JP2007012117A - 磁気記録媒体、磁気記録媒体用基板、および磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凹部からの磁気信号によるＳＮ比の低下を抑え、ヘッドの安定浮上を可能にし、かつ低コストで製造できる磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）を提供する。
【解決手段】記録トラックと記録トラック間を分断する分断部とを有し、前記分断部に凹凸パターンが形成された基板と、前記基板上に成膜された媒体膜とを具備し、前記記録トラックの頂部と前記分断部の頂部との高さの差が２ｎｍ以上７ｎｍ以下であり、前記記録トラックの頂部と前記分断部の底部との高さの差が１０ｎｍ以上であることを特徴とする磁気記録媒体。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディスクリートトラックを有する磁気記録媒体、この磁気記録媒体の製造に用いられる基板、およびこの磁気記録媒体を備えた磁気記録装置に関する。

ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のトラック密度を向上するにあたって、隣接トラックとの干渉という問題が顕在化している。特に記録ヘッド磁界のフリンジ効果による書きにじみの低減は重要な技術課題である。記録トラック間を物理的に分離するディスクリートトラック型パターンド媒体（ＤＴＲ媒体）は、記録時におけるサイドイレース現象、再生時におけるサイドリード現象などを低減できるため、トラック方向の密度を大幅に高めることが可能となり、高密度記録可能な磁気記録媒体を提供できると期待されている。

ＤＴＲ媒体には、主に磁性膜エッチング型と基板加工型が挙げられる。このうち、磁性膜エッチング型のＤＴＲ媒体は製造工程数が多く、高コスト化が予想される。そこで、初めに凹凸基板を製造し、その上にスパッタ法で磁性膜を成膜する、基板加工型ＤＴＲ媒体が量産には好適である。

しかし、基板加工型ＤＴＲ媒体では、凹部にも磁性膜が存在するため、凹部からの磁気信号によってＳＮ比が低下することが問題になる。

従来、基板表面に凹凸を形成し、凹凸基板上に磁性膜を成膜したＨＤＤ媒体は知られている（特許文献１）。このＨＤＤ媒体では、ヘッドに近い凸部の磁性体にのみ記録を行う。凹部の磁性体はヘッドからの距離が長いため、磁気記録されず、再生時も信号が弱い。これにより隣接トラック間の記録干渉を抑えることを目的としている。しかし、特許文献１では、媒体表面の凹部の深度が深いため、この凹凸媒体上での記録再生ヘッドの安定な浮上が困難になる。

一方、平坦な基板表面に磁性多層膜を成膜し、トラック間の磁性多層膜にイオンビームを照射して構造を破壊する方法が提案されている（特許文献２）。この方法では、トラック間の磁性体は磁気記録特性が低下し、磁気記録されず、再生時も信号が弱い。これにより隣接トラック間の記録干渉を抑えることを目的としている。しかし、特許文献２では、磁性膜成膜後にイオンビーム照射というプロセスが必須であり、媒体製造コストが問題となる。
米国特許第５，４０２，２７８号明細書 米国特許第６，３３１，３６４号明細書

本発明の目的は、凹部からの磁気信号によるＳＮ比の低下を抑え、ヘッドの安定浮上を可能にし、かつ低コストで製造できる磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）を提供することにある。

本発明の一態様に係る磁気記録媒体は、記録トラックと記録トラック間を分断する分断部とを有し、前記分断部に凹凸パターンが形成された基板と、前記基板上に成膜された媒体膜とを具備し、前記記録トラックの頂部と前記分断部の頂部との高さの差が２ｎｍ以上７ｎｍ以下であり、前記記録トラックの頂部と前記分断部の底部との高さの差が１０ｎｍ以上であることを特徴とする。

本発明の他の態様に係る磁気記録媒体用基板は、媒体完成時に記録トラックに相当する領域と記録トラック相当領域間を分断する分断部とを有し、前記分断部に凹凸パターンが形成され、前記記録トラック相当領域の頂部と前記分断部の頂部との高さの差が２ｎｍ以上７ｎｍ以下であり、前記記録トラック相当領域の頂部と前記分断部の底部との高さの差が１０ｎｍ以上であることを特徴とする。

本発明のさらに他の態様に係る磁気記録装置は、上記の磁気記録媒体を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、凹部からの磁気信号によるＳＮ比の低下を抑え、ヘッドの安定浮上を可能にし、かつ低コストで製造できる磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）を提供することができる。

本発明の実施形態に係る磁気記録媒体は、媒体直径６５ｍｍのサイズを持ち、トラックピッチ２００ｎｍであるが、本発明の効果はこの媒体仕様に限定されない。本発明の実施形態に係る磁気記録媒体は、記録トラックと記録トラック間を分断する分断部とを有し、前記分断部に凹凸パターンが形成された基板と、前記基板上に成膜された媒体膜（軟磁性下地層および垂直磁気記録層を含む多層膜）とを具備する。平坦な記録トラック上に成膜された媒体膜は、好ましい記録再生特性を示す。一方、凹凸パターンが形成された記録トラック間の分断部上に成膜された媒体膜は、結晶配向が乱れるため記録再生特性が低下する。これに加えて、記録トラックの頂部と分断部の頂部との高さの差および記録トラックの頂部と分断部の底部との高さの差が適切に設定されている。したがって、凹部からの磁気信号によってＳＮ比が低下するのを抑えるとともに、記録再生ヘッドの浮上特性を良好にすることができる。

図１に、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の断面図を示す。図１に示すように、基板１は、記録トラック１１と、記録トラック１１間を分断する分断部１２とを有し、分断部に凹凸パターンが形成されている。この基板１上に、軟磁性下地層２および垂直磁気記録層３を含む多層構造の媒体膜が成膜されている。なお、媒体膜は軟磁性下地層２および垂直磁気記録層３のほかにも、配向制御層や保護層を有する。

本発明の実施形態に係る磁気記録媒体について、記録トラックの記録層の頂部の高さをａ、分断部の記録層の頂部の高さをｂ、分断部の記録層の底部の高さをｃとすると、記録トラックの頂部と分断部の頂部との高さの差（ａ−ｂ）および記録トラックの頂部と分断部の底部との高さの差（ａ−ｃ）は以下の関係を満たすように設定されている。
２ｎｍ≦（ａ−ｂ）≦７ｎｍ、１０ｎｍ≦（ａ−ｃ）
同様に、基板について、記録トラックの頂部の高さをｄ、分断部の頂部の高さをｅ、分断部の底部の高さをｆとすると、記録トラックの頂部と分断部の頂部との高さの差（ｄ−ｅ）および記録トラックの頂部と分断部の底部との高さの差（ｄ−ｆ）は以下の関係を満たすように設定されている。
２ｎｍ≦（ｄ−ｅ）≦７ｎｍ、１０ｎｍ≦（ｄ−ｆ）
なお、記録トラックの頂部と分断部の底部との高さの差（ａ−ｃ）および（ｄ−ｆ）は３０ｎｍ未満であることが好ましい。上記の各部の高さは、たとえば断面を原子力間顕微鏡（ＡＦＭ）で観察することによって求めることができる。

図２は、本発明の実施形態に係る図１図示の磁気記録媒体の表面構造の例を示す斜視図である。図２では、分断部１２の凹凸パターンは、記録トラック１１に沿った線状パターンをなしている。

分断部中の溝構造は、図２に示すように複数本の溝が形成されていてもよいし、図３に示すように１本の溝が形成されていてもよい。図３のように分断部に１本の溝構造を持つ場合、分断部の頂部は、トラックに垂直な方向の断面における、記録部端の側壁形状において、角度が変わる部分、もしくは曲率が変わる部分を指す。

分断部１２の凹凸パターンは、図２に示すような線状パターンに限らず、図４に示すようにドットパターンをなしていてもよい。分断部１２の線状パターンまたはドットパターンは、記録トラック１１を構成する凸部パターンと比べて幅やサイズが小さいため、分断部１２に成膜される媒体膜は頂部の角が取れて丸まりやすいが、上述した高さの条件を満たしていればよい。

次に、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を説明する。その製造方法は、スタンパ製造工程、凹凸基板作製工程、磁性膜成膜工程、仕上げ工程などを含む。

スタンパの製造工程を説明する。スタンパの製造工程は、描画、現像、電鋳、仕上げに細分化される。

原盤上にレジストを塗布し、原盤回転型の電子線露光装置にセットする。原盤を回転させながら、媒体表面の凹部に対応する部位に電子線を照射してパターンを描画する操作を、原盤の内周から外周まで施す。トラックピッチを２００ｎｍ、記録トラック上の磁性体幅を１４０ｎｍとし、全幅６０ｎｍの分断部に図２に示したように線状パターンを形成する場合について説明する。この場合、原盤が３周回転する間に、分断部にスポット径２５ｎｍの電子線をスポットの端部同士を重ねるように照射する。電子線のスポットが重なった部分は２回の露光によって露光量が多くなっているので、現像すると深い溝（分断部の底部）になる。電子線のスポットが重なっていない部分は１回だけ露光されるので、現像すると浅い溝（分断部の頂部）になる。

この原盤に、現像、ＲＩＥなどの処理を施して、凹凸パターンを持つレジスト原盤を形成する。このレジスト原盤の表面を導電化処理した後、電鋳によりＮｉ電鋳膜を堆積した後、Ｎｉ電鋳膜を剥離する。剥離したＮｉ電鋳膜を裏面研磨して膜厚調整平坦化処理を施した後、内径／外径を打ち抜き加工して、Ｎｉ製のディスク状スタンパを形成する。スタンパは、媒体上で凹部となる部位が凸部として形成されている。スタンパにおける記録トラック相当領域と分断部相当領域の凹部の高さの差は、レジスト膜厚、ＲＩＥ条件により調整するが、３０ｎｍ以上、好ましくは７０ｎｍ程度である。このスタンパを使って、ディスクリートトラック型パターンド媒体を製造する。

凹凸基板作製工程では、両面同時転写型のインプリント装置を用い、インプリントリソグラフィー法によりＨＤＤ基板に凹凸パターンを転写する。まず、ＨＤＤ基板の両面にインプリントレジストを塗布する。これを裏面用および表面用の２枚の２種スタンパで挟み込み、全面均等に押圧することによってレジスト表面に凹凸パターンを転写する。この転写工程により、媒体上で凹部となる部位が、レジストの凹部として形成される。次に、レジストの凹凸パターンをマスクとして基板表面をエッチング加工する。エッチング方法はたとえばガラス基板の場合にはＣＦ₄ガスによるＲＩＥを用いるが、これに限定されない。エッチング加工により表面に凹凸パターンが形成されたＨＤＤ基板が得られる。エッチング加工後の記録部相当領域と分断部相当領域の凹部の高さの差は、１０ｎｍ以上、好ましくは２０ｎｍ程度である。

磁性膜成膜工程では、凹凸パターンを有するガラス基板の表面に軟磁性下地層および垂直磁気記録層を含む媒体膜を積層し、垂直磁気記録媒体を作製する。このように高透磁率の軟磁性下地層上に垂直磁気記録層を有する媒体はいわゆる垂直二層媒体と呼ばれるものである。この垂直二層媒体において、軟磁性下地層（ＳＵＬ）は、単磁極ヘッドからの記録磁界を、水平方向に通してヘッド側のリターンヨークへ還流させるというヘッドの機能の一部を担っており、記録層に急峻で充分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。

図５に、本発明の実施形態に係る磁気記録装置の斜視図を示す。この磁気記録装置は、筐体５０の内部に、磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）１０と、ＤＴＲ媒体１０を回転させるスピンドルモータ５１と、ヘッドスライダー５５と、ヘッドスライダー５５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５４とアクチュエータアーム５３）と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５６と、回路基板とを備える。ＤＴＲ媒体１０はスピンドルモータ５１に取り付けられて回転され、垂直記録方式により各種のデジタルデータが記録される。ヘッドスライダー５５に組み込まれている磁気ヘッドは単磁極ヘッドとＧＭＲ素子を備えたいわゆる複合型ヘッドである。アクチュエータアーム５３の一端にサスペンション５４が保持され、サスペンション５４によってヘッドスライダー５５をＤＴＲ媒体１０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５３はピボット５２に取り付けられる。アクチュエータアーム５３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）５６が設けられている。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５６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ＤＴＲ媒体１０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。

次に、磁気記録媒体（ＤＴＲ媒体）を組み込んだ磁気記録装置を作製した。分断部に凹凸パターンを持つＤＴＲ媒体として、記録トラックの頂部と分断部の頂部との高さの差ｈ１（図１におけるａ−ｂ）、および記録トラックの頂部と分断部の底部との高さの差ｈ２（図１におけるａ−ｃ）を変化させた３種の媒体（試料１〜３）を作製した。参照のために、分断部が凹凸パターンを持たない凹部となっている従来のＤＴＲ媒体も作製した。従来のＤＴＲ媒体としては、記録トラックの頂部と分断部の底部との高さの差ｈ３を変化させた２種の媒体（試料４、５）を作製した。

これらの媒体を組み込んだ磁気記録装置について、ＳＮ比とヘッド浮上安定性を調べた結果を表１に示す。ＳＮ比に関しては、得られた磁気記録媒体について、単磁極ヘッドを用いて信号を書き込み、ＧＭＲヘッドを用いて信号を読み取る方法により、リードライト（Ｒ／Ｗ）テストを行った。測定条件は、半径位置２０ｎｍと一定の位置で、ディスクを４２００ｒｐｍで回転させて行った。媒体ＳＮ比（Ｓ／Ｎｍ）において、Ｓ値は、１０ｋＦＣＩの孤立波形の１磁化反転におけるｐｐ値（＋、−のそれぞれ最高値の差）を半分にした値、Ｎｍ値は、４００ｋＦＣＩでのノイズのｒｍｓ値（root mean square）である。媒体ＳＮ比は隣接トラック間のノイズの影響があると低下する。

表１から以下のことがわかる。試料２は記録トラックの頂部と分断部の頂部との高さの差ｈ１が５ｎｍ、記録トラックの頂部と分断部の底部との高さの差ｈ２が１０ｎｍと適切に設定されているので、ＳＮ比が大きく、ヘッドの浮上安定性も良好であった。試料１はｈ１およびｈ２のいずれも浅いので、浮上安定性は良好であるが、ＳＮ比が小さかった。試料３はｈ１およびｈ２のいずれも深いので、ＳＮ比は大きいが、浮上安定性に問題があった。試料４は分断部をなす凹部の深さが、試料２の分断部の頂部よりも深いにもかかわらず、ＳＮ比が小さかった。これは、試料４では分断部が平坦になっているため、分断部上に成膜された垂直磁気記録膜の結晶配向が乱されておらず、記録トラック上と同程度の記録再生特性を示し、再生時に分断部からの磁気信号によってＳＮ比が低下することによると考えられる。試料５はｈ３が深いので、ＳＮ比は大きいが、浮上安定性に問題があった。

本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の断面図。 本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の表面構造の一例を示す斜視図。 本発明の他の実施形態に係る磁気記録媒体の断面図。 本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の表面構造の他の例を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る磁気記録装置の斜視図。

符号の説明

１…基板、２…軟磁性下地層、３…垂直磁気記録層、１０…ＤＴＲ媒体、１１…記録トラック、１２…分断部、５０…筐体、５１…スピンドルモータ、５２…ピボット、５３…アクチュエータアーム、５４…サスペンション、５５…ヘッドスライダー、５６…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）。

Claims (7)

1. 記録トラックと記録トラック間を分断する分断部とを有し、前記分断部に凹凸パターンが形成された基板と、前記基板上に成膜された媒体膜とを具備し、前記記録トラックの頂部と前記分断部の頂部との高さの差が２ｎｍ以上７ｎｍ以下であり、前記記録トラックの頂部と前記分断部の底部との高さの差が１０ｎｍ以上であることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 前記記録トラックの頂部と前記分断部の底部との高さの差が３０ｎｍ未満であることを請求項１に記載の磁気記録媒体。
3. 前記媒体膜は軟磁性下地層および垂直磁気記録層を含む多層構造を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
4. 前記分断部の凹凸パターンは、前記記録トラックに沿った線状パターンをなすことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
5. 前記分断部の凹凸パターンは、ドットパターンをなすことを特徴とする請求項１の磁気記録媒体。
6. 記録トラック相当領域と記録トラック相当領域間を分断する分断部とを有し、前記分断部に凹凸パターンが形成され、前記記録トラック相当領域の頂部と前記分断部の頂部との高さの差が２ｎｍ以上７ｎｍ以下であり、前記記録トラック相当領域の頂部と前記分断部の底部との高さの差が１０ｎｍ以上であることを特徴とする磁気記録媒体用基板。
7. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の磁気記録媒体を具備したことを特徴とする磁気記録装置。

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