JP2005276275A - 磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】凹凸パターンで形成された記録層を有し、且つ、安定したヘッド浮上特性が得られる磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】磁気記録媒体１０は、記録層１２が凹凸パターンで形成され、記録層１２の凹凸パターンの凹部１４に非磁性材１６が充填され、表面の凸部の面積を表面の凹部の面積で除した凹凸比率Ｒと、表面の凹凸の段差Ｓと、がＳ≦３．６×Ｒの関係を満たす。又、磁気記録媒体１０は、表面の算術平均粗さが０．３ｎｍ以上に制限されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、記録層が凹凸パターンで形成された磁気記録媒体に関する。

従来、ハードディスク等の磁気記録媒体は、記録層を構成する磁性粒子の微細化、材料の変更、ヘッド加工の微細化等の改良により著しい面記録密度の向上が図られており、今後も一層の面記録密度の向上が期待されている。

しかしながら、ヘッドの加工限界、磁界の広がりに起因するサイドフリンジ、クロストーク等の問題が顕在化し、従来の改良手法による面記録密度の向上は限界にきているため、一層の面記録密度の向上を実現可能である磁気記録媒体の候補として、記録層が所定の凹凸パターンで形成された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等の磁気記録媒体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

即ち、凹凸パターンの凸部に情報を記録することで、凸部間のサイドフリンジ、クロストーク等を抑制することができる。尚、記録層を凹凸パターンとすることで、磁気ヘッドが磁気記録媒体の表面に吸着することを防止する効果も得られる。

一方、磁気記録媒体の表面に凹凸が存在すると、安定したヘッド浮上特性が得られないことがある。

これに対して、凹凸パターンの記録層上に非磁性材を成膜して凹部を充填し、記録層上の余剰の非磁性材を除去して表面を平坦化することが考えられる。

非磁性材を成膜する手法としては半導体製造の分野で用いられているスパッタリング等の成膜技術を利用しうる。又、記録層上の余剰の非磁性材を除去して平坦化する手法についても半導体製造の分野で用いられているＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の加工技術を利用しうる。

特開平９−９７４１９号公報

しかしながら、非磁性材は記録層の凹凸形状に倣って凹凸形状に成膜され、成膜された非磁性材は平坦化工程において全体的に除去されながら表面の凹凸が除々に均されていくため、記録層の上面まで非磁性材を除去しても凹凸を完全に均すことは困難であった。

又、ＣＭＰ法は、ナノオーダーの加工量（厚さ）を精密に制御することが困難であり、記録層上の非磁性材を除去した後、更に非磁性材と共に記録層の一部を除去することで、両者の加工速度の差のために却って表面の段差が増加することがあった。

即ち、凹凸パターンの記録層上に非磁性材を成膜して凹部を充填し、記録層上の余剰の非磁性材を除去しても、表面を完全に平坦化することは困難であり、表面には記録層の凹凸パターンが反映された凹凸形状が残存し、この凹凸形状のために安定したヘッド浮上特性が得られないことがあった。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、凹凸パターンで形成された記録層を有し、且つ、安定したヘッド浮上特性が得られる磁気記録媒体を提供することをその課題とする。

本発明は、表面の凸部の面積を表面の凹部の面積で除した凹凸比率Ｒと、表面の凹凸の段差Ｓと、が所定の関係を満たすように構成することで上記課題を解決したものである。近年、ヘッドの平均浮上高さが１０ｎｍ以下の磁気記録再生装置が主流となりつつあり、このような磁気記録再生装置において良好な記録再生特性を得るためには、磁気スペーシングロスの関係から、ヘッドの浮上高さの変動量を最大３ｎｍに抑制すればよいと考えられている。通常、磁気記録において、再生出力の変化が±１ｄＢ以内であれば良好に記録再生を行うことができる。これをヘッドの浮上高さの変動量に換算すると３ｎｍ以内となる。

発明者は、本発明に想到する過程において、ヘッドの浮上高さの変動量は、凹凸比率Ｒが小さい程大きく、又、凹凸の段差Ｓが大きい程大きいことを見出した。

その理由としては、凹凸比率Ｒが小さい程（凸部の比率が小さい程）ヘッドが正圧を受ける面積が小さいため、磁気記録媒体及びヘッドの間の空気膜剛性が低くなり、ヘッドの浮上高さの変動量が大きくなると考えられる。

又、凹凸の段差Ｓについても、凹凸の段差Ｓが大きい程、磁気記録媒体及びヘッドの間の空気膜剛性が低くなり、ヘッドの浮上高さの変動量が大きくなると考えられる。

発明者は更に鋭意検討を重ねたところ、表面の凹凸を完全に均すことができなくても、凹凸比率Ｒと、表面の凹凸の段差Ｓと、が所定の関係を満たすように構成することで、ヘッドと磁気記録媒体の表面とのクラッシュを防止でき、又、ヘッドの浮上高さの変動量を最大３ｎｍ以下に抑制できることをシミュレーションにより見出した。

尚、表面が過度に平坦であると、ヘッドが磁気記録媒体の表面に吸着しやすくなるため、表面の算術平均粗さは０．３ｎｍ以上とすることが好ましい。

即ち、次のような本発明により、上記課題の解決を図ることができる。

（１）基板上に記録層が所定の凹凸パターンで形成された磁気記録媒体であって、表面の凸部の面積を表面の凹部の面積で除した凹凸比率Ｒと、表面の凹凸の段差Ｓと、がＳ≦１５．７×Ｒ＋５．７の関係を満たすことを特徴とする磁気記録媒体。

（２）前記表面の凹凸比率Ｒと、前記表面の凹凸の段差Ｓと、がＳ≦３．６×Ｒの関係を満たすことを特徴とする前記（１）の磁気記録媒体。

（３）前記表面の算術平均粗さが０．３ｎｍ以上に制限されたことを特徴とする前記（１）又は（２）の磁気記録媒体。

（４）前記記録層は、前記凹凸パターンの凸部に限定して形成されたことを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかの磁気記録媒体。

（５）前記記録層の凹凸パターンの凹部に非磁性材が形成されたことを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれかの磁気記録媒体。

（６）前記記録層の表面が、前記非磁性材の表面よりも厚さ方向に突出していることを特徴とする前記（５）のいずれかの磁気記録媒体。

（７）前記非磁性材は、酸化物、窒化物及び炭化物のいずれかであることを特徴とする前記（５）又は（６）のいずれかの磁気記録媒体。

（８）前記非磁性材が、アモルファス構造を有する材料及び微結晶状態の材料のいずれかであることを特徴とする前記（５）乃至（７）のいずれかの磁気記録媒体。

（９）前記非磁性材は、ＳｉＯ_２が主成分であることを特徴とする前記（５）乃至（８）のいずれかの磁気記録媒体。

尚、本出願において、「記録層が所定の凹凸パターンで形成された磁気記録媒体」とは、記録層が多数の記録要素に分割された磁気記録媒体の他、一部が連続するように記録層が部分的に分割された磁気記録媒体、螺旋状の渦巻き形状の記録層のように基板上の一部に連続して記録層が形成された磁気記録媒体、凸部及び凹部双方が形成された連続した記録層が形成された磁気記録媒体も含む意義で用いることとする。

又、本出願において「磁気記録媒体」という用語は、情報の記録、読み取りに磁気のみを用いるハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気テープ等に限定されず、磁気と光を併用するＭＯ（Ｍａｇｎｅｔ Ｏｐｔｉｃａｌ）等の光磁気記録媒体、磁気と熱を併用する熱アシスト型の記録媒体も含む意義で用いることとする。

又、本出願において、表面の凹凸の段差Ｓの単位はｎｍである。

又、本出願において、「算術平均粗さ」という用語は、ＪＩＳ−Ｂ０６０１−２００１で定義される算術平均粗さという意義で用いることとする。

又、本出願において、「凹凸パターンの凸部」とは、表面と垂直な断面における凹凸形状の突出した部分という意義で用いることとする。

又、本出願において、「微結晶状態の材料」とは、Ｘ線回折において結晶性ピークを有していない材料という意義で用いることとする。

本発明によれば、ヘッドの浮上特性が安定するので、良好な記録再生特性が得られる。又、ヘッドの吸着を防止できる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１に示されるように、本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体１０は垂直記録型のディスクリートトラックタイプの磁気ディスクで、記録層１２が凹凸パターンで形成され、図２に拡大して示されるように、記録層１２の凹凸パターンの凹部１４に非磁性材１６が充填され、表面の凸部の面積を表面の凹部の面積で除した凹凸比率Ｒと、表面の凹凸の段差Ｓと、がＳ≦３．６×Ｒの関係を満たすことを特徴としている。又、磁気記録媒体１０は、表面の算術平均粗さが０．３ｎｍ以上に制限されたことを特徴としている。他の構成については、従来の磁気記録媒体と同様であるので説明を適宜省略することとする。

磁気記録媒体１０は、ガラス基板１８上に、下地層２０、軟磁性層２２、配向層２４がこの順で形成され、該配向層２４上に前記記録層１２が凹凸パターンで形成されている。
又、記録層１２上には、保護層２６、潤滑層２８がこの順で形成されている。

記録層１２は、厚さが５〜３０ｎｍで、材料はＣｏＣｒ（コバルト−クロム）合金である。記録層１２は、具体的には多数の記録要素１２Ａに分割され、凹凸パターンの凸部に限定して記録要素１２Ａが形成されている。記録要素１２Ａは、データ領域においてトラックの径方向に微細な間隔で同心円状に形成され、サーボ領域においては所定のサーボ情報等のパターンで形成されている。尚、データ領域における凹凸パターンの凸部と凹部との比は径方向に約２：１（凸部が２、凹部が１）とされており、データ領域及びサーボ領域を含む磁気記録媒体１０の表面全体における凹凸比率Ｒは約２である。

非磁性材１６は、材料がＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）である。非磁性材１６は、記録層１２の凹凸パターンの凹部に形成され、該非磁性材１６の表面よりも記録要素１２Ａの表面が厚さ方向に突出している。

保護層２６は、厚さが１〜５ｎｍで、材料はダイヤモンドライクカーボンと呼称される硬質炭素膜である。尚、本出願において「ダイヤモンドライクカーボン（以下、「ＤＬＣ」という）」という用語は、炭素を主成分とし、アモルファス構造であって、ビッカース硬度測定で２００〜８０００ｋｇｆ／ｍｍ²程度の硬さを示す材料という意義で用いることとする。潤滑層２８は、厚さが１〜２ｎｍで、材料はＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）である。

磁気記録媒体１０は、この潤滑層２８の表面が記録層１２の凹凸パターンが反映された凹凸形状とされ、且つ、潤滑層２８の表面の凸部の面積を表面の凹部の面積で除した凹凸比率Ｒと、潤滑層２８の表面の凹凸の段差Ｓと、が上述のようにＳ≦３．６×Ｒの関係を満たしている。又、潤滑層２８の表面の算術平均粗さが０．３ｎｍ以上に制限されている。

次に、磁気記録媒体１０の作用について説明する。

シミュレーションにより得られた、表面の凹凸の段差Ｓとヘッドの浮上高さの変動量の関係は、凹凸比率Ｒが２の場合、図３中に符号Ａを付して示される曲線のようになるが、磁気記録媒体１０は、表面の凹凸の段差Ｓが７．２（３．６×Ｒ）ｎｍ以下に制限されているので、ヘッドの浮上高さの変動量が３ｎｍ以下に抑制され、良好な記録再生特性が得られる。

尚、図４のグラフに示されるように、表面の算術平均粗さが過度に小さいと、表面と、ヘッドとの摩擦係数が過大となり、ヘッドが表面に吸着しやすくなるが、磁気記録媒体１０は、表面の算術平均粗さが０．３ｎｍ以上であるので、その表面と、ヘッドとの摩擦係数が０．５以下に抑制され、ヘッドの吸着を防止できる。

又、磁気記録媒体１０は、凹凸パターンの凸部を構成する記録要素１２Ａに情報を記録することで、隣接する他の記録要素１２Ａとの間のサイドフリンジ、クロストーク等を抑制することができ、それだけ面記録密度を高くすることができる。

特に、記録層１２は、記録要素１２Ａに分割され、記録要素１２Ａが凹凸パターンの凸部に限定して形成されているので、凹部から磁気的なノイズが発生することがなく、それだけ記録・再生特性が良い。

又、記録層１２の表面は、非磁性材１６の表面よりも厚さ方向に突出しているので、非磁性材１６の表面が記録層１２の表面よりも厚さ方向に突出している場合に比べてヘッドとのスペーシングロスが小さく、この点でも記録・再生特性が良い。

又、磁気記録媒体１０は、記録要素１２Ａの間の凹部１４に非磁性材１６が充填されているので、表面の凹凸の段差を抑制しつつ記録要素１２Ａを厚く形成でき、この点でも記録・再生特性が良い。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図５に示されるように、本第２実施形態に係る磁気記録媒体５０は、前記第１実施形態に係る磁気記録媒体１０に対し、データ領域における凹凸パターンの凸部と凹部との径方向の比が約１：１とされており、データ領域及びサーボ領域を含む磁気記録媒体５０の表面全体の凹凸比率Ｒが約１であり、表面の凹凸の段差Ｓが３．６（３．６×Ｒ）ｎｍ以下に制限されたことを特徴としている。他の構成については、前記第１実施形態に係る磁気記録媒体１０と同様であるので説明を省略する。

磁気記録媒体５０は、データ領域における凹凸パターンの凸部と凹部との径方向の比が約１：１とされ、単位面積当たりにそれだけ多くの記録要素を形成できるので、前記磁気記録媒体１０よりも更に面記録密度を高めることができる。

尚、表面の凹凸の段差Ｓが等しくても、凹凸比率Ｒが小さい程、ヘッドの浮上高さの変動量が大きくなる傾向があるが、凹凸比率Ｒが１の場合、シミュレーションにより得られた、表面の凹凸の段差Ｓとヘッドの浮上高さの変動量の関係は、図３中に符号Ｂを付して示される曲線のようになり、表面の凹凸の段差Ｓを４．０ｎｍ以下に制限することで、ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に抑制できる。従って、表面の凹凸の段差Ｓを３．６（３．６×Ｒ）ｎｍ以下に制限すれば、ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に確実に抑制でき、良好な記録再生特性が得られる。

現時点において、ディスクリートトラックメディアの凹凸パターンとしては、前記第１実施形態に係る磁気記録媒体１０のように、データ領域における凸部と凹部との比が約２：１の凹凸パターンが主流と考えられているが、将来的には、本第２実施形態に係る磁気記録媒体５０のように、データ領域におけるの凸部と凹部との比が約１：１となり、データ領域及びサーボ領域を含む磁気記録媒体５０の表面全体の凹凸比率Ｒを１程度まで低減することも想定される。従って、本第２実施形態に係る磁気記録媒体５０のように、表面の凹凸の段差Ｓを３．６ｎｍ以下に制限することで、将来的な凹凸比率の凹凸パターンの記録層を有する磁気記録媒体についても、ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に抑制し、良好な記録再生特性が得られる。

尚、更に、面記録密度の一層の向上を図る目的等で、図６に示される本発明の第３実施形態に係る磁気記録媒体６０のように、データ領域におけるの凸部と凹部との比を約１：２（凸部が１、凹部が２）程度とし、データ領域及びサーボ領域を含む磁気記録媒体６０の表面全体の凹凸比率Ｒを約０．５程度まで低減する可能性もある。凹凸比率Ｒが０．５の場合、表面の凹凸の段差Ｓと、ヘッドの浮上高さの変動量と、の、シミュレーションにより得られた関係は、図３中に符号Ｃを付して示される曲線のようになり、表面の凹凸の段差Ｓを２．０ｎｍ以下に制限することで、ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に抑制することができる。従って、表面の凹凸の段差Ｓを１．８（３．６×Ｒ）ｎｍ以下に制限すれば、想定され得るあらゆる凹凸パターンの記録層を有する磁気記録媒体について、ヘッドの浮上高さの変動量を確実に３ｎｍ以下に抑制し、良好な記録再生特性が得られる。

尚、前記第１〜第３実施形態において、磁気記録媒体１０は、表面の算術平均粗さが０．３ｎｍ以上に制限されているが、ヘッドの吸着を一層確実に防止するためには、表面の算術平均粗さを０．５ｎｍ以上に制限することが好ましい。

又、前記第１〜第３実施形態において、表面の凹凸の段差Ｓは３．６×Ｒｎｍ以下に制限されているが、表面の凹凸比率Ｒが２の場合、図１４中に符号Ｇを付した線で示されるように、表面の凹凸の段差Ｓが３７．１（１５．７×Ｒ＋５．７）ｎｍ以下であれば、ヘッドの浮上高さが０以上となる。又、表面の凹凸比率Ｒが１の場合、図１４中に符号Ｆを付した線で示されるように、表面の凹凸の段差Ｓが２１．４（１５．７×Ｒ＋５．７）ｎｍ以下であれば、ヘッドの浮上高さが０以上となる。同様に、表面の凹凸比率Ｒが０．５の場合、同図中に符号Ｅを付した線で示されるように、表面の凹凸の段差Ｓが１３．５５（１５．７×Ｒ＋５．７）ｎｍ以下であれば、ヘッドの浮上高さが０以上となる。即ち、表面の凹凸の段差Ｓが３．６×Ｒｎｍより大きくても、表面の凹凸の段差Ｓが１５．７×Ｒ＋５．７ｎｍ以下に制限されていれば、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを防止する効果が得られる。尚、図１４については後述する。

又、前記第１〜第３実施形態において、記録層１２（連続記録層７２）の材料はＣｏＣｒ合金であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、鉄族元素（Ｃｏ、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ）を含む他の合金、これらの積層体等の他の材料の記録要素で構成される磁気記録媒体の加工のためにも本発明を適用可能である。

又、前記第１〜第３実施形態において、非磁性材１６の材料はＳｉＯ_２であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の酸化物、ＴｉＮ（窒化チタン）等の窒化物、ＳｉＣ（炭化ケイ素）やＴｉＣ（炭化チタン）等の炭化物、Ｔａ（タンタル）、ＴａＳｉ、Ｓｉ等の他の非磁性材を用いてもよい。このような、酸化物、窒化物、炭化物はそれ自体化学的安定性に優れると共に、磁性材との接触における腐食等の劣化も生じにくく、安定した磁気特性が得られる。

又、前記第１〜第３実施形態において、連続記録層７２の下に下地層２０、軟磁性層２２、配向層２４が形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、連続記録層７２の下の層の構成は、磁気記録媒体の種類に応じて適宜変更すればよい。例えば、下地層２０、軟磁性層２２、配向層２４のうち一又は二の層を省略してもよい。又、各層が複数の層で構成されていてもよい。又、基板上に連続記録層を直接形成してもよい。

又、前記第１〜第３実施形態において、磁気記録媒体１０はデータ領域において記録要素１２Ａがトラックの径方向に微細な間隔で並設された垂直記録型のディスクリートタイプの磁気ディスクであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、記録要素がトラックの周方向（セクタの方向）に微細な間隔で並設された磁気ディスク、トラックの径方向及び周方向の両方向に微細な間隔で並設された磁気ディスク、凹凸パターンが形成された連続記録層を有するパームタイプの磁気ディスク、トラックが螺旋形状をなす磁気ディスクの製造についても本発明は当然適用可能である。又、面内記録型の磁気ディスクにも本発明は適用可能である。又、ＭＯ等の光磁気ディスク、磁気と熱を併用する熱アシスト型の磁気ディスクに対しても本発明を適用することで、ヘッドの浮上特性を安定させ、記録・再生特性を向上させる効果が得られる。

次に、前記磁気記録媒体１０の製造方法について図７のフローチャートに沿って簡単に説明する。

まず、図８に示される被加工体７０の加工出発体を加工し、図９に示されるように連続記録層７２を記録要素１２Ａに分割して記録層１２を形成する（Ｓ１０２）。

被加工体７０の加工出発体は、具体的にはガラス基板１８に、下地層２０、軟磁性層２２、配向層２４、連続記録層７２、第１のマスク層７４、第２のマスク層７６をこの順でスパッタリング法により形成し、更にレジスト層７８をスピンコート法で塗布することにより得られる。尚、ディッピング法によりレジスト層７８を塗布してもよい。第１のマスク層７４は例えばＴｉＮ（窒化チタン）、第２のマスク層７６は例えばＮｉ（ニッケル）である。

この被加工体７０の加工出発体のレジスト層７８に転写装置（図示省略）を用いて、サーボ領域にコンタクトホールを含む所定のサーボパターンを、データ領域に径方向に微細な間隔で凹凸パターンをナノ・インプリント法により転写し、Ｏ_２ガスを反応ガスとする反応性イオンエッチングにより、凹凸パターンの凹部底面のレジスト層７８を除去する。尚、レジスト層７８を露光・現像して、凹凸パターンに加工してもよい。

次に、Ａｒ（アルゴン）ガスを用いたイオンビームエッチングにより、凹部底面の第２のマスク層７６を除去し、更にＳＦ_６（６フッ化硫黄）ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、凹部底面の第１のマスク層７４を除去する。これにより、凹部底面に連続記録層７２が露出する。次に、ＣＯガス及びＮＨ_３ガスを反応ガスとする反応性イオンエッチングにより、凹部底面の連続記録層７２を除去する。これにより、連続記録層７２が多数の記録要素１２Ａに分割され、記録層１２が形成される。次に、ＳＦ_６ガスを反応ガスとする反応性イオンエッチングにより、記録要素１２Ａの上面に残存する第１のマスク層７４を完全に除去し、凹凸パターンの記録層１２が表面に形成された図９に示されるような被加工体７０が得られる。

次に、バイアススパッタリング法により、被加工体７０にバイアスパワーを印加しつつ図１０に示されるようにＳｉＯ_２（非磁性材１６）の粒子を被加工体７０の表面に成膜し、記録要素１２Ａの間の凹部１４を充填する（Ｓ１０４）。ここで、非磁性材１６は記録要素１２Ａを完全に被覆するように成膜する。

この際、Ａｒ等のスパッタリングガスがＳｉＯ_２のターゲットに衝突することによりＳｉＯ_２の粒子が飛散して被加工体７０の表面に、記録要素の凹凸形状に倣って一様に堆積しようとするので、非磁性材１６は表面が凹凸形状となる傾向がある。

一方、被加工体７０にバイアスパワーを印加することにより、スパッタリングガスは被加工体７０の方向に付勢されて堆積済みのＳｉＯ_２に衝突し、堆積済みのＳｉＯ_２の一部をエッチングする。このエッチング作用は、堆積済みのＳｉＯ_２のうち、突出した部分を他の部位よりも速く選択的に除去する傾向があるので、非磁性材１６の表面の凹凸は次第に均される。尚、実際にはこれらの作用は同時に進行し、成膜作用がエッチング作用を上回ることで表面の凹凸が小さく抑制されつつ非磁性材１６の成膜が進行する。

従って、非磁性材１６は、図１０に示されるように、表面の凹凸が抑制された形状で成膜される。尚、非磁性材１６は、材料がＳｉＯ_２であるので、粒成長が抑制された微結晶状態となる。成膜条件を選択することで、非磁性材１６をアモルファス構造とすることもできる。このような、微結晶状態やアモルファス構造の非磁性材は、磁性材料の記録要素１２Ａへの密着性が良好である。又、記録要素１２Ａは側面が加工によりダメージを受けて結晶粒界等の欠陥が発生しやすいが、微結晶状態やアモルファス構造の非磁性材が密着することで、このような欠陥を改善する効果が得られる。

次に、図１１に示されるように、イオンビームエッチングを用いて非磁性材１６を記録要素１２Ａの上面まで除去し、図１２に示されるように記録要素１２Ａ及び非磁性材１６の表面を平坦化する（Ｓ１０６）。尚、本出願で「イオンビームエッチング」という用語は、例えばイオンミリング等の、イオン化したガスを被加工体に照射して加工対象物を除去する加工方法の総称という意義で用いることとする。ここではイオンビームエッチングの加工用ガスとしてＡｒガスを用い、イオンビームの入射角を５０°以上、且つ、６０°以下の範囲に制限し、記録要素１２Ａの上面まで非磁性材１６を除去する。尚、本出願で「入射角」とは、イオンビームが被加工体の表面に対して入射する角度であって、被加工体の表面とイオンビームの中心軸とが形成する角度という意義で用いることとする。例えば、イオンビームの中心軸が被加工体の表面と平行である場合、入射角は０°であり、イオンビームの中心軸が被加工体の表面と垂直である場合＋９０°である。このようにイオンビームの入射角を表面に対して垂直な方向から傾斜させることで、凹凸を均す効果を高めることができる。即ち、記録層１２の凹凸パターンが反映された凹凸形状が均され、図１２に示されるように記録要素１２Ａ及び非磁性材１６の上面には、凹凸比率Ｒと、凹凸の段差Ｓと、がＳ≦３．６×Ｒの関係を満たす、記録層１２の凹凸パターンに倣った凹凸形状が形成される。

更に、上記の範囲にイオンビームの入射角を制限することでＳｉＯ_２（非磁性材１６）のエッチングレートと、ＣｏＣｒ合金（記録層１２）のエッチングレートと、がほぼ等しくなるので、記録要素１２Ａ上の非磁性材１６を除去した後、仮に、非磁性材１６と共に記録要素１２Ａの一部を除去したとしても、表面の凹凸の段差が増大することがない。尚、本出願において「エッチングレート」という用語は、エッチングによる単位時間当たりの加工量という意義で用いることとする。

更に又、非磁性材充填工程（Ｓ１０４）においてバイアスパワーを印加することで非磁性材１６は表面の凹凸が均されて成膜されているので、それだけ平坦化が容易である。

尚、ＳｉＯ_２（非磁性材１６）のエッチングレートよりもＣｏＣｒ合金（記録層１２）のエッチングレートが僅かに低くなるように、イオンビームの入射角等のエッチング条件を調整することで、記録層１２の表面が非磁性材１６の表面よりも厚さ方向に突出した構造とすることができる。

次に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により記録要素１２Ａ及び非磁性材１６の上面に保護層２６を形成する（Ｓ１０８）。更に、ディッピング法により保護層２６の上に潤滑層２８を塗布する（Ｓ１１０）。これにより、前記図１及び図２に示される磁気記録媒体１０が完成する。

以上のように、バイアスパワーを印加して表面の凹凸を抑制しつつ非磁性材１６を成膜し、更に、イオンビームエッチングを用いて、且つ、記録要素１２Ａ及び非磁性材１６のエッチングレートがほぼ等しくなるようにイオンビームの入射角を制限することで、表面の凹凸比率Ｒと、表面の凹凸の段差Ｓと、がＳ≦３．６×Ｒの関係を満たす、記録層１２の凹凸パターンに倣った凹凸形状を上面に形成することができ、潤滑層２８の表面も同様の形状に形成することができる。

［シミュレーション例１］
表面の凹凸比率Ｒ、表面の凹凸の段差Ｓが異なる複数の磁気記録媒体のシミュレーションモデルを作成し、ヘッドの浮上高さの変動量を求めた。尚、シミュレーションの条件は、ヘッドの浮上高さの平均値が常に１０ｎｍとなるように設定した。又、表面の凹凸比率Ｒは、上記第１〜第３実施形態と同様に、２、１、０．５の３種類とした。シミュレーションを実行したところ表１に示されるような結果が得られた。前記図３は、表１のシミュレーション結果をグラフに図示したものである。

又、図１３は、ヘッドの浮上高さの変動量が３ｎｍとなる場合の、表面の凹凸比率Ｒと、表面の凹凸の段差Ｓと、の関係を示すグラフである。Ｓ≒３．６×Ｒの場合、ヘッドの浮上高さの変動量が３ｎｍとなり、Ｓ≦３．６×Ｒとすることで、ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に制限できることがわかる。

［シミュレーション例２］
シミュレーション例１と同様に、表面の凹凸比率Ｒ、表面の凹凸の段差Ｓが異なる複数の磁気記録媒体のシミュレーションモデルを作成し、ヘッドの浮上高さを求めた。尚、シミュレーションの条件は、磁気記録媒体の表面が平坦で凹凸がない場合、ヘッドの浮上高さが１０ｎｍとなるように設定した。又、表面の凹凸比率Ｒは、上記第１〜第３実施形態の２、１、０．５に加え、０．２、５の５種類とした。シミュレーションを実行してヘッドの浮上高さを求めたところ図１４に示されるような結果が得られた。尚、ヘッドの浮上高さは、表面の凸部上面からヘッド下面までの高さである。図１４において、符号Ｄを付した線は凹凸比率Ｒが０．２、符号Ｅを付した線は凹凸比率Ｒが０．５、符号Ｆを付した線は凹凸比率Ｒが１．０、符号Ｇを付した線は凹凸比率Ｒが２、符号Ｈを付した線は凹凸比率Ｒが５の場合を示す。

図１４より、表面の凹凸比率Ｒが２以上の場合、表面の凹凸の段差Ｓが３７．１（１５．７×Ｒ＋５．７）ｎｍ以下であれば、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを防止できることがわかる。

又、表面の凹凸比率Ｒが１以上の場合、表面の凹凸の段差Ｓが２１．４（１５．７×Ｒ＋５．７）ｎｍ以下であれば、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを防止できることがわかる。

又、表面の凹凸比率Ｒが０．５以上の場合、表面の凹凸の段差Ｓが１５ｎｍ以下であれば、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを防止でき、表面の凹凸の段差Ｓを１３．５５ｎｍ（１５．７×Ｒ＋５．７）以下であれば、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを確実に防止できることがわかる。

又、表面の凹凸比率Ｒが０．２以上の場合、表面の凹凸の段差Ｓが１２ｎｍ以下であれば、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを防止でき、表面の凹凸の段差Ｓを８．８４ｎｍ（１５．７×Ｒ＋５．７）以下であれば、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを確実に防止できることがわかる。

又、ヘッドの浮上高さが０となる場合の、表面の凹凸比率Ｒと、表面の凹凸の段差Ｓと、の関係を図１５に示す。図１５より、Ｓ＝１５．７×Ｒ＋５．７の場合、ヘッドの浮上高さが０となり、Ｓ≦１５．７×Ｒ＋５．７とすることで、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを防止できることがわかる。

即ち、表面の凹凸比率Ｒと、表面の凹凸の段差Ｓと、がＳ≦１５．７×Ｒ＋５．７の関係を満たすように表面の凹凸パターンを形成することで、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを防止して、記録／再生を行うことができる。更に、Ｓ≦３．６×Ｒの関係を満たすように表面の凹凸パターンを形成することで、良好な記録／再生特性が得られる。

より具体的には、データ領域及びサーボ領域を含む磁気記録媒体の表面全体の凹凸比率Ｒが２以上、且つ、５未満の範囲では、表面の凹凸の段差Ｓが３７．１（１５．７×２＋５．７）ｎｍ以下であれば、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを防止でき、表面の凹凸の段差Ｓが７．２（３．６×２）ｎｍ以下であれば、ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に抑制でき、良好な記録再生特性が得られる。

又、データ領域及びサーボ領域を含む磁気記録媒体の表面全体の凹凸比率Ｒが１以上、且つ、２未満の範囲では、表面の凹凸の段差Ｓが２１．４（１５．７×１＋５．７）ｎｍ以下であれば、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを防止でき、表面の凹凸の段差Ｓが３．６（３．６×１）ｎｍ以下であれば、ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に抑制でき、良好な記録再生特性が得られる。

又、データ領域及びサーボ領域を含む磁気記録媒体の表面全体の凹凸比率Ｒが０．５以上、且つ、１未満の範囲では、表面の凹凸の段差Ｓが１３．５５（１５．７×０．５＋５．７）ｎｍ以下であれば、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを防止でき、表面の凹凸の段差Ｓが１．８（３．６×０．５）ｎｍ以下であれば、ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に抑制でき、良好な記録再生特性が得られる。

又、データ領域及びサーボ領域を含む磁気記録媒体の表面全体の凹凸比率Ｒが０．２以上、且つ、０．５未満の範囲では、表面の凹凸の段差Ｓが１２．０ｎｍ以下であれば、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを防止でき、８．８４（１５．７×０．２＋５．７）ｎｍ以下であれば、ヘッドと磁気記録媒体とのクラッシュを確実に防止できる。又、表面の凹凸の段差Ｓが０．７２（３．６×０．２）ｎｍ以下であれば、ヘッドの浮上高さの変動量を３ｎｍ以下に抑制でき、良好な記録再生特性が得られる。

本発明は、例えば、ディスクリートトラックメディア、パターンドメディア等の記録層が凹凸パターンで形成された磁気記録媒体に利用することができる。

本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体の構造を模式的に示す側断面図 同磁気記録媒体の構造を更に拡大して示す側断面図 本発明の第１、第２、第３実施形態に係る磁気記録媒体に関してシミュレーションにより得られた表面の凹凸の段差Ｓとヘッドの浮上高さの変動量との関係を表面の凹凸比Ｒをパラメータとして示すグラフ 同磁気記録媒体に関して摺動テストにより得られた表面の算術平均粗さと表面及びヘッドの摩擦係数との関係を示すグラフ 本発明の第２実施形態に係る磁気記録媒体の構造を拡大して示す側断面図 本発明の第３実施形態に係る磁気記録媒体の構造を拡大して示す側断面図 前記第１実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の概要を示すフローチャート 同磁気記録媒体の製造工程における加工出発体の構造を模式的に示す側断面図 表面に記録要素が形成された同磁気記録媒体の製造工程における被加工体の形状を模式的に示す側断面図 記録要素上に非磁性材が成膜され、凹部が非磁性材で充填された同被加工体の形状を模式的に示す側断面図 同被加工体の平坦化工程を模式的に示す側断面図 平坦化工程後の同被加工体の形状を模式的に示す側断面図 ヘッドの浮上変動量が３ｎｍとなる場合の、表面の凹凸比率Ｒと、表面の凹凸の段差Ｓと、の関係を示すグラフ 本発明の第１、第２、第３実施形態に係る磁気記録媒体に関してシミュレーションにより得られた表面の凹凸の段差Ｓとヘッドの浮上高さとの関係を表面の凹凸比Ｒをパラメータとして示すグラフ ヘッドの浮上高さが０となる場合の、表面の凹凸比率Ｒと、表面の凹凸の段差Ｓと、の関係を示すグラフ

符号の説明

１０、５０、６０…磁気記録媒体
１２…記録層
１２Ａ…記録要素
１４…凹部
１６…非磁性材
１８…ガラス基板
２０…下地層
２２…軟磁性層
２４…配向層
２６…保護層
２８…潤滑層
７０…被加工体
７２…連続記録層
７４…第１のマスク層
７６…第２のマスク層
７８…レジスト層
Ｓ１０２…記録層加工工程
Ｓ１０４…非磁性材充填工程
Ｓ１０６…平坦化工程
Ｓ１０８…保護層形成工程
Ｓ１１０…潤滑層形成工程

Claims (9)

1. 基板上に記録層が所定の凹凸パターンで形成された磁気記録媒体であって、
   表面の凸部の面積を表面の凹部の面積で除した凹凸比率Ｒと、表面の凹凸の段差Ｓと、がＳ≦１５．７×Ｒ＋５．７の関係を満たすことを特徴とする磁気記録媒体。
2. 請求項１において、
   前記表面の凹凸比率Ｒと、前記表面の凹凸の段差Ｓと、がＳ≦３．６×Ｒの関係を満たすことを特徴とする磁気記録媒体。
3. 請求項１又は２において、
   前記表面の算術平均粗さが０．３ｎｍ以上に制限されたことを特徴とする磁気記録媒体。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記記録層は、前記凹凸パターンの凸部に限定して形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記記録層の凹凸パターンの凹部に非磁性材が形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。
6. 請求項５において、
   前記記録層の表面が、前記非磁性材の表面よりも厚さ方向に突出していることを特徴とする磁気記録媒体。
7. 請求項５又は６において、
   前記非磁性材は、酸化物、窒化物及び炭化物のいずれかであることを特徴とする磁気記録媒体。
8. 請求項５乃至７のいずれかにおいて、
   前記非磁性材が、アモルファス構造を有する材料及び微結晶状態の材料のいずれかであることを特徴とする磁気記録媒体。
9. 請求項５乃至８のいずれかにおいて、
   前記非磁性材は、ＳｉＯ_２が主成分であることを特徴とする磁気記録媒体。

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