(57)【要約】【課題】  高密度記録に対応する磁気記録媒体に好適な、磁気パターン形成方法を提供する。【解決手段】  基板１０上において、磁性層１６、イオンバッファ層２０をこの順に形成し、このイオンバッファ層２０を介在させた状態で、磁性層１６に対してイオンを注入する。その後、イオン注入された磁性層１６に熱処理を加えることで、イオンの注入領域の磁気特性を改質し、この改質を利用して磁性パターンを形成するようにした。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上において、磁性層、イオンバッファ層をこの順に形成する工程と、
前記イオンバッファ層を介在させた状態で前記磁性層に対してイオンを注入する工程と、
前記磁性層を熱処理することで、前記イオンの注入領域の磁気特性を改質する工程と、
を有することを特徴とする磁性パターン形成方法。
【請求項２】
前記イオンバッファ層がカーボンを含んで構成されていることを特徴とする請求項１記載の磁性パターン形成方法。
【請求項３】
前記イオンバッファ層が有機レジストを含んで構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の磁性パターン形成方法。
【請求項４】
前記イオンバッファ層における反基板側にステンシルマスクを配置して、前記イオンの注入領域を設定することを特徴とする請求項１、２又は３記載の磁性パターン形成方法。
【請求項５】
前記イオン注入後に、前記イオンバッファ層を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【請求項６】
前記イオンバッファ層の厚みをＴ１、前記磁性層の厚みをＴ２とした場合に、Ｔ１≦Ｔ２となっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか記載の前記磁性パターン形成方法によって作成された前記磁性層を記録層として備えることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項８】
基板と、該基板上に形成される磁性層と、を備える磁気記録媒体であって、
前記磁性層の記録領域における反基板側表面の強磁性領域と比較して、前記記録領域における基板側表面の強磁性領域が縮小されていることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に情報を記録する磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上で移動させるアームと、
を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体等に用いられる磁性パターン形成方法に関するものであり、特に、記録情報間の磁気干渉を低減して、高密度記録に適した磁性パターンを形成する方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の性能向上に伴って、これらの機器が扱う情報量も増大してきている。ハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤ）等の磁気記録媒体の分野では、情報機器が要求する情報量に対応するために、記録密度の向上を目的とした技術開発が盛んに行われている。
【０００３】
例えば、記録層となる磁性薄膜を同心円状のトラック毎に分離加工したディスクリートトラック媒体や、トラック間のみならず、磁性薄膜を記録ビット方向にも分離加工したパターンド媒体などが提案されている。ディスクリートトラックトラック媒体は、トラック間に同心円状の非磁性領域を確保することでトラック間の磁気的な干渉を低減し、より高いトラック密度を実現する。また、パターンド媒体は、１ドット（ビット）を記録する磁性体が独立しているため、この磁性体が一つの磁区（単磁区）になることができ、数十個の磁性粒子に１ビットを記録する現行の磁気記録と比較して、磁化の熱安定性を飛躍的に高めることが可能になる。また、ビットの境界も物理的に明確になるため、信号ノイズを低減させることができる。
【０００４】
これらのディスクリートトラック媒体やパターンド媒体を作成する方法としては、その分離形状に従った凹凸形状を非磁性基板に形成し、その凹凸形状に沿って磁性薄膜を形成したり、一旦成膜された磁性薄膜の一部をエッチングによって除去したりすることが一般的に行われている。これらの方法によって作成された磁気記録媒体は、磁化情報を記録する磁性膜が物理的に分離されているので、隣接するドット間或いはトラック間の磁気的な干渉が低減し、再生信号の品質も向上する。
【特許文献１】特開２０００−３２２７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの方法によって製造された磁気記録媒体は、記録層となる磁性薄膜や非磁性基板に凹凸が形成されるため、１０ナノメートル前後で浮上しながら記録・再生を行う浮上型ヘッドを用いたＨＤＤへの適用においては、その凹凸の影響で空気流に変動が生じ、浮上特性が劣化するという問題があった。
【０００６】
表面の凹凸を低減するには、磁性薄膜における凹凸を非磁性体で充填した後に、表面を平坦加工することが必要となる。その結果、製造プロセスが複雑となって生産性が悪化し、製造コストも増大するという問題があった。また、充填用の非磁性体の存在によって浮上型ヘッドと記録層の距離が大きくなってしまうので、その分、記録密度を向上させることができないという矛盾もあった。
【０００７】
また、本発明者の詳細な検討によれば、記録ドットや記録トラックを磁性薄膜の面方向（ディスク型の場合は半径方向及び周方向等）に分離するようにしている従来の考えでは、今後、更に記録密度の向上させる場合に、媒体面積の制約から一定の限界があると考えられた。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、磁気特性を改質する手法を用いることで、ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体と同等の機能を発揮し、更に高密度記録を可能にする磁性パターンを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、鋭意研究の結果、磁性層に対してイオンバッファ層を積層した状態で、効率的にイオン注入を行い、特定の領域の磁気特性を改質させることに着目した。即ち、上記目的は下記の手段によって達成されるものである。
【００１０】
（１）基板上において、磁性層、イオンバッファ層をこの順に形成する工程と、前記イオンバッファ層を介在させた状態で前記磁性層に対してイオンを注入する工程と、前記磁性層を熱処理することで、前記イオンの注入領域の磁気特性を改質する工程と、を有することを特徴とする磁性パターン形成方法。
【００１１】
（２）前記イオンバッファ層がカーボンを含んで構成されていることを特徴とする上記（１）記載の磁性パターン形成方法。
【００１２】
（３）前記イオンバッファ層が有機レジストを含んで構成されていることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の磁性パターン形成方法。
【００１３】
（４）前記イオンバッファ層における反基板側にステンシルマスクを配置して、前記イオンの注入領域を設定することを特徴とする上記（１）、（２）又は（３）記載の磁性パターン形成方法。
【００１４】
（５）前記イオン注入後に、前記イオンバッファ層を除去する工程を含むことを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【００１５】
（６）前記イオンバッファ層の厚みをＴ１、前記磁性層の厚みをＴ２とした場合に、Ｔ１≦Ｔ２となっていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれか記載の磁性パターン形成方法。
【００１６】
（７）上記（１）乃至（６）のいずれか記載の前記磁性パターン形成方法によって作成された前記磁性層を記録層として備えることを特徴とする磁気記録媒体。
【００１７】
（８）基板と、該基板上に形成される磁性層と、を備える磁気記録媒体であって、前記磁性層の記録領域における反基板側表面の強磁性領域と比較して、前記記録領域における基板側表面の強磁性領域が縮小されていることを特徴とする磁気記録媒体。
【００１８】
（９）上記（７）又は（８）に記載の磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に情報を記録する磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上で移動させるアームと、を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、物理的な加工を要することなく、ディスクリートトラック媒体やパターンド媒体と同様な機能を発揮し、高密度記録を実現可能な磁性層を得ることができる。特に、イオンバッファ層を用いることで磁性層の厚み方向に対するイオンの注入濃度を制御して、強磁性領域を特定領域に集中組成させることを可能とする。又磁性層の厚み方向にも分離効果を得ることが出来るので、高密度記録に対応することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。
【００２１】
図１には、本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体１が示されている。この磁気記録媒体１は、非磁性となる基板１０、軟磁性を有する裏打ち層１２、非磁性の中間層１４、磁性薄膜によって形成される磁性層１６、磁性層１６の表面を保護する保護層１８がこの順に積層されて構成されている。基板１０はアルミやガラスで構成されており、磁気記録媒体１の全体的な強度を確保している。裏打ち層１２は、垂直磁気記録を行う際に単磁極型ヘッドから発生する漏れ磁束を磁性層１６に効率よく引き込む機能を有している。その為、裏打ち層１２では高い飽和磁束密度を持つＮｉＦｅ等の軟磁性材料が採用され、１００ナノメートル前後の厚さで成膜されている。中間層１４はＭｇＯ等の素材によって２ナノメートル程度の厚みで形成され、磁性層１６をエピキャシタル形成するためのバッファ層として機能する。磁性層１６は、ＦｅＰｔを主要素材とした、膜厚が５ナノメートルから２０ナノメートル程度の薄膜であり、ここでは１０ナノメートルに設定している。磁性層１６には、磁気の変化によって情報が記録保持されるようになっている。保護層１８は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜や、酸化ケイ素薄膜（ＳｉＯ２）であり、１〜５ナノメートル等の膜厚にすることで、密着性が強く且つ高い表面硬度を確保するようにしている。保護層１８によって、磁性層１６の磨耗や腐食が防止されている。
【００２２】
磁性層１６に用いられているＦｅＰｔ合金は、成膜直後はｆｃｃ−Ａ１型結晶構造であり不規則合金であるが、高温でアニーリング処理（熱処理）を行うことで、Ｌ１０型結晶構造の高い強磁性を有するようになる。なお、これらの結晶構造を調べるには、Ｘ線回析装置を用いればよい。この装置によれば、Ｘ線を磁性層に照射し、構成原子により生じる回折現象を利用して、磁性層の結晶構造を解析できる。
【００２３】
図２に模式的に示されるように、磁性層１６には、記録領域となる記録トラック３０と、記録トラック３０以外の領域となるガード領域３２が形成されている。記録領域となる記録トラック３０は、磁気記録媒体１の周方向に同心円状に形成され、ＦｅとＰｔを主成分としており、そのＦｅとＰｔの比率であるＦｅ１−ＸＰｔＸにおいて、Ｘが０．３５以上且つ０．６５以下の範囲に設定されている。更に記録トラック３０は、ＢやＡｇ等の元素が１原子％以上且つ２０原子％以下の範囲で含有するように設定されている。これらのＢやＡｇの元素は、後述するように、熱処理によって磁性層１６の保磁力を増大させる機能を有している。
【００２４】
一方、ガード領域３２は、ＦｅとＰｔを主成分としており、そのＦｅとＰｔの比率であるＦｅ１−ＸＰｔＸにおいて、Ｘが０．３５以上且つ０．６５以下の範囲に設定されている。更にガード領域３２には、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｂなどの元素が１原子％以上且つ１０原子％以下の範囲で含有するように設定されている。これらのＣｒ等の元素は、後述するように、熱処理によって磁性層１６の保磁力を低下させる機能を有している。なお、このような元素の組成比率を調べるには、エネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いればよい。この装置によれば、電子ビームを磁性層に照射して、放出する元素固有のＸ線のエネルギーを検出することで、磁性層に含まれている元素を明らかにし、更に、このエネルギーの強度比率によって組成比率を調べることが出来る。
【００２５】
記録トラック３０は、反基板側表面の高保磁力領域３０Ａと比較して、基板側表面の高保磁力領域３０Ｂが縮小されている。従って、記録トラック３０の断面形状は、仮想的には略台形、又はかまぼこ形状となっている。この形状は、後述するイオン注入によって、磁性層１６の強磁性領域の範囲を厚み方向に制御することで実現する。
【００２６】
次に図３から図８の実験結果を参照して、記録トラック３０及びガード領域３２に注入する元素の選定根拠や、その磁性層１６における元素比率の設定根拠について説明する。なお、実験は、厚み２０ｎｍのＦｅ４２Ｐｔ５８の上に厚み５ｎｍのカーボンのイオンバッファ層を形成して、イオン注入を行ったものである。
【００２７】
図３の表は、Ｆｅ４２Ｐｔ５８に対して、注入電圧を６ｋｅＶに設定してＢイオンを注入した試料を、６００℃で熱処理した後の保磁力を示したものである。Ｂ元素の注入より熱処理後の保磁力が高まっていることが分かる。例えば、注入量を２０原子％とした際の熱処理後の保磁力は、注入しない場合の約２倍となっている。
【００２８】
図４の表は、Ｆｅ４２Ｐｔ５８に対して、注入電圧を４５ｋｅＶに設定してＡｇイオンを注入した試料を、６００℃で熱処理した後の保磁力を示したものである。Ａｇ元素を２．５原子％注入することによって、注入しない場合の約２倍の保磁力が得られている。
【００２９】
図５の表は、Ｆｅ４２Ｐｔ５８に対して、注入電圧を２１ｋｅＶに設定してＣｒイオンを注入した試料を、６００℃で熱処理した後の保磁力を示したものである。Ｃｒ元素の注入より熱処理後の保磁力が低下することが分かる。例えば、注入量を１０原子％とした際の熱処理後の保磁力は、注入しない場合の約１／１０となっている。
【００３０】
図６の表は、Ｆｅ４２Ｐｔ５８に対して、注入電圧を４２ｋｅＶに設定してＭｏイオンを注入した試料を、６００℃で熱処理した後の保磁力を示したものである。Ｍｏ元素の注入より熱処理後の保磁力が低下することが分かる。例えば、注入量を１０原子％とした際の熱処理後の保磁力は、注入しない場合の約１／１０となっている。
【００３１】
図７の表は、Ｆｅ４２Ｐｔ５８に対して、注入電圧を１２ｋｅＶに設定してＡｌイオンを注入した試料を、６００℃で熱処理した後の保磁力を示したものである。Ａｌ元素の注入より熱処理後の保磁力が低下することが分かる。例えば、注入量を２０原子％とした際の熱処理後の保磁力は、注入しない場合の約１／１０となっている。
【００３２】
図８の表は、Ｆｅ４２Ｐｔ５８に対して、注入電圧を３９ｋｅＶに設定してＮｂイオンを注入した試料を、６００℃で熱処理した後の保磁力を示したものである。Ａｌ元素の注入より熱処理後の保磁力が低下することが分かる。例えば、注入量を１０原子％とした際の熱処理後の保磁力は、注入しない場合の約１／１０となっている。
【００３３】
磁性層１６の目的上、記録領域である記録トラック３０は高い保磁力に設定され、ガード領域３２は低い保磁力に設定されることが望ましい。従って、記録トラック３０側に対しては、図３、図４で示したＢイオンやＡｇイオンのように、その後の熱処理によって保磁力が増大する元素を注入するようにする。一方、ガード領域３２には、図５、図６、図７、図８で示したＣｒイオン、Ｍｏイオン、Ａｌイオン、Ｎｂイオン等を注入して、その後の熱処理によって保磁力を低下させるようにする。この結果、記録トラック３０とガード領域３２の保磁力差が大きくなり、高密度記録に適した状態を構成できる。なお、本実施例では、記録トラック３０とガード領域３２の双方にイオン注入を実行するようにしているが、記録トラック３０又はガード領域３２の一方に対して行うようにしても良い。
【００３４】
次に、この記録媒体１の製造工程について説明する。なお、各層の成膜工程自体に関しては従来と同様であるのでここでの説明を省略する。
【００３５】
まず、磁性層１６を成膜する際に、ＦｅＰｔの含有比を、Ｆｅ：Ｐｔ＝４２：５８（Ｆｅ４２Ｐｔ５８）に設定する。磁性層１６の成膜完了後、更に、磁性層１６の表面にイオンバッファ層２０を形成する（図１０参照）。このイオンバッファ層２０の素材はカーボン、又は有機レジスト、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）であり、磁性層１６の膜厚をＴ２とした場合に、イオンバッファ層２０の膜厚Ｔ１が、０．１×Ｔ２<Ｔ１<２×Ｔ２となるように設定する。この理由としては、膜厚Ｔ１が０．１×Ｔ２以下であるとイオンバッファ層２０として機能することがそもそも難しくなり、また２×Ｔ２以上であると、注入されるイオンの３０％以上がイオンバッファ層２０に止まってしまい、磁性層１６に対するイオン注入効率が極端に低下するからである。なお、本実施例では磁性層１６の膜厚が１０ナノメートルであることから、イオンバッファ層２０の厚みは、１ナノメートルから２０ナノメートルの範囲内で設定することが好ましく、具体的に１０ナノメートルに設定している。素材はカーボンを採用している。
【００３６】
この状態で、図９に示されるように、磁性層１６に他の元素を注入するために、記録媒体１の記録面側にステンシルマスク５０を配置し、イオン注入装置６０によって、このステンシルマスク５０を介して磁性層１６に対してＢイオンを注入する。イオン注入装置６０は、イオンを発生するイオン源６２、イオン源６２からＢイオンを引き出す引出電源６４、イオンビームとなってイオンが移動するビームライン６６、磁界を用いて必要なイオン（ここではＢイオン）を選別する分析マグネット６８、イオンビームに必要なエネルギーを付与する加速管７０、イオンが注入される記録媒体１が格納される真空チャンバ７２等を備える。
【００３７】
図１０には、イオン注入される際のステンシルマスク５０及び記録媒体１の状態が拡大して示されている。ステンシルマスク５０の素材には、タンタル等の薄膜が用いられており、この薄膜を（電子線）リソグラフィ加工することで、記録トラック３０の全体配置と一致する記録領域パターン５２が形成されている。従って、記録媒体１の上面に、このステンシルマスク５０を介在させた状態でイオン注入することで、記録領域パターン５２と一致する注入領域に対してＢ元素が注入される。なお、イオン注入装置６０から発せられるＢのイオンビームは、図中の矢印で示されるように、ステンシルマスク５０を経た後に拡散するので、その拡散量を予め想定して、記録領域パターン５２を実際の記録トラック３０よりも細めに形成しておくようにする。
【００３８】
図１１に、イオンバッファ層２０を介して磁性層１６にＢ元素をイオン注入する際における、深さ方向のＢ元素の分布状況を模式的に示す。イオンビームに含まれるＢイオンは、イオンバッファ層２０及び磁性層１６内に含まれる元素と衝突を繰り返しながら、自らのエネルギーを失って停止する。従って、イオンビームが最初に衝突するイオンバッファ層２０の表面には、Ｂイオンはほとんど停止しない。大半のＢイオンは、深さ１０ナノメートル程度の位置でエネルギーを失って停止するように調整しており、その前後にある程度広がりをもって分布される。従って、１０ナノメートルのイオンバッファ層２０の存在によって、Ｂイオンの注入濃度のピーク位置を、磁性層１６の反基板側表面にもってくることが可能になる。
【００３９】
Ｂイオンの注入完了後は、ガード領域３２側が開口形成された第２ステンシルマスク（図示省略）を再配置し、ガード領域３２側にＣｒイオンを注入する。この場合も、Ｂイオン注入時と同様に、イオンバッファ層２０が存在するので、磁性層１６における反基板側表面の含有量が最大となるような状態でＣｒイオンを積極的に注入することができる。この結果、記録トラック３０にはＢイオンが含有され、ガード領域３２にはＣｒイオンが含有された磁性層１６が形成されることになる。
【００４０】
ところで、磁性層１６を単独で考えると、反基板側の表面に大量のＢイオン及びＣｒイオンが注入されることになるが、その注入濃度は深さ方向に進むにつれて減少する。従って、特に磁性層１６の表面の強磁性境界が鮮明となり、記録情報の再生ノイズを低減させることができる。なお、イオン注入電圧を小さくすれば、イオンビームのエネルギーが減少するので、イオンバッファ層２０を用いなくても磁性層１６の表面近傍でＢイオンやＣｒイオンを停止させることも可能ではある。しかしながら、それでも磁性層１６の表面に直接的にイオンを停止させることは極めて困難であり、又そのようにすると、単位時間当たりのイオン注入量が減少するので、目的のイオン数量を注入するのに時間がかかる。従って、本実施形態のようにイオンバッファ層２０を用いることで、高出力のイオンビームを用いて、磁性層１６の表面に対して効果的にイオンを注入する。既に述べたが、磁性層１６の表面側に集中してイオン注入することは、背面側の裏打ち層１２への影響を低減させることにもつながっている。
【００４１】
図１２には、一例として、ステンシルマスク５０を通過したＢイオンが記録トラック３０の幅方向に広がる様子が模式的に示されている。イオンビーム間にはクローン相互作用が発生し、お互いに反発しようとする。従って、Ｂイオンは、ステンシルマスク５０の裏側を回り込むようにしてイオンバッファ層２０及び磁性層１６に注入される。その結果、注入領域はステンシルマスク５０に形成される記録領域パターン５２よりも大きくなってしまうため、実際に磁性層１６に形成する記録トラック３０よりも、その開口幅を狭くしておくことが必要である。より具体的には、この幅方向の広がり量は、磁性層１６の膜厚Ｔ１に対して、イオンバッファ層２０の膜厚Ｔ２が、Ｔ１よりも大きくなった時点から増大することから、イオンバッファ層２０の膜厚Ｔ２は、望ましくは磁性層１６の膜厚Ｔ１と同等又はそれ以下に設定することが望ましい。ここでは磁性層１６の厚み（１０ナノメートル）を一致させている。なお、記録トラック３０とガード領域３２の境界を鮮明にする為にも、ステンシルマスク５０を可能な限り記録媒体１に密着させておくことも望ましい。
【００４２】
ＢイオンとＣｒイオンの注入が完了したら、特に図示しない急速加熱熱処理（ＲＴＡ）装置を用いて６００℃で約１時間加熱して、記録トラック３０とガード領域３２の磁気特性を異ならせる。具体的には、記録トラック３０側の保磁力を増大させ、ガード領域３２側の保磁力を低下させる。その後、イオンバッファ層２０を、エッチング処理又はアッシング処理によって除去し、磁性層１６に対してＤＬＣによる保護層１８を成膜することで、図１及び図２で示したような記録媒体１が完成する。
【００４３】
次に、図１３を参照して、この記録媒体１を用いた記録再生装置１００について説明する。この記録再生装置１００は、スピンドル１０２、磁気ヘッド１０４、アーム１０６、アクチュエータ１０８、筐体１１０等を備える。スピンドル１０２は、複数の記録媒体１を同軸状態で保持しており、特に図示しないスピンドルモータによって、３０００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍで回転駆動される。磁気ヘッド１０４は、複数の記録媒体１のそれぞれに対応して配置されており、記録媒体１に情報を書き込むとともに、記録された信号を読み取る。特にここでは、磁気ヘッド１０４が単磁極型ヘッドとなっており、裏打ち層１２を利用することで磁性層１６の面方向に対して垂直に磁力線が通過するようにして、垂直型の記録を可能にしている。この磁気ヘッド１０４はアーム１０６の先端側に保持されている。アーム１０６は自らが揺動することで、記録媒体１の特定の記録ビットに磁気ヘッド１０４を移動させて、信号の読み書きを行うようになっている。アクチュエータ１０８は、このアーム１０６を極めて高い精度で制御する。
【００４４】
本第１実施形態の記録媒体１によれば、隣接する記録トラック３０の間にガード領域３２が形成されているので、記録トラック３０間の磁気的な干渉を低減することが可能になる。また、エッチング等によって記録媒体１を物理的に加工して分離させる場合と異なり、イオン注入による性質変化によって分離効果を得るようにしているため、製造プロセスが簡便となり、生産性を向上させることができる。
【００４５】
更に本第１実施形態では、イオンバッファ層２０を用いて、磁性層１６の反基板側（表面側）にしっかりとした強磁性パターンを描くことが可能になるため、記録信号の再生ノイズが低減される。また、高出力のイオンビームを用いることができるので、イオンバッファ層２０の表面でイオンが反発するバックスキャッタ現象を回避でき、イオンの注入効率を向上させることができる。
【００４６】
また磁性層１６を覆うイオンバッファ層２０の存在は、注入イオンの衝突によって、磁性層１６内の他の原子が磁性層１６表面から放出されてしまうスパッタ現象を防止することにも貢献している。同様に、イオンバッファ層２０の存在によって、イオン注入時に磁性層１６の表面に傷が形成されることを防止でき、又磁性層１６にパーティクルが付着することも回避できる。この結果、磁性層１６の品質を安定させることが出来る。
【００４７】
更に又、本第１実施例では、記録トラック３０側にＢイオンを含有させることで、非含有状態よりも保磁力を増大させ、ガード領域３２にＣｒイオン注入して、非含有状態よりも保磁力を低下させているので、保磁力差の大きい磁性パターンを容易に形成可能となっている。又、ステンシルマスク５０を用いて磁性層１６にトラックフォーマットを描くことができるので、このトラックフォーマットを柔軟に変更することが出来る。また、イオン注入によって記録トラック３２を形成することから、基板１０や磁性層１６を平坦にできる。その結果、記録ヘッド１０４が記録媒体１の表面の突部と衝突することを防止でき、浮上ヘッドの場合はその浮上特性を安定させることが可能になる。
【００４８】
なお、この記録再生装置１００を用いて磁気記録を行う場合、定期的にガード領域３２に対してリフレッシュ効果を目的とした書き込みを行ってもよい。つまり、記録トラック３０側の磁気記録工程によってガード領域３２が何らかの磁気影響を受けている場合であっても、ガード領域３２を含めた積極的なリフレッシュ作業によって、隣接する記録トラック３０間の分離効果を維持できる。なお、そのときにリフレッシュ用の磁気記録は、ガード領域３２側が低保磁力であることから、極めて弱い磁束で実行できるので、記録トラック３０の記録状態に影響を与えることを防止できる。更に、この記録再生装置１００では、本記録媒体１を用いていることから媒体表面が平滑であるので、既存の装置構成をそのまま採用することができる。その結果、低コストで記録密度の高い記録再生装置１００が得られる。
【００４９】
次に、図１４を参照して、本発明の第２実施形態の磁気記録媒体２００における磁気パターンの形成方法について説明する。なお、第１実施形態の磁気記録媒体１と同一又は類似する部分・部材については、同記録媒体１で示した符号と下二桁を一致させることで、詳細な説明は省略する。
【００５０】
ここでは、ＤＬＣによって形成された保護層２１８を予め成膜しておき、その上からイオン注入を実行する。つまり、保護層２１８がイオンバッファ層を兼ねている。ステンシルマスク２５０には、記録領域パターン２５２として記録ドット用の開口が形成されている。本実施形態では、このステンシルマスク２５０を介して、磁性層２１６に対してＢイオン注入し、その後に熱処理を行うことで、Ｂイオン注入領域が高保磁力の記録ドット２３０となるようにしている。既に図３で示したように、Ｂをイオン注入してから熱処理を行うことで、その注入領域に対応する磁性層２１６が高保磁力となるからである。一方、記録ドット２３０の周囲のガード領域２３２にはＢイオンが注入されないので、熱処理後のガード領域２３２は、記録ドット２３０と比較して低保磁力となる。
【００５１】
更に本第２実施形態では、保護層２１８をイオンバッファ層として用いているので、イオンバッファ層を除去する工程が省略され、生産性を向上させることが出来る。また、この保護層２１８によって、磁性層２１６における反基板側の表面にＢイオンを集中してドーピングできるので、形成される記録ドット２３０の境界を鮮明にすることができ、信号のノイズを低減させることができる。
【００５２】
なお、第２実施形態ではＢイオンを注入して高保磁力にする場合を示したが、ガード（分離）領域側にＣｒイオンを注入して、ガード領域側の保磁力を低下させることで、記録ドット２３０との保磁力差を確保するようにしてもよい。勿論、第１実施形態と同様に、記録ドット２３０側には、熱処理によって高保磁力とし得る元素を注入しつつ、ガード領域側には熱処理によって低保磁力とし得る元素を注入して、目的の磁性パターンを形成することも可能である。
【００５３】
次に、図１５から図１７を参照して、本発明の第３実施形態の磁気記録媒体３００における磁気パターンの形成方法について説明する。なお、図１５に示された磁気記録媒体３００に関して、第１実施形態の磁気記録媒体１と同一又は類似する部分・部材については、同記録媒体１で示した符号と下二桁を一致させることで、詳細な説明は省略する。
【００５４】
この磁気記録媒体３００は、ＦｅＰｔを主成分とする磁性層３１６に対してイオン注入することで、このＦｅとＰｔの含有比率を変動させるようにしている。即ち、注入するイオンは、磁性層３１６の主成分であるＦｅイオン又はＰｔイオンということになる。
【００５５】
磁性層３１６には、記録トラック３３０とガード領域３３２が形成されているが、記録トラック３３０側のＦｅの含有量は、少なくとも一部において３８原子％以上且つ６０原子％以下の範囲、詳細には５０原子％程度に設定されている。一方、ガード領域３３２は、Ｆｅの含有量が３５原子％以下且つ２０原子％以上の範囲、詳細には２９原子％程度となるように設定されている。
【００５６】
図１６は、原子含有比率に応じた結晶構造と磁性について、熱処理前と熱処理後を比較したものである。例えば、Ｆｅ：Ｐｔが７５：２５や５０：５０の場合、熱処理前はｆｃｃ−Ａ１型（立方Ｃｕ３Ａｕ型）の結晶構造の不規則合金であり軟磁性を有するが、熱処理を行うと、ｆｃｃ−Ｌ１２型（立方Ｃｕ３Ａｕ型）又はｆｃｔ−Ｌ１０型（正方ＣｕＡｕＩ型）の規則合金に変化して、高保磁力の強磁性素材となる。
【００５７】
一方、Ｆｅ：Ｐｔが２５：７５の場合は、熱処理後はｆｃｃ−Ｌ１２型（立方Ｃｕ３Ａｕ型）の規則合金になり常磁性を有することになる。つまり、Ｆｅ：Ｐｔが２５：７５の場合は、熱処理を行っても磁気記録には極めて不向きな状態となる。このように、含有比率を変動させることで、同じ原子の組み合わせであっても磁気特性を異ならせることが可能である。
【００５８】
図１７の（Ａ）には、磁性層３１６の熱処理温度及びＦｅの含有比率を変化させることで、保磁力が変動する様子が示されている。例えば、６００℃の熱処理を行う場合、Ｆｅを３８原子％未満（おおよそ３５原子％以下、確定的には３４原子％以下）に設定すると常磁性となることが分かる。反対に、３８原子％以上にすると強磁性になることもわかる。
【００５９】
また同様に、Ｆｅ含有量をおおよそ３５原子％以下にすると保磁力が１（ｋＯｅ）以下となり、３８原子％以上に設定すると保磁力が４（ｋＯｅ）以上になる。従って、Ｆｅの含有量の多い領域と比較して、Ｆｅの含有量の少ない領域の保磁力が４分の１以下となる。つまり、一方を３５原子％以下、他方を３８原子％以上にすることで、低保磁力側の領域と高保磁力側の領域との間で３（ｋＯｅ）以上の保磁力差を確保でき、隣接する記録トラック３３０間の磁気干渉を大幅に低減することができる。常磁性と強磁性の境界は３５原子％程度となっている。なお、保磁力を調べるには振動試料型磁力計を用いればよい。これにより、磁性層におけるスタティックな保磁力を明らかにすることができる。
【００６０】
又熱処理温度を４００℃で行う場合、Ｆｅを４４原子％以上にすれば、強磁性となる。一方、Ｆｅが３８原子％以下の場合は保磁力が増大することはなく常磁性になることがわかる。つまり常磁性と強磁性の境界としては４０原子％程度となっている。
【００６１】
図１７の（Ｂ）には、磁性層３１６の熱処理温度及びＦｅの含有比率を変化させることで、飽和磁化量が変動する様子が示されている。例えば、６００℃の熱処理を行う場合、Ｆｅ含有量を３４原子％以下にすることで、飽和磁化量を４００Ｇ以下に設定することができ、一方、Ｆｅ含有量を３８原子％以上にすると飽和磁化量が４００Ｇを超える状態となる。つまり４００Ｇの飽和磁化量を基準に考えると、３５原子％程度が境界となっている。
【００６２】
又熱処理温度を４００℃で行う場合、Ｆｅを２９原子％以下にすると飽和磁化量が極端に減少することがわかる。一方、Ｆｅが３４％以上の場合は、飽和磁化量が低下せず、４００Ｇを大きく上回ることがわかる。つまり、４００Ｇの飽和磁化量を基準に考えると、３２原子％程度が境界になると考えられる。
【００６３】
またいずれにしろ、Ｆｅの含有比率が２０原子％未満とすることは現実的ではない。というのも、図１７（Ａ）で示したように、強磁性にするためには、２０％未満から少なくとも１５原子％程度は含有量を増大させて３５原子％程度にする必要があり、長時間に亘ってＦｅのイオン注入作業を行わなければならないからである。また、Ｆｅの含有比率を６０原子％よりも大きくすることも現実的ではない。それ以上大きく設定した場合には、Ｆｅ：Ｐｔが７５：２５となるＬ１２型の規則合金が形成されてしまい、Ｌ１０型の規則合金と比較して磁気異方性が低下するからである。
【００６４】
以上の分析を整理すると下記（１）（２）が明らかとなる。
【００６５】
（１）４００℃程度で熱処理をする場合、記録トラック３３０のＦｅ含有量を少なくとも４０原子％以上、好ましくは４４原子％以上に設定して、４（ｋＯｅ）以上の高保磁力及び４００Ｇ以上の高飽和磁化量となるようにする。一方、ガード領域３３２については、Ｆｅ含有量を３０原子％以下に設定することで、１（ｋＯｅ）以下の低保磁力及び４００Ｇ未満の低飽和磁化量となるように設定する。
【００６６】
（２）６００℃以上で熱処理が可能な場合は、記録トラック３３０のＦｅ含有量を約３５原子％以上、好ましくは３８原子％以上にして、４（ｋＯｅ）以上の高保磁力、及び４００Ｇ以上の高飽和磁化量を確保する。一方、ガード領域３３２については、Ｆｅ含有量を約３５原子％未満、好ましくは３４原子％以下に設定することで、１（ｋＯｅ）以下の低保磁力、及び４００Ｇ未満の低飽和磁化量となるようにする。なお、６００℃の熱処理の方が、両者の含有比差４％で十分な磁性差が得られることから、イオン注入時間も短縮でき生産性が向上する。なお、これらの（１）（２）によって、記録トラック３３０の保磁力に対して、ガード領域３３２の保磁力が４分の１以下となり、記録トラック３３０間の磁気干渉を低減することができる。
【００６７】
本第３実施形態では、上記設定根拠に基づいて、記録トラック３３０においてはＦｅが５０原子％程度、ガード領域３３２では２９原子％程度に設定されている。従って、４００℃以上でアニール処理を行えば、記録トラック３３０側が強磁性でガード領域３３２が常磁性となる状態を容易に作り出すことができる。
【００６８】
次に図１５に戻って、この記録媒体３００の製造工程を説明する。なお、第１実施形態の製造工程と同様又は類似する部分については具体的な説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００６９】
磁性層３１６を成膜する際のＦｅＰｔの含有比は、ガード領域３３２側で求められている含有比、即ちＦｅ：Ｐｔ＝２９：７１に設定する。成膜完了後、更に、磁性層３１６の表面にイオンバッファ層３２０を形成する。このイオンバッファ層３２０の素材はカーボン等であり、磁性層３１６の膜厚をＴ２とした場合に、イオンバッファ層３２０の膜厚Ｔ１が、０．１×Ｔ２<Ｔ１<２×Ｔ２となるように設定する。
【００７０】
この状態で、磁性層３１６内のＦｅＰｔの含有比率を変化させるために、記録媒体３００の記録面側にステンシルマスク３５０を配置し、イオン注入装置（図示省略）によって、このステンシルマスク３５０を介して磁性層３１６に対してＦｅをイオン注入する。
【００７１】
ステンシルマスク３５０には、記録トラック３３０の全体配置と一致する記録領域パターン３５２が形成されている。従って、記録媒体３００の上面に、このステンシルマスク３５０を介在させた状態でイオン注入することで、記録領域パターン３５２と一致する領域に対してＦｅが注入される。
【００７２】
イオンバッファ層３２０の存在によって、磁性層３１６における反基板側の表面に大量のＦｅイオンが注入されることになり、その注入濃度は深さ方向に進むにつれて減少する。従って、磁性層３１６の表面の強磁性境界が鮮明となり、記録情報の再生ノイズを低減させることができる。磁性層３１６の表面側に集中してＦｅイオン注入することは、背面側の裏打ち層３１２への影響を低減させることにもつながっている。
【００７３】
なお、ステンシルマスク３５０によって覆われているガード領域３３２の含有比は成膜時と変わらないが、記録トラック３３０側では、Ｆｅを積極的にイオン注入してＦｅ含有比を向上させて、Ｆｅ：Ｐｔが３８：７２〜６０：４０の範囲内となるように制御する。具体的に本実施形態ではＦｅ：Ｐｔが５０：５０となるように設定している。イオン注入が完了したら、急速加熱熱処理（ＲＴＡ）装置を用いて６００℃で約１時間加熱して、記録トラック３３０とガード領域３３２の磁気特性を異ならせる。その後、イオンバッファ層３２０を、エッチング処理又はアッシング処理によって除去し、磁性層３１６に対してＤＬＣによる保護層３１８を成膜することで記録媒体３００が完成する。
【００７４】
本第３実施形態の記録媒体３００によれば、磁性層３１６を、Ｌ１０型結晶構造を構成可能な原子（ここではＦｅＰｔ）であって、且つ、熱処理を行っても強磁性とならない程度の含有比率によって成膜を行いつつ、特定の領域に限定してイオン注入して強磁性にするので、トラックフォーマットに適した磁性パターンを容易に形成可能である。
【００７５】
また、本記録媒体３００のように、ガード領域３３２におけるＦｅ含有量を３５原子％以下に設定することで、ガード領域３３２の保磁力を１（ｋＯｅ）以下に設定することができるので、記録トラック３３０との間で大きな保磁力差を確保可能になる。同様に、ガード領域３３２の飽和磁化量が４００Ｇ以下に設定されているので、記録トラック３３０との間で大きな飽和磁化量差を確保することが可能になる。しかも、一度のイオン注入処理によって、保磁力差と飽和磁化量差を同時に確保できることになるという合理的な製造方法となっている。
【００７６】
なお、本第３実施形態では、記録領域に対してイオン注入する場合に限って示したが、例えば、ガード領域にＰｔをイオン注入することで、ガード領域の磁気特性を改質させてもかまわない。例えば、熱処理によって強磁性となり得る素材によって磁性層を形成し、ガード領域にイオン注入して部分的に常磁性にすることも可能である。これらの選択は、その原子がイオン注入に適しているか否か等を考慮して、適宜決定すればおい。
【００７７】
以上、本発明の実施形態では、磁性層の原子組み合わせとしてＦｅ−Ｐｔの場合に限って示したが、本発明はそれに限定されず、他の原子を採用してもかまわない。特にＬ１０型結晶構造の規則合金を構成可能な原子組み合わせ（例えばＦｅ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｃｏ−Ｐｔ）が好ましい。それらの含有比率や第３の元素の含有量を調整することで強磁性パターンを自在に形成することが可能となるからである。
【００７８】
更に本実施形態では、磁性パターンの形成方法を、ディスク型の磁気記録媒体における磁性層に用いた場合に限って示したが、本発明はそれに限定されず、他の磁気記録媒体に用いることも勿論可能である。イオン注入手法も様々であり、本発明は本実施形態で示したイオン注入装置を用いる場合に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本磁性パターン形成方法等は、例えば、磁気記録カード、磁気記録テープ、磁性層を活用した各種表示媒体等、様々な分野で利用することが可能である。また、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔ Ｏｐｔｉｃａｌ）等の光磁気記録や、磁気と熱を併用する熱アシスト型記録においても本磁性パターンが形成された媒体を用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体の積層状態を示す断面図
【図２】同磁気記録媒体断面における磁性層の状態を示す斜視図
【図３】同磁気記録媒体にＢイオンを注入した際の磁気特性の変化を示す表図
【図４】同磁気記録媒体にＡｇイオンを注入した際の磁気特性の変化を示す表図
【図５】同磁気記録媒体にＣｒイオンを注入した際の磁気特性の変化を示す表図
【図６】同磁気記録媒体にＭｏオンを注入した際の磁気特性の変化を示す表図
【図７】同磁気記録媒体にＡｌイオンを注入した際の磁気特性の変化を示す表図
【図８】同磁気記録媒体にＮｂイオンを注入した際の磁気特性の変化を示す表図
【図９】同磁気記録媒体に対してイオン注入する際の装置構成を模式的に示す全体図
【図１０】同磁気記録媒体に対してイオン注入する際のステンシルマスクを拡大して示す斜視図
【図１１】同磁気記録媒体に対するイオン注入量の深さ方向分布を模式的に示すグラフ
【図１２】同磁気記録媒体に対するイオン注入時の幅方向の拡散状態を模式的に示すグラフ
【図１３】同磁気記録媒体を用いた記録再生装置の構成を示す部分断面図
【図１４】本発明の第２実施形態に係る磁気記録媒体のイオン注入工程を示す斜視図
【図１５】本発明の第３実施形態に係る磁気記録媒体のイオン注入工程を示す斜視図
【図１６】同磁気記録媒体で用いるＦｅＰｔの含有比率に応じた磁性状態を熱処理前後で比較して示す表図
【図１７】同磁気記録媒体で用いるＦｅＰｔの含有比率と熱処理温度に応じた、保磁力及び飽和磁化量の変化を示すグラフ
【符号の説明】
【００８１】
１、２００、３００        磁気記録媒体
１０、２１０、３１０      基板
１２、２１２、３１２      裏打ち層
１４、２１４、３１４      中間層
１６、２１６、３１６      磁性層
１８、２１８、３１８      保護層
３０、３３０              記録トラック
３２、２３２、３３２      ガード領域
５０、２５０、３５０      ステンシルマスク
１００                    記録再生装置
１０２                    スピンドル
１０４                    記録ヘッド
１０６                    アーム
１０８                    アクチュエータ
２３０                    記録ビット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2006309841.tif 000017
【図１６】
2006309841.tif 000018
【図１７】
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