JP2010079959A - 磁気記憶媒体、磁気記憶装置、及び磁気記憶媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンド磁気記憶媒体におけるビットの磁化状態の安定性を向上させる。
【解決手段】磁気ディスク２０のサーボ情報領域の少なくとも一部には、反転磁界の大きさが大小異なる第１、第２ビット２１，２２が交互に配置されている。これにより、層の厚み方向に沿って各ビット２１，２２を一方向に着磁した後、磁界強度を下げて逆方向に着磁を行う際に、反転磁界が小さい第２ビット２２のみを確実に磁化反転させることができるので、ビット間で磁束のループが形成され、磁化の安定性が向上する。
【選択図】図４

Description

本発明は、磁気記憶媒体、磁気記憶装置、及び磁気記憶媒体の製造方法に関し、特に、ハードディスク（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）などの磁気記憶装置で用いられる磁気記憶媒体及びその製造方法、当該磁気記憶媒体を具備する磁気記憶装置に関する。

磁気記憶媒体におけるサーボパターンの形成例として、保磁力が互いに異なるパターン部分と非パターン部分とが隣接して形成された磁性膜を設ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この磁性膜は、媒体上に連続して設けられている。また、他の例として、媒体上に連続して設けた磁性膜に凹部を形成し、磁性膜の厚みを異ならせる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。この磁性膜でも、保磁力が互いに異なるパターン部分と非パターン部分とが隣接して形成され、磁性膜は媒体上に連続して設けられている。

上記特許文献１、２のような媒体構成によれば、パターン部分と非パターン部分とで反転磁界の大きさを異ならせることが可能である。反転磁界の大きさが異なれば、各ビットを一方向に着磁後、反転磁界が小さいビットのみが磁化反転するような磁界強度で逆方向に着磁することにより、パターン部分と非パターン部分とが逆方向に磁化する。これにより、磁束のループが形成され、磁化状態が安定するようになる。

特開２００２−１５４１８号公報 特開２００７−９５１１５号公報

ところで、近年、磁気記憶装置における高記録密度化の要求に応えるべく、磁性膜が連続ではなく、粒子状に（ビット状に）分離したパターンド媒体が開発されている。パターンド媒体における非パターン部分は非磁性である。このパターンド媒体におけるサーボパターンの記録は、一般的に、磁性膜を位置決め用にパターニングした状態で基板にビット状に埋め込み、媒体垂直方向（媒体厚み方向）に着磁することによって行われる。

ここで、パターンド媒体では、磁性膜が粒子状に分離しており、単磁区（磁壁が無い）を特徴とするため、隣り合うビットが同じ方向に磁化されていると、磁束がぶつかり合い、磁化が不安定になり易い。これに対し、隣り合うビット同士を互いに逆方向に磁化してビット間で磁束のループを形成することができれば、磁化状態が安定し、サーボ情報の信頼性を確保することができる。

しかしながら、単磁区を特徴とするパターンド媒体では、隣り合うビットを互いに逆方向に磁化するにあたり、特許文献１、２に記載された技術を適用することは難しい。すなわち、特許文献１、２に記載された技術は、グラニュラ構造の連続磁性膜からなる媒体あるいはディスクリート媒体を前提とするものであり、これらの媒体では非パターン部分にも磁性膜が存在する。このように非パターン部分に磁性膜が存在すると、パターンド媒体では、磁界強度を下げて行う２回目の着磁の際に磁化が反転する位置が不定となってしまう。このため、磁化の向きが正、負のパターン（ビット）を交互に配置することが困難である。

更に、特許文献１のように保磁力が相違する部分が隣接して連続する状態となるように、パターンド媒体用の磁性膜を形成することにより、磁性膜の各部における反転磁界の大きさを異ならせることも考えられる。しかしながら、この場合、保磁力が異なる部分が接触しているため、単磁区を特徴とするパターンド媒体では、着磁の際にこれらの部分の交換結合が強く働く。このため、磁化を反転させることは難しく、磁化の向きが異なるパターン（ビット）を交互に配置することは困難である。

本発明は、かかる事情の下になされたものであり、磁化状態の安定性を向上させることが可能な磁気記憶媒体及びその製造方法、及び高精度な情報の記録・再生が可能な磁気記憶装置を提供することを目的とする。

本明細書記載の磁気記憶媒体は、単磁区の硬磁性記憶層を含み軟磁性層を含まない第１パターンと、前記硬磁性記憶層及び前記硬磁性記憶層の表層側に設けられた前記軟磁性層を含む第２パターンとを有する位置決め用のサーボパターンが形成され、前記第１パターンの磁界を反転させるための反転磁界は、前記第２パターンの反転磁界よりも大きく、前記第１パターンと前記第２パターンとが、少なくとも一方向に交互に配置されている磁気記憶媒体である。

これによれば、第２パターンは、硬磁性記憶層に、硬磁性記憶層よりも磁化や減磁が容易な軟磁性層が積層されているので、磁界印加時に軟磁性層が励起する高磁気モーメントの作用によって反転磁界が第１パターンよりも小さくなる。すなわち、反転磁界の大きさが異なるパターンが、少なくとも一方向に交互に配置される。このため、第１、第２パターンを所定方向に着磁した後、磁界強度を下げて所定方向とは逆方向に着磁を行うことで、反転磁界が小さい第２パターンのみを確実に磁化反転させることができる。これにより、磁化の向きが異なるパターンを少なくとも一方向に交互に配置することができるので、パターン間で磁束のループが形成され、磁化の安定性の向上、及びサーボ情報の信頼性の確保が可能となる。

また、それぞれのビットの磁化状態が正負交互に形成されるため、一方向の着磁のみ行う場合（１回の着磁により初期化する）と比べ、再生信号出力が２倍となり、Ｓ／Ｎ（signal/noise）比を大きくすることができる。すなわち、再生信号品質を良好にすることができる。

本明細書記載の磁気記憶媒体は、単磁区の記憶層を含む第１パターンと、前記第１パターンよりも厚い単磁区の記憶層を含む第２パターンとを有する位置決め用のサーボパターンが形成され、前記第１パターンの磁界を反転させるための反転磁界は、前記第２パターンの反転磁界よりも小さく、前記第１パターンと前記第２パターンとが、少なくとも一方向に交互に配置されている磁気記憶媒体である。

これによれば、硬磁性記憶層が厚い第２パターンの方が第１パターンよりも磁性体内部の反磁界が小さいため磁性が保持され易いので、硬磁性記憶層の厚みが大きい第２パターンのほうが反転磁界が大きくなる。このため、反転磁界の大きさが異なるパターンが、一方向に交互に配置される。これにより、上述と同様に、磁化の安定性が向上し、サーボ情報の信頼性を確保できるとともに、Ｓ／Ｎ比を大きくできることによって信号品質を良好にすることができる。

本明細書記載の磁気記憶装置は、本明細書に記載の磁気記憶媒体と、前記磁気記憶媒体への情報の記録・再生を行う磁気ヘッドと、を備えることを特徴とする磁気記憶装置である。

これによれば、サーボ情報の信頼性が確保された磁気記憶媒体を備えるため、磁気ヘッドの位置決め、及び情報の記録・再生を精度良く行うことができる。

本明細書記載の磁気記憶媒体の製造方法は、２種類の深さの凹部が少なくとも一方向に交互に形成された非磁性の凹凸基板に対して、浅い方の凹部の深さ以上、かつ深い方の凹部の深さ未満の厚みで硬磁性記憶層を設ける硬磁性記憶層配設工程と、前記硬磁性記憶層の表層側に、軟磁性層を設ける軟磁性層配設工程と、前記基板表面から突出した前記硬磁性記憶層および前記軟磁性層を除去する除去工程と、を含む磁気記憶媒体の製造方法である。

これによれば、２種類の深さの凹部が形成された凹凸基板に対して、硬磁性記憶層および軟磁性層を設け、凹凸基板から突出した部分を除去するので、浅い方の凹部には硬磁性記憶層が残り、深い方の凹部には硬磁性記憶層と軟磁性層が残る。これにより、反転磁界の大きさが異なるパターンが少なくとも一方向に交互に配置されるので、着磁の際に反転磁界が小さいパターンが確実に磁化反転する。これにより、磁化の安定性および信号品質を向上させることができる。したがって、このようなパターンをサーボパターン領域や不揮発性データ領域に形成することにより、サーボ情報や不揮発性データの信頼性を確保することができる。

本明細書記載の磁気記憶媒体の製造方法は、２種類の深さの凹部が少なくとも一方向に交互に形成された非磁性の凹凸基板に対して、深い方の凹部の深さ以上の厚みで硬磁性記憶層を設ける硬磁性記憶層配設工程と、前記基板表面から突出した前記硬磁性記憶層を除去する除去工程と、を含む磁気記憶媒体の製造方法である。

これによれば、２種類の深さの凹部における硬磁性記憶層の厚みを異ならせることができるため、反転磁界の大きさが異なるパターンが、少なくとも一方向に交互に配置される。これにより、着磁の際に反転磁界が小さいパターンが確実に磁化反転するので、磁化の安定性および信号品質を向上させることができる。したがって、このようなパターンをサーボパターン領域や不揮発性データ領域に形成することにより、サーボ情報や不揮発性データの信頼性を確保することができる。

本明細書記載の磁気記憶媒体及び磁気記憶媒体の製造方法は、磁化状態の安定性を向上させることができるという効果を奏する。また、本明細書記載の磁気記憶装置は、高精度な情報の記録・再生ができるという効果を奏する。

≪第１の実施形態≫
以下、本発明に係る磁気記憶媒体、磁気記憶装置、および磁気記憶媒体の製造方法の第１の実施形態について、図１〜図１２に基づいて説明する。

図１は、本第１の実施形態に係る磁気記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１００の内部構成を示している。この図１に示すように、ＨＤＤ１００は、箱型の筺体１１、筺体１１内部の空間（収容空間）に収容された磁気記憶媒体としての磁気ディスク２０、スピンドルモータ１５、ヘッド・スタック・アッセンブリ（ＨＳＡ）１６、及びヘッド駆動回路、各種の制御用ＬＳＩ等が実装された制御基板（図示せず）等を備える。なお、筺体１１は、実際には、ベースと上蓋（トップ・カバー）とにより構成されているが、図１では、上蓋の図示を省略している。ヘッド・スタック・アッセンブリ１６は、磁気ヘッド１６１を有する。

磁気ディスク２０は、ガラスやアルミナ製の非磁性の基板を有し、スピンドルモータ１５によって高速度で回転駆動される。なお、本第１の実施形態では、磁気ディスク２０の表側の面のみが記録面であるものとする。ただし、磁気ディスク２０は、表側の面と裏側の面の両面が記録面であっても良い。また、磁気ディスク２０は、回転軸に沿って（図１の紙面直交方向に沿って）複数枚設けられていても良い。

この磁気ディスク２０は、いわゆるパターンドメディアであり、その記録面には、ビット状に分離した単結晶、単磁区の磁性膜を有する。

図２、図３はそれぞれ、磁気ディスク２０の部分拡大平面図であり、磁気ディスク２０のサーボ情報が記憶される領域に形成されたサーボパターンのレイアウトの一例を示す。図２には、主に直線パターンにより構成される位相検出用のサーボパターンが示され、図３には、主に正方形のパターンにより構成される振幅検出用のサーボパターンが示されている。図４は、図２、図３に共通のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図２、図３のサーボパターンは、反転磁界が相違する第１パターンとしての第１ビット２１と、第２パターンとしての第２ビット２２と、から構成されている。これら第１ビット２１および第２ビット２２は、図２の紙面左右方向、図３の紙面上下方向及び左右方向に１個おきに交互に配置されている。なお、反転磁界は、ビットの厚み方向に沿って一方向に磁化させた場合に、その磁化状態を反転可能な磁界のことをいう。

第１、第２ビット２１，２２は、図４に示すように、磁気ディスク２０の基板２０Ａに形成された２種類の深さの凹部にそれぞれ埋め込まれている。これにより、第１、第２ビット２１，２２は、非磁性である基板２０Ａの部分（非パターン部分）を介して分離した状態とされている。

第１ビット２１は、硬磁性記憶層３１を含んで構成されており、第２ビット２２は、硬磁性記憶層３１と、硬磁性記憶層３１の上層に積層された軟磁性層３２と、を含んで構成されている。

硬磁性記憶層３１は、例えば、Ｃｏ、Ｃｒ等の合金などから構成されている。本実施形態では、第２ビット２２における硬磁性記憶層３１の膜厚の方が、第１ビット２１における硬磁性記憶層３１の膜厚よりも厚く形成されている。

軟磁性層３２は、例えば、ＦｅＣｏ合金などで形成されており、軟磁性層３２の物性は、硬磁性記憶層３１と比較して、高飽和磁化、高透磁率となっている。

なお、図４等では不図示であるが、基板２０Ａ表面の最上層には、保護膜および潤滑層が設けられている。

次に、磁気ディスク２０に対する上記サーボパターンの製造方法について図５〜図１１に基づいて説明する。

図５は、サーボパターンの製造工程を示すフローチャートである。本第１の実施形態におけるサーボパターンの製造工程は、原盤製作工程Ｓ１１と、スタンパ製作工程Ｓ１２と、凹凸基板製作工程Ｓ１３と、ビット製作工程Ｓ１４と、初期化工程Ｓ１５と、を含んでいる。

図６（ａ）〜図６（ｄ）には、原盤製作工程Ｓ１１の具体的な処理が示されている。この原盤製作工程Ｓ１１では、まず、図６（ａ）に示すように、原盤用基板４０Ａに低感度の第１レジスト層４１を塗布し、第１レジスト層４１の上層に、高感度の第２レジスト層４２を塗布する。

低感度の第１レジスト層４１の材料としては、例えば、ポリメチルメタアクリレート（通称ＰＭＭＡ、必要ドーズ量５００μC/cm²）などがある。高感度の第２レジスト層４２の材料としては、例えば、ポジ型レジストであるＺＥＰ−５２０（日本ゼオン製、必要ドーズ量１５０μC/cm²）や、化学増幅ポジレジストであるＦＥＰ−１７１（富士フィルム製、必要ドーズ量２０μC/cm²）や、化学増幅レジストであるＮＥＢ−２２（住友化学製、必要ドーズ量２０μC/cm²）などがある（参考文献：横山浩監修、秋永広幸編、「電子線リソグラフィー教本 第１版（平成１９年６月２０日発行）」１４４〜１４６頁、オーム社、ISBN978-4-274-20415-9）。

次いで、図６（ｂ）に示すように、原盤用基板４０Ａに対して電子線（Electric Beam；ＥＢ）を照射し、レジスト層４１，４２を露光する。このとき、図示しない電子線描画装置により、第１ビット２１および第２ビット２２に対応するそれぞれの領域に応じて、露光速度（電子線の走査速度）および露光強度の一方、あるいは露光速度および露光強度の両方を二段階に変えて描画処理（露光処理）を行う。具体的には、図６（ｂ）に示すように、第１ビット２１に対応する領域は速い露光速度、弱い露光強度で描画し、第２ビット２２に対応する領域は遅い露光速度、強い露光強度で描画する。これにより、露光速度：速、露光強度：弱の領域では、積算露光量が小さいので、高感度の第２レジスト層４２のみが感光し、露光速度：遅、露光強度：強の領域では、積算露光量が大きいので、低感度の第１レジスト層４１および高感度の第２レジスト層４２の両方が感光される。その結果、ビットパターンに応じて、レジストの膜厚（レジスト層４１，４２の合計の膜厚）が厚い部分と薄い部分とが１個おきに交互に形成される。

次いで、図６（ｃ）に示すように、原盤用基板４０Ａに対し、これらの第１、第２レジスト層４１，４２を介して反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching;ＲＩＥ）を行う。これにより、原盤用基板４０Ａには、露光速度および露光強度の少なくとも一方（すなわち、積算露光量）の相違に応じた２種類の深さの凹部２５，２６を有する凹凸パターンが形成される。この場合において、図６（ｄ）に示すように、レジストが基板に残存した場合には、当該レジストの除去を行う。以上により原盤４０が製作される。

なお、本実施形態では電子線による露光を行ったが、ビットパターンに対応するマスクを使用して第１、第２レジスト層４１，４２に光を照射することにより、露光を行ってもよい。このとき、露光強度の強弱を二段階に変えることにより、第１、第２レジスト層４１，４２の露光処理を行う。その結果、ビットパターンに応じて、レジストの膜厚が厚い部分と薄い部分とが１個おきに交互に形成されるので、以降の処理は上述と同様に行えばよい。

図７（ａ）〜図７（ｃ）には、スタンパ製作工程Ｓ１２が示されている。このスタンパ製作工程Ｓ１２では、図７（ａ）に示す原盤４０に対して、図７（ｂ）に示すように、当該原盤４０に形成された凹凸の表面を覆うように皮膜５１（例えば、メッキ）を設けた後、図７（ｃ）に示すように、原盤４０から皮膜５１を剥離する。この皮膜５１は、凹凸ネガパターンを有するスタンパ５０として使用される。

図８（ａ）〜図８（ｃ）には、凹凸基板製作工程Ｓ１３が示されている。この凹凸基板製作工程Ｓ１３では、図８（ａ）に示すように、磁気ディスク２０用の基板２０Ａにレジスト層５５を塗布し、図８（ｂ）に示すように、レジスト層５５にスタンパ５０の凹凸ネガパターンを押し当ててインプリント（転写）する。その結果、レジスト層５５には、ビットパターンに応じて、膜厚が厚い部分と薄い部分とが１個おきに交互に形成される。

そして、基板２０Ａに対し、レジスト層５５を介して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行うと、図８（ｃ）に示すように、基板２０Ａに原盤用基板４０Ａ（図６（ｃ）参照）と同一の、２種類の深さの凹部２５，２６が交互に形成される。以上により凹凸基板としての基板２０Ａが製作されるようになっている。なお、本第１の実施形態では、図８（ｃ）に示すように、凹部２５と凹部２６との間の基板表面に、レジスト層５５を残存させている。

図５に戻り、ビット製作工程Ｓ１４は、硬磁性記憶層配設工程Ｓ１４１と、軟磁性層配設工程Ｓ１４２と、除去工程としての研磨工程Ｓ１４３とを含んでいる。

図９（ａ）〜図９（ｃ）には、硬磁性記憶層配設工程Ｓ１４１が示されている。この硬磁性記憶層配設工程Ｓ１４１では、図９（ａ）に示す基板２０Ａに対して、図９（ｂ）に示すように凹部２５の深さ以上、かつ凹部２６の深さ未満の厚み寸法となるように硬磁性記憶層３１を成膜する。これにより、凹部２６には、その深さの一部を残した状態で硬磁性記憶層３１が充填される。次いで、図９（ｃ）に示すように、レジスト層５５、およびレジスト層５５よりも上方に成膜された硬磁性記憶層３１を除去（リフトオフ）する。この際、レジスト層５５が基板２０Ａから剥離されるので、レジスト層５５の上方に成膜された硬磁性記憶層３１を容易に除去することができる。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）には、軟磁性層配設工程Ｓ１４２および研磨工程Ｓ１４３が示されている。軟磁性層配設工程Ｓ１４２では、図１０（ａ）に示すように、基板２０Ａに対して軟磁性層３２を成膜し、研磨工程Ｓ１４３では、図１０（ｂ）に示すように、基板２０Ａを研磨する。これにより、凹部２５と凹部２６との間の基板表面よりも上方に設けられた硬磁性記憶層３１および軟磁性層３２が基板２０Ａ上から除去される。なお、この研磨によって基板２０Ａの表面が平滑になることから、磁気ディスク２０に対する磁気ヘッド１６１の浮上特性を向上することが可能である。

ここで、研磨工程Ｓ１４３後には、凹部２６にのみ軟磁性層３２が残るようになっている。これにより、基板２０Ａ上には、硬磁性記憶層３１を含む第１ビット２１と、硬磁性記憶層３１および軟磁性層３２を含む第２ビット２２とが交互に形成されることになる。

この凹部２６に残った軟磁性層３２は、その下層に存在する硬磁性記憶層３１の磁化反転をアシストする働きを有し、磁界印加時に高磁気モーメントを励起する。この軟磁性層３２が励起する高磁気モーメントの作用により、第２ビット２２の反転磁界は、第１ビット２１の反転磁界よりも小さくなる。

以上のようにして、磁気ディスク２０におけるサーボパターンのパターニングが完了する。

図１１（ａ）、図１１（ｂ）には、サーボパターンを着磁する初期化工程Ｓ１５が示されている。この初期化工程Ｓ１５は、図５に示すように、第１、第２ビット２１，２２を共に一方向に磁化させる第１着磁工程Ｓ１５１と、第２ビット２２のみを逆方向に磁化させる第２着磁工程Ｓ１５２との２つの工程を含んでいる。

第１着磁工程Ｓ１５１では、図１１（ａ）のように、強力な永久磁石の磁極Ｎ，Ｓ間に基板２０Ａを配置し、基板２０Ａの厚み方向に磁界を印加する。なお、このときの磁界強度をＨ_１と表すものとする。この着磁により、第１、第２ビット２１，２２のそれぞれが、図１１（ａ）に実線矢印にて示す方向（紙面上方向）に磁化される。

次いで、第２着磁工程Ｓ１５２では、図１１（ｂ）のように、永久磁石の磁極Ｎ，Ｓの向きを上述とは逆にした状態で磁界を印加する。このときの磁界強度はＨ_２（Ｈ_１＞Ｈ_２）とされている。この磁界（磁界強度Ｈ_２）は、反転磁界が小さい第２ビット２２については磁化反転するものの、反転磁界が大きい第１ビット２１については磁化反転しない程度の磁界に設定されている。ここで、本実施形態では、反転磁界の異なる第１、第２ビット２１，２２が、非磁性の基板２０Ａの一部を介して分離した状態で交互に配置されているので、第２着磁工程Ｓ１５２では、反転磁界が小さい第２ビット２２のみが確実に磁化反転し、その結果、第２ビット２２のみが逆方向（図１１（ｂ）の紙面下方向）に磁化される。すなわち、図１１（ａ）の磁極Ｎ，Ｓの方向を正方向としたとき、２回目の着磁後には、磁化の向きが正である第１ビット２１と、磁化の向きが負である第２ビット２２とが交互に配置される。

図１２には、第２着磁工程Ｓ１５２終了後の、第１、第２ビット２１，２２の磁束および再生信号波形が示されている。この場合、磁化の向きが正負のビット２１，２２が交互に配置されることから、第１、第２ビット２１，２２の周囲に広がろうとする磁束同士のループが形成される。これにより、ビットの磁化の安定性が向上するため、着磁時とは逆の外部磁界によりビットの磁化が容易に反転するようなことがない。すなわち、サーボ情報の破壊を抑制することができるので、サーボ情報の信頼性を確保することができる。

加えて、第２ビット２２の磁化の向きは、第１ビット２１の磁化の向きに対して反転している。このため、着磁を１回のみ行う従来の初期化方法によって第１、第２ビット２１，２２を厚み方向の片側方向に磁化させた場合と比べて、サーボパターンの再生信号の出力は２倍に、周波数は１／２になる。再生信号出力が２倍であることから、Ｓ／Ｎ比が大きい良質な信号を生成できる。

なお、本実施形態では、上記片側方向に磁化させる場合と比べて周波数が１／２となるが、再生信号の復調系の信号周波数を１／２として、再生信号の周波数に合わせることとすれば、サーボパターンを容易に読み取ることが可能である。

以上、詳細に説明したように、本第１の実施形態によると、第２ビット２２は、硬磁性記憶層３１と、硬磁性記憶層３１上に積層された硬磁性記憶層３１よりも磁化や減磁が容易な軟磁性層３２とを有しているので、外部磁界を印加したときに軟磁性層が励起する高磁気モーメントの作用によって反転磁界が第１ビットよりも小さくなる。すなわち、本第１の実施形態では、反転磁界の大きさが異なるビットが交互に配置されるため、第１、第２ビット２１，２２を厚さ方向の所定方向に着磁した後、磁界強度を下げて当該所定方向とは逆方向に着磁を行うことで、反転磁界が小さい第２ビットのみを確実に磁化反転させることができる。これにより、磁化の向きの異なるビットを交互に配置することができるので、ビット間で磁束のループが形成され、磁化の安定性の向上、及びサーボ情報の信頼性の確保が可能となる。

また、それぞれのビットの磁化状態が正負交互に形成されるため、一方向にのみ着磁する場合（１回の着磁により初期化する）と比べ、再生信号出力が２倍となり、Ｓ／Ｎ（signal/noise）比を大きくすることができる。すなわち、再生信号品質を良好にすることも可能である。

また、本第１の実施形態によると、凹凸基板製作工程Ｓ１３において、１つの原盤４０を使用して製作したスタンパ５０から、複数の基板２０Ａを製作することができる。したがって、複数の基板２０Ａのそれぞれに対して露光処理、エッチング処理等を行う場合よりもコスト面で有利となる。

≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態について、図１３〜図１６を参照して説明する。本第２の実施形態は、サーボパターンの各ビットが軟磁性層を含んでいない点に特徴を有している。以下においては、第１の実施形態と相違する構成のみ説明し、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

本第２の実施形態の磁気ディスクには、第１の実施形態と同様に、サーボパターンが形成されており（図２、図３参照）、それぞれのサーボパターンは、図１３に示すように、１個おきに交互に配置された第１パターンとしての第１ビット６１（第１の実施形態の第１ビット２１に対応）および第２パターンとしての第２ビット６２（第１の実施形態の第２ビット２２に対応）から構成されている。

第１、第２ビット６１，６２は、基板２０Ａに形成された凹部２５，２６にそれぞれ埋め込まれている。第１、第２ビット６１，６２はいずれも硬磁性記憶層３１を含んで構成され、軟磁性層を含んでいない。第１、第２ビット６１，６２のそれぞれにおける硬磁性記憶層３１の膜厚は、凹部２５，２６の深さの違いに対応して異なっている。具体的には、第２ビット６２における硬磁性記憶層３１の膜厚は、第１ビット６１における硬磁性記憶層３１の膜厚よりも厚くなっている。

図１４には、本第２の実施形態のサーボパターンの製造工程を示すフローチャートが示されている。本第２の実施形態のサーボパターンの製造工程は、原盤製作工程Ｓ１１と、スタンパ製作工程Ｓ１２と、凹凸基板製作工程Ｓ１３と、ビット製作工程Ｓ２４と、初期化工程Ｓ１５と、を含む。

工程Ｓ１１〜Ｓ１３は第１の実施形態と同様の処理である。これら工程Ｓ１１〜Ｓ１３の処理を行った後に実行するビット製作工程Ｓ２４は、図１４に示すように、硬磁性記憶層配設工程Ｓ２４１と、研磨工程Ｓ１４３とを含む。

図１５（ａ）〜図１５（ｄ）には、硬磁性記憶層配設工程Ｓ２４１及び研磨工程Ｓ１４３が示されている。硬磁性記憶層配設工程Ｓ２４１では、図１５（ａ）に示す基板２０Ａに対して、図１５（ｂ）に示すように、深い方の凹部２６の深さ以上の厚み寸法となるように硬磁性記憶層３１を成膜する。次いで、図１５（ｃ）に示すように、基板２０Ａ上に成膜されているレジスト層５５、およびレジスト層５５よりも上方に成膜された硬磁性記憶層３１を除去（リフトオフ）した後、第１の実施形態と同様に基板２０Ａを研磨する（図１５（ｄ）参照）。これにより、硬磁性記憶層３１の膜厚が異なる第１、第２ビット６１，６２が交互に形成されるようになっている。なお、図１５（ｃ）のリフトオフを省略して、図１５（ｂ）の状態から基板２０Ａを直接研磨して、図５（ｄ）の状態にすることとしても良い。

ここで、厚い硬磁性記憶層３１を含む第２ビット６２の方が、薄い硬磁性記憶層３１を含む第１ビット６１よりも磁性体内部の反磁界が小さいため磁性が保持され易い。このため、第１ビット６１と第２ビット６２との比較において、第２ビット６２の反転磁界は大きく、第１ビット６１の反転磁界は小さい。

上記のようにして硬磁性記憶層配設工程Ｓ２４１及び研磨工程Ｓ１４３を行った後、初期化工程Ｓ１５を第１の実施形態と同様に行うと（図１１参照）、第２着磁工程Ｓ１５２では、反転磁界が小さい第１ビット６１は磁化反転するが、反転磁界が大きい第２ビット６２は磁化反転しない。このため、図１６に示すように、磁化の向きが互いに逆向きとなる第１、第２ビット６１，６２が交互に配置される。

以上説明したように、本第２の実施形態によると、硬磁性記憶層３１が厚い第２ビット６２の方が第１ビット６１よりも磁性体内部の反磁界が小さいため磁性が保持され易いので、硬磁性記憶層３１の厚みが大きい第２ビットのほうが反転磁界が大きくなる。すなわち反転磁界の大きさが異なるパターンが、交互に配置されるため、第１、第２ビット６１，６２を厚さ方向の一方向に着磁した後、磁界強度を下げて一方向とは逆方向に着磁を行うことで、反転磁界が小さい第１ビット６１のみを確実に磁化反転させることができる。これにより、磁化の向きの異なるビットを交互に配置することができるので、ビット間で磁束のループが形成され、磁化の安定性の向上、及びサーボ情報の信頼性の確保が可能となる。

また、それぞれのビットの磁化状態が正負交互に形成されるため、一方向にのみ着磁する場合（１回の着磁により初期化する）と比べ、再生信号出力が２倍となり、Ｓ／Ｎ（signal/noise）比を大きくすることができる。すなわち、再生信号品質を良好にすることも可能である。

なお、上記各実施形態では、第１、第２ビットをサーボパターンに適用した場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、第１、第２ビットを、二値データを記憶する不揮発性の埋め込みデータ領域にも適用することができる。

図１７には、埋め込みデータ領域７０の一例が示されている。この埋め込みデータ領域７０には、二値データに応じて凹部がパターニングされた後、初期化により、基板の厚み方向に沿って互いに反対方向に磁化された第１ビット２１（又は６１）および第２ビット２２（又は６２）が形成されている。

ここで、二値データは、０と１で示される情報であり、例えば、製造管理上の情報、ＨＤＤの機種情報、暗号かぎやパスワード等のセキュリティ情報など、ハードディスクドライブ１００の出荷前に予め磁気ディスクに記憶される情報である。第１、第２ビット２１，２２（６１，６２）の一方は０に、他方は１に対応している。図１７のＩＶ−ＩＶ線断面においては、図４に示すのと同様に、第１、第２ビット２１，２２（６１，６２）が１個おきに交互に配置されている。

このような埋め込みデータ領域におけるビットパターンの製造方法は、第１の実施形態（又は第２の実施形態）で説明した製造方法と同様であり、反転磁界の異なる第１、第２ビット２１，２２（又は６１，６２）をパターニングし、初期化工程で互いに逆方向に着磁する。これにより、図１７に示したように、第１、第２ビット２１，２２（６１，６２）が埋め込みデータ領域７０において混在するため、それぞれのビットの磁束がループを形成することによる磁化安定化の効果が得られる。

また、上記各実施形態における振幅検出用サーボパターンは、図３のように、紙面上下方向および左右方向の両方において、正方形状の第１、第２ビット２１，２２が交互に配置されていたが、これに限らず、図１８のように、反転磁界が大小異なる正方形状のビット２１，２２が一方向（ここでは紙面左右方向）においてのみ、交互に配置されていてもよい。

さらに、第１、第２ビット２１，２２は、サーボパターン領域の全体に亘って交互に配置されていなくても良い。このように第１、第２ビット２１，２２がサーボパターン領域の少なくとも一部において交互に配置されていれば、第１、第２ビット２１，２２がサーボパターン領域において混在するので、磁化安定化の効果が得られる。

また、上記各実施形態では、原盤４０およびスタンパ５０を製作し、スタンパ５０を使用したインプリントによって複数の磁気ディスクの基板２０Ａを製作することとしたが、これに限られるものではない。例えば、原盤４０を磁気ディスク２０の基板２０Ａとして使用してもよい。この場合、図６（ｃ）の原盤用基板４０Ａと、図９（ａ）の基板２０Ａとは同一の凹凸パターンを有することから、図６（ｃ）の原盤用基板４０Ａから、第１実施形態における硬磁性記憶層配設工程Ｓ１４１、あるいは第２実施形態における硬磁性記憶層配設工程Ｓ２４１をそれぞれ行うことができる。すなわち、磁気ディスクのサーボパターンは、図１９に示したフローチャートに沿って製造してもよく、図１９の凹凸基板製作工程Ｓ３３では、図６（ａ）〜図６（ｃ）と同様の処理（原盤製作工程Ｓ１１と同様の処理）が行われる。

なお、上記各実施形態では、第１、第２ビットが基板２０Ａの凹部２５，２６に埋め込まれていたが、第１、第２ビットは基板２０Ａに埋め込まれていなくてもよい。例えば、基板２０Ａ上に、第１、第２ビットを交互に設けるとともに、第１、第２ビットの間に非磁性の部材を充填する構成を採用してもよい。ただし、上記第１、第２の実施形態のように、基板２０Ａの凹部２５，２６に第１、第２ビットを設ける方が、非磁性部材の充填を不要にできる点で、コスト的に有利となる。

上述した各実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。

第１の実施形態に係るハードディスクドライブの構成を示す図である。 位相検出用サーボパターンの部分拡大平面図である。 振幅検出用サーボパターンの部分拡大平面図である。 図２、図３に共通のIV−IV線断面図である。 サーボパターンの製造工程のフローチャートである。 原盤製作工程を示す図である。 スタンパ製作工程を示す図である。 凹凸基板製作工程を示す図である。 硬磁性記憶層配設工程を示す図である。 軟磁性層配設工程および研磨工程を示す図である。 初期化工程を示す図である。 第１、第２ビットの磁束および再生信号波形を示す模式図である。 第２実施形態におけるサーボパターンの断面図である。 サーボパターンの製造工程を示すフローチャートである。 ビット製作工程を示す図である。 第１、第２ビットの磁束および再生信号波形を示す模式図である。 埋め込みデータ領域における埋め込みデータの一例を示す図である。 振幅検出用サーボパターンの変形例を示す平面図である。 サーボパターンの製造工程の変形例を示すフローチャートである。

符号の説明

２０ 磁気ディスク（磁気記憶媒体）
２０Ａ 基板（凹凸基板）
２１ 第１ビット（第１パターン）
２２ 第２ビット（第２パターン）
２５ 凹部
２６ 凹部
３１ 硬磁性記憶層
３２ 軟磁性層
４０ 原盤
４０Ａ 原盤用基板
４１ 第１レジスト層
４２ 第２レジスト層
５０ スタンパ
６１ 第１ビット
６２ 第２ビット
７０ 埋め込みデータ領域
１００ ハードディスクドライブ（磁気記憶装置）
１６１ 磁気ヘッド

Claims (10)

1. 単磁区の硬磁性記憶層を含み軟磁性層を含まない第１パターンと、前記硬磁性記憶層及び前記硬磁性記憶層の表層側に設けられた前記軟磁性層を含む第２パターンとを有する位置決め用のサーボパターンが形成され、
   前記第１パターンの磁界を反転させるための反転磁界は、前記第２パターンの反転磁界よりも大きく、前記第１パターンと前記第２パターンとが、少なくとも一方向に交互に配置されていることを特徴とする磁気記憶媒体。
2. 単磁区の記憶層を含む第１パターンと、前記第１パターンよりも厚い単磁区の記憶層を含む第２パターンとを有する位置決め用のサーボパターンが形成され、
   前記第１パターンの磁界を反転させるための反転磁界は、前記第２パターンの反転磁界よりも小さく、前記第１パターンと前記第２パターンとが、少なくとも一方向に交互に配置されていることを特徴とする磁気記憶媒体。
3. 前記第１、第２パターンは、互いに逆向きに着磁されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記憶媒体。
4. 前記サーボパターンの形成された領域とは異なる領域に、二値データを記憶する不揮発性のデータ領域を有し、
   前記データ領域には、前記第１パターンと同一構成の第１ビットと、前記第２パターンと同一構成の第２ビットとが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気記憶媒体。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気記憶媒体と、
   前記磁気記憶媒体への情報の記録・再生を行う磁気ヘッドと、を備える磁気記憶装置。
6. ２種類の深さの凹部が少なくとも一方向に交互に形成された非磁性の凹凸基板に対して、浅い方の凹部の深さ以上、かつ深い方の凹部の深さ未満の厚みで硬磁性記憶層を設ける硬磁性記憶層配設工程と、
   前記硬磁性記憶層の表層側に、軟磁性層を設ける軟磁性層配設工程と、
   前記基板表面から突出した前記硬磁性記憶層および前記軟磁性層を除去する除去工程と、を含む磁気記憶媒体の製造方法。
7. ２種類の深さの凹部が少なくとも一方向に交互に形成された非磁性の凹凸基板に対して、深い方の凹部の深さ以上の厚みで硬磁性記憶層を設ける硬磁性記憶層配設工程と、
   前記基板表面から突出した前記硬磁性記憶層を除去する除去工程と、を含む磁気記憶媒体の製造方法。
8. 前記除去工程の後に、前記硬磁性記憶層を前記凹凸基板の厚み方向に沿って一方向に着磁した後、この着磁の際の磁界強度よりも小さい磁界強度で、かつ逆方向に着磁する初期化工程を更に含む請求項６又は７に記載の磁気記憶媒体の製造方法。
9. 感度が異なる２種類のレジスト層が積層された原盤用基板に対し、露光速度および露光強度の少なくとも一方を変えた露光処理、及びエッチング処理を行い、前記凹凸基板に形成されるパターンと同一のパターンを形成して原盤を製作する原盤用基板製作工程と、
   前記原盤から凹凸パターンの形成されたスタンパを製作するスタンパ製作工程と、
   前記スタンパの凹凸パターンを、レジストが塗布された基板材料に転写し、エッチング処理することにより前記凹凸基板を製作する凹凸基板製作工程と、を更に含む請求項６〜８のいずれか一項に記載の磁気記憶媒体の製造方法。
10. 前記凹凸基板の基板材料に対し、感度が異なる２種類のレジスト層を積層し、露光速度および露光強度の少なくとも一方を変えた露光処理、及びエッチング処理を行う凹凸基板製作工程を更に含む請求項６〜８のいずれか一項に記載の磁気記憶媒体の製造方法。

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