JP2006260700A - 磁気記録媒体及び磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接トラックへのサイドイレーズを抑制できるとともに、表面が平坦な磁気記録媒体及びその磁気記録媒体を使用した磁気記録装置を提供する。
【解決手段】磁気記録媒体は、非磁性体基板３１と、この基板３１上に形成された裏打層３２、平滑層３４、中間層３５、記録層３６、保護層３７及び潤滑層３８により構成されている。裏打層３２の表面には、表面に形成された溝内に非磁性体が埋め込まれてなる凹部３２ｂと、凹部３２ｂ間の軟磁性体からなる凸部３２ａとが設けられている。平滑層３４はＮｉＰ等の低透磁率の軟磁性体からなり、５〜５０ｎｍの厚さに形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ディスクリートトラック構造の磁気記録媒体及びその磁気記録媒体を用いた磁気記録装置に関する。

近年、磁気記録装置（ハードディスク）は、コンピュータだけではなく、ハードディスクビデオレコーダ等の映像記録機器や、携帯型音楽再生装置等にも使用されるようになった。それに伴い、磁気記録装置のより一層の大容量化及び小型化が要求されている。

磁気記録装置の大容量化及び小型化を達成するためには、記録密度の向上が必須である。従来は、磁気記録媒体の表面を水平方向に磁化する水平磁気記録方式の磁気記録装置が一般的であったが、近年、磁気記録媒体の表面を垂直方向に磁化する垂直磁気記録方式の磁気記録装置が実用化されるようになった。

図１（ａ）は、垂直磁気記録方式の磁気記録装置を示す模式図である。図１（ａ）に示すように、垂直磁気記録方式の磁気記録装置では、ＳＰＴ（単磁極）ヘッド１１を使用して垂直磁気記録媒体１２にデータを記録する。垂直磁気記録媒体１２は、基板（図示せず）と、基板上に形成された軟磁性体からなる裏打層１３と、裏打層１３の上に形成された非磁性体からなる中間層１４と、中間層１４の上に形成された記録層１５とにより構成されている。このように構成された磁気記録媒体１２において、ＳＰＴヘッド１１から発生される磁束１６は裏打層１３に向って記録層１５を垂直に通過し、記録層１５を垂直方向に磁化する。

ところで、図１（ａ）に示す磁気記録媒体１２では、裏打層１３が平面状に広がっているため、ＳＰＴヘッド１１から発生した磁束１６の広がりが比較的大きい。一方、記録密度を高くするためには隣接するトラック（記録領域）の間隔を狭くする必要があり、磁束１６の広がりが大きいとデータを記録するときに隣接するトラックのデータを書き換えてしまうという問題が発生する。
このような問題を解決するために、ディスクリートトラック構造の磁気記録媒体が提案
されている。図１（ｂ）はディスクリートトラック構造の磁気記録媒体を使用した磁気記録装置を示す模式図である。

ディスクリートトラック構造の磁気記録媒体２２は、基板（図示せず）と、この基板上に形成された裏打層２３、中間層２５及び記録層２６とにより構成されている。磁気記録媒体２２にデータを書き込む磁気ヘッドには、ＳＴＰヘッド１１が使用される。

裏打層２３は、例えばＣｏＺｒＮｂやＮｉＦｅ等の軟磁性材料からなる軟磁性部２３ａと、軟磁性部２３ａの表面に設けられた溝内にレジスト、非磁性金属、酸化物又は窒化物等の非磁性材料を充填して形成された凹部２８とにより構成されている。凹部２８は、トラック間の領域（非記録領域）に対応する位置に設けられている。以下、裏打層２３のうち相互に隣接する２つの凹部２８の間の軟磁性体の部分を凸部２７と呼ぶ。

裏打層２３の上には非磁性金属からなる中間層２５が形成されており、この中間層２５の上には磁気データを記録する記録層２６が形成されている。

中間層２５の結晶構造は裏打層２３の結晶構造に影響され、記録層２６の結晶構造は中間層２５の結晶構造に影響される。この図１（ｂ）に示すように裏打層２３の表面に軟磁性体（凸部２７）と非磁性体（凹部２８）とが露出している場合、軟磁性体の上に成長する結晶の構造と非磁性体の上に成長する結晶の構造とが若干異なる。これにより、記録層２６のうち凹部２８の上方の部分は、凸部２７の上方の部分に比べて磁化されにくくなっている。また、図１（ｂ）に示すように、ＳＰＴヘッド１１から発生する磁束２９は軟磁性体からなる凸部２７に収束する。これらの理由により、ディスクリートトラック構造の磁気記録媒体を使用した磁気記録装置では、記録層２６の狭い領域にデータを記録することができる。

これに関連する技術として特許文献１には、軟磁性裏打層に凹凸を設け、凹部内に非磁性体を充填した磁気記録媒体が開示されている。また、特許文献２には、軟磁性裏打層のデータトラックの上に結晶配向制御層を設け、高密度な記録に対応できる磁気記録媒体が開示されている。更に、特許文献３には、軟磁性裏打層の表面に凹凸を形成し磁束を凸部に収束させて高密度記録を可能とした磁気記録媒体が開示されている。更にまた、特許文献４にも、表面に凹凸を設けたディスクリートトラック方式の磁気ディスクを備えた磁気ディスク装置が開示されている。
特開２００３−１６６２１号公報 特開２００３−１６６２２号公報 特開２００４−２５９３０６号公報 特開平７−８５４０６号公報

しかしながら、上述した従来のディスクリートトラック構造の磁気記録媒体には、以下に示す問題点がある。

図２は、横軸にトラック幅方向の距離をとり、縦軸にＳＰＴヘッドから発生する磁界による磁場の垂直成分の強さをとって、両者の関係をシミュレーション計算した結果を示す図である。図２中の実線は、図１（ａ）に示すような平坦な裏打層を有する磁気記録媒体（凹凸なし）を使用したときの磁界の強さを示している。また、図２中の破線は、図１（ｂ）に示すような凹凸を設けた裏打層を有する磁気記録媒体（凹凸あり）を使用したときの磁界の強さを示している。

この図２に示すように、凹凸ありの磁気記録媒体では、凹凸なしの磁気記録媒体に比べて、データ記憶領域（トラック）から離れるほど磁界の強さが急激に低下する。これにより、凹凸ありの磁気記録媒体では、凹凸なしの磁気記録媒体に比べて磁束が強く収束することがわかる。

しかし、隣接するデータ記憶領域の近傍では、凹凸ありの磁気記録媒体のほうが、凹凸なしの磁気記録媒体よりも磁界の強さが強くなる。この磁界により、隣接するトラックにデータが書き込まれ、既に記録されていたデータが消されてしまうサイドイレーズと呼ばれる現象が発生することがある。この現象は、横方向に漏れた磁束が、データ書き込み中のトラックに隣接するトラックの凸部のエッジに収束するためと考えられる。

また、以下に示す問題点もある。すなわち、図１（ｂ）に示すディスクリートトラック構造の磁気記録媒体では、裏打層２３の溝に非磁性体を充填して凹部２８としている。この場合、裏打層２３の表面を平坦化する研磨工程において、凸部２７を構成する材料と凹部２８を構成する材料の研磨速度が異なるために、裏打層２３の表面を高精度に平坦化することが困難である。特に、凸部２７を構成する軟磁性体と凹部２８を構成する非磁性体との硬度の差が大きい場合は、記録層２６の表面に比較的大きな凹凸が形成される。これにより、実使用時に磁気ヘッドが磁気記録媒体に接触するという不具合が発生し、記録層２６を破損してしまうおそれがある。

以上から、本発明の目的は、隣接トラックへのサイドイレーズを抑制できるとともに、表面が平坦な磁気記録媒体及びその磁気記録媒体を使用した磁気記録装置を提供することである。

上記した課題は、基板と、前記基板上に形成され、表面に軟磁性体からなる領域と非磁性体からなる領域とが設けられた裏打層と、前記裏打層上に形成された軟磁性体からなる平滑層と、前記平滑層上に形成された非磁性体からなる中間層と、前記中間層上に形成されて磁気データを記録する記録層とを有することを特徴とする磁気記録媒体により解決する。

前記裏打層に替えて、表面に透磁率が相互に異なる軟磁性体からなる第１及び第２の領域が設けられた裏打層が形成されていてもよい。

上記した課題は、上記した構成を有する磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に磁気データを書き込む単磁極ヘッドとを有することを特徴とする磁気記録装置により解決する。

本発明においては、ディスクリート構造を有する裏打層の上に、平滑層を形成している。この平滑層により、裏打層の表面の凹凸が抑制され、磁気記録媒体の表面に大きな凹凸が形成されることが防止される。また、平滑層が軟磁性体により形成されているので、横方向に漏れた磁束が隣接するトラックの凸部のエッジに収束することが抑制される。これにより、サイドイレーズが防止され、より一層の高密度化が可能になる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図３は本発明の第１の実施形態に係る磁気記録媒体の構造を示す模式断面図である。

基板３１はガラス、セラミック又はＡｌ等の非磁性体からなる円盤状の部材である。この基板３１の上には、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＮｕＦｅＢ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＭｏ、ＦｅＡｌＳｉ又はＦｅＴａＣ等の軟磁性体からなる裏打層３２が形成されている。但し、裏打層３２の上面は、軟磁性体からなる凸部３２ａと、裏打層３２の上面に形成された溝内にレジスト、非磁性金属、酸化物又は窒化物等の非磁性材料を埋め込んで形成された凹部３２ｂとが同心円状に交互に並んでいる。裏打層３２の厚さは例えば４００ｎｍであり、凸部３２ａの幅は例えば１９０ｎｍ、凹部３２ｂの幅は例えば１１０ｎｍ、凹部３２ｂの深さは例えば１００ｎｍである
裏打層３２の上には平滑層３４が形成されている。この平滑層３４は、例えばＮｉＰ等の透磁率（μ）が低い軟磁性体金属により形成されている。平滑層３４の厚さは、例えば５ｎｍ〜５０ｎｍである。また、平滑層３４の上には、Ｒｕ（ルテニウム）等の非磁性金属からなる中間層３５が形成されている。中間層３５の厚さは例えば２０ｎｍである。

中間層３５の上には、磁気データを記録する記録層３６が形成されている。この記録層３６は例えばＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ₂からなり、厚さは例えば１５ｎｍである。

記録層３６の上には例えばカーボンからなるからなる保護層３７が形成されており、保護層３７の上には例えばフッ素系潤滑剤を塗布して形成された潤滑層３８が設けられている。これらの保護層３７及び潤滑層３８は必要に応じて形成すればよく、必須の構成要素ではない。

以下、本実施形態の磁気記録媒体の製造方法について説明する。

まず、非磁性体からなる基板３１の上に、スパッタ法によりＮｉＦｅ等の軟磁性体金属を堆積させて裏打層３２を形成する。その後、裏打層３２の上に所定のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして反応性イオンエッチングを施し、裏打層３２の表面に溝を形成する。その後、レジストパターンを除去する。

次に、例えばＣＶＤ法により基板３１の上側全面にＳｉＯ₂等の非磁性体を堆積させて裏打層３２の溝を埋めた後、ＣＭＰ研磨等により裏打層３２が露出するまで非磁性体を研磨する。このようにして、溝内に非磁性体を充填してなる凹部３２ｂが形成される。

次に、スパッタ法により、基板３１の上側全面にＮｉＰ等の透磁率が比較的低い軟磁性体金属を堆積して平滑層３４を形成する。その後、この平滑層３４の表面を研磨して平坦化する。

次に、スパッタ法によりＲｕを堆積して中間層３５を形成した後、スパッタ法によりＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ₂を堆積して記録層３６を形成する。

次いで、例えばスパッタ法によりカーボンからなる保護膜３７を形成し、その上に例えばフッ素系潤滑剤を塗布して潤滑層３８を形成する。このようにして、本実施形態の磁気記録媒体が完成する。

このように形成された本実施形態の磁気記録媒体において、データの書き込みはＳＰＴヘッドにより行われ、データの読み出しはＭＲ（Magneto Resistive）ヘッド又はＧＭＲ（Giant Magneto Resistive） ヘッドにより行われる。データの書き込み時には、ＳＰＴヘッドから発生した磁束が裏打層３２に向って記録層３６を垂直に通過し、記録層３６を垂直方向に磁化する。

本実施形態においては、裏打層３２と中間層３５との間に、透磁率が低い軟磁性体からなる平滑層３４が形成されている。この平滑層３４により、裏打層３２の表面の凹凸による影響が緩和され、磁気記録媒体の表面に比較的大きな凹凸が形成されることが防止される。なお、平滑層３４の厚さが５〜５０ｎｍと薄いため、ＳＰＴヘッドから発生する磁束を裏打層３２の凸部３２ａに収束させる効果が損なわれることはない。

また、本実施形態では、裏打層３２の上に軟磁性体からなる平滑層３４が形成されているので、横方向に漏れた磁束がデータ書き込み中のトラックに隣接するトラックの凸部３２ａのエッジに収束することが抑制される。これにより、サイドイレーズが防止され、従来に比べてより一層の高密度化が可能になる。

平滑層３４の厚さが極端に薄い場合は、上述した効果を十分に得ることができない。一方、平滑層３４の厚さが極端に厚いと、ＳＰＴヘッドから発生した磁束を裏打層３２の凸部３２ａに収束させる効果が十分でなくなる。このため、平滑層３４の厚さを適当な範囲内にすることが必要となる。平滑層３４の好ましい厚さは、平滑層３４を構成する材料の透磁率と磁束密度とに依存する。例えば、上述したように、平滑層３４をＮｉＰにより形成し、磁束密度が１Ｔ（テスラ）であるときには、平滑層３４の厚さは５〜５０ｎｍとすることが好ましい。磁束密度が高いほど、平滑層３４の好ましい厚さは薄くなる。

また、ＳＰＴヘッドから発生した磁束を裏打層３２の凸部３２ａに収束させるためには、凸部の材料飽和磁束密度をＢsh、高さをｔhとし、平滑層３４の材料飽和磁束密度をＢsl、厚さをｔｌとしたときに、Ｂsh×ｔh＞Ｂsl×ｔlを満たすことが必要である。更に、横方向に漏れた磁束が隣接するトラックの凸部のエッジに収束することを抑制するためには、裏打層３２の透磁率が低いほうが好ましい。

（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態に係る磁気記録媒体の構造を示す模式断面図である。

本実施形態の磁気記録媒体は、基板５１と、この基板５１上に形成された第１の裏打層５２、第２の裏打層５３、平滑層５４、中間層５５、記録層５６、保護層５７及び潤滑層５８により構成されている。

基板５１は、例えばＡｌ等の非磁性体からなり、この基板５１の上にはＮｉＦｅ等の軟磁性体金属からなる第１の裏打層５２が形成されている。第１の裏打層５２の厚さは、例えば３００ｎｍである。

第１の裏打層５２の上には、第２の裏打層５３が形成されている。この第２の裏打層５３は、ＮｉＰ等の透磁率が比較的低い軟磁性体金属からなる低透磁率部５３ａと、ＣｏＮｉＦｅＢ等の透磁率が比較的高い軟磁性体金属からなる高透磁率部５３ｂとにより構成されている。低透磁率部５３ａは非記録領域に対応する位置に配置されており、高透磁率部５３ｂは記録領域（トラック）に対応する位置に配置されている。すなわち、これらの低透磁率部５３ａ及び高透磁率部５３ｂは、同心円状に交互に並んでいる。この第２の裏打層５３の厚さは、例えば１００ｎｍである。

第２の裏打層５３の上には、例えばＮｉＰ等の軟磁性体金属からなる平滑層５４が形成されており、この平滑層５４の上には、第１の実施形態と同様に、Ｒｕ等の非磁性金属からなる中間層５５、ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ₂等の強磁性体からなる記録層５６、カーボン等からなる保護層５７及び潤滑層５８が形成されている。

この第２の実施形態において、ＳＰＴヘッドから発生した磁束を第２の裏打層５３の高透磁率部５３ｂに収束させるためには、高透磁率部５３ｂの材料飽和磁束密度をＢsh、厚さをｔhとし、低透磁率部５３ａの材料飽和磁束密度をＢsl、膜厚をｔlとしたときに、Ｂsh×ｔh＞Ｂsl×ｔlの関係を満たすことが必要である。

本実施形態の磁気記録媒体においては、ＳＰＴヘッドから発生する磁束を収束させる第２の裏打層５３の表面の低透磁率層５３ａ及び高透磁率層５３ｂがいずれも軟磁性体からなり、第１の実施形態の裏打層（表面が軟磁性体と非磁性体とにより構成される裏打層）に比べて硬度の差を小さくすることができる。これにより、裏打層５３の表面の平坦化が容易になるという効果を奏する。また、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に裏打層５３と中間層５５との間に軟磁性体からなる平滑層５４を設けているので、裏打層５３の表面の凹凸による影響が緩和されて磁気記録媒体の表面を高精度に平坦化することができるとともに、サイドイレーズを防止することができる。これにより、本実施形態の磁気記録媒体においても、従来に比べてより一層の高密度化が可能になる。

（磁気記録媒体）
図５は、本発明に係る磁気記録媒体を使用した磁気記録装置を示す平面図である。この図５に示すように、磁気記録装置４５は、垂直磁気記録媒体４６と、書き込みヘッド（ＳＴＰヘッド）及び読み出しヘッド（ＭＲヘッド又はＧＭＲヘッド）を備えたスライダ４７と、スライダ４７を支持するスプリングアーム４８とにより構成されている。垂直磁気記録媒体４６は、第１の実施形態又は第２の実施形態で説明した構造を有している。

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。

（付記１）基板と、
前記基板上に形成され、表面に軟磁性体からなる領域と非磁性体からなる領域とが設けられた裏打層と、
前記裏打層上に形成された軟磁性体からなる平滑層と、
前記平滑層上に形成された非磁性体からなる中間層と、
前記中間層上に形成されて磁気データを記録する記録層と
を有することを特徴とする磁気記録媒体。

（付記２）前記平滑層を構成する軟磁性体の透磁率が、前記裏打層の表面の軟磁性体の透磁率よりも低いことを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。

（付記３）前記平滑層の厚さが５乃至５０ｎｍであることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。

（付記４）前記平滑層が、ＮｉＰからなることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。

（付記５）基板と、
前記基板上に形成され、表面に透磁率が相互に異なる軟磁性体からなる第１及び第２の領域が設けられた裏打層と、
前記裏打層上に形成された軟磁性体からなる平滑層と、
前記平滑層上に形成された非磁性体からなる中間層と、
前記中間層上に形成されて磁気データを記録する記録層と
を有することを特徴とする磁気記録媒体。

（付記６）前記平滑層の厚さが５乃至５０ｎｍであることを特徴とする付記５に記載の磁気記録媒体。

（付記７）前記平滑層が、ＮｉＰからなることを特徴とする付記５に記載の磁気記録媒体。

（付記８）前記裏打層の第１の領域の厚さをｔh、材料飽和磁束密度をＢshとし、前記第２の領域の厚さをｔl、材料飽和磁束密度をＢslとしたときに、Ｂsh×ｔh ＞Ｂsl×ｔl の関係を満たすことを特徴とする付記５に記載の磁気記録媒体。

（付記９）付記１又は５に記載の磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に磁気データを書き込む単磁極ヘッドと
を有することを特徴とする磁気記録装置。

図１（ａ），（ｂ）は、いずれも従来の垂直磁気記録方式の磁気記録装置を示す模式図である。 図２は、ＳＰＴヘッドから発生する磁界分布をシミュレーション計算した結果を示す図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る磁気記録媒体を示す断面図である。 図４は、本発明の第２の実施形態に係る磁気記録媒体を示す断面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る磁気記録装置を示す平面図である。

符号の説明

１１…ＳＰＴヘッド、
１２，２２，４６…磁気記録媒体、
１３，２３，３２，５２，５３…裏打層、
１４，２５，３５，５５…中間層、
１５，２６，３６，５６…記録層、
２７，３２ａ…凸部、
２８，３２ｂ…凹部、
３１，５１…基板、
３４，５４…平滑層、
３７，５７…保護層、
３８，５８…潤滑層、
４５…磁気記録装置、
４７…スライダ、
４８…スプリングアーム、
５３ａ…低透磁率部、
５３ｂ…高透磁率部。

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板上に形成され、表面に軟磁性体からなる領域と非磁性体からなる領域とが設けられた裏打層と、
   前記裏打層上に形成された軟磁性体からなる平滑層と、
   前記平滑層上に形成された非磁性体からなる中間層と、
   前記中間層上に形成されて磁気データを記録する記録層と
   を有することを特徴とする磁気記録媒体。
2. 前記平滑層の厚さが５乃至５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
3. 基板と、
   前記基板上に形成され、表面に透磁率が相互に異なる軟磁性体からなる第１及び第２の領域が設けられた裏打層と、
   前記裏打層上に形成された軟磁性体からなる平滑層と、
   前記平滑層上に形成された非磁性体からなる中間層と、
   前記中間層上に形成されて磁気データを記録する記録層と
   を有することを特徴とする磁気記録媒体。
4. 前記平滑層の厚さが５乃至５０ｎｍであることを特徴とする請求項３に記載の磁気記録媒体。
5. 請求項１又は３に記載の磁気記録媒体と、
   前記磁気記録媒体に磁気データを書き込む単磁極ヘッドと
   を有することを特徴とする磁気記録装置。

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