JP3789101B2 - Magnetic recording apparatus and magnetic recording writing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録装置及び磁気記録方法に係わり、特に高密度記録が可能な磁気記録装置及び磁気記録方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
パソコンなど情報機器の飛躍的な機能向上により、ユーザーの扱う情報は著しく増大してきている。このような状況により、従来より飛躍的に記録密度の高い記録再生装置に対する期待は高まるばかりである。記録密度を向上させるためには、記録媒体において記録を書きこむ単位である一つの記録マークの大きさを微小化することが必要である。しかし、従来の記録再生装置において記録マークの微小化は大きな困難に直面している。
【0003】
例えばハードディスク装置のように磁気記録媒体を用いた磁気記録の場合には、記録層には粒度分布の広い多結晶体を用いている。しかし結晶の熱揺らぎのため、粒径の小さい多結晶体では記録が不安定となる。記録マークが大きい場合は問題ないが、記録マークが小さいと記録の不安定性やノイズの増大が生じてしまう。これは記録マークに含まれる結晶粒の数が少なくなることが要因となっている。この問題を防ぐためには、熱ゆらぎに強く小さい結晶粒がそろった媒体を用いればよい。しかし、このような媒体では書き込みに非常に大きな磁界が必要になり、結果的に書き込めなくなるといった問題が生じる。
【0004】
熱ゆらぎに強く小さい結晶粒のそろった多結晶媒体やSiO2のようなマトリックス中に微小粒子が分散したグラニュラー媒体に対しては、加熱して保磁力を低下させて書き込み、急冷することによってその記録を保持させる方法が提案されている。この方法は熱アシスト磁気記録と呼ばれる。熱を与える手段としては近接場光を照射する方法や電子線を照射する方法が挙げられる。これらの方法は加熱スポットを小さくできることから高密度記録に有利である。しかし、熱アシスト記録においては、熱の印加と記録磁界印加のタイミングが極めて難しく、加熱して保磁力を下げて記録磁界で信号を書き込んでも、急冷がうまくいかないと記録が消去される。
【0005】
一方、熱揺らぎに対する対策として、あらかじめ記録材料を非記録材料により分断し、比較的大きな体積を有する単一の記録材料粒子を単一の記録セルとして記録再生を行うパターンドメディアが提案されている(S.Y.Chou etal.,J.Appl.Phys.,76(1994)pp6673;US Patent 5,820,768および5,956,216;R.H.M.New et al.,J.Vac.Sci.Technol.,B12(1994)pp3196;荻野谷他,特開平10−233015号公報)。しかしながら、パターンドメディアの場合には記録セルが固定されているため、記録のタイミングがずれると記録ミスが生じやすいといった問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、Tbpsi級の記録密度を実現するために、パターンドメディアは有効な手段であるが、記録タイミングのずれの制御は十分ではない。
【0007】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、高密度化が可能で、書き込みミスの少ない磁気記録装置及び磁気記録方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の第1の磁気記録装置は、記録トラック方向に沿って周期的に配列した複数の記録セルとこれらの記録セル間を分離する非磁性領域とを有する磁気記録媒体と、この磁気記録媒体に磁場を印加して前記記録セルに情報を記録する磁場印加記録手段と、前記磁場印加記録手段の磁場の印加により生ずる漏れ磁場を検出する検出手段と、前記漏れ磁場の検出に基づき前記磁場印加記録手段による記録タイミングを制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【0011】
以上の各本発明において、以下の構成を備えることが望ましい。
【0012】
(1)前記磁気記録媒体は、互いに隣り合う記録トラック上に位置する最近接の2つの記録セルの中心が該記録トラック方向に沿ってn分の1周期(nは2以上の整数)ずれていること。
【0013】
(2)前記磁気記録媒体は、互いに隣り合う記録トラック上に位置する最近接の2つの記録セルの中心が該記録トラック方向に沿って2分の1周期ずれていること。
【0014】
(3)前記記録セルは垂直磁気記録層からなり、前記磁気記録媒体は該記録セルの下に軟磁性層を有すること。
【0015】
(4)前記磁場印加記録手段は単磁極ヘッドを有すること。
【0016】
(5)前記検出手段は、前記磁気記録媒体の記録セルに記録された情報をも検出して読み出すこと。
【0017】
また、本発明の第1の磁気記録方法は、記録トラック方向に沿って周期的に配列した複数の記録セルとこれらの記録セル間を分離する非磁性領域とを有する磁気記録媒体に磁気記録を行う方法であって、この磁気記録媒体に磁場を印加して前記記録セルに情報を記録し、前記磁場印加記録手段の磁場の印加により生ずる漏れ磁場を検出し、前記漏れ磁場の検出に基づき前記磁場印加記録手段による記録タイミングを制御することを特徴とする。
【0018】
また、本発明の第2の磁気記録方法は、記録トラック方向に沿って周期的に配列した複数の記録セルとこれらの記録セル間を分離する非磁性領域とを有する磁気記録媒体に磁気記録を行う方法であって、この磁気記録媒体に電流磁場を印加して前記記録セルに情報を記録し、前記磁場印加記録手段の電流磁場の印加により生ずる該磁場印加記録手段における電流変化を検出し、前記電流変化の検出に基づき前記磁場印加記録手段による記録タイミングを制御することを特徴とする。
【0020】
かかる本発明の磁気記録方法において、上述した磁気記録装置の望ましい構成を備えることが望ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いつつ詳細に説明する。
【0022】
まず、パターンドメディアの問題点について説明する。パターンドメディアへの記録においては、周期構造を持った記録セルのパターンと磁場印加手段の書き込みタイミングが一度ずれた場合、例えば磁場印加手段の真下に記録セルがない状態で当該磁場印加手段により磁場が印加される状態が続くことになる。かかる状態ではかなり多数の記録セルにおいて書き込みの失敗が生じる。
【0023】
これに対して、本発明の磁気記録装置や磁気記録方法によれば、記録書き込みのための磁気記録書き込み手段(磁場印加記録手段)と、該磁気記録書き込み手段が記録セルに情報を書き込めたことを示す信号を書き込みと略同時に検知することが可能な検知手段と、前記磁気記録書き込み手段による書き込みタイミングを制御する制御器とを有することにより、書き込みの失敗を極めて短時間で検知して、書き込みタイミングを修正することにより書き込み失敗の記録セルの数を減らすことができる。
【0024】
本発明において用いられる磁気記録媒体は、互いに隣り合う記録トラック上に位置する最近接の2つの記録セルの中心がトラック方向に沿って1/n周期(nは2以上の整数)、特に1/2周期ずれていることが好ましい。このような磁気記録媒体では、記録セル間の距離を離すことが可能であり、他トラックへの間違った記録を防ぐことができる。このような磁気記録媒体は自己組織化分子等を用いて容易に製造できる。
【0025】
本発明において用いられる検知手段は、信号読み出しのための磁気センサー、若しくは磁気書き込み手段に流れる電流の測定器を備えることが好ましい。磁気センサーには高感度のGMRやTMR素子が好ましい。磁気書き込み手段としては高強度の磁場を発生できる磁気ヘッドや磁気プローブなどの磁場印加手段や、一方向のスピンを持った電子を注入するスピンヘッドやスピンプローブなどのスピン注入手段が好ましい。
【0026】
パターンドメディアにおいては、通常の磁性媒体とは異なり、非磁性部と磁性体である記録セルが周期構造を持つ。したがって、磁気ヘッドや磁気プローブなどの磁場印加手段から印加される磁場や記録媒体が形成する磁界形状は、磁場印加手段が記録セル上にある場合と非磁性部上にある場合では異なる。検出手段はこの磁界形状の違いを検知する。即ち、磁場印加手段が記録セル上にある場合には、書き込みがうまくいくことにより磁場印加手段と記録媒体の間に磁気回路が形成され、磁場印加手段の漏れ磁場は小さい。これに対して磁場印加手段が非磁性部上にある場合、漏れ磁場は大きくなる。
【0027】
本発明における検出手段はこれらの磁場の違いを検出する。即ち、磁気センサーを用いて信号の読み出しを行う場合においては、磁場印加手段が記録セル上にある状態では、書き込みがうまくいくことにより磁場印加手段と記録媒体の間に磁気回路が形成され、磁場印加手段の漏れ磁場は小さいため、検出する信号パルスは小さい。これに対して磁場印加手段が非磁性部上にある状態では、書き込みがうまくいかず漏れ磁場は大きくなるので、検出する信号パルスは大きくなる。この場合、磁場印加手段の磁場の方向によって信号パルスの正負が変化する。
【0028】
磁場印加手段のコイルに流れる電流の測定器を検出手段とする場合は、磁場印加手段が記録セル上にある状態では、書き込みがうまくいくことにより磁場印加手段と記録媒体の間に磁気回路が形成され、コイルには記録書き込み時とは逆の起電力が誘起されるため検出される電流パルスは小さくなる。これに対して磁場印加手段が非磁性部上にある状態では、書き込みがうまくいかず検出される電流パルスは大きくなる。
【0029】
特願平2001-284467で示された電流注入手段による磁気記録媒体のスピン反転を利用して磁気記録書き込みを行う場合には、書き込みと電流注入が対応するため、注入電流を検出することにより高感度に信号を検出することが可能である。
【0030】
これらの検出手段は、時定数にもよるが磁気記録書き込みと略同時に書き込みがうまくいったかどうかを検出することが可能である。
【0031】
本発明における記録媒体は、記録セルが垂直磁気記録媒体からなり、記録セルの下部には軟磁性層を有し、かつ磁気記録書き込み手段として単磁極ヘッドを有することが好ましい。垂直磁気記録媒体の方が長手記録媒体より高密度化に適し、また、記録セルの下部には軟磁性層を有し、かつ磁気記録書き込み手段として単磁極ヘッドを有する方が、記録セルに磁界が集中しやすく、磁気記録書き込み手段と記録媒体の間に磁気回路が形成しやすい。
【0032】
磁気記録書き込み手段の磁気記録媒体に対する相対位置は、駆動装置、例えば圧電素子を含むアクチュエータによって調整される。
【0033】
本発明の制御器は、検出手段により検出された、記録セルに情報を書き込めたかどうかを示す信号に基づき、正しく情報を書き込めるように磁気記録書き込み手段による書き込みタイミングを制御する。具体的な制御器としては、システムLSIが用いられる。制御器は、磁気記録装置を組み立てた後、書き込み、読み出しをトライして、最適システムを自己学習する機能を有することがさらに好ましい。
【0034】
なお、制御器による書き込みタイミング制御は、記録媒体への記録のたびに自動的に行わせても良いし、記録精度が所定値以下に低下した時に自動的に行わせても良い。あるいは使用環境温度が変化した時などに使用者の判断で制御器を作動させても良い。
【0035】
本発明の磁気記録装置では熱アシスト記録を行うための手段があってもよい。加熱手段は特に限定されないが、近接場光または電子線が好ましい。加熱手段として近接場光や電子線を用いると、極めて小さいトラック幅を加熱することができる。特に、記録媒体を直接加熱することが可能で、記録媒体表面に存在する潤滑剤へのダメージが少ない近接場光が最も好ましい。
【0036】
本発明の磁気記録装置では、通常のHDDのように媒体ディスクを回転させてもよいし、媒体をXY駆動してもよい。また書き込みおよび読み出し手段は平坦なヘッド構造を有しても良いし、プローブのように先端がとがった構造であってもよい。書き込みおよび読み出し手段が複数集積されたものを用いてもよい。
【0037】
次に、本発明の一実施形態に係る磁気記録装置をさらに具体的に説明する。図1はその構成を示す断面図である。図1に示すように、磁気記録媒体11は複数の記録セル12が非記録領域(非磁性領域)13で互いに分離して形成されている。記録セルの下部には分離層14を挟んで軟磁性層15が形成されている。磁気記録媒体11の上方には磁気記録書き込み手段としての単磁極ヘッド部16aを有する固定部1が配置されている。16bはSiO2等からなる絶縁層、18a、18bは磁場を生成する渦巻き状コイル、17は磁気回路を形成するためのリターンパスである。1bは磁気回路を通る磁束を示し、1dは漏れ磁界を示す。
【0038】
19はGMRヘッド部であり、信号読み出しのための磁気センサーである。GMRヘッド部19により、記録セル12に情報を書き込めたかどうかを示す信号を得る。GMRヘッド部19は単磁極ヘッド部16aと所定距離隔てて固定部1に固定されており、磁気シールド1aで囲まれている。1cは単磁極ヘッド部16a及びGMRヘッド部19の進行方向を示す。GMRヘッド部19はリターンパス17の右側に位置してもよい。図1のように単磁極ヘッド部16aとGMRヘッド部19とを近接して配置することが望ましい。
【0039】
2は検出信号処理手段、3は制御手段、4はタイミング制御器である。検出信号処理手段2により、検出した漏れ磁場等の信号処理を行い、さらに制御手段3が、得られた信号処理結果に基づき、正しく情報を書き込めるようにタイミング制御器4を作動させ、このタイミング制御器4により単磁極ヘッド部16aによる磁場印加のタイミングが制御される。
【0040】
次に、上述した構成の磁気記録装置の動作について説明する。図2は、GMRヘッド部19の出力電圧の時間変化を示した説明図である。21は、GMRヘッド部19の真下の下向きの磁化を持つ記録セル12からの信号である。22は、単磁極ヘッド部16aから下向きの磁界が印加されて真下の記録セル12が下向きに磁化されて軟磁性層15及びリターンパス17との間で磁気回路が形成された場合の信号である。GMRヘッド部19は他の記録セルからの信号が邪魔しないように磁気シールド1aで囲まれているが、単磁極ヘッド部16aからのパルス磁界は非常に強いため漏れ磁界1dを検知することが可能となる。この場合には漏れ磁界1dが比較的小さいため、ピークは小さい。23は、GMRヘッド部19の真下の上向き磁化を持つ記録セル12からの信号である。24は、単磁極ヘッド部16aから上向きの磁界が印加されて真下の記録セル12が上向きに磁化されて軟磁性層15およびリターンパス17との間で磁気回路が形成された場合の信号である。この場合にも漏れ磁界が小さいため、ピークは小さい。
【0041】
25は、単磁極ヘッド16aから下向きの磁界が印加されたが、タイミングがずれて記録セルが下向きに磁化されなかった場合の信号である。この場合には軟磁性層15およびリターンパス17への磁気回路がうまく形成されず、もれ磁界1dが大きくなる。そのため、25の信号ピークは大きくなる。単磁極ヘッド16aからの漏れ磁界1dによる信号22、24、25の形状は単磁極ヘッド16aとGMRヘッド部19とが同速度で移動しているため、変化しないが、記録セルからの信号21、23は記録セル12とGMRヘッド部19間の相対速度により変化する。図2の場合は比較的相対的速度が小さい場合である。相対速度が増すと信号21、23のピーク値は低下し、分別しにくくなるが、信号22、24、25の形状はほぼ同じであり十分検出可能である。
【0042】
25のような信号ピークが検出された場合には、制御手段3の制御によりタイミング制御器4から磁場印加のタイミングの位相をずらす信号を発生する。どれほどずらすかについては、例えば、前もって30度と決めておいて書き込みがうまくいくかどうか試行錯誤的に行ってもよいが、前もって、うまく記録される時の記録セル12からの信号ピークと磁場印加のパルス信号との間の位相のずれを学習しておいて、そのずれに合うように位相をずらす方が好ましい。うまく記録される時の記録セルからの信号ピークと磁場印加のパルス信号との間の位相のずれは装置固有の値である。
【0043】
図3は、コイル18a及び18bに流れる電流の時間変化を示した説明図である。31は、下向きの磁界パルスを与えて記録セル12への記録がうまく行った場合の信号である。32は、上向きの磁界パルスを与えて記録セル12への記録がうまく行った場合の信号である。一方、33は上向きの磁界パルスを与えて記録セル12への記録がうまく行かなかった場合の信号である。
【0044】
記録セル12への記録がうまく行った場合は、誘導電流の発生によりコイル18a及び18bに流れる電流が小さくなり、電流信号の大きさは小さくなる。一方、記録セル12への記録がうまく行かなかった場合は、誘導電流の発生は小さくコイル18a及び18bに流れる電流が大きくなり、電流信号の大きさは大きくなる。このように、コイル18a及び18bに流れる電流を測定することにより、記録セル12に対する記録がうまく行ったかどうかを判断することが可能である。
【0045】
なお、図1は1つの記録セル12に記録を行う場合を示しているが、2つ以上の記録セルに記録を行うようにしてもよい。図4はこれを示す上面図である。図4(a)に示すように、互いに隣り合う記録トラック上に位置する最近接の2つの記録セル41aの中心がトラック方向に沿って1/n周期(nは2以上の整数。図4ではnは2。)ずれた磁気記録媒体に対して、ずれた記録セル41aを含むように記録トラック方向に対して斜めにヘッド42a(単磁極ヘッド部16aやGMRヘッド部19)を配置しても良い。また、図4(b)に示すように、ずれのない記録セル41bに対して記録トラック方向に垂直にヘッド42b(単磁極ヘッド部16aやGMRヘッド部19)を配置しても良い。さらにまた、図4(c)に示すように、図4(a)の如くずれた記録トラックが3本並んでいる場合において、ずれた記録セル41cを含むように記録トラック方向に対して斜めにヘッド42c(単磁極ヘッド部16aやGMRヘッド部19)を配置しても良い。図4(a)や図4(c)の磁気記録媒体では、記録セル間の距離を離すことが可能であり、他の記録トラックへの間違った記録を防ぐことができる。このような磁気記録媒体は自己組織化分子を用いて容易に製造できる。なお、図4において、一つの記録セルに一つの情報が記録されていても良いし、複数の記録セルに一つの情報が記録されていても良い。
【0046】
本発明に係る磁気記録媒体は例えば以下のような方法によって作製することができる。即ち、本発明の磁気記録媒体の製造方法としては、基板上に記録トラック帯に対応する、連続的または断続的な溝領域または特定の化学成分を含む帯領域を形成する工程と、前記溝領域または帯領域に、自己組織化分子または微粒子の2次元的な規則配列構造を形成する工程と、前記規則配列構造に対応する記録セルを形成する工程とを具備したものを採用することができる。
【0047】
より具体的に説明すると、凹凸を有する溝構造を用いる場合には、凹凸の段差の部分により自己組織化粒子の結晶ドメインを断つことにより、溝に沿った規則配列を実現することができる。
【0048】
特定の化学成分をパターニングした帯領域を用いる場合には、自己組織化粒子の化学的な表面状態と帯領域の化学成分の表面状態を適当に選択することにより、自己組織化粒子が吸着する部分としない部分を形成することができる。自己組織化粒子が吸着する部分においてのみ規則配列化が起こり、帯構造に沿った規則配列が得られる。また、化学パターンにより自己組織化粒子と表面との相互作用を変えることにより、ある相互作用が起こる化学パターン上でのみ所望の規則配列が得られ、別の化学パターン上では規則配列が得られずランダムな配列などになるようにすることも可能である。帯構造の幅は、自己組織化粒子が自然に(つまり帯構造が存在しない場合に)形成する規則配列の大きさより十分小さくする必要がある。このような条件を満たせば、自己組織化粒子は帯構造の幅方向には規則正しく列が並んだ構造を形成することが可能である。
【0049】
自己組織化粒子としては、ブロックコポリマー、またはポリマー、金属、半導体、酸化物などからなる数nm〜100nm径の微粒子などが利用可能である。ブロックコポリマーを利用する場合には、自己組織化粒子を形成した後、2種類以上のブロックのうち1つを選択的に除去できるものを用いる。この場合、ブロックどうしの間でのRIEまたはその他のエッチングなどに対するエッチングレートの差を利用することが好ましい。
【0050】
以上のような方法により自己組織化粒子の規則配列を形成した後、自己組織化粒子をマスクとして、あらかじめ形成しておいた下地の記録層をイオンミリングなどにより削り、所望の規則配列した記録セル列を形成することができる。記録層をより高いアスペクト比で削るためには、記録層と自己組織化粒子膜との間にSiO2やSiなどの膜を形成し、RIEなどにより自己組織化粒子の規則配列パターンをSiO2やSiに転写(パターントランスファー)した後、記録層を加工することも有効である。SiO2やSiはRIEにより高いアスペクト比で削ることができるため、これをマスクにして加工することにより、記録層をより高いアスペクト比でエッチングすることができる。
【0051】
上記のようにして作製した記録セルの規則配列をマトリックス材料(非磁性材料)で被覆し、表面を研磨により平坦化することにより、マトリックスに埋め込まれた記録セルを有するパターンドメディアを製造することができる。
【0052】
また、自己組織化粒子をマスクにして、マトリックスに規則配列した微細孔アレイを形成した後、孔を記録材料で埋めることによっても記録セルを形成することができる。この場合、ディスク基板上にマトリックス材料からなる膜を製膜する。次に、自己組織化粒子の配列を制御するための溝構造または特定の化学成分をパターニングした帯構造を形成するためのレジストを形成する。リソグラフィーによりレジストに溝構造または帯構造を形成する。自己組織化粒子を製膜した後、アニール処理などにより規則配列化させる。自己組織化粒子をマスクとしてエッチングを行い、マトリックスに孔を形成する。レジストを除去した後、孔に記録材料を埋め込む。レジストは記録材料を埋め込んだ後に除去してもよい。また、レジストを除去せずに残したまま使用してもよい。
【0053】
また、本発明における磁気記録材料としては、例えば、CoPt、SmCo、FePt、又はCoPd、或いはこれらの少なくとも一つを含む多層膜等の高Ku材料が好ましく、NiFe、CoZrNbなどの軟磁性層を下地として有するものが好ましい。非記録材料としては、非磁性金属、ダイアモンドライクカーボン、SiO2、Al2O3、有機ポリマーなどが用いられる。
【0054】
溝領域または帯領域の幅は、複数の記録トラック(サブトラック)を含む記録帯(メイントラック)が安定に作製でき、かつシーク等が容易で、かつ記録密度が高まるようにすることが好ましい。このためには溝領域または帯領域の幅は30nm〜10μmが好ましく、100nm〜1μmがさらに好ましい。
【0055】
溝領域または帯領域間を分離する分離帯は非記録材料からなっていてもよいし、記録領域と同一の記録材料からなっていてもよい。分離帯が非記録材料からなる場合、読み出しヘッドが複数の記録帯を横切る度に、周期的に信号がない領域(非記録材料からなる分離帯)が現れることを利用することにより記録帯のシークが容易になる。分離帯が記録セルと同一の記録材料からなる場合、分離帯に記録帯のアドレス情報を記録することが可能となる。
【0056】
本発明の磁気記録媒体は、化学反応により記録層の一部を不揮発性の反応物に変えることにより記録セルを形成するという方法で製造することもできる。この方法では、平坦な磁気記録媒体が容易に得られる。化学反応としてはCo、Fe、Niなどの磁気記録媒体の場合には、フッ素化反応などのハロゲン化反応、酸化、窒化などが好ましい。化学反応を起こした部分(非磁性領域)では記録特性が失われ、読み出し手段によって明確に記録セルと区別することができる。
【0057】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【0058】
(実施例1)
図5(a)及び図5(b)に本実施例における磁気記録媒体の断面図及び平面図をそれぞれ示す。図5(a)は図5(b)の線分A−A′における断面図である。
【0059】
図5(a)に示すように、ガラスディスク基板51上に、CoZrNbからなる軟磁性層52が形成されている。軟磁性層52上には分離層53が形成されている。分離層53の材料としては、Pt、Cr等の非磁性材料が挙げられる。さらに分離層53上にはCoからなる多数の磁気記録セル54が形成されており、この磁気記録セル54はSiO2からなる非記録領域(非磁性領域)55により互いに分離されている。磁気記録セル54及び非記録領域55の上にはカーボン保護膜56が形成されている。
【0060】
一方、図5(b)に示すように、磁気記録媒体の表面には非記録材料(非磁性材料。SiO2等。)からなる分離帯57が形成されており、この分離帯57の間に記録トラック帯58が形成されている。記録トラック帯(メイントラック)58内には、記録セル54が記録トラック方向に周期的に配列して形成された記録トラック(サブトラック)が複数含まれている。この図に示されるように、互いに隣り合う記録トラック上に位置する最近接の2つの記録セルの中心がトラック方向に沿って1/2周期ずれている。記録セルの直径は30nmであり、記録セルと記録セルとの間隔は10nmである。
【0061】
図6は、本実施例における磁気記録装置を概略的に示す説明図である。上記のように作製した磁気ディスク61はスピンドルモーター65に装着されて回転するようになっている。磁気ディスク61上にはスライダヘッド64が配置され、磁場印加手段としての単磁極書き込みヘッド62、及び読み出し用の磁気センサー(プレーナ型のGMR素子)63が一体化されて搭載されている。なお、図6は、便宜上、スライダヘッド64の単磁極書き込みヘッド62とGMR素子63間を結ぶ方向が磁気ディスク61の径方向に一致した図面となっているが、実際の動作時には、スライダヘッド64の単磁極書き込みヘッド62とGMR素子63間を結ぶ方向が記録トラック方向に沿った方向(図6の紙面垂直方向)となるようにスライダヘッド64を配置する。
【0062】
スライダヘッド64の媒体対向面には、縦30nm、幅30nmの単磁極書き込みヘッド62、および縦30nm、幅30nmのGMR素子63が形成されている。GMR素子63と単磁極書き込みヘッド62は200nm離れている。GMR素子63と単磁極書き込みヘッド62の構成は図1で示したものと同様である。
【0063】
スライダヘッド64は圧電素子を構成要素とする2段アクチュエータ(図示せず)によって位置決めされる。磁場強度、それらの印加タイミング、磁気ディスク61とスライダヘッド64間の相対速度は制御手段3により制御される。
【0064】
図7は、本実施例の磁気記録装置の内部構造を示す斜視図である。磁気ディスク71はスピンドルモーター72に装着され、図示しない制御部からの制御信号により回転する。軸73にはアクチュエータアーム74が保持され、アクチュエータアーム74はサスペンション75及びその先端のスライダヘッド76を支持している。磁気ディスク71が回転すると、スライダヘッド76の媒体対向面は磁気ディスク71の表面から所定量浮上した状態で保持され、情報の記録再生を行う。アクチュエータアーム74の基端にはボイスコイルモーター77が設けられ、アクチュエータアーム74はボイスコイルモーター77により回動できるようになっている。また、アクチュエータアーム74の先端には微小位置制御を行うためのピエゾ素子78が設置されている。磁場印加記録手段による書き込み(記録)タイミングを制御する制御手段(マイクロプロセッサー)は磁気記録装置内部のプリント基板上に設置されている。
【0065】
本実施例では、磁気センサー(プレーナ型のGMR素子)63を用いて書き込み信号を検知し、かつ前もって書き込み、読み出しをトライすることによって制御器(制御手段)に学習させ、記録セル1つずつに任意の信号を書き込むことが可能であった。また、書き込みミスも10-5以下にすることができた。
【0066】
(実施例2)
図8(a)及び図8(b)に本実施例における磁気カード媒体の断面図及び平面図をそれぞれ示す。図8(a)は図8(b)の線分B−B′における断面図である。
【0067】
図8(a)に示すように、ガラス基板81上にはPt、Cr等の非磁性材料からなる分離層82が形成されている。この分離層82上にはFePt微粒子からなる多数の磁気記録セル83が形成されており、この磁気記録セル83はカーボンからなる非記録領域(非磁性領域)84により互いに分離されている。磁気記録セル83及び非記録領域84の上にはカーボン保護膜85が形成されている。
【0068】
図8(b)に示すように、磁気カード媒体の表面には非記録材料(非磁性材料。SiO2。)からなる分離帯86が形成されており、この分離帯86によって分離された記録トラック帯87が平行に形成されている。記録トラック帯87内には、記録セル83がトラック方向に周期的に配列して形成された記録トラック(サブトラック)が複数含まれている。記録セルの直径は10nmであり、記録セルと記録セルとの間隔は3nmである。
【0069】
図9は、本実施例における磁気記録装置を概略的に示す説明図である。磁気カード媒体91上にはマルチヘッド94が配置され、磁場印加手段としての単磁極書き込みプローブ92、及び書き込みおよび読み出し用のコイル93が一体化されて搭載されている。95はマルチ補助磁極であり、単磁極書き込みプローブ92との間で磁気回路を形成する。
【0070】
マルチヘッド94の媒体対向面では、先端経が10nmの単磁極書き込みプローブ92が間隔5ミリメートルで20×20個形成されている。マルチ補助磁極95はマルチヘッド94に対応して20×20個形成されている。マルチ補助磁極の表面積は5×5mmである。マルチヘッド94およびマルチ補助磁極95はそれぞれ独立に制御される。
【0071】
マルチヘッド94はXYZアクチュエータ96によって位置決めされる。磁場強度、それらの印加タイミング、カード媒体91とマルチヘッド94間の相対速度は図1に示した制御手段3により制御される。
【0072】
本実施例では、図3において説明したようにコイル93を用いて書き込み時の電流信号を検知し、かつ前もって書き込み、読み出しをトライすることによって制御器(制御手段)に学習させ、記録セル1つずつに任意の信号を書き込むことが可能であった。また、書き込みミスも10-5以下にすることができた。
【0073】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはない。例えば、自己組織化粒子の大きさは、径として3〜100nmが好ましく、10〜50nmさらに好ましい。自己組織化粒子の形状は、上述した記録セルの形状に対応して円形、楕円形、長方形、正方形が好ましく、特に自己組織化により形成しやすい円形が好ましい。
【0074】
また、本発明の磁気記録媒体によってTbpsiの記録密度を実現しようとする場合、溝構造または帯構造の幅は以下のようにして決定される。例えば、1つの記録トラック帯内に2列の記録セル列が存在する場合には、溝構造または帯構造の幅はおよそ40nm程度となる。これは通常の電子線リソグラフィーにより作製可能な大きさである。実際には、1本の記録トラック帯に2列より多くのサブトラックを形成することができるので、分解能は低いがより安価でスループットの高いリソグラフィー手段を利用することが可能である。リソグラフィーとしては、光リソグラフィー、電子線リソグラフィー、原子間力顕微鏡、走査型トンネル顕微鏡、近接場光顕微鏡などの走査型プローブを用いる方法、ナノインプリントリソグラフィー(P.R.Krauss,et al.,J.Vac.Sci.Technol.B13(1995),pp.2850)などが利用可能である。
【0075】
上記実施例において、自己組織化により磁気記録媒体を作製する場合、様々なブロックコポリマーを利用することができるが、例えば、ポリスチレンとポリブタジエンからなるブロックコポリマーを用いた場合には、オゾン処理によりポリスチレンブロックのみを残すように現像処理が可能である。ポリスチレンとポリメチルメタクリレートからなるブロックコポリマーでは、ポリスチレンの方がポリメチルメタクリレートよりCF4をエッチャントとして用いるリアクティブイオンエッチング(RIE)に対するエッチング耐性が高い。このため、RIEによりポリメチルメタクリレートおよびその下の記録層のみを選択的に除去することが可能である(K.Asakawa et al.;APS March Meeting,2000)。
【0076】
このようなブロックコポリマーとしては例えばポリブタジエン−ポリジメチルシロキサン、ポリブタジエン−4−ビニルピリジン、ポリブタジエン−メチルメタクリレート、ポリブタジエン−ポリ−t−ブチルメタクリレート、ポリブタジエン−t−ブチルアクリレート、ポリ−t−ブチルメタクリレート−ポリ−4−ビニルピリジン、ポリエチレン−ポリメチルメタクリレート、ポリ−t−ブチルメタクリレート−ポリ−2−ビニルピリジン、ポリエチレン−ポリ−2−ビニルピリジン、ポリエチレン−ポリ−4−ビニルピリジン、ポリイソプレンーポリー2−ビニルピリジン、ポリメチルメタクリレート−ポリスチレン、ポリ−t−ブチルメタクリレート−ポリスチレン、ポリメチルアクリレート−ポリスチレン、ポリブタジエンーポリスチレン、ポリイソプレン−ポリスチレン、ポリスチレン−ポリ−2−ビニルピリジン、ポリスチレン−ポリ−4−ビニルピリジン、ポリスチレン−ポリジメチルシロキサン、ポリスチレン−ポリ−N,N−ジメチルアクリルアミド、ポリブタジエン−ポリアクリル酸ナトリウム、ポリブタジエン−ポリエチレンオキシド、ポリ−t−ブチルメタクリレート−ポリエチレンオキシド、ポリスチレン−ポリアクリル酸、ポリスチレン−ポリメタクリル酸等がある。これらはAB型ジブロックポリマーの例であるがABA型のトリブロックコポリマーであってもよい。
【0077】
ブロックコポリマーを用いる場合、基板表面においてミセル構造またはシリンダ構造を形成するような成分比の分子を用いることが好ましい。これにより、互いに分離され規則配列した円形の記録セルを形成することが可能となる。ブロックコポリマーはトルエンなどの適当な溶媒に溶解したものをスピンコートなどにより製膜することが可能である。ブロックコポリマーの自己組織的な配列への相分離は、一般的には材料のガラス転移点温度以上の温度でアニール処理することにより得られる。
【0078】
また、磁気記録媒体を作製するために、ポリマーや金属などからなる数十nm径の微粒子を用いることもできる。この場合には、微粒子を分散させた溶液を、帯構造を形成したディスクの上から展開して乾燥し溶媒を除去した後、適当な溶媒を用いて過剰に吸着した微粒子を取り除くことにより、自己組織的な規則配列を形成することができる。また、微粒子を分散させた溶液中にディスク基板をある時間浸して微粒子をディスク基板に吸着させ、規則配列させることも可能である。
【0079】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【0080】
【発明の効果】
本発明によれば、高密度化が可能で、書き込みミスの少ない磁気記録装置及び磁気記録方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態における磁気記録装置を説明する説明図。
【図2】 本発明の一実施形態におけるGMRヘッドの出力電圧の時間変化を示した説明図。
【図3】 本発明の一実施形態における書き込みコイルの電流の時間変化を示した説明図。
【図4】 本発明における2つ以上の記録セルに書き込みを行う場合を示した平面図。
【図5】 本発明に係る実施例1における磁気記録媒体の断面図及び平面図。
【図6】 本発明に係る実施例1における磁気記録装置を示す断面図。
【図7】 本発明に係る実施例1における磁気記録装置の内部を示す斜視図。
【図8】 本発明に係る実施例2における磁気カード媒体の断面図及び平面図。
【図9】 本発明に係る実施例2における磁気記録装置を示す断面図。
【符号の説明】
1…固定部
1a…磁気シールド
1b…磁気回路を通る磁束
1c…ヘッド進行方向
1d…漏れ磁界
2…検出信号処理手段
3…制御手段
4…タイミング制御器
11…記録媒体
12…記録セル
13…非記録領域
14…分離層
15…軟磁性層
16a…単磁極ヘッド部
16b…SiO2等からなる絶縁層
17…リターンパス
18a、18b…コイル
19…GMRヘッド部
1d…漏れ磁界
21…GMRヘッドの真下の下向きの磁化を持つ記録セルからの信号
22…単磁極16から下向きの磁界が印加されて真下の記録セルが下向きに磁化されて軟磁性層15およびリターンパス17との間で磁気回路が形成された場合の信号
23…GMRヘッドの真下の上向き磁化を持つ記録セルからの信号
24…単磁極16から上向きの磁界が印加されて真下の記録セルが上向きに磁化されて軟磁性層15およびリターンパス17との間で磁気回路が形成された場合の信号
25…単磁極16から下向きの磁界が印加されたがタイミングがずれて記録セルが下向きに磁化されなかった場合の信号
31…下向きの磁界パルスを与えて記録セルへの書き込みがうまく行った場合の信号
32…上向きの磁界パルスを与えて記録セルへの書き込みがうまく行った場合の信号
33…上向きの磁界パルスを与えて記録セルへの書き込みがうまく行かなかった場合の信号
41a、41b、41c…記録セル
42a、42b、42c…書き込みヘッド
51…ガラスディスク基板
52…軟磁性層
53…分離層
54…記録セル
55…非記録領域
56…保護膜
57…分離帯
58…記録トラック帯
61…磁気ディスク
62…単磁極書き込みヘッド
63…磁気センサー(GMR素子)
64…スライダヘッド
65…スピンドルモーター
71…磁気ディスク
72…スピンドルモーター
73…軸
74…アクチュエータアーム
75…サスペンション
76…スライダヘッド
77…ボイスコイルモーター
78…ピエゾ素子
81…ガラス基板
82…分離層
83…記録セル
84…非記録領域
85…保護膜
86…分離帯
87…記録トラック帯
91…磁気カード媒体
92…単磁極書き込みプローブ
93…コイル
94…マルチヘッド
95…マルチ補助磁極
96…アクチュエータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic recording apparatus and a magnetic recording method, and more particularly to a magnetic recording apparatus and a magnetic recording method capable of high-density recording.
[0002]
[Prior art]
The information handled by users has increased remarkably due to dramatic improvements in information devices such as personal computers. Under such circumstances, the expectation for a recording / reproducing apparatus having a recording density significantly higher than that of the prior art is increasing. In order to improve the recording density, it is necessary to reduce the size of one recording mark, which is a unit for writing a record on a recording medium. However, miniaturization of recording marks is facing a great difficulty in the conventional recording / reproducing apparatus.
[0003]
For example, in the case of magnetic recording using a magnetic recording medium such as a hard disk device, a polycrystalline body having a wide particle size distribution is used for the recording layer. However, due to thermal fluctuations of the crystal, recording becomes unstable with a polycrystal having a small grain size. If the recording mark is large, there is no problem, but if the recording mark is small, recording instability and noise increase. This is because the number of crystal grains contained in the recording mark is reduced. In order to prevent this problem, it is sufficient to use a medium that is strong against thermal fluctuation and has small crystal grains. However, such a medium requires a very large magnetic field for writing, resulting in a problem that writing cannot be performed.
[0004]
Resistant to thermal fluctuation, polycrystalline media with small crystal grains and SiO 2 For a granular medium in which fine particles are dispersed in such a matrix, a method has been proposed in which the recording is maintained by heating and reducing the coercive force to write and quenching. This method is called heat-assisted magnetic recording. Examples of means for applying heat include a method of irradiating near-field light and a method of irradiating an electron beam. These methods are advantageous for high-density recording because the heating spot can be reduced. However, in heat-assisted recording, the timing of application of heat and recording magnetic field is extremely difficult, and even if a signal is written with a recording magnetic field by heating to lower the coercive force, the recording is erased if rapid cooling is not successful.
[0005]
On the other hand, as a countermeasure against thermal fluctuation, a patterned medium is proposed in which a recording material is divided in advance by a non-recording material, and a single recording material particle having a relatively large volume is recorded and reproduced as a single recording cell. (S.Y. Chou et al., J. Appl. Phys., 76 (1994) pp6673; US Patent 5,820,768 and 5,956,216; R. H. M. New et al., J. Vac. Sci.Technol., B12 (1994) pp 3196; However, in the case of patterned media, since the recording cells are fixed, there is a problem that a recording error tends to occur if the recording timing is shifted.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the patterned media is an effective means for realizing the Tbpsi-class recording density, but the control of the recording timing shift is not sufficient.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a magnetic recording apparatus and a magnetic recording method that can increase the density and have few writing errors.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the first magnetic recording apparatus of the present invention has a plurality of recording cells periodically arranged along the recording track direction and a nonmagnetic region for separating the recording cells. A magnetic recording medium, a magnetic field application recording means for applying a magnetic field to the magnetic recording medium to record information in the recording cell, a detection means for detecting a leakage magnetic field generated by application of the magnetic field of the magnetic field application recording means, And a control means for controlling the recording timing by the magnetic field application recording means based on the detection of the leakage magnetic field.
[0011]
In each of the present invention described above, it is desirable to have the following configuration.
[0012]
(1) In the magnetic recording medium, the centers of the two nearest recording cells located on recording tracks adjacent to each other are shifted by 1 / n period (n is an integer of 2 or more) along the recording track direction. Being.
[0013]
(2) In the magnetic recording medium, the centers of the two nearest recording cells located on the recording tracks adjacent to each other are shifted by a half period along the recording track direction.
[0014]
(3) The recording cell comprises a perpendicular magnetic recording layer, and the magnetic recording medium has a soft magnetic layer under the recording cell.
[0015]
(4) The magnetic field application recording means has a single pole head.
[0016]
(5) The detection means also detects and reads information recorded in a recording cell of the magnetic recording medium.
[0017]
Further, the first magnetic recording method of the present invention performs magnetic recording on a magnetic recording medium having a plurality of recording cells arranged periodically along the recording track direction and a nonmagnetic region separating the recording cells. A magnetic field is applied to the magnetic recording medium to record information in the recording cell, a leakage magnetic field generated by applying a magnetic field of the magnetic field application recording means is detected, and the leakage magnetic field is detected based on the detection of the leakage magnetic field. The recording timing by the magnetic field application recording means is controlled.
[0018]
Further, the second magnetic recording method of the present invention performs magnetic recording on a magnetic recording medium having a plurality of recording cells arranged periodically along the recording track direction and a nonmagnetic region separating the recording cells. A method of performing recording on the recording cell by applying a current magnetic field to the magnetic recording medium, detecting a current change in the magnetic field application recording means caused by application of the current magnetic field of the magnetic field application recording means, The recording timing by the magnetic field application recording means is controlled based on the detection of the current change.
[0020]
In such a magnetic recording method of the present invention, it is desirable to have a desirable configuration of the magnetic recording apparatus described above.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
First, problems with patterned media will be described. In recording on a patterned medium, when the pattern of a recording cell having a periodic structure and the writing timing of the magnetic field applying unit are once shifted, for example, the magnetic field applying unit does not have a recording cell immediately below the magnetic field applying unit. Will continue to be applied. In such a state, writing failure occurs in a considerably large number of recording cells.
[0023]
On the other hand, according to the magnetic recording apparatus and the magnetic recording method of the present invention, the magnetic recording writing means (magnetic field application recording means) for recording writing and the magnetic recording writing means can write information in the recording cell. Detecting a write failure in a very short time by having a detecting means capable of detecting a signal indicating a write at substantially the same time as writing and a controller for controlling the write timing by the magnetic recording writing means. By correcting the timing, it is possible to reduce the number of recording cells that have failed to be written.
[0024]
In the magnetic recording medium used in the present invention, the centers of the two nearest recording cells located on the recording tracks adjacent to each other have a 1 / n period (n is an integer of 2 or more), particularly 1 / n along the track direction. It is preferable that it is shifted by two cycles. In such a magnetic recording medium, the distance between the recording cells can be increased, and erroneous recording on other tracks can be prevented. Such a magnetic recording medium can be easily manufactured using self-assembled molecules.
[0025]
The detection means used in the present invention preferably includes a magnetic sensor for reading a signal or a measuring device for a current flowing in the magnetic writing means. A high-sensitivity GMR or TMR element is preferable for the magnetic sensor. The magnetic writing means is preferably a magnetic field applying means such as a magnetic head or a magnetic probe that can generate a high-intensity magnetic field, or a spin injection means such as a spin head or a spin probe that injects electrons having a unidirectional spin.
[0026]
In a patterned medium, unlike a normal magnetic medium, a non-magnetic portion and a recording cell that is a magnetic material have a periodic structure. Therefore, the magnetic field applied from the magnetic field applying means such as the magnetic head and the magnetic probe and the magnetic field shape formed by the recording medium are different between the case where the magnetic field applying means is on the recording cell and the non-magnetic portion. The detection means detects this difference in magnetic field shape. In other words, when the magnetic field applying means is on the recording cell, writing is successful, a magnetic circuit is formed between the magnetic field applying means and the recording medium, and the leakage magnetic field of the magnetic field applying means is small. On the other hand, when the magnetic field applying means is on the nonmagnetic part, the leakage magnetic field becomes large.
[0027]
The detection means in the present invention detects these magnetic field differences. That is, in the case of reading a signal using a magnetic sensor, when the magnetic field applying unit is on the recording cell, the writing is successful and a magnetic circuit is formed between the magnetic field applying unit and the recording medium. Since the leakage magnetic field of the applying means is small, the signal pulse to be detected is small. On the other hand, in the state where the magnetic field applying means is on the non-magnetic portion, writing is not successful and the leakage magnetic field becomes large, so that the signal pulse to be detected becomes large. In this case, the sign of the signal pulse changes depending on the direction of the magnetic field of the magnetic field applying means.
[0028]
When the measuring device for the current flowing in the coil of the magnetic field applying means is used as the detecting means, the magnetic circuit is formed between the magnetic field applying means and the recording medium by the successful writing when the magnetic field applying means is on the recording cell. Since the electromotive force opposite to that at the time of recording / writing is induced in the coil, the detected current pulse becomes small. On the other hand, when the magnetic field applying means is on the nonmagnetic portion, writing is not successful and the detected current pulse becomes large.
[0029]
When performing magnetic recording writing using spin reversal of the magnetic recording medium by the current injection means described in Japanese Patent Application No. 2001-284467, the writing and current injection correspond to each other. It is possible to detect signals with sensitivity.
[0030]
These detecting means can detect whether or not the writing is successful almost simultaneously with the magnetic recording writing depending on the time constant.
[0031]
In the recording medium of the present invention, it is preferable that the recording cell is a perpendicular magnetic recording medium, has a soft magnetic layer below the recording cell, and has a single pole head as magnetic recording writing means. The perpendicular magnetic recording medium is more suitable for higher density than the longitudinal recording medium, and the one having a soft magnetic layer below the recording cell and the single pole head as the magnetic recording writing means has a magnetic field in the recording cell. Are easily concentrated, and a magnetic circuit is easily formed between the magnetic recording writing means and the recording medium.
[0032]
The relative position of the magnetic recording writing means with respect to the magnetic recording medium is adjusted by a driving device, for example, an actuator including a piezoelectric element.
[0033]
The controller of the present invention controls the timing of writing by the magnetic recording writing means so that information can be written correctly based on a signal detected by the detecting means and indicating whether or not information has been written to the recording cell. A system LSI is used as a specific controller. More preferably, the controller has a function of self-learning the optimum system by trying writing and reading after assembling the magnetic recording apparatus.
[0034]
The writing timing control by the controller may be automatically performed every time recording is performed on the recording medium, or may be automatically performed when the recording accuracy is lowered to a predetermined value or less. Alternatively, the controller may be operated at the user's discretion when the use environment temperature changes.
[0035]
The magnetic recording apparatus of the present invention may have means for performing heat-assisted recording. The heating means is not particularly limited, but near-field light or an electron beam is preferable. When near-field light or an electron beam is used as a heating means, an extremely small track width can be heated. In particular, near-field light that can directly heat the recording medium and causes little damage to the lubricant present on the surface of the recording medium is most preferable.
[0036]
In the magnetic recording apparatus of the present invention, the medium disk may be rotated like a normal HDD, or the medium may be XY driven. The writing and reading means may have a flat head structure, or may have a structure with a sharp tip like a probe. A plurality of writing and reading means integrated may be used.
[0037]
Next, the magnetic recording apparatus according to an embodiment of the present invention will be described more specifically. FIG. 1 is a sectional view showing the configuration. As shown in FIG. 1, the
[0038]
[0039]
2 is a detection signal processing means, 3 is a control means, and 4 is a timing controller. The detection signal processing means 2 performs signal processing such as the detected leakage magnetic field, and the control means 3 operates the
[0040]
Next, the operation of the magnetic recording apparatus having the above configuration will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the time change of the output voltage of the
[0041]
[0042]
When a signal peak such as 25 is detected, a signal for shifting the phase of the magnetic field application timing is generated from the
[0043]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the change over time of the current flowing through the
[0044]
When recording in the
[0045]
Although FIG. 1 shows a case where recording is performed on one
[0046]
The magnetic recording medium according to the present invention can be manufactured, for example, by the following method. That is, as a method for manufacturing a magnetic recording medium of the present invention, a step of forming a continuous or intermittent groove region or a band region containing a specific chemical component corresponding to a recording track band on a substrate, and the groove region Alternatively, it is possible to employ one having a step of forming a two-dimensional regular array structure of self-assembled molecules or fine particles in a band region and a step of forming a recording cell corresponding to the regular array structure.
[0047]
More specifically, when a groove structure having irregularities is used, a regular arrangement along the grooves can be realized by cutting the crystal domains of the self-assembled particles at the step portions of the irregularities.
[0048]
When using a band region patterned with a specific chemical component, select the chemical surface state of the self-assembled particle and the surface state of the chemical component in the band region, so that the self-assembled particle is adsorbed. The part which does not become can be formed. Regular arrangement occurs only in the portion where the self-assembled particles adsorb, and a regular arrangement along the band structure is obtained. In addition, by changing the interaction between the self-assembled particles and the surface according to the chemical pattern, a desired regular arrangement can be obtained only on the chemical pattern where a certain interaction occurs, and the regular arrangement cannot be obtained on another chemical pattern. It is also possible to make a random arrangement or the like. The width of the band structure needs to be sufficiently smaller than the size of the regular arrangement that the self-assembled particles form naturally (that is, when no band structure exists). If these conditions are satisfied, the self-assembled particles can form a structure in which rows are regularly arranged in the width direction of the band structure.
[0049]
As the self-assembled particles, block copolymers or fine particles having a diameter of several to 100 nm made of a polymer, a metal, a semiconductor, an oxide, or the like can be used. When a block copolymer is used, one that can selectively remove one of two or more types of blocks after forming self-assembled particles is used. In this case, it is preferable to use a difference in etching rate with respect to RIE or other etching between blocks.
[0050]
After forming a regular array of self-assembled particles by the method as described above, the recording layer of the base formed beforehand is scraped by ion milling or the like using the self-assembled particles as a mask, and a recording cell in which the desired regular array is formed A row can be formed. In order to scrape the recording layer with a higher aspect ratio,
[0051]
A patterned medium having recording cells embedded in a matrix is produced by coating the regular array of recording cells produced as described above with a matrix material (nonmagnetic material) and flattening the surface by polishing. Can do.
[0052]
A recording cell can also be formed by forming a microhole array regularly arranged in a matrix using self-organized particles as a mask and then filling the holes with a recording material. In this case, a film made of a matrix material is formed on the disk substrate. Next, a resist for forming a groove structure for controlling the arrangement of the self-assembled particles or a band structure patterned with a specific chemical component is formed. A groove structure or a band structure is formed in the resist by lithography. After the self-assembled particles are formed, they are regularly arranged by annealing or the like. Etching is performed using the self-assembled particles as a mask to form holes in the matrix. After removing the resist, a recording material is embedded in the hole. The resist may be removed after embedding the recording material. Alternatively, the resist may be used without being removed.
[0053]
In addition, as the magnetic recording material in the present invention, for example, a high Ku material such as CoPt, SmCo, FePt, or CoPd, or a multilayer film including at least one of them is preferable, and a soft magnetic layer such as NiFe or CoZrNb is used as a base. What has as is preferable. Non-recording materials include non-magnetic metals, diamond-like carbon, SiO 2 , Al 2 O Three Organic polymers are used.
[0054]
It is preferable that the width of the groove region or the band region is such that a recording band (main track) including a plurality of recording tracks (sub-tracks) can be stably produced, seeking is easy, and the recording density is increased. For this purpose, the width of the groove region or band region is preferably 30 nm to 10 μm, more preferably 100 nm to 1 μm.
[0055]
The separation band that separates the groove regions or the band regions may be made of a non-recording material, or may be made of the same recording material as the recording region. When the separation band is made of a non-recording material, the recording band seek is performed by utilizing the fact that an area without a signal (separation band made of a non-recording material) appears periodically every time the read head crosses a plurality of recording bands. Becomes easier. When the separation band is made of the same recording material as the recording cell, the address information of the recording band can be recorded in the separation band.
[0056]
The magnetic recording medium of the present invention can also be manufactured by a method of forming a recording cell by changing a part of the recording layer into a non-volatile reactant by a chemical reaction. With this method, a flat magnetic recording medium can be easily obtained. As the chemical reaction, in the case of a magnetic recording medium such as Co, Fe, or Ni, a halogenation reaction such as a fluorination reaction, oxidation, or nitridation is preferable. The recording characteristic is lost in the portion where the chemical reaction has occurred (nonmagnetic region) and can be clearly distinguished from the recording cell by the reading means.
[0057]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0058]
Example 1
5A and 5B are a cross-sectional view and a plan view of the magnetic recording medium in this embodiment, respectively. FIG. 5A is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.
[0059]
As shown in FIG. 5A, a soft
[0060]
On the other hand, as shown in FIG. 5B, a non-recording material (non-magnetic material, SiO) is formed on the surface of the magnetic recording medium. 2 etc. ), And a
[0061]
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing a magnetic recording apparatus according to the present embodiment. The
[0062]
On the medium facing surface of the
[0063]
The
[0064]
FIG. 7 is a perspective view showing the internal structure of the magnetic recording apparatus of this embodiment. The
[0065]
In this embodiment, a write signal is detected by using a magnetic sensor (planar type GMR element) 63, and a controller (control means) learns by trying to write and read in advance, so that each recording cell has one. It was possible to write an arbitrary signal. Also, there are 10 write mistakes -Five I was able to:
[0066]
(Example 2)
FIGS. 8A and 8B are a cross-sectional view and a plan view, respectively, of the magnetic card medium in this embodiment. FIG. 8A is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG.
[0067]
As shown in FIG. 8A, a
[0068]
As shown in FIG. 8B, a non-recording material (non-magnetic material, SiO) is formed on the surface of the magnetic card medium. 2 . ) And a
[0069]
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing a magnetic recording apparatus according to the present embodiment. A multi-head 94 is disposed on the
[0070]
On the medium facing surface of the multi-head 94, 20 × 20 single-pole writing probes 92 having a tip length of 10 nm are formed at an interval of 5 mm. 20 × 20 multi auxiliary
[0071]
The
[0072]
In this embodiment, as described with reference to FIG. 3, the current signal at the time of writing is detected using the
[0073]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment. For example, the size of the self-assembled particles is preferably 3 to 100 nm, more preferably 10 to 50 nm as a diameter. The shape of the self-assembled particles is preferably a circle, an ellipse, a rectangle, or a square corresponding to the shape of the recording cell described above, and a circle that can be easily formed by self-assembly is particularly preferable.
[0074]
Further, when the recording density of Tbpsi is to be realized by the magnetic recording medium of the present invention, the width of the groove structure or the band structure is determined as follows. For example, when two recording cell rows exist in one recording track band, the width of the groove structure or the band structure is about 40 nm. This is a size that can be produced by ordinary electron beam lithography. Actually, since more than two sub-tracks can be formed in one recording track band, it is possible to use a lithography means having a low resolution but a low cost and a high throughput. As lithography, a method using a scanning probe such as photolithography, electron beam lithography, atomic force microscope, scanning tunneling microscope, and near-field light microscope, nanoimprint lithography (PR Krauss, et al., J. Vac). Sci.Technol.B13 (1995), pp. 2850) can be used.
[0075]
In the above embodiment, when preparing a magnetic recording medium by self-organization, various block copolymers can be used. For example, when a block copolymer made of polystyrene and polybutadiene is used, a polystyrene block is obtained by ozone treatment. Development processing is possible so as to leave only. In the block copolymer consisting of polystyrene and polymethyl methacrylate, polystyrene is more CF than polymethyl methacrylate. Four Etching resistance against reactive ion etching (RIE) using as an etchant is high. For this reason, it is possible to selectively remove only polymethylmethacrylate and the recording layer therebelow by RIE (K. Asakawa et al .; APS March Meeting, 2000).
[0076]
Examples of such block copolymers include polybutadiene-polydimethylsiloxane, polybutadiene-4-vinylpyridine, polybutadiene-methyl methacrylate, polybutadiene-poly-t-butyl methacrylate, polybutadiene-t-butyl acrylate, poly-t-butyl methacrylate-poly. -4-vinylpyridine, polyethylene-polymethylmethacrylate, poly-t-butylmethacrylate-poly-2-vinylpyridine, polyethylene-poly-2-vinylpyridine, polyethylene-poly-4-vinylpyridine, polyisoprene-poly-2- Vinylpyridine, polymethyl methacrylate-polystyrene, poly-t-butyl methacrylate-polystyrene, polymethyl acrylate-polystyrene, polybutadiene-poly Tylene, polyisoprene-polystyrene, polystyrene-poly-2-vinylpyridine, polystyrene-poly-4-vinylpyridine, polystyrene-polydimethylsiloxane, polystyrene-poly-N, N-dimethylacrylamide, polybutadiene-sodium polyacrylate, polybutadiene -Polyethylene oxide, poly-t-butyl methacrylate-polyethylene oxide, polystyrene-polyacrylic acid, polystyrene-polymethacrylic acid, etc. These are examples of AB type diblock polymers, but may be ABA type triblock copolymers.
[0077]
When a block copolymer is used, it is preferable to use molecules having a component ratio that forms a micelle structure or a cylinder structure on the substrate surface. This makes it possible to form circular recording cells that are separated from each other and regularly arranged. A block copolymer dissolved in an appropriate solvent such as toluene can be formed by spin coating or the like. Phase separation of the block copolymer into a self-organized arrangement is generally obtained by annealing at a temperature above the glass transition temperature of the material.
[0078]
In addition, in order to produce a magnetic recording medium, fine particles having a diameter of several tens of nanometers made of polymer or metal can be used. In this case, the solution in which the fine particles are dispersed is spread on the disk having the band structure and dried to remove the solvent, and then the self-adsorbed fine particles are removed by using an appropriate solvent. A systematic regular array can be formed. It is also possible to place the disk substrate in a solution in which the fine particles are dispersed for a certain period of time so that the fine particles are adsorbed on the disk substrate and be regularly arranged.
[0079]
In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0080]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a magnetic recording apparatus and a magnetic recording method which can be densified and have few writing errors.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a magnetic recording apparatus according to an embodiment of the invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a time change of an output voltage of the GMR head in one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a change over time of a write coil current according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing a case where writing is performed on two or more recording cells according to the present invention.
FIGS. 5A and 5B are a cross-sectional view and a plan view of a magnetic recording medium in Example 1 according to the present invention. FIGS.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a magnetic recording apparatus in Example 1 according to the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing the inside of the magnetic recording apparatus according to the first embodiment of the invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view and a plan view of a magnetic card medium according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view showing a magnetic recording apparatus in Example 2 according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Fixing part
1a ... Magnetic shield
1b: Magnetic flux passing through the magnetic circuit
1c: Head traveling direction
1d ... Magnetic field leakage
2 ... Detection signal processing means
3. Control means
4. Timing controller
11. Recording medium
12 ... Recording cell
13: Non-recording area
14 ... Separation layer
15 ... Soft magnetic layer
16a: Single pole head
16b ... SiO 2 Insulating layer consisting of etc.
17 ... Return path
18a, 18b ... coil
19 ... GMR head
1d ... Magnetic field leakage
21: Signal from a recording cell having a downward magnetization just below the GMR head
22: A signal when a magnetic field is formed between the soft
23: Signal from a recording cell having an upward magnetization just below the GMR head
24: Signal when a magnetic field is formed between the soft
25: Signal when a downward magnetic field is applied from the single magnetic pole 16 but the timing is shifted and the recording cell is not magnetized downward
31: Signal when writing to a recording cell is performed successfully by applying a downward magnetic field pulse
32: Signal when writing to a recording cell is successfully performed by applying an upward magnetic field pulse
33: Signal when writing to a recording cell is not performed successfully by applying an upward magnetic field pulse
41a, 41b, 41c ... recording cells
42a, 42b, 42c ... writing head
51 ... Glass disk substrate
52. Soft magnetic layer
53 ... Separation layer
54 ... Recording cell
55. Non-recording area
56 ... Protective film
57 ... Separation zone
58 ... Recording track belt
61 ... Magnetic disk
62 ... Single-pole writing head
63 ... Magnetic sensor (GMR element)
64 ... slider head
65 ... Spindle motor
71 ... Magnetic disk
72 ... Spindle motor
73 ... axis
74 ... Actuator arm
75 ... Suspension
76 ... Slider head
77 ... Voice coil motor
78 ... Piezo element
81 ... Glass substrate
82. Separation layer
83 ... Recording cell
84: Non-recording area
85 ... Protective film
86 ... Separation zone
87 ... Recording track belt
91 ... Magnetic card medium
92 ... Single pole writing probe
93 ... Coil
94 ... Multihead
95 ... Multi auxiliary magnetic pole
96 ... Actuator
Claims (8)
に基づき前記磁場印加記録手段による記録タイミングを制御することを特徴とする磁気記録方法。And controlling the recording timing by the magnetic field application recording means.
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