JP2006147046A - 磁気記録媒体、磁気記録媒体の製造方法、および磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高トラック密度でありながら記録トラック間のクロストラックイレージャを低減させることにより、高面記録密度の磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】表面が平坦な非磁性基板上に高保磁力の記録層を形成した磁気記録媒体において、スピンドル上で媒体を一定速度で回転させ、スポットサイズ５００nm以下のレーザーを前記磁気記録媒体の表面に照射し、局所的にアニールする。レーザーの照射停止後、アニールした領域の膜が構造変化し、保磁力が低下する。このようにレーザー照射により形成したデータトラックを同心円状に多数形成する。１つのデータトラックの幅はレーザー照射領域内の高温部の幅にまで狭めることができるほか、データトラックと隣接するデータトラックを磁気的に分離し、ディスクリートトラックを形成することができるため、記録時のクロストラックイレージャの低減を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気記録媒体及びその製造方法並びに磁気記録装置に関し、更に詳細には、ハードディスク、フレキシブルディスクのようにヘッドが一時的または定常的に接触するタイプの磁気記録媒体及びその製造方法並びに磁気記録装置に関する。

近年の高度情報化社会の進展に対応して、情報記録装置の大容量化・高密度化に対するニーズは高まる一方である。かかるニーズに応える情報記録装置の一つとして磁気記録装置が知られている。磁気記録装置は、例えば、大型サーバー、並列型コンピュータ、パーソナルコンピュータ、ネットワークサーバー、ムービーサーバー、モバイルＰＣ等の大容量記録装置として使用されている。磁気記録装置は、情報が記録される磁気記録媒体と、磁気記録媒体の情報を記録再生するための磁気ヘッドを備える。磁気記録媒体は、円板状の基板の上に記録層としてコバルト合金などの強磁性薄膜がスパッタ法などにより形成されており、記録層上には、耐摺動性、耐食性を高めるために、保護膜と潤滑膜が形成されている。また，次世代垂直記録媒体として非特許文献１に開示されるような人工格子多層膜が注目されている。

最近になって、磁気記録装置の高記録密度化が進み、磁気記録媒体の線記録密度やトラック方向の記録密度も十分に高くなってきた。記録密度を更に向上さるためには、さらなる磁化反転単位の微細化や読み取りヘッドの高感度化が有効なことがわかっている、このうち磁化反転単位の微細化、すなわち磁性結晶粒の微細化は磁化状態が熱的に不安定になり熱減磁を起こしてしまうことが知られている。これを防ぐ為に、記録媒体における磁性体の異方性を上げ高保磁力化がなされている。高保磁力化した媒体に記録する為にはヘッドの主磁極の飽和磁化を上げることで、書き込み能力が向上されてきた。しかし、このような高記録密度媒体における書き込み能力の向上や読み取りヘッドの高感度化は記録再生時、隣接トラックへの書き込むクロストラックイレージャや隣接トラックからの信号を読み取るクロストラックリードのような記録トラック間での磁気的相互干渉が起きてしまう問題点が発生している。

この問題を解決する方法として、磁気ヘッドにおいては主磁極形状やリードトラック幅の縮小など改善が図られている。また媒体の構造に関しては非特許文献２や特許文献1のように、データトラック間を物理的に分離してトラック間の磁気的干渉を小さくするディスクリートメディア等が考案されている。これらはデータトラック間の記録磁性層をなくし、または凹凸をつけ、物理的にトラック間の磁気的相互作用を小さくしている。

特開平０７−１２９９５３号公報 アプライド・フィジックス・レターズ,Ｖｏｌ.４７, ｐｐ.１７８−１８０, １９８５年 アイトリプルイー・トランザクション・オン・マグネティクスｖｏｌ３９, Ｎｏ４, ２００３年

しかしながら、これらの方法では、磁気記録媒体の作製プロセスが複雑になるだけでなく、該磁気記録媒体表面に凹凸ができるため、磁気ヘッドの浮上性に支障をきたす恐れがある。このような点を踏まえ、記録媒体表面の平坦性を維持しながら、トラック間のクロストラックイレージャを低減しながらトラック密度を上げる方法に関して検討を重ねた。

本発明はかかる上記のような問題点を解決する為になされたものであり、媒体表面の平滑性はそのままで、データトラック領域とデータトラックとデータトラック間の領域とを異なる磁気特性にすることにより、データトラック間を磁気的に分離し、トラック間の磁気的干渉を緩和し、その目的は高トラック密度を維持しながらトラック間のクロストラックイレージャを低減するものである。さらには、高密度の磁気記録媒体およびその製造方法を提供することである。

本発明の別の目的は、優れた耐熱擾乱特性を備え、高い面記録密度で情報を記録してもその情報を高Ｓ／Ｎで再生できる磁気記憶装置を提供することにある。

表面平滑性に優れた非磁性基板上に少なくとも1層の下地層、および少なくとも1層の記録層、保護膜を形成する。本発明に用いる磁気記録媒体としては高保磁力であって、そのアニール後の保磁力の変化の大きなものが適している。このとき、アニール後に保磁力が適度に減少する記録層を適切に選択することが重要である。ここで、高保磁力とは一般的に６ｋＯｅ以上のことであり、アニール後は４〜６ｋＯｅの保磁力であることが望ましい。該磁気記録媒体の保護膜上に磁気ヘッドの浮上安定性をよくするための潤滑膜を形成するが、これは後述するアニールの前でも後でもよい。

次にスポットサイズが５００ｎｍ以下であるレーザーを前記磁気記録媒体の表面にディスクを一定速度で回転させながら照射する。媒体表面がレーザーにより加熱され、レーザーパワー、照射時間を適切に制御することにより、スポットサイズより小さな領域、望ましくは２００ｎｍ以下の範囲内が高温状態になり、１トラック分が局所的に加熱される。レーザーの照射を停止し、媒体表面の温度が室温に戻ったときには、１トラック分の領域がアニールされ、該領域の磁気記録媒体とくに記録層の膜構造が変化することによって、アニール前に比べて磁気特性が変化する。一般的にはその保磁力が減少し、アニールによって保磁力が減少した領域が１トラックとして形成される。これをデータトラックとする。

このようなレーザーによる1トラックのアニールをディスク半径位置を少しずつ変えながら、繰り返し行うことにより、アニールによって磁気特性の変化した多数の同心円状のデータトラックが形成される。アニールによって磁気特性の変化したデータトラックとデータトラックの間の領域は成膜直後の状態のままであり、保磁力はアニールした領域より大きい。このようにレーザーにより保磁力が減少したトラックと該トラック間の保磁力が高い領域の２つの領域が形成される。

ここで、データトラック上に磁気ヘッドを用いて記録を行うことにより、アニールした部分にのみ記録磁区が形成される。データトラックとデータトラックの間の領域は保磁力が高いため磁気ヘッドでは十分な記録磁区が形成できない。つまり、媒体上に磁気ヘッドのトラック幅よりも微小な幅を持つデータトラックが形成することができる。このようにして、微小なトラック幅を形成することにより、隣接するトラック間の相互作用を低減し、トラック間のクロストラックイレージャの影響を低減することができ、高密度な磁気記録媒体が得られる。

本発明ではレーザーによる加熱後、媒体の保磁力が加熱前に比べて２０％以上低下しているのが望ましい。そのためには媒体の構造を適切に選択することが要求される。例えばＣｏ／Ｐｄ系積層膜垂直記録媒体は薄いＣｏ膜と薄いＰｃ膜が交互に積層された記録層を有する。さらに該記録層中の磁性結晶粒を分離するためにＣｏ膜もしくはＰｄ膜のどちらかまたはその両方にホウ素Ｂや二酸化ケイ素ＳｉＯ_２等の材料を添加することができる。

前記Ｃｏ／Ｐｄ系積層膜はアニールによりその積層構造が変化しやすく、その成膜条件およびアニール条件を適切に調整することにより成膜直後の保磁力が高く、アニール後に磁気ヘッドで記録できるような保磁力まで低下する媒体を作製することが可能である。保磁力が２０％以上低下することにより、データトラック上とデータトラック間の領域の磁気特性の差が顕著になり、データトラックのみに記録し、データトラック間の領域には記録できないようにすることが可能となる。

本発明によるレーザーの加熱をするときに、レーザーのスポットサイズを５００ｎｍ以下にすることが望ましい。さらにレーザーパワー、照射時間を制御することにより、アニール前後の磁気特性の変化が大きくなる温度に達する幅を２００ｎｍ以下にすることができ、より微細な記録磁区が形成され、高記録密度の媒体が得られる。

ＨＤＤでは通常、サーボパターンを磁気的に磁気記録媒体上に記録する必要があるが、本発明によると、このサーボパターンを記録する工程において、そのサーボパターン記録装置に前記レーザーが照射可能な光ヘッドを具備させることで、レーザーによるアニールが行えるようになる。またレーザーによるアニール中、またはその直後にサーボパターンを記録し、高面密度記録に適した磁気記録媒体を提供することができる。

上記磁気記録媒体をＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）タイプの磁気ヘッド、回転駆動装置および信号処理装置を有する磁気記録装置に組み込むことにより、高Ｓ／Ｎ比で高密度な記録再生を行うことができる。

本発明は表面が平坦な非磁性基板上に少なくとも１層以上の下地層と少なくとも１層以上の記録層と保護膜を有する磁気記録媒体に対して、ディスクを回転させながら前記磁気記録媒体表面にレーザーを照射し、アニールすることによって、前記磁気記録媒体の積層構造を変化させ、局所的に保磁力を低下し、その保磁力の低下した部分に記録するものであって、その結果トラック幅の小さなデータトラックを形成することができる。すなわち磁気記録媒体の表面に凹凸をつけることなくクロストラックイレージャの影響を小さくしながらトラック密度を上げることができるため、高密度記録に適した磁気記録媒体を提供できる。本発明の磁気記録装置は上記磁気記録媒体を用いるため、面記録密度として１００Ｇｂ／Ｉｎ^２以上の高密度な磁気記録媒体を提供できる。

以下に、本発明による実施の形態の一例として、まず第1の様態の実施例を説明する。

非磁性基板として表面粗さが１．０ｎｍ以下の表面平滑性に優れたガラス基板を使用し、ハードディスク用量産型スパッタ装置を用いて、垂直磁気記録用の磁気記録媒体１として、ガラス基板の両面に接着層として膜厚５ｎｍのＴｉ膜、軟磁性裏打ち層として膜厚１００ｎｍのＦｅＣｏＢ膜、シード層として膜厚４ｎｍのＰｄＢ膜、記録層として膜厚０．２ｎｍのＣｏ膜と膜厚０．８ｎｍのＰｄＢ膜をそれぞれ１８回交互に積層した積層膜、保護層として膜厚５ｎｍのC膜を順に形成し、スパッタ装置から取り出した後、２ｎｍの潤滑膜を塗布したものを作製した。Ｃｏ／Ｐｄ積層膜垂直磁気記録媒体は高い異方性を有する為、６kOe以上の高い保磁力を有し、また加熱することによって、特にＣｏ／Ｐｄ積層膜の積層構造が変化しやすいため、本発明に用いるには適当な媒体である。このように高保磁力であって、アニール後の保磁力の変化が大きくなる形成条件を適切に選ぶことにより、最適な媒体構造が得られた。

次にスポットサイズが約５００ｎｍの波長４０３ｎｍの青色レーザーが照射可能な光ヘッド３を搭載したスピンドル装置にセットした。このレーザーを前記磁気記録媒体１の表面の加熱手段に用いた。ここで、ディスクを２０００ ｒｐｍで回転させながら媒体表面にレーザーのフォーカスを合わせパワー３mWでレーザーを２０秒間照射した。照射した領域の最高温度はおよそ３００度に達すること、および温度が３００度以上となる幅がおよそ１００ｎｍとなることが確認されている。このときの媒体とレーザーの模式図および断面図を図１および図2にそれぞれ示した。さらにアニールした部分の保磁力は７．０ ｋＯｅから５．２ｋＯｅまで低下していることをKerr効果の温度特性から確認した。またアニールした部分の残留保磁力Ｈ_０は１０．５ｋＯｅから７．２ｋＯｅに低下したことを残留保磁力の測定から確認した。このようなレーザー照射を、光ヘッドをディスクの半径位置を２００ｎｍピッチで動かしながらディスクの表と裏の全面にわたって行った。このようにして、図2のようにレーザー照射によってアニールされた領域、言い換えると保磁力が低下した領域４、およびアニールされていない領域、言い換えると保磁力が変化していない領域５の2つの領域が形成された。ここで、図2におけるレーザー照射によりアニールされた領域４を図１でのデータトラック２となる。

次に前記磁気記録媒体の電磁変換特性をスピンスタンドの記録再生評価装置を使って測定した。記録再生評価装置の磁気ヘッドは再生トラック幅２００ｎｍのGMRヘッドおよび書き込みトラック幅１５０ｎｍ、Ｂｓ2.0Tの主磁極を備えている。記録再生評価する際の磁気ヘッド主磁極表面から媒体記録層表面までの磁気的スペーシングは１５ｎｍとした。

ここで、前記レーザー照射後のアニールした領域を中心にして、線記録密度１００ｋｆｃｉの信号を記録して、その出力TAAの記録電流依存性を測定した。このときのディスク回転数は７２００ｒｐｍで行った。次に記録したトラックをはさんで、磁気ヘッドの半径位置を動かしながら記録電流を３０ｍAにしてクロストラックプロファイルを計測すると図３の結果が得られた。

比較例として、同一磁気ヘッドを用いて、上記媒体のアニール後と同程度である保磁力５．０ｋＯｅを有する別の磁気記録媒体にレーザーアニールは行わず、線記録密度１００ｋｆｃｉの信号を記録し、実施例と同様に記録電流依存性およびクロストラックプロファイルを計測した。その時の結果を図４に示す。図３および図４におけるクロストラックプロファイルの半値幅がトラック幅である。このトラック幅が大きいと高密度記録をしたときに、隣接トラックへの信号の書き込み、もしくは隣接トラックからの信号の読み込みにつながるので、この値は小さい方が望ましい。

実施例と比較例におけるトラックプロファイルからの求められた半値幅を比較すると、比較例では２５０ｎｍであるのに対して、実施例は１５０ｎｍとなり、その半値幅つまり記録領域の幅が小さくなったことがわかる。つまり、磁気ヘッドからの書き込み磁場に対し、レーザーでアニールし保磁力の小さくなった領域にだけ記録磁区が形成され、アニールを行っていない領域は、媒体の保磁力が高く磁気ヘッドの起磁力を上回っており、媒体に記録磁区が形成されなかったことがわかる。このように実施例では比較例に比べて、同一磁気ヘッドを用いて記録してもトラック幅が小さくなることがわかる。以上のようにトラックピッチを変えずにデータトラックの記録領域の幅を小さくすることにより、クロストラックイレージャが低減でき、より高面密度の磁気記録媒体を提供できることが確認された。

本実施例では磁気記録媒体としてＣｏ／Ｐｄ系積層膜を用いたが、これに限らず、ＣｏＣｒＰｔＢ系やＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ_２系媒体、規則合金系のＦｅＰｔ系やそれ以外の磁気記録媒体に用いる記録膜において、アニールにより膜構造および磁気特性が変化するものを用いることにより同様の効果を得ることは可能である。

さらに、光ヘッドを搭載し、偏心合わせ機構を持ったサーボトラックライタ装置を用いて、前記光ヘッドから照射された波長４０３ｎｍのレーザーによって前記磁気記録媒体をアニールし、かつ同時にまたはその直後に磁気記録媒体上のレーザー照射により保磁力が低下した部分にサーボパターンを形成した。

サーボライトの別な方法として、前記磁気記録媒体、ＧＭＲ型磁気ヘッド、信号処理装置、ヘッド駆動装置、回転駆動装置および光ファイバーを着脱可能な状態に組み込んだハードディスク装置に対して、光ファイバーを挿入し、光ファーバー先端の光ヘッドから波長４０３ｎｍ、パワー３ｍＷのレーザーを照射可能にし、該レーザーを前記磁気記録媒体の表面にフォーカスを合わせて照射し、磁気記録媒体をアニールすることができるようにした。前記ハードディスク装置に光ファイバーを挿入し、該光ファイバー先端の光ヘッドからレーザーを前記磁気記録媒体に照射しながら、前記磁気記録媒体を局所的にアニールしながら、同時にサーボライトを行った。アニールおよびサーボライトが完了すれば該光ファイバーを前記ハードディスク装置から取り除いた。

また別なサーボライトの方法として、レーザーが照射可能な光ヘッドおよび前記磁気記録媒体を具備する熱アシスト記録が可能な磁気記録装置に対し、該光ヘッドから波長４０３ｎｍ、パワー３ｍＷのレーザーを照射可能にし、該レーザーを前記磁気記録媒体の表面に照射し、磁気記録媒体をアニールすることができるようにした。光ヘッドからレーザーを前記磁気記録媒体に照射しながら、前記磁気記録媒体を局所的にアニールしながら、同時にサーボライトを行った。

図５に、本発明に従う磁気記憶装置２００の概略構成図を示す。磁気記憶装置２００は、磁気記録媒体１００と、磁気記録媒体１００を回転駆動するための回転駆動部１８と、磁気ヘッド１０と、磁気ヘッド１０を磁気記録媒体上で所望の位置に移動させるヘッド駆動装置１１と、記録再生信号処理装置１２を備える。

磁気記録媒体１００には実施例１で作製した磁気記録媒体もしくは実施例２でサーボライトを行った磁気記録媒体を用いた。磁気ヘッド１０は、単磁極型書き込み素子とＧＭＲ読み込み素子を備え、ヘッド駆動装置１１のアームの先端に設けられている。磁気ヘッド１０の単磁極型書き込み素子は、情報記録時に磁気記録媒体に記録するデータに応じた磁界を印加して磁気記録媒体に情報を記録することができる。磁気ヘッド１０のＧＭＲ読み込み素子は、磁気記録媒体からの漏洩磁界の変化を検出して磁気記録媒体に記録されている情報を再生することができる。記録再生信号処理装置１２は、磁気記録媒体１００に記録するデータを符号化して磁気ヘッド１０の単磁極型書き込み素子に記録信号を送信することができる。また、記録再生信号処理装置１２は、磁気ヘッド１０のＧＭＲ読み込み素子により検出された磁気記録媒体１００からの再生信号を復号することができる。

かかる磁気記憶装置２００を駆動し、磁気的スペーシング（磁気ヘッド１０の主磁極表面と磁気記録媒体１００）の記録層表面との距離）を１３ｎｍに維持しながら、線記録密度１１００ｋＢＰＩ、トラック密度１３０ｋＴＰＩの条件にて情報を記録し、記録した情報を再生して記録再生特性を評価したところ、トータルＳ／Ｎとして２５．２ｄＢを得た。更に、面記録密度１３０ギガビット／平方インチの記録密度にて記録再生することができた。

磁気記録媒体１を回転させながらレーザーを磁気記録媒体表面に照射しているところを示す模式図である。 レーザーを照射しアニールした磁気記録媒体１の断面図である。 実施例１で得られたトラックプロファイルである。 比較例で得られたトラックプロファイルである。 実施例２にもちいた磁気記録装置の概略図である。

符号の説明

１ 磁気記録媒体
２ データトラック
３ 光ヘッド
４ アニールされた領域
５ アニールされていない領域
１０ 磁気ヘッド
１１ ヘッド駆動装置
１２ 記録再生信号処理装置
１８ 回転駆動部
１００ 磁気記録媒体
２００ 磁気記録装置

Claims (6)

1. 表面が平坦な非磁性基板上に、少なくとも1層の下地層と少なくとも1層の記録層および保護層が、基板全面に一様に形成された磁気記録媒体において、
   記録トラック領域内の記録層と、記録トラック間の領域の記録層が異なる保磁力を有することを特徴とする磁気記録媒体。
2. 請求項１記載の磁気記録媒体において、記録トラック領域内の記録層の保磁力が記録トラック間の領域の記録層の保磁力より２０％低いことを特徴とする磁気記録媒体。
3. 請求項１から３のいずれか１項記載の磁気記録媒体において、記録トラック間の領域より低い保磁力を有する記録トラックの幅が２００ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
4. 請求項１から３記載のいずれか1項記載の磁気記録媒体の製造方法であって、前記磁気記録媒体表面は、平坦な非磁性基板上に少なくとも１層の下地層と少なくとも１層の記録層および保護層から構成され、保護層形成後、前記磁気記録媒体の表面にレーザーを照射して、前記磁気記録媒体を局所的にアニールする工程を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
5. 上記請求項４記載の磁気記録媒体の製造方法において、レーザーの照射中または照射後に磁気記録媒体上にサーボパターンを形成することを特徴とした磁気記録媒体の製造方法。
6. 上記請求項１から３記載のいずれか１項記載の磁気記録媒体もしくは請求項４または５記載の製造方法で製造された磁気記録媒体と、これを膜面方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、前記磁気ヘッドの信号入力と該磁気ヘッドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段を有する磁気記録装置。
   

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