JP2006048774A - 磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドの静電破壊を防止できる磁気記録装置を提供する。
【解決手段】磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を回転させるスピンドルと、巨大磁気抵抗効果素子を用いた再生ヘッドを備えた浮上型のヘッドスライダーと、前記ヘッドスライダーを前記磁気記録媒体上で移動させるアクチュエータと、これらの各部材を収納する筐体とを有する磁気記録装置であって、前記再生ヘッドから５０ｎｍ以内の距離で金属と誘電体を交互に通過させることが可能な放電機構を有することを特徴とする磁気記録装置。
【選択図】 図５

Description

本発明は、巨大磁気抵抗効果素子を用いた再生ヘッドの放電機能を有する磁気記録装置に関する。

高密度の磁気記録装置を実現するためには、微細な記録磁区を十分大きな信号で検出できる再生感度の高い再生素子が必要とされる。従来、単磁極ヘッドと磁気抵抗効果素子とを組み合わせた薄膜磁気ヘッドと、薄膜磁気ヘッドのトラッキング制御のための凹凸をなすサーボ領域を径方向に形成し、サーボ領域でデータ領域を周方向に分割し、高透磁率層と垂直磁気記録層を成膜し、サーボ領域の凹部と凸部とで垂直磁気記録層を逆向きに磁化した磁気記録媒体とを用いた磁気記録装置が提案されている（特許文献１）。この文献における磁気抵抗効果素子は、いわゆる巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）ではなく、さらなる高密度記録に対応することが困難である。

このため、さらなる高密度記録に対応するには、再生感度の高いＧＭＲ素子が必要になる。ＧＭＲ素子は、磁化が固着されている磁化固着層と、スペーサ層と、信号磁界により磁化が自由に回転する磁化自由層とを積層したスピンバルブ膜を含む。ＧＭＲ素子をより細かく分類すると、面内通電型ＧＭＲ（ＣＩＰ−ＧＭＲ）、垂直通電型ＧＭＲ（ＣＰＰ−ＧＭＲ）、トンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ）、電流狭窄型ＧＭＲ（ＣＣＰ−ＧＭＲ）がある。ＣＩＰ−ＧＭＲではＣＩＰはスペーサ層が金属層からなり、膜面方向にセンス電流が通電される。ＣＰＰ−ＧＭＲではスペーサ層が金属層からなり、膜面垂直方向にセンス電流が通電される。ＴＭＲではスペーサ層が誘電体層からなり、膜面垂直方向にセンス電流が通電される。ＣＣＰ−ＧＭＲではスペーサ層が誘電体層とこの誘電体層を貫通するメタルパスからなり、膜面垂直方向にセンス電流が通電される。上で記載した順序に感度が高く、より高密度の記録に対応できると考えられている。
特開平７−１２１８０４号公報

しかし、上述したＧＭＲ素子は、静電破壊に弱いという問題を有する。ＣＩＰ−ＧＭＲおよびＣＰＰ−ＧＭＲはわずか数ｎｍの金属スペーサ層を通過するセンス電流によって抵抗変化を検出するため、何らかの原因で静電気が発生して金属スペーサ層の両端で放電すると素子が破壊されて再生できなくなる。ＴＭＲおよびＣＣＰ−ＧＭＲではスペーサ層を形成している厚さ１ｎｍ程度の誘電体層が静電破壊を起こすと再生素子としての機能を失う。

本発明の目的は、ＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドの静電破壊を防止できる磁気記録装置を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る磁気記録装置は、磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を回転させるスピンドルと、巨大磁気抵抗効果素子を用いた再生ヘッドを備えた浮上型のヘッドスライダーと、前記ヘッドスライダーを前記磁気記録媒体上で移動させるアクチュエータと、これらの各部材を収納する筐体とを有する磁気記録装置であって、前記再生ヘッドから５０ｎｍ以内の距離で金属と誘電体を交互に通過させることが可能な放電機構を有することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る磁気記録装置によれば、放電機構を設けたことにより、ＧＭＲ素子の静電破壊を防止できる。

本発明の実施形態に係る磁気記録装置では、再生ヘッドから５０ｎｍ以内の距離で、金属と誘電体を交互に通過させることでヘッドの電荷を放電させる。誘電体には、たとえば空気との摩擦や装置が何らかの理由で帯びた電荷がたまっている。一方、金属部には電荷はたまらない。従って、金属と誘電体を交互に通過させると、交流電界が発生し、５０ｎｍ離れた再生ヘッドのＧＭＲ素子にたまった電荷を放電（ＡＣ放電）することができる。このように、放電機構の特徴は、［１］再生ヘッドからの距離が５０ｎｍ以内であること、［２］再生ヘッドに対向させて金属と誘電体を交互に通過させること、にある。

ＡＣ電界を印加する手段としては、通常の電波発生と同様なアンテナを用いることも考えられる。しかし、アンテナでは電界の到達距離が長いために、ヘッド以外の機器にも影響を及ぼす。また、アンテナを用いた場合、磁気記録装置の機構部の形態によっては逆に帯電する場合もありうる。しかも、アンテナからは再生ヘッドに大きな電界を印加することはできない。これに対して、再生ヘッドに対向して金属と誘電体を交互に通過させれば、遠くまで及ぶ電界を発生させることはできないが、近接した５０ｎｍ以内の距離では十分に放電できるだけの交番電界を印加できる。これにより、磁気記録装置の他の機器に影響を与えずにＧＭＲ素子にたまった電荷を放電できる。

本発明の実施形態において、誘電体の誘電率は１以上であればよく、空気であってもよい。誘電率が高いほど放電能力が高まるので、誘電体の誘電率は３以上であることが好ましい。また、誘電体と金属の表面に保護層として、摺動性能の高いカーボンなどを５ｎｍ以下の厚さで成膜してもよい。カーボンは導電性を有するが、薄いと誘電体の電荷を全て逃がすことはできない。交流電界の周波数、すなわち、金属部分と誘電体部分の通過周波数は１ＭＨｚ以上であれば、高い放電効果が得られるので好ましい。誘電体の大きさは現実的な移動速度（回転速度）で１ＭＨｚ以上の周波数が得られる程度であればいい。具体的には、移動方向に２００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下がより好ましい。放電効率を上げるためには、ＧＭＲ素子と放電機構との距離は３０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下がより好ましい。

限られた筐体スペースの中で放電機構を設置するには、ＧＭＲ素子と２０ｎｍ程度離れて回転している磁気ディスク上に放電機構を形成することが好ましい。この場合、放電機構は、磁気ディスクの周方向に金属と誘電体とが交互に形成され、半径方向には一部を占める形態でもよいし、半径方向にほぼディスク全面にわたって存在する形態でもよい。

再生ヘッドのＧＭＲ素子の帯電を防ぐには、筐体を工夫することが好ましい。通常の磁気記録装置には、偏平な直方体の筐体が用いられる。筐体の最も面積の広い面は金属で作られることが多い。この構造では、磁気記録装置自体が２枚の金属板を対向させたコンデンサーと等価になる。実際には上面と下面は何らかの回路を通して導通しているので、大きな静電容量をもたないはずである。しかし、上面（蓋体）の下には、誘電体であるディスク基板や印刷配線板やその他の構成部品が不規則に配置されているため、わずかではあるが局所的に電荷が分布し、並列したコンデンサー列と等価になる。このような電荷は金属面上にあるので、電荷密度でいえば問題ないように見える。しかし、わずかな電荷量でも何らかの理由で再生ヘッドのＧＭＲ素子へ注入されると、数ｎｍの薄膜を含むＧＭＲ素子を容易に破壊しうる。従って、装置全体が蓄える電荷量を減らすためには、筐体の最も広い面の面積を減らす必要がある。このように、表面積の小さい筐体を用いれば、筐体での静電容量の変化を金属面の導電性によって低く抑えることができる。本発明の実施形態においては、筐体の最も広い面の面積は２０００ｍｍ²以下が好ましく、１０００ｍｍ²以下がより好ましい。

筐体の最も面積の広い二面の間の間隔が大きいと、磁気記録装置全体としての静電容量は小さくなる。しかし、広い面積に空間や異種物質が配置されるため、内容構造物による静電容量の変化は大きくなる。従って、筐体の二面間の間隔はなるべく短くすることが好ましい。具体的には、筐体の二面間の間隔は６ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましい。

再生ヘッドのＧＭＲ素子をより効率的に放電させるには、金属と誘電体が交互に形成された磁気ディスク上に磁気ヘッドをローディングする際に、ＧＭＲ素子に通電しないようにすることが好ましい。磁気記録装置に電源が投入されずに保持あるいは運搬されているときには、何らかの理由で大きな電荷が保持されている場合が多い。そのような電荷を放電するには、最初はＧＭＲ素子に通電しないで放電機構を用いて放電させ、その後にＧＭＲ素子に通電するようにすることが好ましい。

以下、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明する。

実施例１
図１を参照して、本発明の実施形態に係る磁気記録装置を説明する。この磁気記録装置は、筐体１０の内部に、磁気ディスク１１と、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）を用いた再生ヘッドを含むヘッドスライダー１６と、ヘッドスライダー１６を支持するヘッドサスペンションアッセンブリ（サスペンション１５とアクチュエータアーム１４）と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１７と、回路基板とを備える。

磁気ディスク１１はスピンドルモータ１２に取り付けられて回転され、垂直磁気記録方式により各種のディジタルデータが記録される。ヘッドスライダー１６に組み込まれている磁気ヘッドはいわゆる複合型ヘッドであり、ＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドと、単磁極構造の記録ヘッドとを含む。アクチュエータアーム１４の一端にサスペンション１５が保持され、サスペンション１５によってヘッドスライダー１６を磁気ディスク１１の記録面に対向するように支持する。アクチュエータアーム１４はピボット１３に取り付けられる。アクチュエータアーム１４の他端にはアクチュエータとしてボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１７が設けられている。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１７によってヘッドサスペンションアッセンブリを駆動して、磁気ヘッドを磁気ディスク１１の任意の半径位置に位置決めする。回路基板はヘッドＩＣを備え、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の駆動信号、および磁気ヘッドによる読み書きを制御するための制御信号などを生成する。

図２に磁気ディスク１１とヘッドスライダー１６との位置関係を模式的に示す。ヘッドスライダー１６は磁気ディスク１１に対して相対的に左から右に向かって移動する。ヘッドスライダー１６の終端部（磁気ディスク１１との距離が最も近い部分）に再生ヘッドおよび記録ヘッドが形成されている。ヘッドスライダー１６はサスペンション１５に支持され、ヘッドスライダー１６と磁気ディスク１１との距離は、サスペンション１５のばねの力とヘッドスライダー１６が発生する浮上力の釣り合いで決まる。

図３にヘッドスライダーの媒体対向面を示す。媒体対向面（ＡＢＳ）２１において、斜線を施した部分が紙面の手前側に盛り出している。この構造により適切な浮上力を生み出す。ヘッドスライダーの後端位置に磁気ヘッド２２が形成されている。磁気ヘッド２２は、ＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドと、単磁極構造の記録ヘッドとを含む。なお、図３に示した構造は特定の仕様を満たすための一例であって、本発明においては、ＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドが設置されている限り、どのような形態のＡＢＳであってもよい。

図４に磁気ヘッド２２の一例を示す。一対のシールド３１、３２の間にＧＭＲ素子３３が挟まれている。一方のシールド３２はリターンヨークを兼ねており、このシールド３２に接続するように単磁極ヘッド３４が形成されている。単磁極ヘッド３４にはコイル３５が巻かれている。なお、図４に示した構造は一例であり、磁気ヘッド２２の構造は特に限定されない。

図５にヘッドスライダーと放電機構との位置関係を示す。図５に示すように放電機構４０は平坦な形状をなし、金属４１と誘電体４２が交互に形成されている。本実施例における放電機構４０は、金属４１としてＷ、誘電体４２としてＡｌ₂Ｏ₃を交互に配置したディスクの形態をなしている。金属部の長さを２００ｎｍ、誘電体部の長さを２００ｎｍとし、それぞれの厚さ（図５における上下方向の長さ）を５０ｎｍとした。図示していないが、放電機構４０の表面には約５ｎｍのカーボン保護膜と潤滑剤が塗布されている。放電機構４０を作製するには後述するように磁気ディスク表面に放電機構を設ける場合と同じ手法を用いた。

ヘッドスライダー１６は放電機構４０上に数十ｎｍの浮上量で支持される。放電機構４０を回転させると、ヘッドスライダー１６の後端に形成された再生ヘッドから５０ｎｍ以内、好ましくは３０ｎｍ以内、より好ましくは２０ｎｍ以内の距離で、放電機構４０の金属４１と誘電体４２が交互に通過する。

まず、スピンドルに通常の磁気ディスクを設置し、図１に示す構造の磁気記録装置を組み立て、磁気ヘッドを浮上させる実験を行った。筐体としては２．５インチ、１．８インチ、１インチ、または０．８５インチのディスクを搭載する標準のものを用いた。ＧＭＲ素子としては、ＣＩＰ−ＧＭＲ、ＣＰＰ−ＧＭＲ、ＴＭＲ、ＣＣＰ−ＧＭＲの４種類のものを用いた。筐体４種類、ヘッド４種類を２セットずつ、合計３２台の装置を試作した。

加速劣化試験として、湿度５％に保った部屋に１週間以上放置した筐体のまわりを５分間毛糸でこすり静電気を発生させた。その後、磁気ヘッドをローディングし、ＧＭＲ素子の両端で測定した電圧に基づいてＧＭＲ素子の損傷度合いを調べた。それぞれ毛糸でこする試験を１０回行い、ＧＭＲ素子の静電破壊発生率を調べた。その結果を図６に示す。

通常の磁気ディスクを設置した磁気記録装置の場合、１６種類の全ての装置において少なくとも１回の静電破壊が観測された。図６において、○は静電破壊数が２個以下、△は５個以下、□は１０個以下、×は１１個以上のものである。媒体サイズが大きいほど静電破壊されやすいことがわかった。また、ＣＣＰ−ＧＭＲおよびＴＭＲの方が静電破壊に弱いこともわかった。

次に、磁気ディスクを放電機構４０に代えた実験を行ったところ、全ての装置で１回も静電破壊が起こらなかった。このことから、本発明に係る放電機構は、ＧＭＲ素子の静電破壊を防ぐ効果があることがわかった。

実施例２
放電機構を設けた磁気ディスクを用いて磁気記録装置を試作した。図７に示すように、放電機構は磁気ディスク１１の周方向に沿って交互に連続して形成された金属４１と誘電体４２を含み、半径方向には一部を占める形態でもよい。図８に示すように、放電機構は磁気ディスク１１の周方向に沿って交互に連続して形成された金属４１と誘電体４２を含み、半径方向にほぼディスク全面にわたって形成された形態でもよい。サーボ信号として利用される磁性体パターンと磁性体パターンを分離する誘電体を有するサーボ領域を放電機構として用いることもできる。

図９に本実施例に係る放電機構を設けた磁気ディスクの断面図を示す。図９に示す磁気ディスクは、ディスク基板５１上に、軟磁性下地層（ＳＵＬ）５２、記録層５３、保護層５４を堆積し、保護層５４上に潤滑層５５を塗布したものである。本実施例に係る磁気ディスクは、磁性体５６のパターンがそれの間を埋める誘電体５７によって分離された構造を有することに特徴がある。本実施例の場合、ディスク基板５１はガラス製で直径０．８５インチである。

本実施例の磁気ディスクには、通常の垂直磁気記録媒体に用いられる材料および各層の積層構造を適用することができる。以下、磁気ディスクの各層に用いられる材料や、各層の積層構造について説明する。

＜基板＞
基板としては、たとえばガラス基板、Ａｌ系合金基板、セラミック基板、カーボン基板、酸化表面を有するＳｉ単結晶基板、およびこれらの基板の表面にＮｉＰ層を形成したものなどを用いることができる。ガラス基板には、アモルファスガラスまたは結晶化ガラスを用いることができる。アモルファスガラスとしては、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスなどがある。結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスなどがある。セラミック基板としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの焼結体を繊維強化したものなどを用いることができる。基板の表面にＮｉＰ層を形成するには、メッキやスパッタリングが用いられる。

＜軟磁性下地層＞
図２の磁気記録媒体は、軟磁性下地層（ＳＵＬ）上に垂直磁気記録層を有するいわゆる垂直二層媒体である。垂直二層媒体の軟磁性下地層は、記録磁極からの記録磁界を通過させ、記録磁極の近傍に配置されたリターンヨークへ記録磁界を還流させるために設けられている。すなわち、軟磁性下地層は記録ヘッドの機能の一部を担っており、記録層に急峻な垂直磁界を印加して、記録効率を向上させる役目を果たす。

軟磁性下地層には、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏのうち少なくとも１種を含む高透磁率材料が用いられる。このような材料として、ＦｅＣｏ系合金たとえばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど、ＦｅＮｉ系合金たとえばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど、ＦｅＡｌ系およびＦｅＳｉ系合金たとえばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど、ＦｅＴａ系合金たとえばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど、ＦｅＺｒ系合金たとえばＦｅＺｒＮなどが挙げられる。

軟磁性下地層に、Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微結晶構造、または微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いることもできる。

軟磁性下地層の他の材料として、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、ＴｉおよびＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることもできる。Ｃｏは、好ましくは８０ａｔ％以上含まれる。このようなＣｏ合金をスパッタリングにより成膜した場合にはアモルファス層が形成されやすい。アモルファス軟磁性材料は、結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示す。また、アモルファス軟磁性材料を用いることにより、媒体の低ノイズ化を図ることができる。好適なアモルファス軟磁性材料としては、たとえばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、及びＣｏＺｒＴａ系合金などを挙げることができる。

軟磁性下地層の下に、軟磁性下地層の結晶性の向上または基板との密着性の向上のためにさらに下地層を設けてもよい。下地層材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、もしくはこれらを含む合金、またはこれらの酸化物、窒化物を用いることができる。

軟磁性下地層と垂直磁気記録層との間に、非磁性体からなる中間層を設けてもよい。中間層の役割は、軟磁性下地層と記録層との交換結合相互作用を遮断すること、および記録層の結晶性を制御することである。中間層材料としては、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、もしくはこれらを含む合金、またはこれらの酸化物、窒化物を用いることができる。

スパイクノイズ防止のために軟磁性下地層を複数の層に分け、厚さ０．５〜１．５ｎｍのＲｕを挟んで反強磁性結合させてもよい。また、軟磁性層と、ＣｏＣｒＰｔ、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持った硬磁性膜またはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性体からなるピニング層とを交換結合させてもよい。この場合、交換結合力を制御するために、Ｒｕ層の上下に、磁性層たとえばＣｏ、または非磁性層たとえばＰｔを積層してもよい。

＜垂直磁気記録層＞
垂直磁気記録層には、たとえば、Ｃｏを主成分とし、少なくともＰｔを含み、必要に応じてＣｒを含み、さらに酸化物（たとえば酸化シリコン、酸化チタン）を含む材料が用いられる。垂直磁気記録層中では、磁性結晶粒子が柱状構造をなしていることが好ましい。このような構造を有する垂直磁気記録層では、磁性結晶粒子の配向性および結晶性が良好であり、結果として高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を得ることができる。上記のような構造を得るためには、酸化物の量が重要になる。酸化物の含有量は、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｒの総量に対して、３ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下が好ましく、５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下がより好ましい。垂直磁気記録層中の酸化物の含有量が上記の範囲であれば、磁性粒子の周りに酸化物が析出し、磁性粒子を孤立化および微細化させることができる。酸化物の含有量が上記範囲を超える場合、酸化物が磁性粒子中に残留し、磁性粒子の配向性、結晶性を損ね、さらには磁性粒子の上下に酸化物が析出し、結果として磁性粒子が垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造が形成されなくなる。一方、酸化物の含有量が上記範囲未満である場合、磁性粒子の孤立化および微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られなくなる。

垂直磁気記録層のＰｔの含有量は、１０ａｔ％以上２５ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔ含有量が上記範囲であると、垂直磁気記録層に必要な一軸磁気異方性定数Ｋｕが得られ、さらに磁性粒子の結晶性、配向性が良好になり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られる。Ｐｔ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性、配向性が損なわれるおそれがある。一方、Ｐｔ含有量が上記範囲未満である場合、高密度記録に適したＫｕしたがって熱揺らぎ特性が得られなくなる。

垂直磁気記録層のＣｒの含有量は、０ａｔ％以上１６ａｔ％以下が好ましく、１０ａｔ％以上１４ａｔ％以下がより好ましい。Ｃｒ含有量が上記範囲であると、磁性粒子の一軸磁気異方性定数Ｋｕを下げることなく高い磁化を維持でき、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られる。Ｃｒ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子のＫｕが小さくなるため熱揺らぎ特性が悪化し、かつ磁性粒子の結晶性、配向性が悪化し、結果として記録再生特性が悪くなる。

垂直磁気記録層は、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｒ、酸化物に加えて、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅから選ばれる１種類以上の添加元素を含んでいてもよい。これらの添加元素を含むことにより、磁性粒子の微細化を促進するか、または結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。これらの添加元素の合計含有量は、８ａｔ％以下であることが好ましい。８ａｔ％を超えた場合、磁性粒子中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子の結晶性、配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られなくなる。

垂直磁気記録層の他の材料としては、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＰｔＣｒＯ、ＣｏＰｔＳｉ、ＣｏＰｔＣｒＳｉが挙げられる。垂直磁気記録層に、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｈおよびＲｕからなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする合金と、Ｃｏとの多層膜を用いることもできる。また、これらの多層膜の各層に、Ｃｒ、ＢまたはＯを添加した、ＣｏＣｒ／ＰｔＣｒ、ＣｏＢ／ＰｄＢ、ＣｏＯ／ＲｈＯなどの多層膜を用いることもできる。

垂直磁気記録層の厚さは、５〜６０ｎｍが好ましく、１０〜４０ｎｍがより好ましい。この範囲の厚さを有する垂直磁気記録層は高記録密度に適している。垂直磁気記録層の厚さが５ｎｍ未満であると、再生出力が低過ぎてノイズ成分の方が高くなる傾向がある。一方、垂直磁気記録層の厚さが４０ｎｍを超えると、再生出力が高過ぎて波形を歪ませる傾向がある。垂直磁気記録層の保磁力は、２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）以上であることが好ましい。保磁力が２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。垂直磁気記録層の垂直角型比は、０．８以上であることが好ましい。垂直角型比が０．８未満であると、熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。

＜保護層＞
保護層は、垂直磁気記録層の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐ作用を有する。保護層の材料としては、たとえばＣ、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂を含む材料が挙げられる。保護層の厚さは、１〜１０ｎｍとすることが好ましい。保護層の厚さを上記の範囲にすると、ヘッドと媒体の距離を小さくできるので、高密度記録に好適である。

＜潤滑層＞
潤滑剤としては、たとえばパーフルオロポリエーテル、フッ化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いることができる。

以下、磁気ディスクの製造方法の一例を説明する。
＜スタンパ作製＞
まず、このパターンの元になる原盤を作製した。Ｓｉ基板上に感光性樹脂を塗布し、該感光性樹脂層に電子線を照射して潜像を形成し、この潜像を現像することにより凹凸パターンを形成した。凹凸パターンは、所定のタイミングで電子線を基板上の感光性樹脂に照射するための信号源とその信号源に同期して高精度に基盤を移動させるステージを具備する露光装置を用いて形成した。

作製されたレジスト原盤の上に通常のスパッタリング法によってＮｉ導電膜を形成した。次に、導電膜の上に電鋳法により厚さ約３００μｍのニッケル電鋳膜を形成した。電鋳には昭和化学（株）製の高濃度スルファミン酸ニッケルメッキ液（ＮＳ−１６０）を使用した。電鋳条件は次の通りである。

スルファミン酸ニッケル：６００ｇ／Ｌ
ホウ酸：４０ｇ／Ｌ
界面活性剤（ラウリル硫酸ナトリウム）：０．１５ｇ／Ｌ
液の温度：５５℃
ｐＨ：３．８〜４．０
電流密度：２０Ａ／ｄｍ²。

この後、レジスト原盤から電鋳膜を剥離することにより、導電膜及び電鋳膜及びレジスト残渣を備えたスタンパが得られる。次にレジスト残渣を酸素プラズマアッシング法で除去する。酸素プラズマアッシングは例では酸素ガスを１００ｍｌ／ｍｉｎで導入し４Ｐａの真空に調整されたチャンバー内において１００Ｗで１０分間プラズマアッシングを行った。

こうして得られたファザースタンパ自体をインプリントスタンパとして使用できるが、このファザースタンパに上記の電鋳処理を繰り返し、スタンパを大量複製した。まずファザースタンパの表面に、レジスト残渣を除去する工程と同様の酸素プラズマアッシング法によるパッシベーションで酸化膜を形成した。酸素ガスを１００ｍｌ／ｍｉｎで導入し４Ｐａの真空に調整されたチャンバー内において２００Ｗで３分間処理した。この後、電鋳法により前述したものと同じ手法でニッケル電鋳膜を形成した。この後、ファザースタンパから電鋳膜を剥離してファザースタンパの反転型であるマザースタンパを得た。ファザースタンパからマザースタンパを得る工程を繰り返すことにより１０枚以上の同じ形状のマザースタンパを得た。

この後、ファザースタンパからマザースタンパを得る手順と同様にして、マザースタンパ表面に酸化膜をパッシベーションし、電鋳膜を形成して剥離することにより、ファザースタンパと凹凸形状が同じサンスタンパを得た。

＜インプリント＞
（サン）スタンパをアセトンで５分間超音波洗浄をした後、フッ素系剥離剤として塩素系フッ素樹脂含有シランカップリング剤であるフルオロアルキルシラン［CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂Si(OMe)₃］（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製の商品名ＴＳＬ８２３３）をエタノールで２％に希釈した溶液で３０分以上浸し、ブロアで溶液をとばした後に、窒素雰囲気中１２０℃で１時間アニールした。磁気ディスクにレジスト（ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製の商品名Ｓ１８１８をpropyleneglycol monomethyl ether acetate（ＰＧＭＥＡ）で５倍に希釈したもの、またはＳ１８０１）をスピンコータで塗布し、凹凸パターンが形成されたスタンパを４５０ｂａｒで６０秒間プレスすることによって、レジストにそのパターンを転写した。その後、真空ピンセットを用いてスタンパを剥離した。レジスト膜にパターン転写した後、５分間ＵＶ照射で表面凹凸形状を硬化させた後、１６０℃で３０分加熱してレジスト膜全体を架橋した。

＜媒体エッチング＞
磁気ディスク上の凹部のレジスト残渣を除去するため、酸素ガスによるＲＩＥを行った。続けて、Ａｒイオンミリングで磁気記録媒体をエッチングする。強磁性記録層のダメージをなくすため、再付着（リデポ）現象を抑えるように、イオン入射角を３０°、７０°と変化させてエッチングした。磁性体エッチング後、エッチングマスクの剥離のために酸素ＲＩＥを用いた。磁性体加工後、保護膜としてカーボン保護膜を形成した。作製した媒体に潤滑剤をディップ法で塗布した。

以上のプロセスで、表面凹凸を有する磁気ディスクを作製することができる。この場合、金属部は磁性体であるＣｏＣｒＰｔ等からなり、誘電体部は空気とカーボン保護膜と潤滑剤の混合体となる。このときの放電機構は、図７に模式的に示すように、あるトラック上に金属部４１と誘電体部４２とが交互に配置されたパターンをなしている。

一方、表面が実質的に平坦な磁気ディスクを作ることもできる。このような磁気ディスクの製造方法を以下に示す。

スタンパ作製プロセスは上記のものと同じである。インプリントプロセスにおいて、磁気ディスクにＳＯＧ（Spin On Glass）をスピンコータで塗布した。ＳＯＧに使用されているものは、シロキサンの化学構造によって、シリカガラス、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー（ＭＳＱ）、水素化シルセスキオキサンポリマー（ＨＳＱ）、水素化アルキルシロキサンポリマー（ＨＯＳＰ）などに分類できる。ここでは、東京応化株式会社製のＴ−７とダウコーニング社製のＦＯＸをメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）で５倍に希釈したものを用いた。ＳＯＧ塗布後、オーブンに入れ１００℃で２０分間プリベークを行い、ＳＯＧの中の溶媒を飛ばし、適度な硬度に保つ。その後、記録トラックとサーボ情報のパターンが埋め込まれたスタンパを４５０ｂａｒで６０秒間プレスすることによって、レジストにそのパターンを転写した。

次に、エッチングプロセスにおいて、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘電結合プラズマ）エッチング装置を用いてＳＯＧ膜の残差除去を行った。エッチングガスにはＳＦ₆を用いた。チャンバー圧は２ｍＴｏｒｒとした。ＩＣＰはＣｏｉｌ ＲＦとＰｌａｔｅｎ ＲＦを、それぞれ１００Ｗとした。エッチング時間は、２分４０秒であった。磁気ディスクのミリングプロセスは前記と同様であった。

ミリング後、レジストに用いたＳＯＧと同様のＳＯＧを用いてスピンコータで埋め込みを行った。その後、ミリングで再び磁性膜が出るまでエッチバックを行った。この場合、誘電体部５７はＳｉＯ₂となる。このほか、埋め込みには通常のスパッタ法でＡｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅などを成膜し、その後ミリングでエッチバックするプロセスを用いることができる。スパッタできる任意の材料を誘電体部の材料とすることができる。

なお、エッチバックの量を多めにすることで、誘電体を埋め込み、かつ表面に凹凸を設けた図１０に示す磁気ディスクを作製することもできる。また、上記と同様の方法で基板５１に凹凸を形成し、そのまま通常の磁気ディスクの製造方法で成膜することで、図１１に示す磁気ディスクを作製することもできる。さらには、上述の誘電体の埋め込みとエッチバックを組み合わせて、図１２に示すような、凹凸を有する基板５１を用いて、表面が実質的に平坦な磁気ディスクを作製することもできる。

本実施例で作製した磁気ディスクを用いて実施例１と同様の静電破壊加速検査を行った。その結果、静電破壊は全く起こらなかった。また、０．８５インチの型式の装置については、図１０、１１、１２の構造の磁気ディスクを作製して、同様の静電破壊実験を行った。これらの磁気ディスクでは、半径方向のほぼ全面に延び、周方向の長さが約１００ｎｍであり、金属部と誘電体部を含むサーボ領域を放電機構として用いた。サーボ領域はディスクの円周上で１２８回現れ、残りを記録トラックを形成したデータ領域として情報を記録できるようにした。こうすることで、放電機構と磁気記録を両立させることができる。加速試験の結果は同じく、静電破壊は起こらなかった。これは、本発明によれば磁気ディスクの製造方法にかかわらず、磁気ディスク上に金属部と誘電体部を設けるだけで静電破壊を防止する効果が得られることを示している。

実施例３
実施例２と同様の磁気記録装置を作製した。０．８５インチまたは１．０インチの磁気ディスクを用いた。図１３に示すように、筐体の最も広い面である上面６１の面積を１０００〜４０００ｍｍ²の範囲で変えた。上面と下面との面間隔Ｄは６ｍｍとした。０．８５インチ媒体の場合には、上面の面積は１０００、２０００、３０００ｍｍ²、１．０インチの場合には２０００、３０００、４０００ｍｍ²であった。装置数は各セットにつき１０台、すなわち１０００、４０００ｍｍ²のものをそれぞれ１０台、２０００、３０００ｍｍ²のものをそれぞれ２０台作製した。

実施例２より過酷な加速試験として、磁気記録装置をパソコン（ＰＣ）に接続して記録再生動作を１０分間行ったあと引き抜き、湿度５％に保った部屋に１週間以上放置し、筐体をウールのポケットに入れ、結線を外した状態で５００回振動させた後、再びＰＣに接続した。また、この際、ヘッドを媒体上にローディングする前に通電するようにした。これらの試験結果を図１４に示す。この図において、○は静電破壊が起こらなかったもの、△は静電破壊を起こしたものが１０％以下、□は静電破壊が５０％以下、×は残りを意味する。この図からわかるように、上面面積が２０００ｍｍ²以下の場合に、静電破壊を防止する効果が高いことがわかる。この試験は加速試験であるので、この試験で静電破壊率が１０％以下であれば製品としては問題ないレベルであると考えられる。たとえば、磁気記録装置のＰＣへの装着部を静電気が起こりにくい環境にするなどの対策により実用化を図ることができる。より高密度の磁気記録が行えるＴＭＲ素子またはＣＣＰ−ＧＭＲ素子を用いる場合には、１０００ｍｍ²以下の筐体を用いる方が安全である。

面間隔を８ｍｍとしたドライブを作製して、上記と同様の試験を行ったところ、１０００ｍｍ²であっても、破壊率は５０％以下であった。また、１０００ｍｍ²の装置について面間隔を５ｍｍにしたところ、ＴＭＲ素子、ＣＣＰ−ＧＭＲ素子ともに破壊率ゼロとなった。

実施例４
実施例３で作製した筐体の上面面積が２０００ｍｍ²、３０００ｍｍ²の磁気記録装置について、ヘッドを磁気ディスク上にローディングする前にヘッドに通電しないで上記と同様の実験を行った。その結果、上面面積が２０００ｍｍ²の場合でも、ＴＭＲ素子、ＣＣＰ−ＧＭＲ素子に静電破壊が起こらなくなった。過酷な環境が想定される仕様の装置を作製する場合には、ヘッドを媒体にローディングする前にヘッドに通電しないようにすることで再生素子の静電破壊を防ぐことができることがわかった。

本発明の実施形態に係る磁気記録装置を示す斜視図。 磁気ディスクとヘッドスライダーとの位置関係を模式的に示す図。 ヘッドスライダーの媒体対向面を示す平面図。 磁気ヘッドの構造を示す断面図。 放電機構とヘッドスライダーとの位置関係を模式的に示す図。 種々のサイズの磁気ディスクを用いて作製された磁気記録装置について、ＧＭＲ素子の静電破壊加速試験の結果を示す図。 放電機構を設けた磁気ディスクの一例を示す斜視図。 放電機構を設けた磁気ディスクの他の例を示す斜視図。 放電機構を設けた磁気ディスクの一例を示す断面図。 放電機構を設けた磁気ディスクの他の例を示す断面図。 放電機構を設けた磁気ディスクの他の例を示す断面図。 放電機構を設けた磁気ディスクの他の例を示す断面図。 本発明の実施形態に係る磁気記録装置に用いられる筐体を示す斜視図。 種々の上面面積を有する筐体を用いて作製された磁気記録装置について、ＧＭＲ素子の静電破壊加速試験の結果を示す図。

符号の説明

１０…筐体、１１…磁気ディスク、１２…スピンドル、１３…ピボット、１４…アクチュエータアーム、１５…サスペンション、１６…ヘッドスライダー、１７…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、２１…ヘッドスライダーのＡＢＳ、２２…磁気ヘッド、３１、３３…シールド、３２…ＧＭＲ素子、３４…単磁極ヘッド、３５…コイル、４０…放電機構、４１…金属部、４２…誘電体部、５１…ディスク基板、５２…下地層、５３…記録層、５４…保護層、５５…潤滑層、５６…磁性体部、５７…誘電体部。

Claims (4)

1. 磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を回転させるスピンドルと、巨大磁気抵抗効果素子を用いた再生ヘッドを備えた浮上型のヘッドスライダーと、前記ヘッドスライダーを前記磁気記録媒体上で移動させるアクチュエータと、これらの各部材を収納する筐体とを有する磁気記録装置であって、前記再生ヘッドから５０ｎｍ以内の距離で金属と誘電体を交互に通過させることが可能な放電機構を有することを特徴とする磁気記録装置。
2. 前記磁気記録媒体は、金属と誘電体が周方向に交互に配置された構造を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録装置。
3. 前記筐体の最も面積の広い二面が金属を主とする物質からなり、それらの面の面積が２０００ｍｍ²以下であり、かつ二面間の間隔が６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録装置。
4. 前記浮上型のヘッドスライダーの前記磁気記録媒体上へのローディング時に、前記再生ヘッドは非通電状態にあることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気記録装置。

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