CN1722237A

CN1722237A - 磁记录媒体

Info

Publication number: CN1722237A
Application number: CN 200510079094
Authority: CN
Inventors: 添野佳一; 田上胜通; 高井充; 海津明政; 岛川和也
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2025-06-24
Also published as: CN100419861C; JP2006031756A

Abstract

提供一种具有分割为多个记录要素的记录层的磁记录媒体及具备这种磁记录媒体的磁记录重放装置，可以抑制记录磁场的扩宽并可以有效地对记录对象的记录要素施加记录磁场。磁记录媒体(12)是一种垂直记录型的离散轨道型磁盘，包含基板(22)、形成在基板(22)上的软磁性层(24)和形成在软磁性层(24)上的记录层(26)，记录层(26)被取向为在垂直于表面的方向上具有磁各向异性且按规定的凹凸图案被分割为多个记录要素(26A)，将凹凸图案的凹部(28)形成到软磁性层(24)的厚度方向的途中。

Description

磁记录媒体

技术领域

本发明涉及按规定的凹凸图案把记录层分割为多个记录要素的磁记录媒体及磁记录重放装置。

背景技术

以往，硬盘等磁记录媒体试图通过构成记录层的磁性粒子的微细化、材料的变更以及磁头加工的微细化等的改进来实现面记录密度的明显提高。另外，垂直记录型的磁记录媒体也正在被实用化，这种磁记录媒体是记录层被取向为在垂直于表面的方向上具有磁各向异性，在记录层的下面形成软磁性层，从而进一步提高了面记录密度，而且还期待今后能够更进一步提高面记录密度。软磁性层具有引入磁头的记录头的记录磁场的效果，以及构成将施加于记录层的记录磁场从记录头的主磁极返回到返回磁极的返回通路的效果。即，软磁性层实质上具有加强施加于记录层的记录磁场的效果。

但是，显现出磁头的加工限制、磁头的记录磁场的扩宽引起的对邻接轨道的记录、记录重放时的串扰等问题，根据这些原来的改进方法的面记录密度的提高已经达到了极限，所以作为可以实现面记录密度进一步提高的候补方案，提出了一种按规定的凹凸图案形成记录层而构成的离散轨道媒体或图案化的媒体等磁记录媒体(例如参照专利文献1)。为了提高面记录密度，这样的离散轨道媒体或图案化的媒体最好都作成垂直记录型磁记录媒体。从磁头的漂浮稳定性的观点来看，最好用非磁性填料填充凹部，而使媒体表面平坦化(例如参照专利文献2)。

【专利文献1】特开平7-129953号公报

【专利文献2】特开2000-195042号公报

但是，即使将记录层分割为记录要素，在记录层的下面连续形成的软磁性层不仅把记录磁场引入到记录对象的记录要素上，也会引入到邻接记录对象的记录要素的凹部内。即，由于记录磁场扩宽大，所以抵消了将记录层分割为记录要素而产生的面记录密度的提高效果。

发明内容

本发明的鉴于上述问题而成，目的在于提供一种具有分割为多个记录要素的记录层的磁记录媒体及具备这种磁记录媒体的磁记录重放装置，可以抑制记录磁场的扩宽并可以有效地对记录对象的记录要素施加记录磁场。

本发明通过将把记录层分割为多个记录要素的凹凸图案的凹部一直形成到记录层下的软磁性层的厚度方向的途中，来实现上述的目的。

发明者们当初在想到本发明的过程中曾经试图将软磁性层与记录层一起分割，即，试图将凹凸图案的凹部一直形成到软磁性层的基板侧的面上。这样作是因为认为可以实质上维持增强记录磁场的效果的同时，可以抑制记录磁场的扩宽。

但是，实际上分割软磁性层的结果并未能有效地把记录磁场施加在记录对象的记录要素上。我们认为这是因为在凹部的底部不存在软磁性层，在与记录对象的记录要素邻接的凹部存在的方向上未构成记录磁场的返回通路。

因此，发明者们进一步重新潜心研究的结果是把分割记录层的凹凸图案的凹部形成到软磁性层的厚度方向的途中为止，直至完成本发明。

这样，通过把凹凸图案的凹部形成到软磁性层的厚度方向的途中为止就可以抑制记录磁场的扩宽，而能够将磁头的记录磁场引入到软磁性层的凸部上的记录要素上。另外，通过构成软磁性层中的凹部的底部的部分，也可以沿与记录对象的记录要素邻接的凹部存在的方向构成记录磁场的返回通路，从而能够有效地将磁头的记录磁场施加到记录对象的记录要素上。

即，按照以下的本发明可以解决上述的问题。

(1)一种磁记录媒体，其特征在于，包含有基板、形成在该基板上的软磁性层、取向为在垂直于表面的方向上具有磁各向异性并形成在所述软磁性层上、且按规定的凹凸图案分割成多个记录要素的记录层；所述凹凸图案的凹部一直形成到所述软磁性层的厚度方向的途中。

(2)记载于(1)中的磁记录媒体，其特征在于，所述软磁性层中构成所述凹部的底部的部分具有该软磁性层的整个厚度的50％以上的厚度。

(3)记载于(1)或(2)中的磁记录媒体，其特征在于，所述软磁性层中的所述凹部的深度是3nm以上。

(4)记载于(1)至(3)任一项中的磁记录媒体，其特征在于，所述软磁性层中的所述凹部的深度是25nm以下。

(5)一种磁记录重放装置，其特征在于，具有记载于(1)至(4)任一项中的磁记录媒体，以及用来对磁记录媒体进行数据的记录/重放的磁头。

本申请中，所谓“按凹凸图案分割为多个记录要素的记录层”是除将凹凸图案的凹部形成到基板侧的面上的记录层且把记录要素之间完全分割的记录层之外，还包含在凹部以外的(凸部的)区域中记录要素彼此之间局部连续的记录层、螺旋状的旋涡形的记录要素那样在基板上的一部分连续形成记录要素的记录层。

在本申请中，所谓“磁记录媒体”并不限定于在信息记录、读出时采用的硬盘、软(注册商标)盘、磁带等，还包含磁光并用的MO(磁光碟机：MagnetoOptical)等光磁记录媒体、磁热并用的热辅助型的记录媒体。

按照本发明，能够实现具有分割为多个记录要素的记录层的可以抑制记录磁场的扩宽并可以有效地对记录对象的记录要素施加磁头的记录磁场的磁记录媒体。

附图说明

图1是本发明的实施方式的磁记录重放装置的主要部分的概略结构的立体示意图。

图2是该磁记录重放装置的磁记录媒体的放大的结构侧断面示意图。

图3是该磁记录重放装置的磁头结构的立体示意图。

图4是该磁记录重放装置的软磁性层的凹部的深度与磁场的扩宽的关系曲线。

图5是构成软磁性层中的凹部的底部的部分的厚度对该磁记录重放装置的软磁性层的整个厚度的比率与记录要素上面的记录磁场的强度的关系曲线。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的最佳实施方式。

如图1所示，按照本发明的实施方式的磁记录重放装置10具备磁记录媒体12、用来对磁记录媒体12进行数据的记录/重放的磁头14；磁记录媒体12的结构具有特征。由于为了理解本发明并不特别需要其他结构，所以适宜地省略了其说明。

磁记录媒体12被固定在卡盘16上，并能与卡盘16一起自由旋转；磁头14被安装在悬臂18的前端附近，悬臂18被可自由旋转地安装在基座20上。这样，磁头14就可以按沿磁记录媒体12的径向的圆弧轨道接近于磁记录媒体12的表面地移动。

磁记录媒体12是垂直记录型的离散轨道型磁盘，如图2所示，其特征在于包含：基板22、形成在基板22上的软磁性层24和形成在软磁性层24上的记录层26，记录层26被取向为在垂直于表面的方向上具有磁各向异性且按规定的凹凸图案被分割为多个记录要素26A，将凹凸图案的凹部28一直形成到软磁性层24的厚度方向的途中。

基板22的软磁性层24侧的面被研磨成镜面，可以把用玻璃、NiP被覆的Al合金、Si、Al₂O₃等非磁性材料用作基板22的材料。

在基板22与软磁性层24之间形成有用来将径向的磁各向异性赋予底层31和软磁性层24的反强磁性层32。底层31的厚度为2～40nm，可以用Ta等作为底层31的材料。反强磁性层32的厚度为5～50nm，可以用PtMn合金、RuMn合金等作为反强磁性层32的材料。

软磁性层24的厚度为50～300nm，可以用Fe(铁)合金、Co(钴)非晶质合金、铁氧体等作为软磁性层24的材料。软磁性层24也可以是具有软磁性的层和非磁性层的叠层结构。构成软磁性层24中的凹部28的底部的部分最好具有软磁性层24的整个厚度的50％以上的厚度。软磁性层24中的凹部28的深度最好为3nm以上、25nm以下。

凹凸图案的凹部28用非磁性填料30填充，直到记录层26中与基板22相对侧的面为止；可以使用SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、铁氧体等氧化物、AlN等氮化物、SiC等炭化物等作为非磁性填料30的材料。

在软磁性层24与记录层26之间形成有用来将厚度方向(垂直于表面的方向)的磁各向异性赋予给记录层26的取向层34。取向层34的厚度为2～40nm，可以用非磁性的CoCr合金、Ti、Ru、Ru与Ta的叠层体、MgO等作为取向层34的具体材料。

记录层26的厚度为5～30nm，可以用CoCrPt合金等CoCr系合金、FePt系合金、这些合金的叠层体、SiO₂等氧化物系材料中包含了矩阵状CoPt等强磁性粒子的材料等作为记录层26的材料。在数据区域内沿径向按微细间隔的同心圆状的轨迹形状形成记录要素26A。在伺服区域内按规定的伺服信息的图案形状形成记录要素26A。

在记录要素26A和非磁性材料30上按顺序形成保护层36、润滑层38。保护层36的厚度为1～5nm，可以用例如叫做类金刚石碳的硬质碳膜等作为保护层36的材料。本申请中，所谓“类金刚石碳(下称“DLC”)”是以碳为主要成分、非晶质结构的材料，按维克斯硬度测定的硬度约为2×10⁹～8×10¹⁰Pa。润滑层38的厚度为1～2nm，可以用PFPE(全氟聚醚)或FOMBLIN(フオンブリン)系润滑剂等作为润滑层38的材料。

如图3所示，磁头14具备有记录头40，记录头40具有主磁极42和返回磁极44。磁头14还具备有重放头，但是在图3中省略了重放头。为了便于理解磁头14和磁记录媒体12的配置，图3仅仅对磁记录媒体12示出了记录要素26A和软磁性层24。

下面说明磁记录重放装置10的作用。

如图2所示，由于磁记录媒体12的凹凸图案的凹部28形成到软磁性层24的厚度方向的途中为止，所以抑制了来自磁头14的记录头40的主磁极42的记录磁场的扩宽，并将来自主磁极42的记录磁场引入到软磁性层24的凸部上的记录对象的记录要素26A上。另外，软磁性层24在记录要素26A下面的部分沿记录要素26A的长度方向(圆周方向)构成记录磁场的返回通路的同时，如图2所示，软磁性层24中构成凹部28底部的部分也在与记录对象的记录要素26A邻接的凹部28的方向上构成记录磁场的返回通路，所以磁头14的记录磁场就被有效地施加到记录对象的记录要素26A上。记录磁场经返回通路向返回磁极44回流。

另外，记录要素26A之间的凹部28用非磁性填料30填充起来，所以磁记录媒体12表面的凹凸小，磁头14的漂浮高度稳定，在这一点上也能够得到优良的记录/重放特性。

由于在数据区域内按轨道的形状形成记录要素26A，所以磁记录媒体12即使面记录密度高，也难以产生对邻接记录对象的轨道的轨道的记录或重放时的串扰等问题。

另外，由于记录要素26A之间被分割开，记录要素26A之间的凹部28上不存在记录层26，所以不会从凹部28产生噪声，基于这一点，磁记录媒体12也能得到良好的记录/重放特性。

在上述的实施方式中，用SiO₂作为非磁性填料30，但是只要是非磁性材料，并不特别限定非磁性填料30的具体材料。

在上述的实施方式中，记录要素26A之间的凹部28用非磁性填料30填充起来，但是只要能够得到磁头14的良好的漂浮特性，也可以把凹部28作成空隙部。

在上述的实施方式中，底层31和反强磁性层32被形成在基板22与软磁性层24之间，但是基板22与软磁性层24之间的层结构也可以根据磁记录媒体的种类或用途进行适当变更。另外，也可以省略底层31和反强磁性层32，而直接把软磁性层24形成在基板22上。同样，也不特别限定软磁性层24与记录层26之间的层结构，例如，也可以省略取向层34，而把记录层26直接形成在软磁性层24上。

在上述的实施方式中，磁记录媒体12在基板22的单面上形成有记录层26等，但是即使是在基板22的双面上形成有记录层26等的双面记录式的磁记录媒体，本发明也能适用。

在上述的实施方式中，磁记录媒体12是在数据区域内沿轨道的径向以微细的间隔并列设置记录要素26A的离散轨道型的磁盘，但是对于沿轨道的圆周方向(扇区方向)以微细的间隔并列设置记录要素的磁盘、沿轨道的径向和圆周方向两个方向以微细的间隔并列设置记录要素的磁盘、轨道呈螺旋形的磁盘，本发明当然也都能适用；另外，对于MO等光磁盘、磁热并用的热辅助型磁盘、进一步对于磁盘等盘形以外的具有凹凸图案记录层的其他磁记录媒体，本发明也都能适用。

【实施例】

按照上述的实施方式制成磁记录媒体12，所制成的磁记录媒体12的具体结构表示如下。

基板22的直径约25.4mm(1英寸)，材料是玻璃。基板22上的软磁性层24侧的面的算术平均粗糙度Ra是0.2～0.3nm。软磁性层24的厚度约100nm，材料是CoZrNb合金。取向层34的厚度约10nm，材料是Ru。记录层26的厚度约15nm，材料是SiO₂和CoPt结晶粒子的混晶相，垂直磁各向异性磁场Hc约600kA/m。非磁性填料30的材料是SiO₂。保护层36的厚度约4nm，材料是DLC。润滑层38的厚度约1nm，材料是FOMBLIN系润滑剂。

简单说明制作该磁记录媒体12的具体方法，首先，在基板22上用溅散法按顺序形成底层31、反强磁性层32、软磁性层24、取向层34、连续记录层(未加工的记录层26)、第一掩膜层、第二掩膜层；再用旋涂法涂敷光刻胶层。第一掩膜层的厚度约100nm，材料是C。第二掩膜层的厚度约5nm，材料是Ni。光刻胶层的厚度约100nm。

然后，在光刻胶层上用纳米刻印法在数据区域内转印凸部宽约100nm、凹部宽约150nm、轨距约150nm的凹凸图案，再用以氧气为反应气体的反应性离子蚀刻法除去凹部的底部光刻胶层。

然后，采用以Ar气体为加工用气体的离子束蚀刻法除去凹部的底部的第二掩膜层，再用以氧气为反应气体的反应性离子蚀刻法除去凹部的底部的第一掩膜层。

然后，采用以Ar气体为加工用气体的离子束蚀刻法，在厚度方向完全除去凹部底部的取向层34、记录层26，来形成分割成记录要素26A的记录层26的同时，除去约10nm深度的软磁性层24。

之后，用溅散法将非磁性填料30成膜在表面上，而把记录要素26A之间的凹部28填充起来。一面使被加工体旋转，一面用以Ar气体为加工用气体的离子束蚀刻法从斜方向照射Ar气除去记录层26上剩余的非磁性填料30而使表面平坦化。

进一步用CVD法使保护层36成膜，用浸渍法使润滑层38成膜，从而得到上述磁记录媒体12。

用主磁极42的材料为FeCo合金、主磁极宽Mw约120nm、磁饱和密度约2.3泰斯拉的记录头在这样得到的磁记录媒体12上记录数据。如图3所示，所谓主磁极宽Mw是沿主磁极42中接近于磁记录媒体12的部分的磁记录媒体12的径向的宽度。记录密度取为400FRPI。用采用了巨大磁阻效应(GMR)的重放轨道宽约110nm的重放头重放数据，测定重放信号的S/N比。

[比较例]

相对于上述的实施例，制作将凹部28形成到记录层26的基板22侧的面上，在软磁性层24上未形成凹部28的磁记录媒体，与上述实施例一样，测定重放信号的S/N比。

表1中，设比较例的重放信号的S/N比为0dB，来对比表示实施例与比较例的重放信号的S/N比的测定结果。

【表1】

	重放信号S/N比
	重放信号S/N比	实施例	+1.5dB
比较例	0.0dB	实施例	+1.5dB

从表1可知，实施例的重放信号S/N比显著地大于比较例，记录/重放特性也优于比较例。

[模拟例1]

制成与上述实施方式同样的8种模拟模型，这些模拟模型的凹部深度互不相同，其他的结构都一样。将这些模拟模型的具体结构示于表2。表3表示凹部的深度。如图3所示，表2中的所谓主磁极厚Mt是沿主磁极42中接近于磁记录媒体12的部分的磁记录媒体12的圆周方向的厚度。

【表2】

凹凸图案	凸部的宽度	100nm
	凸部的宽度	100nm	凹部的宽度	100nm
	轨距	200nm	凹部的宽度	100nm
	轨距	200nm	记录层	垂直磁各向异性磁场	600kA/m
膜厚	20nm			垂直磁各向异性磁场	600kA/m
膜厚	20nm	饱和磁化		0.5泰斯拉
取向层	膜厚	饱和磁化		0.5泰斯拉	20nm
取向层	膜厚	软磁性层	起始导磁率	6.3×10^-4H/m	20nm
膜厚	100nm		起始导磁率	6.3×10^-4H/m
膜厚	100nm		磁头	主磁极的饱和磁化	2.3泰斯拉
磁动势	0.12AT			主磁极的饱和磁化	2.3泰斯拉
磁动势	0.12AT	主磁极厚Mt		200nm
主磁极宽Mw	100nm	主磁极厚Mt		200nm
主磁极宽Mw	100nm	漂浮高度		10nm

【表3】

距记录层上面的凹部深度(nm)	软磁性层中的凹部深度(nm)	模拟例1	模拟例2
		模拟例1	模拟例2		记录磁场的扩宽(nm)	构成凹部的底部的部分对软磁性层的总厚的比率(％)	记录要素上面的记录磁场的强度
		0	0	58.9	记录磁场的扩宽(nm)	构成凹部的底部的部分对软磁性层的总厚的比率(％)	记录要素上面的记录磁场的强度	100	1
40	0	0	0	58.9	47.8	100	1	100	1
40	0	43	3	45.4	47.8	100	1	97	1
45	5	43	3	45.4	40.4	95	1	97	1
45	5	55	15	35.1	40.4	95	1	85	1
65	25	55	15	35.1	31.5	75	0.98	85	1
65	25	90	50	30.4	31.5	75	0.98	50	0.95
110	70	90	50	30.4	30.0	30	0.88	50	0.95
110	70	140	100	29.0	30.0	30	0.88	0	0.8

对这些模拟模型进行模拟，计算出凹部的深度与磁场扩宽的关系，得到表3和图4所示的结果。图4中的凹部的深度是从记录要素的上面到凹部的底面的深度。另外，以记录要素的上面的轨道宽度方向的端部为基准位置，用磁场强度为记录要素上面的轨道宽度方向的中央部分的记录磁场强度的30％的位置距基准位置的轨道宽度方向距离来表示磁场的扩宽。

由表3和图4可知，凹部越深，磁场的扩宽就越小。由图4看出，距记录要素的上面的凹部深度在40nm以下，即使凹部不形成在软磁性层内，凹部越深，磁场的扩宽也越小，但是，如果凹部形成在软磁性层内，磁场的扩宽就会更小。另外，还可以确认，凹部比43nm还深，在软磁性层内形成约3nm深的凹部，就能显著降低磁场的扩宽。即，把凹部一直形成到软磁性层内，即使在软磁性层内有一点点凹部，也能够显著地抑制记录磁场的扩宽，只要在软磁性层内形成约3nm深度的凹部，就能够确实得到显著地抑制记录磁场的扩宽的效果。另一方面，一旦在软磁性层中的凹部的深度达到25nm，即使凹部的深度再深，记录磁场的扩宽几乎也不会变化。如果凹部过深，抵消构成返回通路的效果的同时，由于降低了形成凹部的工序或用非磁性填料填充凹部的工序的生产效率，所以，最好将软磁性层内的凹部的深度上限取为约25nm。

[模拟例2]

对上述模拟例1的8种模拟模型进行模拟试验，在求得构成软磁性层内凹部的底部的部分的厚度对软磁性层的整个厚度的比率与记录要素上面的记录磁场的强度的关系时，得到了表3和图5所示的结果。这里，所谓记录磁场的强度是记录要素的上面的轨道宽度方向的中央部分的记录磁场的强度，将未形成凹部的模拟模型中的记录层上面的记录磁场取为1，用与两者之比来表示其大小。

表3和图5表示构成软磁性层内的凹部的底部的部分的厚度对这些模拟模型的软磁性层的整个厚度的比率与记录要素上面的记录磁场的强度的关系。由表3和图5可知，构成软磁性层内的凹部的底部的部分的厚度对这些模拟模型的软磁性层的整个厚度的比率越低，记录要素上面的记录磁场的强度就越低。这是因为降低了构成软磁性层内的凹部的底部的部分产生的构成记录磁场的返回通路的效果所致。从图5可知，构成软磁性层内的凹部的底部的部分的厚度对软磁性层的整个厚度的比率为50％以下时，这种趋向显著。换言之，为了抑制记录要素上面的记录磁场强度的下降，构成软磁性层内的凹部的底部的部分的厚度对软磁性层的整个厚度的比率最好为50％以上。

本发明可以用于离散轨道媒体、图案化的媒体等把记录层按规定的凹凸图案分割为多个记录要素的磁记录媒体。

Claims

1.一种磁记录媒体，其特征在于，包含有：

基板、

形成在该基板上的软磁性层、

按规定的凹凸图案分割成多个记录要素的记录层，其以在垂直于表面的方向上具有磁各向异性的方式被取向，并形成在所述软磁性层上；

所述凹凸图案的凹部形成到所述软磁性层的厚度方向的途中。

2.根据权利要求1所述的磁记录媒体，其特征在于，所述软磁性层中构成所述凹部的底部的部分具有该软磁性层的整个厚度的50％以上的厚度。

3.根据权利要求1所述的磁记录媒体，其特征在于，所述软磁性层中的所述凹部的深度是3nm以上。

4.根据权利要求2所述的磁记录媒体，其特征在于，所述软磁性层中的所述凹部的深度是3nm以上。

5.根据权利要求1所述的磁记录媒体，其特征在于，所述软磁性层中的所述凹部的深度是25nm以下。

6.根据权利要求2所述的磁记录媒体，其特征在于，所述软磁性层中的所述凹部的深度是25nm以下。

7.根据权利要求3所述的磁记录媒体，其特征在于，所述软磁性层中的所述凹部的深度是25nm以下。

8.根据权利要求4所述的磁记录媒体，其特征在于，所述软磁性层中的所述凹部的深度是25nm以下。

9.一种磁记录重放装置，具有权利要求1至8中任意一项所述的磁记录媒体，以及用来对该磁记录媒体进行数据的记录/重放的磁头。