JP2007073116A

JP2007073116A - パターンメディアの記録方法

Info

Publication number: JP2007073116A
Application number: JP2005258010A
Authority: JP
Inventors: Morimi Hashimoto; 母理美橋本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2007-03-22

Abstract

【課題】パターンドメディアにおいて、記録ビットよりも記録磁気ヘッドのコア幅が大きくても、記録を可能とする。
【解決手段】パターンドメディアに磁気的情報を記録する磁気ヘッドにおいて、
磁気ヘッドをトラック幅方向に、前記パターンドメディアのトラックピッチの幅
だけずらしながら記録するパターンドメディアの記録方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、１Tb/in²以上の面記録密度を有するパターンドメディアの磁気的記録方法に関するものである。さらに、パターンドメディアを用いた熱アシスト磁気記録媒体の磁気的記録方法に関するものである。

磁気的に情報の記録再生を行なう磁気記録装置は、大容量で高速かつ安価な情報記憶手段として発展を続けている。特に、最近のHDDの進展は著しく、製品レベルでの記録密度は70Gb/in²、データ転送レートは１００Mbpsを越え、メガバイト単価は数円/MBに低価格化している。このハイスペックに太刀打ちできる他の記憶装置は、今のところ無い。記録密度的には年率30％、価格的には年率20％の低価格化が堅実に進んでいることが、HDD市場の健全な発展を支えている。従って、今後もこのペースは継続しそうである。一方で、HDDの用途が近年PC向けにとどまらず、家電製品や携帯電話に搭載されようとしていて（一部搭載され始めている）、今後の市場拡大の大きな追い風となりそうである。

HDDの高記録密度化は、媒体、ヘッド、信号処理、メカ・サーボ、HDIなど複数の要素技術の集大成として発展してきているが、近年、媒体の熱擾乱の問題が、HDDの高密度化の阻害要因として顕在化しつつある。

磁気記録の高密度化は、記録セルの微細化により実現するが、記録セルの微細化により、媒体からの信号磁界が減少するため、所望のS/Nを確保するためには、媒体ノイズの低減が必須となる。媒体ノイズの主因は、磁化転移部の乱れであり、乱れの大きさは、媒体の磁化反転単位に比例する。従来の磁気記録媒体には、一般に、多結晶磁性粒子からなる薄膜が用いられているが、多結晶磁性粒子（多粒子系薄膜）の磁化反転単位は、粒子間に磁気的な交換相互作用が働く場合には交換結合した複数の磁性粒子から構成される。従って、媒体の低ノイズ化は、磁性粒子間の交換相互作用を低減して、磁化反転単位を小さくすることで実現してきた。今後さらに磁化反転単位を縮小して所望のS/Nを確保するためには、磁性粒子の大きさ自身を小さくする必要がある。磁性粒子の体積をVとすると、粒子の持つ磁気的エネルギーはKuVで表わされる。ここで、Kuは粒子の磁気異方性エネルギー密度である。低ノイズ化のためにVを小さくすると、KuVが小さくなり、室温付近の熱エネルギーによって記録情報が乱れる（記録が消える）、という熱擾乱の問題が顕著化する。Sharrockらの解析によれば、粒子の磁気的エネルギーと熱エネルギー（kT）の関係は、KuV/kT= 50程度の値でないと記録寿命の信頼性を損ねると言われている。従来のCoCr系の合金のKu（２〜3×10⁶erg/cc）では、低ノイズ化の為に粒径の微細化を進めると、熱擾乱耐性の確保が困難な状況になりつつある。

そこで近年、FePt、FeCo、CoPt、FePd、Sm‐Coなど、Kuが１０^７erg/cc以上の磁性材料が注目を浴びてきているが、単純にKuを上げるだけでは別の問題が顕著化する。すなわち、記録感度の問題で、Kuを上げると、媒体の記録保磁力Hc0が上昇し、Hc0に比例して飽和記録に必要な磁界が増加する。記録ヘッドから発生し、媒体に印加される記録磁界は、記録コイルの通電電流の他に、記録磁性材料、磁極形状、スペーシング、媒体の種類、膜厚などに依存するが、高密度化に伴い記録磁極先端部のサイズが縮小することを考慮すると、発生磁界の大きさには限界がある。例えば、最も発生磁界の大きな単磁極ヘッドと軟磁性裏打ち２層垂直媒体の組合せでも、記録磁界の大きさは、高々１０kOe程度が限界である。一方で、将来の高密度・低ノイズ媒体に必要な5nm程度の粒径で、熱擾乱に耐えるには、１０^７erg/cc以上のKuを示す磁性材料が必要であり、かつ室温におけるHcは１０kOeを軽く上回るため、記録できなくなるという問題が生じる。

以上説明したように、従来の多結晶系の媒体を用いた磁気記録では、低ノイズ化と熱擾乱耐性の確保と記録感度の確保がトレードオフの関係にあり、これが記録密度を決定している本質的な問題となっている。この問題を解決する一つの手法として、熱アシスト磁気記録方式が提案されている（文献1）。

この手法は、記録磁極の近傍に光ビームなどを用いた媒体加熱手段を配し、記録時に局所的に媒体を加熱し、加熱部のHc0をヘッドからの記録磁界以下に低下させて記録するものである。媒体としては、多結晶系と非晶質系の磁性膜が、特に、非結晶系の磁性膜は、いわゆる光磁気記録媒体等で実用化されている連続膜であるが、記録ビットのノイズの原因となっている磁化転移部が結晶系と比較してシャープであることから、低ノイズ化が実現できている。

また、高記録密度化を達成する他の有力な手段として、パターンドメディア（東芝、ソニー、キヤノン、都立大等）が提案されている（文献2）。この手法は、記録ビットに対応したエリア（１Tb/in²なら25nm×25nm相当）のみに磁性層を残存させ、その部分に記録/再生することで、隣接記録ビットからのクロストークを物理的に遮断したものである。あるいは、FePt、CoPt規則合金磁性微粒子の様に、10〜3nm以下サイズの粒径の揃った磁性微粒子を自己組織化によって規則的に並べた媒体が提案されていて、理想的には、１つの磁性微粒子に１ビット記録できるものである。

また、上記パターンメディア（自己組織化の規則合金磁性微粒子含む）と熱アシスト磁気記録を組み合わせた記録方式も提案されている。
H. Saga, H. Nemoto, H.Sukeda, and M. Takahashi: Jpn. J. Appl. Phys., 38, 1839(1999) A. Kikitsu, Y. Kamata, H. Hieda, M. Sakurai, K. Asakawa, and K. Naito: Trans. Magn. Soc. Japan, 4, 1-8 (2004)

しかしながら、これらの手法（パターンドメディア、熱アシスト磁気記録）は、いずれも実用的な記録再生実験までには到っていない。特に、パターンドメディアにおいては、1Tb/in²相当（25nm□）以上の記録密度のメディアは、既に様々な手法で作製出来ているが、そのメディアに情報を記録する方法が確立されていない。

その理由の一つとして、記録磁気ヘッドのコア幅が、イオンミリング等の加工技術の限界により、現在0．2μmが限界であることが挙げられる。すなわち、記録エリアのトラック幅は0．2μmが下限となる。これでは、1Tb/in²相当（0．025μm□）の記録密度のメディアを作製しても、その1つずつのエリアがトラック幅0．2μmの約1/8に相当することから、ビットを分離して記録することは不可能である。

本発明は、上記問題点に鑑みて鋭意検討した結果得られたものであり、1Tb/in²相当（25nm□）以上の記録密度のパターンドメディアに、従来の磁気記録ヘッドを用いて情報を記録する新規な方法を提供したものである。

図１を用いて説明する。パターンドメディアの磁性層部分11に対して、トラック幅13（コア幅）が0．2μmの磁気記録ヘッド12を用いて、まず第ｎ番目のトラックを記録し（図１の15）、次に、パターンドメディアのトラックピッチ幅18長さだけ、記録ヘッドを隣接トラック側（半径方向）にずらして、第（ｎ＋１）番目のトラックを（オーバーライト）記録し（図２の25）、残ったエリア（図２の２１）を記録ビットとするものである。同様に、第（ｎ＋２）番目の記録を図３に示した。

再生は、従来の再生専用ヘッド（GMRヘッド、TMRヘッド等）を用いる。

本発明が、従来例の特開2001-143202（富士通、オーバーライト記録による狭トラック化）と異なる点は、特開2001-143202は、記録にじみの多いトラック幅端部（片側）のみをオーバーライトで消去している（最初の記録トラック幅の大部分を記録トラックとして残している）のに対して、本願は、トラック幅端部（１割部分）のみを記録のために使用する点である。すなわち、特開2001-143202のオーバーライト記録は、1回前に記録したトラックの不要な一部分をオーバーライトで消しながら記録している（主信号の中心部分はほとんど残っている）のに対して、本願は、1回前に記録したトラックの大部分を消去しながら、僅かなトラック幅（パターンドメディアの１トラック幅相当）を残して記録する方法（主信号の中心部分も消去する）である。このようなことが可能な理由は、パターンドメディアの磁性層11が、隣接トラックと独立して存在していることにより、十分な磁束さえ与えられれば記録が可能であり、従来媒体の遷移ノイズ（記録にじみ）等の問題がないからである。

さらに、本発明は、熱アシスト磁気記録材料から成るパターンメディアと、汎用の光ヘッド（スポット径；約数百nm以下）と従来の磁気記録ヘッドを用いて、1Tb/in²相当（25nm□）以上の記録密度の熱アシスト磁気記録をする新規な方法を提供するものである。

以上述べたように、本発明によると、１Tb/in²相当以上の記録密度を持つパターンドメディアに対して、汎用の磁気記録ヘッド（トラック幅0.2μm程度）を用いて、前記記録密度（１ビットが25nm□以下サイズ）のビットを記録することを可能とした。この方法は、面内記録媒体でも、垂直磁気記録媒体でも適用される。また、１Tb/in²相当以上の超高密度磁気記録でありながら、従来の記録ヘッドが使えることから、超高密度磁気記録システムが安価に提供できる。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

図１に、本発明で用いたパターンドメディアの概観を示した。

１つのパターンの大きさは、トラック幅19が0.02μm、ビット長20が0.02μm、ガードバンド23が0.005μm、トラックピッチ18が0.025μmである。パターンドメディアの作製方法については、特開2002-334414に示された手法を用いて作製した。すなわち、ジブロックコポリー（PMMAとPS）の自己組織化を利用したもので、磁性層としては、熱アシスト材料であるCoCrPtBを用いた。ここで、磁性層CoCrPtBのKuは、3.2×10⁶erg/cc、Hc＝4.7kOeであった。

熱アシストをする目的の光ヘッドは、波長λ＝630nm、NA＝0.65のものを用いた。光スポットサイズは約1.1μm、10mW（DC）で照射した。

一方、磁気記録ヘッドは、コア幅（＝トラック幅）が0．2μm、ギャップ長0.025μmのもの（市販品）を用いた。また、再生ヘッドには、ギャップ長0.02μm のGMRヘッド（市販品）を用いた。

上記光ヘッドによるLD照射領域内にあるパターンドメディアの磁性層に対して、上記の磁気記録ヘッドで記録をする。

まず、図１に示しように、第1回目の記録をする。磁気記録ヘッドのトラック幅13方向には8個のパターンドメディアのパターン11が含まれる。すなわち、トラック幅方向には、１回で8個が同時に記録されている。線記録密度方向（周方向）には、所望の長さの記録ビットを形成している。ただし、最短ビット長は、（パターンドメディアの１つのパターン長である）0.025μmである。

次に、図２に示しように、磁気記録ヘッドを半径方向にメディアのトラックピッチ幅18（ここでは0.025μm）ずらして第2回目の記録を行なった。第2回目の記録を行なうことで、第1回目の記録部分のA列のみが記録ビット21（トラック幅0.02μm）として残される。ここで、ガードバンド23（0.0005μm）の部分は、磁性層が存在しない（非磁性）ので、記録エリアとしては残らない。

更に、図３に示したように、さらにトラックピッチ幅18ほどずらして、第３回目の記録を行なった。

ここでは、第２回目に記録を行なったB列のみが記録ビットとして残される。

以上の手法で記録した磁気記録媒体（パターンドメディア）の記録磁区の様子をMFM（磁気力顕微鏡）で観察したところ、トラック幅が0.02μm、ビット長は0.02μm、トラックピッチは0.025μmの記録パターンが明瞭に観測された。

また、この磁気記録媒体をトラック幅0.025μm、ギャップ長0.02μmのGMRヘッドで再生したところ、S/Nとして25dBが得られた。

以上述べたように、本発明によると、１Tb/in²の記録密度を持つパターンドメディアに対して、汎用のトラック幅0.2μmの磁気記録ヘッドを用いて、従来不可能であった記録ビット長0.02μm及び記録ビット幅0.02μmの記録を可能とした。

本発明の第ｎ回目に磁気ヘッドが媒体上を走行して記録している状態。本発明の第（ｎ＋１）回目に磁気ヘッドが媒体上を走行して記録している状態。本発明の第（ｎ＋２）回目に磁気ヘッドが媒体上を走行して記録している状態。

符号の説明

11 パターンドメディアの磁性層部分
12 磁気記録ヘッド
13 磁気記録ヘッドのトラック幅
14 磁気記録ヘッドの走行方向
15 第ｎ番目の磁気ヘッド走査による記録エリア
16 線記録密度方向
17 トラック密度方向
18 トラックピッチ幅
19 トラック幅
20 ビット長
21 第ｎ番目の磁気ヘッド走査による記録ビット
22 A列
23 ガードバンド
25 第（ｎ＋１）番目の磁気ヘッド走査による記録エリア
35 第（ｎ＋2）番目の磁気ヘッド走査による記録エリア

Claims

パターンドメディアに磁気的情報を記録する磁気ヘッドにおいて、磁気ヘッドをトラック幅方向に、前記パターンドメディアのトラックピッチの幅だけずらしながら記録することを特徴とするパターンドメディアの記録方法。
パターンドメディアの記録部を加熱昇温して保磁力を低下させ、この保磁力が低下した記録部に記録磁界を印加することで磁気的情報を記録可能とした熱アシスト磁気記録において、磁気的情報を記録する磁気ヘッドを、トラック幅方向にパターンドメディアのトラックピッチの幅だけずらしながら記録することを特徴とする熱アシストパターンドメディアの記録方法。