(57)【要約】 【課題】媒体ノイズが小さく、記録再生特性が良好な垂直磁気記録媒体を得る。【解決手段】基板上に形成され、第１の金属からなる複数の金属粒子及び複数の金属粒子の周囲に設けられた粒界層を含み、各金属粒子は粒界層から突出した凸部と粒界層中に埋没された底部を有し、粒界層表面に対する凸部表面の接触角が４５°ないし８５°である非磁性グラニュラ下地層、凸部表面に各々形成された非磁性中間層、非磁性中間層を介して非磁性グラニュラ下地層に、凸部からなるパターンに基づいて形成された凸状パターンをもつ磁気記録層を含む垂直磁気記録媒体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板上に形成され、複数の金属粒子及び該複数の金属粒子の周囲に設けられた粒界層を含み、各金属粒子は該粒界層から突出した凸部と該粒界層中に埋没された底部を有し、該粒界層表面と該凸部周縁部の接線とがなす角は４５°ないし８５°である非磁性グラニュラ下地層と、
該凸部表面上に各々形成された非磁性中間層と、
該非磁性中間層上に形成された磁性結晶粒子、及びそれを取り囲む粒界領域を有する垂直磁気記録層とを具備することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記粒界層は、ケイ素酸化物または金属酸化物を含む請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
基板と、
該基板上に、自己組織化材料と、有機ケイ素化合物及び有機金属化合物から選択される添加成分とを含む溶液を塗布して自己組織化層を形成し、
該自己組織化層を相分離させ、島状ポリマー相と、該島状ポリマー相を取り囲み、前記添加成分から選択される材料を含む連続した海状ポリマー相とを含む海島相を形成し、
該相分離された自己組織化層を焼成し、該自己組織化層中の有機成分を分解させ、かつ添加成分を酸化させることにより、該島状ポリマー相に相当する部分に複数の凹みを有し、海状ポリマー相に相当する部分にケイ素酸化物及び金属酸化物から選択される材料を含む酸化物粒界層を形成し、
該粒界層上に金属層を成膜した後リフローし、表面張力によって各凹み上に金属粒子を形成させ、該金属粒子を再結晶化させることにより得られた、
該粒界層から突出した凸部及び該粒界層中に埋没された底部を有する複数の金属粒子と、該複数の金属粒子の周囲に設けられた酸化物粒界層とを有する非磁性グラニュラ下地層と、
該凸部表面上に各々形成された非磁性中間層と、
該非磁性中間層上に形成された磁性結晶粒子、及びそれを取り囲む粒界領域を有する垂直磁気記録層とを具備することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
前記粒界層表面に対する前記凸部周縁部の接線とのなす角が４５°ないし８５°である請求項３に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
前記凸部の高さは１ｎｍないし１０ｎｍである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
前記粒界層上の前記金属粒子の配列のピッチ分散が１５％以下であり、かつ前記粒界層の上から見た前記金属粒子の粒径分布の分散が１５％以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
前記非磁性中間層は、ルテニウム、タンタル、銅、金、および、白金からなる群から選択され、前記非磁性中間層の結晶粒子は、前記凸部表面からエピタキシャル成長している請求項１ないし６のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
前記金属粒子に使用される第１の金属は、アルミニウム、銅、銀、金、及び白金からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
前記金属酸化物に使用される第２の金属は、ケイ素、チタン、及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１種である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、垂直磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばハードディスク媒体、反射防止膜、触媒、マイクロチップ、光学デバイス，及び半導体のコンタクトホール形成技術等の技術分野で表面の微細なパターンの凹凸加工が行われている。
【０００３】
磁気記録装置の記録密度増加に伴い、高記録密度を達成するための磁気記録媒体として、パターンド媒体（パターンドメディア、ＢＰＭ（Ｂｉｔ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｍｅｄｉａ））が提案されている。ハードディスク媒体の記録層表面を微細な凹凸状に加工することにより、パターンド媒体を得ることができる。パターンド媒体において、凹凸パターンをいかにして作製するかは重要な問題である。周期的な凹凸を作製するために自己組織化的なプロセスを使用することができることが知られている。
【０００４】
ジブロックコポリマーを用いた自己組織化リソグラフィーでは、ジブロックコポリマーに熱アニールを行うことにより形成されるミクロ相分離構造（ラメラ、シリンダー、スフィア構造など）を利用して、安価に数ｎｍから数１０ｎｍの微細パターンを作製できる方法である。
【０００５】
しかしながら、パターンの狭小化に伴い、微細パターンのリフトオフ加工において、パターン均一性の悪化が生じ、磁気記録媒体においてはＨＤＩ（Ｈｅａｄ  Ｄｉｓｋ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）特性の劣化を招くことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２７６３６５号公報
【特許文献２】特開２００３−５９０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
媒体ノイズが小さく、記録再生特性が良好な垂直磁気記録媒体を得る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、基板、
該基板上に形成され、第１の金属からなる複数の金属粒子及び該複数の金属粒子の周囲に設けられた粒界層を含み、各金属粒子は該粒界層から突出した凸部と該粒界層中に埋没された底部を有し、該粒界層表面に対する該凸部表面の接触角が４５°ないし８５°である非磁性グラニュラ下地層、
該凸部表面上に各々形成された非磁性中間層、及び
該非磁性中間層上に、複数の該凸部からなるパターンに基づいて形成された凸状パターンを有する磁気記録層を具備する垂直磁気記録媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】粒界層表面に対し凸部表面周縁部の接線のなす角を説明するための図である。
【図２Ａ】実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の一例の製造工程を表す図である。
【図２Ｂ】実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の一例の製造工程を表す図である。
【図２Ｃ】実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の一例の製造工程を表す図である。
【図２Ｄ】実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の一例の製造工程を表す図である。
【図２Ｅ】実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の一例の製造工程を表す図である。
【図３】実施形態にかかる垂直磁気記録媒体の他の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
実施形態にかかる垂直磁気記録媒体は、基板と、
該基板上に形成され、第１の金属からなる複数の金属粒子及び複数の金属粒子の周囲に設けられた粒界層を含む非磁性グラニュラ下地層と、
複数の金属粒子上に各々形成された複数の非磁性中間層と、
非磁性中間層上に形成された磁性結晶粒子とそれを取り囲む粒界領域を有する垂直磁気記録層とを含む。
【００１２】
第１の実施形態にかかる垂直磁気記録媒体では、各金属粒子は粒界層から突出した凸部と該粒界層中に埋没された底部を有し、粒界層表面に対し凸部周縁部表面の接線のなす角が４５°ないし８５°である。
【００１３】
図１に、粒界層表面に対し凸部表面周縁部の接線のなす角を説明するための図を示す。
【００１４】
図示するように、非磁性グラニュラ下地層６は、金属粒子５と、その周囲に設けられた粒界層２’を有し、金属粒子５は、粒界層２’に埋没された底部１４と粒界層２’表面から突出した凸部１５を含む。凸部１５の周縁部表面の接線１０２と粒界層２’表面に沿った線１０１とのなす角度はαで表される。
【００１５】
第２の実施形態にかかる垂直磁気記録媒体では、非磁性グラニュラ下地層は、以下のような製法で作製される。
【００１６】
まず、酸化物層のパターニングを行い、複数の凹みを有する粒界層を形成する。
【００１７】
次に、各凹みに非磁性金属粒子を形成し、非磁性グラニュラ下地層を得る。
【００１８】
酸化物層のパターニング方法には、自己組織化材料と酸化物を作製するための材料を含む塗布層を基板上に形成した後相分離さ、その後に有機物を焼成する方法と、基板上に形成した酸化層上にマスクパターンを形成し、エッチングなどによりパターニングする方法とがある。
【００１９】
自己組織化材料と酸化物を形成するための材料の混合物を用いる方法では、まず、基板上に、自己組織化材料と、有機ケイ素化合物または金属成分として第２の金属を含む有機金属化合物から選択される添加成分とを含む溶液を塗布して自己組織化層を形成し、次に、自己組織化層を相分離させ、島状ポリマー相と、島状ポリマー相を取り囲み、添加成分から選択される材料を含む連続した海状ポリマー相とを含む海島相を形成し、続いて、相分離された自己組織化層を焼成し、自己組織化層中の有機成分を分解させ、かつ添加成分を酸化させることにより、島状ポリマー相に相当する部分に複数の凹みを有し、海状ポリマー相に相当する部分にケイ素酸化物または金属成分として第２の金属を含む金属酸化物から選択される材料を含む粒界層を形成する。
【００２０】
その後、得られた粒界層上に第１の金属からなる金属層を成膜した後加熱することによりリフローし、表面張力によって各凹み上に溶融金属粒子を形成させ、溶融金属粒子を再結晶化させることにより第１の金属からなる金属粒子を得る。
【００２１】
第２の実施形態にかかる垂直磁気記録媒体に用いられる金属粒子において、粒界層から突出した凸部は溶融金属の表面張力に依存した形状となり、粒界層中に埋没された底部は、島状ポリマー相に依存した形状となる。この形状は上記製法を用いることにより得られる特有な形状であるため、第２の実施形態では、非磁性グラニュラ下地層を製法によって限定している。
【００２２】
第２の実施形態にかかる垂直磁気記録媒体に用いられる金属粒子において、第２の粒界層表面に対する凸部表面の接触角が４５°ないし８５°にすることができる。
【００２３】
第１及び第２の実施形態にかかる垂直磁気記録媒体では、上述のような凸部を有するグラニュラ層を下地層として使用することにより、垂直磁気記録層のグラニュラ構造の粒子-粒界の界面の分離を向上させ、記録再生時における信号対ノイズ比を改善し、良好な記録再生特性が得られる。
【００２４】
また、第２の実施形態によれば、規則配列した凹パターンを有する酸化膜層上に金属層を製膜し加熱を行うことで凹パターンに金属を充填したグラニュラ構造の下地を作製することができる。加熱により金属層が再結晶することにより表面にエネルギー最小面を形成するため結晶配向性が向上するとともに、金属と酸化膜との濡れ性の関係から、金属部が隆起したグラニュラ構造を形成することができ、非磁性グラニュラ下地層上に形成する中間層や記録層の結晶配向性および粒子間の分離性を向上させることができる。
【００２５】
第１の実施形態において、粒界層表面に対する凸部表面の接触角が４５°未満であると、凸部の凹凸高さが低くなる傾向があり、８５°を越えると、凸部を構成する金属が凹み内に埋め込まれるより、基板上で大きく凝集したほうが安定となり、各凹みに独立した金属粒子を形成することが困難となる傾向がある。
【００２６】
凸部の高さは１ｎｍないし１０ｎｍにすることができる。
【００２７】
凸部の高さが１ｎｍ未満であると、非磁性グラニュラ下地層上に形成する中間層に、非磁性グラニュラ層で形成した配列パターンを転写することが困難となる傾向があり、１０ｎｍを越えると、磁気記録層及び保護層を形成した磁気記録媒体において、表面粗さが大きくなり、ＨＤＩ特性を悪化させる傾向がある。
【００２８】
粒界層上の金属粒子の配列のピッチ分散は１５％以下であり、かつ粒界層の上から見た金属粒子の粒径分布の分散は１５％以下にすることができる。
【００２９】
粒界層上の金属粒子の配列のピッチ分散が１５％より大きいか、あるいは粒界層の上から見た金属粒子の粒径分布の分散が１５％より大きいと、記録再生時における信号対ノイズ比を改善することができず、記録ビット間で発生するジッターノイズの成分が大きくなる傾向がある。
【００３０】
非磁性中間層は、Ｒｕ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｔａ、ＮｉＷ、Ｐｔ、Ａｇ、およびＣｕからなる群から選択され、それらを含む金属層を積層した構造でも構わない。非磁性中間層の結晶粒子は、凸部表面からエピタキシャル成長していること好ましい。
【００３１】
非磁性中間層を設けることにより、グラニュラ記録層の結晶配向性を向上させることができる。  非磁性中間層が非磁性グラニュラ下地層からエピタキシャル成長することにより、ピッチ分散を悪化させることなく、非磁性中間層を形成することができる。また、中間層の結晶配向を向上させることができる。また、エピタキシャル成長することにより、グラニュラ記録層の粒子−粒界の分離を向上させることができ、高密度記録時における信号対ノイズ比を改善させることができる。
【００３２】
金属粒子に使用される第１の金属として、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、及びＰｔからなる群から選択される少なくとも１種を用いることができる。
【００３３】
非磁性グラニュラ下地層としてｆｃｃまたはｈｃｐの金属を用いることで、凸部の上部が平坦となる台形構造を形成することができる。台形構造であると、エピタキシャル成長時に形成される中間層の成長方向を制御することができる。
【００３４】
金属酸化物に使用される第２の金属として、Ｓｉ、Ｔｉ、及びＡｌからなる群から選択される少なくとも１種を用いることができる。
【００３５】
非磁性グラニュラ下地層において、粒界層が少なくとも１ｎｍの厚みを持つことができる。
【００３６】
粒界層の厚さが１ｎｍよりも薄いと、非磁性グラニュラ下地層上に形成する中間層が分離できず、隣り合う中間層の結晶粒が結合し、中間層の粒径分散が悪化する傾向がある。また、粒界層は１０ｎｍ以下にすることができる。１０ｎｍを越えると、非磁性グラニュラ下地層の平坦な酸化物表面からも中間層が結晶成長する傾向がある。
【００３７】
自己組織化材料に関して
非磁性グラニュラ下地層のパターンを形成する材料としては、アニール処理によりミクロ相分離構造を発現するブロックコポリマーなどを用いることができる。
【００３８】
ミクロ相分離構造を発現するブロックコポリマーには、ジブロックコポリマーを使用することができる。
【００３９】
ミクロ相分離構造を発現するジブロックコポリマーとしては、例えば、ポリブタジエン−ブロック−ポリジメチルシロキサン、ポリブタジエン−ブロック−ポリ４ビニルピリジン、ポリブタジエン−ブロック−ポリメチルメタクリレート、ポリブタジエン−ブロック−ポリ−ｔ−ブチルメタクリレート、ポリブタジエン−ブロック−ポリ−ｔ−ブチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート−ブロック−ポリエチレンオキシド、ポリブタジエン−ブロック−ポリアクリル酸ナトリウム、ポリブタジエン−ブロック−ポリエチレンオキシド、ポリエチレン−ポリエチレンオキシド、ポリ−ｔ−ブチルメタクリレート−ブロック−ポリ４ビニルピリジン、ポリエチレン−ブロック−ポリメチルメタクリレート、ポリ−ｔ−ブチルメタクリレート−ブロック−ポリ２ビニルピリジン、ポリエチレン−ブロック−ポリ２ビニルピリジン、ポリエチレン−ブロック−ポリ４ビニルピリジン、ポリイソプレン−ブロック−ポリ２ビニルピリジン、ポリｔ−ブチルメタクリレート−ブロック−ポリスチレン、ポリメチルアクリレート−ブロック−ポリスチレン、ポリブタジエン−ブロック−ポリスチレン、ポリイソプレン−ブロック−ポリスチレン、ポリスチレンポリ−ブロック−ポリ２ビニルピリジン、ポリスチレン−ブロック−ポリ４ビニルピリジン、ポリスチレン−ブロック−ポリジメチルシロキサン、ポリスチレン−ブロック−ポリ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ポリスチレン−ブロック−ポリエチレンオキシド、ポリスチレン−ブロック−ポリシルセスキオキサン、ポリメチルメタクリレート−ブロック−ポリシルセスキオキサン、ポリスチレン−ブロック−ポリメチルメタクリレート、ポリ−ｔ−ブチルメタクリレート−ブロック−ポリエチレンオキシド、ポリスチレン−ブロック−ポリアクリル酸等が挙げられる。
【００４０】
特に、ポリスチレン−ブロック−ポリエチレンオキシド、ポリエチレン−ブロック−ポリエチレンオキシド、ポリブタジエン−ブロック−ポリエチレンオキシド、ポリt−ブチルメタクリレート−ブロック−ポリエチレンオキシド、ポリメチルメタクリレート−ブロック−ポリエチレンオキシドは極性の高いポリエチレンオキシドを有しており、水素シルセスキオキサンやＳＯＧ（ＳＰＩＮ  ＯＮ  ＧＬＡＳＳ）などの有機ガラスや無機ガラス、金属塩などといった極性を持つ無機材料との相性が良好である。
【００４１】
自己組織化材料から酸化物層へのパターン転写
非磁性グラニュラ下地層を構成する粒界層としての酸化物パターン層の作製方法としては、自己組織化材料などをマスクに酸化物層をエッチングする方法と、酸化物を形成するための材料を混入した自己組織化材料を、３００℃以上の高温にすることで、有機成分を昇華させ無機成分を残すとともに、無機成分を架橋反応させ酸化物パターンを作製する焼成方法がある。
【００４２】
エッチングにより酸化物層へパターンを転写する方法では、酸化物層の材料としては特に限定するものはない。また、パターンを形成する材料も、上記に挙げたジブロックコポリマーのほかに、微粒子やインプリントによりマスクを使用することができる。
【００４３】
１０ｎｍ前後の酸化物パターン層の作製としては、エッチングによるパターン形状の変化を抑制させることのできる焼成法がより優れている。また、焼成により酸化物パターン層を形成する場合、後に述べるリフロー工程の温度以上の温度で焼成することで、リフロー中に発生する不純物の影響を抑制することができる。
【００４４】
焼成により酸化物パターン層を形成する場合、自己組織化材料には、ポリスチレン−ブロック−ポリエチレンオキシド、ポリエチレン−ブロック−ポリエチレンオキシド、ポリブタジエン−ブロック−ポリエチレンオキシド、ポリｔ−ブチルメタクリレート−ブロック−ポリエチレンオキシド、ポリメチルメタクリレート−ブロック−ポリエチレンオキシドなどの、ポリエチレンオキシドを有するジブロックコポリマーを利用することができる。また、上記ジブロックコポリマーは一例であり、ポリエチレンオキシドのような極性の高い高分子を有する共重合体であれば同様の効果を得ることができ、ジブロックコポリマーに限らず、トリブロックコポリマーを用いることもできる。
【００４５】
焼成により作製する酸化物層の材料としては、ＳｉやＡｌ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎなどの酸化物であればよく、極性が高くポリエチレンオキシドと水素結合により結合する有機金属であることが好ましい。具体的には、Ｓｉの場合、水素シルセスキオキサンやＳＯＧなどを用いることができ、Ａｌの場合、水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウムなどを用いることができ、その他Ｍｇや、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎ等はそれらの金属を含む錯体を用いることができる。
【００４６】
金属膜リフロー工程
非磁性グラニュラ下地層の金属粒子として使用される金属としては、表面自由エネルギーが高く、酸化物上で島状成長する材料を選択することができる。
【００４７】
このような金属として、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、及びＰｔがあげられる。これらの金属は表面エネルギーが高く、製膜方法によらず、酸化物層上で島状成長しやすく、ｆｃｃ構造を有し、エネルギー最小面（１１１）面が加熱により表面に形成しやすい。下地層である非磁性グラニュラ下地層上に形成する中間層との結晶成長の観点から、磁性グラニュラ層を形成する金属層として使用できる。Ａｌ、Ａｇ、Ａｕは融点が低いため製造プロセスへの適応性が高くより良好である。
【００４８】
非磁性グラニュラ下地層の金属層を形成する方法としては、酸化物パターン層上に１ｎｍから５ｎｍの膜厚の上記金属層を形成し、その後真空中で加熱することにより凹み内に金属を埋め込むことで作製できる。この時、加熱温度は使用する金属の融点と関係があり、上記金属の中で融点の低いＡｌでは４００℃程度、ＡｇやＡｕは５００℃程度、Ｃｕは７００℃程度、Ｐｔは８００℃程度で加熱することにより酸化物で形成される凹みパターン内に金属を充填させることができる。
【００４９】
製膜する膜厚は酸化物で形成される凹みパターン層のパターンピッチと関係があり、ピッチが１０ｎｍ程度の場合約１ｎｍの膜厚を製膜後加熱する必要があり、ピッチが３０ｎｍ程度の場合、３ｎｍ程度金属層を製膜後加熱することでホールパターン内に金属層を形成することができる。ピッチが３０ｎｍの酸化物凹みパターン層上に金属層を１ｎｍ製膜後加熱すると、ホールパターンの縁にのみ金属層が凝集する。パターンのサイズに比べ金属層が少ない場合は、追加で必要な膜厚を製膜し加熱することで凹みパターンの足りない領域を補てんすることができる。一方、パターンピッチが１０ｎｍ程度の酸化物下地層上に３ｎｍ程度の金属層を製膜後加熱すると、ピッチが２０ｎｍから３０ｎｍの凝集した島状の金属部が下地のパターンとは関係なく形成される。凹みパターンのピッチが広く、製膜する膜厚が厚い場合、一度に厚い膜厚を製膜し加熱を行うと、酸化物の凹みパターンに関係なく、凝集によりパターンが形成される。その場合、製膜する膜厚を薄くし、製膜・加熱の工程を数度行うことで凝集する問題を解決することができる。また、成膜する膜厚は、ホールパターンのパターンアスペクトによっても良好な値は変化するため、下地層のホールパターン形状に合わせて、製膜する金属の膜厚を適宜変更することができる。
【００５０】
リフロー後の凹凸高さと角度に関して
リフロー後に形成される金属部の凹凸高さは、下地層のホールパターンサイズや製膜する膜厚、材料で変化する。リフローするために必要な条件として、パターンのない酸化物上に製膜した金属が、酸化物表面との成す角が８５°以下である必要がある。８５°より大きい場合、ホールパターン内に埋め込まれるより、基板上で大きく凝集したほうが安定となり、膜厚を薄くした場合も、凝集したパターンが形成され、加熱によりホールパターンを埋め込むリフロー現象を発生させることができない。
【００５１】
そのため、リフロー後の凹凸高さとしては、ホールパターンの半径程度の凹凸までしか形成することができなく、ホールパターンの直径が１０ｎｍの場合、凹凸高さは最大でも５ｎｍ程度、ホール直径が５ｎｍの場合、凹凸高さは最大で２ｎｍ程度となる。
【００５２】
また、凹凸高さは埋め込む材料によっても変化し、酸化物層との成す角が小さい場合、さらに凹凸高さは小さくなる。しかし、リフローで形成される非磁性グラニュラ下地層は、その上に製膜する中間層を制御する働きを有する必要があるため、凹凸は１ｎｍ程度あることが好ましい。
【００５３】
凹凸高さは、金属層の製膜の膜厚によっても変化する。ホールパターンを埋め込むのに十分な膜厚以上の膜厚を合計して製膜した場合、ホールパターンから金属があふれ、その結果、ホールパターンの直径以上のサイズのパターンが形成され、凹凸高さをホールパターンの半径以上にすることができる。しかし、この方法では、隣接パターン間を分離する絶縁層の領域が減少してしまう問題がある。
【００５４】
実施形態において、基板としてはガラス基板、Ａｌ系合金基板、セラミック、カーボンや酸化表面を有するＳｉ単結晶基板、などを用いることができる。特に、加熱温度４００℃以上において変形、変質等が発生しない、ガラス基板、セラミック、Ｓｉ単結晶基板等の使用が特に適している。
【００５５】
また、実施形態に用いられるグラニュラ膜型垂直磁気記録層の磁性結晶粒子材料としては、実質的に（０００１）面配向した、ＣｏおよびＰｔを含有するｈｃｐ構造の合金材料が好ましい。ｈｃｐ構造のＣｏ合金結晶粒が（０００１）面配向していると、磁化容易軸が基板面に対して垂直方向に配向し、垂直磁気異方性を発現する傾向がある。さらには、例えばＣｏ−Ｐｔ及びＣｏ−Ｐｔ―Ｃｒ系の合金材料を使用し得る。これらの合金は、高い結晶磁気異方性エネルギーを有しているため熱揺らぎ耐性が高い。これらの合金材料に、磁気特性を改善する目的で、必要に応じてＴａやＣｕ，Ｂ，Ｎｄといった添加元素を加えることができる。
【００５６】
また、グラニュラ膜型記録層の非磁性粒界領域材料としては、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ等の酸化物が好ましく用いられる。これらの酸化物は、上述のＣｏ−Ｐｔ合金とほとんど固溶しないため、磁性結晶粒子間の結晶粒界に析出しやすく、グラニュラ構造を比較的容易に得ることができる。粒界領域を構成する材料は、結晶質であっても、非晶質であっても構わない。
【００５７】
磁性結晶粒を形成する合金に対する、粒界領域を構成する上記材料の物質量の割合の合計は、５ないし１５モル％の範囲にすることができる。５モルパーセント未満であるとグラニュラ構造を維持するのが困難となり、２０モルパーセントを超えるとＲ／Ｗ特性における再生出力が低下する傾向がある。さらには、７ないし１２モル％の範囲にすることができる。
【００５８】
実施形態において、基板と非磁性グラニュラ層との間に高透磁率な軟磁性層を設けることができる。軟磁性層は、垂直磁気記録層を磁化するための磁気ヘッド例えば単磁極ヘッドからの記録磁界を、水平方向に通して、磁気ヘッド側へ還流させるという磁気ヘッドの機能の一部を担っており、磁界の記録層に急峻で充分な垂直磁界を印加させ、記録再生効率を向上させる役目を果たし得る。
【００５９】
このような軟磁性層として、例えばＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＢ，  ＣｏＴａＺｒ，  ＦｅＳｉＡｌ，ＦｅＴａＣ，ＣｏＴａＣ，ＮｉＦｅ，Ｆｅ，ＦｅＣｏＢ，ＦｅＣｏＮ，ＦｅＴａＮ等が挙げられる。
【００６０】
軟磁性層は、二層以上の多層膜であっても良い。その場合、それぞれの層の材料、組成、膜厚が異なっていても良い。また、軟磁性層二層を薄いＲｕ層を挟んで積層させた三層構造としても良い。
【００６１】
基板と軟磁性層との機械的な密着性を向上する目的で、基板と軟磁性層との間に、非磁性密着層を設けることができる。非磁性密着層としては、例えばＣｒやＴｉといった材料のほか、これらの合金を用いることができる。
【００６２】
実施形態に使用される軟磁性層と非磁性グラニュラ層との間には、拡散防止層を形成することができる。このような拡散防止層として、Ｐｄ、Ｐｔ、及びＳｉ等があげられる。
【００６３】
実施形態に使用される軟磁性層と非磁性グラニュラ層との間には、結晶配向制御層を設けることができる。拡散防止層を形成した場合には、結晶配向制御層は拡散防止層と非磁性グラニュラ層との間に設けることができる。
【００６４】
結晶配向制御層としては、例えばＮｉＷ、ＮｉＴａ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｕ、及びＡｇ、等を使用することができる。
【００６５】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００６６】
実施例１  
図２Ａないし図２Ｅに、実施形態に係るパターン形成方法の作用を説明するための模式図を示す。
【００６７】
ガラス基板１上に、図示しない厚さ４０ｎｍの軟磁性層（ＣｏＺｒＮｂ）を製膜した後、拡散防止用に図示しないＰｄ層を３ｎｍ製膜する。基板１を一度大気に曝露し、自己組織化材料ＰＳ（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）−ＰＥＯ（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ−Ｐｏｌｙｅｔｈｙｒｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ）および添加成分としてＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）からなる溶液を基板１上にスピンコート法により塗布し、自己組織化膜４を形成する。使用するＰＳ−ＰＥＯは、ＰＳの分子量が１，６００、ＰＥＯの分子量が１，８００の共重合ポリマーであり、ＳＯＧは東京応化工業のＯＣＤ  Ｔ−７  ４０００−Ｔを使用した。ＰＳ−ＰＥＯとＳＯＧはジエチレングリコールジメチルエーテルにそれぞれ１．０質量パーセント濃度、１０．０質量パーセント濃度で溶解・希釈し、それぞれジエチレングリコールジメチルエーテルで希釈した溶液を重量比１：６で混合し自己組織化用の溶液とした。ＳＯＧの代わりにシルセスキオキサンを用いても同様の結果を得ることができる。
【００６８】
基板上に自己組織化膜を塗布した後、クロロホルムとオクタンの雰囲気下でサンプルを５時間留置することにより、自己組織化膜４を相分離させる。これにより、図２Ａに示すように、ＰＳからなる島状ポリマー相３と、島状ポリマー相３を取り囲み、ＳＯＧを含むＰＥＯからなる連続した海状ポリマー相２とを含む海島相を形成する。自己組織化を促進させる方法として、室温の大気中で２０時間留置させてもよい。
【００６９】
その後、基板を窒素雰囲気下で５００℃に加熱することにより、有機材料であるＰＳ、ＰＥＯが分解し、島状ポリマー相に相当する部分が凹みとなり、海状ポリマー相に相当する部分に複数の凹みを有する粒界層としてＳＯＧからなるホールパターンが形成される。
【００７０】
得られた媒体の平面ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を測定し、以下の手順で粒径およびピッチの解析を行った。
【００７１】
まず、倍率５０万倍の画像を任意の画像処理ソフトを用い、個々の粒子の輪郭を抽出した。その後、得られた輪郭情報を楕円で近似することで粒子の面積および直径を計算し、粒子サイズの分散を計算した。
【００７２】
また、各粒子の重心座標を読み取り、各粒子で構成される最小の三角形（ドロネー三角形）を描くことで、各粒子間のピッチを計算した。このホールパターンにおいて平面ＴＥＭを観察したところ、粒径が７ｎｍ、ピッチが１２ｎｍ、で粒径分散およびピッチ分散がともに８％以下のホールパターンが形成されていることが明らかとなった。また、断面ＴＥＭ観察から、図２Ｂに示すように、基板１上に形成されたホールパターンはＳＯＧ層２’上の島状ポリマー相に相当する部分に複数の凹み２１を有することが明らかとなった。自己組織化により形成されるパターンサイズは、テンプレートとなるＰＳ−ＰＥＯおよびＳＯＧの分子量や混合比率を適宜調整することにより、任意なサイズに制御することが可能である。
【００７３】
その後、再び製膜チャンバー内に戻して、ガス圧０．６ＰａのＡｒ雰囲気中で逆スパッタすることにより薄膜側をエッチングした。その工程は、一度大気中に曝露したことによりＳＯＧ層表面に形成付着したと考えられる分子や原子などの不純物を除去する効果がある。
【００７４】
得られたＳＯＧ層２’上にＡｇを１．２ｎｍ製膜し、約５００℃、２０秒間加熱することで複数の凹み２１へのＡｇ粒子の埋め込み及びＡｇ粒子の再結晶化を行った。作製した媒体を一部取出し、ＡＦＭにより表面の形状を測定したところ、図２Ｃに示すように、ＳＯＧからなるホールパターンであった領域にＡｇ粒子５が埋め込まれ、その領域がＳＯＧ層表面に対し凸構造を有していることを確認できた。その凸部１５の高さは約３ｎｍであることが分かった。また、その基板１を断面ＴＥＭにより観察した。その底部１４の深さは４ｎｍであり、Ａｇ粒子５で形成される凸部周縁部の接線と、ＳＯＧ層２’表面とのなす角を測定したところ、約７５°であることが分かった。
【００７５】
真空中で加熱によりホールパターンにＡｇを埋め込んだ基板１上に、圧力０．４ＰａのＡｒ雰囲気下で中間層７のＲｕを１０ｎｍ製膜した。この工程は、不純物による汚染を防ぐため、Ａｇの埋め込み加熱後、大気に開放することなく、連続して真空中で製膜を行っている。製膜により形成した中間層Ｒｕ層７上に、製膜チャンバー内で連続して、ガス圧０．６ＰａのＡｒ雰囲気下で、（Ｃｏ−１６ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｃｒ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２コンポジットターゲットを用いてＲＦスパッタを行い、ＣｏＰｔＣｒを含む磁性結晶粒子８、及びそれを取り囲むＳｉＯ２を含む粒界領域９を有する厚さ１５ｎｍのＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２の垂直磁気記録層１１を形成した後、厚さ５ｎｍのＣ保護膜１２を形成し、垂直磁気記録媒体１０を得た。
【００７６】
得られた磁気記録媒体を断面ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観察したところ、図２Ｅと同様の概略的な断面の構造を有していることが分かった。図２Ｅに示すように、グラニュラ層の断面では、粒間物質である非晶質のＳＯＧで分断されたＡｇ粒子を核として中間層７となるＲｕが成長していることが分かった。また、垂直磁気記録層１１は結晶性の認められない粒界領域９で分断された磁性結晶粒子８が、Ｒｕ中間層７から連続してエピタキシャル成長している様子が確認された。
【００７７】
この垂直磁気記録層１０について平面ＴＥＭ観察を行い、膜面内での粒径分布および粒間ピッチ分布を計算したところ、粒子サイズの平均値は７．５ｎｍで、その標準偏差は０．６ｎｍであった。また、粒間のピッチの平均値は１２．５ｎｍで、その標準偏差は１．４ｎｍであった。下地に利用した自己組織化層のパターンを基に、記録層まで形成することができるため、下地のテンプレートから分散を悪化させることなく、垂直磁気記録層を形成することが可能である。
【００７８】
このようにして作製した垂直磁気記録媒体において、米国ＧＵＺＩＫ社製リードライトアナライザ１６３２およびスピンスタンドＳ１７０１ＭＰを用いて、記録再生特性の評価を行った。また、記録再生用のヘッドは記録部に飽和磁束密度約２Ｔを有する単磁極ヘッド、及び再生素子には巨大磁気抵抗効果を利用したヘッドを用いた。再生信号出力／媒体ノイズ比（Ｓ／Ｎｍ）の評価においては、再生信号出力Ｓは線記録密度約５０ｋＦＣＩにおける振幅、Ｎｍは線記録密度約４００ｋＦＣＩにおける２乗平均値を用いた。その結果、ディスク前面においてスパイク状の雑音は全く観察されず、Ｓ／Ｎｍは１９．５ｄＢという良好な値が得られた。さらに、この記録媒体に対して線記録密度約１００ｋＦＣＩの信号を記録し、熱揺らぎによる出力劣化の評価を行った。記録捜査終了後から１００，０００秒間、再生出力を定期的に測定したが、再生出力の劣化は測定誤差の範囲内であり、信号減衰率としてはほぼ−０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅであった。
【００７９】
実施例２
実施例２では、非磁性グラニュラ下地層としてＡｌ−ＡｌＯを使用した場合について説明する。
【００８０】
基板やパターニングに使用する自己組織化材料は実施例１と同様である。
【００８１】
実施例１と同様にガラス基板１上に、図示しない厚さ４０ｎｍの軟磁性層（ＣｏＺｒＮｂ）を製膜した後、拡散防止用にＰｄ層を３ｎｍ製膜する。
【００８２】
基板を一度大気に曝露し、自己組織化材料ＰＳ−ＰＥＯを使用し、焼成により酸化物を形成する材料として水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウムを使用する。それぞれの溶媒をトルエンに溶解させ、ＰＳが島状ポリマー相、ＰＥＯと水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウムが海状ポリマー相に相分離する比率で混合し、基板上へ自己組織化膜を形成する。
【００８３】
その後、大気中で２０時間留置させることで、相分離させ、基板を窒素雰囲気下で４００℃に加熱した。その結果、有機材料であるＰＳ、ＰＥＯが分解し、島状ポリマー相に相当する部分に複数の凹みを有する粒界層として、ＡｌＯからなる酸化物パターン層が形成された。
【００８４】
得られた媒体の平面ＳＥＭを測定し、実施例１と同様にして粒径およびピッチの解析を行った結果、粒径が７ｎｍ、ピッチが１２ｎｍ、粒径分散およびピッチ分散がともに９％以下となり、ＳＯＧを用いた実施例１と同様なホールパターンが形成されていることが明らかとなった。自己組織化により形成されるパターンサイズは、テンプレートとなるＰＳ−ＰＥＯおよび水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウムの分子量や混合比率を適宜調整することにより、任意なサイズに制御することが可能である。
【００８５】
ＡｌＯパターン層を作製後、再び製膜チャンバー内に戻して、ガス圧０．６ＰａのＡｒ雰囲気中で逆スパッタを行うことにより、薄膜側をエッチングした。その工程は、一度大気中に曝露したことにより薄膜表面に形成付着したと考えられる分子や原子などを除去する効果がある。
【００８６】
得られたＡｌＯパターン層上にＡｌを１．２ｎｍ製膜し、約４００℃で２０秒間加熱することで、ＡｌＯパターン層の凹部へのＡｌの埋め込みおよびＡｌの再結晶化を行う。作製した媒体を一部取出し、ＡＦＭにより表面の形状を測定したところ、ＡｌＯパターン層の凹部であった領域にＡｌが埋め込まれ、その領域がＡｌＯパターン層表面に対し凸構造を有していることを確認できた。その凸部の高さは約２ｎｍであることが分かった。また、その基板を断面ＴＥＭにより観察したところ、底部の深さは４ｎｍであり、垂直方向に（１１１）面が配向していることが確認できた。断面ＴＥＭから、凸部周縁部表面の接線と、ＡｌＯパターン層表面とのなす角を測定したところ、約５５°であることが分かった。
【００８７】
真空中で加熱によりＡｌをホールパターンに埋め込んだ基板上に、圧力０．４ＰａのＡｒ雰囲気下で中間層のＲｕを１０ｎｍ製膜し、その中間層Ｒｕ層上に、製膜チャンバー内で連続して、ガス圧０．６ＰａのＡｒ雰囲気下で、（Ｃｏ−１６ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｃｒ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２コンポジットターゲットを用いてＲＦスパッタを行い、厚さ１５ｎｍのＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２の垂直磁気記録層を形成した後、厚さ５ｎｍのＣ保護膜を形成し、垂直磁気記録媒体を得た。
【００８８】
得られた磁気記録媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、実施例１と同様に概略的な断面は図３の構造を有していることが分かった。垂直磁気記録層は、結晶性の認められない粒界で分断された結晶粒子が、Ｒｕ層から連続してエピタキシャル成長している様子が確認された。
【００８９】
この垂直磁気記録層について平面ＴＥＭ観察を行い、膜面内での粒径分布および粒間ピッチ分布を計算したところ、粒子サイズの平均値は７．６ｎｍで、その標準偏差は０．８ｎｍであった。また、粒間のピッチの平均値は１２．８ｎｍで、その標準偏差は１．８ｎｍであった。
【００９０】
このようにして作製した垂直磁気記録媒体において、実施例１と同様にＳ／Ｎｍ評価を行った結果、ディスク前面においてスパイク状の雑音は全く観察されず、Ｓ／Ｎｍは１９．０ｄＢという良好な値が得られた。さらに、この記録媒体に対して線記録密度約１００ｋＦＣＩの信号を記録し、熱揺らぎによる出力劣化の評価を行った。記録捜査終了後から１００，０００秒間、再生出力を定期的に測定したが、再生出力の劣化は測定誤差の範囲内であり、信号減衰率としてはほぼ−０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅであった。実施例１の結果と比べ、わずかに特性が劣化している原因は、リフローにより形成したＡｌ粒子とＡｌＯとの接触角が５５°と小さいため、凹凸高さが２ｎｍと低くなったためである。
【００９１】
実施例３
実施例３では、非磁性グラニュラ下地層を形成する金属材料として、融点の高いＰｔを使用した例について説明する。
【００９２】
非磁性グラニュラ下地層である下地としてＰｔを使用する以外は、実施例１と同様である。
【００９３】
実施例１と同様に、ガラス基板上に、厚さ４０ｎｍの軟磁性層（ＣｏＺｒＮｂ）を製膜した後、拡散防止用にＰｄ層を３ｎｍ製膜する。基板を一度大気に曝露し、自己組織化材料ＰＳ−ＰＥＯおよびＳＯＧからなる溶液をスピンコートにより自己組織化膜の塗布をする。使用するＰＳ−ＰＥＯおよびＳＯＧは実施例１と同様である。
【００９４】
基板上に自己組織化膜を塗布した後、クロロホルムとオクタンの雰囲気下でサンプルを５時間留置することにより、自己組織化材料を相分離させる。その後、基板を窒素雰囲気下で８００℃に加熱することにより、有機材料であるＰＳ、ＰＥＯが分解し、基板上に実施例１と同様のＳＯＧからなるホールパターンが形成される。
【００９５】
その後、再び製膜チャンバー内に戻して、ガス圧０．６ＰａのＡｒ雰囲気中で実施例１と同様に逆スパッタにより薄膜側にエッチングを行った後、ＳＯＧのホールパターン上にＰｔを約１．２ｎｍ製膜し、約８００℃４時間加熱することでホールパターンへのＰｔの埋め込みおよびＰｔの再結晶化を行った。作製した媒体を一部取出し、ＡＦＭにより表面の形状を測定したところ、ＳＯＧのホールパターンであった領域にＰｔが埋め込まれその領域が凸構造を有していることを確認できた。その凸部の高さは約３ｎｍであることが分かった。また、その基板を断面ＴＥＭにより観察したところ、その底部１４の深さは４ｎｍであり、Ｐｔで形成される凸部周縁部とＳＯＧ表面とのなす角を測定したところ、約８０°であることが分かった。
【００９６】
真空中で加熱によりＰｔをホールパターンに埋め込んだ基板上に、圧力０．４ＰａのＡｒ雰囲気下で中間層のＲｕを１０ｎｍ製膜した。製膜により形成した中間層Ｒｕ層上に、製膜チャンバー内で連続して、ガス圧０．６ＰａのＡｒ雰囲気下で、（Ｃｏ−１６ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｃｒ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２コンポジットターゲットを用いてＲＦスパッタを行い、厚さ１５ｎｍのＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２の垂直磁気記録層を形成した後、厚さ５ｎｍのＣ保護膜を形成し、垂直磁気記録媒体を得た。
【００９７】
得られた磁気記録媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、実施例１と同様な断面を得ることができた。概略的な断面は図２Ｅと同様の構造を有していることが分かった。
【００９８】
図示するように、グラニュラ層の断面では、粒間物質である非晶質のＳＯＧで分断されたＰｔ粒子を核として中間層のＲｕが成長していることが明らかとなった。また、垂直磁気記録層は結晶性の認められない粒界で分断された結晶粒子が、Ｒｕ層から連続してエピタキシャル成長している様子が確認された。
【００９９】
この垂直磁気記録層について平面ＴＥＭ観察を行い、膜面内での粒径分布および粒間ピッチ分布を計算したところ、粒子サイズの平均値は７．５ｎｍで、その標準偏差は０．９ｎｍであった。また、粒間のピッチの平均値は１２．５ｎｍで、その標準偏差は２.０ｎｍであった。わずかに標準偏差が悪化している原因として、Ｐｔの融点が高いため、十分にホールパターンへの埋め込みがなされていないためだと考えられる。
【０１００】
このようにして作製した垂直磁気記録媒体において、実施例１と同様にＳ／Ｎｍ評価を行った結果、ディスク前面においてスパイク状の雑音は全く観察されず、Ｓ／Ｎｍは１７．４ｄＢという良好な値が得られた。さらに、この記録媒体に対して線記録密度約１００ｋＦＣＩの信号を記録し、熱揺らぎによる出力劣化の評価を行った。記録捜査終了後から１００，０００秒間、再生出力を定期的に測定したが、再生出力の劣化は測定誤差の範囲内であり、信号減衰率としてはほぼ−０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅであった。
【０１０１】
実施例４
本実施例では、非磁性グラニュラ下地層の下地に、結晶配向制御層（ＮｉＷ）を挿入した場合について説明する。
【０１０２】
ガラス基板上に厚さ４０ｎｍの軟磁性層（ＣｏＺｒＮｂ）を製膜した後、拡散防止用にＰｄ層を３ｎｍ、結晶配向制御層としてＮｉＷを５ｎｍ製膜する。基板を一度大気に曝露し、自己組織化材料ＰＳ−ＰＥＯおよびＳＯＧからなる溶液をスピンコートにより自己組織化膜の塗布をする。使用するＰＳ−ＰＥＯは実施例１と同様であるが、ＳＯＧの代わりに、シルセスキオキサンを用い、ＰＳ−ＰＥＯに対しシルセスキオキサンを３０％とし、ＰＳが柱状となるシリンダ構造となるよう溶液を調整した。シルセスキオキサンの代わりに実施例１と同様にＳＯＧを使用した場合においても、ＳＯＧの比率を変更することで同様の結果を得ることができる。基板上に膜厚１０ｎｍになるように自己組織化膜を塗布した後、クロロホルムとオクタンの雰囲気下でサンプルを５時間留置することにより、自己組織化材料を相分離させる。その後、基板を窒素雰囲気下で５００℃に加熱することにより、有機材料であるＰＳ、ＰＥＯが分解し、基板上にシルセスキオキサンが架橋反応した酸化物からなるホールパターンが形成される。
【０１０３】
このホールパターンにおいて平面ＴＥＭを観察したところ、粒径が７ｎｍ、ピッチが１２ｎｍ、で粒径分散およびピッチ分散がともに８％以下のホールパターンが形成されていることが明らかとなった。また、断面ＴＥＭ観察から、形成されたホールパターンは酸化物層を貫通し下地のＮｉＷ層まで到達していることが明らかとなった。自己組織化により形成されるパターンサイズは、テンプレートとなるＰＳ−ＰＥＯおよびシルセスキオキサンの分子量を適宜調整することにより、任意なサイズに制御することが可能である。
【０１０４】
その後、再び製膜チャンバー内に戻して、ガス圧０．６ＰａのＡｒ雰囲気中で逆スパッタ（薄膜側をスパッタ）を行った。その工程は、一度大気中に曝露したことにより薄膜表面に形成付着したと考えられる膜や原子などを除去する効果がある。また、加熱により形成した酸化物ホールパターンの底部に残る残差を除去し、ＮｉＷの清浄な表面を得ることができる。逆スパッタを行った後、ＳＯＧのホールパターン上にＡｇを約２ｎｍ製膜し、約５００℃２０秒間加熱することでホールパターンへのＡｇの埋め込みおよびＡｇの再結晶化を行った。作製した媒体を一部取出し、ＡＦＭにより表面の形状を測定したところ、ホールパターンが確認され、十分に埋め込まれていないことが判明した。上面ＳＥＭの観察から、ホール形状の半分程度しか埋め込まれていないことが明らかとなった。
【０１０５】
ホールパターンを完全に埋め込むため、ＳＯＧパターン上にＡｇを約２ｎｍ製膜し、約５００℃で２０秒間加熱した後、再度Ａｇを約２ｎｍ製膜し、約５００℃で加熱を行った。再度作製した基板の一部を取出し、ＡＦＭにより表面の形状を測定したところ、ＳＯＧでホールパターンであった部分が凸部形状となり、ホールパターンが埋め込まれていることが判明した。凸形状の高さは約２ｎｍであることが判明した。その基板を断面ＴＥＭにより観察したところ、底部の深さは膜厚と同じ１０ｎｍであった。また、垂直方向に（１１１）面が配向していることが確認できた。
【０１０６】
真空中で加熱によりＡｇをホールパターンに埋め込んだ基板上に、圧力０．４ＰａのＡｒ雰囲気下で中間層のＲｕを１０ｎｍ製膜した。製膜された基板の一部を取出し、断面ＴＥＭにより評価を行ったところ、高倍率における格子像からＮｉＷ下地層とＡｇ粒には配向のそろった結晶面が形成されており、ＮｉＷとＡｇ間にはエピタキシー関係が認められた。また、ＸＲＤを用いて、θ−２θスキャンを行ったところ、２θ＝３８．１°付近に回折ピークが観察され、基板からの反射を除くと、それ以外の明確なピークは観測されなかった。さらに、Ｒｕ（００２）面のピークについて、ロッキングカーブの測定を行ったところ、半値全幅Δθ５０は５．４°であり、良好な結晶配向性を得られていることが分かった。
【０１０７】
製膜により形成した中間層Ｒｕ層上に、製膜チャンバー内で連続して、ガス圧０．６ＰａのＡｒ雰囲気下で、（Ｃｏ−１６ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｃｒ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２コンポジットターゲットを用いてＲＦスパッタを行い、厚さ１５ｎｍのＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２の垂直磁気記録層を形成した後、厚さ５ｎｍのＣ保護膜を形成し、垂直磁気記録媒体を得た。
【０１０８】
得られた磁気記録媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、概略的な断面は図３の構造を有していることが分かった。図３に示すように、グラニュラ層の断面では、粒間物質である非晶質の酸化物で分断されたＡｇ粒子が基板に対して垂直方向に柱状に成長し得ており、ＮｉＷ下地層からＡｇ粒子へは連続してエピタキシャル成長している様子が確認された。さらに、垂直磁気記録層においても、結晶性の認められない粒界で分断された結晶粒子が、Ｒｕ層から連続してエピタキシャル成長している様子が確認された。
【０１０９】
この垂直磁気記録層について平面ＴＥＭ観察を行い、膜面内での粒径分布および粒間ピッチ分布を計算したところ、粒子サイズの平均値は７．５ｎｍで、その標準偏差は０．６ｎｍであった。また、粒間のピッチの平均値は１２．５ｎｍで、その標準偏差は１．４ｎｍであった。下地に利用した非磁性のグラニュラ層からエピタキシャルに記録層まで形成することができるため、下地のテンプレートから分散を悪化させることなく、垂直磁気記録層を形成することが可能である。
【０１１０】
このようにして作製した垂直磁気記録媒体において、実施例１と同様にＳ／Ｎｍ評価を行った結果、ディスク前面においてスパイク状の雑音は全く観察されず、Ｓ／Ｎｍは２２．１ｄＢという良好な値が得られた。これは、結晶配向制御層から磁気記録層までエピタキシャル成長しているため、結晶配向性が優れているためだと考えられる。さらに、この記録媒体に対して線記録密度約１００ｋＦＣＩの信号を記録し、熱揺らぎによる出力劣化の評価を行った。記録捜査終了後から１００，０００秒間、再生出力を定期的に測定したが、再生出力の劣化は測定誤差の範囲内であり、信号減衰率としてはほぼ−０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅであった。
【０１１１】
比較例１
比較例として、非磁性グラニュラ下地層を絶縁体と金属微粒子で作製した場合について説明する。
【０１１２】
ガラス基板上に、厚さ４０ｎｍの軟磁性層（ＣｏＺｒＮｂ）を製膜した後、拡散防止用にＰｄ層を３ｎｍ製膜した基板を用い、次のような材料の溶液を基板上にスピンコート法により塗布し、乾燥させることにより非磁性のグラニュラ下地層を形成する。溶液には、ポリスチレンの保護基で覆われたＡｇ微粒子を用い、ＳＯＧとともに、トルエンに溶解させた溶液を用いた。ここでは、重量比でＡｇ微粒子に対し、８０倍の質量となるようＳＯＧをトルエンに溶解させた。
【０１１３】
スピンコートにより、Ａｇ微粒子が単層となり、その周りをＳＯＧが取り囲むような条件で塗布を行い、その後４００℃で２時間焼成することによりＳＯＧを硬化させ、Ａｇ微粒子とＳＯＧからなる非磁性のグラニュラ下地層を形成した。その後、ＣＦ４を用いた反応性イオンエッチングによりＳＯＧをわずかにエッチングし、非磁性グラニュラ下地層表面にＡｇ微粒子を露出させ、Ａｇ微粒子が凸構造となる下地層を形成した。
【０１１４】
ＡＦＭにより測定したところ、Ａｇ微粒子の凸部の高さは３ｎｍであった。また、断面ＴＥＭにより測定したところ、Ａｇ微粒子の底部の高さは４ｎｍであった。また、比較例１のＡｇ微粒子の形状は、実施例１ないし４のＡｇ微粒子の形状と比較して、真球に近い形であった。
【０１１５】
得られた下地層をチャンバーに戻し、圧力０．４ＰａのＡｒ雰囲気下で中間層のＲｕを１０ｎｍ製膜した。製膜により形成した中間層Ｒｕ層上に、製膜チャンバー内で連続して、ガス圧０．６ＰａのＡｒ雰囲気下で、（Ｃｏ−１６ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｃｒ）−８ｍｏｌ％ＳｉＯ２コンポジットターゲットを用いてＲＦスパッタを行い、厚さ１５ｎｍのＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２の垂直磁気記録層を形成した後、厚さ５ｎｍのＣ保護膜を形成し、垂直磁気記録媒体を得た。
【０１１６】
得られた磁気記録媒体を断面ＴＥＭにより観察したところ、グラニュラ層の断面では、粒間物質である非晶質のＳＯＧで分断されたＡｇ粒子を核として中間層であるＲｕが成長している様子が明らかとなったが、ＡｇとＲｕとの界面には、コントラストの低い酸化物またはフッ化物からなる層が発生し、Ｒｕの結晶配向性を乱していることが明らかとなった。また、垂直磁気記録層は結晶性の認められない粒界で分断された結晶粒子が、Ｒｕ層から連続してエピタキシャル成長しているものの、Ｒｕの結晶配向性が悪いため、結晶軸の傾いた様子が確認された。
【０１１７】
この垂直磁気記録層について平面ＴＥＭ観察を行い、膜面内での粒径分布および粒間ピッチ分布を計算したところ、粒子サイズの平均値は８．９ｎｍで、その標準偏差は１．５ｎｍであった。また、粒間のピッチの平均値は１０．５ｎｍで、その標準偏差は２．１ｎｍであった。これは、Ａｇ微粒子とＲｕ中間層との界面において、酸素や、エッチングに使用したフッ素の影響により酸化物やフッ化物が形成されたため、中間層の結晶配向性が乱され、Ｒｕの柱状構造が基板に対し垂直に保てず互いのＲｕ粒同士が結合してしまったためだと考えられる。
【０１１８】
このようにして作製した垂直磁気記録媒体において、記録再生特性の評価を行った。その結果、Ｓ／Ｎｍは７．５ｄＢと実施例で作製した媒体と比べ著しく悪化していることが明らかとなった。
【０１１９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２０】
１…基板、２…海状ポリマー相、２’…粒界層、３…島状ポリマー相、４…自己組織化膜、５…金属粒子、６…非磁性グラニュラ下地層、７…中間層、８…磁性結晶粒子、９…粒界領域、１０…垂直磁気記録媒体、１１…垂直磁気記録層、１２…保護膜、１３…配向制御層、１４…底部、１５…凸部、２１…凹部
【図１】
2015109118.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2015109118.tif 000007
【図２Ｅ】
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【図３】
2015109118.tif 000009