JP2004062995A

JP2004062995A - 垂直磁気記録媒体用基板およびその製造方法並びに垂直磁気記録媒体およびその製造方法

Info

Publication number: JP2004062995A
Application number: JP2002219994A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Watanabe; 渡辺　貞幸; Yasushi Sakai; 酒井　泰志
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】平坦性、パターニング精度および機械的強度に優れた垂直磁気記録媒体用基板およびその製造方法、並びに、その基板を用いた垂直磁気記録媒体およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】アルミやガラス等の支持基板（支持層）上に、ポリカーボネートやポリメタクリル酸メチル等の熱可塑性樹脂の表面層を積層し、この表面層を加熱して所望の凹凸パターンを形成済みのスタンパを押し付けてそのパターンを転写させて垂直磁気記録媒体用基板とした。また、この基板の表面層の全面に磁性層を成膜した後に表面層の凸部上の磁性層を除去し、表面層の凹部にのみ、六方細密充填構造の金属或いはその合金若しくは面心立方格子構造の金属或いはその合金からなる下地層およびＣｏＣｒＰｔ系磁気記録層、グラニュラ磁気記録層、ＲＥ−ＴＭ系合金層或いはＣｏ／ＰｔまたはＣｏ／Ｐｄの積層膜等の磁気記録層を形成して垂直磁気記録媒体とした。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録媒体用基板およびその製造方法並びに垂直磁気記録媒体およびその製造方法に関し、より詳細には、平坦性、パターニング精度および機械的強度に優れた垂直磁気記録媒体用基板およびその製造方法並びにその基板を用いた垂直磁気記録媒体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、磁気記録媒体はサーボライタによって書き込まれたサーボ信号により、アドレス情報が与えられる。従って、高記録密度化を目的として記録トラック幅の狭小化を行う場合には、サーボ信号やトラックの高精度化が必要となってくる。そのためにはサーボライタと媒体駆動装置との間の高い位置精度が求められるために装置が高価格となることに加え、サーボライタによるサーボ信号の書き込みには媒体１枚につき数分間を要する。これらの制限は、磁気ディスクの量産性向上の障害となっている。
【０００３】
このような問題点を克服するために、サーボ信号やトラックを予め媒体に備えるようにすることが提案されており、例えば、特開平５−６５３５号公報では、射出成型方法により金型のサーボパターンを転写したプラスチック基板を用いた記録媒体が提案されている。
【０００４】
一方、高記録密度化については、例えば、特開平１１−１８５２９１号公報では、表面に凹凸パターンを形成したシート状の基板上に記録層を形成した高密度化対応の記録媒体の発明が開示されており、さらなる高記録密度化のために、従来の連続膜型の磁気記録層にかえて、記録ビットが物理的に分離されたパターンド記録媒体が提案されている。
【０００５】
典型的なパターンド媒体の作製方法は以下の通りである。
【０００６】
まず、基板に連続膜磁気記録層を成膜し、その上にレジストを塗布して電子線リソグラフィによりパターンを描画する。次に、マスク膜を成膜した後、レジストを除去し、マスクされていない部分をＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）により取り除いた後にマスク膜を除去する。このような工程により、パターニングされた磁気記録層が得られる。
【０００７】
このような方法により作製されたパターンド記録媒体は高記録密度化が達成されるものの、上述したような複雑な工程を必要とされるために生産性が低いという問題点がある。
【０００８】
これに対して、より生産性に優れた記録媒体の作製方法としては、あらかじめ凹凸パターン化された基板のパターン内に磁性材料を埋め込むことでパターンド記録媒体とする方法がある。そのような基板としては、射出成型によってパターニングを施したプラスチック基板があり、射出成型によって簡便かつ安価にサーボパターン或いはビットパターンを形成することが可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、射出成型によってプラスチック基板にパターニングを施す方法には、以下の２つの大きな問題があった。
【００１０】
その１つは、高精度なパターンを転写しようとする場合には、金型温度と型締め圧を高く設定する必要があり、金型温度を高くすると、基板を金型から取り出して室温まで冷却させる際の温度差が大きくなって熱応力が基板に残留し基板の平坦性を低下させてしまうという問題がある。このことは、型締め圧を高くした場合についても同様である。すなわち、基板の平坦性を向上させることと基板に微細なパターンを転写させることとが両立しない。
【００１１】
他の１つは、プラスチックという材料は、磁気記録媒体用基板として一般的に用いられているアルミやガラスに比ベて凹凸パターンの形成が容易である反面、その機械的強度が低く基板の薄型化が困難であるという問題である。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、平坦性、パターニング精度および機械的強度に優れた凹凸パターンド垂直磁気記録媒体用基板およびその製造方法、並びに、その基板を用いた垂直磁気記録媒体およびその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、垂直磁気記録媒体用基板であって、少なくとも支持層と表面層とが順次積層された積層構造を有し、前記表面層は、凹凸パターンが形成された熱可塑性樹脂からなり、前記支持層は、前記表面層よりも融点、ガラス転移点及び機械強度が大きい材料からなることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の垂直磁気記録媒体用基板において、前記熱可塑性樹脂は、ポリカーボネートまたはポリメタクリル酸メチルであることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体用基板において、前記支持層は、アルミまたはガラスであることを特徴とする。
【００１６】
さらに、請求項４に記載の発明は、垂直磁気記録媒体用基板の製造方法であって、支持層上に熱可塑性樹脂の表面層を積層するステップと、当該表面層を加熱して所望のパターンが形成されているスタンパを押し付けることにより凹凸パターンを転写するステップとを備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、垂直磁気記録媒体であって、凹凸パターンを有する熱可塑性樹脂の表面層と、当該表面層よりも融点、ガラス転移点及び機械強度が大きい材料からなる支持層とが積層されており、前記表面層の凹凸パターンの凹部にのみ、下地層と磁気記録層とが順次積層されていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の垂直磁気記録媒体において、前記下地層は、六方細密充填構造の金属或いはその合金、若しくは、面心立方格子構造の金属或いはその合金からなることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の垂直磁気記録媒体において、前記磁気記録層が、ＣｏＣｒＰｔ系磁気記録層、グラニュラ磁気記録層、ＲＥ−ＴＭ系合金層、或いは、Ｃｏ／ＰｔまたはＣｏ／Ｐｄの積層膜の何れかであることを特徴とする。
【００２０】
さらに、請求項８に記載の発明は、垂直磁気記録媒体の製造方法において、請求項１ないし３の何れかに記載の垂直磁気記録媒体用基板が備える表面層の全面に第１および第２の磁性層を順次成膜するステップと、前記表面層の凸部上の前記第１および第２の磁性層を除去して凹部にのみ前記第１の磁性層からなる下地層と前記第２の磁性層からなる磁気記録層とを形成するステップとを備えることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の垂直磁気記録媒体用基板の構成を説明するための図で、この基板は少なくとも２層以上の積層構造を有しており、図１には、支持基体（支持層）１１と表面層１２とからなる２層の積層構造の例が示されている。
【００２３】
支持基体１１は機械的強度の高い材料で構成することが好ましく、例えば、アルミやガラス等である。また、支持基体１１の表面は平坦性に優れていることが好ましく、その平坦度は概ね１０μｍ以下とされる。
【００２４】
凹凸形状のパターニングが施される表面層１２は熱可塑性樹脂で構成され、この熱可塑性樹脂の例としては、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）の他、ポリエステル系やポリオレフィン系の材料を用いることが可能である。
【００２５】
図２は、本発明の垂直磁気記録媒体用基板の製造方法を説明するための図で、支持基体１１の全面に表面層１２を形成し、この表面層１２にスタンパ１３を押し付けることによりスタンパ１３の凹凸形状を転写する。なお、支持基体１１の全面に表面層１２を形成する方法としては、例えば、スピンコート法やディップ法を用いることができ、また、パターンの凹凸形状はスタンパ１３に施す凹凸形状により任意に設定することができる。
【００２６】
図３は、本発明の垂直磁気記録媒体の構造を説明するための図で、この垂直磁気記録媒体は、図１に示した構成の垂直磁気記録媒体用基板の凹凸パターンの凹の部分には下地層１４と磁気記録層１５とが順次積層され、保護膜１６と液体潤滑層１７とが基板全面を覆うように積層されている。
【００２７】
下地層１４としては、例えば、六方細密充填構造の金属或いはその合金、若しくは、面心立方格子構造の金属或いはその合金が好ましい。そのような六方細密充填構造の金属としては例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ｚｎ、Ｔｃ、Ｒｅ等があり、面心立方格子構造の金属としては例えばＣｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｏ等がある。また、下地層１４の膜厚は薄い方が好ましいが、充分な結晶成長を行うために３ｎｍ以上であることが好ましい。なお、この下地層１４は、異なる材料を複数積層して構成することも可能である。
【００２８】
磁気記録層１５としては、一般的に用いられているＣｏＣｒＰｔ系磁気記録層の他、強磁性の結晶粒とその結晶粒を取り巻く非磁性非金属の粒界とを有するグラニュラ磁気記録層や、ＴｂＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系合金或いはＣｏ／ＰｔやＣｏ／Ｐｄの積層膜を用いることができる。なお、垂直磁気記録媒体として用いるためには、強磁性の結晶粒は膜面に対して垂直異方性をもつことが必要である。
【００２９】
また、保護膜１６には例えばカーボンを主体とする薄膜が用いられ、液体潤滑材層１７には例えばパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を用いることができる。
【００３０】
下地層１４、磁気記録層１５、保護膜１６の形成には、磁気記録媒体の作製に一般的に用いられる、真空蒸着法、ＤＣスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法などの成膜技術が利用可能であり、液体潤滑材層１７の形成には、例えば、ディップ法やスピンコート法などを用いることができる。
【００３１】
以下に、本発明の実施例および比較例について説明する。
（垂直磁気記録媒体用基板の実施例および比較例）
［実施例１］
非磁性の支持基体として、外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの円盤状のガラスディスクを用い、これを洗浄後に、へキサンに溶解したＰＭＭＡをスピンコート法によりガラスディスク上に５０ｎｍ形成して表面層とした。なお、このときのガラスディスクの平坦性は１μｍ、ＰＭＭＡの濃度は０．５ｗｔ％とした。
【００３２】
その後、真空加圧装置に導入し、支持基体とスタンパとを１８０℃になるまで加熱してスタンパにより圧力１２ＭＰａで表面層に型押してスタンパの凹凸パターンを転写した。その状態で１００℃まで冷却した後に表面層とスタンパとを離型して真空加圧装置から取り出した。
【００３３】
なお、本実施例で用いたスタンパには電子ビームリソグラフィを用いて、φ１００ｎｍ、高さ５０ｎｍの円筒形の凹凸パターンが形成されている。
【００３４】
［比較例１］
比較例として、熱可塑性樹脂材料としては実施例１と同様のＰＭＭＡを用い、外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍの円盤形状の熱可塑性樹脂ディスク（基板）を射出成型により形成した。この射出成型では、実施例１と同様のパターンを有する金型を用いている。なお、射出成型の際の樹脂温度は３００℃とし、基板の厚さを０．６〜１．２ｍｍまで変化させた。
【００３５】
（垂直磁気記録媒体の実施例および比較例）
［実施例２］
実施例１で作製したものと全く同様の非磁性の基板を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、Ｎｉ１５Ｆｅ２７Ｃｒターゲットを用いてＡｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下でＮｉＦｅＣｒ層を１５ｎｍ成膜した。これに続いてＲｕターゲットを用い、Ａｒガス圧３０ｍＴｏｒｒ下でＲｕ層を１５ｎｍ成膜してＮｉＦｅＣｒ／Ｒｕ積層下地層とした。その後、Ｃｏ２０Ｃｒ１０Ｐｔターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔ磁気記録層をＡｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下で２５ｎｍ成膜した後スパッタ装置から取り出した。
【００３６】
次に、ダイヤモンドスラリを用い、基板に備える表面層の凸部の最表面まで研磨することにより、凸部上のＮｉＦｅＣｒ／Ｒｕ／ＣｏＣｒＰｔ各層を全て除去した。なお、研磨量はレーザ変位計でモニタし、変位量の変化が急激に落ちたところを終点とした。
【００３７】
これを洗浄後、スパッタ装置内に導入し、カーボンターゲットを用いてＡｒガス圧８ｍＴｏｒｒ下でカーボンからなる保護層６ｎｍを成膜後、真空装置から取り出した。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑材層２ｎｍをディップ法により形成してパターンド垂直磁気記録媒体とした。なお、下地層、磁気記録層、保護層の成膜は、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により行った。
【００３８】
［比較例２］
実施例２で用いた基板のうち、厚さ０．６ｍｍのものと全く同様の基板を用いた以外は全て実施例２と同様の条件でパターンド垂直磁気記録媒体を作製した。
【００３９】
［比較例３］
実施例２で用いた基板のうち、厚さ１．２ｍｍのものと全く同様の基板を用いた以外は全て実施例２と同様の条件でパターンド垂直磁気記録媒体を作製した。
【００４０】
［比較例４］
非磁性の基板として、表面が平滑な化学強化ガラス基板（例えばＨＯＹＡ社製Ｎ−５ガラス基板）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、Ｎｉ１５Ｆｅ２７Ｃｒターゲットを用いてＡｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下でＮｉＦｅＣｒ層を１５ｎｍ成膜した。これに続いて、Ｒｕターゲットを用い、Ａｒガス圧３０ｍＴｏｒｒ下でＲｕ層を１５ｎｍ成膜し、ＮｉＦｅＣｒ／Ｒｕ積層下地層とした。
【００４１】
さらに、Ｃｏ２０Ｃｒ１０Ｐｔターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔ磁気記録層をＡｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下で２０ｎｍ成膜し、引き続いて、カーボンターゲットを用いてＡｒガス圧８ｍＴｏｒｒ下でカーボンからなる保護層６ｎｍを成膜後、真空装置から取り出した。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑材層２ｎｍをディップ法により形成して垂直磁気記録媒体とした。なお、下地層、磁気記録層、保護層の成膜は、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により行った。
【００４２】
以下に、これらの各実施例及び比較例の評価結果について説明する。
【００４３】
実施例１及び比較例１で得られた垂直磁気記録媒体用基板については、これらの基板の平坦度及びパターンの転写率について評価した。その結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】

【００４５】
ここで、平坦度は、基板中心から半径方向へ１１ｍｍから３０ｍｍまでの直線領域に関して基板表面形状の変位量を非接触光学式表面粗さ計にて真直度を求めた。具体的には、各基板について、円周方向に９０°おきに４箇所の測定を行い、その中で最大の真直度をその基板面の平坦度とした。
【００４６】
また、転写率は、パターンの設計値φ１００ｎｍ×深さ５０ｎｍに対して、±５％以内の誤差を合格その他を不合格とし、評価したパターン１００個のうち合格したパターンの割合を転写率とした。なお、この評価にはＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いた。
【００４７】
平坦度に関しては、実施例１の垂直磁気記録媒体用基板は、支持基体として用いたガラスディスクの平坦性をそのまま反映して１μｍであった。比較例１の射出成型で作製したプラスチック基板は、板厚を厚くすると平坦度が小さくなる傾向が認められるものの、最も平坦性に優れる板厚１．２ｍｍのものでも実施例１の垂直磁気記録媒体用基板に比べると非常に大きい。
【００４８】
また、転写率に関しては、実施例１では１００％の確率が得られたのに対し、比較例１では全ての板厚で８０〜８４％に留まっており、本発明の優位性が確認された。
【００４９】
このように、本発明によれば、平坦性に優れ、かつ、パターンの転写性にも優れた垂直磁気記録媒体用基板が作製できることがわかる。また、射出成型により作製される熱可塑性樹脂基板では困難な薄型化が可能であることもわかる。
【００５０】
実施例２及び比較例２〜４については、垂直磁気記録媒体の保磁力と、磁気ヘッドのＧｌｉｄｅ　Ｈｉｇｈｔ特性（Ｇ．Ｈ．特性）について評価した。その結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】

【００５２】
ここで、保磁力はＶＳＭで得られたＭ‐Ｈループより求めた。Ｇ．Ｈ．特性試験は、回転させた媒体の上に試験用のへッドを飛ばし、媒体表面の突起、パーティクル、うねり等を検知するもので、試験条件は、周速７ｍ／ｓｅｃ、Ｇ．Ｈ．１２．５ｎｍとし、各々１００枚ずつ評価を行って合格率を求めた。
【００５３】
まず、保磁力の評価結果について説明する。磁気記録層が連続膜になっている比較例４の垂直磁気記録媒体の保磁力は４１０Ｏｅと小さく、磁性粒間の相互作用が非常に大きくなっていることがわかる。これに比ベ、磁気記録層がパターニングされている実施例２、比較例２及び３の垂直磁気記録媒体の各々は大きな保磁力を示している。このことから、実施例２、比較例２及び３の垂直磁気記録媒体の磁性粒間の相互作用が小さいこと、すなわちｂｉｔが物理的に分離していることが確認できる。
【００５４】
ただし、比較例２と３の垂直磁気記録媒体の保磁力は、実施例２の垂直磁気記録媒体の保磁力に比ベて小さい。また、比較例２と３の垂直磁気記録媒体を比較すると、基板厚さの薄い比較例２の方が保磁力が小さい。
【００５５】
この結果と上述の比較例２及び３の平坦性及びパターン転写率が低いことを併せて考えると、実施例１に比べ比較例２及び３では基板表面の平坦性が低いために研磨の正確度が低下して磁気的に繋がったビットが存在することや、パターンの転写率が低く形状にばらつきが多く存在することがわかる。
【００５６】
Ｇ．Ｈ．試験特性の評価結果をみると、実施例１の垂直磁気記録媒体では、パターニングを施さない比較例４の垂直磁気記録媒体とほぼ同等の合格率であり、研磨等の工程を経た後でも優れた基板表面特性を示すことが分かる。これに対して、既に説明したように、基板作製後に平坦性の低い比較例２及び３の垂直磁気記録媒体は、この試験をほとんど合格することができないことから、パターンド記録媒体とした後もそれを反映した結果となることがわかる。
【００５７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、アルミまたはガラス等の支持基板（支持層）上に、ポリカーボネートまたはポリメタクリル酸メチル等の熱可塑性樹脂の表面層を積層し、この表面層を加熱して所望のパターンが形成されているスタンパを押し付けて凹凸パターンを転写することとしたので、基板にとって重要な平滑性を確保しつつ表面に凹凸パターンを備えた垂直磁気記録媒体用基板を提供することができ、かつ、基板の薄型化も可能となる。
【００５８】
また、本発明の垂直磁気記録媒体用基板を用いることにより、優れた表面形状のパターンド垂直磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の垂直磁気記録媒体用基板の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の垂直磁気記録媒体用基板の製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明の垂直磁気記録媒体の構造を説明するための図である。
【符号の説明】
１１　支持基体
１２　表面層
１３　スタンパ
１４　下地層
１５　磁気記録層
１６　保護膜
１７　液体潤滑層

Claims

少なくとも支持層と表面層とが順次積層された積層構造を有し、
前記表面層は、凹凸パターンが形成された熱可塑性樹脂からなり、
前記支持層は、前記表面層よりも融点、ガラス転移点及び機械強度が大きい材料からなることを特徴とする垂直磁気記録媒体用基板。
前記熱可塑性樹脂は、ポリカーボネートまたはポリメタクリル酸メチルであることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体用基板。
前記支持層は、アルミまたはガラスであることを特徴とする請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体用基板。
支持層上に熱可塑性樹脂の表面層を積層するステップと、
当該表面層を加熱して所望のパターンが形成されているスタンパを押し付けることにより凹凸パターンを転写するステップとを備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体用基板の製造方法。
凹凸パターンを有する熱可塑性樹脂の表面層と、当該表面層よりも融点、ガラス転移点及び機械強度が大きい材料からなる支持層とが積層されており、
前記表面層の凹凸パターンの凹部にのみ、下地層と磁気記録層とが順次積層されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
前記下地層は、六方細密充填構造の金属或いはその合金、若しくは、面心立方格子構造の金属或いはその合金からなることを特徴とする請求項５に記載の垂直磁気記録媒体。
前記磁気記録層が、ＣｏＣｒＰｔ系磁気記録層、グラニュラ磁気記録層、ＲＥ−ＴＭ系合金層、或いは、Ｃｏ／ＰｔまたはＣｏ／Ｐｄの積層膜の何れかであることを特徴とする請求項５または６に記載の垂直磁気記録媒体。
請求項１ないし３の何れかに記載の垂直磁気記録媒体用基板が備える表面層の全面に第１および第２の磁性層を順次成膜するステップと、
前記表面層の凸部上の前記第１および第２の磁性層を除去して凹部にのみ前記第１の磁性層からなる下地層と前記第２の磁性層からなる磁気記録層とを形成するステップとを備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。