JP5427441B2 - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハードディスク装置等の磁気記録再生装置に用いられる磁気記録媒体の製造方法に関するものである。

近年、磁気ディスク装置、フレキシブルディスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録装置の適用範囲は著しく増大されその重要性が増すと共に、これらの装置に用いられる磁気記録媒体について、その記録密度の著しい向上が図られつつある。特に、ＭＲヘッドおよびＰＲＭＬ技術の導入以来面記録密度の上昇はさらに激しさを増し、近年ではさらにＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッドなども導入され１年に約５０％ものペースで増加を続けている。

これらの磁気記録媒体については、今後更に高記録密度を達成することが要求されており、そのために磁性層の高保磁力化と高信号対雑音比(ＳＮＲ)、高分解能を達成することが要求されている。
また、近年では線記録密度の向上と同時にトラック密度の増加によって面記録密度を上昇させようとする努力も続けられている。特に、最新の磁気記録装置においてはトラック密度が１１０ｋＴＰＩにも達している。

しかし、トラック密度を上げていくと、隣接するトラック間の磁気記録情報が互いに干渉し合い、その境界領域の磁化遷移領域がノイズ源となりＳＮＲを損なうという問題が生じやすくなる。このことはそのままＢｉｔ Ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅの悪化につながるため記録密度の向上に対して障害となっている。

また、面記録密度を上昇させるためには、磁気記録媒体上の各記録ビットのサイズをより微細なものとし、各記録ビットに可能な限り大きな飽和磁化と磁性膜厚を確保する必要がある。しかし、記録ビットを微細化していくと、１ビット当たりの磁化最小体積が小さくなり、熱揺らぎによる磁化反転で記録データが消失するという問題が生じる。

また、トラック間距離が近づくために、磁気記録装置は極めて高精度のトラックサーボ技術を要求されると同時に、記録は幅広く実行し、再生は隣接トラックからの影響をできるだけ排除するために記録時よりも狭く実行する方法が一般的に用いられている。この方法ではトラック間の影響を最小限に抑えることができる反面、再生出力を十分得ることが困難であり、そのために十分なＳＮＲを確保することがむずかしいという問題がある。

このような熱揺らぎの問題やＳＮＲの確保、あるいは十分な出力の確保を達成する方法の一つとして、記録媒体表面にトラックに沿った凹凸を形成し、記録トラック同士を物理的に分離することによってトラック密度を上げようとする試みがなされている。このような技術を以下にディスクリートトラック法、それによって製造された磁気記録媒体をディスクリートトラック媒体と呼ぶ。
また、同一トラック内のデータ領域を更に分割した、いわゆるパターンドメディアを製造しようとする試みもある。

ディスクリートトラック媒体の一例として、表面に凹凸パターンを形成した非磁性基板に磁気記録媒体を形成して、物理的に分離した磁気記録トラック及びサーボ信号パターンを形成してなる磁気記録媒体が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この磁気記録媒体は、表面に複数の凹凸のある基板の表面に軟磁性層を介して強磁性層が形成されており、その表面に保護膜を形成したものである。この磁気記録媒体では、凸部領域に周囲と物理的に分断された磁気記録領域が形成されている。
この磁気記録媒体によれば、軟磁性層での磁壁発生を抑制できるため熱揺らぎの影響が出にくく、隣接する信号間の干渉もないので、ノイズの少ない高密度磁気記録媒体を形成できるとされている。

ディスクリートトラック法には、何層かの薄膜からなる磁気記録媒体を形成した後にトラックを形成する方法と、あらかじめ基板表面に直接、あるいはトラック形成のための薄膜層に凹凸パターンを形成した後に、磁気記録媒体の薄膜形成を行う方法がある（例えば、特許文献２，特許文献３参照。）。

また、ディスクリートトラック媒体の磁気トラック間領域を、あらかじめ形成した磁性層に窒素、酸素等のイオンを注入し、または、レーザを照射することにより、その部分の磁気的な特性を変化させて形成する方法が開示されている（特許文献４〜６参照）。

以上のように、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する、いわゆる、ディスクリートトラックメディアやパターンドメディアの製造に際し磁気記録パターンを形成する方法を大別すると、（１）酸素やハロゲンを用いた反応性プラズマもしくは反応性イオンを磁性層の一部に晒すことにより磁性膜の磁気特性を改質し磁気記録パターンを形成する方法と、（２）磁性層の一部をイオンミリングにより加工して磁気記録パターンを形成し加工箇所に非磁性材料を充填して表面を平滑化する方法がある。

なお、イオンミリングを行う際に用いられるイオンガンの構造について、プラズマ発生室に３つの電極を用いたものが開示されている（特許文献７参照）

特開２００４−１６４６９２号公報 特開２００４−１７８７９３号公報 特開２００４−１７８７９４号公報 特開平５−２０５２５７号公報 特開２００６−２０９９５２号公報 特開２００６−３０９８４１号公報 特開２００５−１１６８６５号公報

ところで、（１）の製造方法は磁性層を物理的に加工する必要がないためダストの発生が少なく清浄で平滑な表面を得やすい利点があるが、磁性層の表面が酸化またはハロゲン化するという欠点がある。そして、この酸化またはハロゲン化した部位を起点として、磁気記録媒体の腐食（磁性層に含まれるコバルト等の磁性粒子のマイグレーション）が発生する問題がある。

また、（２）の製造方法では、磁性層を物理的に加工するためダストが発生し磁気記録媒体の表面が汚染されるという問題がある。加えて、加工時のダストが表面に付着し、これが原因で磁気記録媒体の表面の平滑性が低下するという問題もある。更に、磁性層の加工箇所に非磁性材料を充填する必要があり製造工程が複雑となるという問題点もある。

このような背景の下、磁性層の表面を酸化またはハロンゲン化させることなく、かつ、ダストによって表面が汚染されず、製造工程が複雑にならない磁気的に分離した磁気記録パターンが形成された磁気記録媒体の製造方法が要望されていたが、有効適切なものが提供されていないのが実情である。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、磁性層の表面を酸化またはハロゲン化させることなく、かつ、ダストによって表面が汚染されず、製造工程が複雑にならない磁気的に分離した磁気記録パターンが形成された磁気記録媒体の製造方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本は発明は以下の手段を提供している。
（１）磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法であって、
非磁性基板上に磁性層を形成する工程と、磁性層の上に磁気記録パターンを形成するためのマスク層を形成する工程と、磁性層のマスク層に覆われていない部位にイオンビームを照射し、該部位の磁性層の上層部を除去すると共に、下層部の磁気特性を改質する工程をこの順で有し、イオンビームには、質量の異なる２種以上の正イオンを使用し、イオンビームを形成するイオンガンが、イオン源からの正イオンを基板側に押し出す正電極と、正イオンを基板側に加速させる負電極を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
（２）質量の異なる２種以上の前記正イオンが、窒素と水素またはネオンを含むイオンであることを特徴とする（１）に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（３）前記イオンガンが、前記イオン源からの前記正イオンのエネルギー分布を安定させる接地電極を有し、前記イオンガンの電極が、前記イオン源から前記基板側に、正電極、負電極、接地電極の順で設けられていることを特徴とする（１）または（２）に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（４）前記正電極への印加電圧が、＋５００Ｖ以上＋１５００Ｖ以下の範囲内であり、前記負電極への印加電圧が、−２０００Ｖ以上−１０００Ｖ以下の範囲内であることを特徴とする（１）ないし（３）の何れかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（５）前記イオンガンの電極が、網目状電極であることを特徴とする（１）ないし（４）の何れかに記載の磁気記録媒体の製造方法。

本発明では、磁性層のマスク層に覆われていない部位にイオンビームを照射し、該部位の上層部を除去すると共に、下層部の磁気特性を改質する工程を採用した。これにより、イオンビームは磁性層の上層部のみを加工するので加工量が少なく、ダストの発生を抑制することができ、その結果、表面が清浄で平滑な磁気記録媒体が得られる。
また、イオンビームを形成するイオンガンが、イオン源からの正イオンを基板側に押し出す正電極と、正イオンを基板側に加速する負電極とを有している。これにより、層部の除去及び下層部の磁気特性の改質を行うという目的に適合したイオンビームを照射することができ、精度良く磁性層の上層部の除去及び下層部の磁気特性の改質を行うことができる。

また、本発明では、イオンビームに使用される正イオンとして、窒素と水素を混合したイオン、または、窒素とネオンを混合したイオンを用いるので、磁性層の上層部の除去と下層部の磁気特性を改質する工程とを同時に進行させることができ、また、高い効率で行うことができる。また、イオンビームがハロゲンを含まないので、ハロゲン化物が生成することがなく、これにより、大気と触れることでハロゲン化物が基点となって腐食するということもなくなった。

また、本発明では、イオンビームを形成するイオンガンが、イオン源からの正イオンのエネルギー分布を安定させる接地電極を有し、イオンガンの電極が、イオン源から基板側に向かって、正電極、負電極、接地電極の順に設けられることで、イオンビームの照射量が、被照射部位において均一化し、磁性層の上層部の除去と下層部の磁気特性の改質を精度良く行うことができる。

また、本発明では、正電極への印加電圧が、＋５００Ｖ以上＋１５００Ｖ以下の範囲内にあり、負電極への印加電圧が、−２０００Ｖ以上−１０００Ｖ以下の範囲内にあることで、磁性層の上層部の除去及び下層部の磁気特性の改質を行うという目的に精度良く適合したイオンビームを照射することができる。

また、本発明では、イオンガンの電極が、網目状電極であるので、イオンビームの照射量が、被照射部位において均一化し、磁性層の上層部の除去と下層部の磁気特性の改質を精度良く行うことができる。

図１は、本発明の磁気記録媒体の製造方法を示す断面工程図である。 図２（ａ）は、本発明の磁気記録媒体を製造する際に用いられるイオンガンを示す断面図で、図２（ｂ）は、図２（ａ）のイオンガンを拡大して示す断面図である。 図３は、本発明の製造方法によって製造された磁器記録媒体が適用された磁気記録再生装置の一例を示す概略構成図である。 図４は、正電極の電圧を変化させた際のエッチングの深さと保磁力（Ｈｃ）との関係を示すグラフである。 図５は、正電極の電圧を変化させた際のエッチングの深さと飽和磁化（Ｍｓ）との関係を示すグラフである。 図６は、正電極の電圧を変化させた際のエッチングの深さと保磁力（Ｈｃ）との関係を示すグラフである。 図７は、正電極の電圧を変化させた際のエッチングの深さと飽和磁化（Ｍｓ）との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態である磁気記録媒体の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、本実施形態の磁気記録媒体は、非磁性基板の表面に軟磁性層、中間層、磁気パターンが形成された磁性層、保護膜を積層した構造を有し、さらに表面には潤滑膜が形成されている。もっとも、非磁性基板及び磁性層以外は適宜設けて構わない。

本実施形態の磁気記録媒体の製造方法は、図１に示すように、非磁性基板１に磁性層２を形成する工程Ａと、磁性層２の上にマスク層３を形成する工程Ｂと、マスク層３の上にレジスト層４を形成する工程Ｃと、レジスト層４に磁気記録パターンのネガパターンを、スタンプ５を用いて転写する工程Ｄと、マスク層３で磁気記録パターンのネガパターンに対応する部位６を除去する工程Ｅと、レジスト層４側表面から磁性層２のマスク層３に覆われていない部位７にイオンビームを照射し、部位７の磁性層の上層部を除去すると共に、下層部８の磁気特性を改質する工程Ｆと、レジスト層４及びマスク層３をドライエッチングで除去する工程Ｇと、磁性層２の表面を保護膜９で覆う工程Ｈとを、この順で有している。以下これらの工程について詳細に説明する。

まず、非磁性基板１に磁性層２を形成する（工程Ａ）。
通常、磁性層２を形成する方法としてはスパッタ法を用いるが、適宜の方法で構わない。
本実施形態で使用する非磁性基板１としては、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、結晶化ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂からなる基板など、非磁性基板であれば任意のものを用いることができる。中でもＡｌ合金基板や結晶化ガラス等のガラス製基板又はシリコン基板を用いることが好ましい。
また、これら基板の平均表面粗さ（Ｒａ）は、１ｎｍ以下であることが好ましく、０．５ｎｍ以下であることがより好ましく、０．１ｎｍ以下であることが最も好ましい。

また、本実施形態で非磁性基板１に形成される磁性層２は、面内磁性層でも垂直磁性層でもかまわないが、より高い記録密度を実現するためには垂直磁性層が好ましい。これら磁性層２は主としてＣｏを主成分とする合金から形成するのが好ましい。

面内磁気記録媒体用の磁性層２としては、例えば、非磁性のＣｒＭｏ下地層と強磁性のＣｏＣｒＰｔＴａ磁性層からなる積層構造が利用できる。

垂直磁気記録媒体用の磁性層２としては、例えば、軟磁性のＦｅＣｏ合金（ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＳｉＢ、ＦｅＣｏＺｒ、ＦｅＣｏＺｒＢ、ＦｅＣｏＺｒＢＣｕなど）、ＦｅＴａ合金（ＦｅＴａＮ、ＦｅＴａＣなど）、Ｃｏ合金（ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＺｒＮＢ、ＣｏＢなど）等からなる裏打ち層と、Ｐｔ、Ｐｄ、ＮｉＣｒ、ＮｉＦｅＣｒなどの配向制御膜と、必要によりＲｕ等の中間膜、及び６０Ｃｏ−１５Ｃｒ−１５Ｐｔ合金や７０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ_２合金からなる記録磁性層を積層したものを利用することがきる。

磁性層２の厚さの範囲は、下限が３ｎｍであることが好ましく、５ｎｍであることがより好ましく、上限が２０ｎｍであることが好ましく、１５ｎｍであることがより好ましい。
また、磁性層２は使用する磁性合金の種類と積層構造に合わせて、十分なヘッド出入力が得られるように形成すればよい。
磁性層２の膜厚は、再生の際に一定以上の出力を得るためにはある程度以上の厚さであることが必要であり、一方で記録再生特性を表す諸パラメーターは出力の上昇とともに劣化するのが通例であるため、最適な膜厚に設定する必要がある。

次に、磁性層２の上にマスク層３を形成する（工程Ｂ）。
磁性層２の上に形成するマスク層３は、Ｃ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、ＣｒＴｉ、Ｔａ窒化物、Ｗ窒化物、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｎｉからなる群から選ばれた何れか一種以上を含む材料で形成するのが好ましい。特に、Ａｓ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａを用いるのが好ましく、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂを用いるのがより好ましく、Ｃｒ、Ｃ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗを用いるのが最も好ましい。

このような材料を用いることにより、マスク層３のミリングイオンに対する遮蔽性を向上させ、また、マスク層３による磁気記録パターン形成特性を向上させることができる。さらに、これらの物質は、反応性ガスを用いたドライエッチングが容易であるため、ドライエッチングした際（工程Ｇ）の、残留物を減らし、磁気記録媒体表面の汚染を減少させることができる。

マスク層３を形成した後、マスク層３の上にレジスト層４を形成し（工程Ｃ）、レジスト層４に磁気記録パターンのネガパターンを、スタンプ５を用いて転写する（工程Ｄ）。
この際、レジスト層４に磁気記録パターンのネガパターンを転写した後の、レジスト層４のネガパターンに対応する部位１１の厚さｌを、０〜１０ｎｍの範囲内とするのが好ましい。
レジスト層４の部位１１の厚さｌをこの範囲とすることにより、マスク層３のエッチング工程（工程Ｅ）において、マスク層３のエッジの部分のダレを無くし、マスク層３のミリングイオンに対する遮蔽性を向上させ、また、マスク層３による磁気記録パターン形成特性を向上させることができる。

また、レジスト層４に用いる材料を放射線照射により硬化性を有する材料とし、レジスト層４にスタンプ５を用いてパターンを転写する工程に際して、又は、パターン転写工程の後に、レジスト層４に放射線を照射するのが好ましい。
ここでいう放射線とは、熱線、可視光線、紫外線、Ｘ線、ガンマ線等の広い概念の電磁波である。また、放射線照射により硬化性を有する材料とは、例えば、熱線に対しては熱硬化樹脂、紫外線に対しては紫外線硬化樹脂である。

このような製造方法を用いることにより、レジスト層４に、スタンプ５の形状を精度良く転写することが可能となり、マスク層３のエッチング工程（工程Ｅ）において、マスク層３のエッジの部分のダレを無くし、マスク層３のミリングイオンに対する遮蔽性を向上させ、また、マスク層３による磁気記録パターン形成特性を向上させることができる。

特に、レジスト層４の流動性が高い状態でレジスト層４にスタンプ５を押圧し、その押圧した状態で放射線を照射することでレジスト層４を硬化させ、その後、スタンプ５をレジスト層４から離すことにより、スタンプ５の形状を精度良くレジスト層４に転写することが可能となる。

レジスト層４にスタンプ５を押圧した状態でレジスト層４に放射線を照射する方法としては、スタンプ５の反対側すなわち非磁性基板１側から放射線を照射する方法、スタンプ５の材料として放射線を透過できる物質を選択し、スタンプ５側から放射線を照射する方法、スタンプ５の側面から放射線を照射する方法、熱線のように固体に対して伝導性の高い放射線を用いて、スタンプ５材料または非磁性基板１からの熱伝導により放射線を照射する方法を用いることができる。
また、レジスト層４の材料としてノボラック系樹脂、アクリル酸エステル類、脂環式エポキシ類等の紫外線硬化樹脂を用い、スタンプ５の材料として紫外線に対して透過性の高いガラスもしくは樹脂を用いるのが好ましい。

また、スタンプ５は、金属プレートに電子線描画などの方法を用いて微細なトラックパターンを形成したものが使用でき、材料としてはプロセスに耐えうる硬度、耐久性が要求される。例えば、Ｎｉなどが使用できるが、前述の目的に合致するものであれば材料は問わない。スタンプ５には、通常のデータを記録するトラックの他にバーストパターン、グレイコードパターン、プリアンブルパターンといったサーボ信号のパターンも形成できる。

レジスト層４に磁気記録パターンのネガパターンを転写した後は、レジスト層４のネガパターンに対応する部位１１とマスク層３のネガパターンに対応する部位６とを、エッチングによって除去する（工程Ｅ）。
その後、レジスト層４側表面から磁性層２のマスク層３に覆われていない部位７にイオンビーム１０を照射し、部位７の磁性層２の上層部を除去すると共に、下層部８の磁気特性を改質する（工程Ｆ）。

この際、除去する磁性層２の上層部の深さｍの範囲としては、下限が０．１ｎｍが好ましく、１ｎｍがより好ましく、上限が１５ｎｍが好ましく、１０ｎｍがより好ましい。
除去する深さｍが０．１ｎｍより少ない場合は、磁性層２の下層部８の改質効果が現れず、また、除去する深さが１５ｎｍより大きくなると、磁気記録媒体の表面平滑性が悪化し、磁気記録再生装置を製造した際の磁気ヘッドの浮上特性が悪くなる。

イオンビーム１０は、窒素ガス又は質量の異なる２種以上の正イオンからなる混合ガスを使用して発生させる。混合ガスの具体例としては、窒素と水素の混合ガス、窒素とネオンの混合ガス、又は、窒素と水素とネオンの混合ガスが挙げられる。
ガスの流量の範囲としては、反応容器の大きさにもよるが、一般的な大きさの反応容器では、下限が、１０ｓｃｃｍが好ましく、１３ｓｃｃｍがより好ましく、１５ｓｃｃｍが最も好ましく、上限が、１００ｓｃｃｍが好ましく、５０ｓｃｃｍがより好ましく、３５ｓｃｃｍが最も好ましい。
１０ｓｃｃｍより少ないと、放電が不安定となって不都合があり、１００ｓｃｃｍより多いと、エッチングレートが低下することとなって不都合がある。

また、窒素と水素の混合ガスを用いた場合、混合ガス全体に占める窒素の割合は、６３パーセント以下であることが好ましく、６０パーセント以下であることがより好ましく、５５パーセント以下であることが最も好ましい。最も効果があるのは５０パーセントであった。
窒素の割合が、３５パーセントより少ないと、エッチングレートが低下することとなり、不都合がある。また、９０パーセントより多いと、下層部８の磁気特性の改質が不十分となり、不都合がある。

また、窒素とネオンの混合ガスを用いた場合、混合ガス全体に占める窒素の割合は、８０パーセント以下であることが好ましく、７０パーセント以下であることがより好ましく、６０パーセント以下であることが最も好ましい。最も効果があるのは５０パーセントであった。
窒素の割合が、２０パーセントより少ないと、エッチングレートが低下することとなり、不都合がある。また、８０パーセントより多いと、下層部８の磁気特性の改質が不十分となり、不都合がある。

また、窒素と水素とネオンの混合ガスを用いた場合は、混合ガス全体に占める窒素の割合は、９０パーセント以下であることが好ましく、８０パーセント以下であることがより好ましく、７０パーセント以下であることが最も好ましく、水素の割合は、５０パーセント以下であることが好ましく、４０パーセント以下であることがより好ましく、３０パーセント以下であることが最も好ましい。
窒素の割合が、２０パーセントより少ないと、エッチングレートが低下することとなり、不都合がある。また、９０パーセントより多いと、下層部８の磁気特性の改質が不十分となり、不都合がある。

また、単位面積あたりのイオンの照射量の範囲としては、下限が、３．０×１０^１５原子／ｃｍ²が好ましく、４．０×１０^１５原子／ｃｍ²がより好ましく、４．８×１０^１５原子／ｃｍ²が最も好ましく、上限が、１．２×１０^１６原子／ｃｍ²が好ましく、１．０×１０^１６原子／ｃｍ²がより好ましく、８．０×１０^１５原子／ｃｍ²が最も好ましい。
３．０×１０^１５原子／ｃｍ²より少ないと、エッチングレートが低下することとなり、不都合がある。また、１．２×１０^１６原子／ｃｍ²より多いと、マスク層３のダメージが大きくなり、磁性層２の改質させる必要のない部位まで磁気特性が劣化する恐れがあり、不都合となる。

また、エッチング速度の範囲としては、下限が、０．０５ｎｍ／秒が好ましく、０．０７ｎｍ／秒がより好ましく、０．０８ｎｍ／秒が最も好ましく、上限が、２．５ｎｍ／秒が好ましく、１．８ｎｍ／秒がより好ましく、１．０ｎｍ／秒が最も好ましい。
０．０５ｎｍ／秒より遅いと、エッチングが遅くなり、生産性が低下することとなる。また、２．５ｎｍ／秒より早いと、エッチングが短時間で行われることとなり、制御するのが難しくなる。

また、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、イオンビーム１０を形成するイオンガン１５は、プラズマ発生室１３と、図示略の電源と接続されている電極１４とから構成されている。
電極１４は、正電極１８、負電極１９、接地電極２０から構成されており、イオン源となるプラズマ発生室１３から、イオンビーム１０を照射させる被照射基板１６である磁性層２、マスク層３、レジスト層４が積層された非磁性基板１側に向かって、正電極１８、負電極１９、接地電極２０の順で設けられている。
正電極１８、負電極１９、接地電極２０は、いずれも網目状に開口部１８ａ、１９ａ、２０ａが設けられた網目状電極である。
なお、図２（ａ）（ｂ）では、被照射基板１６を省略して示しているが、実際には、図１（Ｅ）に示す非磁性基板１に磁性層２、マスク層３、レジスト層４が積層された構成をしており、レジスト層４側がイオンガン１５に対向するように配置されている。また、図２（ａ）では、被照射基板１６を２枚配置し、それぞれ左右のイオンガン１５によってイオンビーム１０が照射される場合について示しているが、１枚ずつ照射しても構わない。また、図２（ｂ）では、開口部１８ａ、１９ａ、２０ａがそれぞれ１つずつ設けられているが、実際には、網目状に複数設けられている。

正電極１８は、イオン源であるプラズマ発生室１３で発生したイオンを、被照射基板１６に向かって押し出す役割を担っており、正電極１８への印加電圧は、＋５００Ｖ以上＋１５００Ｖ以下の範囲内に設定されている。
また、負電極１９は、正電極１８によって押し出されたイオンを、被照射基板１６側に向かって加速させる役割を担っており、負電極１９への印加電圧は、−２０００Ｖ以上−１０００Ｖ以下の範囲内に設定されている。

接地電極２０は、イオン源であるプラズマ発生室１３で発生し、正電極１８によって押し出され、負電極１９によって加速されたイオンを、被照射基板１６側に向かって照射させる際に、エネルギー分布を安定させるために設けられている。
以上のような構成をしたイオンガン１５によって、イオンビーム１０は、図２（ｂ）の矢印で示すように、正電極１８の開口部１８ａから押し出され、負電極１９の開口部１９ａを通って加速され、接地電極２０の開口部２０ａを通ることでエネルギー分布が均一化して、被照射基板１６に照射される。そして、イオンビーム１０により、磁性層２の上層部が除去されると共に、下層部８の磁気特性が改質される。

なお、ここでいう磁性層２の改質とは、磁性層２をパターン化するために、磁性層２の保磁力、飽和磁化、残留磁化等を部分的に変化させることを指し、その変化とは、保磁力を下げ、飽和磁化を下げ、残留磁化を下げることを指す。

そして、磁気特性の改質としては、イオンビーム１０を照射した部位７の磁性層２の飽和磁化Ｍｓを当初（未処理）の７５％以下、より好ましくは５０％以下、保磁力Ｈｃを当初の５０％以下、より好ましくは２０％以下とする方法を採用するのが好ましい。

以上の工程により、磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁性層２が形成される。そして、磁気的に分離した磁気記録パターンが形成されたことで、磁気記録媒体に磁気記録を行う際の書きにじみをなくし、高い面記録密度の磁気記録媒体を提供することが可能となる。

なお、図４及び図５は、厚さ１６ｎｍで成膜したＣｏＣｒＰｔ系磁性層に対して、窒素と水素の混合ガス（体積比１：１）で発生させたイオンビーム１０を用いて、負電極１９の電圧を−１５００Ｖに固定し、正電極１８の電圧を＋５００Ｖ、＋１０００Ｖ、＋１５００Ｖと変化させた際の磁性層２のエッチング量（エッチングの深さ）と磁性層２の保磁力（Ｈｃ）及び飽和磁化（Ｍｓ）の変化を調べたグラフである。また、図６及び図７は、比較として、窒素と水素の混合ガスの代わりにアルゴンガスで発生させたイオンビーム１０を用いた際のグラフである。
なお、図４ないし図７の実験に用いた基板は、後述する実施例で使用するガラス基板上に６０ｎｍ厚のＦｅＣｏＢからなる軟磁性層と、１０ｎｍ厚のＲｕ中間層と、１２ｎｍ厚のＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−ＳｉＯ₂合金からなる層と４ｎｍ厚のＣｏＣｒＰｔ層とが積層された１６ｎｍ厚の磁性層とを積層し、更に実施例と同様にしてマスク層及びレジスト層が形成され、磁気記録パターンのネガパターンが転写されたものである。

図４及び図５が示すように、正電極１８の電圧が＋５００Ｖの場合は、磁性層２のエッチングの深さと磁性層２の保磁力及び飽和磁化の変化は、略直線状で表され、保磁力及び飽和磁化の変化はそれほど認められない。
これに対し、正電極１８の電圧が＋１５００Ｖの場合は、エッチングの深さを１０ｎｍとした際（残りの磁性層は５ｎｍ）、保磁力（Ｈｃ）は略０となり、飽和磁化（Ｍｓ）は３分の１程度となっていることが分かる。
なお、図６及び図７が示すように、アルゴンガスで発生させたイオンビーム１０を用いた場合には、正電極１８の電圧を変化させても、エッチングの深さが変化しても磁気特性の改質がほとんど認められない。

また、図４及び図５では、負電極１９の電圧を固定した場合について示したが、正電極１８の電圧を＋１５００Ｖに固定し、負電極１９の電圧を−１０００Ｖ、−１５００Ｖ、−２０００Ｖと変化させた場合も同様なことが認められる。すなわち、−１０００Ｖの場合は、保磁力及び飽和磁化の変化はそれほど認められないが、−２０００Ｖの場合には、保磁力及び飽和磁化が十分に変化する。
なお、正電極１８の電圧を＋１５００Ｖより高めた場合や、負電極１９の電圧を−２０００Ｖよりも下げた場合は、イオンの注入深さが深くなりすぎ、例えば垂直磁気記録媒体用の磁性層２の場合では、軟磁性の裏打ち層までイオンが到達することとなる。その結果、裏打ち層等の磁気特性が悪化し、磁気記録媒体にスパイクノイズが発生することとなり、好ましくない。

磁性層２を形成した後は、レジスト層４及びマスク層３をドライエッチングで除去し（工程Ｇ）、必要に応じて凹部に非磁性材を埋め込んだ後、磁性層２の表面を保護膜９で覆う（工程Ｈ）。

なお、本実施形態では、レジスト層４及びマスク層３の除去としてドライエッチングを用いたが、反応性イオンエッチング、イオンミリング、湿式エッチング等の手法を用いても構わない。

また、保護膜９の形成は、一般的にはＤｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎの薄膜をＰ−ＣＶＤなどを用いて成膜する方法が行われるが特に限定されるものではない。
保護膜９としては、炭素（Ｃ）、水素化炭素（Ｈ_xＣ）、窒素化炭素（ＣＮ）、アルモファスカーボン、炭化珪素（ＳｉＣ）等の炭素質層やＳｉＯ₂、Ｚｒ₂Ｏ₃、ＴｉＮなど、通常用いられる保護膜材料を用いることができる。

また、保護膜９が２層以上の層から構成されていてもよい。
ただし、保護膜９の膜厚は１０ｎｍ未満とする必要がある。保護膜９の膜厚が１０ｎｍを越えるとヘッドと磁性層２との距離が大きくなり、十分な出入力信号の強さが得られなくなるからである。

本実施形態では、保護膜９の上には潤滑層を形成することが好ましい。潤滑層に用いる潤滑剤としては、フッ素系潤滑剤、炭化水素系潤滑剤及びこれらの混合物等が挙げられ、通常１〜４ｎｍの厚さで潤滑層を形成する。

以上の工程により、磁気的に分離した磁気記録パターンが形成された磁気記録媒体が得られる。
なお、本実施形態でいう磁気的に分離した磁気記録パターンとは、磁気記録媒体を表面側から見た場合、磁性層２が改質（非磁性化または弱磁性化）した領域１２により分離された状態を指す。すなわち、磁性層２が表面側から見て磁気特性の改質により分離されていれば、磁性層２の底部において分離されていなくともよく、磁気的に分離した磁気記録パターンの概念に含まれる。

また、本実施形態でいう磁気記録パターンは、改質した領域１２が完全に非磁性である必要はない。すなわち、領域１２が僅かに保磁力や飽和磁化を有している場合であっても、磁気ヘッドが磁気記録パターン部に読み書きを行うことが可能であれば磁気的に分離した磁気記録パターンとすることができる。

また、本実施形態でいう磁気記録パターンとは、磁気記録パターンが１ビットごとに一定の規則性をもって配置された、いわゆるパターンドメディアや、磁気記録パターンが、トラック状に配置されたメディアや、その他、サーボ信号パターン等を含んでいる。
この中で特に、磁気的に分離した磁気記録パターンが、磁気記録トラック及びサーボ信号パターンである、いわゆる、ディスクリート型磁気記録媒体に適用するのが、その製造における簡便性から好ましい。

本実施形態では、磁性層２のマスク層３に覆われていない部位７にイオンビーム１０を照射し、部位７の上層部を除去すると共に、下層部８の磁気特性を改質する工程を採用した。これにより、イオンビーム１０は磁性層２の上層部のみを加工するので加工量が少なく、ダストの発生を抑制することができ、その結果、表面が清浄で平滑な磁気記録媒体が得られる。

また、イオンビーム１０として窒素と水素またはネオンを混合したイオンを用いるので、磁性層２の上層部の除去と下層部８の磁気特性を改質する工程とを同時に進行させることができ、また、高い効率で行うことができる。また、イオンビーム１０がハロゲンを含まないので、ハロゲン化物が生成することがなく、これにより、大気と触れることでハロゲン化物が基点となって腐食するということもなくなった。

また、イオンビーム１０を形成するイオンガン１５が、イオン源であるプラズマ発生室１３からのイオンのエネルギー分布を安定させる接地電極２０を有し、イオンガン１５の電極１４が、プラズマ発生室１３から被照射基板１６側に向かって、正電極１８、負電極１９、接地電極２０の順に設けられている。これにより、イオンビーム１０の照射量が、被照射部位において均一化し、磁性層２の上層部の除去と下層部８の磁気特性の改質を精度良く行うことができる。

また、正電極１８の電圧が、＋５００Ｖ以上＋１５００Ｖ以下の範囲内にあり、負電極１９の電圧が、−２０００Ｖ以上−１０００Ｖ以下の範囲内にあることで、磁性層２の上層部の除去及び下層部８の磁気特性の改質を行うという目的に精度良く適合したイオンビーム１０を照射することができる。

また、正電極１８、負電極１９及び接地電極２０が、いずれも網目状電極であるので、イオンビーム１０の照射量が、被照射部位において均一化し、磁性層２の上層部の除去と下層部８の磁気特性の改質を精度良く行うことができる。

図２は、上述した磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置の一例を示すものである。
図２に示す磁気記録再生装置は、上述した磁気記録媒体２１と、これを記録方向に駆動する媒体駆動部２２と、記録部と再生部からなる磁気ヘッド２３と、磁気ヘッド２３を磁気記録媒体２１に対して相対運動させるヘッド駆動部２４と、磁気ヘッド２３への信号入力と磁気ヘッド２３からの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を組み合わせた記録再生信号系２５とを具備して構成されている。

このような構成を採用したことにより、記録密度の高い磁気記録装置を得ることが可能となる。
磁気記録媒体２１の記録トラックを磁気的に不連続に加工したことによって、従来はトラックエッジ部の磁化遷移領域の影響を排除するために再生ヘッド幅を記録ヘッド幅よりも狭くして対応していたものを、両者をほぼ同じ幅にして動作させることができる。これにより十分な再生出力と高いＳＮＲを得ることができるようになる。

さらに磁気ヘッド２３の再生部をＧＭＲヘッドあるいはＴＭＲヘッドで構成することにより、高記録密度においても十分な信号強度を得ることができ、高記録密度を持った磁気記録装置を実現することができる。
また、この磁気ヘッド２３の浮上量を０．００５μｍ〜０．０２０μｍと従来より低い高さで浮上させると、出力が向上して高い装置ＳＮＲが得られ、大容量で高信頼性の磁気記録装置を提供することができる。更に、最尤復号法による信号処理回路を組み合わせるとさらに記録密度を向上でき、例えば、トラック密度１００ｋトラック／インチ以上、線記録密度１０００ｋビット／インチ以上、１平方インチ当たり１００Ｇビット以上の記録密度で記録・再生する場合にも十分なＳＮＲが得られる。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
［実施例］
ＨＤ用ガラス基板をセットした真空チャンバをあらかじめ１．０×１０^-5Ｐａ以下に真空排気した。ここで使用したガラス基板はＬｉ₂Ｓｉ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｋ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｋ₂Ｏ、ＭｇＯ−Ｐ₂Ｏ₅、Ｓｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯを構成成分とする結晶化ガラスを材質とし、外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、平均表面粗さ（Ｒａ）は２オングストロームである。

このガラス基板にＤＣスパッタリング法を用いて、軟磁性層としてＦｅＣｏＢ、中間層としてＲｕ、磁性層として７０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ₂合金の順に薄膜を積層した。それぞれの層の膜厚は、ＦｅＣｏＢ軟磁性層は６０ｎｍ、Ｒｕ中間層は１０ｎｍ、磁性層は１５ｎｍとした。

その上に、スパッタ法を用いてマスク層を形成した、マスク層にはＣを用いて膜厚は２０ｎｍとした。
その上に、レジスト層をスピンコート法により塗布した。レジスト層には、紫外線硬化樹脂であるノボラック系樹脂を用いた。また膜厚は６０ｎｍとした。

その上に、磁気記録パターンのネガパターンを有するガラス製のスタンプを用いて、スタンプを１ＭＰａ（約８．８ｋｇｆ／ｃｍ²）の圧力で、レジスト層に押圧した。その状態で、波長２５０ｎｍの紫外線を、紫外線の透過率が９５％以上であるガラス製のスタンプの上部から１０秒間照射し、レジストを硬化させた。その後、スタンプをレジスト層から分離し、磁気記録パターンを転写した。レジスト層に転写した磁気記録パターンは、レジスト層の凸部が幅６４ｎｍの円周状、レジスト層の凹部（ネガパターンに対応する部位）が幅３０ｎｍの円周状であり、レジスト層の凸部の厚さは６５ｎｍ、レジスト層の凹部の厚さは約１５ｎｍであった。また、レジスト層の凹部の基板面に対する角度は、ほぼ９０度であった。

その後、レジスト層及びマスク層のネガパターンに対応する部位をドライエッチングで除去した。ドライエッチング条件は、レジストのエッチングに関しては、Ｏ₂ガスを４０ｓｃｃｍ、圧力０．３Ｐａ，高周波プラズマ電力３００Ｗ、ＤＣバイアス３０Ｗ、エッチング時間１０秒とし、Ｃ層のエッチングに関しては、Ｏ₂ガスを５０ｓｃｃｍ、圧力０．６Ｐａ、高周波プラズマ電力５００Ｗ、ＤＣバイアス６０Ｗ、エッチング時間３０秒とした。

その後、磁性層でマスク層に覆われていない箇所について、その表面にイオンビームを照射した。イオンビームは、窒素ガス４０ｓｃｃｍ、水素ガス２０ｓｃｃｍ、ネオン２０ｓｃｃｍの混合ガスを用いて発生させた。イオンの量は、５．５×１０^１５原子／ｃｍ²、エッチング速度は０．１ｎｍ／秒とし、正電極の電圧を＋１５００Ｖ、負電極の電圧を−１５００Ｖとし、エッチング時間を８４秒、磁性層の加工深さを８ｎｍとした。
その後、レジスト層及びマスク層をドライエッチングにより除去し、その表面にＣＶＤ法にてカーボン保護膜を４ｎｍ成膜し、その後、潤滑剤を１．５ｎｍ塗布して磁気記録媒体を製造した。

以上の方法で製造した磁気記録媒体の電磁変換特性（ＳＮＲおよび３Ｔ−ｓｑｕａｓｈ）、ヘッド浮上高さ（グライドアバランチ）を測定した。電磁変換特性の評価はスピンスタンドを用いて実施した。このとき評価用のヘッドには、記録には垂直記録ヘッド、読み込みにはＴｕＭＲヘッドを用いたて、７５０ｋＦＣＩの信号を記録したときのＳＮＲ値および３Ｔ−ｓｑｕａｓｈを測定した。
製造された磁気記録媒体は、ＳＮＲが１３．７ｄＢ、３Ｔ−ｓｑｕａｓｈが８６％でありＲＷ特性に優れ、また、ヘッド浮上特性も安定していた。すなわち、磁気記録媒体表面の平滑性が高く、磁性層のトラック間の非磁性部による分離特性が優れていた。

本発明は、磁気記録媒体を製造する製造業において幅広く利用することができる。

１・・・非磁性基板、２・・・磁性層、３・・・マスク層、４・・・レジスト層、５・・・スタンプ、６・・・マスク層のネガパターンに対応する部位、７・・・磁性層のマスク層に覆われていない部位、８・・・下層部、１０・・・イオンビーム、１１・・・レジスト層のネガパターンに対応する部位、１２・・・磁性層のネガパターンに対応する部位、１３・・・プラズマ発生室、１４・・・電極、１５・・・イオンガン、１８・・・正電極、１９・・・負電極、２０・・・接地電極、２１・・・磁気記録媒体

Claims (5)

1. 磁気的に分離した磁気記録パターンを有する磁気記録媒体の製造方法であって、
   非磁性基板上に磁性層を形成する工程と、
   磁性層の上に磁気記録パターンを形成するためのマスク層を形成する工程と、
   磁性層のマスク層に覆われていない部位にイオンビームを照射し、該部位の磁性層の上層部を除去すると共に、下層部の磁気特性を改質する工程をこの順で有し、
   イオンビームには、質量の異なる２種以上の正イオンを使用し、
   イオンビームを形成するイオンガンが、混合ガスを用いた単独のイオン源からの正イオンを基板側に押し出す正電極と、正イオンを基板側に加速させる負電極を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
2. 質量の異なる２種以上の前記正イオンが、窒素と水素またはネオンを含む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の製造方法。
3. 前記イオンガンが、前記イオン源からの前記正イオンのエネルギー分布を安定させる接地電極を有し、
   前記イオンガンの電極が、前記イオン源から前記基板側に、正電極、負電極、接地電極の順で設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
4. 前記正電極への印加電圧が、＋５００Ｖ以上＋１５００Ｖ以下の範囲内であり、
   前記負電極への印加電圧が、−２０００Ｖ以上−１０００Ｖ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。
5. 前記イオンガンの電極が、網目状電極であることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の磁気記録媒体の製造方法。

Images