JP2008016102A

JP2008016102A - 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置

Info

Publication number: JP2008016102A
Application number: JP2006184799A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Nishida; 靖孝西田; Masabumi Mochizuki; 正文望月
Original assignee: Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2008-01-24
Also published as: US20080007868A1

Abstract

【課題】パターンが施された垂直磁気記録用媒体において隣接トラックに印加される磁界強度を抑制できる垂直磁気記録用媒体を提供する。
【解決手段】平坦な非磁性基板２２上に凹凸を施した軟磁性裏打ち層２０，２１を積層し、凸部２０の飽和磁束密度を平坦な部分２１の飽和磁束密度より小さい構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、垂直磁気記録用磁気媒体及びそれを搭載した磁気記録再生装置に関するものである。

磁気記録再生装置は、磁気記録媒体と磁気ヘッドを備え、磁気記録媒体上のデータは磁気ヘッドによって読み書きされる。磁気記録媒体の単位面積当たりの記録容量を大きくするためには、面記録密度を高める必要がある。しかしながら、記録されるビット長が小さくなると、媒体の磁化の熱揺らぎのために面記録密度を上げられない問題がある。一般に、熱揺らぎは、Ｋｕ・Ｖ／ｋＴ（Ｋｕは磁気異方性定数、Ｖは磁化最小単位体積、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である）の値が小さい程影響が大きくなる。したがって、熱揺らぎの影響を小さくするためにはＫｕをもしくはＶを大きくする必要がある。この問題を解決できるものとして、単磁極ヘッドで軟磁性の裏打層を備えた二層垂直媒体に垂直な方向に磁化信号を記録する垂直記録方式がある。この方式を用いると、より強い記録磁界を媒体に印加することができる。したがって、媒体の記録層に磁気異方性定数（Ｋｕ）の大きなものを使用することができる。また、垂直磁気記録方式の磁気記録媒体では、膜厚方向に磁性粒子を成長させることで、媒体表面の粒径は小さいままで、すなわちビット長は小さいままでＶを大きくできる利点もある。しかし、今後磁気記録媒体の高密度化がさらに進めば、たとえ垂直磁気記録方式であっても熱揺らぎ耐性に限界がでてくることが予想される。

さらに高記録密度に適した記録媒体の形態としては、磁気的に孤立した磁性粒子を規則的に配列させ、１粒子につき１ビットを対応させて記録させる方式、いわゆるパターンドメディアが知られている。本方式では、ビット遷移領域での磁化状態の乱れに起因するノイズが発生せず、かつ熱揺らぎ限界まで１ビットを小さくすることが可能であるため、高密度磁気記録に有利であると考えられている。また、同様にトラックのみ磁気的に孤立させるディスクリートトラック媒体などがある。これらの方式は、記録されるビットのトラック幅方向の大きさは媒体の凸部で決定される特徴がある。

図１８に、垂直記録用磁気ヘッド１４と磁気ディスク１１との関係及び垂直記録の概略を示す。従来の磁気ヘッドは、ヘッドの走行方向側（リーディング側）から、下部シールド８、再生素子７、上部シールド９、補助磁極３、薄膜コイル２、主磁極１の順に積層されている。下部シールド８、再生素子７、上部シールド９は再生ヘッド２４を構成し、補助磁極３、薄膜コイル２、主磁極１は記録ヘッド（単磁極ヘッド）２５を構成する。主磁極１はピラー１７を介して補助磁極に接合される主磁極ヨーク部１Ａと浮上面に露出してトラック幅を規定するポールチップ１Ｂからなる。記録ヘッド２５の主磁極１から出た磁界は磁気ディスク媒体１１の磁気記録層１９、軟磁性裏打ち層２１を通り、補助磁極３に入る磁気回路を形成し、磁気記録層１９に磁化パターンを記録する。磁気記録層１９と軟磁性裏打ち層２１の間には中間層が形成されている場合もある。軟磁性裏打ち層２１は非磁性基板２２上に形成されている。再生ヘッド２４の再生素子７には巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）やトンネル磁気抵抗効果型素子（ＴＭＲ）などが用いられる。主磁極の浮上面形状は、ヘッドにスキュー角がついた場合を考慮して、リーディング側の幅が狭い台形形状とするのが望ましい。

また、図１８に示したヘッド構造では再生素子と主磁極の間に補助磁極と薄膜コイルが存在するため、記録再生間隔が大きくなりフォーマット効率が劣化するという欠点がある。そのため補助磁極３を主磁極１のトレーリング側に配置する構造が適用されようとしている。この構造にすることにより、記録再生間隔を小さくできる。

また、記録ヘッド磁界の強度と共に記録ビットセルの境界を記録するヘッド磁界垂直成分プロファイルにおける磁界勾配、すなわち、ヘッド走行方向のヘッド磁界垂直成分プロファイルの磁界勾配も、高い記録密度を実現するための重要な要素である。今後、更に高い記録密度を達成するためには、更に磁界勾配を増大しなければならない。記録磁界勾配を向上させるために、主磁極１のトレーリング側に磁性体を配置する構造がある。さらにサイド側にも配置する構造がある。この構造の場合にも、閉磁路を形成する補助磁極を主磁極のトレーリング側に配置することもある。

パターンドメディア、ディスクリートトラック媒体の場合、磁気記録層、軟磁性裏打ち層もしくは基板に凹凸が施されている。これらの媒体は、例えば、特許文献１，２に開示されている。基板は平坦でその上の軟磁性裏打ち層、磁気記録層に凹凸が施されている場合、磁気記録層のみに凹凸が施されている場合などがある。

特開２００４−２５９３０６号公報特開２００４−１６４４９２号公報

媒体に凹凸が施されたパターンドメディア、ディスクリートトラック媒体を用いる方式では、記録されるビットのトラック幅方向の大きさは媒体の凸部で決定される。しかし、書き込もうとしているトラックに隣接するトラックに印加される磁界強度を小さくして、隣接トラックにすでに記録されている磁化情報の減衰、消去をなくさなければならないことは従来方式と同様である。そこで、主磁極のトレーリング側とサイド側に磁性体を配置した記録ヘッドを用いる場合、トレーリング側の磁界勾配を増加させ、トラック幅方向の分布を抑えることができるが、磁界強度が減少してしまうという欠点がある。

以上の事から、媒体上の記録トラック幅を小さくし、隣接トラックのデータを減衰、消去することなく、高い磁界強度を印加することが高記録密度化にとって必須である。この問題は、垂直磁気記録を用いた磁気ディスク装置のさらなる高記録密度化を実現するために解決しなくてはならない問題である。特に、軟磁性裏打ち層にも凹凸を施した場合、隣接トラックのエッジに磁束が集中し、磁界強度が増加してしまうことを発明者らは見出した。

そこで、本発明は、記録ヘッドのコイルに記録電流が流され、それによって励起された主磁極からの記録磁界が隣接トラックへ漏洩し、隣接トラックのデータを減衰、消去することなく高密度化が実現できる垂直記録用ディスクリートトラック媒体、パターンド媒体を提供し、更にその垂直記録用磁気媒体を搭載した磁気ディスク装置を提供することを目的とする。浮遊磁界による自己トラックのデータ消去に対して対策を講ずることは特開平６−１１９６３２号公報等に記載されているが、本発明は、記録電流によって励起された主磁極からの記録磁界が隣接トラックに影響することを低減するものである。

本発明による磁気記録媒体は、平坦な非磁性基板上に軟磁性裏打ち層と磁気記録層とを備え、軟磁性裏打ち層は記録トラックを形成するための凸部と、トラック間の凹部とを備える。さらに軟磁性裏打ち層は平坦部と凸部とで異なる二つの材料から構成され、凸部を構成する材料の飽和磁束密度は平坦部を構成する材料の飽和磁束密度より小さくする。

すなわち、本発明による磁気記録媒体は、基板と、基板上に形成された軟磁性層と、軟磁性層上に形成された磁気記録層とを有し、軟磁性層は、平坦な層状の第１の軟磁性層と、第１の軟磁性層の上にトラックに沿って凸状に形成された第２の軟磁性層とを有し、第１の軟磁性層の飽和磁束密度は第２の軟磁性層の飽和磁束密度より大きく、第１の軟磁性層と第２の軟磁性層は、記録ヘッドから第２の軟磁性層に集中した磁束を第１の軟磁性層を通して前記磁気ヘッドに還流させる磁気回路を構成する。第２の軟磁性層の飽和磁束密度は第１の軟磁性層の飽和磁束密度の０．７５以下であることが望ましい。また、第１の軟磁性層と第２の軟磁性層の膜厚の和に対する第２の軟磁性層の膜厚の比は、０．２５〜０．５の範囲にあるのが好ましく、第１の軟磁性層と第２の軟磁性層の合計膜厚は２００ｎｍ以下であるのが好ましい。第２の軟磁性層が、トラック方向に互いに離間して形成された複数の凸状領域を有する媒体、すなわちパターンド媒体としてもよい。

また、本発明による磁気記録再生装置は、上記磁気記録媒体を搭載する。記録ヘッドは、トラック幅を規定する先端部を有する主磁極と、補助磁極と、主磁極と補助磁極によって構成される磁気回路と鎖交するコイルと、主磁極のトレーリング側及びトラック幅方向側に設けられた磁性体とを有し、主磁極と磁性体のトラック幅方向の間隔が、媒体のトラック方向に隣接する凸状の第２の軟磁性層の間隔より小さいのが好ましい。

本発明によると、隣接トラックに印加される磁界強度を減少させることができ、トラック間隔を狭めることができる垂直記録用媒体及びそれを搭載した磁気ディスク装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下の図においては、同じ機能部分には同一の符号を付して説明する。

図１は、磁気記録再生装置の概念図である。磁気記録再生装置は、モータ２８によって回転する磁気ディスク（磁気記録媒体）１１上の所定位置に、サスペンションアーム１２の先端に固定されたスライダー１３に搭載された磁気ヘッドによって磁化信号の記録再生を行う。ロータリアクチュエータ１５を駆動することにより、磁気ヘッドの磁気ディスク半径方向の位置（トラック）を選択することができる。磁気ヘッドへの記録信号及び磁気ヘッドからの読み出し信号は信号処理回路３５ａ，３５ｂにて処理される。

図２は、本発明による磁気記録媒体の一例を示す断面模式図である。この磁気記録媒体１１は、平坦なガラス、アルミ系合金などからなる非磁性基板２２上に凹凸のパターンのある軟磁性裏打ち層２０，２１があり、記録ヘッドに近い方の軟磁性裏打ち層２０の飽和磁束密度が基板に近い方の軟磁性裏打ち層２１の飽和磁束密度より小さい。本実施例では、凸部の軟磁性裏打ち層２０の飽和磁束密度を平坦な部分の軟磁性裏打ち層２１の飽和磁束密度より小さくしてある。

図２に示した磁気記録媒体に対して記録磁界分布を計算した。計算の条件は以下の通りである。図３、図４は計算条件を示す図であり、図３は磁気記録媒体と磁気ヘッドの位置関係をトレーリング方向から見た平面模式図、図４は磁気記録媒体と磁気ヘッドの位置関係を示した断面模式図である。磁気ヘッドの主磁極のトラック幅を規定するポールチップ１Ｂは、幅８０ｎｍ、膜厚２００ｎｍとした。浮上面の形状はリーディング側の幅が小さい台形形状とした。浮上面から絞り位置までの長さ（スロートハイト）は５０ｎｍとした。ここで、絞り位置とは、ポールチップ１Ｂにおいて、トラック幅方向の幅の変化の割合が変化し、磁束を集中させる機能を持つ部分である。図３おいて、ポールチップ１Ｂの斜面の辺Ｌとポールチップ１Ｂの浮上面端部から素子高さ方向に延ばした垂線との交点Ｐ１が絞り位置であり、絞り位置Ｐ１からポールチップ１Ｂの浮上面端部Ｐ２までの距離がスロートハイトである。また、図３に示したトレーリング側からみた概略構造図において、絞り位置Ｐ１からのポールチップ１Ｂの幅の広がり角θは左右共に４５度とした。

ポールチップ１Ｂの材料としてはＣｏＮｉＦｅを想定し、飽和磁束密度を２．４Ｔ、比透磁率を５００とした。主磁極のヨーク部１Ａは、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定した。補助磁極３は、飽和磁束密度が１．０Ｔの材料を想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３０μｍ、素子高さ方向の長さを１６μｍ、膜厚を２μｍとした。上部シールド９、下部シールド８は、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３２μｍ、素子高さ方向の長さは１６μｍ、膜厚を１．５μｍとした。

磁気記録媒体の平坦部の軟磁性裏打ち層２１の材料としては飽和磁束密度１．３５Ｔ、凸部の軟磁性裏打ち層２０の材料としては飽和磁束密度０．５Ｔを想定した。平坦部の軟磁性裏打ち層２１の厚さは５０ｎｍ、１．３５Ｔ、凸部の軟磁性裏打ち層２０の厚さは５０ｎｍとした。また、凸部の軟磁性裏打ち層２０の幅は５０ｎｍ、間隔は５０ｎｍとした。記録磁界は、ヘッド浮上面から１５ｎｍの磁気記録層中心位置を想定した位置で算出した。媒体記録層１９は膜厚２２ｎｍだけを考慮した。

図５は、本発明の媒体と従来構造の媒体のトラック幅方向の記録磁界分布を比較して示した図である。図５の横軸はヘッド幅方向の距離、縦軸は規格化した記録磁界の強度である。横軸の原点がトラック中心位置である。図には軟磁性裏打ち層が平坦の場合（比較例１）と、凹凸がある場合で凸部の軟磁性裏打ち層の飽和磁束密度が平坦部の飽和磁束密度と等しい場合（比較例２）の計算結果も示してある。軟磁性裏打ち層に凹凸がある場合、隣接トラックのエッジに磁束が集中し、磁界強度が大きくなることがわかる。円でかこんだ位置１の隣接トラック位置において、軟磁性裏打ち層が平坦な比較例１の場合より比較例２の場合の方が磁界強度が大きくなっている。強度が大きくなると隣接トラックのデータの消去が起こるため、高密度化にとって問題となる。隣接トラック位置の磁界強度は、少なくとも、現状の裏うち層が平坦な場合と同等であることが望ましい。太実線で示した本発明の実施例の場合、ヘッドに近い側の軟磁性裏打ち層の飽和磁束密度を低くしたために、比較例２よりも隣接トラックに印加される磁界の割合を小さくできることがわかる。これにより、隣接トラックに記録されたデータの減衰、消去を抑制することができる。

特許文献１、２あるいは特開２００５−３０２２０４号公報には、軟磁性裏打ち層の飽和磁束密度を異ならせることが開示されているが、記録層に近い側の飽和磁束密度の方が大きくなっており、本発明のような効果は得られない。記録層に近い側の飽和磁束密度が大きい場合、隣接トラックへ磁束が流れやすくなるからである。

本発明は、平坦部と凸部の軟磁性裏打ち層の飽和磁束密度に差をつけたことに特徴がある。ここで、図６に断面模式図を示す２種類の媒体について、トラック幅方向の記録磁界分布を比較した。図６（ａ）は図２に示した本発明の媒体に対応し、図６（ｂ）は平坦部の軟磁性層が２層構造を有し、平坦部の表面側の軟磁性層の飽和磁束密度が凸部と同じであり、平坦部の記録ヘッドから遠い側の軟磁性層のみの飽和磁束密度を大きくした比較例３の媒体である。飽和磁束密度の大きさは、それぞれ飽和磁束密度の小さい材料は０．５Ｔ、飽和磁束密度の大きい材料は１．３５Ｔとした。凸部の高さは５０ｎｍとした。

図７に、計算結果を示す。本発明の方が円印で示した隣接トラック位置での磁界強度が減少できている。これは、図６に矢印で模式的に磁束の流れを示したように、凸部と平坦部の表面側の軟磁性層の飽和磁束密度が同じである比較例３の媒体の場合には、隣接トラックへの磁束の流れ易さと平坦部へのそれとは主に距離によるものだけであるが、本発明の媒体の場合には、それに飽和磁束密度の差の効果を大きく利用できるため、隣接トラックへ印加される磁界を減少できるためである。

軟磁性裏打ち層の凸部の記録ヘッドに一番近い部分が軟磁性裏打ち層の平坦部より飽和磁束密度が低いこと、つまり軟磁性裏打ち層の平坦部には、軟磁性裏打ち層の凸部の記録ヘッドに一番近い部分と同等に飽和磁束密度の低い部分がないことにより、本発明では顕著な効果が得られている。また、凸部の高さが小さいと本発明の効果が小さくなるため、凸部の高さと平坦部の膜厚に関して、図１０を用いて後述するように最適な条件がある。

本発明では、第１の軟磁性層と第２の軟磁性層の合計膜厚は２００ｎｍ以下とするのが好ましい。軟磁性裏打ち層に凹凸を設けた場合、本発明の効果を得るためには凸部の部分と平坦部が記録磁界を形成する閉磁路を構成する必要がある。凸部の膜厚が十分大きいと平坦部が記録磁界を形成する閉磁路からはずれてしまう。平坦部が厚い場合も図１０の比に示すような本発明の効果を得るための凸部と平坦部の膜厚の比の範囲を考慮すると、凸部の膜厚は厚くする必要がある。したがって、本発明では薄い軟磁性裏打ち層が好ましい。ただし、記録磁界強度は軟磁性裏打ち層の膜厚が小さくなるにつれて小さくなる。膜厚が大きい方が記録磁界強度を高めるためには好ましい。しかし、膜厚を２００ｎｍより厚くしても磁界強度の増加は小さい。磁界強度の観点からは２００ｎｍ程度あれば十分である。したがって、軟磁性裏打ち層の膜厚は２００ｎｍ以下が好ましい。

なお、特開平６−１１９６３２号公報には、２〜３μｍの軟磁性裏打ち層と、軟磁性裏打ち層よりも透磁率の大きい軟磁性基板を用いることが開示されている。この軟磁性基板は、浮遊磁界によるデータの消去を鑑みてなされたものであって、記録磁界を担う閉磁路の外にあり、磁気ヘッドからの磁束を還流させる閉磁路を形成していない。その００５３段落には、「軟磁性裏打ち層の膜厚は、浮遊磁界の吸収量との関連も考慮して、再生出力が飽和しかける程度の膜厚とすることが妥当であり、２μｍ程度の膜厚を採用している」ことが記載されている。仮に、軟磁性基板が磁気ヘッドからの磁束を還流させる裏打ち層としての機能を有するならば、磁気ヘッドからの磁束は透磁率の大きい軟磁性基板も還流するはずだから、出力は軟磁性裏打ち層の膜厚に依存しないはずである。出力は基板の厚さに支配され、軟磁性裏打ち層の膜厚依存性はほぼ無いはずである。一方、特開平６−１１９６３２号公報の図７には、再生出力の軟磁性裏打ち層の膜厚依存性が示されていて、軟磁性裏打ち層の膜厚が大きくなるにつれて出力が大きくなることがわかる。つまり、膜厚の大きな軟磁性基板が閉磁路の外にあることは明らかである。

軟磁性裏打ち層を有する二層記録媒体の場合、図１８に示すように、記録磁界は主磁極先端から記録層を通過し、軟磁性裏打ち層を通り、補助磁極を通る閉磁路によって形成される。基板は記録磁界を発生する磁路を形成していない。また、軟磁性裏打ち層が厚い場合には、たとえ基板が磁性体であっても記録磁界を担う閉磁路を形成していないことから下層の基板は記録磁界には影響を及ぼすことはない。以上のことから、本発明の効果は得られない。

図８に、軟磁性裏打ち層に凹凸がある場合において、凸部の間隔を変化させた場合の磁界強度の分布を示す。軟磁性裏打ち層の飽和磁束密度は凸部、平坦部とも同じとした。それ以外の計算条件は、図５の検討のときと同じである。この場合、隣接トラック位置での磁界強度のピークが移動するものの、軟磁性裏打ち層が平坦な場合に比べて磁界強度を小さくすることはできなかった。図５に示したように、隣接トラック位置での磁界強度を低減するには、凸部の軟磁性裏打ち層２０の飽和磁束密度が平坦な部分の軟磁性裏打ち層２１の飽和磁束密度より小さくする本発明の構造が効果的である。

図９は、軟磁性裏打ち層の凸部の飽和磁束密度と平坦部の飽和磁束密度の比を変化させて隣接トラックに印加される磁界の割合の変化を調べた図である。磁束密度以外の計算条件は、図５の検討のときと同じである。横軸は凸部の飽和磁束密度と平坦部の飽和磁束密度の比、縦軸はトラック中心での磁界強度で規格化した隣接トラックに印加される磁界強度である。軟磁性裏打ち層の凸部の飽和磁束密度と平坦部の飽和磁束密度の比が０．７５以上では、隣接トラックに印加される磁界強度の割合は変化せず、本発明の効果を得るためには軟磁性裏打ち層の凸部の飽和磁束密度と平坦部の飽和磁束密度の比が０．７５より小さいことが望ましい。

また、図１０は、軟磁性裏打ち層の凸部と平坦部の膜厚を変化させたときに、隣接トラックに印加される磁界の割合がどのように変化するかを調べた図である。縦軸はトラック中心と隣接トラックでの磁界強度との比、横軸は凸部と裏打ち層全体の膜厚（凸部と平坦部の膜厚の和）の比を示す。凸部と平坦部の飽和磁束密度の大きさはそれぞれ０．５Ｔ、１．３５Ｔとした。凸部の膜厚が小さい場合（横軸の数値が小さい場合）は、縦軸の比が大きく効果が小さいことがわかる。これは隣接トラックへの磁束のもれが大きいためである。また、凸部の膜厚が大きい場合（横軸の数値が大きい場合）には、縦軸の比が大きく効果が小さいことがわかる。これは、自己トラックへの磁束の流れが小さくなってしまうためである。本発明の効果を得るためには、凸部と裏打ち層全体の膜厚（凸部と平坦部の膜厚の和）の比が０．２５〜０．５程度であることが望ましい。

図１１は、本発明の磁気記録媒体の別の実施例を示す断面模式図である。この磁気記録媒体は平坦な非磁性基板２２上に形成された凹凸のパターンのある軟磁性裏打ち層２０、２１を平坦な軟磁性裏打ち層２１と凸部を形成する軟磁性裏打ち層で構成し、凸部を形成する軟磁性裏打ち層を２層の軟磁性裏打ち層２０Ａ，２０Ｂで構成した例である。ここで、凸部を形成する軟磁性裏打ち層は、記録ヘッドに近い側の凸部の軟磁性裏打ち層２０Ｂの飽和磁束密度が平坦な軟磁性裏打ち層２１側に近い側の凸部の軟磁性裏打ち層２０Ａの飽和磁束密度より小さい構成となっている。このような構成にすることにより、隣接トラックの凸部のエッジへの磁束の集中が小さくなり、隣接トラックへ印加される磁界を抑制することができる。軟磁性裏打ち層２０Ｂの飽和磁束密度は２０Ａより小さいことがより好ましい。

また、本発明の磁気記録媒体では、図１２に示すように記録層１９と軟磁性裏打ち層２０、２１の間に非磁性中間層２３を介入してもよい。非磁性中間層２３の材料としては例えばＴａや、Ｃｕ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂などの酸化物やＳｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮ、ＴｉＮなどの炭化物などが用いられる。中間層により記録磁性膜の特性を変化させることができる。また、膜厚を変化させることにより磁界強度、磁界勾配を増加させたりと調整することができる。また、図１３に示すように、本発明の磁気記録媒体では必要に応じて記録層の凹部に非磁性膜２７を形成し、媒体表面を平坦化してもよい。さらに、図２及び図１１〜１３に示した媒体において、記録層１９もしくは非磁性膜２７の上に保護膜を形成することが好ましい。また、平坦部の軟磁性裏打ち層２１と凸部の軟磁性裏打ち層２０の間に非磁性層を介入してもよい。非磁性層の材質としてはＴａや、Ｃｕ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂などの酸化物やＳｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮ、ＴｉＮなどの炭化物などが用いられる。

軟磁性裏打ち層の材料のうち飽和磁束密度の大きい材料としては、ＦｅＣｏ系、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＶ、ＦｅＳｉ、ＦｅＳｉＢ−Ｃなどがある。それより飽和磁束密度の小さい材料としては、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｒ、ＮｉＦｅＯ、ＡｌＦｅＳｉ、ＮｉＴａＺｒなどが例としてあげられる。記録層１９の材料としてはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂などのグラニュラー膜、ＦｅＰｔ規則合金、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔの人工格子膜、ＴｂＦｅＣｏのアモルファス膜などがある。

また、本発明の構成は、図１４（ａ）に示すディスクリートトラック媒体、図１４（ｂ）に示すパターンド媒体のどちらに用いても効果がある。特に、パターンド媒体に本発明を適用した場合には、トラック幅方向と同じ原理で、図１５の概念模式図に示すように、同じトラックのトレーリング側にすでに記録されたビットに印加される磁界を抑制できる。

さらに、本発明の磁気記録媒体の別の実施例では、平坦な非磁性基板２２上に凹凸のパターンのある軟磁性裏打ち層２０、２１を設け、凸部の軟磁性裏打ち層２０の比透磁率が平坦な部分の軟磁性裏打ち層２１の比透磁率より小さい構成にしてもよい。また、図１１に示すような構造において、記録ヘッドに近い側の凸部の軟磁性裏打ち層２０Ｂの比透磁率が平坦な軟磁性裏打ち層２１側に近い側の凸部の軟磁性裏打ち層２０Ａの比透磁率より小さい構成にしてもよい。このような構成にすることにより、隣接トラックの凸部のエッジへの磁束の集中が小さくなり、隣接トラックへ印加される磁界を抑制することができる。

図１６は、本発明の磁気記録媒体の製造工程の一例を説明する断面図である。まず、図１６（ａ）に示すように、基体２２上に平坦部軟磁性層２１、分離層２３、続いて凸部軟磁性層２０に相当する磁性膜２０′を連続製膜する。各層の膜厚は、それぞれ数十nm、数nm、数十nm程度、例えば４０ｎｍ、５ｎｍ、２０ｎｍとする。この磁性膜２０′は凸部軟磁性層２０の性質を満たしている必要があるため、ここでは平坦部軟磁性層２１よりも飽和磁束密度Ｂｓが小さい強磁性材料を用いた。次に、図１６（ｂ）に示すように、磁性膜２０′をエッチングするためのマスクパターン４０を形成する。このマスクパターン４０は、フォトレジスト材料のような樹脂単体でもよく、エッチング精度を高めるために樹脂と金属ないし樹脂と酸化物（Ａｌ−Ｏ、Ｓｉ−Ｏ等）からなる積層体としてもよい。マスクパターン４０を形成するには、紫外線レーザ、電子ビーム、Ｘ線を照射してレジスト樹脂をパターニングするか、モールドと呼ばれる型を押し当て熱ないし紫外光により樹脂を硬化させるナノインプリント法を用いることができる。

この後、図１６（ｃ）に示すように、磁性膜２０′をエッチングすることで凸部軟磁性層２０が形成される。このエッチングでは、Ａｒイオン等を用いたイオンミリング法のほかに、活性ガスを導入する事で化学的エッチングと物理的エッチングを同時平行で行う反応性イオンエッチングと呼ばれる方法を用いることができる。いずれのエッチング法を用いる場合でも、通常は平坦部軟磁性層２１へエッチングが及ぶ前に終点を確定させるための分離層２３が必要であり、多くの場合はエッチングがこの分離層２３にも到達している。これは図１６（ｃ）で、分離層２３表面に凹凸が形成されている事から見て取れる。但し、凸部軟磁性層２０と平坦部軟磁性層２１の組成が明確に異なる場合などは、エッチングが平坦部軟磁性層２１へ及ぶ可能性が低いので、分離層２３を省くことも可能である。最後に、図１６（ｄ）に示すようにＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂などの記録層１９を数十nm製膜する。

図１７は、本発明の磁気記録媒体の製造工程の他の例を説明する断面工程図である。図１６に示した製造工程との主な違いは、エッチングを用いずにイオン注入法を用いて実質的なパターニングを行って凸部軟磁性層２０を形成する点である。イオン注入とは、添加元素のイオンを数百ｋＶの電場で加速し、これを打ち込む事で対象としている材料の組成・特性を制御する方法である。類似の手法としてプラズマドーピング、レーザドーピング等があるが、いずれにせよ半導体素子プロセスにおけるいわゆる不純物ドーピングの手法を適宜用いればよい。これらの手法は、事前にレジストあるいは他の材料でマスクパターンを覆せることで、選択した領域にのみイオンを注入して部分的に材料の特性を変えることが可能である。強磁性体への添加元素としては、強磁性を持たない元素であるＮ、Ｇａ、Ａｒ、Ｃｒ、Ｂなどを用いることができる。希土類元素を用いても良い。次に第２の製法の具体的なステップについて図１７を参照しながら説明する。

最初に、図１７（ａ）に示すように、基板２２上に平坦部軟磁性層２１、分離層２３、続いて凸部軟磁性層２０に相当する磁性膜２０′を連続製膜する。各層の膜厚は、それぞれ数十nm、数nm、数十nm程度、例えば４０ｎｍ、５ｎｍ、２０ｎｍとする。次に、図１７（ｂ）に示すようにマスクパターン４１を形成する。このとき、図１６（ｂ）の場合とは逆に、凸部軟磁性層２０を必要としない領域が被覆されるようなマスクパターンが望ましい。次に図１７（ｃ）に示すように、基板全体に添加元素イオンを注入する。これによりマスクパターン４１で被覆されていない部分は磁性の非常に弱い材料になり、図１６で説明した製造工程でエッチングした場合と実質的に同様の構成が実現する。最後に、図１７（ｄ）に示すようにＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂などの記録層１９を数十nm製膜する。

この製造工程で作成した磁気記録媒体の特徴は、最終的な記録層の形状を平坦にできる点にある。そのため、ヘッドスライダを低スペーシングで浮上させる場合にも安定した特性が期待でき、高い耐衝撃性を求められる２．５インチ以下のフォーム・ファクタを有する小型ディスク装置に好適な磁気記録媒体を製造することができる。

なお、上記いずれの製造法で製造した場合でも、記録層の表面にＣ又はＣ−ＮあるいはＳｉ−Ｎなどの保護層を製膜し、更に潤滑材を塗布したうえで記録再生特性を評価したが、磁気記録媒体としての特性に大きな違いは見られなかった。

磁気記録再生装置の概略図。本発明による磁気記録媒体の一例を示す断面模式図。本発明による磁気記録媒体と磁気ヘッドの位置関係をトレーリング方向から見た平面模式図。本発明による磁気記録媒体と磁気ヘッドの位置関係を示した断面模式図。本発明と比較例のトラック幅方向の記録磁界分布を比較して示した図。本発明と比較例の磁束の流れを示す概念図。本発明と比較例のトラック幅方向の記録磁界分布を比較して示した図。軟磁性裏打ち層の凸部の寸法を変化させた場合の磁界強度分布を示した図。軟磁性裏打ち層の凸部と平坦部の飽和磁束密度の比と、隣接トラックの磁界強度比の関係を示した図。軟磁性裏打ち層の凸部と平坦部の膜厚と、隣接トラックの磁界強度比の関係を示した図。本発明による磁気記録媒体の一例を示す断面模式図。本発明による磁気記録媒体の一例を示す断面模式図。本発明による磁気記録媒体の一例を示す断面模式図。ディスクリートトラック媒体とパターンド媒体の概略斜視図。パターンド媒体に本発明を適用した場合の走行方向の概念模式図。本発明の磁気記録媒体の製造工程の一例を説明する断面工程図。本発明の磁気記録媒体の製造工程の他の例を説明する断面工程図。垂直記録の概念図。

符号の説明

１…主磁極、１Ａ…主磁極ヨーク部、１Ｂ…ポールチップ、２…薄膜導体コイル、３…補助磁極、７…再生素子、８…下部シールド、９…上部シールド、１１…磁気ディスク、１２…サスペンションアーム、１３…磁気ヘッドスライダ、１４…磁気ヘッド、１５…ロータリアクチュエータ、１７…ピラー、１９…磁気記録層、２０…軟磁性裏打ち層、２１…軟磁性裏打ち層、２２…非磁性基板、２３…非磁性中間層、２４…再生ヘッド、２５…記録ヘッド、２７…非磁性膜

Claims

基板、前記基板上に形成された軟磁性層及び前記軟磁性層上に形成された磁気記録層を有する磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、
記録ヘッドと再生ヘッドを有し、前記磁気記録媒体に対して記録、再生動作を行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して位置決めするヘッド駆動部とを備え、
前記軟磁性層は、平坦な層状の第１の軟磁性層と、前記第１の軟磁性層の上にトラックに沿って凸状に形成された第２の軟磁性層とを有し、
前記第１の軟磁性層の飽和磁束密度は前記第２の軟磁性層の飽和磁束密度より大きく、
前記第１の軟磁性層と第２の軟磁性層は、前記記録ヘッドから前記第２の軟磁性層に集中した磁束を前記第１の軟磁性層を通して前記磁気ヘッドに還流させる磁気回路を構成することを特徴とする磁気記録再生装置。
請求項１記載の磁気記録再生装置において、前記記録ヘッドは、トラック幅を規定する先端部を有する主磁極と、補助磁極と、前記主磁極と補助磁極によって構成される磁気回路と鎖交するコイルと、前記主磁極のトレーリング側及びトラック幅方向側に設けられた磁性体とを有し、前記主磁極と前記磁性体のトラック幅方向の間隔がトラック方向に隣接する前記凸状の第２の軟磁性層の間隔より小さいことを特徴とする磁気記録再生装置。
請求項１記載の磁気記録再生装置において、前記第２の軟磁性層は複数の層からなり、前記複数の層のうち前記磁気ヘッドに近い側の層の飽和磁束密度が前記第１の軟磁性層に近い側の層の飽和磁束密度より小さいことを特徴とする磁気記録再生装置。
請求項１記載の磁気記録再生装置において、前記第２の軟磁性層は、トラック方向に互いに離間して形成された複数の凸状領域を有することを特徴とする磁気記録再生装置。
請求項１記載の磁気記録再生装置において、前記軟磁性層と前記磁気記録層の間に非磁性層が設けられていることを特徴とする磁気記録再生装置。
請求項１記載の磁気記録再生装置において、前記第２の軟磁性層の凸状部と凸状部の隙間に非磁性材が埋め込まれていることを特徴とする磁気記録再生装置。
請求項１記載の磁気記録再生装置において、前記第２の軟磁性層の飽和磁束密度は前記第１の軟磁性層の飽和磁束密度の０．７５以下であることを特徴とする磁気記録再生装置。
請求項１記載の磁気記録再生装置において、前記第１の軟磁性層と第２の軟磁性層の膜厚の和に対する前記第２の軟磁性層の膜厚の比が０．２５〜０．５の範囲にあることを特徴とする磁気記録再生装置。
請求項１記載の磁気記録再生装置において、前記第１の軟磁性層と第２の軟磁性層の合計膜厚は２００ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録再生装置。
基板と、前記基板上に形成された軟磁性層と、前記軟磁性層上に形成された磁気記録層とを有し、
前記軟磁性層は、平坦な層状の第１の軟磁性層と、前記第１の軟磁性層の上にトラックに沿って凸状に形成された第２の軟磁性層とを有し、前記第１の軟磁性層の飽和磁束密度は前記第２の軟磁性層の飽和磁束密度より大きく、前記第１の軟磁性層と第２の軟磁性層は、記録ヘッドから前記第２の軟磁性層に集中した磁束を前記第１の軟磁性層を通して前記磁気ヘッドに還流させる磁気回路を構成することを特徴とする磁気記録媒体。
請求項１０記載の磁気記録媒体において、前記第２の軟磁性層は複数の層からなり、前記複数の層のうち前記磁気ヘッドに近い側の層の飽和磁束密度が前記第１の軟磁性層に近い側の層の飽和磁束密度より小さいことを特徴とする磁気記録媒体。
請求項１０記載の磁気記録媒体において、前記第２の軟磁性層は、トラック方向に互いに離間して形成された複数の凸状領域を有することを特徴とする磁気記録媒体。
請求項１０記載の磁気記録媒体において、前記軟磁性層と前記磁気記録層の間に非磁性層が設けられていることを特徴とする磁気記録媒体。
請求項１０記載の磁気記録媒体において、前記第２の軟磁性層の凸状部と凸状部の隙間に非磁性材が埋め込まれていることを特徴とする磁気記録媒体。
請求項１０記載の磁気記録媒体において、前記第２の軟磁性層の飽和磁束密度は前記第１の軟磁性層の飽和磁束密度の０．７５以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
請求項１０記載の磁気記録媒体において、前記第１の軟磁性層と第２の軟磁性層の膜厚の和に対する前記第２の軟磁性層の膜厚の比が０．２５〜０．５の範囲にあることを特徴とする磁気記録媒体。
請求項１０記載の磁気記録媒体において、前記第１の軟磁性層と第２の軟磁性層の合計膜厚は２００ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体。