图案化磁记录介质及其制造方法

专利名称：图案化磁记录介质及其制造方法
技术领域：
本发明涉及磁记录介质，更详细而言，涉及信息记录区域被划分 为道状和/或点状的凹凸图案的图案化磁记录介质及其制造方法。
背景技术：
由于磁记录介质所需要的磁体开发、垂直磁化方式的采用、在磁 记录装置的写入读出时磁头低浮上化所导致的磁头和磁记录介质表面 的狭小化等，磁记录介质的记录容量正在显著增加。
这样的磁记录介质通常具有在铝等金属基板、玻璃基板、塑料膜 基板等非磁性基板上，隔着底层将磁性层和保护层依次叠层得到的结 构。
保护层将实质上由金属成分构成的磁性层与外部气氛隔断，以防 止其腐蚀为目的， 一直使用无机薄膜、非磁性金属膜等，但随着磁头 的低浮上化而更加要求薄膜化，各种形态的碳膜由于对与磁头接触的 耐破损性、耐磨耗性、在保护层上涂布的润滑剂的吸附性等优异而将 被大量使用。
作为这些碳膜，有利用将石墨用于靶材的磁控溅射法而形成的石
墨膜；利用将烃，例如甲烷、乙垸、丙垸、丁烷等院烃类、乙烯、丙 烯等烯烃类、乙炔等炔烃类等用作原料的等离子体CVD法形成的类金 刚石碳(DLC)膜；利用阴极使用纯石墨靶材、通过放电在耙材上产 生电弧而生成碳等离子体、在基材上排列该碳等离子体而形成碳膜的 Filtered Cathodic Arc (FCA)、法或者Filtered Cathodic Vacuum Arc (FCVA)法形成的四面体碳(ta-C)膜等，并提出了由在利用等离子 体CVD法形成的DLC膜上叠层ta-C膜得到的二层结构所构成的保护 层(专利文献l、 2等)。
作为下一代的磁记录介质，提出了信息记录区域被划分为具有道 状或点状的纳米级凹凸图案、各种信息被磁记录在这些凸部和/或凹部中的离散磁道介质(DTM: discrete track media)和规则介质(BPM: bit pattern media)等图案化磁记录介质(专利文献3、 4等)。
上述ta-C膜的整体硬度(bulkhardness)是65 75Gpa，与利用等 离子体CVD法形成的DLC膜的整体硬度10 35GPa比较，是高硬度 且致密的膜，能够期待作为磁记录介质的保护膜，但是，即使在磁性 层上形成单层的ta-C膜，要满足保护层要求的全部所希望特性也是极 其困难的。
上述专利文献1和2分别提出了通过使在平坦的磁性层上形成的 保护层为ta-C层/其它碳层的二层结构，防止ta-C层形成时的离子入 射所伴随的磁记录层的恶化，并提高保护层与在其上形成的润滑剂层 的密合性。
上述提案都是以在平坦的磁性层上形成的由二层结构构成的保护 层作为前提，在作为下一代磁记录介质而正在进行研究的、使用DTM 或BPM那样的具有凹凸图案的图案化磁记录介质的磁记录装置中，与 以往的使用CSS (接触-启动-停止)方式的硬盘装置等不同，采用磁头 在接触磁记录介质上的状态下进行滑动来进行信息写入/读出的方 式，因此，关于在用于图案化磁记录介质的保护层时所产生的课题还 没有研究。
在DTM或BPM那样的磁性层具有凹凸图案的图案化磁记录介质 中，对于具有凹凸图案的磁性层的保护层而言，在要求具有防止腐蚀 的充分的耐腐蚀性的同时，要求具有与磁头接触时的良好的滑动性。
作为具有凹凸图案的磁性层的保护层，在利用FCA法或FCVA法 形成高硬度且滑动性优异的ta-C层单层时，由于碳等离子体的直进性 高，所以难以沿着凹凸均匀成膜，而从膜难以附着之处进行腐蚀，因 而不能作为保护层发挥作用。另外，相比于DLC膜，ta-C膜在受到垂 直方向的力作用时容易破裂，从破裂的部分也进行磁性层的腐蚀。
而且，在公开了图案化磁记录介质的专利文献3和4的任意一篇 中，都没有记载在磁性层上形成纳米级凹凸图案的具体方法。
专利文献1:日本特开2003—346322号公报
专利文献2:日本特开2004 — 054991号公报
专利文献3:日本特开2003—203301号公报专利文献4:日本特开2003 —123201号公报

发明内容
本发明的目的在于，提供一种图案化磁记录介质及其制造方法， 该图案化磁记录介质的信息记录区域被划分为道状和/或点状的凹凸 图案，防止从具有与上述凹凸图案对应的凹凸图案的磁性层发生腐蚀， 并且与磁头的滑动性优异。
本发明的发明人等为了达到上述目的而进行了深入研究，结果发 现，通过使用纳米压印法，能够容易地形成具有与划分信息记录区域 的所希望的纳米级凹凸图案对应的凹凸图案的磁性层，在所形成的具 有凹凸图案的磁性层上，利用CVD法形成由DLC膜构成的保护层， 在该DLC膜上利用FCA法形成比DLC膜硬度更高的ta-C膜，由此能 够得到具有凹凸图案的磁性层的充分的耐腐蚀性以及磁头的良好滑动 性，从而完成了本发明。
本发明的图案化磁记录介质，其信息记录区域被划分为道状和/ 或点状的凹凸图案，其特征在于，包括基体、配置在该基体上的底 层、配置在该底层上的具有与上述信息记录区域对应的凹凸图案的磁 性层、覆盖该具有凹凸图案的磁性层的第一保护层、和形成在该第一 保护层的凸部图案的至少顶部的第二保护层。上述第二保护层由利用 FCA法或FCVA法形成的四面体碳(ta-C)膜构成。
上述信息记录区域被上述具有凹凸图案的磁性层的至少凸部图案 划分，或者也可以被凸部图案和凹部图案的双方划分。
上述第一保护层优选为利用等离子体CVD法形成的无机膜或碳 膜，更优选为利用等离子体CVD法形成的类金刚石碳(DLC)膜。
本发明的图案化磁记录介质的制造方法的特征在于，包括在配 置在基体上的底层上形成磁性层的工序，其中，该磁性层具有与划分 信息记录区域的道状和/或点状的凹凸图案对应的凹凸图案；在上述
具有凹凸图案的磁性层上形成第一保护层的工序；和在上述第一保护
层的凹凸图案的至少凸部的顶部形成由ta-C膜构成的第二保护层的工 序。上述具有凹凸图案的磁性层的形成工序包括在底层或磁性层或 者临时保护层上形成光固化性抗蚀剂的蚀刻图案的工序；和沿着该蚀刻图案蚀刻底层或磁性层或者临时保护层以及磁性层而在底层或磁性 层上形成凹凸图案的工序。上述第一保护层的形成工序包括利用等离
子体CVD法形成无机膜或碳膜的工序；由ta-C膜构成的第二保护层的 形成工序包括FCA法或FCVA法。
作为在底层或磁性层或者临时保护层上形成光固化性抗蚀剂的蚀 刻图案的工序，包括在底层或磁性层或者临时保护层上涂布光固化 性抗蚀剂的工序；和在上述抗蚀剂的涂布膜上按压具有所希望的凹凸 图案的石英模具并隔着该石英模具照射紫外线，使上述抗蚀剂固化而 形成蚀刻图案的工序，适合采用上述石英模具具有纳米级凹凸图案的 纳米压印法。
第一保护层的形成工序优选包括利用等离子体CVD法形成类金刚 石碳(DLC)膜的工序。
本发明的图案化磁记录介质，在第一保护层上具有滑动性优异的 由ta-C膜构成的第二保护层，由此，在信息写入读出时，磁头能够在 与磁记录介质上接触的条件下滑动，磁头和磁性层的间隔縮短至实质 上是磁性层上的第一保护层厚度和第二保护层厚度的合计厚度，结果 具有下述优点能够达到大记录容量，在作为信息记录区域被划分的 一个一个道状和/或点状的凹凸图案中，通常的信息自不用说，而且 能够登录磁记录介质的固有信息，例如管理者信息、信息的种类、信 息的读出编号等操作性信息等信息。
另外，包含作为凹凸图案被形成的磁性层的信息记录区域，就连 其直立部也被覆盖性优异的第一保护层覆盖，由此能够得到良好的耐 腐蚀性，而且，在与磁头接触的第一保护层的凸部图案的顶部配置由 ta-C膜构成的第二保护层，由此能够得到极其良好的磁头滑动性。
另外，在图案化磁记录介质的制造方法中使用纳米压印法，由此 能够容易地划分包含具有所希望的纳米级凹凸图案的磁性层的信息记 录区域。


图1是表示本发明的图案化磁记录介质的一个实施方式的截面图。 图2是表示实施例1的金属溶出试验1的结果的图。图3是表示实施例1的滑动试验的结果的图。 图4是表示实施例1的金属溶出试验2的结果的图。 图5是表示在底层或磁性层形成凹凸图案的工序图。 符号说明
l...基体、2...底层、3...磁性层、4...第一保护层、4a.,.临时保护层、 5…第二保护层(ta-C膜)
具体实施例方式
在本说明书中，"图案化磁记录介质"，是将包含磁性层的信息记 录区域作为具有道状和/或点状的纳米级凹凸图案配置在基体上、上 述凹凸图案的凸部和/或凹部作为信息记录区域而被划分的磁记录介 质。
根据表示其一个实施方式的图1，对本发明的图案化磁记录介质进
行说明。在图1中，图案化磁记录介质由以下构成基体l、该基体l
上的底层2、在该底层2上作为具有道状和/或点状的纳米级凹凸图案 被配置的磁性层3、覆盖该磁性层3的凹凸图案的全部的第一保护层4、 和覆盖凹凸图案顶部与底部的由四面体碳(ta-C)膜构成的第二保护层
在本发明中，基体l是在通常的磁记录介质中所使用的各种基体， 例如是玻璃基板、陶瓷基板、塑料基板、非磁性金属基板等各种基板 和非磁性金属鼓等。
底层2由非磁性或软磁性材料，例如Co、 CoNi类合金等具有垂直 磁各向异性的材料或坡莫合金等软磁性材料等构成，具有平坦的表面， 或在表面具有与磁性层3对应的纳米级凹凸图案。
磁性层3由含有Co、 Cr、 Ni、 Pt和包含这些的合金等磁性金属的 层构成，具有纳米级凹凸图案，该纳米级凹凸图案的与划分信息记录 区域的道状和/或点状的凹凸图案对应的凸部图案和凹部图案的宽分 别为100nm以下、优选为10 60nm，深度为50nm以下、优选为10 40nm。磁性层3被配置在凹凸图案的至少凸部图案上，但也可以被配 置在凸部图案和凹部图案双方。
第一保护层4由膜厚5nm以下、优选2.5 3.5nm的、硬度比较低、覆盖性优异的Si02等金属氧化物膜、金属氮化物膜等无机膜、石墨膜、
四面体碳(DLC)膜等碳膜构成。特别优选由利用等离子体CVD法形 成的膜厚1 3nm的DLC膜构成。
另一方面，由ta-C膜构成的第二保护层5，是利用FCA法或FCVA 法形成的膜厚2.5nm以下、优选lnm以下、最优选0.3 0.7nm的具有 极高硬度的碳膜，被配置在具有凹凸图案的第一保护膜层的至少凸部 图案的顶部。
上述第一保护层4覆盖被配置在基板1上的凹凸图案，防止在磁 性层3和底层2中所含的金属成分的腐蚀，另一方面，被配置在第一 保护层4的凹凸图案的至少凸部图案的顶部的第二保护层(ta-C膜)5， 使相对于与其接触并滑动的磁头的滑动性提高。
上述本发明的图案化磁记录介质通过下述方法制造在基体1上 形成磁性层3，该磁性层3具有与划分信息记录区域的道状和/或点状 的凹凸图案对应的纳米级凹凸图案，在所形成的凹凸图案上形成第一 保护层4和由ta-C膜构成的第二保护层5。
具有纳米级凹凸图案的磁性层3通过下述方法制造在基体1上 形成底层2和磁性层3或在磁性层3上再形成临时保护层4a后，蚀刻 磁性层3或临时保护层4a和磁性层3的方法；或者蚀刻在基体1上形 成的底层2，在底层2上形成纳米级凹凸图案后，在该底层2上形成磁 性层3的方法。前者适用于只在凸部图案或在凸部图案和凹部图案双 方配置磁性层3的图案化磁记录介质的制造，而后者适用于在凸部图 案和凹部图案双方配置磁性层3的图案化磁记录介质的制造。
具有纳米级凹凸图案的底层2或磁性层3能够通过下述纳米压印 法制造如图5所示，在底层2或磁性层3或者临时保护层4a上涂布 光固化性抗蚀剂，在该抗蚀剂涂膜上按压形成有所希望的凹凸图案的 石英模具，隔着该石英模具照射紫外线，使抗蚀剂涂膜固化而形成蚀 刻图案，沿着该蚀刻保护膜将底层2或磁性层3蚀刻至所希望的深度。
在上述方法中，向基体1上形成底层2、向该底层2上形成磁性层 3和向该磁性层3上形成的临时保护层4a的方法没有特别限制，能够 采用在以往的磁记录介质制造中所采用的公知方法。
接着，在上述得到的具有凹凸图案的磁性层上形成第一保护层4，至少在其凸部图案的顶部形成由ta-C膜构成的第二保护层5。
在第一保护层4的形成方法中，能够没有特别限制地采用公知的 各种方法，但优选采用能够在凹凸图案上形成均匀膜的等离子体CVD 法。另一方面，在由ta-C膜构成的第二保护层5的形成中，釆用FCA 法或FCVA法。
实施例
根据实施例和比较例对本发明进行更详细地说明。 (实施例1) (试样l)
在玻璃基板l上，利用溅射法形成由含有Cr、 Ti、 Co的至少一种 的材料构成的膜厚30nm的底层2，在该底层2上，利用溅射法形成由 Co-Cr-Pt合金构成的膜厚10nm的磁性层3。再在磁性层3上利用等离 子体CVD法形成由碳构成的膜厚4nm的临时保护层4a。
在得到的临时保护层4a上，使用匀胶机(spincoater)以旋涂法将 UV固化性抗蚀剂(商品名PAK-Ol，东洋合成(株)生产)涂布40nm 厚度，以8(TC除去溶剂，在得到的涂膜的表面，以O.lMPa的压力按 压形成有道状凹凸图案的石英模具，隔着该石英模具照射紫外线，使 抗蚀剂固化后，取出石英模具，在磁性层3上形成线宽60nm、线厚 40nm、线间隔40nm的道状蚀刻用的图案。
利用得到的蚀刻图案的凹凸膜厚差和由材质产生的蚀刻速度差， 蚀刻临时保护层4a和磁性层3。蚀刻以加速电压500V、离子束电流 200mA、气体压力2.0Xl(^Pa的条件照射氩离子，加工至除去凸部的 临时保护层4a。为了调整锥体角度，将基板倾斜3。，以旋转速度2 5rpm使之旋转。由此，在磁性层3上形成线宽60nm、沟宽40nm、沟 深10nm、锥体角度60°的道状凹凸图案。
在形成了凹凸图案的磁性层3上，利用等离子体CVD法，以乙烯 气体为原料，在基板温度150'C、气体压力0.1 0.7Pa的条件下，成膜 为2.0nm的DLC膜，形成覆盖具有凹凸图案的磁性层3的第一保护层 4。
接着，在上述第一保护层4上，使用FCA装置，成膜为膜厚0.5nm的ta-C膜5，得到在第一保护层的凸部图案顶部和凹部图案底部形成 由ta-C膜构成的第二保护层5的本发明的图案化磁记录介质(试样1)。 (比较试样1)
在上述试样1的调制工序中省略第一保护层4的形成工序，使用 FCA装置在磁性层3上直接形成膜厚2.5nm的ta-C膜，除此以外，进 行与试样1的调制同样的处理，得到比较用的图案化磁记录介质(比 较试样l)。 (比较试样2)
在试样1的调制中使用的凹凸图案形成前的磁性层3上，利用等 离子体CVD法，采用与试样1同样的条件形成膜厚为2.0nm的DLC 膜，使用FCA装置在其上成膜为膜厚0.5nm的ta-C膜，得到比较用的 磁记录介质(比较试样2)。 (比较试样3)
在试样1的调制中使用的凹凸图案形成前的磁性层3上，使用FCA 装置直接成膜为膜厚2.5nm的ta-C膜，得到比较用的磁记录介质(比 较试样3)。 (金属溶出试验l)
将在80°C、 90%RH的环境中放置了 lOOhr的试样1和比较试样1 切成20mmX20mm的方形试样，以硅树脂封闭周围，防止金属从保护 层形成面以外溶出，然后，在2(TC的lwt%Na2S04水溶液中浸渍30 分钟，测定溶液的浸渍电位，分析在水溶液中溶出的金属量。在图2 中表示试验结果。图2表示以试样1的溶出金属量为1时，比较试样1 的溶出金属量。
图2显示，在试样1中，在具有凹凸图案的磁性层3上的利用CVD 法形成的DLC膜，作为防止金属从具有凹凸图案的磁性层的溶出的保 护层而充分地发挥功能。
另一方面显示，在具有凹凸图案的磁性层3上利用FCA形成的ta-C 膜单层(比较试样1)，离子的直进性高，被有选择地形成在凸部图案 顶部和凹部图案底部，在凹凸图案的直立部几乎不被形成，所以，金 属从该凹凸图案的直立部溶出，不发挥作为防止金属从磁性层溶出的 保护层的功能。(滑动试验)
在以旋转速度1.0m / sec旋转的比较试样2和3的介质表面，以荷 重5.0gf将2.0mm①的铝碳化硅(AlTiC)球挤压1分钟后，在试样表 面照射激光，观测反射光，计测在表面产生的划痕数。在图3中表示 测定结果。
图3表示在平板上直接形成的ta-C膜单层(比较试样3)比在平 板上的DLC膜上形成的ta-C膜(比较试样2)难以破损。 (金属溶出试验2)
在以旋转速度1.0m / sec旋转的试样1、比较试样2和比较试样3 的介质表面，反复进行100次以荷重5.0gf将2.0mm①的铝碳化硅球挤 压l分钟的滑动试验，在保护层上反复施加垂直方向的力。
将上述滑动试验后的各试样在80°C、 90%RH的环境下放置lOOhr 后，切下20mmX20mm的各试样，以硅树脂封闭周围，防止金属从保 护层面以外溶出，然后，在2(TC的lwt^Na2S04水溶液中浸渍30分钟， 测定溶液的浸渍电位，分析在水溶液中溶出的金属量。在图4中表示 试验结果。图4表示以试样1的溶出金属量为1时，比较试样2和比 较试样3的溶出金属量。
图4显示，试样1无论磁性层3是否具有凹凸图案，具有与在平 板状的磁性层3上形成有DLC膜和ta-C膜的比较试样2几乎同等的防 止金属从磁性层溶出的功能，另一方面显示，在平板状的磁性层3上 形成有ta-C膜单层的比较试样3中，由滑动试验产生的ta-C膜上的划 痕损害磁性层的保护功能。 (实施例2)
在实施例1的试样1的制造中，除了使磁性膜3的厚度为20nm， 并使磁性膜3的蚀刻深度为10nm以外，进行与试样1同样的处理，制 造图案化磁记录介质，该图案化磁记录介质在磁性层上具有线宽 60nm、沟宽40nm、沟深10nm的道状凹凸图案，在凸部图案、凸部图 案以下的下层和凹部图案的底部存在磁性层3，并具有由DLC膜构成 的第一保护层和由ta-C膜构成的第二保护层。在得到的图案化磁记录 介质的滑动试验后的金属溶出试验中，得到与上述实施例1的试样1 同样的结果。(实施例3)
在基板1上形成由含有Cr、 Ti、 Co的至少一种的材料构成的膜厚 70nm的底层2后，在底层2上涂布UV固化性抗蚀剂，在抗蚀剂的涂 膜上按压形成有道状凹凸图案的石英模具，隔着该石英模具照射紫外 线，使抗蚀剂固化，形成图案宽60nm、图案间隔40nm的蚀刻图案后， 沿着该蚀刻图案蚀刻底层2，在底层2上形成图案宽60nm、图案间隔 40nm、图案深10nm的凹凸图案。
在形成了上述凹凸图案的底层2上，将由Co-Cr-Pt合金构成的磁 性层3镀膜至10nm厚度后，进行与实施例1的试样1的制造同样的处 理，在具有凹凸图案的磁性层3上形成DLC膜和ta-C膜，制造在凸部 图案和凹部图案的底部存在磁性层3的图案化磁记录介质。在得到的 图案化磁记录介质的滑动试验后的金属溶出试验中，得到与上述实施 例1的试样1同样的结果。
权利要求
1.一种图案化磁记录介质，所述图案化磁记录介质的信息记录区域被划分为道状和/或点状的凹凸图案，其特征在于，包括基体、配置在该基体上的底层、配置在该底层上的具有与所述信息记录区域对应的凹凸图案的磁性层、覆盖该具有凹凸图案的磁性层的第一保护层、和形成在该第一保护层的凸部图案的至少顶部的第二保护层，所述第二保护层由利用FCA法或FCVA法形成的四面体碳(ta-C)膜构成。
2. 如权利要求1所述的图案化磁记录介质，其特征在于-所述信息记录区域被所述具有凹凸图案的磁性层的至少凸部图案划分。
3. 如权利要求1或2所述的图案化磁记录介质，其特征在于 所述信息记录区域被所述具有凹凸图案的磁性层的凸部图案和凹部图案双方划分。
4. 如权利要求1或2所述的图案化磁记录介质，其特征在于 所述第一保护层由利用CVD法形成的无机膜或碳膜构成。
5. 如权利要求1或2所述的图案化磁记录介质，其特征在于 所述第一保护层由利用CVD法形成的类金刚石碳(DLC)膜构成。
6. —种图案化磁记录介质的制造方法，其特征在于，包括 在配置在基体上的底层上形成磁性层的工序，其中，该磁性层具有与划分信息记录区域的道状和/或点状的凹凸图案对应的凹凸图案；在所述具有凹凸图案的磁性层上形成第一保护层的工序；和在所述第一保护层的至少凸部图案的顶部形成由ta-C膜构成的第二保护层 的工序，所述具有凹凸图案的磁性层的形成工序包括在底层或磁性层或 者临时保护层上形成光固化性抗蚀剂的蚀刻图案的工序；和沿着该蚀 刻图案蚀刻底层或磁性层或者临时保护层以及磁性层而在底层或磁性 层上形成凹凸图案的工序，所述第一保护层的形成工序包括利用等离子体CVD法形成无机膜 或碳膜的工序；由ta-C膜构成的第二保护层的形成工序包括FCA法或 FCVA法。
7. 如权利要求6所述的图案化磁记录介质的制造方法，其特征在 于所述在底层或磁性层或者临时保护层上形成光固化性抗蚀剂的蚀 刻图案的工序包括在底层或磁性层或者临时保护层上涂布光固化性 抗蚀剂的工序；和在所述抗蚀剂的涂布膜上按压具有所希望的凹凸图 案的石英模具并隔着该石英模具照射紫外线，使所述抗蚀剂固化而形 成蚀刻图案的工序，采用了所述石英模具具有纳米级凹凸图案的纳米 压印法。
8. 如权利要求6所述的图案化磁记录介质的制造方法，其特征在 于所述第一保护层的形成工序是利用等离子体CVD法形成类金刚石 碳(DLC)膜的工序。
全文摘要
本发明提供具备具有划分信息记录区域的凹凸图案的磁性层、耐腐蚀性优异的第一保护层和磁头滑动性优异的第二保护层的图案化磁记录介质及其制造方法。其包括具有划分信息记录区域的道状和/或点状的凹凸图案的磁性层、覆盖该磁性层的第一保护层和形成在该第一保护层的凸部图案顶部上的第二保护层，该第二保护层由利用FCA法或FCVA法形成的四面体碳(ta-C)膜构成。其制造方法包括在底层或磁性层上利用纳米压印法形成光固化性抗蚀剂的蚀刻图案、蚀刻底层或磁性层形成凹凸图案的工序；在磁性层的凹凸图案上利用等离子体CVD法形成第一保护层的工序；和在该第一保护层的凹凸图案的至少顶部利用FCA法或FCVA法形成由四面体碳(ta-C)膜构成的第二保护层的工序。
文档编号G11B5/74GK101515459SQ20091000763
公开日2009年8月26日 申请日期2009年2月16日 优先权日2008年2月19日
发明者堀口道子 申请人:富士电机电子技术株式会社