磁気記録媒体及びその製造方法
【課題】磁気ヘッドの低浮上化に最適な記録領域分離型磁気記録媒体（ＤＴＭ、ＢＰＭ）を提供する。
【解決手段】磁気記録層６．７に強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分と低い部分１３が面内方向に周期的に存在しており、強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分の基板面からの平均高さが強磁性材料の元素比率が低い部分の基板面からの平均高さよりも高い構成とする。イオン注入により強磁性材料の元素比率を相対的に低くする記録領域分離型の磁気記録媒体の作製時に、あらかじめイオン注入部分をエッチングしておくことで、イオン注入後の高さを非注入部分と比べて相対的に低くする。
【解決手段】磁気記録層６．７に強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分と低い部分１３が面内方向に周期的に存在しており、強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分の基板面からの平均高さが強磁性材料の元素比率が低い部分の基板面からの平均高さよりも高い構成とする。イオン注入により強磁性材料の元素比率を相対的に低くする記録領域分離型の磁気記録媒体の作製時に、あらかじめイオン注入部分をエッチングしておくことで、イオン注入後の高さを非注入部分と比べて相対的に低くする。
【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、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型コンピュータ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ等の記憶装置に用いられる磁気ディスク装置は年々その重要性が高まり、大容量小型化へと発展を遂げている。磁気ディスク装置の大容量小型化には高密度化が不可欠である。高密度化のための手法の一つに、磁気記録媒体の磁化反転単位を小さくする事による媒体ノイズの低減が挙げられる。そのため従来の磁気記録媒体では、磁気記録層を構成する強磁性結晶粒があらかじめ磁気記録層に含まれる非磁性材料で分離される構造が採用された。
【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、記録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（ＤＴＭ）、さらには、記録ビット間にも分離加工を施したビットパターンド媒体（ＢＰＭ）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密度化の重要なポイントとなっている。
【０００４】
ＤＴＭの作製方法として、エッチングなどにより磁性膜を物理的に加工する磁性膜加工型が提案されている。磁性膜加工型ＤＴＭは、概ね次のようなプロセスで作製される。
（１）記録層の上に金属薄膜を設けレジスト塗布する。
（２）リソグラフィ技術によりレジストに微細パターンを与える。
（３）レジストパターン凹部の金属薄膜をドライプロセスによりエッチングし、記録層を露出させる。
（４）露出した記録層をドライプロセスによりエッチングし記録トラック分離部（グルーブ）を形成する。
（５）記録トラック（ランド）の残存レジスト及び金属薄膜を除去する。
（６）グルーブ部分を非磁性材料で埋め戻し平坦化する。
（７）保護層と潤滑層を付与する。
【０００５】
このように磁性膜加工型ＤＴＭはプロセスが非常に煩雑であるばかりか、埋め戻し平坦化した面の粗さが連続媒体のそれに比べて大きく、磁気ヘッド浮上性が安定しないという問題がある。
【０００６】
上記を解決するＤＴＭの別の作製方法としてイオン注入によるグルーブ部の非磁性化の手法が提案されている。特開２００７−２２６８６２号公報では、保護膜まで形成した磁気記録媒体の上部に微細パターンを設置し、市販のイオン注入器を用いてＳｉ，Ｉｎ，Ｂ，Ｐ，Ｃ，Ｆのイオンを注入している。また特開２００６−３０９８４１号公報では、ステンシルマスク越しにＡｇ，Ｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｎｂ等のイオンを注入する事でＤＴＭが作製できるとしている。特開２００７−２２０１６４号公報では、微細加工されたレジストの凹部にＳｉを成膜したのちＡｒイオンの照射によりＳｉを記録層のグルーブ前駆領域に選択的に拡散させＤＴＭを作製する方法が開示されている。これらの開示では磁性膜加工型ＤＴＭ媒体に比べて製造方法が簡便に出来るだけではなく作製された媒体表面の平滑性により磁気ヘッドの浮上性が良いとされている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２２６８６２号公報
【特許文献２】特開２００６−３０９８４１号公報
【特許文献３】特開２００７−２２０１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところがイオン注入によるＤＴＭ作製には注入部分の体積増加という問題点がある。すなわちイオン注入により強磁性材料の元素比率を相対的に下げられた部分は体積増加が起こり、非注入部分に比べて高さが増加してしまう。そのため磁気記録トラックに相当する非注入部分と磁気ヘッドとの距離を大きくしてしまう原因となる。その結果、スペーシングロスの増大により高記録密度化への阻害要因になってしまう。
【０００９】
例えばＣｏ合金からなる記録層が２０ｎｍの厚みを有する場合、１ｃｍ2あたりに概ね１０17atomsの原子が存在している。磁気特性の劣化を目的としてＣｒイオンを１０16atoms注入すると、密度の変化がほとんどない場合には１０％の体積増加が生じる。注入イオンは磁性層内で面内方向にも拡散し全体的な底上げがあるものの、注入部分は非注入部分に比べて高さが増加してしまい、磁気ヘッドからの距離は非注入部分（磁気記録トラック）が注入部分に比べて遠くなってしまう。磁気ヘッドによるリードライト時の媒体ノイズを小さくするためには注入部分と非注入部分の磁気特性のコントラストをより大きく取る方が有利であり、そのために注入量を増加すると一層体積増加が顕著になりスペーシングロスが増大すると言う問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の如き問題点を解消する為になされたものであり、その第１の目的は、磁気ヘッドの低浮上化に最適な記録領域分離型磁気記録媒体（ＤＴＭ、ＢＰＭ）を提供する事である。
【００１１】
また、第２の目的は、磁気ヘッドの低浮上化に最適な記録領域分離型磁気記録媒体（ＤＴＭ、ＢＰＭ）の製造方法を提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明では主として次のような構成を採用する。すなわち、基体上に直接あるいは少なくとも中間層を介して磁気記録層が形成してある磁気記録媒体において、磁気記録層は強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分と低い部分が面内方向に周期的に存在しており、強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分の基板面からの平均高さが強磁性材料の元素比率が低い部分の基板面からの平均高さよりも高い事を特徴とする。
【００１３】
さらに言うと、本発明によればイオン注入型の記録領域分離型の磁気記録媒体において、イオン注入部分の基板面からの平均高さを非注入部分の基板面からの平均高さよりも０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下低くすることで、高記録密度化に適した記録領域分離型磁気記録媒体とする事ができる。イオン注入部分の基板面からの平均高さを非注入部分の基板面からの平均高さよりも低くする事で磁気ヘッドの浮上基準面ｈｓはイオン注入部分と非注入部分の間で面積比率に応じた高さとなる。具体的には高い部分を（高さｈ１、面積比率Ｓ１）、低い部分を（高さｈ２、面積比率Ｓ２）とした場合、ｈｓはｈ１×Ｓ１＋ｈ２×Ｓ２で与えられ、ｈ１＞ｈｓ＞ｈ２となる。従って非注入部分すなわち磁気記録トラックと磁気ヘッドの距離は連続媒体の浮上基準面として考えられるｈ１の場合よりも近づける事が出来る。０．１ｎｍ以上とする理由は、この値以上で実質的に磁気ヘッドが近づいたことを示す結果によるものであり、３ｎｍ以下とする理由はこの値より大きいと磁気ヘッドの浮上安定性に問題が生じる結果に依るものである。
【００１４】
前記構成を実現するために、磁気記録層上に直接又は一層以上の薄膜を介して設けた微細パターンを有するマスク層を用いて、イオン注入により強磁性材料の元素比率を相対的に低くする記録領域分離型の磁気記録媒体の作製時に、あらかじめイオン注入部分をエッチングしておくことで、イオン注入後の高さを非注入部分と比べて相対的に０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲で低くする事ができる。
【００１５】
磁気記録層の非磁性元素の含有率の高い部分と低い部分をおおむね同心円状に形成することにより、ディスクリートトラック媒体を作製することができる。また、磁気記録層の非磁性元素の含有率が低い部分がアイランド状に並んだドット形状にすることにより、ビットパターンド媒体を作製することができる。
【００１６】
イオン注入する元素としてはＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｒｕ，Ｂ，Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｒｎ，Ｘｅからなる群から選ばれるいずれかの元素を用いるとよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、記録密度向上を目的とした記録領域分離型磁気記録媒体をイオン注入法により作製する際に、注入部分の体積増加により記録領域と磁気ヘッドの距離（スペーシングロス）が増大してしまい記録密度向上の阻害要因となることを取り除き、スペーシングロスをより小さくすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に従い本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施例による記録領域分離型磁気記録媒体の作製過程を示す断面模式図である。この磁気記録媒体（磁気ディスク）は、非磁性基板（基板）１の両面に形成された、ＡｌＴｉ密着層２、軟磁性層３、ＮｉＷシード層４、Ｒｕ中間層５、Ｃｏ系合金グラニュラー磁性層（記録層１）６、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７、Ｔａマスク層前駆体８を有する。軟磁性層３は、ＦｅＣｏ系下部軟磁性層３ａと、Ｒｕ反強磁性結合層３ｂと、ＦｅＣｏ系上部軟磁性層３ｃの積層膜である。
【００２０】
非磁性基板１上にＴａマスク層前駆体８を形成するまでの工程は、以下に説明するような通常の製造方法に従って行った。
【００２１】
まず、基板１として用いるソーダライムガラス基体（外径６５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍ）の洗浄を十分行なった。これを約１．３×１０-5Ｐａ（１．０×１０-7Torr）以下まで排気された真空槽内に導入した。最初に密着層形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．８Ｐａ（６ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＡｌ−５０at%Ｔｉ密着層２を５ｎｍ形成した。続いて下部軟磁性層形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．８Ｐａ（６ｍTorr）の条件下でＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＦｅ−３５at%Ｃｏ−９at%Ｔａ−４at%Ｚｒ合金下部軟磁性層３ａを２５ｎｍ成膜した。続いて反強磁性結合層形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．８Ｐａ（６ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＲｕ層３ｂを０．５ｎｍ形成した。続いて上部軟磁性層形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．８Ｐａ（６ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＦｅ−３５at%Ｃｏ−９at%Ｔａ−４at%Ｚｒ合金上部軟磁性層３ｃを２５ｎｍ成膜した。
【００２２】
続いて基板冷却室に搬送し、スパッタによる熱の影響で上昇した基板温度を５５℃まで低下した後、シード層形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．９Ｐａ（７ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、Ｎｉ−８at%Ｗシード層４を８ｎｍ形成した。続いて中間層形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約２Ｐａ（１５ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＲｕ中間層５を１５ｎｍ形成した。さらに磁気記録層形成室１に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．９Ｐａ（７ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、９０mol%（Ｃｏ−１５at%Ｃｒ−１８at%Ｐｔ）８mol%ＳｉＯ2合金からなるグラニュラー磁性層（記録層１）６を１３ｎｍ形成した後、磁気記録層形成室２に搬送しＡｒ雰囲気約０．８Ｐａ（６ｍTorr）の条件下でＤＣマグネトロンスパッタリング法により、Ｃｏ−１３at%Ｃｒ−１８at%Ｐｔ−７at%Ｂ磁性層（記録層２）７を６ｎｍ形成した。続いてＣｒマスク層前駆体形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．９Ｐａ（７ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、Ｔａマスク層前駆体８を３０ｎｍ形成した。
【００２３】
基板１としては、ソーダライムガラスの他に、化学強化したアルミノシリケート、Ｎｉ−Ｐ無電解めっきを施したＡｌ−Ｍｇ合金基板、シリコン，硼珪酸ガラス等からなるセラミックス、又はガラスグレージングを施したセラミックス等からなる非磁性の剛体基板等を用いることができる。
【００２４】
密着層２は、ソーダライムガラスからのアルカリ金属の電気化学的溶出を防ぐため、またガラスと軟磁性層３との密着性を向上するために設けてあるもので、ＡｌＴｉの他にＮｉＴａ，ＡｌＴａ，ＣｒＴｉ，ＣｏＴｉ，ＮｉＴａＺｒ，ＮｉＣｒＺｒ，ＣｒＴｉＡｌ，ＣｒＴｉＴａ，ＣｏＴｉＮｉ又はＣｏＴｉＡｌでも良く、厚さは任意である。また、特に用いる必要がなければ省略することもできる。
【００２５】
また密着層２と軟磁性層３の間に軟磁性磁区固定層を設けても構わない。この場合の代表的な構成として、密着層２の上にＮｉ−１８at%Ｆｅを６ｎｍ、Ｆｅ−５０at%Ｍｎを１７ｎｍ、Ｃｏ−１０at%Ｆｅを３ｎｍ、この順に順次成膜して、その後、軟磁性層３を設けた。シード層４として、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＴａ合金、ＴａＴｉ合金等を用いることも可能である。また、シード層４と軟磁性層３の間にＣｒＴｉ合金を積層してもよい。基板冷却工程は上部軟磁性層３ｃの形成後ではなく、上部軟磁性層３ｃの形成前、記録層６の形成前に設けることもでき、さらにこれらを複数組み合わせても構わない。
【００２６】
上記Ｔａマスク層前駆体８まで形成された基板１を真空層から出し、レジストコーティング機に入れ、Ｔａマスク層前駆体上にレジスト材としてメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）層９を８０ｎｍ設けた後、ナノインプリント技術により図２に示す所望の微細パターンを形成した。すなわち前記微細パターンの形成に用いたスタンパーは、レジスト凸部の幅が６０ｎｍ、レジスト凹部の幅が４０ｎｍ、残渣を５ｎｍの形状に同心円状に型押しできる領域を含むものである。
【００２７】
次に、上記微細パターンを有するＰＭＭＡ層９まで設けた基板を、Ｔａマスク層前駆体８までを形成したものとは別の真空装置に導入し、Ｔａマスク層８２の形成を行った。まず酸素による反応性酸素イオンエッチング（ＲＩＥ−Ｏ2）室へ搬送し、レジスト残渣５ｎｍを除去した。続いてＡｒによるイオンビームエッチング（ＩＢＥ）室に搬送し、レジスト除去部下のＴａマスク前駆体層を３０ｎｍ全て除去するとともにＣｏ系合金磁性層（記録層２）７も数ｎｍエッチングした。この時、エッチングする深さを変えて数種類のサンプルを各々複数枚作製し、後述する評価又はイオン注入工程に使用した。また比較の為にＴａマスク前駆体層３０ｎｍのみをエッチングし、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７はエッチングしないサンプルも作製し同時に評価した。ここまでの工程を経た本発明による磁気記録媒体の断面模式図を、図３に示す。引き続き真空層から出すことなく反応性酸素イオンエッチング（ＲＩＥ−Ｏ2）室へ搬送し、ＰＭＭＡ層９を全て除去する事で、図４に示すＴａマスク層８２が形成された。前述したＡｒイオンビームエッチングによるレジスト除去部下のＴａマスク前駆体層、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７エッチング時にＰＭＭＡ層９が同時にすべて除去される場合は反応性酸素イオンエッチング（ＲＩＥ−Ｏ2）を省略することも可能である。
【００２８】
Ｔａマスク層まで形成された数種類のサンプルについて、各１枚はＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非エッチング部を基準としたエッチング部分の高さを、アトミックフォースマイクロスコピー（ＡＦＭ）を用いて評価した。
【００２９】
上記Ｔａマスク層８２まで形成された基板は、上記のＡＦＭ評価を行うものを除いては引き続き真空層から出すことなくＣｒイオン注入室へ搬送した。Ｃｒイオン注入室は、Ｃｒのアーク放電機構と磁場フィルタによるイオン輸送機構を備えたプラズマビーム方式であり、基板には高電圧ＤＣパルスバイアスを印加する事が出来る。本発明では、バイアス電圧−２０ｋＶで基板の両面全面に渡ってＣｒイオンを注入した。この時、注入時間を変化させる事で注入量を変えて数種類のサンプルを各々複数枚作製した。引き続き反応性ＣＦ4イオンエッチング室へ搬送し、Ｔａマスク層をＣＦ4イオンエッチングで全て除去し、図５に示すイオン注入部１３を有する構成とした。なお、イオン注入時間と注入量の関係は、事前にＣｒフリーの基板上にクロムイオンを注入しラザフォード後方散乱分析により求めた結果を適用した。イオン注入時に注入部にはイオンが注入されるが、マスク部はイオンのエネルギーによりエッチングされる注入条件又はマスク層の組み合わせを用いる場合は上記のマスク層除去工程を省略する事もできる。
【００３０】
イオン注入部１３まで形成された数種類のサンプルについて、各１枚はＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さを、アトミックフォースマイクロスコピー（ＡＦＭ）を用いて評価した。
【００３１】
イオン注入前のＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非エッチング部を基準としたエッチング部分の高さ、イオン注入後のＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非イオン注入部を基準としたイオン注入部１３の高さとイオン注入量の関係を、表１及び図６に示す。表１及び図６において、ＡはＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非エッチング部を基準としたエッチング部分の高さ（ｎｍ）、ＢはＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さ（ｎｍ）、Ｃはイオン注入量（（×１０15）atoms／ｃｍ2）である。
【００３２】
【表１】
【００３３】
イオン注入部１３まで形成された基板は、上記のＡＦＭ評価を行うものを除いては引き続き真空層から出すことなくＤＬＣ保護膜形成室へ搬送し、Ｃ2Ｈ2雰囲気約１０Ｐａの条件下でＲＦ−ＣＶＤ法によりＤＬＣ保護膜１０を３ｎｍ形成した。
【００３４】
上記の方法によって作製したサンプルを複数枚用いて、ＤＬＣ保護膜１０の上にフルオロカーボン系の潤滑膜１１を設け、図７に示すディスクリートトラック型磁気記録媒体（ＤＴＭ）の構成とした。この厚みは、フーリエトランスファー赤外分光分析装置（ＦＴ−ＩＲ）で定量し、全てのサンプルに対して１．０ｎｍとなるようにした。これらフルオロカーボン系の潤滑膜１１を設けた複数枚の磁気記録媒体を用い、以下に示す磁気ヘッドの浮上安定性に関わる評価と、スピンスタンドを用いてリードライト（ＲＷ）特性評価を行った。
【００３５】
磁気記録媒体の浮上安定性の評価として、圧電素子が搭載されているヘッド（グライドヘッド）によるグライドノイズ（ＧＮ）を測定した。グライドノイズとは、グライドヘッドが磁気記録媒体上を浮上している際に圧電素子から出力されるノイズのことである。グライドノイズが大きいのは、スライダが磁気記録媒体上を安定に浮上していないことを意味する。
【００３６】
グライドノイズの測定方法は次の通りである。回転運動している磁気記録媒体上でグライドヘッドを浮上させ、磁気記録媒体の半径位置１６．５ｍｍから４１．５ｍｍまで０．０５ｍｍずつ移動させた。各半径位置毎に、圧電素子のノイズを磁気記録媒体の一周分測定し、その平均値を求めた。さらに各半径位置毎の平均値を平均し、磁気記録媒体のグライドノイズと定義した。ここで、グライドヘッドの浮上量は６ｎｍであった。通常、グライドヘッドは回転している磁気記録媒体との相対速度が変化すると、浮上量が変化する。そこで、浮上量の変化を避ける為に、グライドヘッドの移動毎に、磁気記録媒体の回転数を変化させ、半径位置が変化しても相対速度が一定になるように制御した。また、圧電素子の電圧は増幅器と周波数分別器を通して出力したが、増幅器の利得は６０ｄＢ（デシベル）、周波数分別器の帯域は１００ｋＨｚから２ＭＨｚとした。グライドノイズの値は、３０ｍＶ以下であればヘッドの浮上性は安定していると判断できる。３０ｍＶよりも大きくなるとヘッドが不安定で磁気記録媒体としては適当ではないと判断できる。
【００３７】
グライドノイズの評価の結果を、表２及び図８に示す。Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さが−３ｎｍ以上３ｎｍ以下の場合にグライドノイズは３０ｍＶ以下となり段差が３ｎｍよりも大きい場合はグライドノイズが３０ｍＶよりも大きくなる。すなわち、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さは−３ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲でなければ磁気記録媒体に適した表面形状とはいえないことが分かった。
【００３８】
【表２】
【００３９】
次に、磁気記録媒体に適した表面形状といえるＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さが−３ｎｍ以上３ｎｍ以下のサンプルのＲＷ特性を評価した。
【００４０】
ＲＷ特性の評価方法は次の通りである。回転している磁気記録媒体上で磁気ヘッドを浮上させ、磁気記録媒体の半径位置２１ｍｍでskew角を０°として電磁変換特性を測定した。磁気記録媒体の周速は１０ｍ／ｓ一定、磁気ヘッドは表面が一様な連続媒体上で機械的浮上量を４ｎｍに設定した。３７キロフラックスチェンジ／ｍｍ（９４０ｋＦＣＩ）における信号出力に対する８．９３キロフラックスチェンジ／ｍｍ（２２７ｋＦＣＩ）の信号出力の割合を出力分解能Ｒｅ（Ｒｅ（％）＝Ｓ（９４０ｋＦＣＩ）／Ｓ（２２７ｋＦＣＩ）×１００）として評価した。Ｒｅが大きいほど高記録密度化に適した媒体と言える。
【００４１】
出力分解能Ｒｅの評価結果を表３及び図９に示す。
【００４２】
【表３】
【００４３】
Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７をエッチングせず、なおかつイオン注入も行わなかった所謂連続媒体サンプルのＲｅは５０％であった。それに対して、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７をエッチングし物理的トラック形状を形成したがイオン注入は行わなかったサンプルのＲｅは、４４〜５０％と連続媒体に比べて同等かそれ以下であった。これは磁気記録トラックと磁気ヘッドの距離は縮まるものの、トラック分離部が強磁性のまま残る為にこの部分からの漏れ磁束が電磁変換特性に悪影響を及ぼした為である。Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７をエッチングし、イオン注入量を１×１０Ｅ＋１５〜１×１０Ｅ＋１７（atoms／ｃｍ2）まで変化させた場合、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さを−０．１ｎｍ以下とする事でＲｅは５０％以上となる。これはイオン注入により注入部分の磁性が劣化し電磁変換特性に悪影響を及ぼさなくなったことと、イオン注入部分の基板面からの平均高さが非注入部分の基板面からの平均高さよりも低くなった事で磁気ヘッドの浮上基準面が下がり、非注入部分すなわち磁気記録トラックと磁気ヘッドの距離を近づける事が出来た為である。
【００４４】
次に、前記Ｔａマスク層前駆体上にレジスト材としてメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）層９を８０ｎｍ設けた後、ナノインプリント技術により微細パターンを形成する際にレジスト凸部のサイズがΦ１７ｎｍのドット、ドットピッチが２５ｎｍ、レジスト残渣を５ｎｍの形状に同心円状に型押しできるようにしたことを除いては上述した実施形態と同じ手法でビットパターンドメディア（ＢＰＭ）を作製、評価した。この製法により、強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分がアイランド状に存在するＢＰＭが形成される。電磁変換特性の評価は簡易的にＤＴＭで用いた手法を適用し、４０キロフラックスチェンジ／ｍｍ（１０１６ｋＦＣＩ）における信号出力に対する１０キロフラックスチェンジ／ｍｍ（２５４ｋＦＣＩ）の信号出力の割合を出力分解能Ｒｅ（Ｒｅ（％）＝Ｓ（１０１６ｋＦＣＩ）／Ｓ（２５４ｋＦＣＩ）×１００）として評価した。
【００４５】
ＢＰＭの評価結果を図１０と表４、及び図１１と表５に示す。図１０と表４は、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さとグライドノイズの関係を示す。また図１１と表５は、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さと出力分解能Ｒｅ（％）の関係を示す。
【００４６】
【表４】
【００４７】
【表５】
【００４８】
Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さが−３ｎｍ以上３ｎｍ以下の場合にグライドノイズは３０ｍＶ以下となり、段差が３ｎｍよりも大きい場合はグライドノイズが３０ｍＶよりも大きくなる。すなわち、ＤＴＭと同様にＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さは−３ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲でなければ磁気記録媒体に適した表面形状とはいえない。
【００４９】
Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さが−３ｎｍ以上３ｎｍ以下のサンプルのＲＷ特性では、連続媒体のＲｅ４８％に対してＣｏ系合金磁性層（記録層２）７をエッチングし、イオン注入量を１×１０Ｅ＋１５〜１×１０Ｅ＋１７（atoms／ｃｍ2）まで変化させた場合、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さを−０．１ｎｍ以下とする事でＲｅは４８％以上となる。これはＤＴＭの結果同様、イオン注入により注入部分の磁性が劣化し電磁変換特性に悪影響を及ぼさなくなったことと、イオン注入部分の基板面からの平均高さが非注入部分の基板面からの平均高さよりも低くなった事で磁気ヘッドの浮上基準面が相対的に近づき、非注入部分すなわち磁気記録トラックと磁気ヘッドの距離を近づける事が出来た為である。
【００５０】
以上の結果を纏めると、イオン注入型の記録領域分離型の磁気記録媒体においてイオン注入部分の基板面からの平均高さを非注入部分の基板面からの平均高さよりも０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下低くすることで高記録密度化に適した記録領域分離型磁気記録媒体とする事が出来る。
【００５１】
上記のイオン注入型の記録領域分離型の磁気記録媒体は、磁気記録層上に直接又は一層以上の薄膜を介して微細パターンを有するマスク層を具備し、イオン注入により強磁性材料の元素比率を相対的に低くする記録領域分離型の磁気記録媒体の作製時に、あらかじめイオン注入部分をエッチングしておくことで、イオン注入後の高さを非注入部分と比べて相対的に０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲で低くする事により得られる。
【００５２】
イオン注入の方法としては前述のプラズマビーム法のみならず、イオンビーム法を用いても本発明に何ら影響するものではない。また、注入イオン種としてはＣｒのみならずＭｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｒｕ，Ｂ，Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｒｎ，Ｘｅを用いても良い。Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）をイオン注入前にあらかじめエッチングする手段としては前述のＡｒイオンビームエッチングに限らず、四フッ化メタン（ＣＦ4）などのＣ−Ｆ系ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）であっても本発明に何ら影響を及ぼすものではない。
【００５３】
磁気記録分離領域をイオン注入法により作製する際に、非注入領域に微細マスクを施す方法の他にイオンビームの焦点を３０ｎｍ程度以下に小さくし記録層内に選択的にイオン注入することも可能である。
【００５４】
また、イオン注入部のイオン注入後の高さを非注入部分と比べて相対的に０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲で低くする方法としては、あらかじめイオン注入部分をエッチングするする方法の他に、イオンエネルギーを制御しエッチングしながら注入することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による磁気ディスクの製造工程を示す断面模式図。
【図２】本発明による磁気ディスクの製造工程を示す断面模式図。
【図３】本発明による磁気ディスクの製造工程を示す断面模式図。
【図４】本発明による磁気ディスクの製造工程を示す断面模式図。
【図５】本発明による磁気ディスクの製造工程を示す断面模式図。
【図６】ＤＴＭ、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非エッチング部を基準としたエッチング部分の高さとＣｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さの関係を示す図。
【図７】本発明による磁気ディスクの製造工程を示す断面模式図。
【図８】ＤＴＭ、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さとグライドノイズの関係を示す図。
【図９】ＤＴＭ、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さと出力分解能Ｒｅの関係を示す図。
【図１０】ＢＰＭ、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さとグライドノイズの関係を示す図。
【図１１】ＢＰＭ、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さと出力分解能Ｒｅの関係を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１…非磁性基板
２…密着層
３…軟磁性層
３ａ…下部軟磁性層
３ｂ…反強磁性結合層
３ｃ…上部軟磁性層
４…シード層
５…中間層
６…Ｃｏ系合金グラニュラー磁性層（記録層１）
７…Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）
８…Ｔａマスク層前駆体
８２…Ｔａマスク層
９…メタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）層
【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、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型コンピュータ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ等の記憶装置に用いられる磁気ディスク装置は年々その重要性が高まり、大容量小型化へと発展を遂げている。磁気ディスク装置の大容量小型化には高密度化が不可欠である。高密度化のための手法の一つに、磁気記録媒体の磁化反転単位を小さくする事による媒体ノイズの低減が挙げられる。そのため従来の磁気記録媒体では、磁気記録層を構成する強磁性結晶粒があらかじめ磁気記録層に含まれる非磁性材料で分離される構造が採用された。
【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、記録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（ＤＴＭ）、さらには、記録ビット間にも分離加工を施したビットパターンド媒体（ＢＰＭ）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密度化の重要なポイントとなっている。
【０００４】
ＤＴＭの作製方法として、エッチングなどにより磁性膜を物理的に加工する磁性膜加工型が提案されている。磁性膜加工型ＤＴＭは、概ね次のようなプロセスで作製される。
（１）記録層の上に金属薄膜を設けレジスト塗布する。
（２）リソグラフィ技術によりレジストに微細パターンを与える。
（３）レジストパターン凹部の金属薄膜をドライプロセスによりエッチングし、記録層を露出させる。
（４）露出した記録層をドライプロセスによりエッチングし記録トラック分離部（グルーブ）を形成する。
（５）記録トラック（ランド）の残存レジスト及び金属薄膜を除去する。
（６）グルーブ部分を非磁性材料で埋め戻し平坦化する。
（７）保護層と潤滑層を付与する。
【０００５】
このように磁性膜加工型ＤＴＭはプロセスが非常に煩雑であるばかりか、埋め戻し平坦化した面の粗さが連続媒体のそれに比べて大きく、磁気ヘッド浮上性が安定しないという問題がある。
【０００６】
上記を解決するＤＴＭの別の作製方法としてイオン注入によるグルーブ部の非磁性化の手法が提案されている。特開２００７−２２６８６２号公報では、保護膜まで形成した磁気記録媒体の上部に微細パターンを設置し、市販のイオン注入器を用いてＳｉ，Ｉｎ，Ｂ，Ｐ，Ｃ，Ｆのイオンを注入している。また特開２００６−３０９８４１号公報では、ステンシルマスク越しにＡｇ，Ｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｎｂ等のイオンを注入する事でＤＴＭが作製できるとしている。特開２００７−２２０１６４号公報では、微細加工されたレジストの凹部にＳｉを成膜したのちＡｒイオンの照射によりＳｉを記録層のグルーブ前駆領域に選択的に拡散させＤＴＭを作製する方法が開示されている。これらの開示では磁性膜加工型ＤＴＭ媒体に比べて製造方法が簡便に出来るだけではなく作製された媒体表面の平滑性により磁気ヘッドの浮上性が良いとされている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２２６８６２号公報
【特許文献２】特開２００６−３０９８４１号公報
【特許文献３】特開２００７−２２０１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところがイオン注入によるＤＴＭ作製には注入部分の体積増加という問題点がある。すなわちイオン注入により強磁性材料の元素比率を相対的に下げられた部分は体積増加が起こり、非注入部分に比べて高さが増加してしまう。そのため磁気記録トラックに相当する非注入部分と磁気ヘッドとの距離を大きくしてしまう原因となる。その結果、スペーシングロスの増大により高記録密度化への阻害要因になってしまう。
【０００９】
例えばＣｏ合金からなる記録層が２０ｎｍの厚みを有する場合、１ｃｍ2あたりに概ね１０17atomsの原子が存在している。磁気特性の劣化を目的としてＣｒイオンを１０16atoms注入すると、密度の変化がほとんどない場合には１０％の体積増加が生じる。注入イオンは磁性層内で面内方向にも拡散し全体的な底上げがあるものの、注入部分は非注入部分に比べて高さが増加してしまい、磁気ヘッドからの距離は非注入部分（磁気記録トラック）が注入部分に比べて遠くなってしまう。磁気ヘッドによるリードライト時の媒体ノイズを小さくするためには注入部分と非注入部分の磁気特性のコントラストをより大きく取る方が有利であり、そのために注入量を増加すると一層体積増加が顕著になりスペーシングロスが増大すると言う問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の如き問題点を解消する為になされたものであり、その第１の目的は、磁気ヘッドの低浮上化に最適な記録領域分離型磁気記録媒体（ＤＴＭ、ＢＰＭ）を提供する事である。
【００１１】
また、第２の目的は、磁気ヘッドの低浮上化に最適な記録領域分離型磁気記録媒体（ＤＴＭ、ＢＰＭ）の製造方法を提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明では主として次のような構成を採用する。すなわち、基体上に直接あるいは少なくとも中間層を介して磁気記録層が形成してある磁気記録媒体において、磁気記録層は強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分と低い部分が面内方向に周期的に存在しており、強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分の基板面からの平均高さが強磁性材料の元素比率が低い部分の基板面からの平均高さよりも高い事を特徴とする。
【００１３】
さらに言うと、本発明によればイオン注入型の記録領域分離型の磁気記録媒体において、イオン注入部分の基板面からの平均高さを非注入部分の基板面からの平均高さよりも０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下低くすることで、高記録密度化に適した記録領域分離型磁気記録媒体とする事ができる。イオン注入部分の基板面からの平均高さを非注入部分の基板面からの平均高さよりも低くする事で磁気ヘッドの浮上基準面ｈｓはイオン注入部分と非注入部分の間で面積比率に応じた高さとなる。具体的には高い部分を（高さｈ１、面積比率Ｓ１）、低い部分を（高さｈ２、面積比率Ｓ２）とした場合、ｈｓはｈ１×Ｓ１＋ｈ２×Ｓ２で与えられ、ｈ１＞ｈｓ＞ｈ２となる。従って非注入部分すなわち磁気記録トラックと磁気ヘッドの距離は連続媒体の浮上基準面として考えられるｈ１の場合よりも近づける事が出来る。０．１ｎｍ以上とする理由は、この値以上で実質的に磁気ヘッドが近づいたことを示す結果によるものであり、３ｎｍ以下とする理由はこの値より大きいと磁気ヘッドの浮上安定性に問題が生じる結果に依るものである。
【００１４】
前記構成を実現するために、磁気記録層上に直接又は一層以上の薄膜を介して設けた微細パターンを有するマスク層を用いて、イオン注入により強磁性材料の元素比率を相対的に低くする記録領域分離型の磁気記録媒体の作製時に、あらかじめイオン注入部分をエッチングしておくことで、イオン注入後の高さを非注入部分と比べて相対的に０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲で低くする事ができる。
【００１５】
磁気記録層の非磁性元素の含有率の高い部分と低い部分をおおむね同心円状に形成することにより、ディスクリートトラック媒体を作製することができる。また、磁気記録層の非磁性元素の含有率が低い部分がアイランド状に並んだドット形状にすることにより、ビットパターンド媒体を作製することができる。
【００１６】
イオン注入する元素としてはＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｒｕ，Ｂ，Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｒｎ，Ｘｅからなる群から選ばれるいずれかの元素を用いるとよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、記録密度向上を目的とした記録領域分離型磁気記録媒体をイオン注入法により作製する際に、注入部分の体積増加により記録領域と磁気ヘッドの距離（スペーシングロス）が増大してしまい記録密度向上の阻害要因となることを取り除き、スペーシングロスをより小さくすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に従い本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施例による記録領域分離型磁気記録媒体の作製過程を示す断面模式図である。この磁気記録媒体（磁気ディスク）は、非磁性基板（基板）１の両面に形成された、ＡｌＴｉ密着層２、軟磁性層３、ＮｉＷシード層４、Ｒｕ中間層５、Ｃｏ系合金グラニュラー磁性層（記録層１）６、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７、Ｔａマスク層前駆体８を有する。軟磁性層３は、ＦｅＣｏ系下部軟磁性層３ａと、Ｒｕ反強磁性結合層３ｂと、ＦｅＣｏ系上部軟磁性層３ｃの積層膜である。
【００２０】
非磁性基板１上にＴａマスク層前駆体８を形成するまでの工程は、以下に説明するような通常の製造方法に従って行った。
【００２１】
まず、基板１として用いるソーダライムガラス基体（外径６５ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍ）の洗浄を十分行なった。これを約１．３×１０-5Ｐａ（１．０×１０-7Torr）以下まで排気された真空槽内に導入した。最初に密着層形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．８Ｐａ（６ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＡｌ−５０at%Ｔｉ密着層２を５ｎｍ形成した。続いて下部軟磁性層形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．８Ｐａ（６ｍTorr）の条件下でＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＦｅ−３５at%Ｃｏ−９at%Ｔａ−４at%Ｚｒ合金下部軟磁性層３ａを２５ｎｍ成膜した。続いて反強磁性結合層形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．８Ｐａ（６ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＲｕ層３ｂを０．５ｎｍ形成した。続いて上部軟磁性層形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．８Ｐａ（６ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＦｅ−３５at%Ｃｏ−９at%Ｔａ−４at%Ｚｒ合金上部軟磁性層３ｃを２５ｎｍ成膜した。
【００２２】
続いて基板冷却室に搬送し、スパッタによる熱の影響で上昇した基板温度を５５℃まで低下した後、シード層形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．９Ｐａ（７ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、Ｎｉ−８at%Ｗシード層４を８ｎｍ形成した。続いて中間層形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約２Ｐａ（１５ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＲｕ中間層５を１５ｎｍ形成した。さらに磁気記録層形成室１に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．９Ｐａ（７ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、９０mol%（Ｃｏ−１５at%Ｃｒ−１８at%Ｐｔ）８mol%ＳｉＯ2合金からなるグラニュラー磁性層（記録層１）６を１３ｎｍ形成した後、磁気記録層形成室２に搬送しＡｒ雰囲気約０．８Ｐａ（６ｍTorr）の条件下でＤＣマグネトロンスパッタリング法により、Ｃｏ−１３at%Ｃｒ−１８at%Ｐｔ−７at%Ｂ磁性層（記録層２）７を６ｎｍ形成した。続いてＣｒマスク層前駆体形成室に搬送し、Ａｒ雰囲気約０．９Ｐａ（７ｍTorr）の条件下で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、Ｔａマスク層前駆体８を３０ｎｍ形成した。
【００２３】
基板１としては、ソーダライムガラスの他に、化学強化したアルミノシリケート、Ｎｉ−Ｐ無電解めっきを施したＡｌ−Ｍｇ合金基板、シリコン，硼珪酸ガラス等からなるセラミックス、又はガラスグレージングを施したセラミックス等からなる非磁性の剛体基板等を用いることができる。
【００２４】
密着層２は、ソーダライムガラスからのアルカリ金属の電気化学的溶出を防ぐため、またガラスと軟磁性層３との密着性を向上するために設けてあるもので、ＡｌＴｉの他にＮｉＴａ，ＡｌＴａ，ＣｒＴｉ，ＣｏＴｉ，ＮｉＴａＺｒ，ＮｉＣｒＺｒ，ＣｒＴｉＡｌ，ＣｒＴｉＴａ，ＣｏＴｉＮｉ又はＣｏＴｉＡｌでも良く、厚さは任意である。また、特に用いる必要がなければ省略することもできる。
【００２５】
また密着層２と軟磁性層３の間に軟磁性磁区固定層を設けても構わない。この場合の代表的な構成として、密着層２の上にＮｉ−１８at%Ｆｅを６ｎｍ、Ｆｅ−５０at%Ｍｎを１７ｎｍ、Ｃｏ−１０at%Ｆｅを３ｎｍ、この順に順次成膜して、その後、軟磁性層３を設けた。シード層４として、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＴａ合金、ＴａＴｉ合金等を用いることも可能である。また、シード層４と軟磁性層３の間にＣｒＴｉ合金を積層してもよい。基板冷却工程は上部軟磁性層３ｃの形成後ではなく、上部軟磁性層３ｃの形成前、記録層６の形成前に設けることもでき、さらにこれらを複数組み合わせても構わない。
【００２６】
上記Ｔａマスク層前駆体８まで形成された基板１を真空層から出し、レジストコーティング機に入れ、Ｔａマスク層前駆体上にレジスト材としてメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）層９を８０ｎｍ設けた後、ナノインプリント技術により図２に示す所望の微細パターンを形成した。すなわち前記微細パターンの形成に用いたスタンパーは、レジスト凸部の幅が６０ｎｍ、レジスト凹部の幅が４０ｎｍ、残渣を５ｎｍの形状に同心円状に型押しできる領域を含むものである。
【００２７】
次に、上記微細パターンを有するＰＭＭＡ層９まで設けた基板を、Ｔａマスク層前駆体８までを形成したものとは別の真空装置に導入し、Ｔａマスク層８２の形成を行った。まず酸素による反応性酸素イオンエッチング（ＲＩＥ−Ｏ2）室へ搬送し、レジスト残渣５ｎｍを除去した。続いてＡｒによるイオンビームエッチング（ＩＢＥ）室に搬送し、レジスト除去部下のＴａマスク前駆体層を３０ｎｍ全て除去するとともにＣｏ系合金磁性層（記録層２）７も数ｎｍエッチングした。この時、エッチングする深さを変えて数種類のサンプルを各々複数枚作製し、後述する評価又はイオン注入工程に使用した。また比較の為にＴａマスク前駆体層３０ｎｍのみをエッチングし、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７はエッチングしないサンプルも作製し同時に評価した。ここまでの工程を経た本発明による磁気記録媒体の断面模式図を、図３に示す。引き続き真空層から出すことなく反応性酸素イオンエッチング（ＲＩＥ−Ｏ2）室へ搬送し、ＰＭＭＡ層９を全て除去する事で、図４に示すＴａマスク層８２が形成された。前述したＡｒイオンビームエッチングによるレジスト除去部下のＴａマスク前駆体層、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７エッチング時にＰＭＭＡ層９が同時にすべて除去される場合は反応性酸素イオンエッチング（ＲＩＥ−Ｏ2）を省略することも可能である。
【００２８】
Ｔａマスク層まで形成された数種類のサンプルについて、各１枚はＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非エッチング部を基準としたエッチング部分の高さを、アトミックフォースマイクロスコピー（ＡＦＭ）を用いて評価した。
【００２９】
上記Ｔａマスク層８２まで形成された基板は、上記のＡＦＭ評価を行うものを除いては引き続き真空層から出すことなくＣｒイオン注入室へ搬送した。Ｃｒイオン注入室は、Ｃｒのアーク放電機構と磁場フィルタによるイオン輸送機構を備えたプラズマビーム方式であり、基板には高電圧ＤＣパルスバイアスを印加する事が出来る。本発明では、バイアス電圧−２０ｋＶで基板の両面全面に渡ってＣｒイオンを注入した。この時、注入時間を変化させる事で注入量を変えて数種類のサンプルを各々複数枚作製した。引き続き反応性ＣＦ4イオンエッチング室へ搬送し、Ｔａマスク層をＣＦ4イオンエッチングで全て除去し、図５に示すイオン注入部１３を有する構成とした。なお、イオン注入時間と注入量の関係は、事前にＣｒフリーの基板上にクロムイオンを注入しラザフォード後方散乱分析により求めた結果を適用した。イオン注入時に注入部にはイオンが注入されるが、マスク部はイオンのエネルギーによりエッチングされる注入条件又はマスク層の組み合わせを用いる場合は上記のマスク層除去工程を省略する事もできる。
【００３０】
イオン注入部１３まで形成された数種類のサンプルについて、各１枚はＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さを、アトミックフォースマイクロスコピー（ＡＦＭ）を用いて評価した。
【００３１】
イオン注入前のＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非エッチング部を基準としたエッチング部分の高さ、イオン注入後のＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非イオン注入部を基準としたイオン注入部１３の高さとイオン注入量の関係を、表１及び図６に示す。表１及び図６において、ＡはＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非エッチング部を基準としたエッチング部分の高さ（ｎｍ）、ＢはＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さ（ｎｍ）、Ｃはイオン注入量（（×１０15）atoms／ｃｍ2）である。
【００３２】
【表１】
【００３３】
イオン注入部１３まで形成された基板は、上記のＡＦＭ評価を行うものを除いては引き続き真空層から出すことなくＤＬＣ保護膜形成室へ搬送し、Ｃ2Ｈ2雰囲気約１０Ｐａの条件下でＲＦ−ＣＶＤ法によりＤＬＣ保護膜１０を３ｎｍ形成した。
【００３４】
上記の方法によって作製したサンプルを複数枚用いて、ＤＬＣ保護膜１０の上にフルオロカーボン系の潤滑膜１１を設け、図７に示すディスクリートトラック型磁気記録媒体（ＤＴＭ）の構成とした。この厚みは、フーリエトランスファー赤外分光分析装置（ＦＴ−ＩＲ）で定量し、全てのサンプルに対して１．０ｎｍとなるようにした。これらフルオロカーボン系の潤滑膜１１を設けた複数枚の磁気記録媒体を用い、以下に示す磁気ヘッドの浮上安定性に関わる評価と、スピンスタンドを用いてリードライト（ＲＷ）特性評価を行った。
【００３５】
磁気記録媒体の浮上安定性の評価として、圧電素子が搭載されているヘッド（グライドヘッド）によるグライドノイズ（ＧＮ）を測定した。グライドノイズとは、グライドヘッドが磁気記録媒体上を浮上している際に圧電素子から出力されるノイズのことである。グライドノイズが大きいのは、スライダが磁気記録媒体上を安定に浮上していないことを意味する。
【００３６】
グライドノイズの測定方法は次の通りである。回転運動している磁気記録媒体上でグライドヘッドを浮上させ、磁気記録媒体の半径位置１６．５ｍｍから４１．５ｍｍまで０．０５ｍｍずつ移動させた。各半径位置毎に、圧電素子のノイズを磁気記録媒体の一周分測定し、その平均値を求めた。さらに各半径位置毎の平均値を平均し、磁気記録媒体のグライドノイズと定義した。ここで、グライドヘッドの浮上量は６ｎｍであった。通常、グライドヘッドは回転している磁気記録媒体との相対速度が変化すると、浮上量が変化する。そこで、浮上量の変化を避ける為に、グライドヘッドの移動毎に、磁気記録媒体の回転数を変化させ、半径位置が変化しても相対速度が一定になるように制御した。また、圧電素子の電圧は増幅器と周波数分別器を通して出力したが、増幅器の利得は６０ｄＢ（デシベル）、周波数分別器の帯域は１００ｋＨｚから２ＭＨｚとした。グライドノイズの値は、３０ｍＶ以下であればヘッドの浮上性は安定していると判断できる。３０ｍＶよりも大きくなるとヘッドが不安定で磁気記録媒体としては適当ではないと判断できる。
【００３７】
グライドノイズの評価の結果を、表２及び図８に示す。Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さが−３ｎｍ以上３ｎｍ以下の場合にグライドノイズは３０ｍＶ以下となり段差が３ｎｍよりも大きい場合はグライドノイズが３０ｍＶよりも大きくなる。すなわち、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さは−３ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲でなければ磁気記録媒体に適した表面形状とはいえないことが分かった。
【００３８】
【表２】
【００３９】
次に、磁気記録媒体に適した表面形状といえるＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さが−３ｎｍ以上３ｎｍ以下のサンプルのＲＷ特性を評価した。
【００４０】
ＲＷ特性の評価方法は次の通りである。回転している磁気記録媒体上で磁気ヘッドを浮上させ、磁気記録媒体の半径位置２１ｍｍでskew角を０°として電磁変換特性を測定した。磁気記録媒体の周速は１０ｍ／ｓ一定、磁気ヘッドは表面が一様な連続媒体上で機械的浮上量を４ｎｍに設定した。３７キロフラックスチェンジ／ｍｍ（９４０ｋＦＣＩ）における信号出力に対する８．９３キロフラックスチェンジ／ｍｍ（２２７ｋＦＣＩ）の信号出力の割合を出力分解能Ｒｅ（Ｒｅ（％）＝Ｓ（９４０ｋＦＣＩ）／Ｓ（２２７ｋＦＣＩ）×１００）として評価した。Ｒｅが大きいほど高記録密度化に適した媒体と言える。
【００４１】
出力分解能Ｒｅの評価結果を表３及び図９に示す。
【００４２】
【表３】
【００４３】
Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７をエッチングせず、なおかつイオン注入も行わなかった所謂連続媒体サンプルのＲｅは５０％であった。それに対して、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７をエッチングし物理的トラック形状を形成したがイオン注入は行わなかったサンプルのＲｅは、４４〜５０％と連続媒体に比べて同等かそれ以下であった。これは磁気記録トラックと磁気ヘッドの距離は縮まるものの、トラック分離部が強磁性のまま残る為にこの部分からの漏れ磁束が電磁変換特性に悪影響を及ぼした為である。Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７をエッチングし、イオン注入量を１×１０Ｅ＋１５〜１×１０Ｅ＋１７（atoms／ｃｍ2）まで変化させた場合、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さを−０．１ｎｍ以下とする事でＲｅは５０％以上となる。これはイオン注入により注入部分の磁性が劣化し電磁変換特性に悪影響を及ぼさなくなったことと、イオン注入部分の基板面からの平均高さが非注入部分の基板面からの平均高さよりも低くなった事で磁気ヘッドの浮上基準面が下がり、非注入部分すなわち磁気記録トラックと磁気ヘッドの距離を近づける事が出来た為である。
【００４４】
次に、前記Ｔａマスク層前駆体上にレジスト材としてメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）層９を８０ｎｍ設けた後、ナノインプリント技術により微細パターンを形成する際にレジスト凸部のサイズがΦ１７ｎｍのドット、ドットピッチが２５ｎｍ、レジスト残渣を５ｎｍの形状に同心円状に型押しできるようにしたことを除いては上述した実施形態と同じ手法でビットパターンドメディア（ＢＰＭ）を作製、評価した。この製法により、強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分がアイランド状に存在するＢＰＭが形成される。電磁変換特性の評価は簡易的にＤＴＭで用いた手法を適用し、４０キロフラックスチェンジ／ｍｍ（１０１６ｋＦＣＩ）における信号出力に対する１０キロフラックスチェンジ／ｍｍ（２５４ｋＦＣＩ）の信号出力の割合を出力分解能Ｒｅ（Ｒｅ（％）＝Ｓ（１０１６ｋＦＣＩ）／Ｓ（２５４ｋＦＣＩ）×１００）として評価した。
【００４５】
ＢＰＭの評価結果を図１０と表４、及び図１１と表５に示す。図１０と表４は、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さとグライドノイズの関係を示す。また図１１と表５は、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さと出力分解能Ｒｅ（％）の関係を示す。
【００４６】
【表４】
【００４７】
【表５】
【００４８】
Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さが−３ｎｍ以上３ｎｍ以下の場合にグライドノイズは３０ｍＶ以下となり、段差が３ｎｍよりも大きい場合はグライドノイズが３０ｍＶよりも大きくなる。すなわち、ＤＴＭと同様にＣｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さは−３ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲でなければ磁気記録媒体に適した表面形状とはいえない。
【００４９】
Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さが−３ｎｍ以上３ｎｍ以下のサンプルのＲＷ特性では、連続媒体のＲｅ４８％に対してＣｏ系合金磁性層（記録層２）７をエッチングし、イオン注入量を１×１０Ｅ＋１５〜１×１０Ｅ＋１７（atoms／ｃｍ2）まで変化させた場合、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）７の非注入部を基準としたイオン注入部１３の高さを−０．１ｎｍ以下とする事でＲｅは４８％以上となる。これはＤＴＭの結果同様、イオン注入により注入部分の磁性が劣化し電磁変換特性に悪影響を及ぼさなくなったことと、イオン注入部分の基板面からの平均高さが非注入部分の基板面からの平均高さよりも低くなった事で磁気ヘッドの浮上基準面が相対的に近づき、非注入部分すなわち磁気記録トラックと磁気ヘッドの距離を近づける事が出来た為である。
【００５０】
以上の結果を纏めると、イオン注入型の記録領域分離型の磁気記録媒体においてイオン注入部分の基板面からの平均高さを非注入部分の基板面からの平均高さよりも０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下低くすることで高記録密度化に適した記録領域分離型磁気記録媒体とする事が出来る。
【００５１】
上記のイオン注入型の記録領域分離型の磁気記録媒体は、磁気記録層上に直接又は一層以上の薄膜を介して微細パターンを有するマスク層を具備し、イオン注入により強磁性材料の元素比率を相対的に低くする記録領域分離型の磁気記録媒体の作製時に、あらかじめイオン注入部分をエッチングしておくことで、イオン注入後の高さを非注入部分と比べて相対的に０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲で低くする事により得られる。
【００５２】
イオン注入の方法としては前述のプラズマビーム法のみならず、イオンビーム法を用いても本発明に何ら影響するものではない。また、注入イオン種としてはＣｒのみならずＭｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｒｕ，Ｂ，Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｒｎ，Ｘｅを用いても良い。Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）をイオン注入前にあらかじめエッチングする手段としては前述のＡｒイオンビームエッチングに限らず、四フッ化メタン（ＣＦ4）などのＣ−Ｆ系ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）であっても本発明に何ら影響を及ぼすものではない。
【００５３】
磁気記録分離領域をイオン注入法により作製する際に、非注入領域に微細マスクを施す方法の他にイオンビームの焦点を３０ｎｍ程度以下に小さくし記録層内に選択的にイオン注入することも可能である。
【００５４】
また、イオン注入部のイオン注入後の高さを非注入部分と比べて相対的に０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲で低くする方法としては、あらかじめイオン注入部分をエッチングするする方法の他に、イオンエネルギーを制御しエッチングしながら注入することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による磁気ディスクの製造工程を示す断面模式図。
【図２】本発明による磁気ディスクの製造工程を示す断面模式図。
【図３】本発明による磁気ディスクの製造工程を示す断面模式図。
【図４】本発明による磁気ディスクの製造工程を示す断面模式図。
【図５】本発明による磁気ディスクの製造工程を示す断面模式図。
【図６】ＤＴＭ、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非エッチング部を基準としたエッチング部分の高さとＣｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さの関係を示す図。
【図７】本発明による磁気ディスクの製造工程を示す断面模式図。
【図８】ＤＴＭ、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さとグライドノイズの関係を示す図。
【図９】ＤＴＭ、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さと出力分解能Ｒｅの関係を示す図。
【図１０】ＢＰＭ、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さとグライドノイズの関係を示す図。
【図１１】ＢＰＭ、Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）の非注入部を基準としたイオン注入部の高さと出力分解能Ｒｅの関係を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１…非磁性基板
２…密着層
３…軟磁性層
３ａ…下部軟磁性層
３ｂ…反強磁性結合層
３ｃ…上部軟磁性層
４…シード層
５…中間層
６…Ｃｏ系合金グラニュラー磁性層（記録層１）
７…Ｃｏ系合金磁性層（記録層２）
８…Ｔａマスク層前駆体
８２…Ｔａマスク層
９…メタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に磁気記録層を形成した磁気記録媒体において、
前記磁気記録層は強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分と低い部分が面内方向に周期的に存在しており、前記強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分の基板面からの平均高さが前記強磁性材料の元素比率が低い部分の基板面からの平均高さよりも高いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記強磁性材料の元素比が高い部分の基板面からの平均高さが前記強磁性材料の元素比率が低い部分の物理的高さよりも０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下高いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分と低い部分が円周方向に連続的且つ半径方向に周期性を有するディスクリートトラック型であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分がアイランド状に存在するビットパターン型であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記強磁性材料の元素比率が相対的に低い部分は非磁性元素がイオン注入されていることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項６】
基体上に磁気記録層が設けられ、前記磁気記録層には強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分と低い部分とが面内方向に周期的に存在しており、前記強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分の基板面からの平均高さが前記強磁性材料の元素比率が低い部分の基板面からの平均高さよりも高い磁気記録媒体の製造方法であって、
基板上に磁気記録層を形成する工程と、
前記磁気記録層に、前記強磁性材料の元素比率が相対的に少ない部分を非磁性材料のイオン注入により形成する工程と
を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記磁気記録層の前記強磁性材料の元素比率が相対的に少ない部分に対応する領域の基板面からの平均高さを前記強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分の基板面からの平均高さよりも低くする工程を有し、当該工程の後に、前記強磁性材料の元素比率が相対的に少ない部分に対応する前記磁気記録層の領域に前記非磁性材料をイオン注入することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記イオン注入がプラズマベースイオン注入法によることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項９】
請求項６記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記イオン注入がイオンビーム法によることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
請求項６記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記イオン注入時に前記磁気記録層の前記強磁性材料の元素比率が高い部分に対応する領域に微細マスクを施すことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の磁気記録媒体の製造方法において、イオン注入後にマスクを除去する工程を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１】
基体上に磁気記録層を形成した磁気記録媒体において、
前記磁気記録層は強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分と低い部分が面内方向に周期的に存在しており、前記強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分の基板面からの平均高さが前記強磁性材料の元素比率が低い部分の基板面からの平均高さよりも高いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記強磁性材料の元素比が高い部分の基板面からの平均高さが前記強磁性材料の元素比率が低い部分の物理的高さよりも０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下高いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分と低い部分が円周方向に連続的且つ半径方向に周期性を有するディスクリートトラック型であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分がアイランド状に存在するビットパターン型であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記強磁性材料の元素比率が相対的に低い部分は非磁性元素がイオン注入されていることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項６】
基体上に磁気記録層が設けられ、前記磁気記録層には強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分と低い部分とが面内方向に周期的に存在しており、前記強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分の基板面からの平均高さが前記強磁性材料の元素比率が低い部分の基板面からの平均高さよりも高い磁気記録媒体の製造方法であって、
基板上に磁気記録層を形成する工程と、
前記磁気記録層に、前記強磁性材料の元素比率が相対的に少ない部分を非磁性材料のイオン注入により形成する工程と
を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記磁気記録層の前記強磁性材料の元素比率が相対的に少ない部分に対応する領域の基板面からの平均高さを前記強磁性材料の元素比率が相対的に高い部分の基板面からの平均高さよりも低くする工程を有し、当該工程の後に、前記強磁性材料の元素比率が相対的に少ない部分に対応する前記磁気記録層の領域に前記非磁性材料をイオン注入することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記イオン注入がプラズマベースイオン注入法によることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項９】
請求項６記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記イオン注入がイオンビーム法によることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
請求項６記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記イオン注入時に前記磁気記録層の前記強磁性材料の元素比率が高い部分に対応する領域に微細マスクを施すことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の磁気記録媒体の製造方法において、イオン注入後にマスクを除去する工程を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１９９６９２（Ｐ２００９−１９９６９２Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４２０２１（Ｐ２００８−４２０２１）
【出願日】平成２０年２月２２日（２００８．２．２２）
【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２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２２日（２００８．２．２２）
【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）】
[ Back to top ]