JP2008090908A - 磁気ディスクの製造方法および磁気ディスク - Google Patents

Abstract

【課題】磁気ディスクの記録特性を向上し、良好な状態でサーティファイテストまたはサーボパターンの書き込みを行ない、また読み出し信号品質を改善することが可能な垂直磁気記録方式の磁気ディスクの製造方法、およびかかる方法で製造した磁気ディスクを提供することを目的としている。
【解決手段】上記課題を解決するために、本発明に係る垂直磁気記録方式の磁気ディスクの製造方法の代表的な構成は、磁気ディスクを回転させつつ、所定の周波数以下の交流信号または直流信号を印加して書き込みを行う工程と、書き込みを行った後に信号品質テストを行う工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、垂直磁気記録方式の磁気ディスクに関し、とくに記録媒体の初期化に関するものである。

近年の情報処理の大容量化に伴い、各種の情報記録技術が開発されている。特に磁気記録技術を用いたＨＤＤ（ハードディスクドライブ）は、高記録密度化の一途を辿っている。ＨＤＤ等に用いられる磁気ディスクにおいて高記録密度を達成するためには、情報信号の記録を担う磁気記録層を形成する磁性結晶粒子を微細化すると共に、その層厚を低減していく必要があった。ところが、従来から商業化されている面内磁気記録方式（長手磁気記録方式、水平磁気記録方式とも呼称される）の磁気ディスクの場合、磁性結晶粒子の微細化が進展した結果、超常磁性現象により記録信号の熱的安定性が損なわれ、記録信号が消失してしまう、いわゆる熱揺らぎ現象が発生するようになり、磁気ディスクの高記録密度化への阻害要因となっていた。

この阻害要因を解決するために、近年、垂直磁気記録方式の磁気ディスクが提案されている。垂直磁気記録方式の場合では、面内磁気記録方式の場合とは異なり、磁気記録層の磁化容易軸は基板面に対して垂直方向に配向するよう調整されている。垂直磁気記録方式は面内記録方式に比べて、熱揺らぎ現象を抑制することができるので、高記録密度化に対して好適である。垂直磁気記録方式に用いる磁気記録媒体としては、高い熱安定性と良好な記録特性を示すことから、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２垂直磁気記録媒体（非特許文献１参照）や、ＣＧＣ型垂直媒体（非特許文献２）が提案されている。
T. Oikawa et. al., IEEE Trans. Magn, vol.38, 1976-1978(2002) Y. Sonobe et al., IEEE Trans. Magn, vol.37, 1667-1670(2001)

垂直磁気記録媒体においても面内磁気記録媒体と同様に、磁気ディスクの記録密度の向上のためには、磁気ヘッド（記録ヘッドと読取ヘッドの総称）の磁気ディスクに対する近接化と、記録特性の向上が要求される。磁気ヘッドを磁気ディスクに近接するためには磁気ディスク表面の平滑さが必要であり、グライドテスト（磁気ディスクの主表面に対向して磁気ヘッドを配置し、所定のグライド高さで磁気ヘッドを磁気ディスクに対し相対移動させてグライド特性を測る検査）により検査される。

記録特性は、サーティファイテスト（信号品質テスト）によって検査される。サーティファイテストは磁気ディスクの信号品質を確認するためのテストである。具体的には、磁気ディスクの各トラックごとに書込み、再生、消去、再再生等を行ない、ＭＰ（Missing Pulse）エラー、スパイクエラー、モジュレーションエラー、ＥＰ（Extra Pulse）エラーの発生数を検出することにより、欠陥の存在を検出する。

サーティファイテストを行う前には、初期化（磁気ディスク全体の消去）が行われる。初期化は、データとしての意味を持たない信号を「書き込み」することによって行う。この初期化を適切に行わないと信号品質を低下させるおそれがあり、サーティファイテストを適切に行うことが難しくなってしまう。

また磁気ディスクの製造工程においては、最終的に磁気ディスクの主表面にサーボパターンが書き込まれる。サーボパターンは磁気ヘッドを位置決めするための信号であって、磁気ディスクの主表面に放射状に書き込まれ、その領域にはデータは書き込まれない。すなわちサーボパターンは永続的に残すべき信号であるから、できるかぎり良好な状態で書き込む必要がある。

そこで本発明は、磁気ディスクの記録特性を向上し、良好な状態でサーティファイテストまたはサーボパターンの書き込みを行ない、また読み出し信号品質を改善することが可能な垂直磁気記録方式の磁気ディスクの製造方法、およびかかる方法で製造した磁気ディスクを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る垂直磁気記録方式の磁気ディスクの製造方法の代表的な構成は、磁気ディスクを回転させつつ、所定の周波数以下の交流信号または直流信号を印加して書き込みを行う工程と、書き込みを行った後に信号品質テストを行う工程と、を含むことを特徴とする。これにより、記録特性が良好な状態でサーティファイテスト（信号品質テスト）を行うことができる。

本発明に係る垂直磁気記録方式の磁気ディスクの製造方法の他の代表的な構成は、磁気ディスクを回転させつつ、所定の周波数以下の交流信号または直流信号を印加して書き込みを行う工程と、書き込みを行った後にサーボパターンを書き込む工程と、を含むことを特徴とする。これにより、記録特性が良好な状態でサーボパターンを書き込むことができる。

交流信号によって書き込みを行う場合には、磁気ディスクの回転数は５４６０ｒｐｍ〜１１２５０ｒｐｍ、交流信号の所定の周波数とは２６．７ＭＨｚ以下であることが好ましい。

また交流信号によって書き込みを行う場合には、交流信号によって書き込まれた記録ビットの長さが３００ｎｍ以上であることが好ましい。ビット長が３００ｎｍ以下であると、反磁界の影響によって出力信号の減衰が起こり始めてしまうためである。なお、交流信号によって書き込みを行う場合には、読み出し信号が隣接トラックの漏れ磁場の影響を受けて信号品質が低下しやすくなるため、上限を２０００ｎｍとすることが好ましい。

直流信号によって書き込みを行う場合には、直流信号は、トラックごとに極性を反転させて印加することが好ましい。

本発明に係る垂直磁気記録方式の磁気ディスクの代表的な構成は、記録ビットの長さが３００ｎｍ以上であることを特徴とする。なお、上述の製造方法において、交流信号によって書き込みを行った磁気ディスクは、上記長さの記録ビットとなっている。

本発明に係る垂直磁気記録方式の磁気ディスクの他の代表的な構成は、記録ビットの磁化方向がトラックごとに反転していることを特徴とする。上述の製造方法において、直流信号によって書き込みを行った磁気ディスクは、上記の状態の記録ビットとなっているからである。

本発明によれば、垂直磁気記録方式の磁気ディスクにおいて記録特性を向上し、良好な状態でサーティファイテストまたはサーボパターンの書き込みを行ない、また読み出し信号品質を改善することができる。これにより高い信号品質を有する垂直磁気記録方式の磁気ディスクを提供することができる。

本発明に係る磁気ディスクの製造方法および磁気ディスクの実施形態について説明する。図１は磁気ディスクの記録密度と反磁界の関係を説明する図、図２は直流信号によって書き込みを行う場合の信号の極性を説明する図、図３は各初期化条件における書き込み時の磁界を説明する図、図４は本実施例に係る垂直磁気記録媒体の構成を説明する図、図５は各初期化条件における読み出し信号を説明する図、図６は周波数と回転数、およびビット長の関係について説明する図である。なお、以下の実施例に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。

発明者らは、磁気ディスクの記録特性を向上し、良好な状態でサーティファイテスト（信号品質テスト）またはサーボパターンの書き込みを行ない、また読み出し信号品質を改善するために鋭意検討した結果、垂直磁気記録媒体では面内磁気記録媒体とは異なる最適な初期化条件を用いることによって目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。

上記説明した如く、磁気ディスクのサーティファイテストまたはサーボパターンの書き込み前には、初期化（磁気ディスク全体の消去）が行われる。初期化は、記録ヘッドによってデータとしての意味を持たない信号を「書き込み」することによって行う。このとき、記録ヘッドに印加される信号の極性に沿って磁性結晶粒子が磁化反転し、極性の連続する単位が、次回に書き込みを行う際の記録ビットとなる。すなわち、磁気ディスクを回転しながら高周波で書き込めば（初期化すれば）記録ビット長は短くなり、低周波で書き込めば記録ビット長は長くなる。

まず図１（ｂ）を用いて、従来の面内磁気記録方式の磁気ディスクにおける初期化について説明する。面内磁気記録媒体は磁気ディスクの主表面に沿った方向に磁気ビットが形成されている（磁化容易軸が基板面に沿って配向されている）。ここで、一般に磁性体の内部には反磁界Ｈｄが発生する。反磁界Ｈｄとは磁性体の内部に発生する磁界であって、磁性体の磁化を弱める方向に作用し、磁極間の距離と磁性体の幅の寸法比（長さ／幅）が小さいほど大きくなる。磁気ディスクにおいては、反磁界Ｈｄが小さいとき保磁力Ｈｃが大きくなる。

磁気ディスクの磁性層は厚みが変化しないため、面内磁気記録媒体においては磁気ビット長に応じて反磁界Ｈｄの大きさは変化する。すなわち図１（ｂ）の上段に示すように、記録ビット長を短くするほど反磁界Ｈｄは大きくなり、磁化が反転しやすくなる。また図１（ｂ）の下段に示すように、記録ビット長が長くなると反磁界Ｈｄは小さくなり、磁化が反転しにくくなる（磁化が安定する）。そのため従来から、面内磁気記録媒体においては、初期化条件として高周波交流消去(ＨＦＡＣイレース：High Frequency Alternating Current Erase）が行われていた。これにより反磁界Ｈｄが大きくなるため磁化反転が起こりやすくなり、以後の書き込みにおいて書き込み特性が向上し、信号品質が改善される。

しかし、垂直磁気記録方式の磁気ディスクにおいては、磁気ビットは磁気ディスクの主表面に対して垂直に配列することから、隣接する磁気ビットと磁気的にカップリングをおこすために磁化方向が安定しやすい。そのため、垂直磁気記録方式の磁気ディスクは、そもそも磁気ビットが小さくても磁化を保持しやすい。

そして垂直磁気記録方式においては、図１（ａ）の下段に示すように、記録ビット長が短いほど（線記録密度が高いほど）反磁界Ｈｄがさらに小さくなる。このため図３（ｂ）に示すように、記録ヘッドから出力される磁束に対し、反磁界Ｈｄが小さい（保磁力Ｈｃが大きい）ため、磁化が反転しにくくなる。

一方、図１（ａ）の上段に示すように、記録ビット長が長くなると反磁界Ｈｄが大きくなる。このため図３（ａ）に示すように、記録ヘッドから出力される磁束に対し、反磁界Ｈｄが大きい（保磁力Ｈｃが小さい）ため、磁化が反転しやすくなる。

すなわち、初期化条件として面内磁気記録媒体と同様の高周波交流消去を行うと、磁化方向が安定しすぎて書き込み特性が悪化し、サーティファイテストにおける信号品質が低下するという問題を生じる。そこで、垂直磁気記録媒体における初期化条件としては、媒体の磁化が反転しやすいような条件を選択する必要がある。

そこで本発明者らは、磁気ディスクを回転させつつ、初期化条件として所定の周波数以下の交流信号または直流信号を印加して書き込みを行ない、その後にサーティファイテストを行うことにより、記録特性が良好な状態でサーティファイテスト（信号品質テスト）を行うことができることを見出した。同様に、上記初期化条件で書き込みを行った後にサーボパターンを書き込むことにより、記録特性が良好な状態でサーボパターンを書き込むことができることを見出した。

交流信号によって書き込みを行う場合には、磁気ディスクの回転数は５４６０ｒｐｍ〜１１２５０ｒｐｍ、交流信号の所定の周波数とは２６．７ＭＨｚ以下であることが好ましい。上記範囲のとき交流信号によって書き込まれた記録ビットの長さが３００ｎｍ〜２０００ｎｍとなり、適度な反磁界を得るために適切な長さの範囲となるため、良好な記録特性を得ることができるためである。ビット長が上記範囲であることが好ましいのは、ビット長が３００ｎｍ以下であると、反磁界の影響によって出力信号の減衰が起こり始めてしまうためである。なお、上限を２０００ｎｍとしたことにより、交流信号によって書き込みを行う場合であっても、読み出し信号が隣接トラックの漏れ磁場の影響を受けにくくなり、信号品質の低下を防止することができる。

直流信号によって書き込みを行う場合には、磁気ディスク全面に亘って単一の極性で書き込んだ場合であっても、書き込み特性の向上は見られる。ただし全面に亘って単一の極性とした場合、信号読み込み時に読取ヘッドが隣接トラックからの漏れ磁束の影響を受けるため、再生信号の波形に影響を及ぼして読み取り特性が悪化し、結果として記録特性が低下するおそれがある。そこで、直流信号によって書き込みを行う場合には、図２に示すように、トラックごとに極性を反転させて印加することが好ましい。

［実施例］
図４に示す垂直磁気記録媒体は、ディスク基体１、付着層２、軟磁性層３、下地層４、磁気記録層５、カップリング制御層６、交換エネルギー制御層７（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ層）、媒体保護層８、潤滑層９で構成されている。

まず、アモルファスのアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円盤状に成型し、ガラスディスクを作成した。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる平滑な非磁性のディスク基体１を得た。

得られたディスク基体１上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、Ａｒ雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタリング法にて、付着層２から交換エネルギー制御層７まで順次成膜を行い、媒体保護層８はＣＶＤ法により成膜した。この後、潤滑層９をディップコート法により形成した。以下、各層の構成および製造方法について説明する。

付着層２は１０ｎｍのＴｉ合金層となるように、Ｔｉ合金ターゲットを用いて成膜した。付着層２を形成することにより、ディスク基体１と軟磁性層３との間の付着性を向上させることができるので、軟磁性層３の剥離を防止することができる。付着層２の材料としては、例えばＴｉ含有材料を用いることができる。実用上の観点からは付着層の膜厚は、１ｎｍ〜５０ｎｍとすることが好ましい。

軟磁性層３は５０ｎｍのアモルファスＣｏＴａＺｒ層となるように、ＣｏＴａＺｒターゲットを用いて成膜した。下地層４はＲｕからなり、磁気記録層５の結晶配向性を改善するために形成される。磁気記録層５は、非磁性物質の例としてのＳｉＯ_２を含有するＣｏＣｒＰｔからなる硬磁性体のターゲットを用いて、１１ｎｍのｈｃｐ結晶構造を形成した。

カップリング制御層６は、Ｐｄ（パラジウム）層により形成した。カップリング制御層６はＰｄ層の他にＰｔ層で形成することもできる。カップリング制御層６の膜厚は２ｎｍ以下が好ましく、さらに望ましくは０．５〜１．５ｎｍである。交換エネルギー制御層７はＣｏＢとＰｄとの交互積層膜からなり、低Ａｒガスで形成した。交換エネルギー制御層７の膜厚は１〜８ｎｍが好ましく、望ましくは３〜６ｎｍである。

媒体保護層８は、Ａｒに水素を３０％含有させた混合ガス中で、プラズマＣＶＤ法により膜厚３．５ｎｍの水素化カーボンからなる媒体保護層８を形成した。潤滑層９は、ＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）をディップコート法により成膜した。潤滑層９の膜厚は約１ｎｍである。以上の製造工程により、垂直磁気記録媒体が得られた。

次に、得られた磁気ディスク全体に書き込みを行うことにより、初期化を行った。比較のために、印加する信号を変化させた初期化条件の下でサーティファイテストを行った。図５は、各初期化条件における読み出し信号の強度を比較している。本発明の実施例として印加する信号は、トラックごとに極性の異なる直流信号（実施例１）、低周波の交流信号として４．５ＭＨｚ（実施例２）、１３．４ＭＨｚ（実施例３）、２６．７ＭＨｚ（実施例４）とした。また比較例として、高周波である１６０．２ＭＨｚの交流信号を印加した（比較例１）。いずれの周波数の場合も、磁気ディスクの回転数は７４６０ｒｐｍとした。

図５に示すように高周波の交流信号を印加したとき（比較例１）は信号強度は小さく、周波数が低くなるほど（実施例４〜実施例２）信号強度が大きくなる傾向にある。また、直流信号を印加したとき（実施例１）も、低周波のときと同様に信号強度が大きかった。比較例１の初期化条件で信号強度が弱かったのは、反磁界Ｈｄが小さいために保磁力Ｈｃが大きく、磁化反転しなかった磁性結晶粒子が多くなったためと考えられる。一方、周波数が低くなるほど信号強度が大きくなったのは、磁気ビット長が長くなることにより反磁界が大きくなり、保磁力Ｈｃが小さくなるため、より多くの磁性結晶粒子が磁化反転したためと考えられる。

これらのことから、初期化条件として所定の周波数以下の交流信号または直流信号を印加して書き込みを行うことにより、良好なサーティファイテストの結果を得ることができることがわかる。

サーティファイテストに合格した磁気ディスクは、出荷の前に再度初期化し、磁気ディスクの主表面にサーボパターンを書き込んだ。このときも、上記の初期化条件にて初期化することにより、良好な書き込み特性でサーボパターンを書き込むことができた。

ここで図６を用いて、低周波の交流信号を引加する場合の周波数と磁気ディスクの回転数、およびビット長の関係について説明する。上記説明した如く、交流信号によって書き込まれた記録ビットの長さは、３００ｎｍ〜２０００ｎｍであることが好ましい。しかし、仮に周波数と回転数が一定であるとすれば、書き込み位置の半径が大きくなるに比例してビット長も長くなってしまう。

そこで、磁気ディスクを半径方向にいくつかの領域に区分し、各領域ごとに回転数を設定している。具体的には、ほぼ回転数を半径の逆比とし、領域の半径が大きいほど回転数を低くする。これにより、各領域において同じ周波数に対し、ほぼ同じビット長を形成することができる。

具体例として図６を参照すれば、２．５インチディスクの場合、半径方向に８つの領域に分割し、各領域の回転数を５４６０ｒｐｍ〜１１２５０ｒｐｍの範囲で半径の逆比に応じて設定し、周波数を２６．７ＭＨｚ〜４．５ＭＨｚの範囲とすることにより、磁気ディスク全体においてビット長を３００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲にすることができることがわかる。なお、ディスクのサイズが異なる場合も、同様にしてビット長を３００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲にすることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、垂直磁気記録方式の磁気ディスクおよびその製造方法として利用することができる。

磁気ディスクの記録密度と反磁界の関係を説明する図である。 直流信号によって書き込みを行う場合の信号の極性を説明する図である。 各初期化条件における書き込み時の磁界を説明する図である。 実施例に係る垂直磁気記録媒体の構成を説明する図である。 各初期化条件における読み出し信号を説明する図である。 周波数と回転数、およびビット長の関係について説明する図である。

符号の説明

１ …ディスク基体
２ …付着層
３ …軟磁性層
４ …下地層
５ …磁気記録層
６ …カップリング制御層
７ …交換エネルギー制御層
８ …媒体保護層
９ …潤滑層

Claims (6)

1. 磁気ディスクを回転させつつ、所定の周波数以下の交流信号または直流信号を印加して書き込みを行う工程と、
   前記書き込みを行った後に信号品質テストを行う工程と、
   を含むことを特徴とする垂直磁気記録方式の磁気ディスクの製造方法。
2. 磁気ディスクを回転させつつ、所定の周波数以下の交流信号または直流信号を印加して書き込みを行う工程と、
   前記書き込みを行った後にサーボパターンを書き込む工程と、
   を含むことを特徴とする垂直磁気記録方式の磁気ディスクの製造方法。
3. 前記交流信号によって書き込まれた記録ビットの長さが３００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気ディスクの製造方法。
4. 前記直流信号は、トラックごとに極性を反転させて印加することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気ディスクの製造方法。
5. 記録ビットの長さが３００ｎｍ以上であることを特徴とする垂直磁気記録方式の磁気ディスク。
6. 記録ビットの磁化方向がトラックごとに反転していることを特徴とする垂直磁気記録方式の磁気ディスク。

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