(57)【要約】【課題】高SNRのディスクリートトラック媒体、ビットパターンド媒体を安価に製造する。【解決手段】人工的にパターニングされた非磁性凸構造１０４間に形成される溝部の底面及び側壁にシード層１０８と記録層１０９とを形成し、凸部上の記録層を除去する。【選択図】図２
2009064527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録層がトラック毎もしくはビット毎に磁気的に分離された垂直磁気記録媒体において、
周期的に形成された凹部を有する非磁性層と、
前記凹部の底面及び側壁にシード層を介して形成された磁気記録層とを有し、
前記磁気記録層は前記凹部内に配置されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記凹部を有する非磁性層の上に停止層が形成されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記凹部には、前記シード層の下に軟磁性裏打層が形成されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記凹部を有する非磁性層の下に軟磁性裏打層が形成されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項１記載の垂直磁気記録媒体において、前記凹部の深さは前記シード層と磁気記録層を合わせた厚さよりも大きいことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項６】
基板上に軟磁性下地層を形成する工程と、
前記軟磁性下地層の上に保護層を形成する工程と、
前記保護層の上に非磁性層を形成する工程と、
前記非磁性層に周期的な凹部を形成する工程と、
前記周期的な凹部が形成された非磁性層の上に停止層を形成する工程と、
前記停止層の上にシード層を形成する工程と、
前記シード層の上に磁気記録層を形成する工程と、
前記磁気記録層の上に非磁性の平坦化層を形成する工程と、
前記非磁性層の上面に形成された停止層より上方の層を除去する平坦化工程と
を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記非磁性層に周期的な凹部を形成する工程は、前記非磁性層の上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして用いてエッチングもしくはミリングによりパターンを転写する工程とを有することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記非磁性層に周期的な凹部を形成する工程は、モールドを用いたインプリント法により前記非磁性層にパターンを転写する工程であることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項９】
請求項６記載の垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記平坦化工程ではイオンミリングによるエッチバックを用いることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
請求項６記載の垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記平坦化工程では化学機械的研磨を用いることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１１】
基板上に非磁性層を形成する工程と、
前記非磁性層に周期的な凹部を形成する工程と、
前記周期的な凹部が形成された非磁性層の上に停止層を形成する工程と、
前記停止層の上に軟磁性下地層を形成する工程と、
前記軟磁性下地層の上にシード層を形成する工程と、
前記シード層の上に磁気記録層を形成する工程と、
前記磁気記録層の上に非磁性の平坦化層を形成する工程と、
前記非磁性層の上面に形成された停止層より上方の層を除去する平坦化工程と
を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記平坦化工程ではイオンミリングによるエッチバックを用いることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の垂直磁気記録媒体の製造方法において、前記平坦化工程では化学機械的研磨を用いることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１４】
垂直磁気記録媒体と、
前記垂直磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、
垂直磁気記録ヘッドと再生ヘッドとを搭載したスライダと、
前記スライダを固定するジンバルと、
前記ジンバルを駆動するアクチュエータと、
信号処理系とを有し、
前記垂直磁気記録媒体は、周期的に形成された凹部を有する非磁性層と、前記凹部の底面及び側壁にシード層を介して形成された磁気記録層とを有し、前記磁気記録層は前記凹部内に配置されており、前記磁気記録層がトラック毎もしくはビット毎に磁気的に分離された垂直磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の磁気記録装置において、前記凹部を有する非磁性層の上に停止層が形成されていることを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録媒体及びそれを組み込んだ磁気記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録装置において記録密度の向上が求められている。このため、従来から用いられている面内記録方式媒体に代えて、記録膜の磁化方向がディスク面に対し垂直となっている、いわゆる、垂直記録方式媒体が幅広く研究されている。垂直記録方式媒体は、記録層としてディスク基板に垂直方向の磁気異方性を有する硬磁性材料を採用し、情報を磁化の上向き・下向きに対応させて記録する。この方式は、ディスク面内で磁化が反転する面内記録方式に比べ、記録ビットから発生した磁束はビットの上部及び下部を通して閉磁路を形成するため、特にビットが小さくなったときに安定で高密度記録に適していると考えられている。
【０００３】
このような垂直記録方式において、特に、単磁極型(SPT)ヘッドと呼ばれる構造の記録ヘッドと、平滑なディスク基板上に形成された軟磁性裏打ち層(SUL)及び硬磁性体よりなる記録層などで構成される記録媒体(垂直2層媒体)とを使用する方式が注目を集めている。本方式ではSPTヘッドの主磁極先端からの磁束は記録層を通過してSULに至る。磁束はSUL内において広がり、再び副磁極を通して還流する構造となっている。このようにSPTヘッドとSULを含む垂直磁気記録媒体を組み合わせることにより、実効的に記録層での記録磁場及び磁場勾配を大きくできる。
【０００４】
近年、人工的に記録トラックをパターニングした磁気記録媒体（ディスクリートトラックメディア(DTM)）や、記録ビットをパターニングした磁気記録媒体（パターンドメディア(PM)、ビットパターンドメディア(BPM)、又はディスクリートビットメディア(DBM)）が提案されている。BPMやDTMは、記録密度の向上に伴い、ビット又はトラックの大きさの微細化が要求される。このような微小構造の作製には、例えば電子線リソグラフィ(EBL)、X線リソグラフィなどが用いられる。また、低コスト化の一手法としてインプリント方式による微小パターンの形成が報告されている。
【０００５】
これらの技術を適用してDTMを作製することは、例えばWachenschwanz et al, IEEE Trans. Magn. 41 (2004) p.670に示されている。この文献は、非磁性体の凹凸上に磁気記録層を成長させ、凸部上の磁気記録層に記録再生を行う方式を提案している。この媒体をハードディスクドライブ(HDD)内に組み込んだ場合、記録再生動作時に、記録再生ヘッドから凸部上の磁性体までの距離と、凹部上の磁性体までの距離に差が生じる。この差は概ね下地の凹凸段差程度である。この記録再生ヘッドからの距離の差を利用して磁気的分離を図ることを目指す方式が、基板加工型DTMである。本方式は、加工プロセスが容易である反面、磁性膜は凹凸上で繋がっており、十分な磁気的分離を得ることが困難であるという問題がある。一方、Hattori et al, IEEE Trans. Magn.40 (2004) p.2510には、平坦な磁気記録層上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとしてイオンビームエッチング(IBE)、反応性イオンエッチング(RIE)などの手法により磁気記録層を削る方式が提案されている。このように平坦な磁気記録層を物理的に切ることによりトラック間の磁気的分離は行われるが、磁気記録層加工時のIBE, RIEダメージにより磁気特性の劣化が発生し、この媒体を使用したドライブにおいて記録再生特性が劣化する可能性がある。
【０００６】
このような問題を回避するために、特開2004-227639号公報には、ポリマーを含むSULを加熱しスタンパ形状を転写した後、その構造内に記録層を成長させる方式が示されている。特開2005-71467号公報には、ガラス基板を軟化点まで加熱しスタンパ形状を転写した後、磁性膜を形成し、研磨により平坦化する方法が開示されている。また、特開2003-178431号公報には、熱可塑性材料をスタンパにより成型し、磁気記録層を埋め込む方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開2004-227639号公報
【特許文献２】特開2005-71467号公報
【特許文献３】特開2003-178431号公報
【非特許文献１】IEEE Trans. Magn. 41 (2004) p.670
【非特許文献２】IEEE Trans. Magn.40 (2004) p.2510
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
SULに転写したスタンパ形状内に記録層を成長させた媒体は、磁気記録媒体完成後に最表面の記録ビット以外の全領域にSULが露出することとなる。この構造のため、記録動作時に記録ヘッドからの磁束はSULに吸い込まれてしまうため効果的に記録を行うことができない。また、加熱スタンパによって形成した凹凸構造は、HDDの保管時及び記録再生動作時の昇温により崩れる可能性があり、信頼性の観点から問題となる可能性がある。熱により軟化する材料上にSULを形成する方式は、スタンパ形状の転写時にSUL構造が乱れるという問題が発生する。更に、加熱によりSULの下の軟化層に形状を転写するというプロセス上の困難も伴う。また、熱可塑性材料の中に磁気記録層を埋め込む方式は、HDD内の保管時及び記録再生動作時に昇温により形状変形などの問題が発生する可能性がある。また、スタンパによる形状転写の場合、必然的にベース層が残ることが知られている。ベース層厚さは転写条件により薄くすることは可能であるが、ディスク全面に渡りベース層厚の分布を小さくすることは困難である。ベース層厚にばらつきがあるとSPTヘッドからSULまでの距離が変化するため、各記録ビットが感じる記録磁場の大きさが実効的に変動することになる。仮にベース層除去工程を行った場合には、SULに直接イオン、プラズマなどが暴露されることとなり、SULの磁気特性が劣化する。更に上記公知例においては、磁気記録層は凹部と凸部のみに基板に対して平行に成長させることが図示されている。このような成長は、スパッタ粒子の方向制御などにより不可能ではないが、面内方向への速度を有する全てのスパッタ粒子を除去することは量産性の観点から実用的ではない。
【０００９】
本発明の目的は、DTM, BPMなどの加工型媒体において、加工時に発生する磁気特性の劣化とスループット低下の問題を同時に解決し、実用的な加工型媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明においては、非磁性体により形成される凹凸構造の凸部間にシード層を介して磁気記録層を成長させ、その磁気記録層の結晶構造をシード層により制御することを特徴とする。すなわち、本発明の垂直磁気記録媒体は、周期的に形成された凹部を有する非磁性層と、凹部の底面及び側壁にシード層を介して形成された磁気記録層とを有し、磁気記録層は凹部内に配置されていることを特徴とする。また、凹部のシード層の下、あるいは凹部を有する非磁性層の下に軟磁性裏打層を設ける。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、記録トラック間あるいは記録ビット間のノイズが抑制された磁気記録媒体を提供できる。また、その磁気記録媒体を、高スループットで安価に製造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】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明による磁気記録媒体の作製プロセスの一例を示す工程模式図である。本図ではDTMを想定し、トラック方向断面模式図を示しているが、BPMに関しても同様である。
【００１３】
基板101をスパッタリング装置の真空チャンバ内に搬入し、以下の製膜プロセスを行う。図1(a)に示すように、基板101上にSUL102を成長させる。ここで基板101は厚さ0.635mmの強化ガラスよりなり、SULはCoを含む軟磁性体よりなる。なお図示していないが、基板101とSUL102の間には密着層など必要な層を成長させる。SUL102の上に保護層103を成長させる。本実施例では、保護層103として厚さ2nmのPtを使用したが、その他にTa, W, NiTiなどの材料が使用可能である。HDD組み込み時にSPT−SUL距離を小さくするためには、保護層103の膜厚は薄いほど望ましいが、一方で後述のRIEプロセスダメージからSULを保護する目的があるため、保護層103膜厚は後述のRIE条件と併せて適切な値を選択する必要がある。また、保護層103の膜厚分布は、基板101全面で5%以内に抑えるよう条件を選択した。
【００１４】
保護層103上に非磁性体104を成長させる。本実施例においては、非磁性体104としてSiO2を使用したが、他にSiN, Al2O3などの材料を使用してもよい。ここで非磁性体104の膜厚は、後述する凹凸構造の深さ以上であることが望ましい。更に非磁性体104は単層であっても、複数の層からなっていてもよい。複数の層により構成する場合には、上の層にPt, Ta, W, NiTiなどエッチングレートが低いものを採用すると、非磁性体104の下部の層をエッチングする際のマスクとなる。
【００１５】
次に、スパッタリング装置から試料を取り出し、表面上にレジストを塗布する。レジストに、電子線リソグラフィ(Electron Beam Lithography, EBL)により必要なトラック、サーボパターン及びドライブ組み込み時に使用するアライメントマークを形成する。本実施例では、ディスク中央部におけるトラックピッチ(Tp)を100nmとしてレジストパターン105を作製した。ここでは微細パターン形成のためにEBLを採用したが、勿論、EUVリソグラフィ、X線リソグラフィ、インプリントなどの手法を用いることも可能である。インプリントを使用した場合、必要に応じ、ベース層除去工程を行う。
【００１６】
次に、図1(b)に示すように、上記の方法で形成したレジストパターン105をマスクとして用いて、RIEもしくはイオンミリングにより非磁性体104にパターンを転写する。複数の層により非磁性体104を構成した場合、イオンミリングにより上の層をパターニングし、該パターンをマスクとしてRIEにより下の層をパターニングするとよい。こうしてパターンを有する非磁性体の凹凸構造106が得られる。凹凸構造の深さは、後述するシード層108と記録層109を合わせた厚さ以上であることが望ましい。更に必要に応じてクリーニングを行い、異物などを除去する。
【００１７】
次に、図1(c)に示すように、凹凸構造106上に停止層107を成長させる。停止層107は後述する工程において、エッチングを停止させる役割を果たすもので、ここでは2nmのダイヤモンドライクカーボン(DLC)を採用した。次工程で成長させる平坦化層110に使用される材料及びエッチングプロセスとの兼ね合いにより決定される選択比を考慮して、DLCに代えて、Pt, Ta, W, NiTiなど、平坦化層110よりもエッチングレートの低い材料を採用してもよい。次に、停止層107上にシード層108を成長させる。シード層108は記録層109の結晶性を制御するための層であり、本実施例ではシード層厚は15nmとした。引き続き記録層109を成長させる。記録層は単層でも複数の層からなってもよい。本実施例においては、記録層109を、CoCrPt及びSiO2を含むCoCrPtにより構成し、両者を合わせた膜厚は20nmとした。即ち、シード層108と記録層109を合わせた厚さは35nmである。従って、前述のように非磁性体104に形成する凹凸構造の深さは35nm以上であることが望ましい。
【００１８】
磁気記録層を形成した後、図1(d)に示すように、平坦化層110を形成する。平坦化層の材料としては非磁性体が求められており、本実施例ではスパッタリングによりSiO2層を形成した。SiO2に代えて、SiN, Al2O3などの材料を使用してもよい。またスパッタリングに代えて、スピンオングラス(Spin On Glass, SOG)などを回転塗布、硬化させたものを使用してもよい。
【００１９】
平坦化層110形成後、図1(e)に示すように、平坦化を行う。平坦化の方法として、本実施例ではイオンミリングによるエッチバックを採用した。ここでイオン入射方向は基板面に対し15度程度とし、基板は基板面と平行に回転させながらエッチバックを行った。本工程において初めは斜め入射及び基板回転の効果により平坦化層110及び記録層109がディスク面に対し平行に削られていく。工程の進行とともに切削する領域は下に移行していく。停止層107としてはエッチングレートの低い材料を使用しているため停止層107が表面に現れた領域では実質的にイオンミリングは停止する。ディスク全面において停止層107が現れるまでイオンミリングを行うことにより平坦化が完了する。なおイオンミリング装置内に2次イオン質量分析器などが設置してあれば、停止層材料が検出された時点を以っておよそ平坦化が完了したと検知することができる。但しディスク全面の平坦化が完了したことを保障するため、停止層材料が検出された時点から一定時間はイオンミリングを追加することが望ましい。また本工程は、イオンミリングに代えて化学機械的研磨(CMP)などを用いることも可能である。この場合、凸部上の停止層107により平坦化工程が停止させられるため、溝部に埋め込まれた記録層109が削られることはない。平坦化工程後に、少なくとも媒体の一部に停止層107が残存する。平坦化完了後、図1(f)に示すように、カーボン保護層、潤滑層111を成長させて磁気記録媒体が完成する。
【００２０】
完成した磁気記録媒体のトラック領域を透過電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope：TEM)により観察した。TEM像によると、凹凸構造106の凹部上にシード層108、記録層109が成長していることが確認された。また記録層109はシード層108の配向性を保って成長しており、凹部において記録層109は基板面に対し垂直方向に結晶性を持って成長していることが確認された。また、側壁部の記録層109は、シード層108の配向性を反映して側壁に対してほぼ垂直方向に結晶性を有することが確認された。また、側壁部の記録層109の膜厚は凹部上の記録層109膜厚よりも薄く、スパッタリング時のつきまわり特性を反映していることが確認された。また、凹部において、記録層109最下面からSUL102までの距離はシード層108及び保護層103の厚さのみであり、本実施例においてはその厚さは17nmであった。勿論、この距離は磁気記録特性を勘案の上、シード層108及び保護層103を薄くすることにより縮小が可能である。
【００２１】
図2は、上記実施例の方法により作製した媒体の断面を拡大した模式図である。基板101上にSUL102、保護層103が成長している。また図示されていないが基板101とSUL102の間には密着層など必要な層がある。保護層103は、非磁性体104の凹凸加工時にSUL102を保護するためのものであったが、断面観察の結果、保護層103の膜厚の減少は確認されなかった。ただし、加工プロセスによっては保護層103に膜厚の減少が発生する場合もある。この場合でも保護層がSUL102上に僅かでも残っており、エッチングもしくはミリングのダメージからSUL102を保護していれば問題はない。
【００２２】
非磁性体104の凹凸構造上には停止層107が成長している。凸部上では停止層107上には保護層、潤滑層がある。また凹部においては、停止層107上にシード層108、記録層109が成長している。記録層109は基板面に対し垂直方向に結晶成長しており、図中の矢印212で示す磁気異方性を有している。側壁にはシード層108、記録層109が成長している。なお、側壁上の停止層107は薄いため確認できないこともあるが構わない。側壁上の記録層109は、側壁上のシード層108の配向性を反映して結晶成長している。このため結晶異方性の軸は矢印213で示すように基板面と略平行となっている。
【００２３】
また、側壁面での記録層109厚は、凹部内の記録層109よりも薄いもののゼロではない。これは記録層109作製プロセスにおいて、スパッタリング粒子の一部は入射方向が基板垂直方向から傾いていたことを意味している。これは、媒体製造の高スループット化のために、斜め入射の粒子が側壁面上に成長することを許容した結果である。ただし、本発明においては、シード層が側壁面上において結晶配向性を持つため、記録層の異方性は基板に対し略平行であり、垂直記録ヘッドを用いた記録再生動作時には影響を及ぼさない。
【００２４】
また、以後の実施例においては、図2に示した凹凸構造の、ある凸部から隣接する凸部までの距離をトラックピッチTp、非磁性体104の凹部の幅をトラック幅W という。
【００２５】
図3(a)は本実施例の磁気記録媒体の上面模式図、図3(b)はトラック横断方向の断面鳥瞰を示す模式図である。図3(a)において、ディスク313上に上記方法によりトラック311及びサーボパターン312が作製されている。サーボパターンは細かくて図示できないが、図3(a)にはその位置の概略が示されている。本実施例においては、ディスク中央付近でのトラックピッチは100nmとした。この値はディスクの半径位置に応じて変化させてもよい。図3(b)に示すように、ガラス基板101上に、平坦なSUL102、凹凸構造を有する非磁性体106が形成されている。凹凸構造を有する非磁性体106の溝部にはシード層108及び記録層109が形成されている。ここで溝部の底面では記録層109の結晶軸は基板面に垂直方向を向いている。また溝部の側壁では記録層109の結晶軸は基板面に略水平な方向を向いている。最表面は平坦化され、保護膜及び潤滑膜111が形成されている。
【００２６】
図4(a)は、図1で説明したプロセスを用いて作製したBPMを示す上面模式図、図4(b)はトラック横断方向の断面鳥瞰図である。図4(a)において、ディスク413上に上記方法によりビット411及びサーボパターン412が作製されている。本実施例においてはディスク中央付近でのトラックピッチは50nm、ビット周期は25nmとした。この値はディスクの半径位置によって変化させてもよい。図4(b)に示すように、ガラス基板101上に、平坦なSUL102、凹凸構造を有する非磁性体406が形成されている。凹凸構造を有する非磁性体406の溝部にはシード層408及び記録層409が形成されている。ここで、溝部の底面では記録層409の結晶軸は基板面に垂直な方向を向いている。また溝部の側壁では、記録層409の結晶軸は基板面に略水平な方向を向いている。最表面は平坦化され、保護膜及び潤滑膜410が形成されている。
【００２７】
図5は、シード層及び記録層をスパッタリング成長させる前の凹凸構造断面を示す模式図である。図5(a)において、Tpはトラックピッチ、Wは溝部幅、hは溝深さである。ここでスパッタリング粒子の入射方向を考える。図5(a)に示される断面矩形の凹凸形状の場合、スパッタリング粒子の入射角度φが、凹凸構造により形成される角θ、ただしθ = arctan(h/W)、よりも大きな角度φを持って基板面に進入する場合(即ち、φ≧θ)、その粒子は凹部底面に進入することが可能である。一方、θより小さな入射角度φを持つ粒子は凹部底面に到達することができない。
【００２８】
通常、スパッタリングにおいては入射角度φの値は、ターゲット−試料間距離(TS距離)やスパッタリングガス圧力、印加電圧、プラズマ条件などによりある範囲の分布を持っている。一般的には、スパッタリングによる成長時に入射角度φを大きくするためには、試料とスパッタリングターゲット(TS)距離を増大すること、途中にコリメータを挿入することなどが有効である。すべてのスパッタリング粒子の入射角度φが90°になるとスパッタリング粒子は平行ビームとして基板に到達する。このような平行ビームによるスパッタリングは、側壁部への粒子付着を減らす効果がある一方で、基板面に平行な方向への速度を持つ粒子を遮蔽してしまうため、成長レートは遅くなる。これは、量産時にはスループットの低下を招くこととなる。
【００２９】
本実施例においては、量産性及び磁気特性を考慮し、入射角度φの分布の中央値がθよりも大きくなるようにした。これはθ=90°の完全な平行ビームを求めることとは異なり、スループットを低下させることなく、多くの粒子を凹部に成長させることを可能とする。
【００３０】
ここでθは、凸部が単一の角で形成されていない場合、図5(b),(c)のように頂点を選択して決定する必要がある。凸部が円弧などの曲線で形成されている場合もその曲線の接線で定義する。
【００３１】
本実施例で説明した方法にて磁気記録媒体を形成することにより、記録トラック同士、もしくは記録ビット同士が磁気的に分離され、各領域における記録層の垂直磁気異方性が良好である磁気記録媒体を高スループットで製作することが可能となった。このように作製した磁気記録媒体をハードディスクドライブ内に組みこんで使用することにより、連続媒体を使用した場合に比べ、再生時に隣接トラックから再生ヘッドに進入する磁束が減少するためトラックピッチを向上させることが可能となった。従って、高密度記録再生が可能となった。また従来技術に示した所謂基板加工型、磁性膜加工型のDTMと比べ、異方性など磁気特性が優れており熱揺らぎ耐性の高い媒体を安価に提供することが可能となった。熱揺らぎ耐性の向上により高密度記録時でも情報の安定した記録が保障されることとなった。
【００３２】
本発明の磁気記録媒体をHDDの中に組み込んだ例を、図6(a)及び図6(b)を用いて説明する。図6(a)はHDDの概観を示す模式図である。本発明により作製されたディスク601は、回転軸を中心に回転するようにスピンドル602に固定されている。ディスク601内周部にはスピンドル602に固定時に中心軸を合わせるために使用したアライメントマークが配置されている。記録再生ヘッドはスライダ606内に組み込まれており、ジンバル604を介してロータリーアクチュエータ605に繋がっている。スライダ606は、スピンドル602によるディスク601の回転及びロータリーアクチュエータ605によりディスク601上の必要な場所に移動することが可能である。スライダ606内の記録ヘッド、再生ヘッドは信号処理系608に接続されている。スライダ606の浮上面には必要な構造が作製してあり、空力的な効果によりディスク601とスライダ606は浮上量607の距離を保って相対的に移動することが可能となっている。本実施例においては、スライダ溝形状及び回転数を調節することにより浮上量607は7nmとした。
【００３３】
図6(b)は、HDD動作時の様子を示す記録媒体及びヘッドの断面模式図である。HDDの記録動作時には、スライダ606に組み込まれた記録ヘッド621からの磁束は平坦なSUL612に吸い込まれていく。このとき上述のように凹部底部の記録層616は基板面に対して垂直方向に強い結晶異方性を有している。この領域での結晶異方性の向きを矢印618で示す。従って該領域においては記録層616の磁化は記録磁場方向に応じて回転し、上向きもしくは下向きの状態をとる。また、側壁面上の記録層616に関しては、記録磁場印加時は側壁面上の記録層616の磁化は記録磁場方向に向くが、結晶異方性の向きが略水平であるため、記録磁場がなくなるとともに磁化も水平方向に戻る。この領域での結晶異方性の向きを矢印619で示す。この領域は極めて薄く、体積としても小さいため磁化量も極めて小さい。保護層614の上には製造工程で用いた停止層613が残存している。また、記録層616の上には、製造工程で用いた平坦化層617が残存していることもある。
【００３４】
再生動作について考える。凹部底部に成長している記録層616の磁化は基板611に垂直な向きで安定しており、必要十分な磁束を信号として生成する。これは、結晶性が優れていること、及び加工プロセスにおいて従来技術に示されたような、記録層を物理的に切るための直接的なIBE, RIE工程が行われなかったことに起因する。すなわち本発明によると、記録層616はミリングダメージを受けることなく不連続トラックを形成することが可能となる。また、上記のように側壁部において記録層616の磁化方向はシード層615によって制御されておりランダム性はなく、かつ、側壁部での記録層616は凹部底部の記録層616にくらべ膜厚が薄いため生成される磁束も少ない。従って、側壁部の記録層616はノイズ源としては無視できる。このことは、従来より提案されている磁性膜加工型のディスクリートトラック媒体に比べ、信号／ノイズ比(SNR)の大きな媒体を提供できることを意味している。また、目的とするトラックから隣接するトラックの間は非磁性体620により分離されている。非磁性体620からは磁束は生じないためノイズは発生しない。
【００３５】
図7は、本発明による磁気記録媒体の作製プロセスの他の実施例を示す模式図である。本図ではDTMを想定し、トラック方向断面模式図を示しているが、BPMに関しても同様である。
【００３６】
図7(a)に示すように、基板701上に非磁性体704を成長させる。本実施例においては非磁性体704としてSiO2を使用したが、他にSiN, Al2O3などの材料を使用してもよい。非磁性体704は単層であっても、複数の層からなっていてもよい。複数の層により非磁性体を構成する場合には、上の層にPt, Ta, W, NiTiなどエッチングレートが低いものを採用すると、非磁性体704の下部の層をエッチングする際のマスクとなる。非磁性体704を成長させた試料表面上にレジストを塗布する。EBLによりレジストに、必要なトラック及びサーボパターン705を形成する。本実施例においてはEBLを採用したが、勿論、EUVリソグラフィ、X線リソグラフィ、インプリントなどの手法を用いることも可能である。インプリントを使用した場合、必要に応じベース層除去工程を行う。
【００３７】
次に、図7(b)に示すように、レジストパターン705をマスクとして用いてRIEもしくはイオンミリングにより非磁性体704にパターンを転写する。複数の層により非磁性体704を構成した場合、イオンミリングにより上の層をパターニングし、そのパターンをマスクとしてRIEにより下の層をパターニングするとよい。ここでパターンを有する非磁性体の凹凸構造706が得られる。必要に応じてクリーニングを行い、異物などを除去する。
【００３８】
次に、図7(c)に示すように、凹凸構造706上に停止層707を成長させる。停止層707としては2nmのダイヤモンドライクカーボン(DLC)を採用した。DLCに代えて、Pt, Ta, W, NiTiなど採用してもよい。次に、停止層707上にSUL702を成長させる。SUL702は単層でも複数の層からなってもよい。次にSUL702上にシード層708を成長させる。シード層708は記録層709の結晶性を制御するための層であり、本実施例ではシード層厚は15nmとした。引き続き記録層709を成長させる。記録層は単層でも複数の層からなってもよい。本実施例においては、CoCrPt及びSiO2を含むCoCrPtにより記録層を構成し、両者を合わせた膜厚は20nmとした。
【００３９】
磁気記録層形成後、図7(d)に示すように、平坦化層710を形成する。平坦化層の材料としては非磁性体が求められており、本実施例においてはスパッタリングによりSiO2層を形成した。SiO2に代えてSiN, Al2O3などの材料を使用してもよい。また、スパッタリングに代えてスピンオングラス(Spin On Glass, SOG)などを塗布してもよい。
【００４０】
平坦化層710形成後、図7(e)に示すように、平坦化を行う。平坦化のためには本実施例においてはイオンミリングによるエッチバックを採用した。ここでイオン入射方向は基板面に対し5度程度とし、基板は基板面と平行に回転させながらエッチバックを行った。本工程において初めは斜め入射及び基板回転の効果により平坦化層710及び記録層709がディスク面に対し平行に削られていく。工程の進行とともに切削する領域は下に移行していく。停止層707としてはエッチングレートの低い材料を使用しているため停止層707が表面に現れた領域では実質的にイオンミリングは停止する。引き続きディスク全面において停止層109が現れるまでイオンミリングを行うことにより平坦化が完了する。なおイオンミリング装置内に2次イオン質量分析器などが設置してあれば、停止層材料が検出された時点を以っておよそ平坦化が完了したと検知することができる。但しディスク全面の平坦化が完了したことを保障するため、停止層材料が検出された時点から一定時間はイオンミリングを追加することが望ましい。イオンミリング工程に代えて化学機械的研磨(CMP)などを用いることも可能である。平坦化完了後、図7(f)に示すように、カーボン保護層、潤滑層711を成長させて磁気記録媒体が完成する。
【００４１】
完成した磁気記録媒体のトラック領域を透過電子顕微鏡TEMにより観察した。TEM像によると、凹凸構造706上にSUL702、シード層708、記録層709が成長していることが確認された。また、記録層709はシード層708の配向性を保って成長しており、凹部においては、記録層709は基板面に対し垂直方向に結晶性を持って成長していることが確認された。側壁部の記録層709は、シード層708の配向性を反映して側壁に対してほぼ垂直方向に結晶性を有することが確認された。また、側壁部の記録層709膜厚は凹部上の記録層709膜厚よりも薄く、スパッタリング時のつきまわり特性を反映していることが確認された。
【００４２】
図8は、本発明による磁気記録媒体の作製プロセスの他の実施例を示す模式図である。本図ではDTMを想定し、トラック方向断面模式図を示しているが、BPMに関しても同様である。
【００４３】
基板801をスパッタリング装置の真空チャンバ内に搬入し、以下の製膜プロセスを行う。図8(a)に示すように、基板801上にSUL802を成長させる。ここで基板801は、厚さ0.635mmの強化ガラスよりなり、SULはCoを含む軟磁性体よりなる。なお図示していないが、基板801とSUL802の間には密着層など必要な層を成長させる。SUL802の上に保護層803を成長させる。本実施例では保護層803としては2nmのPtを使用したが、その他にTa, W, NiTiなどの材料が可能である。
【００４４】
ここで真空チャンバから試料を取り出し、保護層803上に非磁性体804を成長させる。非磁性体804の形成に当たっては、図1に示した実施例のスパッタリングに変えてスピンオングラス(SOG)を用いた。保護層803上に、光硬化性を有するSOGを回転塗布する。非磁性体804の膜厚は、後述する凹凸構造の深さ以上となる塗布条件を選択する。本実施例においては6000rpmで3分間の回転塗布を行い、80nmの膜厚を得た。但し、回転塗布により得られる膜厚はもとのSOGの粘度に依存するため適宜、調整が必要である。また、回転塗布以外にディスペンス法、インクジェット法、などを使用して塗布しても構わない。
【００４５】
このようにして得られた光硬化性SOG層に、図８(b)に示すように、モールド805を用いてインプリント法によりパターン形状を転写する。本工程により、加工された非磁性体凹凸構造806が得られる。ここでは光硬化性のSOGを使用しているため光照射によるインプリントを採用したが、熱により変形する材料を選択した場合は熱インプリント法を用いることも可能である。
【００４６】
本実施例では、インプリント法により形成された凹凸形状を媒体の凹凸形状として使用する。このため、次工程にて作製する記録層とSULの間の距離が小さく保てれば、図1に関連して説明したベース層除去工程は不要である。ここで記録層とSULの許容される距離であるが、ヘッド、媒体、ドライブ設計など全体の構成から決める必要がある。一般的には記録層とSULの間の距離が近いほど記録特性は良くなる一方、再生特性は一概には決められない。従って、ドライブ設計の必要に応じてベース層除去工程を含めてもよい。本実施例では、インプリントプロセスにおいてディスク全面に亘りベース層厚を5nmとすることができたため、ベース層除去工程は省略した。このようにベース層除去工程を行わない場合は、保護層803を省略或いは薄膜化することも可能である。
【００４７】
必要に応じてクリーニングを行い、異物などを除去する。引き続き、図8(c)に示すように、加工された非磁性体の凹凸構造806上に停止層807を成長させる。以降の工程は図1に示した工程と同様である。図8(d)(e)(f)は、それぞれ図1(d)(e)(f)に対応する。
【００４８】
本実施例によると、図1に示した実施例で行った凹凸構造を形成するためのRIE工程を省略することが可能であるため、媒体の低コスト化に効果がある。勿論、磁気記録特性は図1の方法で作製した媒体と同様の特性を得ることが可能である。なお、加工された非磁性体構造806の斜面構造制御のために、付加的にイオンミリングやRIEを行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による磁気記録媒体の作製プロセスの一例を示す工程模式図。
【図２】本発明による媒体の断面模式図。
【図３】(a)は本発明によるDTM媒体の上面模式図、(b)はトラック横断方向の断面鳥瞰模式図。
【図４】(a)は本発明によるBPM媒体の上面模式図、(b)はトラック横断方向の断面鳥瞰模式図。
【図５】シード層及び記録層をスパッタリング成長させる前の凹凸構造断面を示す模式図。
【図６】(a)はHDDの概観を示す模式図、(b)はHDD動作時の様子を示す記録媒体及びヘッドの断面模式図。
【図７】本発明による磁気記録媒体の作製プロセスの他の実施例を示す模式図。
【図８】本発明による磁気記録媒体の作製プロセスの他の実施例を示す模式図。
【符号の説明】
【００５０】
101：基板、102：軟磁性裏打層、103：保護層、104：非磁性体、105：レジスト、106：加工された非磁性体構造、107：停止層、108：シード層、109：記録層、110：平坦化層、111：保護膜及び潤滑膜、406：加工された非磁性体構造、408：シード層、409：記録層、410：保護膜及び潤滑膜、411：ビット、412：サーボパターン、601：ディスク、602：スピンドル、604：ジンバル、605：ロータリーアクチュエータ、606：スライダ、608：信号処理系、611：基板、612：軟磁性裏打層、613：停止層、614：保護層、615：シード層、616：記録層、617：平坦化材料、621：記録ヘッド、701：基板、702：軟磁性裏打層、704：非磁性体、705：レジスト、706：非磁性体構造、707：停止層、708：シード層、709：記録層、710：平坦化材料、711：保護膜及び潤滑膜、801：基板、802：軟磁性裏打層、803：保護層、804：非磁性体、805：モールド、806：非磁性体構造、807：停止層、808：シード層、809：記録層
【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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