JP2008152825A - ディスクリート型の磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】より高記録密度化に有利なディスクリート型磁気記録媒体の提供を目的とする。
【解決手段】基板とそれに固着する磁気記録用の積層体とを備え、積層体においてデータを記憶するための複数の記録用領域とそれらを隔てる分離領域とが定められ、記録用領域と分離領域とで積層体の構成が異なるディスクリート型の磁気記録媒体において、積層体を、複数の記録用領域およびそれらの間の分離領域にわたって連続する硬磁性層と、硬磁性層のうちの記録用領域に対応した部分を被覆して分離領域に対応した部分を被覆しないように配置され且つ硬磁性層よりも薄い軟磁性体とを有する構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、データを記憶するための複数の領域が互いに磁気的に分離されたディスクリート型の磁気記録媒体に関する。

コンピュータの外部記憶手段として広く用いられるハードディスク装置において、面記録方式（長手記録方式）に代わって高記録密度化に有利な垂直記録方式が主流になりつつある。また、一層の高記録密度化に向けて、ディスクリートトラック型の磁気ディスク（円盤状の磁気記録媒体）が本格的に採用されつつある。ディスクリートトラック型の磁気ディスクでは、隣接する記録トラック間の磁気的干渉がガードバンドと呼ばれる非磁性部によって抑えられるので、記録トラック幅および配列ピッチを小さくして記録トラック密度を高めることができる。

従来のディスクリートトラック型の磁気ディスクは、その断面構造を示す図８のとおり、互いに離れた複数の硬磁性体５４とそれらの間を埋める非磁性体５５とからなる記録層５３を有する。硬磁性体５４は図の紙面の表裏方向に延びる帯状にパターニングされており、各硬磁性体５４が１つの記録トラックに対応する。非磁性体５５がガードバンドである。記録層５３の下層として磁化転移を急峻にする軟磁性裏打ち層（SUL: Soft Under Layer）５１が設けられ、記録層５３は保護層５６によって被覆される。軟磁性裏打ち層５１、記録層５３および保護層５６は表面の平坦な基板５０に積層される。

図示の磁気ディスクにおいて、硬磁性体５４の磁化の方向はディスク表面に対して垂直な方向、すなわち厚さ方向に沿った方向である。垂直記録用のヘッド６０によって生じる磁界は、ヘッド６０から記録層５３を貫通して軟磁性裏打ち層５１に達し、軟磁性裏打ち層５１内を紙面の表裏方向に沿って通り、再び記録層５３を貫通してヘッド６０に戻る。

磁気ディスクの製造において、記録層５４は、軟磁性裏打ち層上に硬磁性層を積層する工程、硬磁性層を部分的にエッチングする工程、エッチングで生じた凹部に非磁性体を埋め込む工程、および表面を平坦化する工程によって形成される。非磁性体の埋込みおよび表面平坦化を行うことにより、磁気ディスクに対して相対移動するヘッド６０のいわゆる浮上状態を安定にすることができる。

このようなディスクリートトラック型の磁気ディスクの積層構造に関して、特開２００５−１２２８７６号公報において、硬磁性体およびガードバンドからなる記録層の全体を軟磁性層で一様に被覆することが提案されている。記録層の上に軟磁性層を積層することによって記録トラックのクロストークが低減される、との記載がある。
特開２００５−１２２８７６号公報

上述した従来のディスクリートトラック型の磁気ディスクには、記録層５３を形成するための硬磁性層のエッチングにおいて、パターンエッジが鈍ってしまうという問題がある。パターンエッジが鋭くてエッチングマスクパターンに忠実な硬磁性体パターンが得られなければ、記録トラックの狭ピッチ化は困難である。パターンエッジの鈍りは、記録層５３を薄くすることによって低減される。しかし、記録層５３（厳密には硬磁性体５４）は情報担持の信頼性を得るのに十分な１０〜３０ｎｍ程度の厚さをもつ必要がある。

記録層５３の厚さは生産性にも関係する。従来の磁気ディスクには、硬磁性層のエッチングおよびその後の非磁性体の埋め込みの各所要時間が長いという問題もある。製造コストの上からもエッチングをする層の薄いことが望まれる。

さらに、従来の磁気ディスクでは、記録層５３に形成されるサーボパターンによって得られるサーボ信号の振幅が記録トラックからのデータ読取り信号の振幅のほぼ１／２である。サーボパターンは、記録トラックおよびガードバンドの形成と同時に形成される硬磁性体と非磁性体とで構成され、磁化部分と非磁化部分の配列（すなわち磁気の有無の組み合わせ）によってサーボ制御のためのビット情報を表す。記録トラックでは表面に向かう上向きと背面に向かう下向きの2方向の磁化で情報を表すのに対して、サーボパターンでは上向きまたは下向きのいずれかである1方向の磁化の有無で情報を表すので、上記のようにサーボ信号の振幅はデータ読取り信号の振幅よりも小さい。サーボ制御の信頼性を高める上で、サーボ信号の振幅の大きいことが望ましい。

本発明は、このような事情に鑑み、より高記録密度化に有利なディスクリート型の磁気記録媒体の提供を目的としている。

上記目的を達成するディスクリート型の磁気記録媒体は、基板とそれに固着する磁気記録用の積層体とを備え、前記積層体においてデータを記憶するための複数の記録用領域とそれらを隔てる分離領域とが定められ、記録用領域と分離領域とで前記積層体の構成が異なるものであって、前記積層体が、前記複数の記録用領域およびそれらの間の分離領域にわたって連続する硬磁性層と、前記硬磁性層のうちの前記記録用領域に対応した部分を被覆して前記分離領域に対応した部分を被覆しないように配置され且つ当該硬磁性層よりも薄い軟磁性体とを有することを特徴とする。

記録用領域において、データに応じた磁気情報を担持する硬磁性層が軟磁性体で被覆されたHard/Softスタック構造が形成される。一方、分離領域においては、Hard/Softスタック構造が形成されない。硬磁性層は記録用領域と分離領域とに関わらず、その材質で決まる保磁力をもつ。しかし、稲葉他の報告（稲葉他“Hard/Softスタック垂直磁気記録媒体の基礎特性”応用磁気学会誌 Vol.29,No.3,2005 pp.239-242）に記載されているように、Hard/Softスタック構造をもつ記録用領域における保磁力はHard/Softスタック構造をもたない分離領域における保磁力よりも小さい。これは、分離領域と比べて記録用領域では硬磁性層の磁化方向を反転させるのが容易であることを意味する。つまり、軟磁性体は、磁気記録のために印加するべき磁界の強度を低減し、記録用領域と分離領域との磁気的な分離を可能にする。

上記磁気記録媒体においては、分離領域では硬磁性層の磁化状態が保たれ且つ記録用領域では硬磁性層の磁化方向が反転する所定強度の磁界を印加することにより、記録用領域に選択的にデータを記録することができる。

上記磁気記録媒体の製造において硬磁性層のパターニングは不要であるので、パターニングされた硬磁性体をもつ従来の媒体と比べて、上記磁気記録媒体は生産性に優れる。

軟磁性体は硬磁性層よりも薄いので、軟磁性体を軟磁性体層のパターニングによって形成する場合に、硬磁性層をパターニングする場合と比べてパターンエッジの鋭いパターンを得ることができるとともに、所要時間が短い。

好ましい態様において、前記基板は円盤状であり、前記積層体において同心円状に複数の記録トラックが定められ、記録トラックと記録トラック間とで前記積層体の構成が異なり、前記積層体は、前記基板の表面を一様に覆う軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層を一様に覆う硬磁性材料からなる磁気記録層と、前記磁気記録層を覆い当該記録層よりも薄く且つ表面の平坦なディスクリートパターン層とを有しており、前記ディスクリートパターン層は、前記磁気記録層のうちの前記複数の記録トラックに対応した部分を選択的に被覆するように配置された複数の軟磁性体と、隣接する軟磁性体の間に配置された非磁性体とからなる。

さらに好ましい態様において、前記積層体はサーボ制御のための複数のサーボ領域を有し、前記複数のサーボ領域は前記磁気記録層が拡がり、前記磁気記録層に軟磁性層が重なった部分と非磁性層が重なった部分とで構成されるサーボパターンをもつ。

本発明によれば、データを記憶する硬磁性体よりも薄い軟磁性体によって記録用領域が画定されるので、硬磁性体の有無で記録用領域を画定する従来構成と比べて記録用領域の微細化が容易になる。

本発明の磁気記録媒体の実施形態として、ディスクリートトラック型の磁気ディスクがある。まず、この種の磁気ディスクの基本的な構成を説明する。

図１のように、磁気ディスク１における円環状のディスク面は、１周を所定角度ずつ分割する形で複数のユーザデータ領域３１と複数のサーボ領域３２とに区画されている。ユーザデータ領域３１およびサーボ領域３２は周方向に交互に並ぶ。ユーザデータ領域３１には同心円群に沿うように径方向に一定のピッチで記録トラック２３が設けられ、サーボ領域３２には後述するサーボパターンが設けられている。

図示の磁気ディスク１の構成は角速度一定（ＣＡＶ）で回転する状態でのアクセスおよび回動式アームによるシーク動作に適合するものであるので、ユーザデータ領域３１およびサーボ領域３２はディスク面の外周に近づくほど拡がり、アーム先端の移動経路に沿うよう湾曲した形状をもつ。

図２は図１中の破線で囲まれた部分ＡＡの拡大図であり、ユーザデータ領域３１およびサーボ領域３２の構成を模式的に示す。ユーザデータ領域３１は、データを記憶するための記録用領域である記録トラック２３（図中の白い横線部分）と分離領域であるガードバンド２４（図中の黒い横線部分）とを有する。ユーザデータ領域３１において、記録トラック２３とガードバンド２４とが図の上下方向に交互に配置され、ガードバンド２４によって隣接する記録トラック２３が磁気的に分離される。

サーボ領域３２はサーボパターン２５を有する。サーボパターン２５は第１磁性部分２６（図中の白い部分）と第２磁性部分２７（図中の黒い部分）の配列パターンである。第1磁性部２６は記録トラック２３と同じ層構成をもち、第２磁性部２７はガードバンド２４と同じ層構成をもつ。

図３は図２のａ−ａ矢視断面図であり、磁気ディスク１のユーザデータ領域３１の層構成を示す。

磁気ディスク１は、支持体である基板５とそれに固着する表面の平坦な磁気記録用の積層体６とを備える。積層体６は、垂直記録の密度を高めるための軟磁性裏打ち層１１、垂直方向の磁化が容易な磁気異方性をもつ硬磁性体からなる磁気記録層１２、磁気記録層１２よりも薄いディスクリートパターン層１４、および保護層１９を備える。

軟磁性裏打ち層１１および磁気記録層１２は、基板５の表面を一様に覆うように積層され、同心円状に配列された記録トラック２３およびそれらの間のガードバンド２４にわたって連続する。すなわち、軟磁性裏打ち層１１および磁気記録層１２において、構造の上で記録トラック２３とガードバンド２４との区別はない。

記録トラック２３およびガードバンド２４を画定するのはディスクリートパターン層１４である。ディスクリートパターン層１４は、磁気記録層１２のうちの記録トラック２３に対応した部分を選択的に被覆するように配置された複数の軟磁性体１５と、隣接する軟磁性体１５の間に配置された非磁性体１６とを備える。

記録トラック２３においては、磁気記録層１２を構成する硬磁性層と軟磁性体１５を構成する軟磁性層とがHard/Softスタック構造を形成する。硬磁性層は軟磁性層と界面で交換結合し、外部磁界に感応して両層の磁化が一緒に回転（反転）する。軟磁性体１５が磁化の反転を容易にする作用をもつので、記録トラック２３ではガードバンド２４と比べて弱い磁場の印加によって磁化が回転する。このことから、磁気ディスク１においては、ガードバンド２４が感応しない適切な強度の磁場を印加することにより、磁気記録層１２における記録トラック２３に対応した部分に選択的にデータを記録することができる。

磁気記録層１２の材料としてＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ_２があり、軟磁性体１５の材料としてＮｉＦｅ−ＳｉＯ_２がある。これら材料は六方晶系のHard/Softスタック構造を形成する。また、非磁性体１６の材料としてＳｉＯ_２がある。例えば、材料を用いて厚さ１０ｎｍの磁気記録層１２に厚さ４ｎｍのディスクリートパターン層１４を積層した場合、記録トラック２３では保磁力が約６ｋＯｅであり、ガードバンド２４では保磁力が約９ｋＯｅであった。

図４は図２のｂ−ｂ矢視断面図であり、磁気ディスク１のサーボ領域３１の層構成を示す。サーボ領域３１においても、ユーザデータ領域３１と同様に積層体６は軟磁性裏打ち層１１、磁気記録層１２、ディスクリートパターン層１４、および保護層１９からなる。軟磁性裏打ち層１１および磁気記録層１２において、構造の上で第1磁性部２６と第２磁性部２７との区別はない。

第１磁性部２６および第２磁性部２７を画定するのは、ディスクリートパターン層１４である。ディスクリートパターン層１４は、磁気記録層１２のうちの第1磁性部２６に対応した部分を選択的に被覆するように配置された複数の軟磁性体１７と、第２磁性部２７に対応した部分を選択的に被覆するように配置された複数の非磁性体１８とを備える。この軟磁性体１７とユーザデータ領域３１の軟磁性体１５の材質は同じで、非磁性体１８とユーザデータ領域３１の非磁性体１６の材質は同じである。

本実施形態の磁気ディスク１では、磁気記録層１２が第1磁性部２６と第２磁性部２７とにわたって一様に拡がっており、且つ上記Hard/Softスタック構造をもつ第1磁性部２６とHard/Softスタック構造をもたない第２磁性部２７とで磁化の選択性があるので、第1磁性部２６と第２磁性部２７とで磁化方向が反対であるようなサーボパターン２５を構成することができる。このサーボパターン２５によれば、磁性部と非磁性部とで構成される従来のサーボパターンとは違って、記録トラック２３からの読み取り信号と同等の振幅をもつサーボ信号を得ることができる。

以上の構成の磁気ディスク１は次の手順で製造される。

磁気ディスク１の製造にはインプリント技術を用いることができる。ガラスからなる直径６３．５ｍｍ（２．５ｉｎｃｈ）の基板５に、厚さ約１００ｎｍの軟磁性裏打ち層１１、厚さ約１０ｎｍの磁気記録層１２、およびディスクリートパターン層１４を形成するための厚さ約４ｎｍの軟磁性層１５ａを順に積層する。得られた積層体６ａの上に熱可塑性樹脂４２を１００ｎｍ程度の厚さに設ける。熱可塑性樹脂４２の下にタンタルなどのメタルマスク用材料を成膜してもよい。そして、熱可塑性樹脂４２を設けた後、別途作製しておいたＮｉからなるスタンパ４３を熱可塑性樹脂４２に重ねる〔図５（Ａ）〕。スタンパ４３は、例えばシリコン板の表面にコートしたレジストを電子線描画によってパターニングし、得られた凹凸面に導電化処理を施して電気めっきを行う手順で作製される。

熱可塑性樹脂４２を加熱しながら熱可塑性樹脂４２にスタンパ４３を押し付け、スタンパ４３のパターンを熱可塑性樹脂４２Ｂに転写する〔図５（Ｂ）〕。そして、熱可塑性樹脂４２Ｂをマスクとして例えばＡｒイオンミリングによって軟磁性層１５ａを部分的にエッチングする。これにより、ユーザデータ領域には記録トラックに対応する軟磁性体１５が形成され、サーボ領域には図示はしないがサーボパターンの第1磁性部分が形成される〔図７（Ｃ）〕。軟磁性層１５ａが磁気記録層１２よりも薄いので、磁気記録層１２をパターニングする場合と比べてパターンエッジの鋭い磁性体パターン（記録トラックパターンおよびサーボパターン）が得られる。また、エッチングの所要時間が短い。

残った熱可塑性樹脂４２Ｃを例えば酸素プラズマによってアッシングし、その後に凹凸をもつディスク表面にスパッタリングによってＳｉＯ_２層１６ａを付着させて凹凸を埋める〔図７（Ｄ）〕。埋め込みに要する時間もエッチング時間と同様に膜厚にほぼ比例するので、磁気記録層１２をパターニングする場合の所要時間と比べて短い。

化学的機械的研磨によって過剰のＳｉＯ_２を除去して表面を平坦化し、ガードバンド２４に対応する非磁性体１６を形成する。このとき、サーボ領域にはサーボパターンの第２磁性部分２７が形成される。

最後に保護膜１９として厚さ数ｎｍの例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を成膜し、ディスクリートトラック型の磁気ディスク１を得る〔図７（Ｆ）〕。このようにして作製された磁気ディスク１に対してサーボパターンに磁気情報を与えるフォーマットを行う。

フォーマットの手順は次のとおりである。

図６（Ａ）のように、成膜された後に磁気処理を受けていない磁気記録層１２においては、磁化の方向が部位によって不規則に異なっている。サーボパターンを磁気的に読取り可能にするためにサーボ領域内の磁区の磁化方向を揃える必要がある。

図６（Ｂ）のように磁気記録層１２の全体にガードバンドおよび第２磁性部分の磁化を反転させる比較的に強い直流着磁を行う。次に、図６（Ｃ）のように、上記直流着磁の磁界とは方向が反対で且つ第１磁性部分のみが感応する比較的に弱い磁界を印加する。この２回目の直流着磁において、第２磁性部分では１回目の直流着磁がなされた状態が保たれる。したがって、第２磁性部分と第１磁性部分とで磁化の方向が反対であるサーボパターンが形成される。

図６（Ｄ）のようにユーザデータ領域の記録トラックに沿ってリードヘッドを相対移動させると、上向き磁化と下向き磁化の配列に応じた読取り信号（データ信号）が得られる。同様にサーボ領域においても、上向き磁化と下向き磁化の配列に応じた読取り信号（サーボ信号）が得られる。従来例よりも振幅の大きなサーボ信号が得られることは、サーボ制御の信頼性の向上に貢献する。

以上のフォーマットにおいては、サーボパターンが複雑で微細であったとしても、サーボ領域３２の形状は比較的に単純であるので、十分な精度でプレートを磁気ディスク１に対して位置決めすることができる。直流着磁を磁気記録層１２の全体に施すものとして説明したが、プレートを用いてサーボ領域に選択的に直流着磁を施してもよい。その場合、フォーマット終了時点において、ユーザデータ領域の磁化方向は不規則のままとなる。

層構成には図７に示す変形例がある。図７の磁気ディスク２は基板５と積層体６ｂとからなる。積層体６ｂでは、磁気記録層１２とディスクリートパターン層１４との間に厚さ１ｎｍ程度の非磁性の中間層１３が設けられている。中間層１３は磁気記録層１２と軟磁性体１５との界面結合を良好にし且つ結晶構造を整合させる。中間層１２の材料としては白金がある。

以上の実施形態においては、ディスクリートパターン層１４が平坦化されているので、ディスク面が平坦である。したがって、データの記録および読取りに際してヘッドの浮上状態を安定にすることができる。

以上の実施形態において、各層の材質、厚さは例示に限定されない。例えば、サーボ領域３２の形状は、並進移動式アームでのシークを前提とする場合には、直線と円弧で形づくられる扇型となる。ディスク回転を線速度一定（ＣＬＶ）とする場合は、一定幅の帯状となる。また、必ずしも記録トラック群の配置される環状領域の内周から外周まで径方向に連続している必要はない。

また、図３、図７では基板５の片面に積層体６，６ａを配した片面構成を図示したが、基板５の両面に積層体６，６ａを配した両面構成であってもよい。

線状の記録トラック２３をもつディスクリート型の磁気ディスク１，２を例示したが、ビット毎または複数ビット毎に磁気的に分離された島状の記録用領域をもつディスクリート型の磁気記録媒体にも本発明を適用することができる。

本発明は、ディスクリートトラック型およびディスクリートビット型を含むディスクリート型の磁性記録媒体の高記録密度化および生産性向上に貢献する。

磁気ディスクの概略構成を示す平面図である。 ユーザデータ領域およびサーボ領域の構成を模式的に示す図である。 磁気ディスクのユーザデータ領域の層構成を示す断面図である。 磁気ディスクのサーボ領域の層構成を示す断面図である。 磁気ディスクの製造方法の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るフォーマットの説明図である。 磁気ディスクの層構成の変形例を示す断面図である。 従来の磁気ディスクの層構成を示す断面図である。

符号の説明

１，２ 磁気ディスク（磁気記録媒体）
５ 基板
６，６ａ 積層体
２３ 記録トラック（記録用領域）
２４ ガードバンド（分離領域）
１２ 磁気記録層（硬磁性層）
１５ 軟磁性体
１１ 軟磁性裏打ち層
１６ 非磁性体
１４ ディスクリートパターン層
３２ サーボ領域
２６ 第1磁性部分
２７ 第２磁性部分
２５ サーボパターン

Claims (5)

1. 基板とそれに固着する磁気記録用の積層体とを備え、前記積層体においてデータを記憶するための複数の記録用領域とそれらを隔てる分離領域とが定められ、記録用領域と分離領域とで前記積層体の構成が異なるディスクリート型の磁気記録媒体であって、
   前記積層体は、前記複数の記録用領域およびそれらの間の分離領域にわたって連続する硬磁性層と、前記硬磁性層のうちの前記記録用領域に対応した部分に積層され、前記分離領域に対応した部分に積層しないように配置され且つ当該硬磁性層よりも薄い軟磁性体とを有する
   ことを特徴とするディスクリート型の磁気記録媒体。
2. 前記積層体は、前記硬磁性層の下層であって、前記複数の記録用領域およびそれらの間の分離領域にわたって連続する軟磁性裏打ち層を有する
   請求項１に記載のディスクリート型の磁気記録媒体。
3. 前記積層体は、前記硬磁性層のうちの前記分離領域に対応した部分に前記軟磁性体と厚さの等しい非磁性体とを有する
   請求項１または請求項２に記載のディスクリート型の磁気記録媒体。
4. 円盤状の基板とそれに固着する磁気記録用の積層体とを備え、前記積層体において同心円状に複数の記録トラックが定められ、記録トラックと記録トラック間とで前記積層体の構成が異なるディスクリート型の磁気記録媒体であって、
   前記積層体は、
   前記基板の表面を一様に覆う軟磁性裏打ち層と、
   前記軟磁性裏打ち層を一様に覆う硬磁性材料からなる磁気記録層と、
   前記磁気記録層を覆い当該磁気記録層よりも薄く且つ表面の平坦なディスクリートパターン層とを有しており、
   前記ディスクリートパターン層は、前記磁気記録層のうちの前記複数の記録トラックに対応した部分を選択的に被覆するように配置された複数の軟磁性体と、隣接する軟磁性体の間に配置された非磁性体とからなる
   ことを特徴とするディスクリート型の磁気記録媒体。
5. サーボ制御のための複数のサーボ領域を有し、前記複数のサーボ領域に前記磁気記録層が拡がり、前記磁気記録層に軟磁性体が重なった第1磁性部分と非磁性体が重なった第２磁性部分とで構成されるサーボパターンが形成された
   請求項４に記載のディスクリート型の磁気記録媒体。

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