒体では、１５分、比較媒体では、１０分であることを事前に確認し、本実施例では、１２分〜１８分、比較例では、８分〜１２分と、標準研磨時間の８０％〜１２０％の時間で研磨を行った。
【００６４】
更に、これら各媒体の研磨後の凹凸段差、および表面平均粗さ（Ｒａ）を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定した。
【００６５】
図９は、標準研磨時間で規格化した時間を、横軸にし、表面粗さＲａを縦軸にプロットした測定結果を示す。図１０は、同様に、２４０ｎｍのＬ／Ｓ（４８０ｎｍ周期のライン&スペース）部を測定した段差をプロットした測定結果を示す。図９及び図１０において、点線が、比較媒体の測定結果であり、実線が、実施例の測定結果である。
【００６６】
比較媒体と実施例の媒体との両者を比較すると、標準研磨時間でも、比較媒体の方が、表面粗さＲａ、段差ともに大きい。更に、研磨を続けた（研磨時間を長くした）場合、比較媒体は表面粗さＲａ、段差とも著しく大きくなってしまう。これに対し、本実施例の媒体は、研磨し続けても、表面粗さＲａおよび段差の増加は僅かである。これにより、マージンを持って、平坦化加工が可能であることが、わかる。
【００６７】
［実施例２］（研磨レート制御１）
ガラス基板３０上に、ＤＣスパッタにより、実施例１で用いたＴａ研磨ストップ層３４を３０ｎｍ成膜した後、ＳｉＯ２ターゲットを用い、ＲＦスパッタにより、０．６７Ｐａ、３Ｐａ、６Ｐａで、酸化珪素を、それぞれ４５ｎｍ成膜した。これらのサンプルを、スラリー原液を５倍に希釈した以外は、実施例１と同じ研磨方法で、研磨し、成膜レートを測定した。
【００６８】
図１１は、前記測定による、ＳｉＯ２ターゲットのスパッタ時のガス圧を横軸に、研磨レートを縦軸にとった関係図である。ガス圧を変化させれば、研磨レートが、５倍以上の範囲で可変であることが分かる。
【００６９】
［実施例３］（研磨レート制御２）
ガラス基板３０上に、ＤＣスパッタにより、実施例１で用いたＴａ研磨ストップ層を、３０ｎｍ成膜した後、ＳｉＯ２ターゲットを用い、ＲＦスパッタにより、ＳｉＯ２を４５ｎｍ成膜した。
【００７０】
このとき、成膜時の全ガス圧を、３Ｐａとし、アルゴンと酸素の流量比を変えることで、酸素分圧を、０〜０．３５Ｐａとした多数のサンプルを作成した。各サンプルについて、実施例１と同じ研磨方法で、研磨し、成膜レートを測定した。
【００７１】
図１２は、前記測定により、ＳｉＯ２スパッタ時の酸素分圧（Ｐａ）と研磨レート（ｎｍ／ｍｉｎ）の関係図である。図１２から、酸素分圧を変化させれば、研磨レートが、５倍程度までの範囲で可変であることがわかる。
【００７２】
本実施例３では、ＳｉＯ２ターゲットを用いたが、Ｓｉターゲットでも、酸素供給量を全般的に増やすことで、同様に酸素量を制御することが可能である。
【００７３】
（他の実施の形態）
前述の実施の形態では、研磨ストップ層を、磁性膜のパターニング工程前に形成しているが、研磨ストッパ層３４は、磁性膜のパターニング後に形成してもよい。磁気記録媒体を、磁気ディスクで説明したが、他の形状の磁気記録媒体にも、適用できる。又、ビットパターン媒体を例に説明したが、磁性のトラック間が、非磁性充填材で分離されたディスクリートトラック媒体にも、適用できる。更に、完全浮上型のヘッドで説明したが、一部接触するニアコンタクト型のヘッドにも適用できる。
【００７４】
以上、本発明を実施の形態により説明したが、本発明の趣旨の範囲内において、本発明は、種々の変形が可能であり、本発明の範囲からこれらを排除するものではない。
【００７５】
以上のように、本発明は、以下の事項を包含する。
【００７６】
（付記１）
磁気記憶媒体の製造方法において、基板上に記録層を形成する工程と、前記記録層に所定の凸凹パターンと、前記凸凹パターンの凸部上に研磨ストッパ層とを形成する工程と、前記凸凹パターンの凹部と前記研磨ストッパ層上に、前記研磨ストッパ層よりも、研磨レートが高い第１の充填層を形成する工程と、前記第１の充填層上に、前記第１の充填層よりも研磨レートが低い第２の充填層を形成する工程と、前記研磨ストッパ層が露出するまで、前記第２の充填層と、前記第１の充填層とを研磨する工程とを有することを特徴とする磁気記憶媒体の製造方法。
【００７７】
（付記２）
前記第２の充填層を形成する工程と、前記研磨する工程との間に、前記第２の充填層上に、前記第２の充填層よりも研磨レートが高い第３の充填層を形成する工程を更に有することを特徴とする付記１の磁気記憶媒体の製造方法。
【００７８】
（付記３）
前記第１の充填層と前記第２の充填層とを、スパッタリング法により形成し、且つ前記スパッタリング法のガス圧により、前記第１の充填層と前記第２の充填層とのそれぞれの前記研磨レートを設定することを特徴とする付記１の磁気記憶媒体の製造方法。
【００７９】
（付記４）
前記第１の充填層と前記第２の充填層と前記第３の充填層とを、スパッタリング法により形成し、且つ前記スパッタリング法のガス圧により、前記第１の充填層と前記第２の充填層と前記第３の充填層とのそれぞれの前記研磨レートを設定することを特徴とする付記２の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８０】
（付記５）
前記第１の充填層と前記第２の充填層とは、酸化珪素を含み、且つスパッタリング法により形成され、且つ前記スパッタリング法の酸素ガス分圧比により、前記第１の充填層と前記第２の充填層とのそれぞれの前記研磨レートを設定することを特徴とする付記１の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８１】
（付記６）
前記研磨する工程は、ＣｅＯを含む砥粒を用いる化学機械的研磨方法による研磨工程であることを特徴とする付記５の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８２】
（付記７）
前記第１の充填層と前記第２の充填層と前記第３の充填層とは、酸化珪素を含み、且つスパッタリング法により形成され、且つ前記スパッタリング法の酸素ガス分圧比により、前記第１の充填層と前記第２の充填層と前記第３の充填層とのそれぞれの前記研磨レートを設定することを特徴とする付記２の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８３】
（付記８）
前記研磨する工程は、ＣｅＯを含む砥粒を用いる化学機械的研磨方法による研磨工程であることを特徴とする付記７の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８４】
（付記９）
前記第１の充填層と前記第２の充填層の膜圧をそれぞれｔＦ１，ｔＦ２、前記凹部の溝深さをｄとする時、ｔＦ１＜ｄ、且つ（ｔＦ１＋ｔＦ２）≧ｄを満たす膜圧に積層することを特徴とする付記１の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８５】
（付記１０）
前記磁気記憶媒体は、前記凸凹パターンで形成されたサーボ領域とデータ領域とを有することを特徴とする付記１の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８６】
（付記１１）
前記データ領域が、分離された磁性記録層で構成されたことを特徴とする付記１０の磁気記憶媒体の製造方法。
【００８７】
（付記１２）
付記１乃至付記１１のいずれかに記載に磁気記憶媒体の製造方法により製造された磁気記憶媒体と、前記磁気記憶媒体に対して情報の記録及び／再生を行うヘッドと、前記ヘッドの記録と再生動作を制御する制御回路とを有することを特徴とする情報記憶装置。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
記録層を形成する凸凹パターンを平坦化するため、高研磨レートの第１の充填材の上に、低研磨レートの第２の充填材を設けたため、研磨時間を長くすることなく、必要な部分のみが、低研磨レートとなるようにできる。これにより、製造効率、製造マージン等を損なうことなく、表面の高平坦性を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１ 磁気ディスク装置（情報記憶装置）
３ 磁気ディスク（磁気記憶媒体）
４ スピンドルモータ
５ アクチュエータ
５３ スライダ
３０ 基板
３２ 磁気記録層
３４ 研磨ストッパ層
３６ 第１の充填層
３８ 第２の充填層
４０ 第３の充填層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記憶媒体の製造方法において、
基板上に記録層を形成する工程と、
前記記録層に所定の凸凹パターンと、
前記凸凹パターンの凸部上に研磨ストッパ層とを形成する工程と、
前記凸凹パターンの凹部と前記研磨ストッパ層上に、前記研磨ストッパ層よりも、研磨レートが高い第１の充填層を形成する工程と、
前記第１の充填層上に、前記第１の充填層よりも研磨レートが低い第２の充填層を形成する工程と、
前記研磨ストッパ層が露出するまで、前記第２の充填層と、前記第１の充填層とを研磨する工程とを有する
ことを特徴とする磁気記憶媒体の製造方法。
【請求項２】
前記第２の充填層を形成する工程と、前記研磨する工程との間に、前記第２の充填層上に、前記第２の充填層よりも研磨レートが高い第３の充填層を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする請求項１の磁気記憶媒体の製造方法。
【請求項３】
前記第１の充填層と前記第２の充填層とを、スパッタリング法により形成し、且つ前記スパッタリング法のガス圧により、前記第１の充填層と前記第２の充填層とのそれぞれの前記研磨レートを設定する
ことを特徴とする請求項１の磁気記憶媒体の製造方法。
【請求項４】
前記第１の充填層と前記第２の充填層とは、酸化珪素を含み、且つスパッタリング法により形成され、
且つ前記スパッタリング法の酸素ガス分圧比により、前記第１の充填層と前記第２の充填層とのそれぞれの前記研磨レートを設定する
ことを特徴とする請求項１の磁気記憶媒体の製造方法。
【請求項５】
前記第１の充填層と前記第２の充填層の膜厚をそれぞれｔＦ１，ｔＦ２、前記凹部の溝深さをｄとする時、ｔＦ１＜ｄ、且つ（ｔＦ１＋ｔＦ２）≧ｄを満たす膜厚に積層する
ことを特徴とする請求項１の磁気記憶媒体の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載に磁気記憶媒体の製造方法により製造された磁気記憶媒体と、
前記磁気記憶媒体に対して情報の記録及び／再生を行うヘッドと、
前記ヘッドの記録と再生動作を制御する制御回路とを有する
ことを特徴とする情報記憶装置。
【請求項１】
磁気記憶媒体の製造方法において、
基板上に記録層を形成する工程と、
前記記録層に所定の凸凹パターンと、
前記凸凹パターンの凸部上に研磨ストッパ層とを形成する工程と、
前記凸凹パターンの凹部と前記研磨ストッパ層上に、前記研磨ストッパ層よりも、研磨レートが高い第１の充填層を形成する工程と、
前記第１の充填層上に、前記第１の充填層よりも研磨レートが低い第２の充填層を形成する工程と、
前記研磨ストッパ層が露出するまで、前記第２の充填層と、前記第１の充填層とを研磨する工程とを有する
ことを特徴とする磁気記憶媒体の製造方法。
【請求項２】
前記第２の充填層を形成する工程と、前記研磨する工程との間に、前記第２の充填層上に、前記第２の充填層よりも研磨レートが高い第３の充填層を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする請求項１の磁気記憶媒体の製造方法。
【請求項３】
前記第１の充填層と前記第２の充填層とを、スパッタリング法により形成し、且つ前記スパッタリング法のガス圧により、前記第１の充填層と前記第２の充填層とのそれぞれの前記研磨レートを設定する
ことを特徴とする請求項１の磁気記憶媒体の製造方法。
【請求項４】
前記第１の充填層と前記第２の充填層とは、酸化珪素を含み、且つスパッタリング法により形成され、
且つ前記スパッタリング法の酸素ガス分圧比により、前記第１の充填層と前記第２の充填層とのそれぞれの前記研磨レートを設定する
ことを特徴とする請求項１の磁気記憶媒体の製造方法。
【請求項５】
前記第１の充填層と前記第２の充填層の膜厚をそれぞれｔＦ１，ｔＦ２、前記凹部の溝深さをｄとする時、ｔＦ１＜ｄ、且つ（ｔＦ１＋ｔＦ２）≧ｄを満たす膜厚に積層する
ことを特徴とする請求項１の磁気記憶媒体の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載に磁気記憶媒体の製造方法により製造された磁気記憶媒体と、
前記磁気記憶媒体に対して情報の記録及び／再生を行うヘッドと、
前記ヘッドの記録と再生動作を制御する制御回路とを有する
ことを特徴とする情報記憶装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２３１８３６（Ｐ２０１０−２３１８３６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７７２５５（Ｐ２００９−７７２５５）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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