JP2009009651A - ディスクリートトラック媒体の製造方法およびディスクリートトラック媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】表面の平坦性が良好で磁気特性の劣化がないディスクリートトラック媒体の製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に凸状の磁性パターンを形成し、前記磁性パターン間の凹部を充填するように非磁性体を成膜し、前記非磁性体をエッチバックする操作を、前記基板を面内で１回転未満の角度だけ回転させて２回以上繰り返すことを含むディスクリートトラック媒体の製造方法。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ディスクリートトラック媒体の製造方法、およびこの方法によって製造されたディスクリートトラック媒体に関する。

近年、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に組み込まれる磁気記録媒体において、隣接トラック間の干渉によりトラック密度の向上が妨げられるという問題が顕在化している。特に記録ヘッド磁界のフリンジ効果による書きにじみの低減は重要な技術課題である。

このような問題に対して、記録トラック間を物理的に分離するディスクリートトラック型パターンド媒体（ＤＴＲ媒体）が提案されている。ＤＴＲ媒体では、記録時に隣接トラックの情報を消去するサイドイレース現象、再生時に隣接トラックの情報を読み出すサイドリード現象などを低減できるため、トラック密度を高めることができる。したがって、ＤＴＲ媒体は高記録密度を提供しうる磁気記録媒体として期待されている。

ＤＴＲ媒体を浮上ヘッドで記録再生するためには、ＤＴＲ媒体の表面を平坦にすることが好ましい。すなわち、隣接するトラック間を完全に分離するためには、たとえば厚さ約４ｎｍの保護層と厚さ約２０ｎｍの磁気記録層とを除去し、約２４ｎｍの深さの凹部を形成して磁性パターンを形成する。一方、浮上ヘッドの設計浮上量は１０ｎｍ程度であるため、深い凹部が残っているとヘッドの浮上が不安定になる。このため、磁性パターン間の凹部を非磁性体で充填し、媒体表面を平坦にしてヘッドの浮上安定性を確保することが行われている。

従来、磁性パターン間の凹部を非磁性体で充填して平坦な表面を有するＤＴＲ媒体を得るには、以下のような方法が提案されている。たとえば、２段階のバイアススパッタにより、磁性パターン間の凹部を非磁性体で充填して表面の平坦なＤＴＲ媒体を製造する方法が知られている（特許文献１参照）。しかし、バイアススパッタ法によりＤＴＲ媒体の凹部を非磁性体で埋め込む方法に用いると、基板バイアスに伴う温度上昇で磁気記録層が劣化して変質することがわかった。

温度上昇に対して、基板を強制冷却しながらバイアススパッタを行うことで回避できるが、強制冷却するためには基板の裏面を冷却機構に密着させる必要がある。この場合、基板の裏面が傷つくことになり、バイアススパッタ法では原理的に両面加工が不可能であることがわかった。両面加工ができなければ、ＤＴＲ媒体の記録容量は半減することになる。
特許第３６８６０６７号

そこで、両面加工が可能な成膜方法を採用し、かつＤＴＲ媒体の表面を平坦化するために、磁性パターン間の凹部および磁性パターン上に非磁性体を成膜し、非磁性体をエッチバックする操作を繰り返すことが考えられる。しかし、非磁性体の成膜およびエッチバックを繰り返すと、非磁性体の膜厚にむらが生じ、良好な再生ができなくなる場合もあることがわかってきた。このような非磁性体の膜厚むらは、製造装置に依存して発生の仕方が変化するので、製造装置を個別に調整する方法では根本的に解決することはできない。

本発明の目的は、表面の平坦性が良好で磁気特性の劣化がないディスクリートトラック媒体の製造方法を提供することにある。

本発明の一実施形態に係るディスクリートトラック媒体の製造方法は、基板上に凸状の磁性パターンを形成し、前記磁性パターン間の凹部を充填するように非磁性体を成膜し、前記非磁性体をエッチバックする操作を、前記基板を面内で１回転未満の角度だけ回転させて２回以上繰り返すことを含む。

本発明の他の実施形態に係るディスクリートトラック媒体は、基板上に、凸状の磁性パターンと磁性パターン間の凹部を充填する非磁性体とを有し、前記基板の周縁部に前記非磁性体の成膜時における基板の保持部の跡であるフィンガーが６個所以上形成されている。

本発明によれば、非磁性体の成膜およびエッチバックを２回以上繰り返す間に、基板を面内で１回転未満の角度だけ回転させる操作を加えることにより、非磁性体の膜厚むらを低減でき、表面の平坦性が良好で磁気特性の劣化がないディスクリートトラック媒体を製造できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

図１に、本発明の実施形態に係るＤＴＲ媒体の周方向に沿う平面図を示す。図１に示すように、ＤＴＲ媒体１の周方向に沿って、サーボ領域２と、データ領域３が交互に形成されている。サーボ領域２には、プリアンブル部２１、アドレス部２２、バースト部２３が含まれる。データ領域３にはディスクリートトラック３１が含まれる。

図２（ａ）〜（ｅ）および図３（ｆ）〜（ｋ）を参照して本発明の実施形態に係るＤＴＲ媒体の製造方法を示す。ここでは、図示を簡略化するため、基板の片面で加工する場合を示す。

ガラス基板５１上に、厚さ１２０ｎｍのＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性下地層（図示せず）、厚さ２０ｎｍのＲｕからなる配向制御用の下地層（図示せず）、厚さ２０ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂からなる磁気記録層５２、厚さ４ｎｍのカーボン（ＤＬＣ）からなる保護層５３を順次成膜する。ここでは、簡略化のために、軟磁性下地層および配向制御層は図示していない。保護層５３上に、レジスト５４として厚さ１００ｎｍのスピンオングラス（ＳＯＧ）をスピンコートする。このレジスト５４に対向するようにスタンパ６１を配置する。このスタンパ６１には図１に示した磁性パターンと逆転した凹凸を有するパターンが形成されている（図２ａ）。

スタンパ６１を用いてインプリントを行い、スタンパ６１の凹部に対応してレジスト５４の凸部５４ａを形成する（図２ｂ）。

ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチング装置でエッチングを行い、パターン化されたレジスト５４の凹部の底に残っているレジスト残渣を除去する。このときの条件は、たとえば、プロセスガスとしてＣＦ₄を用い、チャンバー圧を２ｍＴｏｒｒ、コイルのＲＦパワーとプラテンのＲＦパワーをそれぞれ１００Ｗ、エッチング時間を３０秒とする（図２ｃ）。

残ったレジストパターン（ＳＯＧ）を耐エッチングマスクとして、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）イオンガンでイオンミリングを行い、厚さ４ｎｍの保護層５３および厚さ２０ｎｍの強磁性層５２をエッチングする（図２ｄ）。このときの条件は、たとえば、プロセスガスとしてＡｒを用い、マイクロ波パワーを８００Ｗ、加速電圧を５００Ｖ、エッチング時間を３分とする。

その後、ＲＩＥ装置でレジストパターン（ＳＯＧ）を剥離する（図２ｅ）。このときの条件は、たとえば、プロセスガスとしてＣＦ₄ガスを用い、チャンバー圧を１００ｍＴｏｒｒ、パワーを１００Ｗとする。

次に、ＤＣスパッタリングにより、磁性パターン間の凹部を充填し、磁性パターン上に積層されるように、Ｒｕからなる非磁性体５５を成膜する（図３ｆ）。このときの条件は、Ｒｕターゲットを用い、ＤＣスパッタ法により、Ａｒ流量１００ｓｃｃｍ、チャンバー圧力０．５Ｐａ、スパッタ時間１０秒で、厚さ５０ｎｍのＲｕを成膜する。非磁性体５５の膜厚は３０〜１００ｎｍが好適である。非磁性体の膜厚が凹部の深さよりも小さいと、次のエッチバックにおいて磁気記録層にダメージを与えるおそれがあるので好ましくない。この段階では、図３ｆに示すように、表面は平坦にならず、凹部の深さは約２０ｎｍになる。ただし、パターン幅は狭くなる。

この工程で、非磁性体５５としてＲｕを用いたのは、ＤＣスパッタレートが早く、ダストが発生しにくいためである。なお、非磁性体５５としてＳｉＯＣ、ＳｉＯ₂、ＳｉＣ、ＳｉＮなどのＳｉ系非磁性体を用いてもよい。

次いで、非磁性体５５をエッチバックする（図３ｇ）。このときの条件は、ＥＣＲイオンガンを用い、マイクロ波パワーを８００Ｗ、加速電圧を５００Ｖに設定し、Ａｒイオンを３０秒間照射する。この条件は、非磁性体５５であるＲｕを２０ｎｍエッチングする条件である。この結果、表面の凹部の深さが１０ｎｍまで小さくなった。この工程を経ることで、媒体の表面粗さが減少し、凹部の深さが半減する。この工程は非磁性体の表面を改質するのが目的であるため、ＥＣＲイオンガンの条件（プロセス時間）はそれほど重要なパラメータにはならない。イオン照射時間を長くするほど、表面粗さの低減効果と、凹部深さの減少効果は増すが、非磁性体５５の成膜工程（図３ｆ）で非磁性体を厚く成膜する必要がある。

なお、成膜工程（図３ｆ）で非磁性体５５としてＳｉＯＣ、ＳｉＯ₂、ＳｉＣ、ＳｉＮなどのＳｉ系非磁性体を用いた場合はＡｒとフッ素系ガスたとえばＣＦ₄との混合ガスを用いてエッチバックすることができる。この場合、Ａｒ単独を用いてエッチバックした場合と比べると、表面粗さの低減効果は劣るが、凹部深さの減少効果は大きくなる。

次に、本実施形態においては、基板５１を面内で１回転未満の角度だけ回転させる（図３ｈ）。その後、非磁性体の成膜（図３ｆ）および非磁性体のエッチバック（図３ｇ）を繰り返す。たとえば基板５１を１２０度回転させる場合、３ｆ、３ｇ、３ｈの操作を２回繰り返す。後に３ｉおよび３ｊの操作を行うので、基板の回転角度が１２０度の場合の非磁性体の成膜およびエッチバックの繰り返し回数は合計で３回である。このように、非磁性体の成膜およびエッチバックを、基板を面内で１回転未満の角度だけ回転させて２回以上繰り返すことにより、基板表面での非磁性体の膜厚を均一にすることができる。

基板の回転角度と、３ｆ、３ｇ、３ｈの操作の繰り返し回数との関係は、９０度で３回、６０度で５回、４５度で７回、３０度で１１回、１５度で２３回である。１８０度では１回でよい。このように、基板の回転角度は１回あたり１５〜１８０度に設定することが好ましい。基板回転角度を１５度より小さくすると、図３ｆ、３ｇおよび３ｈの工程の繰り返しで１時間以上かかるため、スループットの観点から現実的ではない。

この基板回転工程では、基板を冷却してもよい。図３ｆおよび３ｇの工程を行うと、基板に熱が蓄積するので、基板回転工程で基板を冷却することが好ましい。基板回転チャンバー内を高真空状態（１．０×１０^-4Ｐａ以下）に保持した状態で基板を回転しただけでは、輻射による冷却効果しか期待することができないため、冷却に必要な時間が非常に長くかかる。このため、スループットの低下につながる。そこで、基板回転チャンバーにＡｒまたはＮ₂を導入し、チャンバー圧を０．３〜１０Ｐａにすることにより、輻射による冷却効果に加えて、ガス分子を介しての熱伝導による冷却効果も期待できる。例えば、基板回転チャンバーにＡｒを１００ｓｃｃｍ導入し、チャンバー圧を７Ｐａに調整して３０秒間基板を保持することで十分な冷却効果が得られる。基板回転チャンバーに冷却ブロックを設置して冷却効率を向上させてもよい。冷却ブロックは熱容量の大きな材質で形成され、表面積を大きくするために表面の凹凸を有し、内部に冷媒を循環できるものが好ましい。

なお、基板回転チャンバーに導入するガスについては、Ｈ₂は安全上問題があり、Ｈｅは高価なため、量産性を考慮すると好ましくない。

次に、ＤＣスパッタリングにより、再びＲｕからなる非磁性体５５を成膜する（図３ｉ）。このときの条件は、ＤＣスパッタ法により、チャンバー圧力０．５２Ｐａ、スパッタ時間７０秒で、厚さ５０ｎｍのＲｕを成膜する。

次いで、非磁性体５５をエッチバックする（図３ｊ）。このときの条件は、ＥＣＲイオンガンを用い、マイクロ波パワーを８００Ｗ、加速電圧を７００Ｖに設定する。エッチバックを約３分間行い、Ｑ−ＭＡＳＳ（四重極式質量分析計）により強磁性層のＣｏが検出された時点をエッチバックの終点とする。本実施形態の製造方法では、図３ｇのエッチバックにおいて非磁性体５５がどの程度エッチングされるか正確に判らないので、エッチバック時間に基づく制御は困難である。これに対して、Ｑ−ＭＡＳＳ、または他のエッチング終点検出器たとえばＳＩＭＳ（二次イオン質量分析器）によって終点検出を行えば、高精細なエッチバックが可能になる。

最後に、ＣＶＤ（化学気相堆積法）によりカーボン（Ｃ）を堆積して保護層５７を形成する（図３ｋ）。さらに、保護層５７上に潤滑剤を塗布してＤＴＲ媒体を得る。

次いで、本実施形態の製造方法による両面加工法を製造装置とともに説明する。

まず、両面スピンコーターを用いて、１．８インチ径ＨＤＤ用ガラス基板両面にレジストを塗布する。この場合、基板の内径をチャックし、回転させる。回転数は６０００ｒｐｍまで任意に変更できる。例えば、５００ｒｐｍの低速回転中に、レジストディスペンサーノズルを基板内径にレジストが当たる位置まで動かし、レジストを噴射する。レジストを噴射したままディスク外周方向へレジストディスペンサーノズルを動かし、レジスト噴射を止める。その後、回転数を６０００ｒｐｍまで上げ、レジストを振り切って乾燥を行う。上記のようにレジストにＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−ｏｎ−ｇｌａｓｓ）を用い、膜厚が１００ｎｍになるように調整する。

次に、レジストが塗布された基板を前後から挟み込むように２枚のスタンパを両面に密着させ、１．８インチ径の全面に均一な加重がかかるように専用設計されている専用金型を用いて３０ｔプレス機でインプリントを行う。

その後、図４に示したような、キヤノンアネルバ製Ｃ３０１０スパッタ成膜装置を改造したＤＴＲ媒体製造装置で両面加工を行う。図４は本実施形態に用いる製造装置を上方から見た上面図である。この製造装置は、ロード／アンロード（Ｌ／ＵＬ）チャンバー１００、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチングチャンバー１０１、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）イオンガンチャンバー１０２、ＩＣＰエッチングチャンバー１０３、スパッタリングチャンバー１０４、ＥＣＲイオンガンチャンバー１０５、基板回転チャンバー１０６、スパッタリングチャンバー１０７、ＥＣＲイオンガンチャンバー１０８、保護層形成チャンバー１０９を有する。通常の状態では、すべてのチャンバーは高真空（１．０×１０^-4Ｐａ以下）に保たれる。

図４の製造装置のＬ／ＵＬチャンバー１００に基板をセットし、キャリア７０を用いて基板をまずＩＣＰエッチングチャンバー１０１へ搬送し、図２ｃに示すように、レジストの凹部の底に残っているレジスト残渣を除去する。ＩＣＰエッチングチャンバー１０１では、チャンバー内にＯ₂、ＣＦ₄などのガスを導入し、コイルによって誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を発生させ、基板を載置した陰極（プラテン）によりプラズマ中のイオンやラジカルを引き寄せることによって反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行う。

基板をＥＣＲイオンガンチャンバー１０２へ搬送し、図２ｄに示すように、レジストパターンを耐エッチングマスクとして保護層および強磁性層をエッチングして磁性パターンを形成する。ＥＣＲイオンガンチャンバー１０２では、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）により発生させたプラズマ中でＡｒ、Ｏ₂、ＣＦ₄などのガスをイオン化し、グリッドで加速して基板表面に原子を衝突させてエッチングする。

基板をＩＣＰエッチングチャンバー１０３へ搬送し、図２ｅに示すように、レジスト（ＳＯＧ）を剥離する。このＩＣＰエッチングチャンバー１０３はＩＣＰエッチングチャンバー１０１と同様の機能を有する。

基板をスパッタリングチャンバー１０４へ搬送し、図３ｆに示すように、非磁性体を成膜する。基板をＥＣＲイオンガンチャンバー１０５へ搬送し、図３ｇに示すように、非磁性体をエッチバックする。

基板を基板回転チャンバー１０６へ搬送し、図３ｈを参照して説明したように、基板を面内で１回転未満の角度だけ回転させる。基板回転チャンバー１０６に冷却用のガスを導入して基板を冷却することもできる。また、基板回転チャンバー１０６の内部に冷却ブロックを配置してもよい。

非磁性体の成膜およびエッチバックを複数回繰り返すには、基板をスパッタリングチャンバー１０４へ戻して非磁性体の成膜を行い、ＥＣＲイオンガンチャンバー１０５でエッチバックを行い、基板回転チャンバー１０６で基板を面内で１回転未満の角度だけ回転させる。

基板をスパッタリングチャンバー１０７へ搬送し、図３ｉに示すように、非磁性体を成膜する。基板をＥＣＲイオンガンチャンバー１０８へ搬送し、図３ｊに示すように、非磁性体をエッチバックする。

基板を保護層形成チャンバー１０９へ搬送し、図３ｊに示すように、カーボン保護膜を成膜する。保護層形成チャンバー１０９では、原料ガスとしてＣ₂Ｈ₄などを用い、ＣＶＤ（化学気相堆積法）でカーボン保護膜を形成するのが好適である。ただし、簡便なＤＣスパッタ法でカーボン保護膜をスパッタ成膜してもよい。

図５（ａ）〜（ｄ）および図６を参照して、基板回転チャンバー１０６において基板を回転させる方法を説明する。図５（ａ）〜（ｄ）は基板回転チャンバー１０６におけるキャリアの状態を示す平面図である。図６は基板回転チャンバー１０６において基板を回転させる方法を説明する断面図である。

図５（ａ）に示すように、基板５１はキャリア７０中央の孔に配置され、板ばね付き押さえ爪７１および２つの固定の押さえ爪７２、７２によってその周縁部が保持されて搬送される。図６に示すように、基板回転チャンバー１０６には前後駆動および回転駆動が可能な基板チャック１２０が設けられ、３本の爪１２１で基板５１の外周を保持できるようになっている。また、基板回転チャンバー１０６には冷却ブロック１３０が設けられている。冷却ブロック１３０は表面の凹凸を有し、内部に冷媒を循環できるようになっている。

まず、図５（ｂ）に示すように、基板チャック１２０の３本の爪１２１で基板５１の外周を保持し、キャリア７０の板ばね付き押さえ爪７１をリリースする。図５（ｃ）に示すように、基板５１を保持した基板チャック１２０を所定の角度（たとえば９０度）だけ回転させる。図５（ｄ）に示すように、再び板ばね付き押さえ爪７１および２つの固定の押さえ爪７２、７２によって基板５１をキャリア７０によって保持し、基板チャック１２０を後退させる。こうして、基板５１を面内で１回転未満の角度だけ回転させた後に、キャリア７０をスパッタリングチャンバー１０４へ戻す。

次に、本発明の実施形態において用いられる好適な材料について説明する。

＜基板＞
基板としては、たとえばガラス基板、Ａｌ系合金基板、セラミック基板、カーボン基板、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。ガラス基板としては、アモルファスガラスおよび結晶化ガラスが用いられる。アモルファスガラスとしては、汎用のソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスが挙げられる。結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスが挙げられる。セラミック基板としては、汎用の酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの繊維強化物などが挙げられる。基板としては、上述した金属基板や非金属基板の表面にメッキ法やスパッタ法を用いてＮｉＰ層が形成されたものを用いることもできる。

＜軟磁性下地層＞
軟磁性下地層（ＳＵＬ）は、垂直磁磁気記録層を磁化するための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作用を有する。軟磁性下地層には、Ｆｅ、ＮｉまたはＣｏを含む材料を用いることができる。このような材料として、ＦｅＣｏ系合金たとえばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど、ＦｅＮｉ系合金たとえばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど、ＦｅＡｌ系合金、ＦｅＳｉ系合金たとえばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど、ＦｅＴａ系合金たとえばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど、ＦｅＺｒ系合金たとえばＦｅＺｒＮなどを挙げることができる。Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微結晶構造または微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いることもできる。軟磁性下地層の他の材料として、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、ＴｉおよびＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることもできる。Ｃｏ合金には８０ａｔ％以上のＣｏが含まれることが好ましい。このようなＣｏ合金は、スパッタ法により製膜した場合にアモルファス層が形成されやすい。アモルファス軟磁性材料は、結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示すとともに、媒体の低ノイズ化を図ることができる。好適なアモルファス軟磁性材料としては、たとえばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂおよびＣｏＺｒＴａ系合金などを挙げることができる。

軟磁性下地層の下に、軟磁性下地層の結晶性の向上または基板との密着性の向上のために、さらに下地層を設けてもよい。こうした下地層の材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、これらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物を用いることができる。軟磁性下地層と記録層との間に、非磁性体からなる中間層を設けてもよい。中間層は、軟磁性下地層と記録層との交換結合相互作用を遮断し、記録層の結晶性を制御する、という２つの作用を有する。中間層の材料としては、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、これらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物を用いることができる。

スパイクノイズ防止のために軟磁性下地層を複数の層に分け、０．５〜１．５ｎｍのＲｕを挿入することで反強磁性結合させてもよい。また、ＣｏＣｒＰｔ、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持つ硬磁性膜またはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性体からなるピン層と軟磁性層とを交換結合させてもよい。交換結合力を制御するために、Ｒｕ層の上下に磁性膜（たとえばＣｏ）または非磁性膜（たとえばＰｔ）を積層してもよい。

＜磁気記録層＞
垂直磁気記録層としては、Ｃｏを主成分とし、少なくともＰｔを含み、さらに酸化物を含む材料を用いることが好ましい。垂直磁気記録層は、必要に応じて、Ｃｒを含んでいてもよい。酸化物としては、特に酸化シリコン、酸化チタンが好適である。垂直磁気記録層は、層中に磁性粒子（磁性を有した結晶粒子）が分散していることが好ましい。この磁性粒子は、垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造であることが好ましい。このような構造を形成することにより、垂直磁気記録層の磁性粒子の配向および結晶性を良好なものとし、結果として高密度記録に適した信号ノイズ比（ＳＮ比）を得ることができる。このような構造を得るためには、含有させる酸化物の量が重要となる。

垂直磁気記録層の酸化物含有量は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔの総量に対して、３ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下であることが好ましく、５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下であることがより好ましい。垂直磁気記録層の酸化物含有量として上記範囲が好ましいのは、垂直磁気記録層を形成した際、磁性粒子の周りに酸化物が析出し、磁性粒子を分離させ、微細化させることができるためである。酸化物の含有量が上記範囲を超えた場合、酸化物が磁性粒子中に残留し、磁性粒子の配向性、結晶性を損ね、さらには、磁性粒子の上下に酸化物が析出し、結果として磁性粒子が垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造が形成されなくなるため好ましくない。酸化物の含有量が上記範囲未満である場合、磁性粒子の分離、微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号ノイズ比（ＳＮ比）が得られなくなるため好ましくない。

垂直磁気記録層のＣｒ含有量は、０ａｔ％以上１６ａｔ％以下であることが好ましく、１０ａｔ％以上１４ａｔ％以下であることがより好ましい。Ｃｒ含有量として上記範囲が好ましいのは、磁性粒子の一軸結晶磁気異方性定数Ｋｕを下げすぎず、また、高い磁化を維持し、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られるためである。Ｃｒ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子のＫｕが小さくなるため熱揺らぎ特性が悪化し、また、磁性粒子の結晶性、配向性が悪化することで、結果として記録再生特性が悪くなるため好ましくない。

垂直磁気記録層のＰｔ含有量は、１０ａｔ％以上２５ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔ含有量として上記範囲が好ましいのは、垂直磁性層に必要なＫｕが得られ、さらに磁性粒子の結晶性、配向性が良好であり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られるためである。Ｐｔ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性、配向性が損なわれるおそれがあるため好ましくない。Ｐｔ含有量が上記範囲未満である場合、高密度記録に適した熱揺らぎ特性に十分なＫｕが得られないため好ましくない。

垂直磁気記録層は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、酸化物のほかに、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅから選ばれる１種類以上の元素を含むことができる。上記元素を含むことにより、磁性粒子の微細化を促進し、または結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。上記元素の合計の含有量は、８ａｔ％以下であることが好ましい。８ａｔ％を超えた場合、磁性粒子中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子の結晶性、配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られないため好ましくない。

垂直磁気記録層としては、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＰｔＣｒＯ、ＣｏＰｔＳｉ、ＣｏＰｔＣｒＳｉ、ならびにＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、およびＲｕからなる群より選択された少なくとも一種を主成分とする合金とＣｏとの多層構造、さらに、これらにＣｒ、ＢおよびＯを添加したＣｏＣｒ／ＰｔＣｒ、ＣｏＢ／ＰｄＢ、ＣｏＯ／ＲｈＯなどを使用することもできる。

垂直磁気記録層の厚さは、好ましくは５ないし６０ｎｍ、より好ましくは１０ないし４０ｎｍである。この範囲であると、より高記録密度に適した磁気記録再生装置を作製することができる。垂直磁気記録層の厚さが５ｎｍ未満であると、再生出力が低過ぎてノイズ成分の方が高くなる傾向がある。垂直磁気記録層の厚さが４０ｎｍを超えると、再生出力が高過ぎて波形を歪ませる傾向がある。垂直磁気記録層の保磁力は、２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）以上とすることが好ましい。保磁力が２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。垂直磁気記録層の垂直角型比は、０．８以上であることが好ましい。垂直角型比が０．８未満であると、熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。

＜保護層＞
保護層は、垂直磁気記録層の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐ目的で設けられる。保護層の材料としては、たとえばＣ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂を含むものが挙げられる。保護層の厚さは１ないし１０ｎｍとすることが好ましい。これにより、ヘッドと媒体の距離を小さくできるので、高密度記録に好適である。カーボンは、ｓｐ²結合炭素（グラファイト）とｓｐ³結合炭素（ダイヤモンド）に分類できる。耐久性、耐食性はｓｐ³結合炭素のほうが優れるが、結晶質であることから表面平滑性はグラファイトに劣る。通常、カーボンの成膜はグラファイトターゲットを用いたスパッタリング法で形成される。この方法では、ｓｐ²結合炭素とｓｐ³結合炭素が混在したアモルファスカーボンが形成される。ｓｐ³結合炭素の割合が大きいものはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）と呼ばれ、耐久性、耐食性に優れ、アモルファスであることから表面平滑性にも優れるため、磁気記録媒体の表面保護層として利用されている。ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法によるＤＬＣの成膜は、原料ガスをプラズマ中で励起、分解し、化学反応によってＤＬＣを生成させるため、条件を合わせることで、よりｓｐ³結合炭素に富んだＤＬＣを形成することができる。

次に、本発明の実施形態における各工程の好適な製造条件について説明する。

＜インプリント＞
基板の表面にレジストをスピンコート法で塗布し、スタンパを押し付けることにより、レジストにスタンパのパターンを転写する。レジストとしては、たとえば一般的なノボラック系のフォトレジストや、スピンオングラス（ＳＯＧ）を用いることができる。サーボ情報と記録トラックに対応する凹凸パターンが形成されたスタンパの凹凸面を、基板のレジストに対向させる。このとき、ダイセットの下板にスタンパ、基板、バッファ層を積層し、ダイセットの上板で挟み、たとえば２０００ｂａｒで６０秒間プレスする。インプリントによってレジストに形成されるパターンの凹凸高さはたとえば６０〜７０ｎｍである。この状態で約６０秒間保持することにより、排除すべきレジストを移動させる。また、スタンパにフッ素系の剥離材を塗布することで、スタンパをレジストから良好に剥離することができる。

＜残渣除去＞
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、レジストの凹部の底に残存している残差を除去する。このとき、レジストの材料に応じて適切なプロセスガスを用いる。プラズマソースは、低圧で高密度プラズマを生成可能なＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）が好適であるが、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマや、一般的な並行平板型ＲＩＥ装置を用いてもよい。

＜磁気記録層エッチング＞
残渣を除去した後、レジストパターンをエッチングマスクとして用い、磁気記録層を加工する。磁気記録層の加工には、Ａｒイオンビームを用いたエッチング（Ａｒイオンミリング）が好適であるが、Ｃｌガス、またはＣＯとＮＨ₃の混合ガスを用いたＲＩＥでもよい。ＣＯとＮＨ₃の混合ガスを用いたＲＩＥの場合、エッチングマスクにはＴｉ、Ｔａ、Ｗなどのハードマスクを用いる。ＲＩＥを用いた場合、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付きにくい。いかなる材料でもエッチング可能なＡｒイオンミリングで磁気記録層を加工する場合、たとえば加速電圧を４００Ｖとし、イオン入射角度を３０°から７０°まで変化させてエッチングを行うと、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付きにくい。ＥＣＲイオンガンを用いたミリングにおいては、静止対向型（イオン入射角９０°）でエッチングすると、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付きにくい。

＜レジスト剥離＞
磁気記録層をエッチングした後、レジストを剥離する。レジストとして一般的なフォトレジストを用いた場合、酸素プラズマ処理を行うことによって容易に剥離することができる。具体的には、酸素アッシング装置を用い、たとえばチャンバー圧を１Ｔｏｒｒ、パワーを４００Ｗとし、処理時間を５分としてフォトレジストを剥離する。レジストとしてＳＯＧを用いた場合、フッ素系ガスを用いたＲＩＥでＳＯＧを剥離する。フッ素系ガスとしてはＣＦ₄やＳＦ₆が好適である。なお、フッ素系ガスが大気中の水と反応してＨＦ、Ｈ₂ＳＯ₄などの酸が生じることがあるため、水洗を行うことが好ましい。

＜非磁性体エッチバック＞
磁気記録層（またはその上のカーボン保護膜）が露出するまでエッチバックを行う。このエッチバックプロセスは、ＡｒイオンミリングまたはＥＣＲイオンガンを用いたエッチングが好ましい。

＜保護層形成および後処理＞
エッチバック後、カーボン保護層を形成する。カーボン保護層は、ＣＶＤ法、スパッタ法、または真空蒸着法により成膜することができる。ＣＶＤ法によれば、ｓｐ³結合炭素を多く含むＤＬＣ膜が形成される。カーボン保護層の膜厚が２ｎｍ未満だとカバレッジが悪くなり、１０ｎｍを超えると記録再生ヘッドと媒体との磁気スペーシングが大きくなってＳＮＲが低下するので好ましくない。保護層上に潤滑剤を塗布する。潤滑剤としては、たとえばパーフルオロポリエーテル、フッ化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いることができる。

実施例１
図１に示したようなサーボパターン（プリアンブル、アドレス、バースト）と記録トラックの凹凸パターンで形成されたスタンパを用いて、図２および図３に示した方法でＤＴＲ媒体を作製した。図３ｆの工程で、ＤＣスパッタ法により、Ａｒ流量１００ｓｃｃｍ、チャンバー圧力０．５２ＰａでＲｕを５０ｎｍ成膜した。図３ｇの工程で、ＥＣＲイオンガンを用い、マイクロ波パワーを８００Ｗ、加速電圧を５００Ｖに設定し、Ａｒイオンを６０秒間照射してエッチバックを行った。図３ｈの工程で、基板回転チャンバーにおいて基板を１２０度回転させた。再び図３ｆ、図３ｇ、図３ｈの工程を行った。続けて、図３ｉの工程で、ＤＣスパッタ法により、Ａｒ流量１００ｓｃｃｍ、チャンバー圧力０．５２ＰａでＲｕを５０ｎｍ成膜した。図３ｊの工程で、ＥＣＲイオンガンを用い、マイクロ波パワーを８００Ｗ、加速電圧を５００Ｖに設定し、磁気記録層のＣｏが検出されるまでＲｕのエッチバックを行った。その後、厚さ４ｎｍのカーボン保護層をスパッタ法で成膜し、ＤＴＲ媒体を得た。

光学表面検査機（ＯＳＡ）で面内膜厚分布を調べたところ、非磁性体の膜厚むらは見られなかった。断面ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を観測したところ、媒体表面には約４ｎｍの微小な凹部が残っていた。スピンスタンドで再生信号を確認したところ、信号強度のむらは見られなかった。

比較例１
基板回転工程を行わなかった以外は実施例１と同様にしてＤＴＲ媒体を作製した。

ＯＳＡで面内膜厚分布を調べたところ、非磁性体の膜厚むらが見られた。スピンスタンドで再生信号を確認したところ、ＯＳＡで膜厚の厚い非磁性体が観測された部分の信号強度は、膜厚の薄い非磁性体が観測された部分の信号強度の約１／２であった。再生信号強度はヘッドとＤＴＲ媒体の記録層との距離（磁気スペーシング）に比例するため、一部で信号強度が弱いのは、余分な非磁性体が残っているのが原因だと考えられる。このように再生信号強度にむらがあると、ＨＤＤとして使用することはできない。

実施例２
基板回転角度を４５度に設定し、図３ｆ、３ｇおよび３ｈの工程を７回繰り返した以外は実施例１と同様にしてＤＴＲ媒体を作製した。

断面ＴＥＭを観測したところ、媒体表面が非常に平坦になっていることがわかった。ＯＳＡで面内膜厚分布を調べたところ、非磁性体の膜厚むらは見られなかった。スピンスタンドで再生信号を確認したところ、信号強度のむらは見られなかった。このように、基板回転角度を小さくして、非磁性体の成膜およびエッチバックの繰り返し回数を多くすると、表面の平坦性が向上する。

ただし、信号強度の絶対値が実施例１で作製したＤＴＲ媒体の０．８倍に低下していた。これは、非磁性体の成膜およびエッチバックの繰り返し回数を多くしたことにより、基板に熱が蓄積し、ＤＴＲ媒体の磁気特性が劣化したことによると思われる。

Ｋｅｒｒ測定装置でＤＴＲ媒体の磁気特性を評価したところ、保磁力（Ｈｃ）５．２ｋＯｅ、逆磁区核形成磁界（Ｈｎ）１．８ｋＯｅ、飽和磁界（Ｈｓ）１０．０ｋＯｅが得られた。このＤＴＲ媒体は、本来の磁気記録層の磁気特性と比較すると、ＨｃとＨｓが若干大きくなっている。Ｈｓが１０ｋＯｅと大きいので、現行の記録ヘッドでは飽和記録ができない可能性がある。

実施例３
基板回転角度を１５度にし、基板回転中にチャンバーにＡｒガスを１００ｓｃｃｍ導入して、チャンバー圧を７Ｐａに設定し、図３ｆ、３ｇおよび３ｆの工程を２３回繰り返した以外は実施例１と同じ工程でＤＴＲ媒体を作製した。

断面ＴＥＭを観測したところ、媒体表面が非常に平坦になっていることがわかった。ＯＳＡで面内膜厚分布を調べたところ、非磁性体の膜厚むらは見られなかった。スピンスタンドで再生信号を確認したところ、信号強度のむらはなく、信号強度の低下もなかった。

Ｋｅｒｒ測定装置でＤＴＲ媒体の磁気特性を評価したところ、保磁力（Ｈｃ）４．８ｋＯｅ、逆磁区核形成磁界（Ｈｎ）２．０ｋＯｅ、飽和磁界（Ｈｓ）８．０ｋＯｅが得られた。このＤＴＲ媒体は、本来の磁気記録層の磁気特性とあまり変化がないことがわかった。基板回転中にガスを流入することによって基板を効果的に冷却でき、ＤＴＲ媒体の磁気特性の劣化を抑制することができた。

Ａｒの代わりにＮ₂を用いて同様の実験を行ったが、磁気特性の変化はあまりなかった。したがって、基板回転中にガスを流入し、基板冷却を同時に行うことが有効であることがわかった。

実施例４
基板回転角度を９０度に設定し、図３ｆ、３ｇおよび３ｈの工程を３回繰り返した以外は実施例１と同様にしてＤＴＲ媒体を作製した。

ＯＳＡで面内膜厚分布を調べたところ、図７に示したように、基板の周縁部に、「フィンガー」と呼ばれる非磁性体の成膜時に生じるキャリアの押さえ爪の跡が１２個所見られた。

このように、キャリアの押さえ爪が３個である場合に基板回転工程を行うと、フィンガーが６個所以上形成される。

また、キャリアの押さえ爪が４個である場合に基板回転工程を行うと、フィンガーが８個所以上形成される。

実施形態に係るＤＴＲ媒体の周方向に沿う平面図。 実施形態に係るＤＴＲ媒体の製造方法を示す断面図。 実施形態に係るＤＴＲ媒体の製造方法を示す断面図。 実施形態に係るＤＴＲ媒体製造装置の上面図。 基板回転チャンバーにおけるキャリアの状態を示す平面図。 基板回転チャンバーにおいて基板を回転させる方法を説明する断面図。 実施例４のＤＴＲ媒体で生じたフィンガーを示す図。

符号の説明

１…ＤＴＲ媒体、２…サーボ領域、２１…プリアンブル部、２２…アドレス部、２３…バースト部、３…データ領域、３１…ディスクリートトラック、５１…ガラス基板、５２…磁気記録層、５３…保護層、５４…レジスト、５５…非磁性体、５７…保護層、６１…スタンパ、７０…キャリア、７１…板ばね付き押さえ爪、７２…押さえ爪、１００…ロード／アンロード（Ｌ／ＵＬ）チャンバー、１０１…ＩＣＰエッチングチャンバー、１０２…ＥＣＲイオンガンチャンバー、１０３…ＩＣＰエッチングチャンバー、１０４…スパッタリングチャンバー、１０５…ＥＣＲイオンガンチャンバー、１０６…基板回転チャンバー、１０７…スパッタリングチャンバー、１０８…ＥＣＲイオンガンチャンバー、１０９…保護層形成チャンバー、１２０…基板チャック、１２１…爪、１３０…冷却ブロック、１５０…フィンガー。

Claims (3)

1. 基板上に凸状の磁性パターンを形成し、
   前記磁性パターン間の凹部を充填するように非磁性体を成膜し、前記非磁性体をエッチバックする操作を、前記基板を面内で１回転未満の角度だけ回転させて２回以上繰り返す
   ことを含むディスクリートトラック媒体の製造方法。
2. 前記基板を面内で１回あたり１５〜１８０度の角度だけ回転させることを特徴とする請求項１に記載のディスクリートトラック媒体の製造方法。
3. 前記基板を面内で回転させる際に、チャンバー内にＡｒまたはＮ₂を導入し、チャンバー圧を０．３〜１０Ｐａにすることを特徴とする請求項１に記載のディスクリートトラック媒体の製造方法。

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