磁気記録媒体及びその製造方法
【課題】良好な記録再生特性と信頼性を両立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を作製する。
【解決手段】レジストパターン２１’をマスクとして非磁性元素２２をトラック分離域２３にイオン注入することで、トラック分離域２３の合金結晶の格子定数が、磁性層１８，１９のイオン注入されていない部分である記録トラックの合金結晶の格子定数よりも大きくなるようにする。
【解決手段】レジストパターン２１’をマスクとして非磁性元素２２をトラック分離域２３にイオン注入することで、トラック分離域２３の合金結晶の格子定数が、磁性層１８，１９のイオン注入されていない部分である記録トラックの合金結晶の格子定数よりも大きくなるようにする。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
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さらなる大容量化・高性能化の要求が高まっている。
【０００２】
高記録密度化のためには磁気記録媒体の磁化反転単位を小さくし、媒体ノイズを低減する必要がある。その方法として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メディア（図１）、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メディア（図２）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。
【０００４】
例えば、ディスクリートトラックメディアにおいては、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作製しておき、その上に磁性膜を形成することで、磁性膜に凹凸形状を作る基板加工型や、磁性膜にマスクを形成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作る磁性膜加工型が提案されている。
【０００５】
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。
【０００６】
これらを解決する手段として、イオン注入を用いて分離域を形成する方法が試みられている。例えば、特許文献１では、分離域を形成する際、あらかじめ形成したＣｏ含有磁性膜に部分的に原子を注入し、磁性膜のＸ線回折によるＣｏ（００２）又はＣｏ（１１０）ピーク強度を２分の１以下にして形成する方法が開示されている。この方法により製造された磁気記録媒体は、分離部が非晶質化し、分離部の保磁力と残留磁化が極限まで低下することで、磁気記録の際の書きにじみを回避できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２７３０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ディスクリートトラック媒体やビットパターン媒体において、記録トラック間や記録ビット間を分離する方法は重要な課題である。
【０００９】
上記文献のような方法を用いる場合、結晶構造を有していた分離域がイオン注入により非晶質化する。分離域にこのような大きな構造変化を伴った場合には、媒体表面の平坦性が悪化し、ナノスペーシング化が困難であった。すなわち、高記録密度化のため磁気ヘッドの浮上量を低下させた場合に安定な記録再生が不可能となった。言い換えると、媒体の信頼性を十分に確保できなくなる問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、良好な記録再生特性と信頼性を両立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を作製することである。特に、イオン注入によってディスクリートトラック媒体やビットパターン媒体の分離域を形成する場合において、媒体表面の平坦性を十分に確保しながら分離域の磁化を十分に減少させるように分離域の構造を適切に制御し、高記録密度化と信頼性を両立可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の磁気記録媒体は、基板上に直接もしくは間接的に形成された磁気記録層を有し、磁気記録層は結晶構造を有する合金からなり、おおむね同心円状に形成された記録トラックと記録トラック間に形成されたトラック分離域を有し、トラック分離域の合金組成が記録トラックの合金組成に特定の非磁性元素を加えた組成であり、トラック分離域の合金結晶の格子定数が記録トラックの合金結晶の格子定数よりも大きい構成を有する。
【００１２】
磁気記録層の結晶構造が六方晶もしくは正方晶であり、トラック分離域の合金結晶のｃ軸の格子定数が記録トラックの合金結晶のｃ軸の格子定数よりも大きいとよい。
【００１３】
トラック分離域の合金結晶の格子定数が記録トラックの合金結晶の格子定数よりも２％以上大きいとよい。
【００１４】
トラック分離域はＣｒ，Ｍｏ，Ｗ及びＴａからなる群から選ばれる１種類以上の元素を含有するとよく、特にＣｒを含有することが好ましい。
【００１５】
トラック分離域の合金結晶の格子定数を記録トラックの合金結晶の格子定数よりも大きくする方法として、トラック分離域に非磁性元素のイオンを注入する方法を用いるとよい。
【００１６】
イオン注入する非磁性元素としてＣｒ，Ｍｏ，Ｗ及びＴａからなる群から選ばれる１種類以上の元素を用いるとよく、特にＣｒを用いることが好ましい。
【００１７】
イオン注入時の注入エネルギーは１０ｋｅＶ以上２０ｋｅＶ以下とするとよい。また、イオン注入時の注入量は４×１０16atoms／ｃｍ2以上３×１０17atoms／ｃｍ2以下とするとよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、良好な記録再生特性と信頼性を両立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を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ディスクリートトラックメディアの模式図。
【図２】ビットパターンメディアの模式図。
【図３】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図４】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図５】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図６】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図７】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図８】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図９】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図１０】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図１１】実施例１によるＸ線回折スペクトルを示した図。
【図１２】実施例１によるＸ線回折スペクトルを示した図。
【図１３】比較例１によるＸ線回折スペクトルを示した図。
【図１４】実施例２による磁気的書き込み幅Ｍｗｗの評価結果を示した図。
【図１５】実施例２よるＭｗｗとＸ線回折による評価結果を示した図。
【図１６】実施例２によるＭｗｗと格子定数比の関係を示した図。
【図１７】実験例１による磁化測定の評価結果とＸ線回折による評価結果を示した図。
【図１８】実験例１による飽和磁化と格子定数比の関係を示した図。
【図１９】実施例３によるＭｗｗとＸ線回折による評価結果を示した図。
【図２０】実施例４によるＭｗｗとＸ線回折による評価結果を示した図。
【図２１】実験例２による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図２２】実験例２による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２１】
図３〜１０を参照して、本発明の磁気記録媒体及びその製造方法の一例を示す。本実施例ではディスクリートトラック媒体を作製し、磁気ヘッドの浮上テスト及び記録再生特性評価を行った結果を示す。
【００２２】
基板１０として、硼珪酸ガラス、或いは基板表面を化学強化したアルミノシリケートガラスからなる基板を洗浄後、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。
【００２３】
前記工程を経た基板上に密着層１１として５０at.%Ａｌ−５０at.%Ｔｉ合金層を５ｎｍ、第一軟磁性層１２として５１at.%Ｆｅ−３４at.%Ｃｏ−１０at.%Ｔａ−５at.%Ｚｒ合金層を１５ｎｍ、反強磁性結合層１３としてＲｕ層を０．５ｎｍ、第二軟磁性層１４として５１at.%Ｆｅ−３４at.%Ｃｏ−１０at.%Ｔａ−５at.%Ｚｒ合金層を１５ｎｍ、下地層１５として５０at.%Ｃｒ−５０at.%Ｔｉ合金層を２ｎｍ、第一配向制御層１６として９４at.%Ｎｉ−６at.%Ｗ合金層を７ｎｍ、第二配向制御層１７としてＲｕ層を１７ｎｍ、第一磁性層１８として５９mol.%Ｃｏ−１６mol.%Ｃｒ−１７mol.%Ｐｔ−８mol.%ＳｉＯ2合金層を１３ｎｍ、第二磁性層１９として６３at.%Ｃｏ−１５at.%Ｃｒ−１４at.%Ｐｔ−８at.%Ｂ合金層を６ｎｍ順次積層した（図３）。
【００２４】
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１７と第一磁性層１８以外の層を成膜する際は１Ｐａとした。第二配向制御層１７を成膜する際のＡｒガス圧は、第二配向制御層の下部側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。
【００２５】
前記工程を経た媒体にレジスト２０を塗布した後、記録トラックとサーボのパターンが形成されたスタンパー２１をレジスト２０に押し付けることによってレジスト２０に記録トラックとサーボのパターンを転写した（図４〜６）。パターン２０の溝部分のレジスト残膜は酸素ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ；Reactive Ion Etching）にて除去し、トラックピッチ１００ｎｍ、トラック幅５０ｎｍ、高さ１２０ｎｍの記録トラック及びサーボのレジストパターン２０’を形成した（図７）。
【００２６】
レジストパターン形成後、非磁性元素のイオン２２としてＣｒイオンを媒体に注入し、第一磁性層１８及び第二磁性層１９の一部にＣｒが注入されたトラック分離域２３を形成した（図８）。なお、トラック分離域２３形成の際、注入エネルギーによっては第二配向制御層１７の一部にもＣｒイオンが注入される場合があるが、媒体の性能上問題はない。
【００２７】
イオンを媒体に注入する方法としては、注入する非磁性元素（ここではＣｒ）を主成分とする陰極のアーク放電によりプラズマを生成し、生成したプラズマを湾曲した磁場ダクトにより輸送して、媒体にプラズマビームを照射する方法を用いた。あるいは、非磁性元素のイオン２２を注入する方法としてイオンビーム源を利用してもよい。Ｃｒイオンの注入エネルギーは２０ｋｅＶとし、注入量は４×１０16atoms／ｃｍ2とした。比較のため、イオンを注入しないサンプルも併せて作製した。
【００２８】
Ｃｒイオン注入後、ＣＦ4及び酸素を用いたＲＩＥにてレジストパターン２０’を除去した（図９）。
【００２９】
ＲＩＥによって媒体表面に形成された酸化層２４をスパッタエッチングにて除去し、ＣＶＤにてＤＬＣ（Diamond-like Carbon）保護膜２５を４ｎｍ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２６を形成した（図１０）。
【００３０】
ＤＬＣ保護膜の代わりに、スパッタリング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）保護膜などを用いることもできる。
【００３１】
作製した媒体の磁気的書き込み幅Ｍｗｗ（Magnetic Write Width）をスピンスタンドにより評価した。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。ディスクリートトラック媒体において、記録トラックがトラック分離域によって磁気的に分離された場合には、書きにじみ領域からのノイズを抑え、隣接トラック書き込みの影響を低減できるため、トラック密度を増加させることができる。トラック分離域による効果的な磁気的分離が行われた場合にはＭｗｗが減少するため、ここではＭｗｗを記録再生特性の指標とした。
【００３２】
Ｃｒイオンを注入した媒体と注入しなかった媒体について磁気ヘッドの浮上テストを行ったところ、磁気ヘッドの浮上性はどちらの媒体も良好であり、差はなかった。Ｍｗｗを評価したところ、Ｃｒイオンを注入しなかった媒体のＭｗｗが７８ｎｍであったのに対し、Ｃｒイオンを注入した媒体のＭｗｗは６０ｎｍと大きく減少した。すなわち、Ｃｒイオンの注入によりトラック分離域２３を形成することで、ヘッドの浮上性を損なうことなく、記録トラック幅を狭くし記録再生特性を向上させることができた。
【００３３】
Ｘ線回折を用いて、作製した媒体の結晶構造を評価した。Ｘ線装置はリガク社製のRINT1400を用い、θ−２θ法によって評価を実施した。Ｘ線源にはＣｕＫα１線を用い、印加電圧を５０ｋＶ、電流を１６０ｍＡに設定した。光学系は、発散スリットを１°、散乱スリットを１°、受光スリットを０．３ｍｍとし、湾曲モノクロメータを使用して単色化した。
【００３４】
Ｃｒイオンを注入しなかった媒体では、９２．０°付近に第二配向制御層１７によるＲｕ（００．４）回折ピーク、９５．２°付近に第一磁性層１８及び第二磁性層１９によるＣｏ（００．４）回折ピーク、９６．６°付近に第一配向制御層１６によるＮｉ（２２２）回折ピークをそれぞれ観測した（図１１）。それに対し、Ｃｒイオンを注入した媒体では、上記の回折ピークに追加して９２．７°付近にもう一つ別の回折ピークを観測した（図１２）。
【００３５】
これは、Ｃｒイオンがトラック分離域２３に注入されることで、トラック分離域２３のＣｏの格子が拡大されたため、トラック分離域２３のＣｏ（００．４）回折ピークが本来のＣｏ（００．４）回折ピークよりも低角側に現れたものである。すなわち、９５．３°付近のピークは記録トラックによるＣｏ（００．４）回折ピークであり、９２．７°付近のピークはトラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折ピークである。
【００３６】
適度なエネルギーで適度な量のＣｒイオンをＣｏ合金に注入することにより、Ｃｏ合金結晶の間にＣｒ原子を入り込ませてＣｏ合金結晶の格子を拡大させることができる。この格子の拡大はＣｏの結晶磁気異方性とＣｏ原子間の交換相互作用を低減させる効果を有するため、トラック分離域２３の磁化や保磁力を著しく減少させることができ、それによってトラック間の磁気的な分離を効果的に行うことができる。特にＣｏ合金の結晶構造は六方晶であり、ｃ軸方向に大きな結晶磁気異方性を有するが、負の磁歪を有するためｃ軸方向に格子が拡大されると結晶磁気異方性が大きく減少する。したがって、上記のようなイオン注入を利用して結晶格子を拡大する方法は、Ｃｏ合金のような六方晶の材料に対して効果が大きい。
【００３７】
エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）を用い、トラック分離域２３と記録トラック部分におけるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔの濃度を分析した。分析位置は、トラック分離域２３及び記録トラックのそれぞれ第二磁性層１９の中心付近とした。トラック分離域２３のＣｏ，Ｃｒ，Ｐｔの濃度がそれぞれ５９at.%，３０at.%，１１at.%であったのに対し、記録トラックのＣｏ，Ｃｒ，Ｐｔの濃度はそれぞれ７３at.%，１３at.%，１４at.%であった。Ｃｒイオンが注入されたトラック分離域２３のＣｒ濃度が、Ｃｒイオンが注入されていない記録トラックのＣｒ濃度よりも多いことがわかる。すなわち、Ｃｒイオンを注入することでトラック分離域２３のＣｏ合金結晶の間にＣｒ原子が入り込み、トラック分離域２３のＣｒ濃度が増加したことがわかる。トラック分離域２３はＣｒ濃度が相対的に増加したため、ＣｏとＰｔの濃度が記録トラックのＣｏやＰｔの濃度に比べ相対的に減少して見えている。しかし、Ｃｏ対Ｐｔの濃度比はトラック分離域２３と記録トラックでほぼ同じであるため、トラック分離域２３の組成は記録トラックの組成に注入したＣｒが加わった組成であることがわかる。なお、本分析では第二磁性層に含まれるＢを分析できなかったため、媒体作製に使用したターゲットの組成とは濃度の値が異なっている。
【００３８】
以上より、トラック分離域の格子定数を記録トラックの格子定数より大きくすることで、ナノスペーシング化に対する信頼性を損なうことなく、記録トラック間を磁気的に分断し、記録再生特性を向上させることができた。
【００３９】
また、本実施例におけるスタンパー２１にビットパターン媒体の記録トラックとサーボパターンが形成されたものを用い、トラックピッチ１００ｎｍ、ビットピッチ１００ｎｍ、トラック幅５０ｎｍ、ビット幅５０ｎｍ、高さ１２０ｎｍの記録トラック及びサーボのレジストパターン２０’を形成することで、ビットパターン媒体が作製できることを確認した。
【００４０】
［比較例１］
Ｃｒイオン注入の注入エネルギーを２４ｋｅＶとし、注入量を４×１０16atoms／ｃｍ2として実施例１と同様に媒体を作製した。
【００４１】
実施例１と同様にＭｗｗを評価しようとしたところ、ヘッドが安定に浮上せず、Ｍｗｗを正常に評価できなかった。また、実施例１と同様にＸ線回折による結晶構造の評価を実施したところ、トラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折のピークが現れなかった（図１３）。本比較例の媒体の表面をＡＦＭで観察したところ、トラック分離域２３と記録トラックの間に３．２ｎｍの段差を生じ、トラック分離域２３の表面が記録トラックの表面よりも低くなっていることを確認した。
【００４２】
トラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折のピークが現れなかったのは、イオン注入によりトラック分離域２３のＣｏの結晶が破壊され、非晶質化したためである。このような大きな構造変化が起こった場合には媒体表面の平坦性が損なわれ、磁気ヘッドの浮上性に問題が発生する。媒体の信頼性を確保するためには、磁気記録層の結晶構造を維持することが必要である。
【００４３】
なお、実施例１の媒体に関してもＡＦＭによる表面観察を実施したが、トラック分離域２３と記録トラックの間に明確な段差は確認できなかった。ＡＦＭの分解能から考えて、実施例１の媒体に関してはトラック分離域２３と記録トラックの間の段差は１ｎｍ未満であると言える。磁気ヘッドの浮上性を確保するためには、通常媒体表面はＡＦＭによる表面粗さ１ｎｍ未満とする必要がある。段差の大きさから考えても実施例１の媒体はヘッドの浮上性に対する十分な信頼性を確保できており、本比較例の媒体は信頼性が不十分であると言える。
【実施例２】
【００４４】
Ｃｒイオン注入の注入エネルギーを２０ｋｅＶとし、注入量を４×１０15〜１×１０19 atoms／ｃｍ2の間で変えて実施例１と同様に媒体を作製した。実施例１と同様にＭｗｗを評価した。結果を図１４に示す。
【００４５】
Ｍｗｗはイオン注入を実施したどの媒体もイオン注入を実施しなかった媒体よりも小さくなった。イオン注入を実施した媒体では、Ｍｗｗは注入量が少ない１×１０16 atoms／ｃｍ2以下のところでは７５ｎｍ程度でほぼ一定で、それ以降注入量が増えるに従って徐々にＭｗｗが減少し、注入量が４×１０16atoms／ｃｍ2から２×１０17 atoms／ｃｍ2の範囲ではＭｗｗは６０ｎｍ程度でほぼ一定となった。
【００４６】
一方、１×１０18 atoms／ｃｍ2以上注入した媒体ではＭｗｗを正常に評価できなかった。これは、注入量が極端に多くなることによって注入したイオンが記録トラックの方に拡散し、記録トラックの磁化が減少してＭｗｗを正常に評価できるだけの出力が得られなかったためである。
【００４７】
以上より、イオン注入を実施することで記録再生特性を向上させることができ、特に注入量を４×１０16 atoms／ｃｍ2以上とすることでＭｗｗ低減効果が大きいことが確認できた。
【００４８】
以上のようなＭｗｗの変化の傾向は次のように説明できる。注入量が少ない１×１０16 atoms／ｃｍ2以下のＭｗｗがほぼ一定の領域は、トラック分離域２３の磁化があまり減少しておらず、トラック間を十分に分離できていない領域である。その後、注入量が増加するに従ってトラック分離域２３の磁化や保磁力が徐々に減少し、トラック間の磁気的な結合が弱まっていきＭｗｗが徐々に減少したものである。Ｍｗｗがほぼ一定となった注入量が４×１０16atoms／ｃｍ2以上では、トラック分離域２３の磁化がほぼゼロとなり、トラック間を十分に分離できている領域である。トラック間の磁気的な分離が僅かでもあれば記録再生特性向上の効果はあるが、トラック分離域の磁化がほぼゼロとなりトラック間の磁気的分離が十分な場合には記録再生特性向上の効果は大きい。
【００４９】
実施例１と同様にＸ線回折を用いて作製した媒体の結晶構造を評価した。各媒体のＭｗｗと、記録トラックによるＣｏ（００．４）回折ピーク位置、トラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折ピーク位置、そこから計算されるＣｏ合金のｃ軸の格子定数、及び記録トラックとトラック分離域２３のＣｏのｃ軸の格子定数の比を図１５に示す。トラック分離域によるＣｏ（００．４）回折ピークはＣｒイオンの注入量が増加するにつれて低角側にシフトし、格子の拡大が観測された。Ｍｗｗが正常に評価できた媒体では、記録トラックによるＣｏ（００．４）回折ピークはＣｒが注入されていないため変化していない。
【００５０】
Ｍｗｗが正常に評価できなかった注入量が１×１０18 atoms／ｃｍ2以上の媒体に関しては、トラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折ピーク位置だけでなく、記録トラックによるＣｏ（００．４）回折ピーク位置も低角側にシフトした。これは、注入量が極端に多かったため記録トラックにＣｒイオンが拡散し記録トラックの格子定数まで拡大されたためである。
【００５１】
記録トラックとトラック分離域２３のＣｏ合金のｃ軸の格子定数の比に対するＭｗｗの変化を示したグラフが図１６である。これによると、格子定数の比が大きくなるにつれてＭｗｗが減少していき、格子定数の比が１．０２以上、すなわちトラック分離域の格子定数が記録トラックの格子定数に比べ２％以上拡大した場合にＭｗｗがほぼ最小値に達することがわかった。
【００５２】
なお、Ｍｗｗが正常に評価できなかった注入量が１×１０18 atoms／ｃｍ2以上の媒体に関しては、格子定数の比が１．０３を超えた。トラック分離域２３を非磁性化する観点からは格子定数の比が１．０３を超えても問題ないと考えられるが、実際には格子定数の比が１．０３を超えるほど多量のイオンを注入した場合は、記録トラックへのイオンの拡散による磁化の減少が発生するため、記録密度を向上させる上で問題となる。
【００５３】
以上より、トラック分離域の格子定数を記録トラックの格子定数より大きくすることで記録再生特性を向上させることができ、特にトラック分離域の格子定数を記録トラックの格子定数より２％以上大きくすることで記録再生特性向上の効果が大きいことを確認した。
【００５４】
［実験例１］
イオン注入によるＣｏの格子定数の変化が磁気特性に及ぼす効果を確認するため、以下に示す実験を実施した。レジスト２０、レジストパターン２０’、潤滑膜２６を形成せずに実施例２と同様にサンプルを作製した。Ｃｒイオンの注入エネルギーは２０ｋｅＶとし、注入量は４×１０16 atoms／ｃｍ2から２×１０17atoms／ｃｍ2とした。レジスト２０を塗布せずレジストパターン２０’を形成していないため、本実施例のサンプルの磁性層は全面が実施例１のトラック分離域２３と同様の磁性層となっている。また、記録再生特性を評価しないため、本実施例では潤滑膜２６は形成しなかった。
【００５５】
作製した媒体に対し、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）による磁化測定と、Ｘ線回折による結晶構造解析を実施した。各媒体の磁化測定による飽和磁化と保磁力、Ｘ線回折によるＣｏ（００．４）回折ピーク位置、そこから計算されるＣｏ合金のｃ軸の格子定数、イオン注入していない媒体のＣｏの格子定数に対するイオン注入を実施した媒体のＣｏの格子定数の比を図１７に示す。
【００５６】
イオン注入の注入量が多くなるにつれてＣｏの格子定数が大きくなり、飽和磁化と保磁力が減少し、最終的に飽和磁化がほぼ０になっていることがわかる。
【００５７】
Ｃｏのｃ軸の格子定数の比に対する飽和磁化を示したグラフが図１８である。この図１８から、格子定数の比が１０２％以上、すなわちＣｏ合金の格子定数が２％大きくなったところで飽和磁化がほぼ０になることがわかった。実施例２の媒体でＭｗｗがほぼ最小値に達するのはトラック分離域２３の格子定数がトラックの格子定数よりも２％以上大きくなったところであった。
【００５８】
以上より、イオン注入によってトラック分離域２３の磁化が小さくなり、最終的になくなることによってＭｗｗが小さくなることが確認できた。
【実施例３】
【００５９】
Ｃｒイオン注入の注入量を４×１０16 atoms／ｃｍ2に固定し、注入エネルギーを４〜２８ｋｅＶの範囲で変化させて実施例１と同様に媒体を作製した。作製した媒体に対し、実施例１と同様にスピンスタンドによるＭｗｗ評価とＸ線回折による結晶構造評価を実施した。
【００６０】
各加速電圧における各媒体のＭｗｗ、記録トラックによるＣｏ（００．４）回折ピーク位置、トラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折ピーク位置、そこから計算されるＣｏ合金のｃ軸の格子定数、及び記録トラックとトラック分離域２３のＣｏ合金のｃ軸の格子定数の比を図１９に示す。比較のため、イオン注入を実施していないサンプルの評価結果も併せて記載した。
【００６１】
注入エネルギーを４ｋｅＶ、７ｋｅＶと上げるに従いＭｗｗが徐々に減少し、１０ｋｅＶ以上としたときに６０ｎｍ程度に達しほぼ一定となった。しかし、注入エネルギーを２４ｋｅＶ、２８ｋｅＶとしたものに関しては、ヘッドが安定に浮上せずＭｗｗが正常に評価できなかった。また、２４ｋｅＶと２８ｋｅＶの媒体はＸ線回折においてトラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折ピークが現れなかった。
【００６２】
注入エネルギーを２０ｋｅＶ以下とした場合に、トラック分離域２３のＣｏの結晶は破壊されずに結晶構造が維持されるため、媒体表面の平坦性が保たれヘッドの浮上性を確保できた。また、注入エネルギーを１０ｋｅＶ以上とした場合に、記録再生特性を特に大きく向上させることができた。
【実施例４】
【００６３】
注入する非磁性元素のイオン２２をＭｏ，Ｗ，及びＴａのイオンに変え、実施例１と同様に媒体を作製した。イオンの注入エネルギーは２０ｋｅＶとし、注入量は４×１０16 atoms／ｃｍ2とした。実施例１と同様に作製した媒体のＭｗｗと結晶構造をそれぞれスピンスタンドとＸ線回折を用いて評価した。
【００６４】
各媒体のＭｗｗ、Ｘ線回折による記録トラックとトラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折ピーク位置、そこから計算されるＣｏ合金のｃ軸の格子定数、及び記録トラックとトラック分離域２３のＣｏのｃ軸の格子定数の比を図２０に示す。比較のため、イオン注入を実施していない媒体の評価結果も併せて記載した。
【００６５】
イオン注入したどの媒体もＭｗｗは約６０ｎｍとなり、注入未実施の媒体に比べＭｗｗが小さくなった。また、イオン注入した各媒体とも記録トラックの格子定数に対しトラック分離域２３の格子定数が２．８〜２．９％拡大していることが確認された。
【００６６】
以上より、本実施例の媒体は実施例１と同様にトラック分離域によって記録トラック間を磁気的に分断し、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できた。つまり、注入する非磁性元素としてＭｏ，Ｗ，及びＴａの使用が可能である。
【００６７】
ただし、本実施例で用いた各元素は融点が高いため、陰極のアーク放電によりプラズマを生成する方法では放電が立ちにくく、実施例１で用いたＣｒに比べ陰極のターゲットを頻繁に交換する必要があった。したがって、注入する非磁性元素は、工業的な観点からＣｒであることが望ましい。
【００６８】
［実験例２］
Ｃｏ合金以外の磁気記録層に対するイオン注入の効果を確認するため、以下に示す実験を実施した。実験例２による磁気記録媒体及びその製造方法を図２１、２２に示す。
【００６９】
基板３０として単結晶ＭｇＯ基板を用い、配向制御層３１としてＰｔ層を３０ｎｍ成膜した。
【００７０】
基板を６００℃に加熱した後、磁性層３２として５０at.%Ｆｅ−５０at.%Ｐｔ合金層を１２ｎｍ、カーボン保護膜３３を５ｎｍ順次成膜した（図２１）。
【００７１】
上記各層の成膜には真空中で複数の層を連続成膜可能なスパッタリング装置を用いた。各層を成膜する際のＡｒガス圧は１Ｐａとした。
【００７２】
実施例１と同様の方法で非磁性元素のイオン３４としてＣｒイオンを媒体に注入した（図２２）。注入エネルギー１２ｋｅＶとし、照射量は３×１０17 atoms／ｃｍ2とした。比較例として、Ｃｒイオンを注入しない媒体も作製した。
【００７３】
作製した媒体に対し、ＶＳＭによる磁化測定と、Ｘ線回折による結晶構造解析を実施した。
【００７４】
イオン注入を実施しなかった媒体の飽和磁化は１．３１Ｔであった。Ｘ線回折ではＦｅＰｔによるＬ１０規則構造のピークが観測され、イオン注入を実施しなかった媒体のＦｅＰｔ（００４）回折ピーク位置は１１１．８１°、計算されるｃ軸の格子定数は０．３７２４ｎｍであった。それに対し、イオン注入を実施した媒体の飽和磁化はほぼ０となり、ＦｅＰｔ（００４）回折ピーク位置は１０７．６０°、計算されるＦｅＰｔのｃ軸の格子定数は０．３８２１ｎｍであった。イオン注入を実施した媒体の格子定数はイオン注入を実施しなかった媒体に比べ、約２．６％大きくなった。
【００７５】
以上より、本実施例の媒体においても実施例３と同様に、イオン注入を実施することで格子が拡大され磁化がほぼ０になることが確認できた。特に、Ｌ１０規則構造のＦｅＰｔ合金は正方晶であり、六方晶のＣｏ合金と同様にｃ軸方向に大きな結晶磁気異方性を有する。正方晶の場合も六方晶の場合と同様に、ｃ軸方向に格子を拡大することで結晶磁気異方性が大きく減少するため、イオン注入の効果が大きくなる。
【符号の説明】
【００７６】
１０：基板
１１：密着層
１２：第一軟磁性層
１３：反強磁性結合層
１４：第二軟磁性層
１５：下地層
１６：第一配向制御層
１７：第二配向制御層
１８：第一磁性層
１９：第二磁性層
２０：レジスト
２０’：レジストパターン
２１：スタンパー
２２：非磁性元素のイオン
２３：トラック分離域
２４：酸化層
２５：ＤＬＣ保護膜
２６：潤滑膜
３０：基板
３１：配向制御層
３２：磁性層
３３：カーボン保護膜
３４：非磁性元素のイオン
【背景技術】
【０００１】
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さらなる大容量化・高性能化の要求が高まっている。
【０００２】
高記録密度化のためには磁気記録媒体の磁化反転単位を小さくし、媒体ノイズを低減する必要がある。その方法として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メディア（図１）、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メディア（図２）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。
【０００４】
例えば、ディスクリートトラックメディアにおいては、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作製しておき、その上に磁性膜を形成することで、磁性膜に凹凸形状を作る基板加工型や、磁性膜にマスクを形成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作る磁性膜加工型が提案されている。
【０００５】
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。
【０００６】
これらを解決する手段として、イオン注入を用いて分離域を形成する方法が試みられている。例えば、特許文献１では、分離域を形成する際、あらかじめ形成したＣｏ含有磁性膜に部分的に原子を注入し、磁性膜のＸ線回折によるＣｏ（００２）又はＣｏ（１１０）ピーク強度を２分の１以下にして形成する方法が開示されている。この方法により製造された磁気記録媒体は、分離部が非晶質化し、分離部の保磁力と残留磁化が極限まで低下することで、磁気記録の際の書きにじみを回避できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２７３０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ディスクリートトラック媒体やビットパターン媒体において、記録トラック間や記録ビット間を分離する方法は重要な課題である。
【０００９】
上記文献のような方法を用いる場合、結晶構造を有していた分離域がイオン注入により非晶質化する。分離域にこのような大きな構造変化を伴った場合には、媒体表面の平坦性が悪化し、ナノスペーシング化が困難であった。すなわち、高記録密度化のため磁気ヘッドの浮上量を低下させた場合に安定な記録再生が不可能となった。言い換えると、媒体の信頼性を十分に確保できなくなる問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、良好な記録再生特性と信頼性を両立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を作製することである。特に、イオン注入によってディスクリートトラック媒体やビットパターン媒体の分離域を形成する場合において、媒体表面の平坦性を十分に確保しながら分離域の磁化を十分に減少させるように分離域の構造を適切に制御し、高記録密度化と信頼性を両立可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の磁気記録媒体は、基板上に直接もしくは間接的に形成された磁気記録層を有し、磁気記録層は結晶構造を有する合金からなり、おおむね同心円状に形成された記録トラックと記録トラック間に形成されたトラック分離域を有し、トラック分離域の合金組成が記録トラックの合金組成に特定の非磁性元素を加えた組成であり、トラック分離域の合金結晶の格子定数が記録トラックの合金結晶の格子定数よりも大きい構成を有する。
【００１２】
磁気記録層の結晶構造が六方晶もしくは正方晶であり、トラック分離域の合金結晶のｃ軸の格子定数が記録トラックの合金結晶のｃ軸の格子定数よりも大きいとよい。
【００１３】
トラック分離域の合金結晶の格子定数が記録トラックの合金結晶の格子定数よりも２％以上大きいとよい。
【００１４】
トラック分離域はＣｒ，Ｍｏ，Ｗ及びＴａからなる群から選ばれる１種類以上の元素を含有するとよく、特にＣｒを含有することが好ましい。
【００１５】
トラック分離域の合金結晶の格子定数を記録トラックの合金結晶の格子定数よりも大きくする方法として、トラック分離域に非磁性元素のイオンを注入する方法を用いるとよい。
【００１６】
イオン注入する非磁性元素としてＣｒ，Ｍｏ，Ｗ及びＴａからなる群から選ばれる１種類以上の元素を用いるとよく、特にＣｒを用いることが好ましい。
【００１７】
イオン注入時の注入エネルギーは１０ｋｅＶ以上２０ｋｅＶ以下とするとよい。また、イオン注入時の注入量は４×１０16atoms／ｃｍ2以上３×１０17atoms／ｃｍ2以下とするとよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、良好な記録再生特性と信頼性を両立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を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ディスクリートトラックメディアの模式図。
【図２】ビットパターンメディアの模式図。
【図３】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図４】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図５】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図６】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図７】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図８】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図９】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図１０】実施例１による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図１１】実施例１によるＸ線回折スペクトルを示した図。
【図１２】実施例１によるＸ線回折スペクトルを示した図。
【図１３】比較例１によるＸ線回折スペクトルを示した図。
【図１４】実施例２による磁気的書き込み幅Ｍｗｗの評価結果を示した図。
【図１５】実施例２よるＭｗｗとＸ線回折による評価結果を示した図。
【図１６】実施例２によるＭｗｗと格子定数比の関係を示した図。
【図１７】実験例１による磁化測定の評価結果とＸ線回折による評価結果を示した図。
【図１８】実験例１による飽和磁化と格子定数比の関係を示した図。
【図１９】実施例３によるＭｗｗとＸ線回折による評価結果を示した図。
【図２０】実施例４によるＭｗｗとＸ線回折による評価結果を示した図。
【図２１】実験例２による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【図２２】実験例２による磁気記録媒体の製造工程を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２１】
図３〜１０を参照して、本発明の磁気記録媒体及びその製造方法の一例を示す。本実施例ではディスクリートトラック媒体を作製し、磁気ヘッドの浮上テスト及び記録再生特性評価を行った結果を示す。
【００２２】
基板１０として、硼珪酸ガラス、或いは基板表面を化学強化したアルミノシリケートガラスからなる基板を洗浄後、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。
【００２３】
前記工程を経た基板上に密着層１１として５０at.%Ａｌ−５０at.%Ｔｉ合金層を５ｎｍ、第一軟磁性層１２として５１at.%Ｆｅ−３４at.%Ｃｏ−１０at.%Ｔａ−５at.%Ｚｒ合金層を１５ｎｍ、反強磁性結合層１３としてＲｕ層を０．５ｎｍ、第二軟磁性層１４として５１at.%Ｆｅ−３４at.%Ｃｏ−１０at.%Ｔａ−５at.%Ｚｒ合金層を１５ｎｍ、下地層１５として５０at.%Ｃｒ−５０at.%Ｔｉ合金層を２ｎｍ、第一配向制御層１６として９４at.%Ｎｉ−６at.%Ｗ合金層を７ｎｍ、第二配向制御層１７としてＲｕ層を１７ｎｍ、第一磁性層１８として５９mol.%Ｃｏ−１６mol.%Ｃｒ−１７mol.%Ｐｔ−８mol.%ＳｉＯ2合金層を１３ｎｍ、第二磁性層１９として６３at.%Ｃｏ−１５at.%Ｃｒ−１４at.%Ｐｔ−８at.%Ｂ合金層を６ｎｍ順次積層した（図３）。
【００２４】
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１７と第一磁性層１８以外の層を成膜する際は１Ｐａとした。第二配向制御層１７を成膜する際のＡｒガス圧は、第二配向制御層の下部側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。
【００２５】
前記工程を経た媒体にレジスト２０を塗布した後、記録トラックとサーボのパターンが形成されたスタンパー２１をレジスト２０に押し付けることによってレジスト２０に記録トラックとサーボのパターンを転写した（図４〜６）。パターン２０の溝部分のレジスト残膜は酸素ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ；Reactive Ion Etching）にて除去し、トラックピッチ１００ｎｍ、トラック幅５０ｎｍ、高さ１２０ｎｍの記録トラック及びサーボのレジストパターン２０’を形成した（図７）。
【００２６】
レジストパターン形成後、非磁性元素のイオン２２としてＣｒイオンを媒体に注入し、第一磁性層１８及び第二磁性層１９の一部にＣｒが注入されたトラック分離域２３を形成した（図８）。なお、トラック分離域２３形成の際、注入エネルギーによっては第二配向制御層１７の一部にもＣｒイオンが注入される場合があるが、媒体の性能上問題はない。
【００２７】
イオンを媒体に注入する方法としては、注入する非磁性元素（ここではＣｒ）を主成分とする陰極のアーク放電によりプラズマを生成し、生成したプラズマを湾曲した磁場ダクトにより輸送して、媒体にプラズマビームを照射する方法を用いた。あるいは、非磁性元素のイオン２２を注入する方法としてイオンビーム源を利用してもよい。Ｃｒイオンの注入エネルギーは２０ｋｅＶとし、注入量は４×１０16atoms／ｃｍ2とした。比較のため、イオンを注入しないサンプルも併せて作製した。
【００２８】
Ｃｒイオン注入後、ＣＦ4及び酸素を用いたＲＩＥにてレジストパターン２０’を除去した（図９）。
【００２９】
ＲＩＥによって媒体表面に形成された酸化層２４をスパッタエッチングにて除去し、ＣＶＤにてＤＬＣ（Diamond-like Carbon）保護膜２５を４ｎｍ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２６を形成した（図１０）。
【００３０】
ＤＬＣ保護膜の代わりに、スパッタリング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）保護膜などを用いることもできる。
【００３１】
作製した媒体の磁気的書き込み幅Ｍｗｗ（Magnetic Write Width）をスピンスタンドにより評価した。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。ディスクリートトラック媒体において、記録トラックがトラック分離域によって磁気的に分離された場合には、書きにじみ領域からのノイズを抑え、隣接トラック書き込みの影響を低減できるため、トラック密度を増加させることができる。トラック分離域による効果的な磁気的分離が行われた場合にはＭｗｗが減少するため、ここではＭｗｗを記録再生特性の指標とした。
【００３２】
Ｃｒイオンを注入した媒体と注入しなかった媒体について磁気ヘッドの浮上テストを行ったところ、磁気ヘッドの浮上性はどちらの媒体も良好であり、差はなかった。Ｍｗｗを評価したところ、Ｃｒイオンを注入しなかった媒体のＭｗｗが７８ｎｍであったのに対し、Ｃｒイオンを注入した媒体のＭｗｗは６０ｎｍと大きく減少した。すなわち、Ｃｒイオンの注入によりトラック分離域２３を形成することで、ヘッドの浮上性を損なうことなく、記録トラック幅を狭くし記録再生特性を向上させることができた。
【００３３】
Ｘ線回折を用いて、作製した媒体の結晶構造を評価した。Ｘ線装置はリガク社製のRINT1400を用い、θ−２θ法によって評価を実施した。Ｘ線源にはＣｕＫα１線を用い、印加電圧を５０ｋＶ、電流を１６０ｍＡに設定した。光学系は、発散スリットを１°、散乱スリットを１°、受光スリットを０．３ｍｍとし、湾曲モノクロメータを使用して単色化した。
【００３４】
Ｃｒイオンを注入しなかった媒体では、９２．０°付近に第二配向制御層１７によるＲｕ（００．４）回折ピーク、９５．２°付近に第一磁性層１８及び第二磁性層１９によるＣｏ（００．４）回折ピーク、９６．６°付近に第一配向制御層１６によるＮｉ（２２２）回折ピークをそれぞれ観測した（図１１）。それに対し、Ｃｒイオンを注入した媒体では、上記の回折ピークに追加して９２．７°付近にもう一つ別の回折ピークを観測した（図１２）。
【００３５】
これは、Ｃｒイオンがトラック分離域２３に注入されることで、トラック分離域２３のＣｏの格子が拡大されたため、トラック分離域２３のＣｏ（００．４）回折ピークが本来のＣｏ（００．４）回折ピークよりも低角側に現れたものである。すなわち、９５．３°付近のピークは記録トラックによるＣｏ（００．４）回折ピークであり、９２．７°付近のピークはトラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折ピークである。
【００３６】
適度なエネルギーで適度な量のＣｒイオンをＣｏ合金に注入することにより、Ｃｏ合金結晶の間にＣｒ原子を入り込ませてＣｏ合金結晶の格子を拡大させることができる。この格子の拡大はＣｏの結晶磁気異方性とＣｏ原子間の交換相互作用を低減させる効果を有するため、トラック分離域２３の磁化や保磁力を著しく減少させることができ、それによってトラック間の磁気的な分離を効果的に行うことができる。特にＣｏ合金の結晶構造は六方晶であり、ｃ軸方向に大きな結晶磁気異方性を有するが、負の磁歪を有するためｃ軸方向に格子が拡大されると結晶磁気異方性が大きく減少する。したがって、上記のようなイオン注入を利用して結晶格子を拡大する方法は、Ｃｏ合金のような六方晶の材料に対して効果が大きい。
【００３７】
エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）を用い、トラック分離域２３と記録トラック部分におけるＣｏ，Ｃｒ及びＰｔの濃度を分析した。分析位置は、トラック分離域２３及び記録トラックのそれぞれ第二磁性層１９の中心付近とした。トラック分離域２３のＣｏ，Ｃｒ，Ｐｔの濃度がそれぞれ５９at.%，３０at.%，１１at.%であったのに対し、記録トラックのＣｏ，Ｃｒ，Ｐｔの濃度はそれぞれ７３at.%，１３at.%，１４at.%であった。Ｃｒイオンが注入されたトラック分離域２３のＣｒ濃度が、Ｃｒイオンが注入されていない記録トラックのＣｒ濃度よりも多いことがわかる。すなわち、Ｃｒイオンを注入することでトラック分離域２３のＣｏ合金結晶の間にＣｒ原子が入り込み、トラック分離域２３のＣｒ濃度が増加したことがわかる。トラック分離域２３はＣｒ濃度が相対的に増加したため、ＣｏとＰｔの濃度が記録トラックのＣｏやＰｔの濃度に比べ相対的に減少して見えている。しかし、Ｃｏ対Ｐｔの濃度比はトラック分離域２３と記録トラックでほぼ同じであるため、トラック分離域２３の組成は記録トラックの組成に注入したＣｒが加わった組成であることがわかる。なお、本分析では第二磁性層に含まれるＢを分析できなかったため、媒体作製に使用したターゲットの組成とは濃度の値が異なっている。
【００３８】
以上より、トラック分離域の格子定数を記録トラックの格子定数より大きくすることで、ナノスペーシング化に対する信頼性を損なうことなく、記録トラック間を磁気的に分断し、記録再生特性を向上させることができた。
【００３９】
また、本実施例におけるスタンパー２１にビットパターン媒体の記録トラックとサーボパターンが形成されたものを用い、トラックピッチ１００ｎｍ、ビットピッチ１００ｎｍ、トラック幅５０ｎｍ、ビット幅５０ｎｍ、高さ１２０ｎｍの記録トラック及びサーボのレジストパターン２０’を形成することで、ビットパターン媒体が作製できることを確認した。
【００４０】
［比較例１］
Ｃｒイオン注入の注入エネルギーを２４ｋｅＶとし、注入量を４×１０16atoms／ｃｍ2として実施例１と同様に媒体を作製した。
【００４１】
実施例１と同様にＭｗｗを評価しようとしたところ、ヘッドが安定に浮上せず、Ｍｗｗを正常に評価できなかった。また、実施例１と同様にＸ線回折による結晶構造の評価を実施したところ、トラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折のピークが現れなかった（図１３）。本比較例の媒体の表面をＡＦＭで観察したところ、トラック分離域２３と記録トラックの間に３．２ｎｍの段差を生じ、トラック分離域２３の表面が記録トラックの表面よりも低くなっていることを確認した。
【００４２】
トラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折のピークが現れなかったのは、イオン注入によりトラック分離域２３のＣｏの結晶が破壊され、非晶質化したためである。このような大きな構造変化が起こった場合には媒体表面の平坦性が損なわれ、磁気ヘッドの浮上性に問題が発生する。媒体の信頼性を確保するためには、磁気記録層の結晶構造を維持することが必要である。
【００４３】
なお、実施例１の媒体に関してもＡＦＭによる表面観察を実施したが、トラック分離域２３と記録トラックの間に明確な段差は確認できなかった。ＡＦＭの分解能から考えて、実施例１の媒体に関してはトラック分離域２３と記録トラックの間の段差は１ｎｍ未満であると言える。磁気ヘッドの浮上性を確保するためには、通常媒体表面はＡＦＭによる表面粗さ１ｎｍ未満とする必要がある。段差の大きさから考えても実施例１の媒体はヘッドの浮上性に対する十分な信頼性を確保できており、本比較例の媒体は信頼性が不十分であると言える。
【実施例２】
【００４４】
Ｃｒイオン注入の注入エネルギーを２０ｋｅＶとし、注入量を４×１０15〜１×１０19 atoms／ｃｍ2の間で変えて実施例１と同様に媒体を作製した。実施例１と同様にＭｗｗを評価した。結果を図１４に示す。
【００４５】
Ｍｗｗはイオン注入を実施したどの媒体もイオン注入を実施しなかった媒体よりも小さくなった。イオン注入を実施した媒体では、Ｍｗｗは注入量が少ない１×１０16 atoms／ｃｍ2以下のところでは７５ｎｍ程度でほぼ一定で、それ以降注入量が増えるに従って徐々にＭｗｗが減少し、注入量が４×１０16atoms／ｃｍ2から２×１０17 atoms／ｃｍ2の範囲ではＭｗｗは６０ｎｍ程度でほぼ一定となった。
【００４６】
一方、１×１０18 atoms／ｃｍ2以上注入した媒体ではＭｗｗを正常に評価できなかった。これは、注入量が極端に多くなることによって注入したイオンが記録トラックの方に拡散し、記録トラックの磁化が減少してＭｗｗを正常に評価できるだけの出力が得られなかったためである。
【００４７】
以上より、イオン注入を実施することで記録再生特性を向上させることができ、特に注入量を４×１０16 atoms／ｃｍ2以上とすることでＭｗｗ低減効果が大きいことが確認できた。
【００４８】
以上のようなＭｗｗの変化の傾向は次のように説明できる。注入量が少ない１×１０16 atoms／ｃｍ2以下のＭｗｗがほぼ一定の領域は、トラック分離域２３の磁化があまり減少しておらず、トラック間を十分に分離できていない領域である。その後、注入量が増加するに従ってトラック分離域２３の磁化や保磁力が徐々に減少し、トラック間の磁気的な結合が弱まっていきＭｗｗが徐々に減少したものである。Ｍｗｗがほぼ一定となった注入量が４×１０16atoms／ｃｍ2以上では、トラック分離域２３の磁化がほぼゼロとなり、トラック間を十分に分離できている領域である。トラック間の磁気的な分離が僅かでもあれば記録再生特性向上の効果はあるが、トラック分離域の磁化がほぼゼロとなりトラック間の磁気的分離が十分な場合には記録再生特性向上の効果は大きい。
【００４９】
実施例１と同様にＸ線回折を用いて作製した媒体の結晶構造を評価した。各媒体のＭｗｗと、記録トラックによるＣｏ（００．４）回折ピーク位置、トラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折ピーク位置、そこから計算されるＣｏ合金のｃ軸の格子定数、及び記録トラックとトラック分離域２３のＣｏのｃ軸の格子定数の比を図１５に示す。トラック分離域によるＣｏ（００．４）回折ピークはＣｒイオンの注入量が増加するにつれて低角側にシフトし、格子の拡大が観測された。Ｍｗｗが正常に評価できた媒体では、記録トラックによるＣｏ（００．４）回折ピークはＣｒが注入されていないため変化していない。
【００５０】
Ｍｗｗが正常に評価できなかった注入量が１×１０18 atoms／ｃｍ2以上の媒体に関しては、トラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折ピーク位置だけでなく、記録トラックによるＣｏ（００．４）回折ピーク位置も低角側にシフトした。これは、注入量が極端に多かったため記録トラックにＣｒイオンが拡散し記録トラックの格子定数まで拡大されたためである。
【００５１】
記録トラックとトラック分離域２３のＣｏ合金のｃ軸の格子定数の比に対するＭｗｗの変化を示したグラフが図１６である。これによると、格子定数の比が大きくなるにつれてＭｗｗが減少していき、格子定数の比が１．０２以上、すなわちトラック分離域の格子定数が記録トラックの格子定数に比べ２％以上拡大した場合にＭｗｗがほぼ最小値に達することがわかった。
【００５２】
なお、Ｍｗｗが正常に評価できなかった注入量が１×１０18 atoms／ｃｍ2以上の媒体に関しては、格子定数の比が１．０３を超えた。トラック分離域２３を非磁性化する観点からは格子定数の比が１．０３を超えても問題ないと考えられるが、実際には格子定数の比が１．０３を超えるほど多量のイオンを注入した場合は、記録トラックへのイオンの拡散による磁化の減少が発生するため、記録密度を向上させる上で問題となる。
【００５３】
以上より、トラック分離域の格子定数を記録トラックの格子定数より大きくすることで記録再生特性を向上させることができ、特にトラック分離域の格子定数を記録トラックの格子定数より２％以上大きくすることで記録再生特性向上の効果が大きいことを確認した。
【００５４】
［実験例１］
イオン注入によるＣｏの格子定数の変化が磁気特性に及ぼす効果を確認するため、以下に示す実験を実施した。レジスト２０、レジストパターン２０’、潤滑膜２６を形成せずに実施例２と同様にサンプルを作製した。Ｃｒイオンの注入エネルギーは２０ｋｅＶとし、注入量は４×１０16 atoms／ｃｍ2から２×１０17atoms／ｃｍ2とした。レジスト２０を塗布せずレジストパターン２０’を形成していないため、本実施例のサンプルの磁性層は全面が実施例１のトラック分離域２３と同様の磁性層となっている。また、記録再生特性を評価しないため、本実施例では潤滑膜２６は形成しなかった。
【００５５】
作製した媒体に対し、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）による磁化測定と、Ｘ線回折による結晶構造解析を実施した。各媒体の磁化測定による飽和磁化と保磁力、Ｘ線回折によるＣｏ（００．４）回折ピーク位置、そこから計算されるＣｏ合金のｃ軸の格子定数、イオン注入していない媒体のＣｏの格子定数に対するイオン注入を実施した媒体のＣｏの格子定数の比を図１７に示す。
【００５６】
イオン注入の注入量が多くなるにつれてＣｏの格子定数が大きくなり、飽和磁化と保磁力が減少し、最終的に飽和磁化がほぼ０になっていることがわかる。
【００５７】
Ｃｏのｃ軸の格子定数の比に対する飽和磁化を示したグラフが図１８である。この図１８から、格子定数の比が１０２％以上、すなわちＣｏ合金の格子定数が２％大きくなったところで飽和磁化がほぼ０になることがわかった。実施例２の媒体でＭｗｗがほぼ最小値に達するのはトラック分離域２３の格子定数がトラックの格子定数よりも２％以上大きくなったところであった。
【００５８】
以上より、イオン注入によってトラック分離域２３の磁化が小さくなり、最終的になくなることによってＭｗｗが小さくなることが確認できた。
【実施例３】
【００５９】
Ｃｒイオン注入の注入量を４×１０16 atoms／ｃｍ2に固定し、注入エネルギーを４〜２８ｋｅＶの範囲で変化させて実施例１と同様に媒体を作製した。作製した媒体に対し、実施例１と同様にスピンスタンドによるＭｗｗ評価とＸ線回折による結晶構造評価を実施した。
【００６０】
各加速電圧における各媒体のＭｗｗ、記録トラックによるＣｏ（００．４）回折ピーク位置、トラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折ピーク位置、そこから計算されるＣｏ合金のｃ軸の格子定数、及び記録トラックとトラック分離域２３のＣｏ合金のｃ軸の格子定数の比を図１９に示す。比較のため、イオン注入を実施していないサンプルの評価結果も併せて記載した。
【００６１】
注入エネルギーを４ｋｅＶ、７ｋｅＶと上げるに従いＭｗｗが徐々に減少し、１０ｋｅＶ以上としたときに６０ｎｍ程度に達しほぼ一定となった。しかし、注入エネルギーを２４ｋｅＶ、２８ｋｅＶとしたものに関しては、ヘッドが安定に浮上せずＭｗｗが正常に評価できなかった。また、２４ｋｅＶと２８ｋｅＶの媒体はＸ線回折においてトラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折ピークが現れなかった。
【００６２】
注入エネルギーを２０ｋｅＶ以下とした場合に、トラック分離域２３のＣｏの結晶は破壊されずに結晶構造が維持されるため、媒体表面の平坦性が保たれヘッドの浮上性を確保できた。また、注入エネルギーを１０ｋｅＶ以上とした場合に、記録再生特性を特に大きく向上させることができた。
【実施例４】
【００６３】
注入する非磁性元素のイオン２２をＭｏ，Ｗ，及びＴａのイオンに変え、実施例１と同様に媒体を作製した。イオンの注入エネルギーは２０ｋｅＶとし、注入量は４×１０16 atoms／ｃｍ2とした。実施例１と同様に作製した媒体のＭｗｗと結晶構造をそれぞれスピンスタンドとＸ線回折を用いて評価した。
【００６４】
各媒体のＭｗｗ、Ｘ線回折による記録トラックとトラック分離域２３によるＣｏ（００．４）回折ピーク位置、そこから計算されるＣｏ合金のｃ軸の格子定数、及び記録トラックとトラック分離域２３のＣｏのｃ軸の格子定数の比を図２０に示す。比較のため、イオン注入を実施していない媒体の評価結果も併せて記載した。
【００６５】
イオン注入したどの媒体もＭｗｗは約６０ｎｍとなり、注入未実施の媒体に比べＭｗｗが小さくなった。また、イオン注入した各媒体とも記録トラックの格子定数に対しトラック分離域２３の格子定数が２．８〜２．９％拡大していることが確認された。
【００６６】
以上より、本実施例の媒体は実施例１と同様にトラック分離域によって記録トラック間を磁気的に分断し、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できた。つまり、注入する非磁性元素としてＭｏ，Ｗ，及びＴａの使用が可能である。
【００６７】
ただし、本実施例で用いた各元素は融点が高いため、陰極のアーク放電によりプラズマを生成する方法では放電が立ちにくく、実施例１で用いたＣｒに比べ陰極のターゲットを頻繁に交換する必要があった。したがって、注入する非磁性元素は、工業的な観点からＣｒであることが望ましい。
【００６８】
［実験例２］
Ｃｏ合金以外の磁気記録層に対するイオン注入の効果を確認するため、以下に示す実験を実施した。実験例２による磁気記録媒体及びその製造方法を図２１、２２に示す。
【００６９】
基板３０として単結晶ＭｇＯ基板を用い、配向制御層３１としてＰｔ層を３０ｎｍ成膜した。
【００７０】
基板を６００℃に加熱した後、磁性層３２として５０at.%Ｆｅ−５０at.%Ｐｔ合金層を１２ｎｍ、カーボン保護膜３３を５ｎｍ順次成膜した（図２１）。
【００７１】
上記各層の成膜には真空中で複数の層を連続成膜可能なスパッタリング装置を用いた。各層を成膜する際のＡｒガス圧は１Ｐａとした。
【００７２】
実施例１と同様の方法で非磁性元素のイオン３４としてＣｒイオンを媒体に注入した（図２２）。注入エネルギー１２ｋｅＶとし、照射量は３×１０17 atoms／ｃｍ2とした。比較例として、Ｃｒイオンを注入しない媒体も作製した。
【００７３】
作製した媒体に対し、ＶＳＭによる磁化測定と、Ｘ線回折による結晶構造解析を実施した。
【００７４】
イオン注入を実施しなかった媒体の飽和磁化は１．３１Ｔであった。Ｘ線回折ではＦｅＰｔによるＬ１０規則構造のピークが観測され、イオン注入を実施しなかった媒体のＦｅＰｔ（００４）回折ピーク位置は１１１．８１°、計算されるｃ軸の格子定数は０．３７２４ｎｍであった。それに対し、イオン注入を実施した媒体の飽和磁化はほぼ０となり、ＦｅＰｔ（００４）回折ピーク位置は１０７．６０°、計算されるＦｅＰｔのｃ軸の格子定数は０．３８２１ｎｍであった。イオン注入を実施した媒体の格子定数はイオン注入を実施しなかった媒体に比べ、約２．６％大きくなった。
【００７５】
以上より、本実施例の媒体においても実施例３と同様に、イオン注入を実施することで格子が拡大され磁化がほぼ０になることが確認できた。特に、Ｌ１０規則構造のＦｅＰｔ合金は正方晶であり、六方晶のＣｏ合金と同様にｃ軸方向に大きな結晶磁気異方性を有する。正方晶の場合も六方晶の場合と同様に、ｃ軸方向に格子を拡大することで結晶磁気異方性が大きく減少するため、イオン注入の効果が大きくなる。
【符号の説明】
【００７６】
１０：基板
１１：密着層
１２：第一軟磁性層
１３：反強磁性結合層
１４：第二軟磁性層
１５：下地層
１６：第一配向制御層
１７：第二配向制御層
１８：第一磁性層
１９：第二磁性層
２０：レジスト
２０’：レジストパターン
２１：スタンパー
２２：非磁性元素のイオン
２３：トラック分離域
２４：酸化層
２５：ＤＬＣ保護膜
２６：潤滑膜
３０：基板
３１：配向制御層
３２：磁性層
３３：カーボン保護膜
３４：非磁性元素のイオン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に直接もしくは間接的に形成された磁気記録層を有する磁気記録媒体であって、
前記磁気記録層は結晶構造を有する合金からなり、
前記磁気記録層はおおむね同心円状に形成された記録トラックと、前記記録トラックの間に形成されたトラック分離域を有し、
前記トラック分離域の合金組成が前記記録トラックの合金組成に特定の非磁性元素を加えた組成であり、
前記トラック分離域の合金結晶の格子定数が前記記録トラックの合金結晶の格子定数よりも大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気記録媒体において、前記結晶構造が六方晶もしくは正方晶であり、前記トラック分離域の合金結晶の格子定数と前記記録トラックの合金結晶の格子定数が結晶のｃ軸の格子定数であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気記録媒体において、前記トラック分離域の合金結晶の格子定数が前記記録トラックの合金結晶の格子定数よりも２％以上大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項１に記載の磁気記録媒体において、前記特定の非磁性元素がＣｒ，Ｍｏ，Ｗ及びＴａからなる群から選ばれる元素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に記載の磁気記録媒体において、前記特定の非磁性元素がＣｒであることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項６】
基板上に直接もしくは間接的に形成された磁気記録層を有し、前記磁気記録層は結晶構造を有する合金からなり、前記磁気記録層はおおむね同心円状に形成された記録トラックと、前記記録トラックの間に形成されたトラック分離域を有する磁気記録媒体の製造方法であって、
前記磁気記録層を形成する工程と、
前記トラック分離域に対応する前記磁気記録層の領域に非磁性元素のイオンを注入することによって当該領域の合金結晶の格子定数を前記磁気記録層の他の領域の合金結晶の格子定数よりも大きくすることにより前記トラック分離域を形成する工程と
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に記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記結晶構造が六方晶もしくは正方晶であり、前記トラック分離域の合金結晶の格子定数と前記記録トラックの合金結晶の格子定数が結晶のｃ軸の格子定数であ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に記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記非磁性元素がＣｒ，Ｍｏ，Ｗ及びＴａからなる群から選ばれる元素であ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に記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記非磁性元素がＣｒであ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に記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記非磁性元素のイオンを注入する時の注入エネルギーが１０ｋｅＶ以上２０ｋｅＶ以下である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６に記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記非磁性元素のイオンを注入する時の注入量が４×１０16 atoms／ｃｍ2以上３×１０17atoms／ｃｍ2以下であることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１】
基板上に直接もしくは間接的に形成された磁気記録層を有する磁気記録媒体であって、
前記磁気記録層は結晶構造を有する合金からなり、
前記磁気記録層はおおむね同心円状に形成された記録トラックと、前記記録トラックの間に形成されたトラック分離域を有し、
前記トラック分離域の合金組成が前記記録トラックの合金組成に特定の非磁性元素を加えた組成であり、
前記トラック分離域の合金結晶の格子定数が前記記録トラックの合金結晶の格子定数よりも大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気記録媒体において、前記結晶構造が六方晶もしくは正方晶であり、前記トラック分離域の合金結晶の格子定数と前記記録トラックの合金結晶の格子定数が結晶のｃ軸の格子定数であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気記録媒体において、前記トラック分離域の合金結晶の格子定数が前記記録トラックの合金結晶の格子定数よりも２％以上大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項１に記載の磁気記録媒体において、前記特定の非磁性元素がＣｒ，Ｍｏ，Ｗ及びＴａからなる群から選ばれる元素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に記載の磁気記録媒体において、前記特定の非磁性元素がＣｒであることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項６】
基板上に直接もしくは間接的に形成された磁気記録層を有し、前記磁気記録層は結晶構造を有する合金からなり、前記磁気記録層はおおむね同心円状に形成された記録トラックと、前記記録トラックの間に形成されたトラック分離域を有する磁気記録媒体の製造方法であって、
前記磁気記録層を形成する工程と、
前記トラック分離域に対応する前記磁気記録層の領域に非磁性元素のイオンを注入することによって当該領域の合金結晶の格子定数を前記磁気記録層の他の領域の合金結晶の格子定数よりも大きくすることにより前記トラック分離域を形成する工程と
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に記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記結晶構造が六方晶もしくは正方晶であり、前記トラック分離域の合金結晶の格子定数と前記記録トラックの合金結晶の格子定数が結晶のｃ軸の格子定数であ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に記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記非磁性元素がＣｒ，Ｍｏ，Ｗ及びＴａからなる群から選ばれる元素であ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に記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記非磁性元素がＣｒであ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に記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記非磁性元素のイオンを注入する時の注入エネルギーが１０ｋｅＶ以上２０ｋｅＶ以下である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６に記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記非磁性元素のイオンを注入する時の注入量が４×１０16 atoms／ｃｍ2以上３×１０17atoms／ｃｍ2以下であ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１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
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【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１０−２７７６１６（Ｐ２０１０−２７７６１６Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２６２５８（Ｐ２００９−１２６２５８）
【出願日】平成２１年５月２６日（２００９．５．２６）
【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９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２６日（２００９．５．２６）
【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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