JP2010238332A - 磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁性記録部と非記録部とからなる磁性パターンの形成にイオン注入を用いた場合においても、非記録部に起因するノイズが低減され、高い品質を確保することが可能な磁気記録媒体を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明にかかる磁気記録媒体の構成は、基体上に少なくとも、面内方向に所定のパターンで形成された磁性記録部と非記録部１３４とを有する磁気記録層１２２を備えた磁気記録媒体１００において、磁気記録層は、４×１０^６ｅｒｇ／ｃｃ以上の垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料からなり、非記録部は、磁気記録層にイオンを注入することにより形成されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などに搭載される磁気記録媒体に関する。

近年の情報処理の大容量化に伴い、各種の情報記録技術が開発されている。特に磁気記録技術を用いたＨＤＤの面記録密度は年率１００％程度の割合で増加し続けている。最近では、ＨＤＤ等に用いられる２．５インチ径の磁気記録媒体にして、１枚あたり２００ＧＢｙｔｅを超える情報記録容量が求められるようになってきており、このような要請にこたえるためには１平方インチあたり４００ＧＢｉｔを超える情報記録密度を実現することが求められる。

ＨＤＤ等に用いられる磁気記録媒体において高記録密度を達成するために、近年、垂直磁気記録方式が提案されている。垂直磁気記録方式に用いられる垂直磁気記録媒体は、磁気記録層の磁化容易軸が基板面に対して垂直方向に配向するよう調整されている。垂直磁気記録方式は従来の面内記録方式に比べて、超常磁性現象により記録信号の熱的安定性が損なわれ、記録信号が消失してしまう、いわゆる熱揺らぎ現象を抑制することができるので、高記録密度化に対して好適である。

さらに記録密度および熱揺らぎ耐性を向上させた技術として、記録用の磁性トラック（磁性記録部）の間に非磁性トラック（非記録部）を平行させるようにパターニングして隣接した記録トラックの干渉を防ぐディスクリートトラックメディアや、任意のパターンを人工的に規則正しく並べたビットパターンメディアと呼ばれる磁気記録媒体が提案されている。

上述したディスクリートトラックメディアやビットパターンメディアといったパターンドメディアは、非磁性基体の上に磁気記録層を形成した後、部分的にイオンを注入し、非磁性化もしくは非晶質化することにより磁気的に分離した磁性パターンを形成する技術（例えば特許文献１）や、非磁性基体の上に磁気記録層を形成した後、部分的に当該磁気記録層をミリングすることにより凹凸を形成し、物理的に磁気記録層を分離させ、磁性パターンを形成する技術（例えば特許文献２）が提案されている。

具体的には、まず、磁気記録層の上にレジストを成膜し所望する凹凸パターンが形成されたスタンパをインプリントしてレジストに凹凸パターンを転写したり、磁気記録層の上にフォトレジストを成膜しフォトリソグラフィ技術により所望する凹凸パターンをフォトレジストに形成したりする。そして、形成された凹部を介して、磁気記録層にイオンを注入したり、凹部の表面に露出した磁気記録層をエッチングによってミリングしたりすることにより、磁気記録層を分離する。

特開２００７−２２６８６２号公報 特開２００７−１５７３１１号公報

上述したパターンドメディアの製造方法のうち、ミリングにより磁気記録層に凹凸を形成した場合、形成された凹部を埋めるために充填層を成膜する必要がある。このとき、充填層をスパッタリングにより成膜すると、凹部には充填層が成膜されるが、当然にして凸部上にも同様に皮膜（充填層）が成膜される。このため、磁気記録媒体の主表面にはかかる皮膜による凸部が形成されてしまう。したがって、凸部上に成膜された皮膜を除去するために、従来ではエッチングにより凸部上に成膜された皮膜を削り、主表面の平坦化を行う必要があった。

上記の事由から、特許文献１のようにイオン注入による製造方法と、特許文献２のようにエッチングにより磁気記録層をミリングする製造方法とを比較すると、イオン注入による製造方法の方がパターンドメディアをはるかに簡便に製造することが可能であった。

しかし、イオン注入により製造された磁気記録媒体には、形成された非記録部の非磁性化が不十分になるという問題があった。詳細には、イオン注入による製造方法では、イオンビーム法を用いて磁気記録層にイオンを注入することで、イオンを注入された部分の結晶質の磁気記録層を非晶質化し、その部分を非磁性化している。したがって、イオンを注入する量（ドーズ量）が不足すると、非記録部となる磁気記録層の非晶質化が不十分となり、その部分の完全な非磁性化が図れず、非記録部も磁性を有することとなる。すると、かかる非記録部の磁化容易軸の配向方向が不規則になり、その磁化方向が３次元に亘るため、磁化方向に、基板面に対して垂直な成分（垂直方向の磁束）が含まれてしまう。その結果、磁気ヘッドで読み出す際に、磁性記録部の信号と共に垂直成分の磁束がノイズとして拾われてしまい、リードライト（Read Write）特性の低下を招いてしまう。

ここで、非記録部を完全に非磁性化するために、イオンの注入量を増加させることが考えられる。しかし、イオンの注入量を増加させすぎると、非晶質化が促進されすぎ、磁気記録層の非記録部となる部分だけでなく、磁性トラックとなる部分までもが非晶質化（非磁性化）してしまう。その結果、オーバーライト（Over Write）特性の低下を招いてしまう。またイオンの注入量を増加させると、イオン注入工程に要する時間の長時間化を招き、製造効率の低下を招くという問題もあった。

したがって、現状では、イオンの注入量をある程度までで止めるしかなく、イオン注入による製造方法を用いた場合には、若干のリードライト特性の低下を許容せざるを得なかった。このため、イオンの注入量に依ることなく非記録部に起因するノイズを低減することが可能な手法の開発が望まれていた。

本発明は、このような問題に鑑み、磁性記録部と非記録部とからなる磁性パターンの形成にイオン注入を用いた場合においても、非記録部に起因するノイズが低減され、高い品質を確保することが可能な磁気記録媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる磁気記録媒体の代表的な構成は、基体上に少なくとも、面内方向に所定のパターンで形成された磁性記録部と非記録部とを有する磁気記録層を備えた磁気記録媒体において、磁気記録層は、４×１０^６ｅｒｇ／ｃｃ以上の垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料からなり、非記録部は、磁気記録層にイオンを注入することにより形成されることを特徴とする。

垂直磁気異方性定数Ｋｕは、磁化容易軸の配向の安定性を表しており、その値が大きいほど垂直方向に配向した磁化容易軸が揺らぎにくい。上記構成では、かかる垂直磁気異方性定数Ｋｕが４×１０^６ｅｒｇ／ｃｃ以上の材料からなる磁気記録層にイオンを注入する。すると、イオンを注入された部分の磁気記録層は、その結晶構造が乱れ、結晶配向性が著しく低下する。その結果、磁気記録層の非記録部の磁化容易軸が面内方向（水平方向）に向く。これにより、非記録部に起因するノイズが低減され、磁気記録媒体の品質を向上することが可能となる。

上記の高い垂直磁気異方性定数Ｋｕを満たすことのできる材料としては、Ｐｔを２０ａｔ％から４０ａｔ％含むＣｏＰｔ系合金にＳｉＯ_２やＴｉＯ_２を含有させた材料を例示することができる。また、高い垂直磁気異方性定数Ｋｕを満たすための他の手段としては、磁気記録層をＣｏ／Ｐｔの多層膜やＣｏ／Ｐｄの多層膜で構成し、ＳｉＯ_２やＴｉＯ_２を含有させることでもよい。更に、磁気記録層にＳｍＣｏ_５、ＦｅＰｔ、ＮｄＦｅＢ等を用いることによっても、高いＫｕを実現することができる。

上記の磁気記録層は、１×１０^７ｅｒｇ／ｃｃ以上の垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料からなるとよい。

かかる構成によれば、上述したようにイオン注入により磁気記録層の非記録部となる部分の磁化容易軸を水平方向に向けつつ、磁性記録部となる部分の磁化容易軸をより垂直方向に整列させることができる。また、垂直磁気異方性定数Ｋｕが高い材料ほど飽和磁化Ｍｓも高いため、これに比例して反磁界も強く、上記の効果を顕著に得ることができる。

上記の磁気記録層の膜厚は、４ｎｍ〜８ｎｍであるとよい。上述したように、磁気記録層に４×１０^６ｅｒｇ／ｃｃ以上の垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料、すなわち高い垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料を用いることにより、磁気記録層の磁性記録部となる部分における磁化容易軸は、高い精度で垂直方向に整列した状態となる。したがって、磁気記録層は、磁石として高い強度を有することとなるため、磁気記録層の膜厚をかかる範囲まで薄くすることが可能となる。また、上限値の８ｎｍについては、膜厚が薄いほど強い反磁界を得ることができるため、これ以下の膜厚であることが好ましい。下限値の４ｎｍについては、高いＫｕを得るためにこれ以上の膜厚であることが好ましい。

上記のイオンのドーズ量は、１×１０^１５ａｔｏｍ／ｃｍ^２〜１×１０^１７ａｔｏｍ／ｃｍ^２であるとよい。上述したように、磁気記録層に、高い垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料を用いることにより、磁気記録層の膜厚を低下させることができる。したがって、磁気記録層に非記録部を形成するためのイオン注入の際のイオンのドーズ量を上記範囲まで減少させることが可能となる。

上記のイオンはＮイオンであるとよい。これにより、磁気記録層の非記録部となる部分の結晶配向性を低下させ、垂直磁気異方性定数Ｋｕを好適に低下させることが可能となる。

本発明によれば、磁性記録部と非記録部とからなる磁性パターンの形成にイオン注入を用いた場合においても、非記録部に起因するノイズが低減され、磁気記録媒体の高い品質を確保することが可能となる。

磁気記録媒体としての垂直磁気記録媒体の構成を説明する図である。 磁気パターン形成について説明するための図である。 実施例と比較例のヒステリシスループを説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

本発明にかかる磁気記録媒体の実施形態について説明する。図１は、磁気記録媒体としての垂直磁気記録媒体１００の構成を説明する図である。本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体１００は、パターンドメディアである。これにより、当該垂直磁気記録媒体１００の熱揺らぎ耐性を向上し、高記録密度化を促進することが可能となる。

図１に示す垂直磁気記録媒体１００は、ディスク基体１１０、付着層１１２、第１軟磁性層１１４ａ、スペーサ層１１４ｂ、第２軟磁性層１１４ｃ、前下地層１１６、第１下地層１１８ａ、第２下地層１１８ｂ、非磁性グラニュラ層１２０、第１磁気記録層１２２ａ、第２磁気記録層１２２ｂ、補助記録層１２４、保護層１２６、潤滑層１２８で構成されている。なお第１軟磁性層１１４ａ、スペーサ層１１４ｂ、第２軟磁性層１１４ｃは、あわせて軟磁性層１１４を構成する。第１下地層１１８ａと第２下地層１１８ｂはあわせて下地層１１８を構成する。第１磁気記録層１２２ａと第２磁気記録層１２２ｂとはあわせて磁気記録層１２２を構成する。

（ディスク基体１１０）
ディスク基体１１０は、アモルファス（非晶質）のアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円板状に成型したガラスディスクを用いることができる。なおガラスディスクの種類、サイズ、厚さ等は特に制限されない。ガラスディスクの材質としては、例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス、石英ガラス、チェーンシリケートガラス、又は、結晶化ガラス等のガラスセラミックなどが挙げられる。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる平滑な非磁性のディスク基体１１０を得ることができる。

ディスク基体１１０上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて付着層１１２から補助記録層１２４まで順次成膜を行い、保護層１２６はＣＶＤ法により成膜することができる。この後、潤滑層１２８をディップコート法により形成することができる。なお、生産性が高いという点で、インライン型成膜方法を用いることも好ましい。

以下、各層の構成、およびレジスト層成膜、パターニング、イオン注入、レジスト層除去を行い、磁気記録層１２２に磁性記録部と非記録部を形成する磁性パターン形成について説明する。

付着層１１２はディスク基体１１０に接して形成され、この上に成膜される軟磁性層１１４とディスク基体１１０との剥離強度を高める機能と、この上に成膜される各層の結晶グレインを微細化及び均一化させる機能を備えている。付着層１１２は、ディスク基体１１０がアモルファスガラスからなる場合、そのアモルファスガラス表面に対応させる為にアモルファスの合金膜とすることが好ましい。

付着層１１２としては、例えばＣｒＴｉ系非晶質層、ＣｏＷ系非晶質層、ＣｒＷ系非晶質層、ＣｒＴａ系非晶質層、ＣｒＮｂ系非晶質層から選択することができる。中でもＣｏＷ系合金膜は、微結晶を含むアモルファス金属膜を形成するので特に好ましい。付着層１１２は単一材料からなる単層でも良いが、複数層を積層して形成してもよい。例えばＣｒＴｉ層の上にＣｏＷ層またはＣｒＷ層を形成してもよい。またこれらの付着層１１２は、二酸化炭素、一酸化炭素、窒素、又は酸素を含む材料によってスパッタを行うか、もしくは表面層をこれらのガスで暴露したものであることが好ましい。

軟磁性層１１４は、垂直磁気記録方式において記録層に垂直方向に磁束を通過させるために、記録時に一時的に磁路を形成する層である。軟磁性層１１４は第１軟磁性層１１４ａと第２軟磁性層１１４ｃの間に非磁性のスペーサ層１１４ｂを介在させることによって、ＡＦＣカップリングを備えるように構成することができる。これにより軟磁性層１１４の磁化方向を高い精度で磁路（磁気回路）に沿って整列させることができ、磁化方向の垂直成分が極めて少なくなるため、軟磁性層１１４から生じるノイズを低減することができる。第１軟磁性層１１４ａ、第２軟磁性層１１４ｃの組成としては、ＣｏＴａＺｒなどのコバルト系合金、ＣｏＣｒＦｅＢ、ＣｏＦｅＴａＺｒなどのＣｏ−Ｆｅ系合金、［Ｎｉ−Ｆｅ／Ｓｎ］ｎ多層構造のようなＮｉ−Ｆｅ系合金などを用いることができる。

前下地層１１６は非磁性の合金層であり、軟磁性層１１４を防護する作用と、この上に成膜される下地層１１８に含まれる六方最密充填構造（ｈｃｐ構造）の磁化容易軸をディスク垂直方向に配向させる機能を備える。前下地層１１６は面心立方構造（ｆｃｃ構造）の（１１１）面がディスク基体１１０の主表面と平行となっていることが好ましい。また前下地層１１６は、これらの結晶構造とアモルファスとが混在した構成としてもよい。前下地層１１６の材質としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａから選択することができる。さらにこれらの金属を主成分とし、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのいずれか１つ以上の添加元素を含む合金としてもよい。例えばｆｃｃ構造を取る合金としてはＮｉＷ、ＣｕＷ、ＣｕＣｒを好適に選択することができる。

下地層１１８はｈｃｐ構造であって、磁気記録層１２２のＣｏのｈｃｐ構造の結晶をグラニュラ構造として成長させる作用を有している。したがって、下地層１１８の結晶配向性が高いほど、すなわち下地層１１８の結晶の（０００１）面がディスク基体１１０の主表面と平行になっているほど、磁気記録層１２２の配向性を向上させることができる。下地層１１８の材質としてはＲｕが代表的であるが、その他に、ＲｕＣｒ、ＲｕＣｏから選択することができる。Ｒｕはｈｃｐ構造をとり、また結晶の格子間隔がＣｏと近いため、Ｃｏを主成分とする磁気記録層１２２を良好に配向させることができる。

下地層１１８をＲｕとした場合において、スパッタ時のガス圧を変更することによりＲｕからなる２層構造とすることができる。具体的には、下層側の第１下地層１１８ａを形成する際にはＡｒのガス圧を所定圧力、すなわち低圧にし、上層側の第２下地層１１８ｂを形成する際には、下層側の第１下地層１１８ａを形成するときよりもＡｒのガス圧を高くする、すなわち高圧にする。これにより、第１下地層１１８ａによる磁気記録層１２２の結晶配向性の向上、および第２下地層１１８ｂによる磁気記録層１２２の磁性粒子の粒径の微細化が可能となる。

また、ガス圧を高くするとスパッタリングされるプラズマイオンの平均自由行程が短くなるため、成膜速度が遅くなり、皮膜が粗になるため、Ｒｕの結晶粒子の分離微細化を促進することができ、Ｃｏの結晶粒子の微細化も可能となる。

さらに、下地層１１８のＲｕに酸素を微少量含有させてもよい。これによりさらにＲｕの結晶粒子の分離微細化を促進することができ、磁気記録層１２２の磁性粒子のさらなる孤立化と微細化を図ることができる。なお酸素はリアクティブスパッタによって含有させてもよいが、スパッタリング成膜する際に酸素を含有するターゲットを用いることが好ましい。

非磁性グラニュラ層１２０はグラニュラ構造を有する非磁性の層である。下地層１１８のｈｃｐ結晶構造の上に非磁性グラニュラ層１２０を形成し、この上に第１磁気記録層１２２ａ（または磁気記録層１２２）のグラニュラ層を成長させることにより、磁性のグラニュラ層を初期成長の段階（立ち上がり）から分離させる作用を有している。これにより、磁気記録層１２２の磁性粒子の孤立化を促進することができる。非磁性グラニュラ層１２０の組成は、Ｃｏ系合金からなる非磁性の結晶粒子の間に、非磁性物質を偏析させて粒界を形成することにより、グラニュラ構造とすることができる。

本実施形態においては、かかる非磁性グラニュラ層１２０にＣｏＣｒ−ＳｉＯ_２を用いる。これにより、Ｃｏ系合金（非磁性の結晶粒子）の間にＳｉＯ_２（非磁性物質）が偏析して粒界を形成し、非磁性グラニュラ層１２０がグラニュラ構造となる。なお、ＣｏＣｒ−ＳｉＯ_２は一例であり、これに限定されるものではない。他には、ＣｏＣｒＲｕ−ＳｉＯ_２を好適に用いることができ、さらにＲｕに代えてＲｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ａｕ（金）も利用することができる。また非磁性物質とは、磁性粒子（磁性グレイン）間の交換相互作用が抑制、または、遮断されるように、磁性粒子の周囲に粒界部を形成しうる物質であって、コバルト（Ｃｏ）と固溶しない非磁性物質であればよい。例えば酸化珪素（ＳｉＯｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ_２、Ｃｒ₂Ｏ₃）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）を例示できる。

なお本実施形態では、下地層１１８（第２下地層１１８ｂ）の上に非磁性グラニュラ層１２０を設けているが、これに限定されるものではなく、非磁性グラニュラ層１２０を設けずに当該垂直磁気記録媒体１００を構成することも可能である。

磁気記録層１２２は、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金から選択される硬磁性体の磁性粒子の周囲に非磁性物質を偏析させて粒界を形成した柱状のグラニュラ構造を有した強磁性の層である。この磁性粒子は、非磁性グラニュラ層１２０を設けることにより、そのグラニュラ構造から継続してエピタキシャル成長することができる。特に、本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体１００をディスクリートトラックメディアとする場合、磁気記録層１２２がグラニュラ構造をとる構成によりＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：シグナルノイズ比）を向上させることが可能となる。

磁気記録層１２２は、本実施形態では組成および膜厚の異なる第１磁気記録層１２２ａと第２磁気記録層１２２ｂとから構成されている。これにより、第１磁気記録層１２２ａの結晶粒子から継続して第２磁気記録層１２２ｂの小さな結晶粒子が成長し、主記録層たる第２磁気記録層１２２ｂの微細化を図ることができ、ＳＮＲの向上が可能となる。

また、磁気記録層１２２を構成する第１磁気記録層１２２ａおよび第２磁気記録層１２２ｂには、後述する磁性パターン形成を施すことにより、磁性記録部と非記録部とが所定のパターンで形成される。これにより、当該垂直磁気記録媒体１００をパターンドメディアとし、熱揺らぎ耐性を向上し、高記録密度化を促進することが可能となる。かかるパターンドメディアとしては、当該垂直磁気記録媒体１００を、磁性記録部を主表面に点在させたビットパターンメディアとしてもよいし、線状に形成した磁性記録部と非記録部とを主表面の半径方向に交互に配置したディスクリートトラックメディアとしてもよい。

非記録部に存在する第１磁気記録層１２２ａおよび第２磁気記録層１２２ｂの比透磁率は、２〜１００程度とすることが好ましい。すなわち、第１磁気記録層１２２ａおよび第２磁気記録層１２２ｂの磁性が、硬磁性と軟磁性との間程度の磁性（非硬磁性）となるとい。これにより、高ＳＮＲを確保しつつ、磁性記録部のリードライト特性を向上させることが可能となる。

本実施形態では、第１磁気記録層１２２ａにＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２を用いる。ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２は、ＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒子（グレイン）の周囲に、非磁性物質であるＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２（複合酸化物）が偏析して粒界を形成し、磁性粒子が柱状に成長したグラニュラ構造を形成した。この磁性粒子は、非磁性グラニュラ層１２０のグラニュラ構造から継続してエピタキシャル成長した。

第２磁気記録層１２２ｂには、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−Ｃｏ_３Ｏ_４を用いる。第２磁気記録層１２２ｂにおいても、ＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒子（グレイン）の周囲に非磁性物質であるＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｃｏ_３Ｏ_４（複合酸化物）が偏析して粒界を形成し、磁性粒子が柱状に成長したグラニュラ構造を形成した。

また本実施形態においては、磁気記録層１２２、特に第２磁気記録層１２２ｂを、４×１０^６ｅｒｇ／ｃｃ以上の垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料により構成する。垂直磁気異方性定数Ｋｕとは、磁化容易軸の配向の安定性を表す値であり、その値が大きいほど垂直方向に配向した磁化容易軸が揺らぎにくいことを示す。したがって、上記構成のように垂直磁気異方性定数Ｋｕが４×１０^６ｅｒｇ／ｃｃ以上の材料からなる磁気記録層１２２（本実施形態においては特に第２磁気記録層１２２ｂ）に、後述する磁性パターンを形成する際にイオンを注入すると、イオンを注入された部分の磁気記録層１２２は、その結晶構造が乱れ、結晶配向性が著しく低下する。その結果、磁気記録層１２２の非記録部の磁化容易軸が面内方向（水平方向）に向く。

上記の現象は、イオン注入によって垂直磁気異方性定数Ｋｕが著しく低下した結果、磁化軸が反磁界に負けて面内方向に向くためと考えられる。すなわち、イオンを注入される前は、磁気記録層１２２の磁化容易軸は反磁界よりも強いために垂直方向を向いている。そして、イオン注入によってＫｕは弱くなるが、飽和磁化Ｍｓはイオン注入によっては低下が少なく（Ｋｕが９０％程度低下するとき、Ｍｓは３０％程度しか低下しない）、飽和磁化Ｍｓに比例する反磁界も低下が少ない。この結果として、磁化容易軸が反磁界に負けて垂直方向を向くことができなくなり、水平方向を向くこととなると考えられる。したがって、イオンを注入されることにより形成された非記録部において、磁気ヘッドで読み出す際にノイズとなる垂直方向の磁束がなくなるため、非記録部に起因するノイズが低減され、当該磁気記録媒体の品質を向上することが可能となる。

そして、更に好ましくは、磁気記録層１２２、特に第２磁気記録層１２２ｂを、１×１０^７ｅｒｇ／ｃｃ以上の垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料により構成するとよい。かかる構成によれば、上述したようにイオン注入により磁気記録層１２２の非記録部となる部分の磁化容易軸を水平方向に向けつつ、磁性記録部となる部分の磁化容易軸をより垂直方向に整列させることができる。また、垂直磁気異方性定数Ｋｕが高い材料ほど飽和磁化Ｍｓも高いため、これに比例して反磁界も強く、上記の効果を顕著に得ることができる。

高い垂直磁気異方性定数Ｋｕを満たすことのできる材料としては、Ｐｔを２０ａｔ％から４０ａｔ％含むＣｏＰｔ系合金にＳｉＯ_２やＴｉＯ_２を含有させた材料を例示することができる。なお、磁気記録媒体の磁性体に保磁力Ｈｃを向上させるためにＰｔを含有させること自体は通常行われることであるが、保磁力が向上するピークは１７ａｔ％程度であり、これ以上はノイズが増えるために添加されない。したがって上記のように２０ａｔ％〜４０ａｔ％もの大量のＰｔを含有させることは通常行われない範囲であり、高いＫｕを満たすための特別な範囲であるということができる。

また、高いＫｕを満たすための他の手段としては、磁気記録層をＣｏ／Ｐｔの多層膜やＣｏ／Ｐｄの多層膜で構成し、ＳｉＯ_２やＴｉＯ_２を含有させることでもよい。更に、磁気記録層にＳｍＣｏ_５、ＦｅＰｔ、ＮｄＦｅＢ等を用いることによっても、高いＫｕを実現することができる。

なお、本実施形態においては、磁気記録層１２２が第１磁気記録層１２２ａおよび第２磁気記録層１２２ｂの２層で構成されるため、第２磁気記録層１２２ｂを高垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料から構成することとしたが、磁気記録層１２２が１層で構成される場合には、かかる１層の磁気記録層１２２を高垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料から構成することとするのは言うまでもない。

更に、本実施形態では、磁気記録層１２２の膜厚、すなわち第１磁気記録層１２２ａおよび第２磁気記録層１２２ｂの総膜厚を、４ｎｍ〜８ｎｍの範囲内に設定することができる。また、磁気記録層１２２と補助記録層１２４をあわせた総膜厚を８ｎｍ〜１５ｎｍの範囲内に設定することが好ましい。上述したように、高い垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料を磁気記録層１２２（第２磁気記録層１２２ｂ）に用いることにより、磁気記録層１２２の磁性記録部となる部分における磁化容易軸は、高い精度で垂直方向に整列した状態となる。したがって、磁気記録層１２２は、磁石として高い強度を有することとなるため、磁気記録層１２２の膜厚をかかる範囲まで薄くすることが可能となる。また、上限値の８ｎｍについては、膜厚が薄いほど強い反磁界を得ることができるため、これ以下の膜厚であることが好ましい。下限値の４ｎｍについては、高い垂直磁気異方性定数Ｋｕを得るためにこれ以上の膜厚であることが好ましい。なお、本実施形態とは異なり、磁気記録層１２２が１層で構成される場合には、かかる１層の磁気記録層１２２の膜厚を上記範囲内に設定することは言うまでもない。

また上記に示した第１磁気記録層１２２ａおよび第２磁気記録層１２２ｂに用いた物質は一例であり、これに限定するものではない。更に、本実施形態では、第１磁気記録層１２２ａと第２磁気記録層１２２ｂで異なる材料（ターゲット）であるが、これに限定されず組成や種類が同じ材料であってもよい。非磁性領域を形成するための非磁性物質としては、例えば酸化珪素（ＳｉＯ_ｘ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（Ｃｒ_ＸＯ_Ｙ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコン（ＺｒＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化ボロン（Ｂ_２Ｏ_３）等の酸化物を例示できる。また、ＢＮ等の窒化物、Ｂ_４Ｃ_３等の炭化物も好適に用いることができる。

さらに本実施形態では、第１磁気記録層１２２ａにおいて２種類の、第２磁気記録層１２２ｂにおいて３種類の非磁性物質（酸化物）を用いているが、これに限定するものではない。例えば、第１磁気記録層１２２ａ、第２磁気記録層１２２ｂのいずれかまたは両方において、１種類の非磁性物質を用いてもよいし、２種類以上の非磁性物質を複合して用いることも可能である。このとき含有する非磁性物質の種類には限定がないが、本実施形態の如く特にＳｉＯ_２およびＴｉＯ_２を含むことが好ましい。したがって、本実施形態とは異なり、磁気記録層１２２が１層のみで構成される場合、かかる磁気記録層１２２はＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２からなることが好ましい。

また、本実施形態にかかる垂直磁気記録媒体１００をビットパターンメディアとする場合には、各記録ビットが分離独立していることから、必ずしも磁気記録層１２２をグラニュラ構造とする必要はない。しかし、磁気記録層１２２がグラニュラ構造をとる構成により、ＳＮＲを向上させることが可能となる。

補助記録層１２４は基体主表面の面内方向に磁気的にほぼ連続した磁性層である。補助記録層１２４は磁気記録層１２２に対して磁気的相互作用を有するように、隣接または近接している必要がある。補助記録層１２４の材質としては、例えばＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、またはこれらに微少量の酸化物を含有させて構成することができる。補助記録層１２４は逆磁区核形成磁界Ｈｎの調整、保磁力Ｈｃの調整を行い、これにより耐熱揺らぎ特性、ＯＷ特性、およびＳＮＲの改善を図ることを目的としている。この目的を達成するために、補助記録層１２４は垂直磁気異方性Ｋｕおよび飽和磁化Ｍｓが高いことが望ましい。なお本実施形態において補助記録層１２４は磁気記録層１２２の上方に設けているが、下方に設けてもよい。

なお、「磁気的に連続している」とは磁性が連続していることを意味している。「ほぼ連続している」とは、補助記録層１２４全体で観察すれば一つの磁石ではなく、結晶粒子の粒界などによって磁性が不連続となっていてもよいことを意味している。粒界は結晶の不連続のみではなく、Ｃｒが偏析していてもよく、さらに微少量の酸化物を含有させて偏析させても良い。ただし補助記録層１２４に酸化物を含有する粒界を形成した場合であっても、磁気記録層１２２の粒界よりも面積が小さい（酸化物の含有量が少ない）ことが好ましい。補助記録層１２４の機能と作用については必ずしも明確ではないが、磁気記録層１２２のグラニュラ磁性粒と磁気的相互作用を有する（交換結合を行う）ことによってＨｎおよびＨｃを調整することができ、耐熱揺らぎ特性およびＳＮＲを向上させていると考えられる。またグラニュラ磁性粒と接続する結晶粒子（磁気的相互作用を有する結晶粒子）がグラニュラ磁性粒の断面よりも広面積となるため磁気ヘッドから多くの磁束を受けて磁化反転しやすくなり、全体のＯＷ特性を向上させるものと考えられる。

また本実施形態においては、垂直磁気記録媒体１００は補助記録層１２４を備える構成をとっているが、垂直磁気記録媒体１００をビットパターンメディアとする場合には、補助記録層１２４を備えなくてもよい。

保護層１２６は、真空を保ったままカーボンをＣＶＤ法により成膜して形成することができる。保護層１２６は、磁気ヘッドの衝撃から垂直磁気記録媒体１００を防護するための層である。一般にＣＶＤ法によって成膜されたカーボンはスパッタ法によって成膜したものと比べて膜硬度が向上するので、磁気ヘッドからの衝撃に対してより有効に垂直磁気記録媒体１００を防護することができる。

（磁性パターン形成）
次に、本実施形態の磁気記録層１２２に、所定のパターンで磁性記録部と非記録部とを形成する磁性パターン形成について詳述する。ここで、磁性パターン形成は、上記磁気記録層１２２の成膜直後に行ってもよいし、補助記録層１２４または保護層１２６を成膜した後に行ってもよい。

なお、本実施形態では、磁性パターン形成を、保護層１２６を成膜した後に行う。これにより、レジスト層に浸漬させたアルカリ性溶液が磁気記録層１２２に直に接しないため、磁気記録層１２２において磁性記録部となる部分へのアルカリ性溶液の浸透を防止し、その部分の非磁性化を防ぐことが可能となる。また磁性パターン形成後に保護層１２６を成膜する必要がなくなるため、製造工程が簡便になる。したがって、生産性の向上および垂直磁気記録媒体１００の製造工程における汚染の低減を図ることができる。

図２は、磁性パターン形成について説明するための図である。なお、図２において、理解を容易にするために磁気記録層１２２よりディスク基体１１０側の層の記載を省略する。磁性パターン形成では、レジスト層成膜、パターニング、イオン注入、レジスト層除去を行う。以下、磁性パターン形成の詳細について説明する。

＜レジスト層成膜＞
図２（ａ）に示すように、補助記録層１２４および保護層１２６を介して、磁気記録層１２２の上に、スピンコート法を用いてレジスト層１３０を成膜する。レジスト層１３０としては、シリカを主成分とするＳＯＧ（Spin On Glass）、一般的なノボラック系のフォトレジスト等を好適に利用できる。

＜パターニング＞
図２（ｂ）に示すように、レジスト層１３０にスタンパ１３２を押し当てることによって、磁性パターンを転写する（インプリント法）。これにより、レジスト層１３０が加工され、かかるレジスト層１３０の厚さが部分的に変化する。スタンパ１３２は、転写しようとする磁性記録部と非記録部との所定のパターンに対応する凹凸パターンを有する。なお、スタンパには、磁性記録部および非記録部の所定パターン以外にも、プリアンブル、アドレス、およびバースト等のサーボ情報を記憶するためのサーボパターンに対応する凹凸パターンを設けることも可能である。

スタンパ１３２によってレジスト層１３０に磁性パターンを転写した後、スタンパ１３２をレジスト層１３０から取り除くことにより、レジスト層１３０に、所定のパターン（磁性パターン）の凸部と凹部からなる凹凸パターンが形成される。本実施形態では、スタンパ１３２の表面にフッ素系剥離剤を塗布している。これにより、レジスト層１３０から良好にスタンパ１３２を剥離することが可能となる。

なお本実施形態では、パターニングにおいてスタンパ１３２を用いたインプリント法を利用しているが、フォトリソグラフィ法も好適に利用することができる。ただし、フォトリソグラフィ法を利用する場合には、上述したレジスト層１３０成膜の際に、フォトレジストをレジスト層１３０として成膜し、成膜したフォトレジストをマスクを用いて露光・現像し、磁性記録部としての所定のパターンを転写する。

＜イオン注入＞
図２（ｃ）に示すように、パターニングにより所定のパターンを形成したレジスト層１３０を介在させた状態で、かかるレジスト層１３０の凹部から、第１磁気記録層１２２ａおよび第２磁気記録層１２２ｂとからなる磁気記録層１２２へ、イオンビーム法を用いてイオンを注入する。これにより、磁気記録層１２２におけるイオンが注入された部分の結晶が非晶質化されるため、その部分の第１磁気記録層１２２ａおよび第２磁気記録層１２２ｂを非磁性化し、非記録部１３４（図２中、ハッチングで示す。）とすることができる。したがって、レジスト層１３０の凸部の下にある部分の磁気記録層１２２を磁気的に分離された磁性記録部とすることが可能となる。

なお、本実施形態では磁気記録層１２２、特に第２磁気記録層１２２ｂに高垂直磁気異方性定数Ｋｕ（４×１０^６ｅｒｇ／ｃｃ以上）を有する材料を用いているため、上記のイオン注入においてイオンを注入された部分、すなわち非記録部１３４となった部分の磁気記録層１２２は、結晶配向性が著しく低下し、磁化容易軸が面内方向（水平方向）に向く。したがって、磁気ヘッドによる読み取りの際のノイズ源となる垂直方向の磁束が低減されるため、イオン注入における非記録部１３４の非磁性化が不十分であっても、非記録部１３４に起因するノイズを低減することができる。

本実施形態では、注入するイオンとしてＮイオンを用いる。これにより、磁気記録層１２２の非記録部１３４となる部分の結晶配向性を低下させ、垂直磁気異方性定数Ｋｕを好適に低下させることができる。なお、他に用いることができるイオンとしては、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ，Ｆ、Ｃ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｋｒ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｗ、Ａｓ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｎ_２、Ｏ_２を例示することができ、これらの群から選択されたいずれか１または複数のイオンを注入することも可能である。

また、イオンを注入するエネルギー量は１〜５０ｋｅＶである。イオンを注入するエネルギー量が１ｋｅＶ未満であると、磁気記録層１２２における磁性記録部の磁気的な分離が適切に行われず、ヘッドによる読み出しを行う際にノイズの発生原因となる。その結果、当該垂直磁気記録媒体１００をパターンドメディアとして構成することができなくなってしまう。また、５０ｋｅＶ以上であると、磁気記録層１２２の非磁性化や非晶質化が促進されすぎてしまい、リードライト特性が低下したり、レジスト層１３０の凸部の下にある磁性記録部となる磁気記録層１２２までもが非磁性化されてしまう。

更に、注入されるイオンの総量(ドーズ量)は、１×１０^１５ａｔｏｍ／ｃｍ^２〜１×１０^１７ａｔｏｍ／ｃｍ^２である。上述したように、本実施形態では磁気記録層１２２に、高い垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料を用いる。したがって、磁気記録層１２２の膜厚を低下させられるため、非記録部１３４を形成するためのイオンのドーズ量を上記範囲まで減少させることが可能となる。また上記範囲であれば、垂直磁気記録媒体１００の良好なＳＮＲを維持しつつ、磁性記録部のリードライト特性を向上させることができる。

＜レジスト層除去＞
図２（ｄ）に示すように、レジスト層１３０をアルカリ性溶液１４０に浸漬することにより、図２（ｅ）に示すように、レジスト層１３０をエッチングを行うことなく容易に除去することができる。本実施形態では、アルカリ性溶液としてＫＯＨ溶液を用いる。ＫＯＨは強塩基であるため、ＫＯＨ溶液は強いアルカリ性を示し、レジスト層１３０を好適に除去することが可能となる。

上述したように、レジスト層成膜、パターニング、イオン注入、レジスト層除去を行うことにより、当該垂直磁気記録媒体１００に面内方向に所定のパターンの磁性記録部と非記録部１３４、すなわち磁性パターンが形成される。これにより、当該垂直磁気記録媒体１００をパターンドメディアとすることが可能となる。

（潤滑層成膜）
図２（ｅ）に示すようにレジスト層１３０を除去した後に、垂直磁気記録媒体１００（保護層１２６上）に潤滑層１２８を成膜する。潤滑層１２８は、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）をディップコート法により成膜することができる。ＰＦＰＥは長い鎖状の分子構造を有し、保護層１２６表面のＮ原子と高い親和性をもって結合する。この潤滑層１２８の作用により、垂直磁気記録媒体１００の表面に磁気ヘッドが接触しても、保護層１２６の損傷や欠損を防止することができる。

図３は実施例と比較例のヒステリシスループを説明する図である。実施例としては垂直磁気異方性定数Ｋｕが５．８×１０^６ｅｒｇ／ｃｃ、比較例としてはＫｕが３．５×１０^６ｅｒｇ／ｃｃ未満の磁気記録層を用いた。そして図３からわかるように、イオン注入エネルギーを同等にした場合、Ｈｃの減少およびＨｎのシフトが大きいことがわかる。また、垂直方向の残留磁化が減少しており、面内方向を向いていることがわかる。なお飽和磁化Ｍｓが大きく減少しているのは、垂直方向の残留磁化が減少しているためであると考えられる。これらのことから、高いＫｕを有する材料を用いてイオン注入を行うことにより、磁化方向を面内方向に向けることができ、大幅なノイズの削減を図ることができることが確認された。

上記説明したように、本実施形態にかかる磁気記録媒体によれば、垂直磁気異方性定数Ｋｕが４×１０^６ｅｒｇ／ｃｃ以上の材料からなる磁気記録層１２２にイオンを注入することにより、イオンを注入された部分の磁気記録層１２２は、その結晶構造が乱れ、結晶配向性が著しく低下する。これにより、磁気記録層１２２の非記録部１３４の磁化容易軸が面内方向（水平方向）に向くため、非記録部に起因するノイズが低減され、当該磁気記録媒体の品質を向上することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、上記実施形態では、磁気記録層１２２がグラニュラ構造を有する２層で構成しているが、これに限定されず、１層もしくは複数層で構成されてもよく、グラニュラ構造を有しなくてもよい。また、上述した実施形態において、本発明にかかる磁気記録媒体を垂直磁気記録媒体１００として説明したが、これに限定するものではなく、本発明は面内磁気記録媒体においても好適に用いることができる。

本発明は、磁気記録方式のＨＤＤなどに搭載される磁気記録媒体として利用可能である。

１００ …垂直磁気記録媒体
１１０ …ディスク基体
１１２ …付着層
１１４ …軟磁性層
１１４ａ …第１軟磁性層
１１４ｂ …スペーサ層
１１４ｃ …第２軟磁性層
１１６ …前下地層
１１８ …下地層
１１８ａ …第１下地層
１１８ｂ …第２下地層
１２０ …非磁性グラニュラ層
１２２ …磁気記録層
１２２ａ …第１磁気記録層
１２２ｂ …第２磁気記録層
１２４ …補助記録層
１２６ …保護層
１２８ …潤滑層
１３０ …レジスト層
１３４ …非記録部
１４０ …アルカリ性溶液

Claims (5)

1. 基体上に少なくとも、面内方向に所定のパターンで形成された磁性記録部と非記録部とを有する磁気記録層を備えた磁気記録媒体において、
   前記磁気記録層は、４×１０^６ｅｒｇ／ｃｃ以上の垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料からなり、
   前記非記録部は、前記磁気記録層にイオンを注入することにより形成されることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 前記磁気記録層は、５×１０⁶ｅｒｇ／ｃｃ以上の垂直磁気異方性定数Ｋｕを有する材料からなることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
3. 前記磁気記録層の膜厚は、４ｎｍ〜８ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
4. 前記イオンのドーズ量は、１×１０^１５ａｔｏｍ／ｃｍ^２〜１×１０^１７ａｔｏｍ／ｃｍ^２であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
5. 前記イオンはＮイオンであることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。

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