JP2003030812A - 磁気記録媒体および磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】記録媒体の構成と記録方式の最適化を図り、耐
熱揺らぎ特性に優れた超高密度磁気記録に好適な磁気記
録媒体および磁気記録装置を提供する。 【解決手段】垂直磁化膜５を記録領域７と非記録領域８
にパターニングした磁気記録媒体２１を採用し、上記単
位記録領域に反平行の複数の磁区１２を形成した磁気記
録を行うことにより、記録領域７内部の磁化安定性が優
れ、記録トラック端部の磁区の乱れが小さい超高密度磁
気記録に好適な垂直磁気記録媒体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面記録密度１００
Ｇｂ／ｉｎ^２以上の超高密度磁気記録に好適な磁気記録
媒体および磁気記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、実用的に用いられている面内磁気
記録媒体は、基板上に構造制御用下地層を介して形成さ
れた磁性連続膜が用いられている。面内磁気記録用の磁
性膜としては、Ｃｏを主成分とし、これにＣｒ，Ｔａ，
Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｎｂ，Ｈｆなどを添加
したＣｏ合金薄膜が用いられる。磁性薄膜を構成するＣ
ｏ合金は、主として六方稠密格子構造（以下、ｈｃｐ構
造という）の材料を用いる。この結晶のｃ軸は＜００．
１＞方向に磁化容易軸を持ち、この磁化容易軸を面内方
向に配向させる。

【０００３】磁性薄膜の結晶配向性や粒径を制御するた
めに、基板と磁性膜の間に構造制御用の下地層を形成す
る。下地層としては、Ｃｒを主成分とし、これにＴｉ，
Ｍｏ，Ｖ，Ｗ，Ｐｔ，Ｐｄなどを添加した材料を用い
る。磁性薄膜は真空蒸着法やスパッタリング法により形
成する。この面内磁気記録方式において線記録密度を向
上するには、反磁界の影響を減少するために記録媒体で
ある磁性膜の残留磁化（Ｂｒ）と磁性膜厚（ｔ）の積
（Ｂｒ・ｔ）を小さくし、結晶粒径を１０〜１５ｎｍま
で微細化して保磁力を増大する必要がある。

【０００４】しかし、磁性結晶粒を微細化した媒体で
は、熱揺らぎにより記録磁化が時間の経過と共に減少す
るという極めて重大な問題があり、面記録密度１００Ｇ
ｂ／ｉｎ^２以上の超高密度磁気記録の障害となってい
る。

【０００５】一方、基板上に構造制御用下地層を介して
形成された磁性連続膜からなる垂直磁気記録では、上記
面内磁気記録に比べて磁性膜厚を厚くでき、特に高記録
密度領域での記録磁化を安定に保持できる利点がある。
垂直磁気記録方式は、記録媒体面に垂直に、かつ隣り合
う記録ビットが互いに反平行になるように磁区を形成す
る磁気記録方式であり、記録ビットの境界での反磁界が
小さくなり高密度記録ほど磁化が安定に保たれ易い利点
がある。垂直磁気記録により線記録密度を向上するため
には、記録ビット内部および磁化遷移領域に形成される
不規則構造の磁区から発生する媒体ノイズを減少するこ
とが必要である。このためには、磁性膜の磁化容易軸を
基板面に垂直に配向させると共に、磁化容易軸の配向分
散を小さくし、結晶粒径を微細化し、その均一性を制御
することが必要である。

【０００６】垂直磁気記録媒体は、基板上に軟磁性膜を
形成し、この上に構造制御層を介して垂直磁化膜を形成
して構成される。垂直磁気記録におけるノイズ低減や記
録磁化の安定性を改善する多くの手段が提案されてい
る。例えば、ダイジェスト オブ ザ フォース パペ
ンディキュラ マグネティク レコーディング カンフ
ァレンス９７（Digest of the Fourth Perpendicul
ar Magnetic Recording Conference '97やダイジェ
スト オブ ザ フィフス パペンディキュラマグネテ
ィク レコーディング カンファレンス２０００（Dige
st of the Fifth Perpendicular Magnetic Recor
ding Conference 2000）に記述されたように、ＣｏＣ
ｒ合金／Ｔｉからなる２層下地層の導入によるＣｏＣｒ
合金磁性膜の結晶配向性の向上、ＣｏＣｒＰｔ−Ｏグラ
ニュラー型磁性膜のごとくＣｒの酸化物による磁性粒子
間の磁気的分離の促進、Ｃｏ／Ｐｔ（またはＰｄ）多層
磁性膜、Ｔｅ−Ｆｅ−Ｃｏ非晶質磁性膜、あるいはＣｏ
Ｃｒ合金磁性膜の上にＣｏ／Ｐｔ（またはＰｄ）多層磁
性膜を被覆することによって、垂直磁化膜の角型比を向
上する方法が提案されている。

【０００７】ＣｏＣｒ合金系を用いた従来の垂直磁化膜
では、ＣｏＣｒ合金組成やＴａ，Ｂ，Ｎｂなどの添加元
素の導入による磁性粒子間の磁気的相互作用の制御、あ
るいはシード層の採用によるＣｏＣｒ合金磁性膜の結晶
配向改善などにより、媒体ノイズの低減や磁化の安定性
向上が図られた。Ｃｏ／Ｐｔ（またはＰｄ）多層磁性膜
やＴｅ−Ｆｅ−Ｃｏ非晶質磁性膜は、垂直磁気異方性が
大きく磁化の安定性に優れているが、磁性粒間の相互作
用が強く高密記録したとき遷移性ノイズが向上する欠点
がある。この欠点を克服するために、従来技術ではシー
ド層にミクロな起伏を形成する手段やスパッタリングガ
ス圧力を制御する方法、あるいはＣｏＣｒ合金磁性膜の
上にＣｏ／Ｐｔ（またはＰｄ）多層磁性膜を被覆する方
法などが採用されている。

【０００８】また、垂直磁化膜の下層に軟磁性裏打ち層
を形成することによって記録効率を向上できるが、一方
では軟磁性層に形成された磁区から発生するノイズも重
要な課題である。

【０００９】軟磁性膜の磁区構造を制御する方式とし
て、例えば特開平１１―１９１２１７号公報のように、
軟磁性膜の下層に直接面内磁化膜を接して形成する方法
や、特開平７―２３５０３４号公報のように、垂直磁化
膜の下層に軟磁性膜と反強磁性膜の多層膜を形成する方
法が提案されている。

【００１０】前者の方法によれば、外部磁界による軟磁
性膜の磁区構造の乱れをある程度低下できる効果は認め
られるが、軟磁性膜の下層に直接面内磁化膜を接して形
成することにより面内磁化膜の磁区構造乱れがこの上の
軟磁性膜に転写され、その結果、垂直磁化膜の再生信号
の中に軟磁性膜から発生したノイズが含まれて高密度記
録の障害になる問題がある。またこの方法では、記録ヘ
ッドの磁界により下層の面内磁化膜の磁化方向が乱され
軟磁性膜の磁区構造が変化する問題がある。後者のごと
く軟磁性膜と反強磁性膜の多層膜からなる裏打ち層を用
いることにより、軟磁性膜に形成される磁区を減少しス
パイクノイズの発生を低減できる。

【００１１】面記録密度１００Ｇｂ／ｉｎ^２以上の超高
密度磁気記録を実現するためには、線記録密度向上（記
録ビット長６０ｎｍ以下）と共にトラック密度の向上
（記録トラック幅１００ｎｍ以下）が必要になる。この
ような従来の磁性連続膜を用いた磁気記録媒体では記録
トラック端部の磁区構造の乱れが発生し、再生信号ノイ
ズが増大するなどの問題があり更なる高密度記録が困難
になることが予想される。

【００１２】このような磁性連続膜を用いた磁気記録媒
体の課題を解決するために、孤立磁性粒子を周期的に配
列させ、１孤立磁性粒子に１ビットを記録する方式が例
えば、ジャーナル オブ アプライド フィジックス７
６（１９９４年）６６７３頁から６６７５頁（J. App
l. Phys. 76, (1994), pp.6673-6675）や特開平１
０−２３３０１５などに提案されている。このような１
孤立磁性粒子に１ビットを記録する方式（いわゆるパタ
ーンドメディア）は、各磁性粒子のサイズや形状を揃え
ることにより高密度記録が実現可能であるとされてい
る。

【００１３】しかし、このような１孤立磁性粒子に１ビ
ットを記録する方式で高密度記録を実現するには、孤立
磁性粒子のサイズを微細化する必要がある。この場合、
熱揺らぎによる磁化の減少が問題になる。また１孤立磁
性粒子に１ビットを記録する方式に垂直磁化膜を用いる
場合、反磁界により記録磁化が不安定になりやすいとい
う欠点がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】面記録密度１００Ｇｂ
／ｉｎ^２以上の超高密度磁気記録を実現するためには、
線記録密度の向上（記録ビット長６０ｎｍ以下）と共に
トラック密度の向上（記録トラック幅１００ｎｍ以下）
が必要になる。基板上に磁性連続膜を形成した磁気記録
媒体では、記録トラック端部の磁区構造の乱れにより再
生信号ノイズが増大し、高トラック密度の磁気記録への
障害となっていた。

【００１５】また従来の孤立磁性粒子を周期的に配列さ
せ、１孤立磁性粒子に１ビットを記録する方式では、高
密度磁気記録のためには孤立磁性粒子のサイズを微細化
する必要があり高密度記録の際に熱揺らぎによる磁化の
不安定性の問題があった。

【００１６】本発明は、このような問題認識のもとに記
録媒体の構成と記録方式の最適化を図り従来技術の欠点
を解消し、耐熱揺らぎ特性に優れた超高密度磁気記録に
好適な磁気記録媒体および磁気記録装置を提供すること
を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、耐熱揺ら
ぎ特性に優れた超高密度磁気記録を実現するために次の
手段を見いだした。（１）基板上に磁気記録領域と非記
録領域が規則的に配列した記録媒体を用いて記録トラッ
ク端部の磁区構造の乱れを低減し、上記磁気記録領域の
記録層を垂直磁化膜で構成した。（２）基板上に磁気記
録領域と非記録領域が規則的に配列した垂直磁気記録層
に符号化された複数の記録ビットを形成することにより
反磁界の影響を低減し磁化の安定性を改善した。（３）
磁気記録領域の垂直磁化膜の裏面に裏打ち軟磁性層、も
しくは裏打ち軟磁性層と反強磁性層を設けることによ
り、記録効率の向上と再生信号の向上を図った。（４）
磁気記録領域に符号化された複数の記録ビットが記録さ
れ、上記複数の記録ビットの中に反平行の磁化を形成す
ることにより、信号記録領域の磁化の安定性を改善し
た。

【００１８】垂直磁化膜としては、ＣｏＣｒ合金にＰ
ｔ，Ｔａ，Ｂ，Ｎｂなどを添加した薄膜または組成の異
なる磁性膜の積層構造の薄膜、Ｃｏ／Ｐｔ（またはＰ
ｄ）多層膜とＣｏ−Ｘａ／（ＰｔまたはＰｄ）多層膜層
（ＸａはＣｒ，Ｂ，Ｔａ，Ｍｎ，Ｖ）の積層磁性膜、Ｃ
ｏ／（ＰｔまたはＰｄ）多層膜とＣｏ／｛（Ｐｔ−Ｙ
ａ）または（Ｐｄ−Ｙａ）｝多層膜層（ＹａはＢ，Ｔ
ａ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｉｒ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｎｂ）の積
層磁性膜、ＣｏＣｒ合金膜とＣｏ／（ＰｔまたはＰｄ）
多層膜の積層磁性膜、ＦｅＰｔ合金、ＣｏＰｔ合金など
が使用できる。

【００１９】Ｃｏ−Ｘａ／（ＰｔまたはＰｄ）多層膜層
における添加元素Ｘａ（ＸａはＣｒ，Ｂ，Ｔａ，Ｍｎ，
Ｖ）は、Ｃｏ粒子間の磁気的相互作用を制御する作用が
あり、Ｃｏ／｛（Ｐｔ−Ｙａ）または（Ｐｄ−Ｙａ）｝
多層膜層における添加元素Ｙａ（ＹａはＢ，Ｔａ，Ｒ
ｕ，Ｒｅ，Ｉｒ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｎｂ）は、Ｐｔ層
やＰｄ層の結晶粒径を制御する作用がある。

【００２０】裏打ち軟磁性層を備えた垂直磁気記録媒体
において、垂直磁化膜と軟磁性層の間もしくは軟磁性層
の下層に反強磁性層を設けることにより、軟磁性膜から
発生するスパイク状ノイズを低減すると共に磁気記録の
際に記録ヘッドからの漏洩磁界のフラックス・リターン
パスを形成し、記録効率を向上する。

【００２１】裏打軟磁性層として、Ｃｏ―Ｚｒ―Ｘｂ
（ＸｂはＴａ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ）系非晶質合金
膜、もしくはＦｅ―Ａｌ―Ｓｉ合金やＦｅ―Ｃ―Ｙｃ
（ＹｃはＴａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｎｂ）合金などの非柱状多
結晶膜、Ｎｉ―Ｆｅ合金の何れかの軟磁性層を、上記反
強磁性層の片面、もしくは両面に設ける手段を採用し
た。

【００２２】本発明による磁気記録装置は、上記磁気記
録媒体と、単磁極型の磁気記録用ヘッド（ＳＰＴヘッ
ド）と、巨大磁気抵抗効果型（ＧＭＲヘッド）もしくは
磁気トンネル型（ＴＭＲヘッド）の信号再生用ヘッドと
を備えることを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】〔実施例１〕図１は、本発明によ
る磁気記録媒体および磁気記録方式の基本構成を示す。
本発明の磁気記録媒体２１は、基板１上に反強磁性層
２、裏打ち軟磁性層３、非磁性下地層４、垂直磁化膜
５、および保護層６を順次形成して構成される。また、
本発明の磁気記録媒体２１は、記録層である垂直磁化膜
５がパターニングされ、記録領域７と非記録領域８とに
区分されている。このパターニングは電子線描画法、光
干渉リソグラフィ法、Ｘ線リソグラフィ法、走査プロー
ブ顕微鏡法、イオンビームリソグラフィ法などの方法の
何れかを採用できる。

【００２４】基板１としては、ガラス基板の他にＳｉデ
ィスク基板、ＮｉＰ被服アルミニウム基板、カーボン基
板、あるいは高分子基板などを用いる。反強磁性層２は
裏打ち軟磁性層３の磁区構造を制御し、スパイク状ノイ
ズの発生を防止するために設けられる。反強磁性層２に
は、ＩｒＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｔＣｒＭｎ，ＰｄＰｔＭ
ｎ，ＲｈＭｎなどの材料を用いる。

【００２５】裏打ち軟磁性層３は、Ｃｏ―Ｚｒ―Ｘｂ
（ＸｂはＴａ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ）系非晶質合金
膜、もしくはＦｅ―Ａｌ―Ｓｉ合金やＦｅ―Ｃ―Ｙｃ
（ＹｃはＴａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｎｂ）合金などの非柱状多
結晶膜、Ｎｉ―Ｆｅ合金の何れかの軟磁性膜を使用す
る。

【００２６】非磁性中間層４としては、例えばＴｉＣｒ
合金、ＣｏＣｒ合金、ＮｉＴａＺｒ合金、Ｔｉ、あるい
はＳｉ，Ｇｅ，Ｃなど非晶質状の薄膜、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒ
ｕ薄膜、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）薄膜などが使用
できる。非磁性中間層１６は、この上部に形成する垂直
磁化膜の結晶配向や結晶粒径を制御する効果がある。膜
厚は１〜５ｎｍとする。膜厚が厚すぎると磁気記録の際
に記録効率が低下するため、薄い方が望ましい。

【００２７】垂直磁化膜５としては、ＣｏＣｒ合金にＰ
ｔ，Ｔａ，Ｂ，Ｎｂなどを添加した薄膜または組成の異
なる磁性膜の積層構造の薄膜、Ｃｏ／（ＰｔまたはＰ
ｄ）多層膜とＣｏ−Ｘａ／（ＰｔまたはＰｄ）多層膜層
（ＸａはＣｒ，Ｂ，Ｔａ，Ｍｎ，Ｖ）の積層磁性膜、Ｃ
ｏ／（ＰｔまたはＰｄ）多層膜とＣｏ／｛（Ｐｔ−Ｙ
ａ）または（Ｐｄ−Ｙａ）｝多層膜層（ＹａはＢ，Ｔ
ａ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｉｒ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｎｂ）の積
層磁性膜、ＣｏＣｒ合金膜とＣｏ／（ＰｔまたはＰｄ）
多層膜の積層磁性膜、ＦｅＰｔ合金、ＣｏＰｔ合金が使
用できる。Ｃｏ−Ｘａ／（ＰｔまたはＰｄ）多層膜層に
おける添加元素Ｘａ（ＸａはＣｒ，Ｂ，Ｔａ，Ｍｎ，
Ｖ）は、Ｃｏ粒子間の磁気的相互作用を制御する作用が
あり、Ｃｏ／｛（Ｐｔ−Ｙａ）または（Ｐｄ−Ｙａ）｝
多層膜層における添加元素Ｙａ（ＹａはＢ，Ｔａ，Ｒ
ｕ，Ｒｅ，Ｉｒ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｎｂ）は、Ｐｔ層
やＰｄ層の結晶粒径を制御する作用がある。

【００２８】磁気ヘッド９は、記録用の主磁極励磁型の
記録ヘッド（ＳＰＴヘッド）１０と巨大磁気抵抗効果型
（ＧＭＲ）もしくは磁気トンネル効果型（ＴＭＲ）の再
生ヘッド１３で構成される。磁気記録に際しては、記録
ヘッド１０から発生した記録磁界１１が、垂直磁化膜５
を介して裏打ち軟磁性層３を経由して補助磁極に吸収さ
れる。磁気記録媒体２１上にパターニングされた記録領
域７には、互いに反平行の記録磁化１２が形成される。
記録領域７に反平行の記録磁化を形成することにより、
磁化遷移において反磁界を打ち消す作用により、記録磁
化を安定化し、垂直磁気記録の利点を発揮する効果があ
る。またパターニングされた記録領域７に磁気記録を行
うことにより記録トラック端部の磁化の乱れを低減で
き、高トラック密度の磁気記録を実現できる。

【００２９】本発明による磁気記録装置の一実施例を図
２により説明する。本発明の磁気記録媒体は、ディスク
状の媒体を用いた。磁気記録装置は、１枚または複数枚
の磁気ディスク３１、記録再生用の磁気ヘッド３２、磁
気ヘッドを支持するサスペンジョン３３、アクチュエー
タ３４、ボイスコイルモータ３５、記録再生回路３６、
位置決め回路３７、インターフェース制御回路３８など
で構成される。

【００３０】磁気ディスク３１は前記図１にて説明した
垂直磁気記録媒体からなり、実用に供されるときには保
護膜６上にさらに潤滑膜（図示略）が被覆されている。

【００３１】磁気ヘッド３２は実際にはスライダー（図
示略）上に固定した状態で、磁気ディスク３１の記録面
の数に対応する個数が、それぞれサスペンジョン３３に
よって支持される。上記磁気ヘッドは、図１の磁気ヘッ
ド９のように、磁気記録用ヘッドおよび信号再生用の磁
気抵抗効果型、巨大磁気抵抗効果型もしくはスピンバル
ブ型素子あるいは磁気トンネル型素子からなる再生用ヘ
ッドで構成される。

【００３２】記録信号再生用の磁気ヘッドのシールドギ
ャップ長は、高分解能の再生信号を得るために０．２μ
ｍ以下とし、望ましくは０．０８〜０．１５μｍとす
る。磁気記録用のヘッドは、主磁極に高飽和磁束密度の
材料を採用した単磁極型ヘッドを用いた。本実施例では
ＣｏＮｉＦｅ合金を主磁極材料に用いた。飽和磁束密度
は約２テスラである。記録ヘッドのトラック幅は０．２
μｍ以下とし、記録媒体の記録領域のパターニングの幅
に合わせて任意に変化したヘッドを用いた。 〔実施例２〕本発明の磁気記録媒体の一例を、図１を用
いて以下に説明する。洗浄した直径２．５インチのガラ
ス基板１を高真空ＤＣマグネトロンスパッタリング装置
に設置し、基板を２５０゜Ｃに加熱し、プリコート層と
して膜厚５ｎｍのＮｉ−３０ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｚ
ｒ層を形成した。プリコート層は、この上に形成する薄
膜と基板との付着強度を高めるために使用する。続いて
この上に膜厚５ｎｍの８０ａｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金軟磁性
膜を介して膜厚５０ｎｍの反強磁性層２を形成した。

【００３３】上記反強磁性層としては、ＩｒＭｎ，Ｐｔ
Ｍｎ，ＰｔＣｒＭｎ，ＰｄＰｔＭｎ，ＲｈＭｎ合金の何
れを用いてもよいが、ここでは８０ａｔ％Ｍｎ−Ｉｒ合
金を例に説明する。ここで、上記８０ａｔ％Ｎｉ−Ｆｅ
合金軟磁性膜は、この上に形成する８０ａｔ％Ｍｎ−Ｉ
ｒ合金膜結晶の配向を促進する効果と、８０ａｔ％Ｍｎ
−Ｉｒ合金反強磁性層と上層の非晶質Ｃｏ−１０ａｔ％
Ｔａ−２ａｔ％Ｚｒ軟磁性層との間の反強磁性／（強磁
性＋強磁性）結合を促進する効果がある。

【００３４】反強磁性層２の上に膜厚１００ｎｍの非晶
質構造のＣｏ−１０ａｔ％Ｔａ−２ａｔ％Ｚｒからなる
裏打ち軟磁性層３を形成した。裏打ち軟磁性層３として
は、この他にＣｏ―Ｚｒ―Ｘｂ（ＸｂはＴａ，Ｎｂ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｎｉ）系非晶質合金膜、もしくはＦｅ―Ａｌ―
Ｓｉ合金やＦｅ―Ｃ―Ｙｃ（ＹｃはＴａ，Ｈｆ，Ｚｒ，
Ｎｂ）合金などの非柱状多結晶膜、Ｎｉ―Ｆｅ合金など
の何れかの軟磁性層を使用できる。

【００３５】裏打ち軟磁性層３の上に膜厚３ｎｍのＮｉ
−３０ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｚｒ層から成る非磁性下
地層４、膜厚２０ｎｍの垂直磁化膜５を順次形成した。
垂直磁化膜５としては、Ｃｏ−２０ａｔ％Ｃｒ−１４ａ
ｔ％Ｐｔ合金を用いた。この垂直磁化膜の保磁力は３ｋ
Ｏｅ、磁性粒子の平均径は１１ｎｍであった。上記試料
を約３５０゜Ｃに加熱の後、約３００ガウスの磁界をデ
ィスクの半径方向に印加しながら冷却することにより裏
打ち軟磁性層３に半径方向の磁気異方性を付与した。上
記処理の後、垂直磁化膜５の表面に膜厚５ｎｍのＣ保護
層６を形成して磁気記録媒体を作製した。

【００３６】続いて上記媒体の上にネガ型電子レジスト
を被覆し、電子線リソグラフィ技術により媒体の垂直磁
化膜５のパターニングを行い、記録領域７と非記録領域
８を形成した磁気記録媒体Ａを作製した。電子線の加速
電圧は４５ｋｅＶ、照射密度は３５００μＣ／ｃｍ^２と
した。

【００３７】上記パターニングでは、記録領域７のトラ
ック幅／トラックピッチが１００ｎｍ／１８０ｎｍの領
域、１５０ｎｍ／２３０ｎｍの領域、および２００ｎｍ
／２８０ｎｍの領域からなるパターンを形成した。ま
た、トラック方向のパターンの長さを１２０ｎｍ、およ
び２８０ｎｍに分割した記録領域７を形成し、このとき
非記録領域８の幅は１００ｎｍとした。

【００３８】続いてレジストの現像の後、アルゴンイオ
ンにより非記録領域８に対応する磁性膜をエッチングし
た。アルゴンイオンのエネルギは３ｋｅＶ、電流密度は
約２０ｐＡ／ｍｍ^２とした。

【００３９】比較用の磁気記録媒体Ｂを作製した。磁気
記録媒体Ｂは、薄膜の材料と構成は上記の磁気記録媒体
Ａと同じとし、垂直磁化膜のパターニングをしない従来
の連続磁性膜媒体である。この垂直磁化膜の保磁力は３
ｋＯｅ、磁性粒子の平均径は１１ｎｍであった。 〔実施例３〕垂直磁化膜５をパターニングした上記磁気
記録媒体Ａを用いて、本発明の内容を図３を用いて説明
する。図３（ａ）は、本発明の磁気記録パターンの一例
である。まず初めに記録領域の磁化を一方向に直流消磁
する。続いてトラック幅０．１μｍのＳＰＴヘッドを用
いて、例えばトラック幅１００ｎｍ、トラック方向の長
さ１２０ｎｍからなる上記の単位記録領域７にビット長
４０ｎｍの互いに反平行の磁化を３個形成した。単位記
録領域７に反平行の垂直磁化を形成することにより、記
録領域内の反磁界が低減し、磁化が安定化され易い。

【００４０】図３（ａ）のように、（下、上、下）ある
いは（上、下、上）向きの垂直磁化が単位記録領域に形
成されたとき、左右の２つの磁化を識別信号、中央の磁
化をデータ信号として使用できる。

【００４１】同様にトラック幅０．１５μｍ、０．２μ
ｍのＳＰＴヘッドを用いて、図３（ａ）のようにトラッ
ク幅１５０ｎｍおよび２００ｎｍでトラック方向の長さ
１２０ｎｍの単位記録領域７にビット長４０ｎｍの互い
に反平行の３個の磁化をそれぞれ形成した。

【００４２】図３（ｂ）は、比較用の従来の磁気記録パ
ターンの一例である。まず初めに記録領域の磁化を一方
向に直流消磁する。続いてトラック幅０．１μｍのＳＰ
Ｔヘッドを用いて、例えばトラック幅１００ｎｍ、トラ
ック方向の長さ１２０ｎｍからなる上記の単位記録領域
７を一方向に磁化した記録ビットを形成した。この場合
図３（ｂ）のように、単位記録領域にはそれぞれ上向
き、もしくは下向きの垂直磁化が形成される。

【００４３】同様にトラック幅０．１５μｍ、０．２μ
ｍのＳＰＴヘッドを用いて、図３（ｂ）のようにトラッ
ク幅１５０ｎｍおよび２００ｎｍでトラック方向の長さ
１２０ｎｍの単位記録領域７を一方向に磁化した記録ビ
ットをそれぞれ形成した。

【００４４】さらに比較のために、垂直磁化膜のパター
ニングをしない従来の連続磁性膜媒体Ｂにトラック幅
０．１５μｍのＳＰＴヘッドを用いて、ビット長４０ｎ
ｍと１２０ｎｍのオール１、−１の繰り返し信号、およ
び直流消去信号を記録した。

【００４５】上記の磁気記録の後、図２の磁気記録装置
を用いてシールド間隔８０ｎｍの巨大磁気抵抗型ヘッド
（ＧＭＲヘッド）で再生し、再生出力信号の温度依存性
を測定した。図４にその結果を示す。図４は、各々の温
度で１０時間保持し、１０時間経過後の再生信号を記録
直後の再生信号で規格化した値（縦軸）と保持温度（横
軸）の関係を示す。

【００４６】図４（ａ）は、本発明と従来の記録パター
ンの比較例である。本発明のごとく単位記録領域７に反
平行の複数の記録磁化を形成する方式は、１００ｎｍ、
１５０ｎｍ、および２００ｎｍのトラック幅の何れの領
域においても記録磁化の減衰がなく温度依存性が優れて
いる。一方、単位記録領域７を一方向に磁化して記録ビ
ットを形成する従来の方式では、保持温度の上昇と共に
再生出力の減衰が増加する傾向が認められる。

【００４７】この原因を調べるために、上記磁気記録試
料の磁化状態を磁気力顕微鏡で調べた。その結果、本発
明の磁気記録試料では各々の記録領域に反平行の記録磁
化が鮮明に形成されており、高温で長時間保持した磁気
記録試料でも磁区像のコントラストが鮮明に観察され
た。また記録トラック端部の磁区構造の乱れも観察され
なかった。

【００４８】一方、単位記録領域７を一方向に磁化した
従来の記録方式の試料では、単位記録領域の内部に反転
磁区が形成された領域が随所に観察され、特に記録トラ
ック幅の広い領域に反転磁区の割合が多くなる傾向が認
められた。記録トラック端部の磁区構造の乱れは観察さ
れなかった。即ち従来の記録方式の記録パターンの再生
出力減衰は、熱動乱により記録領域の内部に反転磁区が
形成され多磁区化したことが原因と考えられる。

【００４９】同様に、従来の連続磁性膜からなる磁気記
録媒体Ｂの磁化状態を調べた。直流消去状態における反
転磁区の平均径は、初期に約６５ｎｍであったが、８０
度で１０時間経過後は約１００ｎｍに増大していた。記
録ビット長が１２０ｎｍ、４０ｎｍと小さくなると共に
反転磁区の割合は低減するが、記録トラック端部の磁区
構造の乱れが大きくなり、隣接記録トラックとの磁気干
渉が随所に観察された。

【００５０】以上示したように、垂直磁化膜からなる磁
気記録媒体を記録領域と非記録領域にパターニングし、
上記の単位記録領域に反平行の複数の磁区を形成する記
録方式の採用により、耐熱揺らぎ特性に優れた高線記録
密度、高トラック密度の磁気記録が実現できる。

【００５１】また、軟磁性膜の下方に反強磁性層を設け
ることにより軟磁性膜の磁区構造を制御し、スパイク状
のノイズ信号を除去できた。 〔実施例４〕垂直磁化膜５をパターニングした磁気記録
媒体Ａを用いて、本発明の磁気記録パターン形成の他の
例を、図５を用いて説明する。

【００５２】図５（ａ）は、磁気記録媒体上に形成した
記録領域７と非記録領域８の配置図の一部である。一例
としてトラック幅１００ｎｍ、トラック方向のパターン
長２８０ｎｍの領域を取り上げる。まず初めに記録領域
の磁化を一方向に直流消磁する。続いてトラック幅０．
１μｍのＳＰＴヘッドを用いて、トラック幅１００ｎ
ｍ、トラック方向の長さ２８０ｎｍからなる上記の単位
記録領域７にビット長４０ｎｍの磁気記録を行った。磁
気記録に際して、単位の記録領域７には反平行の磁化を
形成する。

【００５３】図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した記録領
域のＡ−Ａ’断面、Ｂ−Ｂ’断面、Ｃ−Ｃ’断面、およ
びＤ−Ｄ’断面に記録磁化１２を形成した例である。各
々の記録領域にはビット長４０ｎｍの７個の記録磁区が
形成され、記録領域内部には磁化方向が反平行の磁区を
含む構成とする。

【００５４】記録磁区内部の７個の磁化方向の組み合わ
せにより、データ情報を構成することができる。パター
ニングされた単位記録領域内部の記録磁化方向が反平行
の磁区を形成することにより、記録領域内部の反磁界の
影響を低減でき耐熱揺らぎ特性に優れた磁気記録可能で
ある。また記録領域７と非記録領域８がパターニングさ
れた磁気記録媒体を用いることによりトラック端部の磁
区構造の乱れが低減でき、隣接トラックとの磁気干渉の
ない超高密度磁気記録が可能である。

【００５５】本実施例では、単位記録領域に７個の記録
ビットを形成した例で説明したが、記録ビット長やパタ
ーンの長さを変えることにより、記録パターンの形態と
組み合わせを変化した磁気記録が可能である。

【００５６】本実施例では、基板、反強磁性膜、軟磁性
膜、非磁性下地層、垂直磁化膜材料の一例を挙げて本発
明の内容を説明したが、上記した何れの材料を用いても
本発明は同様の効果を得ることができる。 〔実施例５〕垂直磁化膜５にトラック幅１００ｎｍ、ト
ラック方向の長さ１２０ｎｍの大きさの記録領域をパタ
ーニングした磁気記録媒体Ａを用いて、本発明の外部磁
界に対する磁化の安定性を従来技術と比較した一例を説
明する。用いた垂直磁化膜の保磁力は約３ｋＯｅであ
る。

【００５７】図６は、本発明の外部磁界依存性の評価方
法の説明図である。本実施例では、図１の構成の磁気記
録媒体の垂直磁化膜をパターニングし、トラック幅１０
０ｎｍ、トラック方向の長さ１２０ｎｍの大きさの記録
領域７を形成し、１００個の記録領域７について磁化の
外部磁界による反転率を調べた。

【００５８】図６（ａ）は、本実施例に用いた記録領域
パターンの一部を示す。まず初めに図６（ａ）の記録領
域を全て一方向（例えば下向き）に磁化する。この後、
本発明では初期状態として図６（ｂ）左の図のごとく、
ＳＰＴヘッドを用いて１００個の記録領域７にビット長
４０ｎｍの記録磁化１２を、例えば（上、下、上）向き
の磁気記録を行い、単位記録領域に反平行の３個の磁区
を形成した。上記試料に対して上向きの外部磁界を印加
し、図６（ｂ）右の図のごとく、中央の磁化が反転する
割合を磁気力顕微鏡による磁化状態観察から調べた。

【００５９】一方、比較用の従来方式では、初期状態と
して図６（ｃ）左の図のごとく、記録領域の全てを一方
向（例えば下向き）に磁化した。即ち単位記録領域を一
方向に磁化した。上記試料に対して上向きの外部磁界を
印加し、図６（ｃ）右の図のごとく記録領域の磁化が反
転、もしくは記録領域の磁化の一部が反転した割合を同
様に磁気力顕微鏡観察により調べた。

【００６０】図７は、本発明と従来技術の記録領域磁化
の外部磁界による反転率を比較した一例を示す。図の横
軸は印加磁界、縦軸は磁化反転した記録領域の割合であ
る。単位記録領域を一方向に磁化する従来方式では、保
磁力より遥かに小さな約５００Ｏｅの外部磁界の印加で
も磁化反転する記録領域があり、また磁化反転する磁界
の幅も０．５ｋＯｅから約３ｋＯｅと広い。これは磁気
ヘッドで記録するときに、ブロードなヘッド磁界によっ
て隣接記録領域が磁化反転され易いことを示す。これは
ＣｏＣｒＰｔ垂直磁化膜のミクロ領域に磁気異方性の分
散があり、磁気異方性の小さい領域が磁化反転し易いた
めと考えられる。

【００６１】一方、単位記録領域に反平行の複数の磁区
を形成した本発明では、従来技術に比べて大きな磁界の
印加により磁化反転が始まり、また反転磁界の幅も狭
い。すなわち磁気ヘッドで記録する際に、隣接記録領域
がヘッド磁界の影響を受けにくく安定な高密度磁気記録
が実現され易いことを示す。

【００６２】

【発明の効果】本発明によると、基板上に反強磁性層、
軟磁性裏打ち層、非磁性下地層、垂直磁化膜、保護膜の
順に形成した媒体において、上記垂直磁化膜を記録領域
と非記録領域にパターニングした磁気記録媒体を採用
し、上記単位記録領域に反平行の複数の磁区を形成した
磁気記録を行うことにより、記録領域内部の磁化安定性
が優れ、かつ記録トラック端部の磁区の乱れが小さい超
高密度磁気記録に好適な磁気記録媒体を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気記録媒体および記録方式の一
例を示す説明図。

【図２】磁気記録装置の概略ブロック図。

【図３】本発明の実施例および従来例の磁気記録パター
ンの説明図。

【図４】本発明の実施例と従来例の磁気記録パターンの
性能比較の説明図。

【図５】本発明の磁気記録パターンの一実施例の説明
図。

【図６】本発明の実施例と従来例の記録媒体における外
部磁界依存性の説明図。

【図７】本発明と従来技術の外部磁界依存性の比較図。

【符号の説明】

１…基板、２…反強磁性層、３…軟磁性裏打ち層、４…
非磁性下地層、５…垂直磁化膜、６…保護層、７…記録
領域、８…非記録領域、９…磁気ヘッド、１０…記録ヘ
ッド、１１…記録磁界、１２…記録磁化、１３…再生ヘ
ッド、２１…磁気記録媒体、３１…磁気ディスク、３２
…磁気ヘッド、３３…サスペンジョン、３４…アクチュ
エータ、３５…ボイスコイルモータ、３６…記録再生回
路、３７…位置決め回路、３８…インターフェース制御
回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に磁気記録領域と非記録領域がパタ
   ーニングにより規則的に配列した記録媒体において、上
   記磁気記録領域の記録層が垂直磁化膜で構成され、単位
   磁気記録領域に符号化された反平行の複数の磁化を記録
   することを特徴とする磁気記録媒体。
2. 【請求項２】請求項１記載の磁気記録媒体において、磁
   気記録領域の垂直磁化膜の裏面に裏打ち軟磁性層もしく
   は裏打ち軟磁性層と反強磁性層を設けた磁気記録媒体お
   よび磁気記録装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の磁気記録媒体に
   おいて、単位磁気記録領域に複数の磁化が記録され、上
   記複数の磁化に向きが反平行の磁区を含むことを特徴と
   する磁気記録媒体。
4. 【請求項４】請求項１ないし３の何れか記載の磁気記録
   媒体と、上記記録媒体と相対的に移動する記録用ヘッド
   および信号再生用ヘッドを備えた磁気記録装置
5. 【請求項５】請求項４記載の磁気記録装置において、記
   録媒体上の磁気記録領域と記録再生用ヘッドの相対位置
   を制御する機構を有し、単磁極型の磁気記録用ヘッドと
   巨大磁気抵抗効果型もしくは磁気トンネル効果型の何れ
   かの再生ヘッドを備えることを特徴とする磁気記録装
   置。