磁気記録媒体の製造方法及びその製造装置
【課題】イオン注入型によるディスクリートトラック媒体の分離域形成加工において、入射するイオンが被処理磁気ディスク基板の端面のような鋭角部に集中、アーキングと呼ばれる異常放電が発生し、磁性膜の破壊が発生してしまう。
【解決手段】被処理磁気ディスク基板（被処理基板）２０と同電位になるグリッド３０を被処理基板が保持された電極板４４の上面に設けた電極構造に対して、高電圧パルス３２を印加することで、グリッド表面のみに高電圧のシース４１を形成し、グリッドに囲まれた被処理基板表面にはシースを形成しないことで、アーキングを抑制する。さらに、グリッドを通過して照射されるイオンに晒される電極板上に配置された被処理基板の面積に対して、被処理基板に覆われた部分を除く電極板の面積が等倍以上とすることで二次電子を積極的に利用して、無損傷なイオン注入処理を行う。
【解決手段】被処理磁気ディスク基板（被処理基板）２０と同電位になるグリッド３０を被処理基板が保持された電極板４４の上面に設けた電極構造に対して、高電圧パルス３２を印加することで、グリッド表面のみに高電圧のシース４１を形成し、グリッドに囲まれた被処理基板表面にはシースを形成しないことで、アーキングを抑制する。さらに、グリッドを通過して照射されるイオンに晒される電極板上に配置された被処理基板の面積に対して、被処理基板に覆われた部分を除く電極板の面積が等倍以上とすることで二次電子を積極的に利用して、無損傷なイオン注入処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高記録密度に適したディスクリートトラック媒体やビットパターン媒体に代表されるパターン媒体の製造方法に係り、特にトラックガイド分離域の形成方法及び形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータで利用される情報量の増大や、映像記録機器、カーナビゲーションシステム等への用途拡大により、磁気記録再生装置は、大容量化・高性能化が急激に加速されている。その背景には、高記録密度領域での熱揺らぎがなく再生出力が安定である垂直磁気記録方式及び、トンネル磁気抵抗効果型素子の採用が大きく貢献している。ここで、垂直磁気記録方式では、磁気記録媒体面に垂直に並べた小さな単位磁石は、予め磁性膜中に含まれる非磁性材料によって分離される構造をとっている。
【０００３】
現在、より積極的にこの分離域を制御し磁気記録密度を向上する案として、ディスクトラック間に分離加工を施したディスクリートトラック媒体、さらには、記録ビット方向にも分離加工を施したビットパターン媒体が研究開発されており、いずれの場合も分離域形成加工技術が高記録密度化の重要なポイントとなっている。例えば、ディスクリートトラック媒体においては、分離域形成加工技術として基板に予め同心円状に凹凸形状を形成しておき、その上に磁性膜を形成することで、凹凸形状の磁性膜を形成する基板加工型や、磁性膜にレジストを施し凹部とすべき部分をエッチングすることによって凹凸形状を施す磁性膜加工型が提案されている。しかしながら、これらの技術において、凹部には非磁性材料を埋め戻し、さらにその表面を凸部となる磁性膜の高さにあわせて平坦化し、さらに平坦化した面に保護膜を形成するといった複数のプロセス工程を有することで、磁性膜や保護膜の表面に発生する異物の増加、表面粗さの増加という新たな問題が発生し、高記録密度化のためのもう一つのポイントとなる磁気ヘッドと磁気ディスクの隙間狭小化（ナノスペーシング化）を妨げてしまう。
【０００４】
これらを解決する手段として凹凸形状を形成することなく、磁気的に同じ効果が得られる加工法が試みられている。これは、特許文献１や特許文献２に記載されているように、従来通り形成された磁性膜にレジストを施し凹部とすべき部分にイオン注入を行うことで、非磁性化または軟磁性化領域を形成するイオン注入型である。この手法を用いれば、凹部形成、凹部埋め戻し、表面平坦化いずれも不要であり磁気ディスク装置として良好な浮上特性及び磁気特性が得られるとされている。
【０００５】
また、特許文献３には、真空室内においてガラス基板を水平方向に移動させながら無機質膜形成用材料をアーク放電によってガラス基板上に蒸着させる際、ガラス基板などの絶縁性基板に対しイオンの加速を行う場合に問題となるチャージアップを防止するために、ガラス基板のアーク源側に金属細線などからなるグリッドを設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１６４６９２号公報（段落０１３８−０１４２、図１０参照）
【特許文献２】特開２００２−２８８８１３号公報
【特許文献３】特開昭６３−２０３７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、従来技術のひとつであるイオン注入型に関する。イオン注入型の処理方法においては、非磁性化または軟磁性化の領域を形成するために数keV〜数十keV程度のエネルギーをもつイオン注入を行う必要がある。この場合、発明者等の実験によって明らかにされたが、例えば、ガラス基板上に膜厚数十ｎｍの磁性膜等が形成された被処理磁気ディスク基板にイオン注入を行うと、入射するイオンが被処理磁気ディスク基板端面のような鋭角部に集中し、アーキングと呼ばれる異常放電が発生し、被処理磁気ディスク基板の磁性膜の破壊が発生してしまうという課題がある。この現象は、イオン注入時に被処理磁気ディスク基板の表面に発生する電位勾配（シース）による電界が被処理磁気ディスク基板端面等の鋭角面に集中することで、イオン電流が局部的に過多となりアーキングが発生し基板損傷を招く。このアーキング現象は、被処理磁気ディスク基板側においてイオン電流経路として十分な電流経路断面積が確保できない場合や、高いエネルギーをもつイオンであるほど発生確率が増加する。
【０００８】
また、アーキング発生原因として他には、絶縁物表面でのチャージアップによって電荷が局部的に増加して絶縁破壊電圧に達することで発生することもある。従って、絶縁物からなるパターンを有するレジスト膜表面でも起こりうる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題であるアーキングを発生させないための手段としての電極構造及びプロセスに本発明の特徴がある。
即ち、本発明の代表的な磁気記録媒体の製造方法は、基板の少なくとも片面に少なくとも磁性膜を形成する工程と、前記磁性膜上に凹凸パターンを有するレジスト膜を形成して被処理基板を形成する工程と、前記レジスト膜の方向からイオンを照射して、前記レジスト膜の凹部に対応する部分の前記磁性膜を非磁性化または軟磁性化する工程と、を含む磁気記録媒体の製造方法において、前記イオンは、同電位で構成された前記被処理基板が配置された電極板と該電極板及び被処理基板に対向して配置されたグリッドとの間に形成される等電位空間へ供給されることを特徴とする。
【００１０】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記等電位空間へ供給される前記イオンが、前記グリッドの上流側に形成されたプラズマから直接供給されるのが望ましい。
【００１１】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記グリッドを通過して照射されるイオンに晒される電極板上に配置された前記被処理基板の面積に対して、前記被処理基板に覆われた部分を除く前記電極板の面積が、少なくとも等倍以上であることが望ましい。
【００１２】
特に、前記被処理基板に覆われた部分を除く前記電極板の面積が、前記被処理基板の面積の１〜６倍であることが望ましい。
【００１３】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記グリッドが、複数枚から構成されていることが望ましい。
【００１４】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記磁性膜の非磁性化または軟磁性化の工程は、前記イオンの種類に応じて負電圧とグランドまたは正電圧とグランドとの間で変化するパルス電圧を前記被処理基板と前記グリッドの両方に印加した状態で行われることが望ましい。
【００１５】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記イオン種として金属原子を用いる場合、Cr、MnまたはVの中からから選ばれた金属原子であることが望ましい。
【００１６】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記イオン種をガスで生成する場合、用いるガスがAr、N2、Ne、O2またはFのうち少なくとも一種類以上の原子または分子を含むことが望ましい。
【００１７】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記基板がガラスまたはシリコンであることが望ましい。
【００１８】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記磁性膜形成工程は、前記磁性膜の形成に先立って前記基板上に下地膜及び軟磁性膜の積層膜を形成する工程を含むことが望ましい。
【００１９】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記磁性膜の非磁性化または軟磁性化の工程の後、さらに前記レジスト膜を除去する工程と、前記磁性膜の上に保護膜を形成する工程と、前記保護膜の上に潤滑膜を形成する工程を含むことが望ましい。
【００２０】
本発明の代表的な磁気記録媒体の製造装置として次の二つの装置を挙げることができる。
一つ目は、アーク放電によりプラズマを発生させるプラズマ発生源と、処理室と、前記プラズマ発生源のプラズマを前記処理室内に導くためのプラズマ輸送部とを備え、基板の両面に少なくとも磁性膜と、該磁性膜の上に凹凸パターンを有するレジスト膜が形成された被処理基板を前記処理室内に設置し、前記被処理基板の両面に前記プラズマ中のイオンを照射して処理を施す磁気記録媒体の製造装置であって、前記処理室内には前記プラズマ輸送部に対向する位置に前記被処理基板を保持するための基板ホルダが配置され、前記プラズマ輸送部と前記基板ホルダとの間に当該基板ホルダと同電位のグリッドが配置され、前記基板ホルダと前記グリッドにパルス電圧を印加するためのパルス電圧発生器が接続されていることを特徴とする。
【００２１】
前記磁気記録媒体の製造装置において、前記グリッドを通過して前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、同じく前記イオンが照射される前記被処理基板の面積に対して等倍以上であることが望ましい。
【００２２】
特に、前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、前記被処理基板の面積の１〜６倍であることが望ましい。
【００２３】
前記磁気記録媒体の製造装置において、前記グリッドが、複数枚から構成されていることが望ましい。
【００２４】
二つ目は、真空槽と、該真空槽内にガスを導入するガス導入部と、前記真空槽内でグロー放電によりプラズマを発生させ、前記真空槽内に配置された、基板の両面に少なくとも磁性膜と、該磁性膜の上に凹凸パターンを有するレジスト膜が形成された被処理基板の両面に、前記プラズマ中のイオンを照射して処理を施す磁気記録媒体の製造装置であって、前記真空槽内には前記プラズマに対向する位置に前記被処理基板を保持するための基板ホルダが配置され、前記プラズマと前記基板ホルダとの間に該基板ホルダと同電位を有するグリッドが配置され、前記基板ホルダと前記グリッドにパルス電圧を印加するためのパルス電圧発生器が接続されていることを特徴とする。
【００２５】
前記磁気記録媒体の製造装置において、前記グロー放電が、前記被処理基板と前記グリッドに印加された高周波電力によりパルス的に生成されたのち、前記グロー放電中のイオンが消滅する前に前記被処理基板と前記該グリッドにパルス電圧を印加する手段を有することが望ましい。
【００２６】
前記磁気記録媒体の製造装置において、前記グリッドを通過して前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、同じく前記イオンが照射される前記被処理基板の面積に対して等倍以上であることが望ましい。
【００２７】
特に、前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、前記被処理基板の面積の１〜６倍であることが望ましい。
【００２８】
前記磁気記録媒体の製造装置において、前記グリッドが、複数枚から構成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ディスクリートトラック媒体、ビットパターン媒体をイオン注入法によってパターン形成を行う場合、被処理磁気ディスク基板上に発生するアーキングを抑制し、無損傷なイオン注入処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１による磁気記録媒体の製造方法の工程図である。
【図２】実施例１による被処理磁気ディスク基板片面への金属イオン照射装置の概念図である。
【図３】図２に示す金属イオン照射装置のグリッド及び被処理磁気ディスク基板等の構成要素についての概念図である。
【図４】図２に示す金属イオン照射装置のグリッド、被処理磁気ディスク基板、電極板の形状を模した概念図である。
【図５】実施例１に基づくイオン注入量と磁気的書き込み幅Mww(Magnetic write width)の測定結果を示す図である。
【図６】実施例１に基づくイオン注入量と保持力Hcの測定結果を示す図である。
【図７】実施例１に基づくイオン注入量と磁化量Msの測定結果を示す図である。
【図８】実施例３による被処理磁気ディスク基板両面への金属イオン照射装置の概念図である。
【図９】図８に示す金属イオン照射装置のグリッド、被処理磁気ディスク基板、基板ホルダの形状を模した概念図である。
【図１０】実施例４による被処理磁気ディスク基板片面へのガスイオン照射装置の概念図である。
【図１１】実施例４に基づくイオン注入量と磁気的書き込み幅Mwwの測定結果を示す図である。
【図１２】実施例４に基づくイオン注入量と保持力Hcの測定結果を示す図である。
【図１３】実施例４に基づくイオン注入量と磁化量Msの測定結果を示す図である。
【図１４】実施例６による被処理磁気ディスク基板両面へのガスイオン照射装置の概念図である。
【図１５】実施例６の変形例による被処理磁気ディスク基板両面へのガスイオン照射装置の概念図である。
【図１６】被処理磁気ディスク基板の面積と被処理磁気ディスク基板に覆われた部分を除く電極板の面積の比率とアーキングの発生確率の測定結果を示す図である。
【図１７】磁気ディスク媒体に着磁後、ＭＦＭ測定を行った写真図である。
【図１８】実施例８による三枚グリッド及び被処理磁気ディスク基板等の電極構成要素についての概念図である。
【図１９】本発明を適用してない比較例１の被処理磁気ディスク基板の電極構成要素についての概念図である。
【図２０】アーキングにより損傷した被処理磁気ディスク基板の光学顕微鏡写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の第１の特徴は、電極板上に被処理磁気ディスク基板を配置し、電極板及び被処理磁気ディスク基板に対向してグリッドを配置し、電極板とグリッドを同電位にする電極構造に対して、高電圧パルスを印加することで、グリッド表面のみに高電圧のシースを形成し、グリッド及びグリッドと同電位となる電極板に囲まれた被処理磁気ディスク基板表面にはシースを形成しないことでアーキングを抑制することにある。そして第２の特徴は、グリッドを通過して照射されるイオンに晒される電極板上に配置された被処理磁気ディスク基板の面積に対して、被処理磁気ディスク基板に覆われた部分を除く電極板の面積を等倍以上とすることで二次電子を積極的に利用して、無損傷なイオン注入処理を行うことにある。以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は実施例１による磁気記録媒体の製造方法を示す工程図である。
図１（ａ）を参照するに、基板１には、硼珪酸ガラス、或いはアルミノシリケートガラスの表面を化学強化した基板を、洗浄後、乾燥して用いた。化学強化したガラス基板に替え、アルミニウム合金基板上にNi-Pめっき後表面研磨した基板やSiやTi合金からなる剛体基板を用いることもできる。
【００３３】
前記工程を経た基板１上に密着層２として50at.%Al−50at.%Ti合金層を5nm、第一軟磁性層３として51at.%Fe−34at.%Co−10at.%Ta−5at.%Zr合金層を15nm、反強磁性結合層４としてRu層を0.5nm、第二軟磁性層５として51at.%Fe−34at.%Co−10at.%Ta−5at.%Zr合金層を15nm、下地層６として50at.%Cr−50at.%Ti合金層を2nm、第一配向制御層７として94at.%Ni−6at.%W合金層を7nm、第二配向制御層８としてRu層を17nm、第一磁性層９として59mol.%Co−16mol.%Cr−17mol.%Pt−8mol.%SiO2合金層を9nm、第二磁性層１０として63at.%Co−15at.%Cr−14at.%Pt−8at.%B合金層を2nmと順次積層した。
【００３４】
上記各層の成膜には真空中で基板を搬送し、上記のような複数の層を連続成膜可能な枚様式のスパッタリング装置を用いた。所望の膜組成と同じ組成の合金ターゲットを用意し、それをスパッタすることで上記のような合金層を成膜した。成膜時のArガス圧は第二配向制御層８と第一磁性層９以外の層を成膜する際は1Paとした。第二配向制御層８を成膜する際のArガス圧は、第二配向制御層８の下部側9nmを1Paで成膜し、上部側8nmを5Paで成膜した。第一磁性層９成膜時はArに酸素を加えて成膜した。それぞれの分圧はArを4Pa、酸素を0.2Paとした。
【００３５】
前記工程を経て形成した媒体にレジストを塗布した後、記録トラックとサーボエリアの形状と同様の凹凸パターンが形成されたスタンパーをレジストに押し付けることによってレジストに凹凸パターンを転写し、トラックピッチ120nm、トラック幅60nm、高さ150nmのレジスト膜１１を形成した。なお、トラック分離域１３にもレジスト残渣１２が約20nm存在している。なお、凹凸パターンを有するレジスト膜１１を形成した段階の基板全体を被処理磁気ディスク基板（被処理基板）２０と呼ぶことにする。
【００３６】
レジスト膜形成後、非磁性元素のイオン１４としてCrイオンを媒体に照射し、図１（ｂ）に示すように第一磁性層９および第二磁性層１０の一部にトラック分離域１５として非磁性元素Crの含有率が高い部分を形成した。本実施例では上述のとおり、磁性層となるCo系合金の磁化を低下させる効果が最も強いCrイオンを用いることにした。これは、Coとdバンドのエネルギー順位が近いため、電子遷移が起こりやすく、Coのアップスピンバンドが効率的に埋まるからである。なお、Crイオン以外に、Vイオン、Mnイオンでも同様の効果が得られる。ここで、イオン照射のための加速電圧は少なくとも、レジスト残渣１２の厚さ20nmは簡単に突き抜け、かつ、レジスト膜１１の厚さ150nmではイオンが突き抜けない条件である必要がある。また、本実施例では、いずれも正イオンであるため負の加速電圧を与えなければならないが、負イオンである場合は正の加速電圧を与えなければならないことはいうまでもない。負イオンを発生させる元素としては、Ｏ２あるいはＦを含むガスが存在する。
【００３７】
図２には、図１（ａ）のプロセス処理を行うためのイオン照射装置の概念図を示す。本実施例においては、イオン源としてアーク放電ユニット２１により生成したプラズマビーム３１を用いた。以下、詳細について説明する。プラズマビーム３１は、被処理磁気ディスク基板２０の片面に処理できるように配置されたアーク放電ユニット２１から生成される。具体的には、Crからなるカソード２２とアノード２３間に電圧を印加して、高真空の雰囲気下でアーク放電２５を生じさせる。カソード２２は、アーク溶接と同様に非常に高温の状態となり、カソード表面よりプラズマを生成する。ここでいうプラズマとは、ガス圧が10-4 Pa以下の真空中で、Crのイオン１４及び電子２６を生成させた状態をいう。また、カソード２２にはアーク電流を100A程度流入させアーク電圧約-20Vのアーク放電を発生させた。発生したCrのイオン１４及び電子２６は、アーク放電時に発生するドロップレットを除去してプラズマを輸送するための湾曲させた磁場ダクト２７を介して被処理磁気ディスク基板２０を保持する処理室２８に導入され、走査用電磁石２９によって被処理磁気ディスク基板２０に均一に照射する。プラズマビーム３１は、全体として中性であるためCrのイオン１４と電子２６が照射され、被処理磁気ディスク基板２０上部に設置しているグリッド３０へ照射される。
【００３８】
図３に、図２中のグリッド３０及び被処理磁気ディスク基板２０が保持された電極板４４の構成要素についての概念図を示す。本図においては、被処理磁気ディスク基板２０が配置された電極板４４とその上方（上流側）に配置したグリッド３０との間に形成される等電位空間３８に対して、-20kV, -5Aの負電圧とグランドで変化するパルス電圧３２をデューティ比80%, 周波数40kHzにて印加する。従って、パルス幅25μsに対して、パルス印加時間20μs, 停止時間5μsという条件での間欠的な繰り返しの加速電圧印加となる。なお、使用した高電圧パルス電源２４は最大-50kV, -50Aのものを使用した。高電圧パルス電源２４の周波数は40kHzとしているが、予備実験では1kHz〜50kHzまでの検討を行っている。ここで、周波数が異なれば1パルスあたりの単位時間が変化するため、それぞれの周波数によって最適なパルスデューティ比があることは言うまでもない。また、パルスデューティ比は、イオン注入に伴う過熱を低減するためにも有用であり、被処理磁気ディスク基板２０を構成する磁性層の膜厚等にも依存する設計事項である。さらに、このパルスデューティ比は実験に用いる高電圧パルス電源２４の性能にも依存するが、少なくとも、金属イオンを用いた場合は、パルスデューティ比を50％未満とすると、金属イオンが注入されずに目標物となる磁性層表面に堆積する結果となり、効率的なイオン注入そのものができないことに注意する必要がある。
【００３９】
また、図４に示すようにイオンが照射される被処理磁気ディスク基板２０の面積に対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積は、１．５倍とした。グリッド３０は厚さ1mm のMo材質により構成されており、複数の貫通穴３３によって構成される。貫通穴３３の直径は4mmであり、隣接する貫通穴３３と1mm程度の間隔からなっている。なお、グリッド３０と被処理磁気ディスク基板２０間の間隔３４は50mmとした。勿論、グリッド３０の材質としては一般的なW, C等を用いてもよい。また、貫通穴３３の穴径に関しては、グリッド３０と被処理磁気ディスク基板２０間の間隔３４との関係による設計事項であり、本発明の目的を維持しつつ、被処理磁気ディスク基板２０へ最も均一な処理が可能な貫通穴径を選択すればよい。また、例えば直径100μm程度のMoワイヤーを用いたメッシュ構造のグリッド３０を使用しても問題ない。加えて、被処理磁気ディスク基板２０に対して、相対的にグリッド３０が回転運動機構を付加することで、イオン注入処理が被処理磁気ディスク基板２０に均一に処理できることはいうまでもない。
【００４０】
ところで、図３中に処理室２８内の電位分布３５を示しているが、グリッド３０の表面にはプラズマポテンシャル３６とパルス電圧３７との電位差約-20kVによる高電圧のシース４１が形成される。このシース４１によりプラズマビーム３１中のイオン１４は加速され、グリッド３０及び被処理磁気ディスク基板２０を配置した電極板４４に囲まれた等電位空間３８に侵入する。等電位空間３８内はいずれも等電位面であるため、基本的に電界が発生していない。従って、被処理磁気ディスク基板端面等の鋭角部への電界集中が発生せずアーキングの発生を防止することができる。但し、プラズマビーム３１側に接するグリッド３０の表面においては、電界がグリッド貫通穴３３端面等の鋭角部に集中し、イオン衝突によるアーキング発生３９の確率が高くなる。
【００４１】
また、被処理磁気ディスク基板２０に入射したイオン１４は、一価以上の電荷を帯びており、被処理磁気ディスク基板２０の表面は絶縁物となるレジスト材で覆われているものの、チャージアップによる絶縁破壊からのアーキングも発生しなかった。これは、実施例７によって詳細を説明するが、イオンが照射される被処理磁気ディスク基板２０の面積に対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積を、１．５倍としたことから得られる二次電子４２の生成効果と考えられる。
【００４２】
以上のような電極構造とプロセス条件によって、Crのイオン１４を被処理磁気ディスク基板２０に、約1×1016〜12×1016 ion/cm2で照射を行い、主に第一磁性層９と第二磁性層１０に対してイオン注入しトラック分離域１５を作製した。
【００４３】
この照射プロセス中においては、グリッド３０の表面においては、イオン照射初期段階においてアーキング発生３９が確認されたが、被処理磁気ディスク基板２０の表面においてアーキングは全く発生せず、損傷は確認されなかった。即ち、本発明の電極構造が有効であることを確認できた。
【００４４】
さて、イオン注入によるトラック分離域１５を形成後（図１（ｂ））、図１（ｃ）に示すように、酸素を用いたRIE(Reactive ion etching)にてレジスト膜１１とレジスト残渣１２を除去し、図１（ｄ）に示すように、CVDにてDLC(Diamond-like Carbon)保護膜１６を2nm成膜し、パーフルオロアルキルポリエーテルを主成分とする潤滑剤を塗布して厚さ1nmの潤滑膜１７を形成した。DLC保護膜としては、スパッタリング、ＣＶＤによるカーボン保護膜や、磁場フィルタによるイオン輸送機構を備えたカソーディックアーク法を用いて形成したta-C(tetrahedral amorphous carbon)などを用いることもできる。
【００４５】
次に、作成したディスクリートトラック媒体１８の磁気的書き込み幅Mww(Magnetic write width)についてスピンスタンドを用いて評価した。磁気ヘッドは再生トラック幅Twr(Track width of reader)が50nm、書き込み幅Tww(Track width of writer)が70nmのものを用いた。
【００４６】
結果を図５に示すが、図５において横軸はCrの注入量、縦軸は書き込み幅Tww である。Crの注入量が1.3×1016 ion/cm2ではMwwが90nm程度あったのに対し、注入量が6.5×1016 ion/ cm2以上の領域ではMwwは70nm程度と大きく減少し、ほぼ一定値となったことから、トラック幅を狭くしトラック密度を大きく向上できることが確認された。
【００４７】
このMwwの変化について原因を確認するために、上記プロセスにおいて、レジストパターニングを行っていないサンプルを用意し振動試料型磁力計にて、保持力Hcと磁化量Msの測定を行った。その結果をそれぞれ図６及び図７に示す。本結果によれば、保持力Hcはイオン注入量とともに急激に減少し、3.9×1016 ion/cm2でほぼ0近くになっている。一方、磁化量Msは6.5×1016 ion/ cm2においてほぼ0近くになっており、図５の注入量とMwwの関係に一致していることがわかる。すなわち、図５の結果はトラック分離域１５に注入された非磁性原子であるCrの組成比率が、ある一定のイオン注入量（本実施例では9.1×1016 ion/cm2）以上になれば、磁化量がほぼ0となり、トラック間の磁気的な結合がトラック間を十分に分離できている領域を形成していることを示している。
【実施例２】
【００４８】
実施例１の照射するイオン１４を非磁性元素のCrイオンから他の金属元素に変えて、実施例１と同様にディスクリートトラック媒体１８を作成した。非磁性元素としてはMn, Vそれぞれについて検討を行った。電極構造は、実施例１と同じく図２、図３、図4に示すものを用いて実験を行った。
【００４９】
ところで、被処理磁気ディスク基板２０の磁性層に照射されるイオン１４は、高電圧パルス電源２４によって印加されている加速電圧、パルス周波数にて磁性膜内部へと間欠的に注入されるが、イオンの侵入深さは、イオンの種類とエネルギー、照射される目標物となる磁性膜（ここでは第一磁性層９、第二磁性層１０）との関係、即ち、核阻止能によって決定される。
【００５０】
本実施例においては、照射される目標物は同一であり、イオン１４の原子番号（その原子核の中にある陽子の個数）、原子質量によって加速電圧を考慮する必要がある。そこで、本実施例に先立ち、イオンの侵入深さそのものが、深さ方向に分布をもつことを考慮しながら、第一磁性層９の合金層9nm、第二磁性層１０の合金層2nmに理想的な非磁性化または軟磁性化が可能なイオン注入を行うための事前検討を行った。
【００５１】
その結果、第二磁性層１０の深さ中間位置あたりから第一磁性層９の深さ中間位置にあたる付近に分布の最大値をもつことが最も効率よく非磁性化あるいは軟磁性化できることをつきとめた。この実験においては、各サンプルのマイクロオージェ電子分光分析法による深さ分析及び断面透過電子像のエネルギー分散型X線分光分析と振動試料型磁力計にて得られた保持力Hcと磁化量Msの測定結果から導き出した。そして、この理想的な侵入深さに最も効率よく、イオンを注入するには、加速電圧についてCrを含めてMn, Vいずれも-20kVであることがわかった。金属種に依存しなかったのは、いずれのサンプルも原子番号、原子質量が同様な値であったためと考える。但し、この最適な加速電圧は目標物となる磁性膜層の厚さ及び、磁性膜上の構成要素に依存する。
【００５２】
以上の事前検討結果より、Crも含めてMn, Vいずれも、本発明の特徴となる電極板４４及び被処理磁気ディスク基板２０とその上方に配置したグリッド３０との間に形成される等電位空間３８に対して、-20kVの負電圧とグランドで変化するパルス電圧３２をデューティ比80%, 周波数40kHzにて印加して実験を行った。但し、実施例1同様にイオンが照射される被処理磁気ディスク基板２０の面積に対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積は、１．５倍とした。
【００５３】
その結果、注入量約1×1016〜12×1016 ion/cm2において、被処理磁気ディスク基板２０の表面においてアーキングは全く発生せず、損傷は確認されなかった。即ち、本発明の電極構造が有効であることを確認できた。ただし、グリッド３０の表面においてのみイオン照射初期において多少のアーキングが確認された。
【００５４】
次に、実施例１と同じヘッドを用いてMwwを評価したが、多少のばらつきがあったものの各元素とも1.3×1016 ion/cm2ではMwwが90nm程度であったのに対し、注入量が6.5×1016 ion/cm2以上の領域ではMwwは70nm程度と大きく減少したことから、トラック幅を狭くしトラック密度を大きく向上できることが確認された。以上のように、各元素とも注入量を6.5×1016 ion/cm2以上とすることで、実施例１の場合と同等のトラック密度が得られることが確認できた。
【００５５】
ところで、高記録密度化のためには磁性膜（ここでは第一磁性層９、第二磁性層１０）は薄膜化する必要があるが、一方で、磁性膜の薄膜化にも限界があり、少なくとも現状のような特性が得られる磁性膜としては、第一磁性層９をXnm、第二磁性層１０をYnm, 総膜厚Znmとしたとき、(X, Y, Z) = (9, 2, 11), (8, 2, 10), (7, 2, 9), (6, 2, 8), (5, 2, 7), (4, 2, 6), (3, 2, 5), (2, 2, 4), (9, 1, 10), (8, 1, 9), (7, 1, 8), (6, 1, 7), (5, 1, 6), (4, 1, 5), (3, 1, 4), (2, 1, 3)の組み合わせについては磁性膜として有効な膜構成である結果を得ている。これらの膜厚構成のうち最低膜厚は3nmであり、本発明が対象とする処理を金属イオン照射によって行うための加速電圧の下限としては、-3kVであった。
【００５６】
従って、総膜厚として3〜11nmの磁性膜に対して、本発明が対象とする処理を金属イオン照射によって行うための加速電圧は、好ましくは-3kV〜-20kVの範囲である。
【実施例３】
【００５７】
図２は被処理磁気ディスク基板２０の片面への処理を対象としているモデルであったが、図８では、本発明のプロセス処理を被処理磁気ディスク基板２０の両面へ行うためのイオン照射装置の概念図を示す。図９は、グリッド３０及び被処理磁気ディスク基板２０が保持された金属性の基板ホルダ４７の構成要素についての概念図を示しており、被処理磁気ディスク基板２０は基板ホルダ４７に付属する基板保持部材４８によって、被処理磁気ディスク基板２０の端面３ヶ所で保持されている。ここで、被処理磁気ディスク基板２０の端面にはレジストが付着していないため、金属性の基板ホルダ４７と被処理磁気ディスク基板２０に形成されている金属膜は十分に電気的導通を得ることができる。また、基板ホルダ４７と被処理磁気ディスク基板２０の間に生じる隙間は約1mmとしている。この隙間は、被処理磁気ディスク基板２０の両面に照射されるイオン１４の相互干渉を防ぎ、安定なイオン注入のためには可能な限り狭くすることが望ましい。さらに、両面いずれにおいてもグリッド３０を通過してイオン１４に晒される基板ホルダ４７の対向面の面積は、イオン１４に晒される被処理磁気ディスク基板２０の対向面の面積に対して１．５倍としている。なお、被処理磁気ディスク基板２０には中心部分に開口部が存在するためこの部分を介して両面での干渉を防止するために、グリッド３０の中心と接続されたキャップ支持部材４６によって絶縁物キャップ４５を両面に配置するようにした。なお、絶縁物キャップ４５と被処理磁気ディスク基板２０の中心部分の開口部端面との隙間は約1mmとしている。
【００５８】
そして、本電極構造を用いて、実施例１と同様なプロセス条件を用いて両面同時処理を行った結果、被処理磁気ディスク基板２０の両面に作成したディスクリートトラック媒体１８は、いずれの面とも実施例１で示した片面処理品と同様な結果を得ることができた。
【実施例４】
【００５９】
図１の照射イオン１４をガス元素に変えて、実施例１と同様にディスクリートトラック媒体１８を作成した。非磁性金属イオンであるCr, Mn, Vが結晶構造の改質から消磁特性を得る場合と異なり、ガス元素の場合は、磁性膜結晶構造を崩して非晶質化させることで軟磁性化、さらには媒体構造、膜厚の最適化（薄膜化）、媒体との化学的反応によってほぼ非磁性化することができる。
【００６０】
本実施例では、N2ガスを用いた場合についての結果について説明する。図１０には、図１のプロセス処理を行うためのガスイオン照射装置の概念図を示す。ここで、真空槽７０内の平行平板型電極７１に対して高周波(RF)電源７２より電力を100W供給し、マスフローメータ７３よりN2を10sccm、ガス圧0.6Paにてグロー放電７４を発生させ、N2+やN+からなるイオン１４をイオン源とした。図１０中のグリッド３０及び被処理磁気ディスク基板２０を保持した電極板４４の周りについての詳細なメカニズムは、基本的には実施例１と同様であり、イオン生成が実施例１ではアーク放電ユニット２１により生成したプラズマビーム３１であったのに対してグロー放電７４となりCr+からN2+及びN+に変更されると考えてよい。ただし、加速電圧についてはイオン種の質量がCr+と異なることで注入深さが増加することを考慮し-15kVにて実験を行っている。即ち、被処理磁気ディスク基板２０とその上方に配置したグリッド３０及び電極板４４の間に形成される等電位空間３８に-15kVの負電圧とグランドで変化するパルス電圧をデューティ比80%、周波数40kHzにて印加し実験を行った。また、イオンが照射される被処理磁気ディスク基板２０の面積に対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積は、１．５倍とした。
【００６１】
実験結果によれば、注入量約1×1016〜5×1016 ion/cm2において、被処理磁気ディスク基板２０の表面においてアーキングは全く発生せず、損傷は確認されなかった。即ち、本発明の電極構造が有効であることを確認できた。グリッド３０の表面においても、金属原子を用いた場合に比較し1/10程度の頻度でしかアーキングが確認されなかった。これは、金属イオンに比較し、ガスイオンの原子質量が小さいことによる運動エネルギー差に起因すると考えている。
【００６２】
次に、実施例１と同じヘッドを用いてMwwを評価したが、図１１に示すように約5×1016 ion/cm2においてMww70nm程度を達成した。
【００６３】
次に、上記プロセスにおいてレジストパターニングを行っていないサンプルを用意し振動試料型磁力計にて、保持力Hcと磁化量Msの測定を行った。その結果をそれぞれ図１２及び図１３に示す。本結果によれば、保持力Hc及び磁化量Msともにイオン注入量の増加に伴いほぼ線形で減少し、約5×1016 ion/cm2において保持力Hc及び磁化量Msともにほぼ0に近い値を示した。
【００６４】
以上の結果よりガス元素を用いても、トラック間の磁気的な結合がトラック間を十分に分離できている領域を形成することが確認できた。
【実施例５】
【００６５】
図１０の実験装置を用いて実施例４のN2を他のガス元素に変えて、同様にディスクリートトラック媒体１８を作成した。具体的にはAr, Ne,O2,CF4のそれぞれのガスについて検討を行った。
【００６６】
本実施例でのプロセス条件は全てのガスに対して、真空槽７０内の平行平板型電極７１に対して高周波(RF)電力７２を100W供給し、それぞれのガスをマスフローメータ７３より10sccm、ガス圧0.6Paにてグロー放電７４を発生させイオン源とした。また、イオンが照射される被処理磁気ディスク基板２０の面積に対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積は、１．５倍とした。
【００６７】
本実施例においては、照射イオン元素の原子番号、原子質量によってイオンの加速電圧を考慮する必要がある。そこで、実験に先立ち、注入量そのものが深さ方向に分布をもつことを考慮しながら、第一磁性層９の合金層9nm、第二磁性層１０の合金層2nmに理想的な軟磁性化または非磁性化が可能なガスイオン注入を行うための事前検討を行った。
【００６８】
その結果、第二磁性層１０の深さ中間位置あたりから第一磁性層９の深さ中間位置にあたる付近に分布の最大値をもつことが最も効率よく非磁性化あるいは軟磁性化できることを、各サンプルのマイクロオージェ電子分光分析法による深さ分析、断面透過電子像のエネルギー分散型X線分光分析と振動試料型磁力計にて得られた保持力Hcと磁化量Msの測定結果から導き出した。そして、この理想的な深さに最も効率よく、注入するには、N2を含めてNe,O2,CF4については、いずれも-15kVであることがわかった。同じ加速電圧あった理由としては、これらのガス元素がイオン化した状態では、ほぼ同様な質量であっためと考えられる。一方、Arについては、-18kVであった。
【００６９】
以上の事前検討結果より、Ne,O2,CF4については-15kV, -3.8A、Arについては-18kV, -4.5Aの負電圧とグランドで変化するパルス電圧３２をデューティ比80%, 周波数40kHzにて印加して実験を行った。なお、使用した高電圧パルス電源２４は最大-50kV, -50Aのものを使用した。
【００７０】
その結果、注入量約1×1016〜5×1016 ion/cm2において、いずれのガスを用いた場合も、被処理磁気ディスク基板２０の表面においてアーキングは全く発生せず、損傷は確認されなかった。即ち、本発明の電極構造が有効であることを確認できた。但しグリッド３０の表面においては、他の実施例と同様、若干のアーキングの発生が確認され、特にArを用いた場合には、グリッド３０の表面でのアーキング発生率が相対的に高かった。
【００７１】
次に、実施例1と同じヘッドを用いてMwwを評価したが、いずれのガスを用いても、1×1016 ion/cm2ではMwwが90nm以上あったのに対し、注入量が増加するにつれて、減少することが確認できた。ただし、注入量5×1016 ion/cm2ではMwwが75nmであり、実施例３に示したN2を用いたほどの効果には至らなかった。なお、本実験においては、各ガス原子を単独にて用いたが、それぞれのガス元素のメリットを活かすためにAr, N2, Ne,O2,CF4のうちのいずれかのガスを二つ以上同時に供給し、最適化させることも可能である。
【００７２】
ところで、高記録密度化のためには磁性膜（ここでは第一磁性層９、第二磁性層１０）は薄膜化する必要があるが、一方で、磁性膜の薄膜化にも限界があり、少なくとも現状のような特性が得られる磁性膜としては、第一磁性層９をXnm、第二磁性層１０をYnm, 総膜厚Znmとしたとき、(X, Y, Z) = (9, 2, 11), (8, 2, 10), (7, 2, 9), (6, 2, 8), (5, 2, 7), (4, 2, 6), (3, 2, 5), (2, 2, 4), (9, 1, 10), (8, 1, 9), (7, 1, 8), (6, 1, 7), (5, 1, 6), (4, 1, 5), (3, 1, 4), (2, 1, 3)の組み合わせについては磁性膜として有効な膜構成である結果を得ている。これらの膜厚構成のうち最低膜厚は3nmであり、N2を含めたNe,O2, CF4のガスイオン注入での、加速電圧の下限としては、少なくとも磁性膜3nmに注入可能な加速電圧として-1kVは必要ということを実験的に求めている。なお、Arについては、-3kVであった。
【００７３】
従って、総膜厚として3〜11nmの磁性膜に対して、本発明が対象とする処理をAr, N2, Ne,O2,CF4を用いたガスイオン照射によって行うための加速電圧は、好ましくは-1kV〜-18kVの範囲である。
【実施例６】
【００７４】
実施例４及び５の実験装置は図１０に示したように、被処理磁気ディスク基板２０の片面への処理を対象としているモデルであったが、図１４では、本発明のプロセス処理を被処理磁気ディスク基板２０の両面へ行うためのガスイオン照射装置の概念図を示す。本図において被処理磁気ディスク基板２０は基板ホルダ４７に保持されている。グリッド３０及び被処理磁気ディスク基板２０が保持された基板ホルダ４７の構成要素については、図９に示す概念図のとおりであり、被処理磁気ディスク基板２０は基板ホルダ４７に付属する基板保持部材４８によって、被処理磁気ディスク基板２０の端面３ヶ所で保持されている。ここで、被処理磁気ディスク基板２０の端面にはレジストが付着していないため、基板ホルダ４７と被処理磁気ディスク基板２０に形成されている金属膜は十分に電気的導通を得ることができる。また、基板ホルダ４７と被処理磁気ディスク基板２０の間に生じる隙間は約1mmとしている。この隙間は、安定なイオン注入のためには可能な限り狭くすることが望ましい。さらに、両面いずれにおいてもグリッド３０を通過してイオン１４に晒される基板ホルダ４７の対向面の面積は、イオン１４に晒される被処理磁気ディスク基板２０の対向面の面積に対して１．５倍としている。なお、被処理磁気ディスク基板２０には中心部分に開口部が存在するためこの部分を介して両面での干渉を防止するために、グリッド３０の中心と接続されたキャップ支持部材４６によって絶縁物キャップ４５を両面に配置するようにし、絶縁物キャップ４５と被処理磁気ディスク基板２０の開口部端面との隙間は1mmとした。
【００７５】
そして、実施例４及び５と同様なプロセス条件で両面同時処理を行った結果、作成したディスクリートトラック媒体１８は、実施例４及び５で示した片面処理品と同様な結果を得ることができた。
【００７６】
ところで、図１０及び図１４において、高電圧パルス源２４とイオン源は別電極（ここでは、高周波(RF)電源７２が接続された平行平板型電極７１）とする構成であったが、装置構成としては図１５に示すように、高電圧パルス電源２４と高周波(RF)電源７２をいずれも被処理磁気ディスク基板２０と基板ホルダ４７及びグリッド３０に対して接続してもよい。この場合、例えば高周波(RF)電源７２と高電圧パルス電源２４による電力印加をスイッチング素子１１０等で交互に印加する。実験では、パルスＲＦグロー放電を50μsのみ発生させ、その2μs後に被処理磁気ディスク基板２０とその上方に配置したグリッド３０に-15kVの負パルス電圧を20μs印加することで、グロー放電で発生したイオンが消失する前に被処理磁気ディスク基板２０へ導入する。そして、5μs後に再びパルスＲＦグロー放電を発生させるという繰り返し条件とした。従って、パルスＲＦグロー放電とパルスバイアス印加を1サイクルとすると、約13kHzの繰り返し周波数となる。
【００７７】
上記手順にて図１５に示す装置を用いて実施例４と同様な実験を行った結果、注入量約1×1016〜5×1016 ion/cm2において、被処理磁気ディスク基板２０の表面においてアーキングは全く発生せず、損傷は確認されなかった。即ち、本発明の電極構造が有効であることを確認できた。Mww評価、保持力Hc評価、磁化量Ms評価についても、実施例４と同様の結果を得ることができた。なお、本電極構造を用いることの利点としては真空槽７０内の電極構造の簡素化である。
【実施例７】
【００７８】
実施例１〜６では、図４に示すようにイオンに晒される被処理磁気ディスク基板２０の面積に対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積、あるいは、基板ホルダ４７の面積は、それぞれ１．５倍として実験を行った。本実施例においては、この面積比率を変更することによる被処理磁気ディスク基板２０でのアーキング発生確率について検討を行った結果について示す。
【００７９】
実験に用いた電極構造は、実施例１と同じく図２、図３に示すものを用い、面積比率を変更して実験を行った。プロセス条件は、Crのイオン１４を電極板４４及び被処理磁気ディスク基板２０とその上方に配置したグリッド３０との間に形成される等電位空間３８に対して、-20kVの負電圧とグランドで変化するパルス電圧３２をデューティ比80%, 周波数40kHzにて印加してイオン注入量は約9.1×1016 ion/cm2とした。
【００８０】
図１６は、その結果を示しており横軸は、被処理磁気ディスク基板２０の面積をA、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積Bとした場合のB/Aを示している。本結果によれば、B/A が0, 0.25, 0.5においては被処理磁気ディスク基板２０の端面付近に電界が集中して、図２０に示すような光学顕微鏡レベルで発見できるクラック１５０が発生していた。このクラック１５０により、被処理磁気ディスク基板２０を構成する金属膜とレジスト膜のいずれも破壊されていた。
【００８１】
B/Aが0.75である場合は、プロセス中、微小なアーキングを確認したが、プロセス終了後、光学顕微鏡による観察の結果では図２０に示すようなアーキング発生箇所は確認できなかった。そこで、さらに詳細を観察するため、本サンプルに着磁後、ＭＦＭ測定を行った写真を図１７に示している。写真中にはレジスト膜によって保護された磁性膜１２０に対して、トラック分離域１３に相当するイオンが注入された非磁性化領域１２１中にアーキングの影響と考えられる物理的損傷部１２２が発生していることを確認できた。つまり、微小なアーキングが発生しても無損傷のディスクリートトラック媒体１８は得られないことがわかった。
【００８２】
一方、B/Aが1以上（1, 1.5, 3, 6）、つまり、グリッド３０を通過して照射されるイオンに晒される電極板４４上に配置された被処理磁気ディスク基板２０の面積Aに対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く前記電極板対向面の面積Bが、等倍以上である場合は、被処理磁気ディスク基板２０の表面におけるアーキングが発生せず、図１７に示すような非磁性化領域１２１中に物理的損傷部１２２は発生しなかった。ただし、B/Aが8以上(8, 10)になると再び微小なアーキングが発生した。以上の結果をもとに、実施例１〜６では、B/Aを1.5として実験を行った。
【００８３】
ところで、上記結果の物理的な原因は以下のように推察している。即ち、被処理磁気ディスク基板２０に入射したイオン１４は、一価以上の電荷を帯びており、一方で、被処理磁気ディスク基板２０の表面は絶縁物となるレジスト材で覆われているため、チャージアップによる絶縁破壊からのアーキング発生メカニズムが考えられる。しかしながら、B/Aが増加すると、レジスト材で覆われていない電極板４４の面積が増加し、そこにイオン１４が照射されることで二次電子４２が発生する。この二次電子４２が被処理磁気ディスク基板２０に照射されるイオン１４と電荷交換を行うことで、被処理磁気ディスク基板２０表面のレジスト材表面でのチャージアップを低減し、絶縁破壊からのアーキングを発生させていないと考えられる。
【００８４】
ただし、B/Aが極端に増加すると（本実施例ではB/Aが8以上）、発生する二次電子４２が過多となり、照射されるイオン１４と電荷交換する以上の電子が存在することになり、等電位空間３８内に電位勾配（シース）をつくってしまいアーキングを誘発する可能性が高くなったと考える。
【００８５】
ところで、B/Aが増加すれば照射する総面積が増加することで、単位時間当たりの注入量は(A+B)の総面積に比例して低下してしまうが、この問題については、高電圧パルス電源２４の出力電流を増加させることで解決できることを付記しておく。以上の結果を考慮すれば、B/Aは好ましくは1〜6であるのがよい。
【実施例８】
【００８６】
実施例１の図１のプロセス処理を行うために図１８に示すようなグリッドを３枚にした電極について、実施例１と同条件にて検討した。ここで、（第一）グリッド３０、第二グリッド１３０、第三グリッド１３１間はそれぞれ15mm間隔とし、第三グリッド１３１と被処理磁気ディスク基板２０間は50mmとしている。但し、いずれのグリッドも同一のものを使用し、貫通穴３３の配置は一致している。本電極構造を用いて実験を行ったところ、イオン照射時間に対する注入量は図２の一枚グリッドの場合に対して、大きく変化しなかったものの、被処理磁気ディスク基板２０に付着する異物数が約1/10となることが確認できた。異物は、特に（第一）グリッド３０表面において発生するアーキングに起因すると考えられるため、この異物数の減少は、アーキングによって発生する異物が被処理磁気ディスク基板２０へ到達するまでの飛散経路が第二グリッド１３０および第三グリッド１３１によって遮断されたためと理解できる。
［比較例１］
【００８７】
本発明を適用してない図１９に示すような電極構造を用いて実施例１と同様にディスクリートトラック媒体１８の作成を行った。具体的には図１のプロセス処理を行うため図２に示すイオン照射装置において、被処理磁気ディスク基板２０の保持部分を本発明を適用していない図１９に示すような電極構造を用いて実験を行い、電極構造以外は実施例１と同じプロセス条件とした。
【００８８】
その結果、図２０に示すような光学顕微鏡レベルで発見できるクラックが被処理磁気ディスク基板２０の全面において発生していた。このクラックにより、処理磁気ディスク基板２０を構成する金属膜とレジスト膜のいずれも破壊されており、基板損傷がないイオン照射ができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、磁気記録密度の向上が期待される、ディスクトラック間に分離加工を施したディスクリートトラック媒体、さらには、記録ビット方向にも分離加工を施したビットパターン媒体の製造方法及び製造方法として利用が可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１…基板、２…密着層、３…第一軟磁性層、４…反強磁性結合層、５…第二軟磁性層、６…下地層、７…第一配向制御層、８…第二配向制御層、９…第一磁性層、１０…第二磁性層、１１…レジスト膜、１２…レジスト残渣,１３…トラックガイド分離域（非磁性化領域）,１４…イオン, １５…トラック分離域、１６…保護膜、１７…潤滑膜、１８…ディスクリートトラック媒体、２０…被処理磁気ディスク基板、２１…アーク放電ユニット、２２…カソード、２３…アノード、２４…高電圧パルス電源、２５…アーク放電、２６…電子、２７…磁場ダクト、２８…処理室、２９…走査用電磁石、３０…グリッド、３１…プラズマビーム、３２…パルス電圧、３３…貫通穴、３４…グリッドと基板との間隔、３５…電位分布、３６…プラズマポテンシャル、３７…パルス電圧、３８…等電位空間、３９…アーキング、４０…プラズマフロー方向、４１…シース、４２…二次電子、４４…電極板、４５…絶縁物キャップ、４６…キャップ支持部材、４７…基板ホルダ、４８…基板保持部材、７０…真空槽、７１…平行平板型電極、７２…高周波(RF)電源、７３…マスフローメータ、７４…グロー放電、７５…ブロッキングコンデンサ、１２０…レジストによって保護された磁性層、１２１…イオンが注入された非磁性化領域、１２２…非磁性化領域の物理的損傷部、１３０…第二グリッド、１３１…第三グリッド、１５０…アーキングによる基板損傷部（クラック）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高記録密度に適したディスクリートトラック媒体やビットパターン媒体に代表されるパターン媒体の製造方法に係り、特にトラックガイド分離域の形成方法及び形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータで利用される情報量の増大や、映像記録機器、カーナビゲーションシステム等への用途拡大により、磁気記録再生装置は、大容量化・高性能化が急激に加速されている。その背景には、高記録密度領域での熱揺らぎがなく再生出力が安定である垂直磁気記録方式及び、トンネル磁気抵抗効果型素子の採用が大きく貢献している。ここで、垂直磁気記録方式では、磁気記録媒体面に垂直に並べた小さな単位磁石は、予め磁性膜中に含まれる非磁性材料によって分離される構造をとっている。
【０００３】
現在、より積極的にこの分離域を制御し磁気記録密度を向上する案として、ディスクトラック間に分離加工を施したディスクリートトラック媒体、さらには、記録ビット方向にも分離加工を施したビットパターン媒体が研究開発されており、いずれの場合も分離域形成加工技術が高記録密度化の重要なポイントとなっている。例えば、ディスクリートトラック媒体においては、分離域形成加工技術として基板に予め同心円状に凹凸形状を形成しておき、その上に磁性膜を形成することで、凹凸形状の磁性膜を形成する基板加工型や、磁性膜にレジストを施し凹部とすべき部分をエッチングすることによって凹凸形状を施す磁性膜加工型が提案されている。しかしながら、これらの技術において、凹部には非磁性材料を埋め戻し、さらにその表面を凸部となる磁性膜の高さにあわせて平坦化し、さらに平坦化した面に保護膜を形成するといった複数のプロセス工程を有することで、磁性膜や保護膜の表面に発生する異物の増加、表面粗さの増加という新たな問題が発生し、高記録密度化のためのもう一つのポイントとなる磁気ヘッドと磁気ディスクの隙間狭小化（ナノスペーシング化）を妨げてしまう。
【０００４】
これらを解決する手段として凹凸形状を形成することなく、磁気的に同じ効果が得られる加工法が試みられている。これは、特許文献１や特許文献２に記載されているように、従来通り形成された磁性膜にレジストを施し凹部とすべき部分にイオン注入を行うことで、非磁性化または軟磁性化領域を形成するイオン注入型である。この手法を用いれば、凹部形成、凹部埋め戻し、表面平坦化いずれも不要であり磁気ディスク装置として良好な浮上特性及び磁気特性が得られるとされている。
【０００５】
また、特許文献３には、真空室内においてガラス基板を水平方向に移動させながら無機質膜形成用材料をアーク放電によってガラス基板上に蒸着させる際、ガラス基板などの絶縁性基板に対しイオンの加速を行う場合に問題となるチャージアップを防止するために、ガラス基板のアーク源側に金属細線などからなるグリッドを設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１６４６９２号公報（段落０１３８−０１４２、図１０参照）
【特許文献２】特開２００２−２８８８１３号公報
【特許文献３】特開昭６３−２０３７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、従来技術のひとつであるイオン注入型に関する。イオン注入型の処理方法においては、非磁性化または軟磁性化の領域を形成するために数keV〜数十keV程度のエネルギーをもつイオン注入を行う必要がある。この場合、発明者等の実験によって明らかにされたが、例えば、ガラス基板上に膜厚数十ｎｍの磁性膜等が形成された被処理磁気ディスク基板にイオン注入を行うと、入射するイオンが被処理磁気ディスク基板端面のような鋭角部に集中し、アーキングと呼ばれる異常放電が発生し、被処理磁気ディスク基板の磁性膜の破壊が発生してしまうという課題がある。この現象は、イオン注入時に被処理磁気ディスク基板の表面に発生する電位勾配（シース）による電界が被処理磁気ディスク基板端面等の鋭角面に集中することで、イオン電流が局部的に過多となりアーキングが発生し基板損傷を招く。このアーキング現象は、被処理磁気ディスク基板側においてイオン電流経路として十分な電流経路断面積が確保できない場合や、高いエネルギーをもつイオンであるほど発生確率が増加する。
【０００８】
また、アーキング発生原因として他には、絶縁物表面でのチャージアップによって電荷が局部的に増加して絶縁破壊電圧に達することで発生することもある。従って、絶縁物からなるパターンを有するレジスト膜表面でも起こりうる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題であるアーキングを発生させないための手段としての電極構造及びプロセスに本発明の特徴がある。
即ち、本発明の代表的な磁気記録媒体の製造方法は、基板の少なくとも片面に少なくとも磁性膜を形成する工程と、前記磁性膜上に凹凸パターンを有するレジスト膜を形成して被処理基板を形成する工程と、前記レジスト膜の方向からイオンを照射して、前記レジスト膜の凹部に対応する部分の前記磁性膜を非磁性化または軟磁性化する工程と、を含む磁気記録媒体の製造方法において、前記イオンは、同電位で構成された前記被処理基板が配置された電極板と該電極板及び被処理基板に対向して配置されたグリッドとの間に形成される等電位空間へ供給されることを特徴とする。
【００１０】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記等電位空間へ供給される前記イオンが、前記グリッドの上流側に形成されたプラズマから直接供給されるのが望ましい。
【００１１】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記グリッドを通過して照射されるイオンに晒される電極板上に配置された前記被処理基板の面積に対して、前記被処理基板に覆われた部分を除く前記電極板の面積が、少なくとも等倍以上であることが望ましい。
【００１２】
特に、前記被処理基板に覆われた部分を除く前記電極板の面積が、前記被処理基板の面積の１〜６倍であることが望ましい。
【００１３】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記グリッドが、複数枚から構成されていることが望ましい。
【００１４】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記磁性膜の非磁性化または軟磁性化の工程は、前記イオンの種類に応じて負電圧とグランドまたは正電圧とグランドとの間で変化するパルス電圧を前記被処理基板と前記グリッドの両方に印加した状態で行われることが望ましい。
【００１５】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記イオン種として金属原子を用いる場合、Cr、MnまたはVの中からから選ばれた金属原子であることが望ましい。
【００１６】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記イオン種をガスで生成する場合、用いるガスがAr、N2、Ne、O2またはFのうち少なくとも一種類以上の原子または分子を含むことが望ましい。
【００１７】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記基板がガラスまたはシリコンであることが望ましい。
【００１８】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記磁性膜形成工程は、前記磁性膜の形成に先立って前記基板上に下地膜及び軟磁性膜の積層膜を形成する工程を含むことが望ましい。
【００１９】
前記磁気記録媒体の製造方法において、前記磁性膜の非磁性化または軟磁性化の工程の後、さらに前記レジスト膜を除去する工程と、前記磁性膜の上に保護膜を形成する工程と、前記保護膜の上に潤滑膜を形成する工程を含むことが望ましい。
【００２０】
本発明の代表的な磁気記録媒体の製造装置として次の二つの装置を挙げることができる。
一つ目は、アーク放電によりプラズマを発生させるプラズマ発生源と、処理室と、前記プラズマ発生源のプラズマを前記処理室内に導くためのプラズマ輸送部とを備え、基板の両面に少なくとも磁性膜と、該磁性膜の上に凹凸パターンを有するレジスト膜が形成された被処理基板を前記処理室内に設置し、前記被処理基板の両面に前記プラズマ中のイオンを照射して処理を施す磁気記録媒体の製造装置であって、前記処理室内には前記プラズマ輸送部に対向する位置に前記被処理基板を保持するための基板ホルダが配置され、前記プラズマ輸送部と前記基板ホルダとの間に当該基板ホルダと同電位のグリッドが配置され、前記基板ホルダと前記グリッドにパルス電圧を印加するためのパルス電圧発生器が接続されていることを特徴とする。
【００２１】
前記磁気記録媒体の製造装置において、前記グリッドを通過して前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、同じく前記イオンが照射される前記被処理基板の面積に対して等倍以上であることが望ましい。
【００２２】
特に、前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、前記被処理基板の面積の１〜６倍であることが望ましい。
【００２３】
前記磁気記録媒体の製造装置において、前記グリッドが、複数枚から構成されていることが望ましい。
【００２４】
二つ目は、真空槽と、該真空槽内にガスを導入するガス導入部と、前記真空槽内でグロー放電によりプラズマを発生させ、前記真空槽内に配置された、基板の両面に少なくとも磁性膜と、該磁性膜の上に凹凸パターンを有するレジスト膜が形成された被処理基板の両面に、前記プラズマ中のイオンを照射して処理を施す磁気記録媒体の製造装置であって、前記真空槽内には前記プラズマに対向する位置に前記被処理基板を保持するための基板ホルダが配置され、前記プラズマと前記基板ホルダとの間に該基板ホルダと同電位を有するグリッドが配置され、前記基板ホルダと前記グリッドにパルス電圧を印加するためのパルス電圧発生器が接続されていることを特徴とする。
【００２５】
前記磁気記録媒体の製造装置において、前記グロー放電が、前記被処理基板と前記グリッドに印加された高周波電力によりパルス的に生成されたのち、前記グロー放電中のイオンが消滅する前に前記被処理基板と前記該グリッドにパルス電圧を印加する手段を有することが望ましい。
【００２６】
前記磁気記録媒体の製造装置において、前記グリッドを通過して前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、同じく前記イオンが照射される前記被処理基板の面積に対して等倍以上であることが望ましい。
【００２７】
特に、前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、前記被処理基板の面積の１〜６倍であることが望ましい。
【００２８】
前記磁気記録媒体の製造装置において、前記グリッドが、複数枚から構成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ディスクリートトラック媒体、ビットパターン媒体をイオン注入法によってパターン形成を行う場合、被処理磁気ディスク基板上に発生するアーキングを抑制し、無損傷なイオン注入処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１による磁気記録媒体の製造方法の工程図である。
【図２】実施例１による被処理磁気ディスク基板片面への金属イオン照射装置の概念図である。
【図３】図２に示す金属イオン照射装置のグリッド及び被処理磁気ディスク基板等の構成要素についての概念図である。
【図４】図２に示す金属イオン照射装置のグリッド、被処理磁気ディスク基板、電極板の形状を模した概念図である。
【図５】実施例１に基づくイオン注入量と磁気的書き込み幅Mww(Magnetic write width)の測定結果を示す図である。
【図６】実施例１に基づくイオン注入量と保持力Hcの測定結果を示す図である。
【図７】実施例１に基づくイオン注入量と磁化量Msの測定結果を示す図である。
【図８】実施例３による被処理磁気ディスク基板両面への金属イオン照射装置の概念図である。
【図９】図８に示す金属イオン照射装置のグリッド、被処理磁気ディスク基板、基板ホルダの形状を模した概念図である。
【図１０】実施例４による被処理磁気ディスク基板片面へのガスイオン照射装置の概念図である。
【図１１】実施例４に基づくイオン注入量と磁気的書き込み幅Mwwの測定結果を示す図である。
【図１２】実施例４に基づくイオン注入量と保持力Hcの測定結果を示す図である。
【図１３】実施例４に基づくイオン注入量と磁化量Msの測定結果を示す図である。
【図１４】実施例６による被処理磁気ディスク基板両面へのガスイオン照射装置の概念図である。
【図１５】実施例６の変形例による被処理磁気ディスク基板両面へのガスイオン照射装置の概念図である。
【図１６】被処理磁気ディスク基板の面積と被処理磁気ディスク基板に覆われた部分を除く電極板の面積の比率とアーキングの発生確率の測定結果を示す図である。
【図１７】磁気ディスク媒体に着磁後、ＭＦＭ測定を行った写真図である。
【図１８】実施例８による三枚グリッド及び被処理磁気ディスク基板等の電極構成要素についての概念図である。
【図１９】本発明を適用してない比較例１の被処理磁気ディスク基板の電極構成要素についての概念図である。
【図２０】アーキングにより損傷した被処理磁気ディスク基板の光学顕微鏡写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の第１の特徴は、電極板上に被処理磁気ディスク基板を配置し、電極板及び被処理磁気ディスク基板に対向してグリッドを配置し、電極板とグリッドを同電位にする電極構造に対して、高電圧パルスを印加することで、グリッド表面のみに高電圧のシースを形成し、グリッド及びグリッドと同電位となる電極板に囲まれた被処理磁気ディスク基板表面にはシースを形成しないことでアーキングを抑制することにある。そして第２の特徴は、グリッドを通過して照射されるイオンに晒される電極板上に配置された被処理磁気ディスク基板の面積に対して、被処理磁気ディスク基板に覆われた部分を除く電極板の面積を等倍以上とすることで二次電子を積極的に利用して、無損傷なイオン注入処理を行うことにある。以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は実施例１による磁気記録媒体の製造方法を示す工程図である。
図１（ａ）を参照するに、基板１には、硼珪酸ガラス、或いはアルミノシリケートガラスの表面を化学強化した基板を、洗浄後、乾燥して用いた。化学強化したガラス基板に替え、アルミニウム合金基板上にNi-Pめっき後表面研磨した基板やSiやTi合金からなる剛体基板を用いることもできる。
【００３３】
前記工程を経た基板１上に密着層２として50at.%Al−50at.%Ti合金層を5nm、第一軟磁性層３として51at.%Fe−34at.%Co−10at.%Ta−5at.%Zr合金層を15nm、反強磁性結合層４としてRu層を0.5nm、第二軟磁性層５として51at.%Fe−34at.%Co−10at.%Ta−5at.%Zr合金層を15nm、下地層６として50at.%Cr−50at.%Ti合金層を2nm、第一配向制御層７として94at.%Ni−6at.%W合金層を7nm、第二配向制御層８としてRu層を17nm、第一磁性層９として59mol.%Co−16mol.%Cr−17mol.%Pt−8mol.%SiO2合金層を9nm、第二磁性層１０として63at.%Co−15at.%Cr−14at.%Pt−8at.%B合金層を2nmと順次積層した。
【００３４】
上記各層の成膜には真空中で基板を搬送し、上記のような複数の層を連続成膜可能な枚様式のスパッタリング装置を用いた。所望の膜組成と同じ組成の合金ターゲットを用意し、それをスパッタすることで上記のような合金層を成膜した。成膜時のArガス圧は第二配向制御層８と第一磁性層９以外の層を成膜する際は1Paとした。第二配向制御層８を成膜する際のArガス圧は、第二配向制御層８の下部側9nmを1Paで成膜し、上部側8nmを5Paで成膜した。第一磁性層９成膜時はArに酸素を加えて成膜した。それぞれの分圧はArを4Pa、酸素を0.2Paとした。
【００３５】
前記工程を経て形成した媒体にレジストを塗布した後、記録トラックとサーボエリアの形状と同様の凹凸パターンが形成されたスタンパーをレジストに押し付けることによってレジストに凹凸パターンを転写し、トラックピッチ120nm、トラック幅60nm、高さ150nmのレジスト膜１１を形成した。なお、トラック分離域１３にもレジスト残渣１２が約20nm存在している。なお、凹凸パターンを有するレジスト膜１１を形成した段階の基板全体を被処理磁気ディスク基板（被処理基板）２０と呼ぶことにする。
【００３６】
レジスト膜形成後、非磁性元素のイオン１４としてCrイオンを媒体に照射し、図１（ｂ）に示すように第一磁性層９および第二磁性層１０の一部にトラック分離域１５として非磁性元素Crの含有率が高い部分を形成した。本実施例では上述のとおり、磁性層となるCo系合金の磁化を低下させる効果が最も強いCrイオンを用いることにした。これは、Coとdバンドのエネルギー順位が近いため、電子遷移が起こりやすく、Coのアップスピンバンドが効率的に埋まるからである。なお、Crイオン以外に、Vイオン、Mnイオンでも同様の効果が得られる。ここで、イオン照射のための加速電圧は少なくとも、レジスト残渣１２の厚さ20nmは簡単に突き抜け、かつ、レジスト膜１１の厚さ150nmではイオンが突き抜けない条件である必要がある。また、本実施例では、いずれも正イオンであるため負の加速電圧を与えなければならないが、負イオンである場合は正の加速電圧を与えなければならないことはいうまでもない。負イオンを発生させる元素としては、Ｏ２あるいはＦを含むガスが存在する。
【００３７】
図２には、図１（ａ）のプロセス処理を行うためのイオン照射装置の概念図を示す。本実施例においては、イオン源としてアーク放電ユニット２１により生成したプラズマビーム３１を用いた。以下、詳細について説明する。プラズマビーム３１は、被処理磁気ディスク基板２０の片面に処理できるように配置されたアーク放電ユニット２１から生成される。具体的には、Crからなるカソード２２とアノード２３間に電圧を印加して、高真空の雰囲気下でアーク放電２５を生じさせる。カソード２２は、アーク溶接と同様に非常に高温の状態となり、カソード表面よりプラズマを生成する。ここでいうプラズマとは、ガス圧が10-4 Pa以下の真空中で、Crのイオン１４及び電子２６を生成させた状態をいう。また、カソード２２にはアーク電流を100A程度流入させアーク電圧約-20Vのアーク放電を発生させた。発生したCrのイオン１４及び電子２６は、アーク放電時に発生するドロップレットを除去してプラズマを輸送するための湾曲させた磁場ダクト２７を介して被処理磁気ディスク基板２０を保持する処理室２８に導入され、走査用電磁石２９によって被処理磁気ディスク基板２０に均一に照射する。プラズマビーム３１は、全体として中性であるためCrのイオン１４と電子２６が照射され、被処理磁気ディスク基板２０上部に設置しているグリッド３０へ照射される。
【００３８】
図３に、図２中のグリッド３０及び被処理磁気ディスク基板２０が保持された電極板４４の構成要素についての概念図を示す。本図においては、被処理磁気ディスク基板２０が配置された電極板４４とその上方（上流側）に配置したグリッド３０との間に形成される等電位空間３８に対して、-20kV, -5Aの負電圧とグランドで変化するパルス電圧３２をデューティ比80%, 周波数40kHzにて印加する。従って、パルス幅25μsに対して、パルス印加時間20μs, 停止時間5μsという条件での間欠的な繰り返しの加速電圧印加となる。なお、使用した高電圧パルス電源２４は最大-50kV, -50Aのものを使用した。高電圧パルス電源２４の周波数は40kHzとしているが、予備実験では1kHz〜50kHzまでの検討を行っている。ここで、周波数が異なれば1パルスあたりの単位時間が変化するため、それぞれの周波数によって最適なパルスデューティ比があることは言うまでもない。また、パルスデューティ比は、イオン注入に伴う過熱を低減するためにも有用であり、被処理磁気ディスク基板２０を構成する磁性層の膜厚等にも依存する設計事項である。さらに、このパルスデューティ比は実験に用いる高電圧パルス電源２４の性能にも依存するが、少なくとも、金属イオンを用いた場合は、パルスデューティ比を50％未満とすると、金属イオンが注入されずに目標物となる磁性層表面に堆積する結果となり、効率的なイオン注入そのものができないことに注意する必要がある。
【００３９】
また、図４に示すようにイオンが照射される被処理磁気ディスク基板２０の面積に対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積は、１．５倍とした。グリッド３０は厚さ1mm のMo材質により構成されており、複数の貫通穴３３によって構成される。貫通穴３３の直径は4mmであり、隣接する貫通穴３３と1mm程度の間隔からなっている。なお、グリッド３０と被処理磁気ディスク基板２０間の間隔３４は50mmとした。勿論、グリッド３０の材質としては一般的なW, C等を用いてもよい。また、貫通穴３３の穴径に関しては、グリッド３０と被処理磁気ディスク基板２０間の間隔３４との関係による設計事項であり、本発明の目的を維持しつつ、被処理磁気ディスク基板２０へ最も均一な処理が可能な貫通穴径を選択すればよい。また、例えば直径100μm程度のMoワイヤーを用いたメッシュ構造のグリッド３０を使用しても問題ない。加えて、被処理磁気ディスク基板２０に対して、相対的にグリッド３０が回転運動機構を付加することで、イオン注入処理が被処理磁気ディスク基板２０に均一に処理できることはいうまでもない。
【００４０】
ところで、図３中に処理室２８内の電位分布３５を示しているが、グリッド３０の表面にはプラズマポテンシャル３６とパルス電圧３７との電位差約-20kVによる高電圧のシース４１が形成される。このシース４１によりプラズマビーム３１中のイオン１４は加速され、グリッド３０及び被処理磁気ディスク基板２０を配置した電極板４４に囲まれた等電位空間３８に侵入する。等電位空間３８内はいずれも等電位面であるため、基本的に電界が発生していない。従って、被処理磁気ディスク基板端面等の鋭角部への電界集中が発生せずアーキングの発生を防止することができる。但し、プラズマビーム３１側に接するグリッド３０の表面においては、電界がグリッド貫通穴３３端面等の鋭角部に集中し、イオン衝突によるアーキング発生３９の確率が高くなる。
【００４１】
また、被処理磁気ディスク基板２０に入射したイオン１４は、一価以上の電荷を帯びており、被処理磁気ディスク基板２０の表面は絶縁物となるレジスト材で覆われているものの、チャージアップによる絶縁破壊からのアーキングも発生しなかった。これは、実施例７によって詳細を説明するが、イオンが照射される被処理磁気ディスク基板２０の面積に対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積を、１．５倍としたことから得られる二次電子４２の生成効果と考えられる。
【００４２】
以上のような電極構造とプロセス条件によって、Crのイオン１４を被処理磁気ディスク基板２０に、約1×1016〜12×1016 ion/cm2で照射を行い、主に第一磁性層９と第二磁性層１０に対してイオン注入しトラック分離域１５を作製した。
【００４３】
この照射プロセス中においては、グリッド３０の表面においては、イオン照射初期段階においてアーキング発生３９が確認されたが、被処理磁気ディスク基板２０の表面においてアーキングは全く発生せず、損傷は確認されなかった。即ち、本発明の電極構造が有効であることを確認できた。
【００４４】
さて、イオン注入によるトラック分離域１５を形成後（図１（ｂ））、図１（ｃ）に示すように、酸素を用いたRIE(Reactive ion etching)にてレジスト膜１１とレジスト残渣１２を除去し、図１（ｄ）に示すように、CVDにてDLC(Diamond-like Carbon)保護膜１６を2nm成膜し、パーフルオロアルキルポリエーテルを主成分とする潤滑剤を塗布して厚さ1nmの潤滑膜１７を形成した。DLC保護膜としては、スパッタリング、ＣＶＤによるカーボン保護膜や、磁場フィルタによるイオン輸送機構を備えたカソーディックアーク法を用いて形成したta-C(tetrahedral amorphous carbon)などを用いることもできる。
【００４５】
次に、作成したディスクリートトラック媒体１８の磁気的書き込み幅Mww(Magnetic write width)についてスピンスタンドを用いて評価した。磁気ヘッドは再生トラック幅Twr(Track width of reader)が50nm、書き込み幅Tww(Track width of writer)が70nmのものを用いた。
【００４６】
結果を図５に示すが、図５において横軸はCrの注入量、縦軸は書き込み幅Tww である。Crの注入量が1.3×1016 ion/cm2ではMwwが90nm程度あったのに対し、注入量が6.5×1016 ion/ cm2以上の領域ではMwwは70nm程度と大きく減少し、ほぼ一定値となったことから、トラック幅を狭くしトラック密度を大きく向上できることが確認された。
【００４７】
このMwwの変化について原因を確認するために、上記プロセスにおいて、レジストパターニングを行っていないサンプルを用意し振動試料型磁力計にて、保持力Hcと磁化量Msの測定を行った。その結果をそれぞれ図６及び図７に示す。本結果によれば、保持力Hcはイオン注入量とともに急激に減少し、3.9×1016 ion/cm2でほぼ0近くになっている。一方、磁化量Msは6.5×1016 ion/ cm2においてほぼ0近くになっており、図５の注入量とMwwの関係に一致していることがわかる。すなわち、図５の結果はトラック分離域１５に注入された非磁性原子であるCrの組成比率が、ある一定のイオン注入量（本実施例では9.1×1016 ion/cm2）以上になれば、磁化量がほぼ0となり、トラック間の磁気的な結合がトラック間を十分に分離できている領域を形成していることを示している。
【実施例２】
【００４８】
実施例１の照射するイオン１４を非磁性元素のCrイオンから他の金属元素に変えて、実施例１と同様にディスクリートトラック媒体１８を作成した。非磁性元素としてはMn, Vそれぞれについて検討を行った。電極構造は、実施例１と同じく図２、図３、図4に示すものを用いて実験を行った。
【００４９】
ところで、被処理磁気ディスク基板２０の磁性層に照射されるイオン１４は、高電圧パルス電源２４によって印加されている加速電圧、パルス周波数にて磁性膜内部へと間欠的に注入されるが、イオンの侵入深さは、イオンの種類とエネルギー、照射される目標物となる磁性膜（ここでは第一磁性層９、第二磁性層１０）との関係、即ち、核阻止能によって決定される。
【００５０】
本実施例においては、照射される目標物は同一であり、イオン１４の原子番号（その原子核の中にある陽子の個数）、原子質量によって加速電圧を考慮する必要がある。そこで、本実施例に先立ち、イオンの侵入深さそのものが、深さ方向に分布をもつことを考慮しながら、第一磁性層９の合金層9nm、第二磁性層１０の合金層2nmに理想的な非磁性化または軟磁性化が可能なイオン注入を行うための事前検討を行った。
【００５１】
その結果、第二磁性層１０の深さ中間位置あたりから第一磁性層９の深さ中間位置にあたる付近に分布の最大値をもつことが最も効率よく非磁性化あるいは軟磁性化できることをつきとめた。この実験においては、各サンプルのマイクロオージェ電子分光分析法による深さ分析及び断面透過電子像のエネルギー分散型X線分光分析と振動試料型磁力計にて得られた保持力Hcと磁化量Msの測定結果から導き出した。そして、この理想的な侵入深さに最も効率よく、イオンを注入するには、加速電圧についてCrを含めてMn, Vいずれも-20kVであることがわかった。金属種に依存しなかったのは、いずれのサンプルも原子番号、原子質量が同様な値であったためと考える。但し、この最適な加速電圧は目標物となる磁性膜層の厚さ及び、磁性膜上の構成要素に依存する。
【００５２】
以上の事前検討結果より、Crも含めてMn, Vいずれも、本発明の特徴となる電極板４４及び被処理磁気ディスク基板２０とその上方に配置したグリッド３０との間に形成される等電位空間３８に対して、-20kVの負電圧とグランドで変化するパルス電圧３２をデューティ比80%, 周波数40kHzにて印加して実験を行った。但し、実施例1同様にイオンが照射される被処理磁気ディスク基板２０の面積に対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積は、１．５倍とした。
【００５３】
その結果、注入量約1×1016〜12×1016 ion/cm2において、被処理磁気ディスク基板２０の表面においてアーキングは全く発生せず、損傷は確認されなかった。即ち、本発明の電極構造が有効であることを確認できた。ただし、グリッド３０の表面においてのみイオン照射初期において多少のアーキングが確認された。
【００５４】
次に、実施例１と同じヘッドを用いてMwwを評価したが、多少のばらつきがあったものの各元素とも1.3×1016 ion/cm2ではMwwが90nm程度であったのに対し、注入量が6.5×1016 ion/cm2以上の領域ではMwwは70nm程度と大きく減少したことから、トラック幅を狭くしトラック密度を大きく向上できることが確認された。以上のように、各元素とも注入量を6.5×1016 ion/cm2以上とすることで、実施例１の場合と同等のトラック密度が得られることが確認できた。
【００５５】
ところで、高記録密度化のためには磁性膜（ここでは第一磁性層９、第二磁性層１０）は薄膜化する必要があるが、一方で、磁性膜の薄膜化にも限界があり、少なくとも現状のような特性が得られる磁性膜としては、第一磁性層９をXnm、第二磁性層１０をYnm, 総膜厚Znmとしたとき、(X, Y, Z) = (9, 2, 11), (8, 2, 10), (7, 2, 9), (6, 2, 8), (5, 2, 7), (4, 2, 6), (3, 2, 5), (2, 2, 4), (9, 1, 10), (8, 1, 9), (7, 1, 8), (6, 1, 7), (5, 1, 6), (4, 1, 5), (3, 1, 4), (2, 1, 3)の組み合わせについては磁性膜として有効な膜構成である結果を得ている。これらの膜厚構成のうち最低膜厚は3nmであり、本発明が対象とする処理を金属イオン照射によって行うための加速電圧の下限としては、-3kVであった。
【００５６】
従って、総膜厚として3〜11nmの磁性膜に対して、本発明が対象とする処理を金属イオン照射によって行うための加速電圧は、好ましくは-3kV〜-20kVの範囲である。
【実施例３】
【００５７】
図２は被処理磁気ディスク基板２０の片面への処理を対象としているモデルであったが、図８では、本発明のプロセス処理を被処理磁気ディスク基板２０の両面へ行うためのイオン照射装置の概念図を示す。図９は、グリッド３０及び被処理磁気ディスク基板２０が保持された金属性の基板ホルダ４７の構成要素についての概念図を示しており、被処理磁気ディスク基板２０は基板ホルダ４７に付属する基板保持部材４８によって、被処理磁気ディスク基板２０の端面３ヶ所で保持されている。ここで、被処理磁気ディスク基板２０の端面にはレジストが付着していないため、金属性の基板ホルダ４７と被処理磁気ディスク基板２０に形成されている金属膜は十分に電気的導通を得ることができる。また、基板ホルダ４７と被処理磁気ディスク基板２０の間に生じる隙間は約1mmとしている。この隙間は、被処理磁気ディスク基板２０の両面に照射されるイオン１４の相互干渉を防ぎ、安定なイオン注入のためには可能な限り狭くすることが望ましい。さらに、両面いずれにおいてもグリッド３０を通過してイオン１４に晒される基板ホルダ４７の対向面の面積は、イオン１４に晒される被処理磁気ディスク基板２０の対向面の面積に対して１．５倍としている。なお、被処理磁気ディスク基板２０には中心部分に開口部が存在するためこの部分を介して両面での干渉を防止するために、グリッド３０の中心と接続されたキャップ支持部材４６によって絶縁物キャップ４５を両面に配置するようにした。なお、絶縁物キャップ４５と被処理磁気ディスク基板２０の中心部分の開口部端面との隙間は約1mmとしている。
【００５８】
そして、本電極構造を用いて、実施例１と同様なプロセス条件を用いて両面同時処理を行った結果、被処理磁気ディスク基板２０の両面に作成したディスクリートトラック媒体１８は、いずれの面とも実施例１で示した片面処理品と同様な結果を得ることができた。
【実施例４】
【００５９】
図１の照射イオン１４をガス元素に変えて、実施例１と同様にディスクリートトラック媒体１８を作成した。非磁性金属イオンであるCr, Mn, Vが結晶構造の改質から消磁特性を得る場合と異なり、ガス元素の場合は、磁性膜結晶構造を崩して非晶質化させることで軟磁性化、さらには媒体構造、膜厚の最適化（薄膜化）、媒体との化学的反応によってほぼ非磁性化することができる。
【００６０】
本実施例では、N2ガスを用いた場合についての結果について説明する。図１０には、図１のプロセス処理を行うためのガスイオン照射装置の概念図を示す。ここで、真空槽７０内の平行平板型電極７１に対して高周波(RF)電源７２より電力を100W供給し、マスフローメータ７３よりN2を10sccm、ガス圧0.6Paにてグロー放電７４を発生させ、N2+やN+からなるイオン１４をイオン源とした。図１０中のグリッド３０及び被処理磁気ディスク基板２０を保持した電極板４４の周りについての詳細なメカニズムは、基本的には実施例１と同様であり、イオン生成が実施例１ではアーク放電ユニット２１により生成したプラズマビーム３１であったのに対してグロー放電７４となりCr+からN2+及びN+に変更されると考えてよい。ただし、加速電圧についてはイオン種の質量がCr+と異なることで注入深さが増加することを考慮し-15kVにて実験を行っている。即ち、被処理磁気ディスク基板２０とその上方に配置したグリッド３０及び電極板４４の間に形成される等電位空間３８に-15kVの負電圧とグランドで変化するパルス電圧をデューティ比80%、周波数40kHzにて印加し実験を行った。また、イオンが照射される被処理磁気ディスク基板２０の面積に対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積は、１．５倍とした。
【００６１】
実験結果によれば、注入量約1×1016〜5×1016 ion/cm2において、被処理磁気ディスク基板２０の表面においてアーキングは全く発生せず、損傷は確認されなかった。即ち、本発明の電極構造が有効であることを確認できた。グリッド３０の表面においても、金属原子を用いた場合に比較し1/10程度の頻度でしかアーキングが確認されなかった。これは、金属イオンに比較し、ガスイオンの原子質量が小さいことによる運動エネルギー差に起因すると考えている。
【００６２】
次に、実施例１と同じヘッドを用いてMwwを評価したが、図１１に示すように約5×1016 ion/cm2においてMww70nm程度を達成した。
【００６３】
次に、上記プロセスにおいてレジストパターニングを行っていないサンプルを用意し振動試料型磁力計にて、保持力Hcと磁化量Msの測定を行った。その結果をそれぞれ図１２及び図１３に示す。本結果によれば、保持力Hc及び磁化量Msともにイオン注入量の増加に伴いほぼ線形で減少し、約5×1016 ion/cm2において保持力Hc及び磁化量Msともにほぼ0に近い値を示した。
【００６４】
以上の結果よりガス元素を用いても、トラック間の磁気的な結合がトラック間を十分に分離できている領域を形成することが確認できた。
【実施例５】
【００６５】
図１０の実験装置を用いて実施例４のN2を他のガス元素に変えて、同様にディスクリートトラック媒体１８を作成した。具体的にはAr, Ne,O2,CF4のそれぞれのガスについて検討を行った。
【００６６】
本実施例でのプロセス条件は全てのガスに対して、真空槽７０内の平行平板型電極７１に対して高周波(RF)電力７２を100W供給し、それぞれのガスをマスフローメータ７３より10sccm、ガス圧0.6Paにてグロー放電７４を発生させイオン源とした。また、イオンが照射される被処理磁気ディスク基板２０の面積に対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積は、１．５倍とした。
【００６７】
本実施例においては、照射イオン元素の原子番号、原子質量によってイオンの加速電圧を考慮する必要がある。そこで、実験に先立ち、注入量そのものが深さ方向に分布をもつことを考慮しながら、第一磁性層９の合金層9nm、第二磁性層１０の合金層2nmに理想的な軟磁性化または非磁性化が可能なガスイオン注入を行うための事前検討を行った。
【００６８】
その結果、第二磁性層１０の深さ中間位置あたりから第一磁性層９の深さ中間位置にあたる付近に分布の最大値をもつことが最も効率よく非磁性化あるいは軟磁性化できることを、各サンプルのマイクロオージェ電子分光分析法による深さ分析、断面透過電子像のエネルギー分散型X線分光分析と振動試料型磁力計にて得られた保持力Hcと磁化量Msの測定結果から導き出した。そして、この理想的な深さに最も効率よく、注入するには、N2を含めてNe,O2,CF4については、いずれも-15kVであることがわかった。同じ加速電圧あった理由としては、これらのガス元素がイオン化した状態では、ほぼ同様な質量であっためと考えられる。一方、Arについては、-18kVであった。
【００６９】
以上の事前検討結果より、Ne,O2,CF4については-15kV, -3.8A、Arについては-18kV, -4.5Aの負電圧とグランドで変化するパルス電圧３２をデューティ比80%, 周波数40kHzにて印加して実験を行った。なお、使用した高電圧パルス電源２４は最大-50kV, -50Aのものを使用した。
【００７０】
その結果、注入量約1×1016〜5×1016 ion/cm2において、いずれのガスを用いた場合も、被処理磁気ディスク基板２０の表面においてアーキングは全く発生せず、損傷は確認されなかった。即ち、本発明の電極構造が有効であることを確認できた。但しグリッド３０の表面においては、他の実施例と同様、若干のアーキングの発生が確認され、特にArを用いた場合には、グリッド３０の表面でのアーキング発生率が相対的に高かった。
【００７１】
次に、実施例1と同じヘッドを用いてMwwを評価したが、いずれのガスを用いても、1×1016 ion/cm2ではMwwが90nm以上あったのに対し、注入量が増加するにつれて、減少することが確認できた。ただし、注入量5×1016 ion/cm2ではMwwが75nmであり、実施例３に示したN2を用いたほどの効果には至らなかった。なお、本実験においては、各ガス原子を単独にて用いたが、それぞれのガス元素のメリットを活かすためにAr, N2, Ne,O2,CF4のうちのいずれかのガスを二つ以上同時に供給し、最適化させることも可能である。
【００７２】
ところで、高記録密度化のためには磁性膜（ここでは第一磁性層９、第二磁性層１０）は薄膜化する必要があるが、一方で、磁性膜の薄膜化にも限界があり、少なくとも現状のような特性が得られる磁性膜としては、第一磁性層９をXnm、第二磁性層１０をYnm, 総膜厚Znmとしたとき、(X, Y, Z) = (9, 2, 11), (8, 2, 10), (7, 2, 9), (6, 2, 8), (5, 2, 7), (4, 2, 6), (3, 2, 5), (2, 2, 4), (9, 1, 10), (8, 1, 9), (7, 1, 8), (6, 1, 7), (5, 1, 6), (4, 1, 5), (3, 1, 4), (2, 1, 3)の組み合わせについては磁性膜として有効な膜構成である結果を得ている。これらの膜厚構成のうち最低膜厚は3nmであり、N2を含めたNe,O2, CF4のガスイオン注入での、加速電圧の下限としては、少なくとも磁性膜3nmに注入可能な加速電圧として-1kVは必要ということを実験的に求めている。なお、Arについては、-3kVであった。
【００７３】
従って、総膜厚として3〜11nmの磁性膜に対して、本発明が対象とする処理をAr, N2, Ne,O2,CF4を用いたガスイオン照射によって行うための加速電圧は、好ましくは-1kV〜-18kVの範囲である。
【実施例６】
【００７４】
実施例４及び５の実験装置は図１０に示したように、被処理磁気ディスク基板２０の片面への処理を対象としているモデルであったが、図１４では、本発明のプロセス処理を被処理磁気ディスク基板２０の両面へ行うためのガスイオン照射装置の概念図を示す。本図において被処理磁気ディスク基板２０は基板ホルダ４７に保持されている。グリッド３０及び被処理磁気ディスク基板２０が保持された基板ホルダ４７の構成要素については、図９に示す概念図のとおりであり、被処理磁気ディスク基板２０は基板ホルダ４７に付属する基板保持部材４８によって、被処理磁気ディスク基板２０の端面３ヶ所で保持されている。ここで、被処理磁気ディスク基板２０の端面にはレジストが付着していないため、基板ホルダ４７と被処理磁気ディスク基板２０に形成されている金属膜は十分に電気的導通を得ることができる。また、基板ホルダ４７と被処理磁気ディスク基板２０の間に生じる隙間は約1mmとしている。この隙間は、安定なイオン注入のためには可能な限り狭くすることが望ましい。さらに、両面いずれにおいてもグリッド３０を通過してイオン１４に晒される基板ホルダ４７の対向面の面積は、イオン１４に晒される被処理磁気ディスク基板２０の対向面の面積に対して１．５倍としている。なお、被処理磁気ディスク基板２０には中心部分に開口部が存在するためこの部分を介して両面での干渉を防止するために、グリッド３０の中心と接続されたキャップ支持部材４６によって絶縁物キャップ４５を両面に配置するようにし、絶縁物キャップ４５と被処理磁気ディスク基板２０の開口部端面との隙間は1mmとした。
【００７５】
そして、実施例４及び５と同様なプロセス条件で両面同時処理を行った結果、作成したディスクリートトラック媒体１８は、実施例４及び５で示した片面処理品と同様な結果を得ることができた。
【００７６】
ところで、図１０及び図１４において、高電圧パルス源２４とイオン源は別電極（ここでは、高周波(RF)電源７２が接続された平行平板型電極７１）とする構成であったが、装置構成としては図１５に示すように、高電圧パルス電源２４と高周波(RF)電源７２をいずれも被処理磁気ディスク基板２０と基板ホルダ４７及びグリッド３０に対して接続してもよい。この場合、例えば高周波(RF)電源７２と高電圧パルス電源２４による電力印加をスイッチング素子１１０等で交互に印加する。実験では、パルスＲＦグロー放電を50μsのみ発生させ、その2μs後に被処理磁気ディスク基板２０とその上方に配置したグリッド３０に-15kVの負パルス電圧を20μs印加することで、グロー放電で発生したイオンが消失する前に被処理磁気ディスク基板２０へ導入する。そして、5μs後に再びパルスＲＦグロー放電を発生させるという繰り返し条件とした。従って、パルスＲＦグロー放電とパルスバイアス印加を1サイクルとすると、約13kHzの繰り返し周波数となる。
【００７７】
上記手順にて図１５に示す装置を用いて実施例４と同様な実験を行った結果、注入量約1×1016〜5×1016 ion/cm2において、被処理磁気ディスク基板２０の表面においてアーキングは全く発生せず、損傷は確認されなかった。即ち、本発明の電極構造が有効であることを確認できた。Mww評価、保持力Hc評価、磁化量Ms評価についても、実施例４と同様の結果を得ることができた。なお、本電極構造を用いることの利点としては真空槽７０内の電極構造の簡素化である。
【実施例７】
【００７８】
実施例１〜６では、図４に示すようにイオンに晒される被処理磁気ディスク基板２０の面積に対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積、あるいは、基板ホルダ４７の面積は、それぞれ１．５倍として実験を行った。本実施例においては、この面積比率を変更することによる被処理磁気ディスク基板２０でのアーキング発生確率について検討を行った結果について示す。
【００７９】
実験に用いた電極構造は、実施例１と同じく図２、図３に示すものを用い、面積比率を変更して実験を行った。プロセス条件は、Crのイオン１４を電極板４４及び被処理磁気ディスク基板２０とその上方に配置したグリッド３０との間に形成される等電位空間３８に対して、-20kVの負電圧とグランドで変化するパルス電圧３２をデューティ比80%, 周波数40kHzにて印加してイオン注入量は約9.1×1016 ion/cm2とした。
【００８０】
図１６は、その結果を示しており横軸は、被処理磁気ディスク基板２０の面積をA、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く電極板４４の面積Bとした場合のB/Aを示している。本結果によれば、B/A が0, 0.25, 0.5においては被処理磁気ディスク基板２０の端面付近に電界が集中して、図２０に示すような光学顕微鏡レベルで発見できるクラック１５０が発生していた。このクラック１５０により、被処理磁気ディスク基板２０を構成する金属膜とレジスト膜のいずれも破壊されていた。
【００８１】
B/Aが0.75である場合は、プロセス中、微小なアーキングを確認したが、プロセス終了後、光学顕微鏡による観察の結果では図２０に示すようなアーキング発生箇所は確認できなかった。そこで、さらに詳細を観察するため、本サンプルに着磁後、ＭＦＭ測定を行った写真を図１７に示している。写真中にはレジスト膜によって保護された磁性膜１２０に対して、トラック分離域１３に相当するイオンが注入された非磁性化領域１２１中にアーキングの影響と考えられる物理的損傷部１２２が発生していることを確認できた。つまり、微小なアーキングが発生しても無損傷のディスクリートトラック媒体１８は得られないことがわかった。
【００８２】
一方、B/Aが1以上（1, 1.5, 3, 6）、つまり、グリッド３０を通過して照射されるイオンに晒される電極板４４上に配置された被処理磁気ディスク基板２０の面積Aに対して、被処理磁気ディスク基板２０に覆われた部分を除く前記電極板対向面の面積Bが、等倍以上である場合は、被処理磁気ディスク基板２０の表面におけるアーキングが発生せず、図１７に示すような非磁性化領域１２１中に物理的損傷部１２２は発生しなかった。ただし、B/Aが8以上(8, 10)になると再び微小なアーキングが発生した。以上の結果をもとに、実施例１〜６では、B/Aを1.5として実験を行った。
【００８３】
ところで、上記結果の物理的な原因は以下のように推察している。即ち、被処理磁気ディスク基板２０に入射したイオン１４は、一価以上の電荷を帯びており、一方で、被処理磁気ディスク基板２０の表面は絶縁物となるレジスト材で覆われているため、チャージアップによる絶縁破壊からのアーキング発生メカニズムが考えられる。しかしながら、B/Aが増加すると、レジスト材で覆われていない電極板４４の面積が増加し、そこにイオン１４が照射されることで二次電子４２が発生する。この二次電子４２が被処理磁気ディスク基板２０に照射されるイオン１４と電荷交換を行うことで、被処理磁気ディスク基板２０表面のレジスト材表面でのチャージアップを低減し、絶縁破壊からのアーキングを発生させていないと考えられる。
【００８４】
ただし、B/Aが極端に増加すると（本実施例ではB/Aが8以上）、発生する二次電子４２が過多となり、照射されるイオン１４と電荷交換する以上の電子が存在することになり、等電位空間３８内に電位勾配（シース）をつくってしまいアーキングを誘発する可能性が高くなったと考える。
【００８５】
ところで、B/Aが増加すれば照射する総面積が増加することで、単位時間当たりの注入量は(A+B)の総面積に比例して低下してしまうが、この問題については、高電圧パルス電源２４の出力電流を増加させることで解決できることを付記しておく。以上の結果を考慮すれば、B/Aは好ましくは1〜6であるのがよい。
【実施例８】
【００８６】
実施例１の図１のプロセス処理を行うために図１８に示すようなグリッドを３枚にした電極について、実施例１と同条件にて検討した。ここで、（第一）グリッド３０、第二グリッド１３０、第三グリッド１３１間はそれぞれ15mm間隔とし、第三グリッド１３１と被処理磁気ディスク基板２０間は50mmとしている。但し、いずれのグリッドも同一のものを使用し、貫通穴３３の配置は一致している。本電極構造を用いて実験を行ったところ、イオン照射時間に対する注入量は図２の一枚グリッドの場合に対して、大きく変化しなかったものの、被処理磁気ディスク基板２０に付着する異物数が約1/10となることが確認できた。異物は、特に（第一）グリッド３０表面において発生するアーキングに起因すると考えられるため、この異物数の減少は、アーキングによって発生する異物が被処理磁気ディスク基板２０へ到達するまでの飛散経路が第二グリッド１３０および第三グリッド１３１によって遮断されたためと理解できる。
［比較例１］
【００８７】
本発明を適用してない図１９に示すような電極構造を用いて実施例１と同様にディスクリートトラック媒体１８の作成を行った。具体的には図１のプロセス処理を行うため図２に示すイオン照射装置において、被処理磁気ディスク基板２０の保持部分を本発明を適用していない図１９に示すような電極構造を用いて実験を行い、電極構造以外は実施例１と同じプロセス条件とした。
【００８８】
その結果、図２０に示すような光学顕微鏡レベルで発見できるクラックが被処理磁気ディスク基板２０の全面において発生していた。このクラックにより、処理磁気ディスク基板２０を構成する金属膜とレジスト膜のいずれも破壊されており、基板損傷がないイオン照射ができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、磁気記録密度の向上が期待される、ディスクトラック間に分離加工を施したディスクリートトラック媒体、さらには、記録ビット方向にも分離加工を施したビットパターン媒体の製造方法及び製造方法として利用が可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１…基板、２…密着層、３…第一軟磁性層、４…反強磁性結合層、５…第二軟磁性層、６…下地層、７…第一配向制御層、８…第二配向制御層、９…第一磁性層、１０…第二磁性層、１１…レジスト膜、１２…レジスト残渣,１３…トラックガイド分離域（非磁性化領域）,１４…イオン, １５…トラック分離域、１６…保護膜、１７…潤滑膜、１８…ディスクリートトラック媒体、２０…被処理磁気ディスク基板、２１…アーク放電ユニット、２２…カソード、２３…アノード、２４…高電圧パルス電源、２５…アーク放電、２６…電子、２７…磁場ダクト、２８…処理室、２９…走査用電磁石、３０…グリッド、３１…プラズマビーム、３２…パルス電圧、３３…貫通穴、３４…グリッドと基板との間隔、３５…電位分布、３６…プラズマポテンシャル、３７…パルス電圧、３８…等電位空間、３９…アーキング、４０…プラズマフロー方向、４１…シース、４２…二次電子、４４…電極板、４５…絶縁物キャップ、４６…キャップ支持部材、４７…基板ホルダ、４８…基板保持部材、７０…真空槽、７１…平行平板型電極、７２…高周波(RF)電源、７３…マスフローメータ、７４…グロー放電、７５…ブロッキングコンデンサ、１２０…レジストによって保護された磁性層、１２１…イオンが注入された非磁性化領域、１２２…非磁性化領域の物理的損傷部、１３０…第二グリッド、１３１…第三グリッド、１５０…アーキングによる基板損傷部（クラック）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の少なくとも片面に少なくとも磁性膜を形成する工程と、前記磁性膜上に凹凸パターンを有するレジスト膜を形成して被処理基板を形成する工程と、前記レジスト膜の方向からイオンを照射して、前記レジスト膜の凹部に対応する部分の前記磁性膜を非磁性化または軟磁性化する工程と、を含む磁気記録媒体の製造方法において、
前記イオンは、同電位で構成された前記被処理基板が配置された電極板と該電極板及び被処理基板に対向して配置されたグリッドとの間に形成される等電位空間へ供給されることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２】
前記等電位空間へ供給される前記イオンが、前記グリッドの上流側に形成されたプラズマから直接供給されることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３】
前記グリッドを通過して照射されるイオンに晒される前記電極板上に配置された前記被処理基板の面積に対して、前記被処理基板に覆われた部分を除く前記電極板の面積が、少なくとも等倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】
前記被処理基板に覆われた部分を除く前記電極板の面積が、前記被処理基板の面積の１〜６倍であることを特徴とする請求項３に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項５】
前記グリッドが、複数枚から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項６】
前記磁性膜の非磁性化または軟磁性化の工程は、前記イオンの種類に応じて負電圧とグランドまたは正電圧とグランドとの間で変化するパルス電圧を前記被処理基板と前記グリッドの両方に印加した状態で行われることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項７】
前記イオン種として金属原子を用いる場合、Cr、MnまたはVの中から選ばれた金属原子であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項８】
前記イオン種をガスで生成する場合、用いるガスがAr、N2、Ne、O2またはFのうち少なくとも一種類以上の原子または分子を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項９】
前記基板がガラスまたはシリコンであることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
前記磁性膜形成工程は、前記磁性膜の形成に先立って前記基板上に下地膜及び軟磁性膜の積層膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１１】
前記磁性膜の非磁性化または軟磁性化の工程の後、さらに前記レジスト膜を除去する工程と、前記磁性膜の上に保護膜を形成する工程と、前記保護膜の上に潤滑膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１２】
アーク放電によりプラズマを発生させるプラズマ発生源と、処理室と、前記プラズマ発生源のプラズマを前記処理室内に導くためのプラズマ輸送部とを備え、基板の両面に少なくとも磁性膜と、該磁性膜の上に凹凸パターンを有するレジスト膜が形成された被処理基板を前記処理室内に設置し、前記被処理基板の両面に前記プラズマ中のイオンを照射して処理を施す磁気記録媒体の製造装置であって、前記処理室内には前記プラズマ輸送部に対向する位置に前記被処理基板を保持するための基板ホルダが配置され、前記プラズマ輸送部と前記基板ホルダとの間に当該基板ホルダと同電位のグリッドが配置され、前記基板ホルダと前記グリッドにパルス電圧を印加するためのパルス電圧発生器が接続されていることを特徴とする磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１３】
前記グリッドを通過して前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、同じく前記イオンが照射される前記被処理基板の面積に対して等倍以上であることを特徴とする請求項１２に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１４】
前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、前記被処理基板の面積の１〜６倍であることを特徴とする請求項１３に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１５】
前記グリッドが、複数枚から構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１６】
真空槽と、該真空槽内にガスを導入するガス導入部と、前記真空槽内でグロー放電によりプラズマを発生させ、前記真空槽内に配置された基板の両面に少なくとも磁性膜と、該磁性膜の上に凹凸パターンを有するレジスト膜が形成された被処理基板の両面に前記プラズマ中のイオンを照射して処理を施す磁気記録媒体の製造装置であって、前記真空槽内には前記プラズマに対向する位置に前記被処理基板を保持するための基板ホルダが配置され、前記プラズマと前記基板ホルダとの間に該基板ホルダと同電位を有するグリッドが配置され、前記基板ホルダと前記グリッドにパルス電圧を印加するためのパルス電圧発生器が接続されていることを特徴とする磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１７】
前記グロー放電が、前記被処理基板と前記グリッドに印加された高周波電力によりパルス的に生成されたのち、前記グロー放電中のイオンが消滅する前に前記被処理基板と前記グリッドにパルス電圧を印加する手段を有することを特徴とする請求項１６記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１８】
前記グリッドを通過して前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、同じく前記イオンが照射される前記被処理基板の面積に対して等倍以上であることを特徴とする請求項１６に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１９】
前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、前記被処理基板の面積の１〜６倍であることを特徴とする請求項１８に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項２０】
前記グリッドが、複数枚から構成されていることを特徴とする請求項１６に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１】
基板の少なくとも片面に少なくとも磁性膜を形成する工程と、前記磁性膜上に凹凸パターンを有するレジスト膜を形成して被処理基板を形成する工程と、前記レジスト膜の方向からイオンを照射して、前記レジスト膜の凹部に対応する部分の前記磁性膜を非磁性化または軟磁性化する工程と、を含む磁気記録媒体の製造方法において、
前記イオンは、同電位で構成された前記被処理基板が配置された電極板と該電極板及び被処理基板に対向して配置されたグリッドとの間に形成される等電位空間へ供給されることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２】
前記等電位空間へ供給される前記イオンが、前記グリッドの上流側に形成されたプラズマから直接供給されることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３】
前記グリッドを通過して照射されるイオンに晒される前記電極板上に配置された前記被処理基板の面積に対して、前記被処理基板に覆われた部分を除く前記電極板の面積が、少なくとも等倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】
前記被処理基板に覆われた部分を除く前記電極板の面積が、前記被処理基板の面積の１〜６倍であることを特徴とする請求項３に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項５】
前記グリッドが、複数枚から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項６】
前記磁性膜の非磁性化または軟磁性化の工程は、前記イオンの種類に応じて負電圧とグランドまたは正電圧とグランドとの間で変化するパルス電圧を前記被処理基板と前記グリッドの両方に印加した状態で行われることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項７】
前記イオン種として金属原子を用いる場合、Cr、MnまたはVの中から選ばれた金属原子であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項８】
前記イオン種をガスで生成する場合、用いるガスがAr、N2、Ne、O2またはFのうち少なくとも一種類以上の原子または分子を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項９】
前記基板がガラスまたはシリコンであることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
前記磁性膜形成工程は、前記磁性膜の形成に先立って前記基板上に下地膜及び軟磁性膜の積層膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１１】
前記磁性膜の非磁性化または軟磁性化の工程の後、さらに前記レジスト膜を除去する工程と、前記磁性膜の上に保護膜を形成する工程と、前記保護膜の上に潤滑膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１２】
アーク放電によりプラズマを発生させるプラズマ発生源と、処理室と、前記プラズマ発生源のプラズマを前記処理室内に導くためのプラズマ輸送部とを備え、基板の両面に少なくとも磁性膜と、該磁性膜の上に凹凸パターンを有するレジスト膜が形成された被処理基板を前記処理室内に設置し、前記被処理基板の両面に前記プラズマ中のイオンを照射して処理を施す磁気記録媒体の製造装置であって、前記処理室内には前記プラズマ輸送部に対向する位置に前記被処理基板を保持するための基板ホルダが配置され、前記プラズマ輸送部と前記基板ホルダとの間に当該基板ホルダと同電位のグリッドが配置され、前記基板ホルダと前記グリッドにパルス電圧を印加するためのパルス電圧発生器が接続されていることを特徴とする磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１３】
前記グリッドを通過して前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、同じく前記イオンが照射される前記被処理基板の面積に対して等倍以上であることを特徴とする請求項１２に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１４】
前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、前記被処理基板の面積の１〜６倍であることを特徴とする請求項１３に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１５】
前記グリッドが、複数枚から構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１６】
真空槽と、該真空槽内にガスを導入するガス導入部と、前記真空槽内でグロー放電によりプラズマを発生させ、前記真空槽内に配置された基板の両面に少なくとも磁性膜と、該磁性膜の上に凹凸パターンを有するレジスト膜が形成された被処理基板の両面に前記プラズマ中のイオンを照射して処理を施す磁気記録媒体の製造装置であって、前記真空槽内には前記プラズマに対向する位置に前記被処理基板を保持するための基板ホルダが配置され、前記プラズマと前記基板ホルダとの間に該基板ホルダと同電位を有するグリッドが配置され、前記基板ホルダと前記グリッドにパルス電圧を印加するためのパルス電圧発生器が接続されていることを特徴とする磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１７】
前記グロー放電が、前記被処理基板と前記グリッドに印加された高周波電力によりパルス的に生成されたのち、前記グロー放電中のイオンが消滅する前に前記被処理基板と前記グリッドにパルス電圧を印加する手段を有することを特徴とする請求項１６記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１８】
前記グリッドを通過して前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、同じく前記イオンが照射される前記被処理基板の面積に対して等倍以上であることを特徴とする請求項１６に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項１９】
前記イオンが照射される前記基板ホルダの面積が、前記被処理基板の面積の１〜６倍であることを特徴とする請求項１８に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項２０】
前記グリッドが、複数枚から構成されていることを特徴とする請求項１６に記載の磁気記録媒体の製造装置。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−２７２１９１（Ｐ２０１０−２７２１９１Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２５２７３（Ｐ２００９−１２５２７３）
【出願日】平成２１年５月２５日（２００９．５．２５）
【出願人】（５０３１１６２８０）ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２５日（２００９．５．２５）
【出願人】（５０３１１６２８０）ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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