JP4185230B2 - 磁気記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体に関し、さらに詳細には、例えば磁気ディスク装置（ＨＤＤ：ハードディスクドライブ）等の磁気記録再生装置に用いられる磁気記録媒体に関し、特に高い記録密度を有する垂直記録型の磁気記録媒体の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量記憶装置、特にハードディスクドライブ装置は、高データ転送速度、高速アクセス、高信頼性、低価格等の点から大容量化、高密度化が著しく進展している。面記録密度の向上は、磁気記録層中に形成する記録磁区の微小化によって達成され、現在１平方インチ当たり５ギガビットを超え、１０ギガビットから１００ギガビットを目指した開発が進んでいる。
【０００３】
記録再生を行う磁気ヘッドとしては、インダクティブヘッドを記録ヘッドとし、磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）を再生ヘッドとして、これらをスライダに搭載した複合型磁気ヘッドが用いられている。ＭＲヘッドは、周方向における単位長さでの磁束変化によって出力が決まるため、原理的にはトラック幅をいくら狭くしても出力が減少しない。そのためＭＲヘッドを使用することにより、狭トラック化が見込める。さらに高記録密度が見込める巨大磁気抵抗効果型ヘッド（ＧＭＲヘッド）についても、同様のことがいえる。
【０００４】
しかし、トラック幅があまりに狭くなると、隣接する記録トラックの磁気信号による干渉（クロストーク）が大きくなるので、再生信号の劣化が問題となる。
【０００５】
また、記録ビット長の短縮によっても面記録密度を向上できるが、記録ビット長を短くしすぎると、隣接ビット間における磁気信号の干渉（パーシャルイレージャ）が大きくなり、再生信号の劣化が問題となる。
【０００６】
特開平９−２９７９１８号公報には、トラック幅と最短ビット規定長とを２辺の長さとする矩形領域からなる記録部を複数設け、この複数の記録部が隙間部により互いに分離して配置されており、記録部で情報の蓄積を行う磁気記録媒体が記載されている。この媒体は、いわゆるパターンド媒体である。パターンド媒体では、クロストークやパーシャルイレージャによる再生信号の劣化を低減できる。
【０００７】
パターンド媒体では、垂直記録方式を採用することにより、記録密度をさらに向上させることが可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハードディスクドライブ装置内の磁気記録媒体には、通常の情報を記録しておく領域の他に、磁気ヘッドのトラッキングのためのサーボ情報を記録しておく領域が必要である。しかしながら、垂直記録型のパターンド媒体においてサーボ情報をどのように記録するかについての議論は、従来なされていなかった。
【０００９】
本発明の発明者らは、パターンド媒体においてはサーボ情報の記録もデータ記録と同様に微小な記録部（以下、単位微小記録部という）に行えばよいという結論に達した。しかし、その場合、データの記録やその消去の際にサーボ情報が誤って書き換えられてしまったり消去されてしまったりするという問題が生じた。
【００１０】
本発明は、垂直記録方式を採用したパターンド媒体において、サーボ情報の誤った書き換えや消去を防ぐことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（６）の本発明により達成される。
（１） 垂直記録方式の磁気記録再生に用いられる磁気記録媒体であって、
非磁性体からなる非記録部を挟んで、磁性体からなる単位微小記録部が配列してなる記録トラックを有し、
記録トラック内にデータ領域とサーボ領域とが存在し、データ領域とサーボ領域とで単位微小記録部の表面積が実質的に同一であり、
単位微小記録部において厚さを表面積の平方根で除した値をアスペクト比とし、データ領域における単位微小記録部のアスペクト比をＡＲDで表し、サーボ領域における単位微小記録部のアスペクト比をＡＲSで表したとき、
ＡＲS／ＡＲD≧１．５
である磁気記録媒体。
（２）
ＡＲS／ＡＲD≦１０
である上記（１）の磁気記録媒体。
（３）
ＡＲD≦４
である上記（１）または（２）の磁気記録媒体。
（４）
ＡＲD≧１
である上記（３）の磁気記録媒体。
（５） 単位微小記録部が、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐｔ、Ｘ−Ｙ−Ｃｏ（ＸはＤｙ、ＧｄおよびＴｂの少なくとも１種、ＹはＬａ、Ｐｒ、ＮｄおよびＳｍの少なくとも１種）のいずれか１種で構成されている上記（１）〜（４）のいずれかの磁気記録媒体。
（６） 各単位微小記録部が単磁区である上記（１）〜（５）のいずれかの磁気記録媒体。
【００１２】
【作用および効果】
本発明では、サーボ領域におけるアスペクト比を、データ領域におけるアスペクト比の１．５倍以上に設定する。これにより、サーボ領域ではデータ領域に比べ、単位微小記録部の保磁力が十分に高くなる。そのため、データ領域だけに加えるべき記録消去磁界を誤ってサーボ領域に加えてしまったり、磁気記録媒体の再フォーマットを行ったり、記録消去磁界以外の外部磁界によりデータ領域の記録が消去されたりした場合でも、サーボ情報の消去を防ぐことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、主として磁気ディスク媒体に適用される。図１に、本発明の磁気ディスク媒体の構成例を、平面図として示す。また、図２に、図１のＡ−Ａ断面図を示す。
【００１４】
図示される磁気ディスク媒体１０は、ディスク状の基板１２上に、同心円状またはスパイラル状に、周方向および半径方向に間隔をおいて配置された多数の単位微小記録部１４と、隣り合う単位微小記録部１４間を埋める非記録部１６とを有する。単位微小記録部１４は、情報を磁気的に記録する磁性体から構成され、非記録部１６は、非磁性材料から構成される。各単位微小記録部１４は、それぞれほぼ完全に磁気的に孤立した状態となるので、隣り合う単位微小記録部間におけるクロストークやパーシャルイレイジャを防ぐことができる。
【００１５】
単位微小記録部１４において、表面形状（媒体の表面側から見たときの形状）は特に限定されないが、例えば正方形、長方形、円形、楕円形等であることが好ましい。
【００１６】
図示例において、単位微小記録部からなる記録トラックは図中の左右方向に延びている。記録トラックは、書き換え対象のデータが記録されるデータ領域１８と、固定情報であるサーボ情報が記録されるサーボ領域２０とに分割されている。サーボ領域では、単位微小記録部１４が隣接する２本の記録トラックにまたがって、かつ、千鳥状に配置されている。
【００１７】
単位微小記録部の表面積（媒体の表面側から見たときの表面積）は、データ領域１８とサーボ領域２０とで実質的に同一とされる。具体的には、サーボ領域２０における表面積がデータ領域１８における表面積の０．８〜１．２倍の範囲内にあることが好ましい。サーボ領域とデータ領域とで単位微小記録部の表面積が大きく異なると、本発明の効果が実現しにくくなる。なお、サーボ領域とデータ領域とで、単位微小記録部の構成材料は同一である。
【００１８】
本発明では、単位微小記録部において、厚さを表面積の平方根で除した値をアスペクト比と定義する。データ領域１８における単位微小記録部のアスペクト比をＡＲDで表し、サーボ領域２０における単位微小記録部のアスペクト比をＡＲSで表したとき、本発明では
ＡＲS／ＡＲD≧１．５
とし、好ましくは
ＡＲS／ＡＲD≧３
とする。ＡＲS／ＡＲDを上記範囲内に設定すれば、単位微小記録部の保磁力がサーボ領域においてデータ領域よりも十分に高くなるので、サーボ情報の書き換えや誤消去を防ぐことができる。ただし、ＡＲS／ＡＲDが大きすぎると、サーボ領域において保磁力が高くなりすぎる結果、サーボ情報の記録が困難となる。また、サーボ領域におけるアスペクト比が高くなりすぎる結果、サーボ領域の単位微小記録部を形成することが困難となる。また、アスペクト比が一定以上高くなると、保磁力の向上が頭打ちとなる。そのため、好ましくは
ＡＲS／ＡＲD≦１０
とし、より好ましくは
ＡＲS／ＡＲD≦５
とする。
【００１９】
また、ＡＲDが大きすぎると、データ領域において保磁力が高くなりすぎて情報の書き換えが困難となるので、好ましくは
ＡＲD≦４
とする。ただし、ＡＲDが小さすぎると、データ領域において磁気記録の安定性が不十分となるので、好ましくは
ＡＲD≧１
とする。
【００２０】
単位微小記録部１４の表面寸法は特に限定されないが、通常、一辺の長さまたは直径が０．０１〜１．０μmであることが好ましい。長軸と短軸とをもつ形状の場合には、長軸の長さが０．０２〜１．０μm、短軸の長さが０．０１〜０．５μmであることが好ましい。単位微小記録部１４の厚さは特に限定されないが、通常、０．０１〜１．０μmの範囲内であることが好ましい。
【００２１】
各単位微小記録部１４は、単磁区構造であることが好ましい。単磁区構造とすれば、単位微小記録部を構成する結晶粒径を大きくすることができるので、熱擾乱による磁化の劣化を抑えることができる。また、単磁区構造とすれば、磁化のスイッチング速度を高速化することができる。
【００２２】
単位微小記録部１４を構成する磁性材料は特に限定されないが、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅまたはこれらの少なくとも１種を含有する合金であることが好ましく、特に、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐｔ、Ｘ−Ｙ−Ｃｏ（ＸはＤｙ、ＧｄおよびＴｂの少なくとも１種、ＹはＬａ、Ｐｒ、ＮｄおよびＳｍの少なくとも１種）のいずれか１種が好ましい。
【００２３】
本発明の磁気記録媒体では、基板１２と単位微小記録部１４との間に、下地層が形成されていてもよい。下地層は、例えば単位微小記録部の磁化容易軸を垂直配向させるために設けられる。このような配向用下地層は、例えばＰｔまたはＭｇＯから構成すればよく、単位微小記録部１４に接して設ければよい。また、本発明の媒体は垂直記録方式で使用されるので、基板１２と単位微小記録部１４との間に、軟磁性下地層を設けることが好ましい。
【００２４】
また、磁気ヘッドとの接触から媒体表面を保護するため、従来の媒体と同様に、表面に保護層や潤滑層を設けてもよい。保護層は例えばＣやＳｉＯ2等から構成すればよく、スパッタリング法等で形成すればよい。潤滑層は公知の潤滑剤から構成すればよく、スピンコート法等により形成すればよい。
【００２５】
非記録部１６を構成する非磁性材料としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2等の酸化物、Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮ、ＴｉＮ等の窒化物、ＴｉＣ等の炭化物、ＢＮ等の硼化物、およびＣ系、ＣＨ系、ＣＦ系のうちいずれかの重合化合物等が用いられる。
【００２６】
基板１２は、アルミ合金、ガラス、シリコン、無定形炭素（Glassy Carbon）等の通常の磁気ディスク基板材料から構成すればよい。基板１２の厚さは、通常、５００〜１０００μm程度とすればよい。
【００２７】
次に、図３を参照して、本発明の磁気記録媒体を製造する方法の一例について説明する。
【００２８】
まず、図３（ａ）に示すように、シリコン等の基板１２上に、電気めっきのための下地層としてＡｕ、Ｔｉ、Ｃｒ等の非磁性金属からなる金属層２１、最終的に非記録部１６となる非磁性層２２、非記録部１６をエッチングにより形成する際のマスクとなり、Ｃｒなどから構成されるマスク層２４、および、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等から構成されるレジスト層２６を、順次形成する。金属層２１、非磁性層２２およびマスク層２４はスパッタ法や蒸着法等の真空成膜法により形成することが好ましい。レジスト層２６は、例えば塗布法により形成することができる。
【００２９】
次に、図３（ｂ）に示すように、電子ビームリソグラフィー法を用いて、レジスト層２６を、単位微小記録部１４の配列パターンとなるようにドット状に露光する。次いで、現像処理を施して、レジスト層２６をパターニングする。
【００３０】
次に、図３（ｃ）に示すように、レジスト層２６をエッチングマスクとしてマスク層２４をエッチングする。
【００３１】
次いで、図７に示すマスク４０を準備する。このマスク４０は、図１に示すサーボ領域２０に対応する開口部４２を有する。このマスク４０を、パターニングされたマスク層２４上に配置し、マスク層２４をエッチングマスクとして非磁性層２２をドライエッチングし、図３（ｄ）に示す状態とする。このときのエッチング深さは、サーボ領域２０における単位微小記録部の厚さとデータ領域１８における単位微小記録部の厚さとの差とする。ただし、このエッチングにより金属層２１が露出することが必要なので、非磁性層２２の厚さは、前記差以下、好ましくは前記差より小さく設定しておく。非磁性層２２の厚さが前記差より小さい場合、このエッチングにより金属層２０も深さ方向に一部エッチングされる。
【００３２】
次いでマスク４０を取り除いた状態で、マスク層２４をエッチングマスクとしてドライエッチングを行うことにより、金属層２１の露出した領域を深さ方向に一部エッチングすると共に、マスク４０に被覆されていた非磁性層２２の露出領域もエッチングする。その結果、図３（ｅ）に示すように、データ領域１８の単位微小記録部１４に対応する凹部３０ａと、サーボ領域２０の単位微小記録部１４に対応する凹部３０ｂとが形成される。なお、金属層２１の厚さは、このエッチング後に、凹部３０ｂ内に金属層２１が残るように設定しておく。非磁性層２２および金属層２１のエッチング方法は特に限定されず、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）やイオンミリング等の各種方法から適宜選択すればよい。
【００３３】
なお、このほか、図３（ｃ）に示す状態から、マスク４０を用いずにエッチングを行い、続いてマスク４０を用いてサーボ領域に相当する領域だけをさらにエッチングする方法を用いても、図３（ｅ）に示す状態とすることが可能である。この場合、非磁性層２２と金属層２１とが図示する厚さであれば、非磁性層２２と金属層２１とを同時にエッチングする必要がなく独立してエッチングできるので、両層の構成材料およびエッチング方法を選択する際の自由度を高くできる。
【００３４】
続いて、図３（ｆ）に示すように、電気めっき法を用いて、Ｃｏ等の磁性材料３２で上記凹部３０ａ、３０ｂを埋める。このとき、磁性材料３２を非磁性層２２の表面から突出させておき、次いで、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を行えば、非磁性層２２が研磨の際のストッパーとなるため、磁性材料３２の突出部分が除去されて、図３（ｇ）に示す状態となる。なお、化学的機械的研磨は、例えば粒径２０〜６０nmのＳｉＯ2を用いてｐＨ９〜１２程度で行えばよい。このようにして、サーボ領域２０における単位微小記録部１４の厚さがデータ領域１８における単位微小記録部１４の厚さよりも厚く、かつ、全表面が極めて平坦な磁気ディスク媒体１０が得られる。
【００３５】
次に、図４を参照して、本発明の磁気記録媒体を製造する方法の他の例について説明する。この方法は、磁性材料３２を、スパッタ法や蒸着法等の真空成膜法により形成するほかは、図３に示す方法とほぼ同じである。
【００３６】
この方法では磁性材料３２の付着に電気めっきを利用しない。そのため、図４（ａ）では、図３（ａ）と異なり金属層２１を形成しない。
【００３７】
図４（ｂ）および図４（ｃ）に示す工程では、それぞれ図３（ｂ）および図３（ｃ）と同様にして、マスク層２４のパターニングまでを行う。
【００３８】
図４（ｄ）に示す工程では、図７に示すマスク４０を用いて、非磁性層２２を厚さ方向に一部エッチングする。次いで、マスク４０を外してエッチングを続け、図４（ｅ）に示す状態とする。なお、このほか、図４（ｃ）に示す状態から、マスク４０を用いずにエッチングを行い、続いてマスク４０を用いてサーボ領域に相当する領域だけをさらにエッチングする方法を用いても、図４（ｅ）に示す状態とすることが可能である。
【００３９】
その後、磁性材料３２をスパッタ法や真空蒸着法などにより成膜し、図４（ｆ）に示す状態とする。次いで、非磁性層２２の表面から突出している磁性材料３２をＣＭＰにより除去して図４（ｇ）に示す状態とし、磁気ディスク媒体１０を得る。
【００４０】
次に、図５および図６を参照して、本発明の磁気記録媒体を製造する方法の他の例について説明する。
【００４１】
この方法では、まず、図５（ａ）に示すように、基体１２の表面に、サーボ領域の全体が含まれるように凹部３０ｃを形成する。この凹部は、電子ビームリソグラフィーやフォトリソグラフィーにより形成できる。この凹部３０ｃの深さは、サーボ領域における単位微小記録部の厚さとデータ領域における単位微小記録部の厚さとの差とする。
【００４２】
次いで、図５（ｂ）に示すように、基体１２表面に、スパッタ法等により磁性材料３２を付着させる。そして、磁性材料３２上に、カーボン層３３をスパッタ法等により形成する。
【００４３】
次に、図５（ｃ）に示すように、カーボン層３３上にレジスト層２６を形成し、このレジスト層２６を、単位微小記録部１４の配列パターンとなるようにパターニングして、図５（ｄ）に示す状態とする。
【００４４】
次いで、図５（ｅ）に示すように、レジスト層２６上およびカーボン層３３の露出した表面にマスク層２４を形成した後、図５（ｆ）に示すように、レジスト層２６をその上のマスク層２４と共に除去する。
【００４５】
次いで、図６（ｇ）に示すように、マスク層２４をエッチングマスクとし、酸素ガスを用いるＲＩＥ等によりカーボン層３３をエッチングする。
【００４６】
次いで、図６（ｈ）に示すように、マスク層２４をエッチングマスクとして磁性材料３２をＲＩＥ等によりエッチングする。
【００４７】
次いで、図６（ｉ）に示すように、マスク層２４上および露出した基板１２の表面に非磁性層２２を形成する。
【００４８】
次いで、超音波洗浄等により、マスク層２４とその上の非磁性層２２とを除去し、図６（ｊ）に示す状態とする。なお、カーボン層３３を設けたのは、マスク層２４を超音波洗浄により剥離可能とするためである。
【００４９】
次いで、磁性材料３２上に残存しているカーボン層３３を、酸素ガスを用いるＲＩＥ等により除去する。続いて、ＣＭＰ等により磁性材料３２および非磁性層２２の表面を平滑化して図６（ｋ）に示す状態とし、磁気ディスク媒体１０を得る。
【００５０】
【実施例】
図４に示す製造方法を用いて、表１に示す磁気ディスク媒体サンプルを作製した。単位微小記録部はＣｏから構成し、非記録部はＳｉＯ2から構成した。単位微小記録部の表面形状は正方形とした。各サンプルにおけるこの正方形の一辺の長さＬを、表１に示す。なお、単位微小記録部の配列ピッチは、記録トラックの長さ方向および幅方向のいずれにおいても２Ｌとした。Ｌ＝５６nmは記録密度５０Gb/in2に相当し、Ｌ＝４０nmは記録密度１００Gb/in2に相当し、Ｌ＝２８nmは記録密度２００Gb/in2に相当する。各サンプルについて、データ領域におけるアスペクト比ＡＲD、サーボ領域におけるアスペクト比ＡＲSおよびＡＲS／ＡＲDを、それぞれ表１に示す。
【００５１】
また、これらのサンプルのデータ領域およびサーボ領域のそれぞれにおける単位微小記録部の保磁力Ｈｃを、表１に示す。なお、この保磁力は、５mm角の基板上に、表１に示す寸法およびアスペクト比を有する単位微小記録部を形成した測定用サンプルについてＶＳＭ（試料振動型磁力計）により測定した値である。これらの測定用サンプルは、図４に示す方法により作製した。ただし、図４（ｄ）に示す工程、すなわち、厚さの異なる単位微小記録部を設ける工程は省略した。
【００５２】
これらのサンプルに一様な外部磁界を加えてすべての単位微小記録部を一方向に磁化することにより、初期化を行った。
【００５３】
この状態で、データ領域の記録条件に対応させて、記録磁界をデータ領域およびサーボ領域に加え、サーボ領域の磁化反転の有無を調べた。磁化反転しなかった場合には表１に○を示し、磁化反転した場合には表１に×を示した。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１から、ＡＲS／ＡＲDが本発明範囲内にあれば、単位微小記録部の表面寸法によらずサーボ領域において磁化反転が生じないことがわかる。すなわち、データ領域に記録を行う際に、誤ってサーボ領域にも記録磁界が印加された場合でも、サーボ情報は消去されないことがわかる。これに対し、ＡＲS／ＡＲDが本発明範囲を下回るサンプルでは、サーボ領域において磁化反転が生じてしまい、その後の使用が不可能となってしまった。
【００５６】
以上の実施例により、本発明の効果が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気記録媒体の構成例の一部を示す平面図である。
【図２】図１に示す磁気記録媒体のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の磁気記録媒体を製造する方法の一例を説明するための断面図である。
【図４】本発明の磁気記録媒体を製造する方法の一例を説明するための断面図である。
【図５】本発明の磁気記録媒体を製造する方法の一例を説明するための断面図である。
【図６】本発明の磁気記録媒体を製造する方法の一例を説明するための断面図である。
【図７】本発明の磁気記録媒体を製造する際に使用するマスクの平面図である。
【符号の説明】
１０ 磁気ディスク媒体
１２ 基板
１４ 単位微小記録部
１６ 非記録部
１８ データ領域
２０ サーボ領域
２１ 金属層
２２ 非磁性層
２４ マスク層
２６ レジスト層
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 凹部
３２ 磁性材料
３３ カーボン層
４０ マスク
４２ 開口部
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体に関し、さらに詳細には、例えば磁気ディスク装置（ＨＤＤ：ハードディスクドライブ）等の磁気記録再生装置に用いられる磁気記録媒体に関し、特に高い記録密度を有する垂直記録型の磁気記録媒体の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量記憶装置、特にハードディスクドライブ装置は、高データ転送速度、高速アクセス、高信頼性、低価格等の点から大容量化、高密度化が著しく進展している。面記録密度の向上は、磁気記録層中に形成する記録磁区の微小化によって達成され、現在１平方インチ当たり５ギガビットを超え、１０ギガビットから１００ギガビットを目指した開発が進んでいる。
【０００３】
記録再生を行う磁気ヘッドとしては、インダクティブヘッドを記録ヘッドとし、磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）を再生ヘッドとして、これらをスライダに搭載した複合型磁気ヘッドが用いられている。ＭＲヘッドは、周方向における単位長さでの磁束変化によって出力が決まるため、原理的にはトラック幅をいくら狭くしても出力が減少しない。そのためＭＲヘッドを使用することにより、狭トラック化が見込める。さらに高記録密度が見込める巨大磁気抵抗効果型ヘッド（ＧＭＲヘッド）についても、同様のことがいえる。
【０００４】
しかし、トラック幅があまりに狭くなると、隣接する記録トラックの磁気信号による干渉（クロストーク）が大きくなるので、再生信号の劣化が問題となる。
【０００５】
また、記録ビット長の短縮によっても面記録密度を向上できるが、記録ビット長を短くしすぎると、隣接ビット間における磁気信号の干渉（パーシャルイレージャ）が大きくなり、再生信号の劣化が問題となる。
【０００６】
特開平９−２９７９１８号公報には、トラック幅と最短ビット規定長とを２辺の長さとする矩形領域からなる記録部を複数設け、この複数の記録部が隙間部により互いに分離して配置されており、記録部で情報の蓄積を行う磁気記録媒体が記載されている。この媒体は、いわゆるパターンド媒体である。パターンド媒体では、クロストークやパーシャルイレージャによる再生信号の劣化を低減できる。
【０００７】
パターンド媒体では、垂直記録方式を採用することにより、記録密度をさらに向上させることが可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハードディスクドライブ装置内の磁気記録媒体には、通常の情報を記録しておく領域の他に、磁気ヘッドのトラッキングのためのサーボ情報を記録しておく領域が必要である。しかしながら、垂直記録型のパターンド媒体においてサーボ情報をどのように記録するかについての議論は、従来なされていなかった。
【０００９】
本発明の発明者らは、パターンド媒体においてはサーボ情報の記録もデータ記録と同様に微小な記録部（以下、単位微小記録部という）に行えばよいという結論に達した。しかし、その場合、データの記録やその消去の際にサーボ情報が誤って書き換えられてしまったり消去されてしまったりするという問題が生じた。
【００１０】
本発明は、垂直記録方式を採用したパターンド媒体において、サーボ情報の誤った書き換えや消去を防ぐことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（６）の本発明により達成される。
（１） 垂直記録方式の磁気記録再生に用いられる磁気記録媒体であって、
非磁性体からなる非記録部を挟んで、磁性体からなる単位微小記録部が配列してなる記録トラックを有し、
記録トラック内にデータ領域とサーボ領域とが存在し、データ領域とサーボ領域とで単位微小記録部の表面積が実質的に同一であり、
単位微小記録部において厚さを表面積の平方根で除した値をアスペクト比とし、データ領域における単位微小記録部のアスペクト比をＡＲDで表し、サーボ領域における単位微小記録部のアスペクト比をＡＲSで表したとき、
ＡＲS／ＡＲD≧１．５
である磁気記録媒体。
（２）
ＡＲS／ＡＲD≦１０
である上記（１）の磁気記録媒体。
（３）
ＡＲD≦４
である上記（１）または（２）の磁気記録媒体。
（４）
ＡＲD≧１
である上記（３）の磁気記録媒体。
（５） 単位微小記録部が、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐｔ、Ｘ−Ｙ−Ｃｏ（ＸはＤｙ、ＧｄおよびＴｂの少なくとも１種、ＹはＬａ、Ｐｒ、ＮｄおよびＳｍの少なくとも１種）のいずれか１種で構成されている上記（１）〜（４）のいずれかの磁気記録媒体。
（６） 各単位微小記録部が単磁区である上記（１）〜（５）のいずれかの磁気記録媒体。
【００１２】
【作用および効果】
本発明では、サーボ領域におけるアスペクト比を、データ領域におけるアスペクト比の１．５倍以上に設定する。これにより、サーボ領域ではデータ領域に比べ、単位微小記録部の保磁力が十分に高くなる。そのため、データ領域だけに加えるべき記録消去磁界を誤ってサーボ領域に加えてしまったり、磁気記録媒体の再フォーマットを行ったり、記録消去磁界以外の外部磁界によりデータ領域の記録が消去されたりした場合でも、サーボ情報の消去を防ぐことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、主として磁気ディスク媒体に適用される。図１に、本発明の磁気ディスク媒体の構成例を、平面図として示す。また、図２に、図１のＡ−Ａ断面図を示す。
【００１４】
図示される磁気ディスク媒体１０は、ディスク状の基板１２上に、同心円状またはスパイラル状に、周方向および半径方向に間隔をおいて配置された多数の単位微小記録部１４と、隣り合う単位微小記録部１４間を埋める非記録部１６とを有する。単位微小記録部１４は、情報を磁気的に記録する磁性体から構成され、非記録部１６は、非磁性材料から構成される。各単位微小記録部１４は、それぞれほぼ完全に磁気的に孤立した状態となるので、隣り合う単位微小記録部間におけるクロストークやパーシャルイレイジャを防ぐことができる。
【００１５】
単位微小記録部１４において、表面形状（媒体の表面側から見たときの形状）は特に限定されないが、例えば正方形、長方形、円形、楕円形等であることが好ましい。
【００１６】
図示例において、単位微小記録部からなる記録トラックは図中の左右方向に延びている。記録トラックは、書き換え対象のデータが記録されるデータ領域１８と、固定情報であるサーボ情報が記録されるサーボ領域２０とに分割されている。サーボ領域では、単位微小記録部１４が隣接する２本の記録トラックにまたがって、かつ、千鳥状に配置されている。
【００１７】
単位微小記録部の表面積（媒体の表面側から見たときの表面積）は、データ領域１８とサーボ領域２０とで実質的に同一とされる。具体的には、サーボ領域２０における表面積がデータ領域１８における表面積の０．８〜１．２倍の範囲内にあることが好ましい。サーボ領域とデータ領域とで単位微小記録部の表面積が大きく異なると、本発明の効果が実現しにくくなる。なお、サーボ領域とデータ領域とで、単位微小記録部の構成材料は同一である。
【００１８】
本発明では、単位微小記録部において、厚さを表面積の平方根で除した値をアスペクト比と定義する。データ領域１８における単位微小記録部のアスペクト比をＡＲDで表し、サーボ領域２０における単位微小記録部のアスペクト比をＡＲSで表したとき、本発明では
ＡＲS／ＡＲD≧１．５
とし、好ましくは
ＡＲS／ＡＲD≧３
とする。ＡＲS／ＡＲDを上記範囲内に設定すれば、単位微小記録部の保磁力がサーボ領域においてデータ領域よりも十分に高くなるので、サーボ情報の書き換えや誤消去を防ぐことができる。ただし、ＡＲS／ＡＲDが大きすぎると、サーボ領域において保磁力が高くなりすぎる結果、サーボ情報の記録が困難となる。また、サーボ領域におけるアスペクト比が高くなりすぎる結果、サーボ領域の単位微小記録部を形成することが困難となる。また、アスペクト比が一定以上高くなると、保磁力の向上が頭打ちとなる。そのため、好ましくは
ＡＲS／ＡＲD≦１０
とし、より好ましくは
ＡＲS／ＡＲD≦５
とする。
【００１９】
また、ＡＲDが大きすぎると、データ領域において保磁力が高くなりすぎて情報の書き換えが困難となるので、好ましくは
ＡＲD≦４
とする。ただし、ＡＲDが小さすぎると、データ領域において磁気記録の安定性が不十分となるので、好ましくは
ＡＲD≧１
とする。
【００２０】
単位微小記録部１４の表面寸法は特に限定されないが、通常、一辺の長さまたは直径が０．０１〜１．０μmであることが好ましい。長軸と短軸とをもつ形状の場合には、長軸の長さが０．０２〜１．０μm、短軸の長さが０．０１〜０．５μmであることが好ましい。単位微小記録部１４の厚さは特に限定されないが、通常、０．０１〜１．０μmの範囲内であることが好ましい。
【００２１】
各単位微小記録部１４は、単磁区構造であることが好ましい。単磁区構造とすれば、単位微小記録部を構成する結晶粒径を大きくすることができるので、熱擾乱による磁化の劣化を抑えることができる。また、単磁区構造とすれば、磁化のスイッチング速度を高速化することができる。
【００２２】
単位微小記録部１４を構成する磁性材料は特に限定されないが、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅまたはこれらの少なくとも１種を含有する合金であることが好ましく、特に、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐｔ、Ｘ−Ｙ−Ｃｏ（ＸはＤｙ、ＧｄおよびＴｂの少なくとも１種、ＹはＬａ、Ｐｒ、ＮｄおよびＳｍの少なくとも１種）のいずれか１種が好ましい。
【００２３】
本発明の磁気記録媒体では、基板１２と単位微小記録部１４との間に、下地層が形成されていてもよい。下地層は、例えば単位微小記録部の磁化容易軸を垂直配向させるために設けられる。このような配向用下地層は、例えばＰｔまたはＭｇＯから構成すればよく、単位微小記録部１４に接して設ければよい。また、本発明の媒体は垂直記録方式で使用されるので、基板１２と単位微小記録部１４との間に、軟磁性下地層を設けることが好ましい。
【００２４】
また、磁気ヘッドとの接触から媒体表面を保護するため、従来の媒体と同様に、表面に保護層や潤滑層を設けてもよい。保護層は例えばＣやＳｉＯ2等から構成すればよく、スパッタリング法等で形成すればよい。潤滑層は公知の潤滑剤から構成すればよく、スピンコート法等により形成すればよい。
【００２５】
非記録部１６を構成する非磁性材料としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2等の酸化物、Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮ、ＴｉＮ等の窒化物、ＴｉＣ等の炭化物、ＢＮ等の硼化物、およびＣ系、ＣＨ系、ＣＦ系のうちいずれかの重合化合物等が用いられる。
【００２６】
基板１２は、アルミ合金、ガラス、シリコン、無定形炭素（Glassy Carbon）等の通常の磁気ディスク基板材料から構成すればよい。基板１２の厚さは、通常、５００〜１０００μm程度とすればよい。
【００２７】
次に、図３を参照して、本発明の磁気記録媒体を製造する方法の一例について説明する。
【００２８】
まず、図３（ａ）に示すように、シリコン等の基板１２上に、電気めっきのための下地層としてＡｕ、Ｔｉ、Ｃｒ等の非磁性金属からなる金属層２１、最終的に非記録部１６となる非磁性層２２、非記録部１６をエッチングにより形成する際のマスクとなり、Ｃｒなどから構成されるマスク層２４、および、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等から構成されるレジスト層２６を、順次形成する。金属層２１、非磁性層２２およびマスク層２４はスパッタ法や蒸着法等の真空成膜法により形成することが好ましい。レジスト層２６は、例えば塗布法により形成することができる。
【００２９】
次に、図３（ｂ）に示すように、電子ビームリソグラフィー法を用いて、レジスト層２６を、単位微小記録部１４の配列パターンとなるようにドット状に露光する。次いで、現像処理を施して、レジスト層２６をパターニングする。
【００３０】
次に、図３（ｃ）に示すように、レジスト層２６をエッチングマスクとしてマスク層２４をエッチングする。
【００３１】
次いで、図７に示すマスク４０を準備する。このマスク４０は、図１に示すサーボ領域２０に対応する開口部４２を有する。このマスク４０を、パターニングされたマスク層２４上に配置し、マスク層２４をエッチングマスクとして非磁性層２２をドライエッチングし、図３（ｄ）に示す状態とする。このときのエッチング深さは、サーボ領域２０における単位微小記録部の厚さとデータ領域１８における単位微小記録部の厚さとの差とする。ただし、このエッチングにより金属層２１が露出することが必要なので、非磁性層２２の厚さは、前記差以下、好ましくは前記差より小さく設定しておく。非磁性層２２の厚さが前記差より小さい場合、このエッチングにより金属層２０も深さ方向に一部エッチングされる。
【００３２】
次いでマスク４０を取り除いた状態で、マスク層２４をエッチングマスクとしてドライエッチングを行うことにより、金属層２１の露出した領域を深さ方向に一部エッチングすると共に、マスク４０に被覆されていた非磁性層２２の露出領域もエッチングする。その結果、図３（ｅ）に示すように、データ領域１８の単位微小記録部１４に対応する凹部３０ａと、サーボ領域２０の単位微小記録部１４に対応する凹部３０ｂとが形成される。なお、金属層２１の厚さは、このエッチング後に、凹部３０ｂ内に金属層２１が残るように設定しておく。非磁性層２２および金属層２１のエッチング方法は特に限定されず、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）やイオンミリング等の各種方法から適宜選択すればよい。
【００３３】
なお、このほか、図３（ｃ）に示す状態から、マスク４０を用いずにエッチングを行い、続いてマスク４０を用いてサーボ領域に相当する領域だけをさらにエッチングする方法を用いても、図３（ｅ）に示す状態とすることが可能である。この場合、非磁性層２２と金属層２１とが図示する厚さであれば、非磁性層２２と金属層２１とを同時にエッチングする必要がなく独立してエッチングできるので、両層の構成材料およびエッチング方法を選択する際の自由度を高くできる。
【００３４】
続いて、図３（ｆ）に示すように、電気めっき法を用いて、Ｃｏ等の磁性材料３２で上記凹部３０ａ、３０ｂを埋める。このとき、磁性材料３２を非磁性層２２の表面から突出させておき、次いで、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を行えば、非磁性層２２が研磨の際のストッパーとなるため、磁性材料３２の突出部分が除去されて、図３（ｇ）に示す状態となる。なお、化学的機械的研磨は、例えば粒径２０〜６０nmのＳｉＯ2を用いてｐＨ９〜１２程度で行えばよい。このようにして、サーボ領域２０における単位微小記録部１４の厚さがデータ領域１８における単位微小記録部１４の厚さよりも厚く、かつ、全表面が極めて平坦な磁気ディスク媒体１０が得られる。
【００３５】
次に、図４を参照して、本発明の磁気記録媒体を製造する方法の他の例について説明する。この方法は、磁性材料３２を、スパッタ法や蒸着法等の真空成膜法により形成するほかは、図３に示す方法とほぼ同じである。
【００３６】
この方法では磁性材料３２の付着に電気めっきを利用しない。そのため、図４（ａ）では、図３（ａ）と異なり金属層２１を形成しない。
【００３７】
図４（ｂ）および図４（ｃ）に示す工程では、それぞれ図３（ｂ）および図３（ｃ）と同様にして、マスク層２４のパターニングまでを行う。
【００３８】
図４（ｄ）に示す工程では、図７に示すマスク４０を用いて、非磁性層２２を厚さ方向に一部エッチングする。次いで、マスク４０を外してエッチングを続け、図４（ｅ）に示す状態とする。なお、このほか、図４（ｃ）に示す状態から、マスク４０を用いずにエッチングを行い、続いてマスク４０を用いてサーボ領域に相当する領域だけをさらにエッチングする方法を用いても、図４（ｅ）に示す状態とすることが可能である。
【００３９】
その後、磁性材料３２をスパッタ法や真空蒸着法などにより成膜し、図４（ｆ）に示す状態とする。次いで、非磁性層２２の表面から突出している磁性材料３２をＣＭＰにより除去して図４（ｇ）に示す状態とし、磁気ディスク媒体１０を得る。
【００４０】
次に、図５および図６を参照して、本発明の磁気記録媒体を製造する方法の他の例について説明する。
【００４１】
この方法では、まず、図５（ａ）に示すように、基体１２の表面に、サーボ領域の全体が含まれるように凹部３０ｃを形成する。この凹部は、電子ビームリソグラフィーやフォトリソグラフィーにより形成できる。この凹部３０ｃの深さは、サーボ領域における単位微小記録部の厚さとデータ領域における単位微小記録部の厚さとの差とする。
【００４２】
次いで、図５（ｂ）に示すように、基体１２表面に、スパッタ法等により磁性材料３２を付着させる。そして、磁性材料３２上に、カーボン層３３をスパッタ法等により形成する。
【００４３】
次に、図５（ｃ）に示すように、カーボン層３３上にレジスト層２６を形成し、このレジスト層２６を、単位微小記録部１４の配列パターンとなるようにパターニングして、図５（ｄ）に示す状態とする。
【００４４】
次いで、図５（ｅ）に示すように、レジスト層２６上およびカーボン層３３の露出した表面にマスク層２４を形成した後、図５（ｆ）に示すように、レジスト層２６をその上のマスク層２４と共に除去する。
【００４５】
次いで、図６（ｇ）に示すように、マスク層２４をエッチングマスクとし、酸素ガスを用いるＲＩＥ等によりカーボン層３３をエッチングする。
【００４６】
次いで、図６（ｈ）に示すように、マスク層２４をエッチングマスクとして磁性材料３２をＲＩＥ等によりエッチングする。
【００４７】
次いで、図６（ｉ）に示すように、マスク層２４上および露出した基板１２の表面に非磁性層２２を形成する。
【００４８】
次いで、超音波洗浄等により、マスク層２４とその上の非磁性層２２とを除去し、図６（ｊ）に示す状態とする。なお、カーボン層３３を設けたのは、マスク層２４を超音波洗浄により剥離可能とするためである。
【００４９】
次いで、磁性材料３２上に残存しているカーボン層３３を、酸素ガスを用いるＲＩＥ等により除去する。続いて、ＣＭＰ等により磁性材料３２および非磁性層２２の表面を平滑化して図６（ｋ）に示す状態とし、磁気ディスク媒体１０を得る。
【００５０】
【実施例】
図４に示す製造方法を用いて、表１に示す磁気ディスク媒体サンプルを作製した。単位微小記録部はＣｏから構成し、非記録部はＳｉＯ2から構成した。単位微小記録部の表面形状は正方形とした。各サンプルにおけるこの正方形の一辺の長さＬを、表１に示す。なお、単位微小記録部の配列ピッチは、記録トラックの長さ方向および幅方向のいずれにおいても２Ｌとした。Ｌ＝５６nmは記録密度５０Gb/in2に相当し、Ｌ＝４０nmは記録密度１００Gb/in2に相当し、Ｌ＝２８nmは記録密度２００Gb/in2に相当する。各サンプルについて、データ領域におけるアスペクト比ＡＲD、サーボ領域におけるアスペクト比ＡＲSおよびＡＲS／ＡＲDを、それぞれ表１に示す。
【００５１】
また、これらのサンプルのデータ領域およびサーボ領域のそれぞれにおける単位微小記録部の保磁力Ｈｃを、表１に示す。なお、この保磁力は、５mm角の基板上に、表１に示す寸法およびアスペクト比を有する単位微小記録部を形成した測定用サンプルについてＶＳＭ（試料振動型磁力計）により測定した値である。これらの測定用サンプルは、図４に示す方法により作製した。ただし、図４（ｄ）に示す工程、すなわち、厚さの異なる単位微小記録部を設ける工程は省略した。
【００５２】
これらのサンプルに一様な外部磁界を加えてすべての単位微小記録部を一方向に磁化することにより、初期化を行った。
【００５３】
この状態で、データ領域の記録条件に対応させて、記録磁界をデータ領域およびサーボ領域に加え、サーボ領域の磁化反転の有無を調べた。磁化反転しなかった場合には表１に○を示し、磁化反転した場合には表１に×を示した。
【００５４】
【表１】
表１から、ＡＲS／ＡＲDが本発明範囲内にあれば、単位微小記録部の表面寸法によらずサーボ領域において磁化反転が生じないことがわかる。すなわち、データ領域に記録を行う際に、誤ってサーボ領域にも記録磁界が印加された場合でも、サーボ情報は消去されないことがわかる。これに対し、ＡＲS／ＡＲDが本発明範囲を下回るサンプルでは、サーボ領域において磁化反転が生じてしまい、その後の使用が不可能となってしまった。
【００５６】
以上の実施例により、本発明の効果が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気記録媒体の構成例の一部を示す平面図である。
【図２】図１に示す磁気記録媒体のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の磁気記録媒体を製造する方法の一例を説明するための断面図である。
【図４】本発明の磁気記録媒体を製造する方法の一例を説明するための断面図である。
【図５】本発明の磁気記録媒体を製造する方法の一例を説明するための断面図である。
【図６】本発明の磁気記録媒体を製造する方法の一例を説明するための断面図である。
【図７】本発明の磁気記録媒体を製造する際に使用するマスクの平面図である。
【符号の説明】
１０ 磁気ディスク媒体
１２ 基板
１４ 単位微小記録部
１６ 非記録部
１８ データ領域
２０ サーボ領域
２１ 金属層
２２ 非磁性層
２４ マスク層
２６ レジスト層
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 凹部
３２ 磁性材料
３３ カーボン層
４０ マスク
４２ 開口部
Claims (6)
- 垂直記録方式の磁気記録再生に用いられる磁気記録媒体であって、
非磁性体からなる非記録部を挟んで、磁性体からなる単位微小記録部が配列してなる記録トラックを有し、
記録トラック内にデータ領域とサーボ領域とが存在し、データ領域とサーボ領域とで単位微小記録部の表面積が実質的に同一であり、
単位微小記録部において厚さを表面積の平方根で除した値をアスペクト比とし、データ領域における単位微小記録部のアスペクト比をＡＲDで表し、サーボ領域における単位微小記録部のアスペクト比をＡＲSで表したとき、
ＡＲS／ＡＲD≧１．５
である磁気記録媒体。 - ＡＲS／ＡＲD≦１０
である請求項１の磁気記録媒体。 - ＡＲD≦４
である請求項１または２の磁気記録媒体。 - ＡＲD≧１
である請求項３の磁気記録媒体。 - 単位微小記録部が、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｐｔ、Ｘ−Ｙ−Ｃｏ（ＸはＤｙ、ＧｄおよびＴｂの少なくとも１種、ＹはＬａ、Ｐｒ、ＮｄおよびＳｍの少なくとも１種）のいずれか１種で構成されている請求項１〜４のいずれかの磁気記録媒体。
- 各単位微小記録部が単磁区である請求項１〜５のいずれかの磁気記録媒体。
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