JPH06500194A - 高い記憶密度と直接重ね書きケイパビリティを有する熱磁気記録システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高い記憶密度と直接重ね書きケイパビリティを有する熱磁気記録システム 技術分野 本発明は、磁気機器によって読みとり、消去又は書き直しされつる形でデータを 記録するのに熱磁気記録材料を用いる記録媒体に関する。

背景 デジタル磁気記録媒体は通常ディスク又はテープの形状をした基板、基板上の磁 性顔料入り材料の薄い層又は磁性薄膜材料を含む。

磁性材料は磁気異方性を示している；即ち磁化ベクトルが磁気層の平面との関係 において特定の方向性をとることがエネルギー的に有利である。１つの一般的な 例は、磁化「容易」　（低エネルギー）軸が平面内にある、面内異方性を支配的 に有する媒体である。もう１つの一般例は、磁化容易軸が実質的に平面に対して 垂直である、垂直な磁気異方性をもつ媒体である。本出願の残りの部分では、垂 直異方性をもつ記録媒体が仮定されているが、相反する記載のないかぎり磁気異 方性のその他の組合せを育する媒体にも適用可能である。

材料の小さな領域が記録層表面垂線に対して２つの方向（平行及び逆平行）のい ずれかに向けられた磁気モーメントを有することができる。この小さな領域は、 単一の記録さむたデジタルデータビットの記憶場所を表わすことができ、又磁化 の２つの逆平行方向は２進値１及びゼロを表わす。

データを記録するためには、磁気記録ヘッドにより記録材料に対して外部磁界が 適用される。（本書の論述においては、記録媒体に対して垂直にヘッドによって 適用された磁界成分のみを考慮する：同様に磁区（ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｄｏｍａ ｉｎ）壁のエネルギー及び媒体自体に結びつけられた消磁界は無視される）。適 用される磁界成分は記録層表モーメントは磁界の方向と整列することになる。材 料の磁気ヒステリシスは、外部磁界が除去された後ビット部域がその方向に磁化 された状態にとどまるようにする。ビット部域の磁気モーメントはビット部域上 に磁気変換器を通過させ、残留磁気によってひき起こされたフリンジ磁界を検知 することによって決定される。標準的には、磁気変換器は誘導性再生ヘッドであ るが磁気抵抗又はその他のタイプの変換器も利用可能である。

磁気記録に対する１つの代替物は磁気光学（ＭＯ）記録である。磁気光学記録媒 体は通常、基板と基板上に被着された複数の薄膜層を含む。１又は複数の薄膜層 は代表的には非晶質の希土類−遷移金属（ＲＥ−ＴＭ）合金である。ＲＥ−ＴＭ 合金は、薄膜の平面に対して垂直な磁気異方性を有する。ＲＥ−ＴＭ合金の小さ な領域は薄膜の平面に対して垂直な２つの方向のいずれかに向けられた磁気モー メントを有することができる。この領域は単一の記録されたデジタルデータビッ トの記憶場所を表わすことができ、２つの垂直方向は２進値１及びゼロを表わす 。２進値を読みとるためには、ビット部域に、偏光されたレーザービームを照射 する。カー及びファラデー効果の組合せによってひき起こされた反射光の偏光方 向の変化が検出され、ビット部域の磁気モーメントの方向を示す。

データを記録するためには、往々にして「バイアス」磁界と呼ばれる外部磁界が 記録層に適用される；適用された磁界は記録層の周囲温度飽和保磁力よりもかな り低く、従って適用された磁界が周囲温度における媒体の磁気アラインメントに 影響を及ぼすことはない。

と同時に、集束されたレーザービームパルスは局所的にビット部域を合金のキュ リ一温度つまり補償温度近く又はそれ以上まで加熱する。加熱されたビット部域 内のＲＥ−ＴＭ合金の飽和保磁力は大幅に減少する：レーザーパルスの後、加熱 された領域は周囲温度まで冷却し戻される。ビット部域の飽和保磁力が加熱−冷 却サイクル中の成る時点で外部バイアス磁界の大きさより下まで低下した場合、 ビット部域内の合金の磁気モーメントはバイアス磁界の方向と整列する。

周囲温度に戻った時点で、材料の飽和保磁力は再び適用されたバイアス磁界より もはるかに大きなものとなる。従ってビット部域の磁気モーメントの方向は、た とえ将来冷却後にバイアス磁界方向が変わるか或いは又記録層が比較的弱いＲＩ Ｍ磁界に露呈された場合でも、加熱−冷却サイクル中の外部バイアス磁界方向と 同じ方向にとどまることになる。かくして、ビットは、レーザーによる加熱中に 課せられたバイアス磁界方向に対応する特定の２進値で記録される。

第１の世代の磁気光学記録媒体は、現在利用可能な磁気記憶媒体に比べ、幾分か 高い面積記憶密度（物理的記録量（ディスク、テープなど）の上の一面積単位当 りのビット数）を有する。これに一致して、実験室内磁気媒体は、磁気光学媒体 のものに類似した記憶密度を達成した。しかしながら２つの異なるタイプの媒体 は、線形遷移密度（単一の記録されたトラックに沿って測定された単位長さあた りの磁気遷移数）及びトラック密度（トラック方向に対して垂直に測定された単 位長さあたりのトラック数）の異なる組合せで、このほぼ等しい面積密度を達成 している。

磁気記録については、１センチあたり約２〜６Ｘ１０’の遷移という線形遷移密 度と１センチあたり約４〜８Ｘ１０”本のトラック密度が組合わさって、１平方 センチあたり約１〜５ｘｉｏ’回の遷移の面積密度を生成する。磁気光学記録に ついては、約８３０ナノメートルのレーザー波長を仮定すると、１センチあたり 約６〜１２Ｘ１０’回の遷移という線形遷移密度と１センチあたり約４〜８Ｘ１ ０”本のトラック密度が組合わさって１平方センチあたり約３〜ｌ０ＸＩＯ７の 遷移の面積密度を生成する。磁気記録においては、線形遷移密度は現在のヘット 製造及びヘッド対媒体の間隔どりの問題によって制限され、一方トラック密度は ヘッド製造と現在達成可能なヘッド位置づけ精度の両方によって制限されている 。磁気光学記録においては、線形密度もトラック密度も両方共、データを記録し 読みとるのに眉いられる集束レーザービームのサイズによって制限される。遠距 離場光学器械構成要素（従来のレンズなど）を利用するシステムについては、集 束ビームサイズは回折によりおおよそレーザー放射波長に制限される。トラック に沿っての遷移間の最小距離はおおまかにビーム直径に制限されているが、一方 最小トラック間隔は代表的にビーム直径の１．５倍〜２．０倍に制限される。

磁気記録は、直接重ね書きのケイパビリティすなわち、前のビットの値の如何に 関わらず又前のビットが新しいビットの書き込み前に消去されなくてはならない という必要条件無しに既存のビットの場所上に直接重しいビットを書き込むこと のできる能力、を提供する。

早期の世代の磁気光学媒体は、直接重ね書きケイパビリティを育していなかった が、最近の設計のものはこれを有している。特に、多くの設計がレーザー出力変 調、複雑な媒体構造そして付加的な磁界を、直接重ね書きケイパビリティの達成 のために用いている。

代替的な方法では、実質的に従来のＭ１０媒体と、適用されたバイヤス磁界を急 速に変調するためのいくつかの手段、代表的には記録層表面から１−１０００マ イクロメートル間隔どりされた磁気ヘッドを利用する。これらの技術は直接重ね 書きケイパビリティを提供するものの、全て、記録されたデータの従来のＭ１０ 読取りを利用している。従ってこれらのシステムの再生解像度は従来の光学記録 と同じビームサイズ解像度制限条件を受ける。

発明の開示 本発明は、周囲温度より高い媒体の加熱された領域の温度を作用温度まで上昇さ せる熱源、少なくとも加熱された領域の下位部分を含む媒体の一部域上に磁界を 課す磁界源、及びトラック方向に対して垂直に最長寸法を存する実質的に矩形の 検知領域上の媒体の残留磁気モーメントを検知する磁界検出器と共に使用するた めの熱磁気記録媒体である。本発明の媒体は、基板、基板上に被着された障壁層 、障壁層上に被着された磁化可能な記録層及び記録層上に被着された保護層を含 む。磁化可能な記録層は温度に左右される正味磁気モーメント及び飽和保磁力を 有し、そのため、正味磁気モーメンドロであり：飽和保磁力は実質的に作用温度 よりも高いキュリー（Ｃｕｒｉｅ）温度におけるゼロに至るまで温度と共に低下 し；課せられた磁界に露呈された加熱された領域の下位部分はトラック方向に沿 って実質的に恒常な飽和保磁力を呈するようになっている。本発明は同様に、本 発明に基づく媒体と共に使用するように特定的に適合された記録システムも含ん でいる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の一実施態様の概略図である。

図２は、図１のライン２−２に沿って切り取った概略図である。

図３は、各々図１及び図２の記録層の温度の関数としての飽和磁化Ｍｓ　（左側 横座標）及び飽和保磁力Ｈｃ　（右側横座標）を示すグラフである。

図４は、図２のライン４−４に沿って切り取った、図１及び２の記録層の中に作 られた記録パターンの概略図である。

図５Ａは、本発明の一実施態様において用いられたメタライゼーション及びエツ チングを受けたガラス基板の、記録トラック方向に対して垂直に切り取られた部 分断面図である。

図５Ｂは、本発明の一実施態様において用いられたメタライゼーションを受けた 重合体基板の、記録トラック方向に対して垂直に切りとられた部分断面図である 。

詳細な説明 図１及び図２で示されている実施態様においては、本発明の熱磁気記録媒体１０ ０は、熱源２００及び磁気アセンブリ３００と共に作動している状態で概略的に 示されている。図示されているような記録媒体１００は基板ｌＯ及びこの基板上 に被着された状態で、障壁層２０、薄膜データ記憶層３０及び保護層４０を含ん でいる。

同様に図示されているのは、以下に記すように成る種の磁気アセンブリ３００タ イプが用いられる場合に好まれる任意の潤滑剤層５０である。さらに、基板１０ と障壁層２０の間又は障壁層２０と記憶層３０の間の付加的な熱伝導制御（ＴＣ Ｃ）層（図示せず）を内含することが望ましい可能性もある。ＴＣＣ層は記憶層 ３０が以下に記されているような性能を発揮する助けをする。

基板１０は、代表的には寸法的に安定したディスクであるが、可どう性「フロッ ピー」ディスク又はテープといったようなその他の形態も可能である。剛性ディ スクが選択された場合、代表的な厚みは１．２ｍであり、適切な材料には、ポリ メタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）及びポリカーボネート（ＰＣ）などの重合体及 びガラスが含まれる。

可とう性基板には、ポリエチレンテレフタレー）　（Ｐ）：Ｔ）及びポリイミド が適当であり、その厚みは意図された利用分野によって異なる。

障壁層２０は、記憶層３０の下の基板上に被着させられる。障壁層２０は、基板 １０内に存在するか又はその中に浸透する可能性のある汚染物質から記憶層を保 護する。ＴＣＣ層が用いられない場合、障壁層２０は同様に熱源２００が記憶層 ３０に対して供給するエネルギーの熱伝導についての制御をも提供することがで きる。保護層２０は代表的には厚みが５ｎｍ〜２００ｎｍである。

障壁層２０のための適切な材料は、ケイ素、酸素、炭素、窒素、チタン又はその 他の元素を含む化学量又は非化学量化合物のいずれかの薄膜である。例としては 、酸化ケイ素、亜酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素及びその他の当該技術分 野では既知の「誘電性」材料がある。これらの材料に適用される「誘電性」とい う語は、層が電気的に誘電体であることすなわちきわめて高い電気抵抗率を有す ることを必ずしも暗に意味していない。この「誘電性」という語は単に、「誘電 性」膜として当該技術分野において知られている膜と同じ用途で用いられる膜の ことを表わしているにすぎない。

記憶層３０は、それをビット３１といったような小さな領域内にデータを記憶す るのに適したものにする温度の関数としての磁気特性を育する。例えば、記憶層 ３０の正味磁気モーメントは、温度に強く依存している。好ましい材料は、代表 的には摂氏的ｌＯ度から４０度（約２８０〜３２０°ケルビン）である媒体の周 囲運転温度（Ｔａ）で実質的にゼロの飽和磁化を有する；−例は、はぼＴに等し い補償温度（Ｔｃｏｍｐ）を有し、従って材料の磁気サブネットワークモーメン トのベクトル和か周囲温度でゼロであることになる強磁性材料である。

好ましい記憶層の磁気特性は一般的に図３のグラフに例示されている。材料は（ 領域４２０として示されている）周囲運転温度の近辺で高い飽和保磁力（狭いラ イン４１０で表されている）を示す；これは、強磁性材料中の磁化Ｍと飽和保磁 力Ｈの積が点線４３０によって概略的に示されているとおり温度と共に減少する からである。従って一定の与えられた時間で、ＨｃはＭに逆比例し、磁化（太線 ４００で表わされている）は補償温度近くで非常に低い。しかしながら周囲温度 よりも高い温度では、磁化４００は増大し、層Ｍ☆Ｈｃは減少する；従って、飽 和保磁力４１０は減少する。

非晶質磁気合金のいくつかの薄膜は記憶層３０に必要とされる物性を有している 。適切な合金としては、■又は複数の希土類金属（原子番号５７以上７１以下） 特にテルビウム、ガドリニウム及びジスプロシウム；及びｌ又は複数の遷移金属 （原子番号２１以上３０以下、３９以上４８以下、７１以上８０以下）特にコバ ルト、鉄、マンガン及びニッケルの合金が含まれる。適切な１つの合金は、（合 計の原子量で）約０〜２５パーセントのテルビウム、約０〜２５パーセントのジ スプロシウム、約０〜５０パーセントの鉄及び約０〜２５パーセントのコバルト を有する。

合金の腐食耐性を改善するためのクロム、イツトリウム又はタンタルの付加とい ったように合金に対してその磁気特性又は材料特性を改善するために少量の他の 元素を付加することが可能である。このその他の元素は希土類又は遷移金属であ る必要はない。

ＲＥ−ＴＭ金合金単一層の代りに、記憶層３０は、交換相互作用により共通の界 面で互いに磁気的に結合されている組成的に全く異なるＲＥ。

ＴＭ、　ＲＥ−ＴＭ又はその他の合金の多数の下位層を含むこともできる。

とくにことわらないかぎり、「記憶層」という語は、下位層の組合せを内含する ことができる。この構成により、記憶層の磁気特性を仕立て上げる上でさらに大 きな自由が得られるが、これには付加的な製造段階が関与してくる。

希土類−遷移金属（ＲＥ−ＴＭ）合金が記憶層３０のために用いられる場合、層 の厚みは約２０〜５００ｎｍである。

保護層４０が記憶層３０の上に被着させられる。保護層４０は障壁層２０と同様 に、記憶層３０を汚染物質から保護する。適切な材料は同様に、ケイ素、酸素、 炭素、窒素、チタン又はその他の元素を含む化学量又は非化学量化合物の薄膜で ある。例としては酸化ケイ素、亜酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素及びその 他の当該技術分野において既知の材料が含まれる。材料は、障壁層用に用いられ るものと同じである必要はない。保護層４０は厚み５ｎｍから１１００ｎまでで ありうるが、この層の厚みはデータの記録及び読み出し中ｒ間隔数り損失」（す なわち記憶層３０と磁気アセンブリ３００の間の距離の増大に伴う場の強さの低 下）を減少させるために最小限におさえられるべきである。

熱源２００は、基板１０及び保護層２０を通して記憶層３０の局所化された部域 ３１を温度範囲４４０内の温度まで加熱することのできる電磁式又は熱式のエネ ルギー源であってよい。

さらに、明確さのため図示されていないものの、熱源２００を精確に位置づけす るためのいくつかの手段が好まれる。基板内に溝入れされたトラックを光学的に 追跡すること及び熱源２００をサーボ位置づけすることといった高精度の光学的 方法が好まれる。（基板は、当該技術分野において既知のエンボシング、射出成 形、イオンエツチングなどによって溝入れされうる：代替的には、基板に対し別 々の溝入りトラッキング層（図示せず）を付加することもできる。例えば、ＰＭ ＭＡ基板に対してジアクリル酸ヘキサンジオールのトラッキング層を付加するこ ともできる）。

従って、好ましい熱源２００は、媒体を加熱すると同時に熱源を特定の場所に精 確に位置づけするためにもレーザー光を用いることができることから、集束され たレーザービームということになる。適当なレーザー波長は８３０ナノメートル であるが、これは集束レーザービームの回折Ｍ限された寸法を減少させることに より面積ビット密度の増大を導くことから、これより短かい波長が好まれる。熱 源２００のためにレーザービームを使用するためには、基板１０及び保護層２０ がレーザー光の波長で透明であることが必要である。本書中、材料が「透明であ る」というのは、特定の媒体構成内で使用される厚みの層がそれに入射する光の ２０パ一セント未満しか吸収しない場合のことである。一般に、「光学的スタッ ク」　（図１及び２で示されている実施態様において基板１０、障壁層２０、記 憶層３０及び保護層４０を含む）に適した材料の光学的特性は、光の波長の関数 である。

従って、光学スタックの設計はレーザー長に伴い変化するが、原理は当該技術分 野において履知のものである。光学スタックの設計は好ましくは記憶層へのレー ザー光の透過を促進し、かくして記憶層３０を加熱するのに可能なかぎりわずか なレーザー出力電力しか必要としない。

磁気アセンブリ３００は図１において、米国特許第４．３６３．０５２号（ハナ オ力）に示されているもののような、データの記録（書込み）、再生（読みとり ）及び消去を組合せる高性能タイプの誘導ヘッドとして示されている。この描写 は概略的なものにすぎないニ一般に、磁気アセンブリ３０θは、記憶層３０の残 留磁気特性を検出し変化させることのできるあらゆる装置である。一般に、磁気 アセンブリ３００は、トラック方向に対して実質的に垂直に大きい方の検知部域 寸法がある状態で実質的に矩形の検知部域を有することになる。同様にその他の タイプの磁気装置及び／又は多数の装置を、当該技術分野において既知の原理に 従って、媒体の残留磁気特性の検出（読取り）及び媒体の磁気特性の変化（書込 み及び消去）という２つの別々の機能のために使用することも可能である。例え ば、磁気抵抗装置を検出のために用いることができる。さらに、磁気アセンブリ ３００の設計は、記憶層３０内の異方性方向の選択によって影響される。図１に 示されているヘッドは垂直記録に適しているが、前に述べた通り、これは本発明 を使用するのに必要とされない。

さらに、図１及び図２内では媒体の相対する側に磁気アセンブリ３００及び熱源 ２００が示されているが、両方共記録媒体の同じ側で作動できることから、これ は明確さを目的としたものにすぎない。これは、磁気変換器アセンブリ又はその 他の構成の中にレーザーダイオードを内蔵することにより、ギャップの内側又は 外側にあるファイバーオプティックアセンブリによって磁気変換器ギャップ内の 媒体表面にレーザー光を導くよう導波管を位置づけることで達成できる。このよ うな配置により、媒体は非透明基板を有し及び／又は共に前述のような片面媒体 を含む両面媒体であることが可能になる。

両面のケースにおいては、当該技術分野において既知の光学スタックに対して適 当な修正を加えることが必要である。例えば、光学スタックが逆転されて保護層 と障壁層が互換される場合、適切な修正が必要である。

数多くの場合において、摩滅及び摩耗を最小限におさえるため、光学潤滑剤層５ ０の塗布が好ましい可能性がある。潤滑剤層は、脂肪酸及び脂肪酸エステルとい ったようなこの目的のための当該技術分野で既知の材料のいずれかであってよい が、好ましくは、米国特許第４．４０４．２４７　（Ｄｏａ＋ｉｎｇｕｅｚ−Ｂ ｕｒｇｕｅｔｔｅ他）で教示された重合可能なパーフルオロポリエーテル単量体 の１つである。、ｆ＆適な記録及び再生精度のために充分なほど記録媒体１００ の近くに磁気アセンブリが（るようにするためには、潤滑剤層５０は２０ナノメ ートル以上の厚みを有していてはならず、好ましくは厚み５ナノメートル以下で ある。

作動中、媒体１００は、方向性ある矢印１２０によって表わされているとおり、 磁気アセンブリ３００の下で比較的高い速度で移動する。

熱源２００及び磁気アセンブリ３００はそれぞれ方向性ある矢印２２０及び３２ ０に示されているように方向１２０に側方に移動することかできる。熱源２００ 及び磁気アセンブリ３００は互いに完全に縦に一列に並んで移動する必要はない 。磁気アセンブリ３００の位置づけは、磁気アセンブリ３００のいくつかの活動 部分の下に熱源２００がアドレスしたデータトラックを置くことしか必要としな い。

熱源２００によるデータトラック位置の定義づけは以下で、本発明により利用さ れている記録及び再生技術に関するすぐ後の論述の後で記述される。

データを記録するためには、熱源２００は、記憶層３０の領域３１が磁気アセン ブリ３００の下を通過するのと同時に、この領域３１を範囲４４０内の運転温度 まで加熱する。温度範囲４４０内の記憶層の飽和保磁力４１０より大きくなるよ う磁気アセンブリ３００の場の強さを選ぶことによって、磁気アセンブリ３００ は従来の要領で記憶層３０の加熱された領域３１にデータを書き込むことができ る。しかしながら、（温度範囲４２０を含む）温度範囲４５０にわたる飽和保磁 力４１０のいずれの値よりも小さく磁気アセンブリ３００の磁場の強さを選ぶこ とにより、漂遊磁界又は磁気アセンブリ３００から直接適用された磁界でさえ、 温度範囲４５０内にありうる記憶層３０の残りの部分の磁気パターンを変えるこ とは不可能である。従って、領域３１に隣接するトラックは、その温度が領域３ １の温度からはるかに低いことから、磁気アセンブリ３００の書込み磁界によっ て影響されない。

書込まれたデータを受理した後、領域３１は磁気アセンブリ３００を超えて通過 し、周囲温度まで冷却する。周囲作用温度で、記憶層３０の高い飽和保磁力４１ ０は、漂遊磁界又は磁気アセンブリ３００からの磁界のいずれも記憶されたデー タに影響を及ぼさないようにする。

このようにして、書込まれたトラックの幅は熱源２００からの局所的加熱の程度 によって規定される。これとは対照的に、トラックに沿った記録された機構（特 徴）サイズは磁気記録の場合と同様に磁気アセンブリの特性及びアセンブリ媒体 の間隔どりによって規定される。

周囲温度では、媒体の磁化はほぼゼロであり、磁気アセンブリ３００内にほぼ全 く再生信号を生成しない。データを読取るためには、熱源２００は、領域３１が 磁気アセンブリ３００の下を通るのと同時に、範囲４４０内の１つの温度まで記 憶層３０の領域３１を再び加熱する。領域３１の磁化４００はかくして、磁気ア センブリ３００により従来のやり方で記憶層３０内に記憶されたデータの読み戻 しを可能にするのに充分なほど高いものとなる。

本発明においては、データの読みとり及び書き込みは記憶層の補償温度（Ｔｃｏ ｍｐ）でもキュリ一温度（Ｔｃｕ）でも起こらず、２つの温度の間の何らかの値 （好ましくはそのいずれかから遠いもの）で起こる。本発明における好ましいＴ ａｕは３００℃以上の範囲内つまり磁気光学記録材料に好まれるものよりもはる かに高い値である。このことが、本発明と磁気光学式又は類似の光学式記録スキ ーマの間の主要な相違点である。さらに磁気光学媒体において用いられるＲＥ− ＴＭ金合金は、極性カー／ファラデー効果によるデータ読取りには、記憶層３０ の磁気異方性が薄膜の平面に対して垂直であることが必要である。これとは対照 的に、本発明の記憶層において使用される材料については、異方性は薄膜の平面 に対して垂直であっても平行であってもよい。

領域３１に隣接するトラック３１は記録されたデータを含むこともできるが、そ の温度は領域３１の温度に比べはるかに低く、従って読み戻し信号に対するその 貢献度は非常に小さい。データがひとたび読。

みとられると、領域３１は再び磁気アセンブリを超えて通過し、周囲温度まで再 度冷却する。データを読みとるとき隣接するトラックからのスプリアス信号を最 小限におさえるためには、隣接するトラックの正味磁化が実質的にゼロであるこ とが重要である。従って、周囲温度が記憶層３０の補償温度に近いことが必要で ある；いくっかの場合においては、記録システムの温度制御のための何らかの手 段が必要となる可能性がある。再生機構サイズの規定は記録の場合と類似してい る：磁気アセンブリ３００によって読みとられたトラック幅はここでも熱源２０ ０により局所的に加熱された領域の幅によって規定され、一方トラックに沿った 長さに関連する機構サイズはここでも磁気アセンブリ特性及びアセンブリー媒体 間隔どりによって規定される。

このような形で、磁気アセンブリ３０００幅によってではな（エネルギー源２０ ０によって加熱された領域の幅によって規定されたデータトラック内の記憶層３ ０ヘデータを書き込み、ここから読みとることができる。しかしながら記録され た機構の長さは、磁気アセンブリの特性及びアセンブリー媒体間隔どりによって 規定される。記録及び再生の両方の間の線形遷移密度を規定するための磁気アセ ンブリの使用は、本発明の新奇な特徴であり、かくして光学的に読み取られる媒 体に固有の最小トラック沿い機構寸法（記録又は再生のいずれかにおける）に対 する制限（例えば回折など）が回避される。

従って、従来の磁気記録及び磁気光学記録の両方共に比べ面積密度の増大が本発 明によって達成される。

トラックに沿った及びトラックを横断する書込まれた機構のサイズを規定するの に異なる技術を使用することによって、面積密度の記録の増大ならびに前に書き 込まれたデータの直接重ね書きが可能となる。しかしながらこれにより、従来の 磁気、磁気光学及び熱磁気記録技術との比較により最もうまく例示される記録シ ステムに対するいくつかの特定的な必要条件が課せられることになる。

ここでも消磁界及び磁壁のエネルギーを無視すると、従来の磁気記録は、局所的 に適用された磁界が媒体の飽和保磁力を上回ったときに起こる。従来のシステム においては、媒体の飽和保磁力は、記録された機構のサイズよりもはるかに大き い部域全体にわたり実質的に恒常である。従って、記録された機構のサイズ及び 形状は、記録ヘッドによって生成された局所化された磁界の空間的分布によって 規定される。かくして記録された機構の境界は形状面でヘッドギャップの後縁の 断面形状と類似している。

従来の磁気光学記録のためには、状況は逆転される。バイヤス磁界は、記録され た機構のサイズよりも大きいオーダー（次数）である１部域全体にわたってほぼ 均等である。従って記録された機構のサイズ及び形状は媒体の飽和保磁力の空間 的分布によって規定され、一方この飽和保磁力の空間的分布は、集束レーザービ ームによって生成された局所的温度の分布によって決定される。

適用されたバイアス磁界を急速に変調させるため本質的に従来のＭＯ媒体及び磁 気変換器を用いる熱磁気記録は、従来の磁気記録と磁気光学記録の間の中間的ケ ースである。この場合、レーザーが移動中の媒体を連続的に加熱する間に、磁界 は急速に変調される。結果として得られる書込み機構の形状は湾曲した前縁及び 後縁境界を有し、機構サイズが小さくなるにつれて湾曲した境界はこの機構に三 日月形状を与える（例えば米国特許第４．４６６、００４号参照）。媒体は光学 的に読みとられ、従って従来の光学読みとりと同じ線形遷移密度に制限される。

三日月形の機構は、はぼ矩形の検知部域又はギャップをもつ磁気変換器によって 適切に読みとりできない。その上、本発明以前に知られていた方法は、（トラッ ク幅との関係において）。

広い磁気変換器で個々のトラックから選択的に読みとることができない。

本発明は、トラックに沿っての機構サイズの規定のために磁気アセンブリの幾何 形状を用い、トラックを横断する機構サイズを規定するには媒体の飽和保磁力を 使用することから、これらのトラック規定機構の要素の組合せであると思われる 。しかしながら、上述のとおり、本発明の読取りプロセスは、実質的に矩形の検 知部域をもつ磁気アセンブリで加熱された領域の下位部分の残留磁気モーメント を検知することに依存している：従って書取りプロセスは、このようなアセンブ リによる検出に適するよう形作られた機構を生成しなくてはならない。私は、本 発明の機構規定特性が、（１）磁気アセンブリによって生成されるトラックに沿 った磁界分布の相対的な寸法及び（２）局所的加熱により生成された媒体飽和保 磁力の分布により強い左右されることを発見した。特に、私は、磁気アセンブリ からのかなりの磁界に露呈された加熱された領域の下位部分がトラック方向に沿 って実質的に恒常な飽和保磁力を示さなくてはならないということを見出した。

かくして、図４に示されているように、適当な記録された機構５３０を生成する ためには、局所的加熱の結果として得られた恒常な飽和保磁力の等高線（「等飽 和保磁力等高線」）の最も長い寸法がトラック方向（矢印５４０によって示され ている）に対して実質的に平行でな（ではならない。これに相当して、等飽和保 磁力等高線の最も長い寸法は、適用された磁界が発生する磁気アセンブリのギャ ップの突出部分５２０の最長寸法に対し実質的に垂直でなくてはならない。

図４は同様に、トラックが突出部分５２０の最も長い方向に沿って側方にオフセ ットしていてよく、又正確にセンタリングされている必要はないということをも 例示している。

望まれる等飽和保磁力等高線を達成するためには、いくつかのアプローチが考え られる。使用される特定のアプローチは、その他のシステム設計基準のために行 なわれた選択によって異なる。適切な一般的方法は、以下の通りである。

１、トラック方向に沿った熱分布の伸長。媒体の飽和保磁力は温度によって左右 されることから、媒体の等温等高線を細長くすることによってトラック方向に沿 った等飽和保磁力等高線を細長くすることが可能である。

Ａ、）ラック方向に沿って等飽和保磁力等高線を細長くするための１つの方法に は、局所化された熱＋１１２００の特性の修正が含まれている。例えば、楕円の 長軸がトラック方向に沿って存在している状態で、ビーム強度分布が楕円形とな るように、集束されたレーザービームに無非点収差（点対点結像）を導入するこ とが可能である。

実際、ＭＯ記録において一般的に眉いられているもののような固体レーザーの強 度分布は標準的に無収差（スティグマティック）であり、（回折制限を受けた） 円形パターンを形成するために無非点収差を補正するには多大な努力が必要であ る。従って楕円形状のレーザービームの使用には、ＭＯＥ録に比べ複雑でない光 学アセンブリしか必要とされず、記録部域の熱分布を改善するはずである。

Ｂ、）ラック横断方向においてよりもトラック方向に沿ってより急速に熱を伝導 する媒体の製造が、トラック方向に沿って等温等高線を細長（するためのもう１ つの方法である。望ましい異方性熱伝導率をもつ媒体を製造するための１つの方 法には、光学トラッキングパターンの特定的な使用が関与している。従来の光学 的記録媒体は、その表面内に浅い溝のパターンを有する基板に依存している。

データを読取り及び／又は書込むのに用いられる光学システムは、当該技術分野 において周知のとおり、トラック追従のため溝バター。

ンを利用している。トラッキング溝の深さは、入射照明の波長に左右される；　 ８５０ｎａ＋の波長までの固体レーザー７５０については、深さは標準的に６０ 〜１１００ｎである。

本発明の実施態様においてトラックに沿った等温等高線を延長するためには、基 板又はその他のいずれの媒体層よりも高い熱伝導率をもつ材料を、基板とこの基 板から離れた第１の誘電層の間か或いは又第１の誘電層と記憶層の間に被着させ ることができる。例えば図５Ａに示されているように、高い熱伝導率をもつ約７ ０止のアルミニウム、銅、銀、金又はその他のいくつかの材料６１０を平坦なガ ラス基板６２０上に被着させることが可能である。次に被着された金属膜をフォ トレジスト材料でパターン処理し、溝６３０から金属を除去するため反応性イオ ンプロセスによってエツチングすることができる。残留フォトレジスト材料の除 去の後、結果として得られた光学トラッキングパターンは、トラック横断方向に 比ベトラック方向に沿ってはるかに迅速に熱を伝導することになる。

望ましい異方性熱伝導率を育する媒体を製造するための代替的な１つの方法は、 溝付き重合体基板などといった光学トラッキングパターンをすでに含む基板の上 に高い伝導率の材料を被着させるため、弱いステップ有効範囲を伴う指向性被着 源（例えば、規準された蒸発性フラックスなど）を利用する。図５Ｂに示されて いるように、被着された膜６４０の弱いステップ有効範囲は、結果として溝付き 基板６５０の溝の平坦部分６５２上に比べて溝の壁６５１に沿ってはるかに薄い 高伝導率材料の膜をもたらす。トラック横断方向での熱伝導率の相対的な減少が こうして実現される。。

２、等飽和保磁力等高線を作り上げるための第２の一般的な技術は、書き込みが 行なわれる範囲全体にわたり温度と共に記録層の飽和保磁力か実質的に変化しな いような媒体を製作することを内含している。図３は飽和磁化と飽和保磁力４３ ０の積が温度の上昇と共に連続的に低下することを示している。しかしながら温 度範囲４４０のかなりの部分について、飽和磁化も同様に減少している。合金の 組成ならびに薄膜の成長及び処理パラメータを適切に選択することにより、飽和 磁化−飽和保磁力の積及び飽和磁化の両方の温度挙動を目的に合わせて調整し、 本発明の実施態様において使用するための適当な飽和保磁力対温度の挙動をもつ 材料を作り出すことが可能である。

本発明は上述の技術の全て、すなわち異方性熱伝導率をもつ媒体及び楕円形のエ ネルギー源の両方を用いることによるトラック方向に沿った熱分布の伸長；及び 基本的に温度に伴って変化しない飽和保磁力をもつ記憶層の使用、を利用するこ とができる。使用される技術の正確な混合は、トラックに沿った遷移の間の望ま しい最小空間、及び媒体と磁気アセンブリの間の間隔どりといった設計上の考慮 事項によって左右される。

予想例１ 高いトラック沿い熱伝導率を伴う基板を、板ガラス基板上の７０ｎｍのＳｉＮｘ とそれに続（７０ｎｍの鋼のスパッタリングによって調製する。

鋼層はフォトレジストと反応性イオンエツチングプロセスを用いてパターン処理 し１．８マイクロメートルのピッチをもっ幅０．６マイクロメードルの溝を作り 、輻１．２マイクロメートルの記録用トラックを残す。残留フォトレジストを除 去し、望まれる異方性熱伝導率をもつ基板を生成する。３０〜５０°Ｃの補償温 度及び３５０〜４５０°Ｃのキュリ一温度を有する１００〜５００ｎｍの厚みの ＴｂＤｙＦｅＣｏ記憶層を基板上にスパッタリングする。２００℃で１００Ａ／ ｍ以上の飽和磁化及び２００°Ｃで４０Ｘ１０’　〜２４０Ｘ１０’　Ａ／ｍの 飽和保磁力を生み出すよう、組。

成及び被着処理を選定する。１０〜１００ｎａ＋の５ｊＮｘ、　５ｉＣｘ又は炭 素の層を記録層上にスパッタリングさせる。その後上部誘電層の上に潤滑剤層を 被着させて媒体の構成を完成させる。

媒体は、図１及び図２に全体的に示され上述の付随する論述内に記されているよ うに、駆動アセンブリ内に置くことができる。記録システムの周囲温度は、記憶 層補償温度から５ｒＣ以内に保たれる。

磁気アセンブリ３００は、遮へいされた誘導性書込み／磁気抵抗性読取りヘッド タイプのものであり、潤滑剤層表面より１００〜１１０００ｎ上を飛ぶ。レーザ ービームを含む光学ヘッドアセンブリが熱源２００として用いられ、これは、ヘ ッドのすぐ反対側の領域３１を加熱するように位置づけされている。データを書 き込むためには、光学ヘッドアセンブリ内のレーザーをオンに切り替え、２００ ℃以上の温度まで領域３１を加熱し、一方間時に望ましいデジタルデータストリ ームでヘッドを変調させて、加熱された領域３１の飽和保磁力よりも大きい局所 化された磁界を媒体表面に生成する。かくして、媒体がレーザービーム及びヘッ ドとの関係において移動する間にデータトラックに沿って移動するにつれて領域 ３１上に情報が記録される。

記録されたデータを読み戻すためには、領域３１の温度が図３に示されているよ うに温度範囲４４０内でおおよそ最大飽和磁化に対応するように、レーザーを再 び活化させる。この温度で、領域３１の磁化は磁気ヘッドが検知するどの隣接ト ラックのものよりもはるかに大きく、従って信号のほとんど全てが領域３］から 来ており、これは媒体が光学アセンブリ及び磁気ヘッドとの関係において移動す るにつれて該当するデータトラックに沿って移動する。

予想例２ 可どう性ある厚みＩＯ〜１００マイクロメートルの基板（ウェブ）上に厚み１０ 〜２００ｎｍのＳｉＮｘ又は５ｆＣｘの誘電層を被着させる。基板の形。

状は、望まれる利用分野に応じて、可どう性のディスク又はテープであってよい 。基板は、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド又はその他の当該技術分野 において既知の可どう性記録媒体基板を含んでいてよい。３０〜５０℃の補償温 度と３５０〜４５０℃のキュリ一温度を有するＴｂＤｙＦｅＣｏの厚み５０〜５ ００ｎｍの記憶層を基板上にスパッタリングする。２００℃でｔｏＯＡ／ｍ以上 の飽和磁化及び２００℃で４０×１０２〜２４０ＸＩＯ’　Ａ／ｍの飽和保磁力 を生み出すべく、組成及び被着処理を選定する。記録層の上に５〜５０ｎｍのＳ ｉＮｘ、　５ｉＣｘ又は炭素層をスパッタリングする。その後上部誘電層上に１ 〜１０ｎｍの潤滑剤層を被着させて媒体の構成を完成させる。

図１及び図２に全体的に示され上述の付随する論述で記されているとおりに作ら れた可どう性ディスク又はテープ駆動アセンブリ内に媒体を置くことができる。

記録システムの周囲温度は記録層補償温度から５℃以内に保たれる。磁気アセン ブリ３００は、遮へいされた誘電性−書込み／磁気抵抗−読取りヘッドタイプの ものであり、実質的に潤滑剤層表面と接触している。レーザービームを含む光学 ヘッドアセンブリが熱源２００として用いられ、これはヘッドのすぐ反対側の領 域３１を加熱するよう位置づけされている。

本発明のこの実施態様においては、磁気アセンブリ３００のギャップは加熱され たスポットのサイズと比較して小さいものでありうる；従って、媒体の等飽和保 磁力等直線をギャップに対して実質的に垂直に保つという基準は、異方性熱伝導 率を作り上げるための構造的方法に助けをめることな（満たされることになる。

データを書込むためには、光学ヘッドアセンブリ２００内のレーザーをオンに切 り替え、２００″Ｃ以上の温度まで領域３１を加熱し、一方面時に望ましいデジ タルデータストリームで磁気アセンブリを変調させて、加熱された領域３１の飽 和保磁力よりも大きい局在化された。

磁界を媒体表面に生成する。かくして媒体がレーザービーム及びヘッドとの関係 において移動する間にデータトラックに沿って移動するにつれて領域３１上に情 報が記録される。

記録されたデータを読み戻すためには、領域３１の温度が図３に示されているよ うに温度範囲４４０内でおおよそ最大飽和磁化に対応するように、レーザーを再 び活化させる。この温度で、領域３１の磁化は磁気ヘッドが検知するどの隣接ト ラックのものよりもはるかに大きく、従って信号のほとんど全てが加熱された領 域３１から来ており、これは媒体が光学アセンブリ及び磁気ヘッドとの関係にお いて移動するにつれて該当するデータトラックに沿って移動する。

曜ｗｈｔｌＩ査報告 ＋＃−−ｍ　１−−１１．　ＰＣＴ／ＬＩ５　９１１０４２１８国″調査報告　 〜ＡＩＳ　９１／。４７．８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．周囲温度よりも高い媒体の加熱された領域の温度を作用温度まで上昇させる 熱源、少なくとも加熱された領域の下位部分を含む媒体の一部域上に磁界を課す 磁界源、及びトラック方向に対して垂直に最長寸法を有する実質的に矩形の検知 領域上の媒体の残留磁気モーメントを検知する磁界検出器と共に使用するための 熱磁気記録媒体において、 （ａ）基板 （ｂ）基板上に被着された障壁層 （ｃ）障壁層上に被着された磁化可能な記録層、及び（ｄ）記録層上に被着され た保護層 を含み、ここで磁化可能な記録層は湿度に左右される正味磁気モーメント及び飽 和保磁力を有し、そのため、（ｅ）正味磁気モーメントは周囲温度において実質 的にゼロであり作用温度においては非ゼロであり、 （ｆ）飽和保磁力は、実質的に作用温度まりも高いキュリー温度におけるゼロに 至るまで温度と共に低下し、（ｇ）課せられた磁界に露呈された加熱された領域 の下位部分はトラック方向に沿って実質的に恒常な飽和保磁力を呈するようにな っている熱磁気記録媒体。 ２．記録層が少なくとも１つの希土類元素と少なくとも１つの遷移金属の合金を 含んでいる、請求の範囲第１項に記載の熱磁気記録媒体。 ３．記録層の希土類元素が少なくともテルビウム、ガドリニウム及びジスプロシ ウムを１つ含む、請求の範囲第２項に記載の熱磁気記録媒体。 ４．記録層の遷移金属がコバルト、鉄、マンガン及びニッケルのうち少なくとも １つを含む、請求の範囲第２項に記載の熱磁気記録媒体。 ５．記録層合金がテルビウム、ジスプロシウム、鉄及びコバルトを含む、請求の 範囲第２項に記載の熱磁気記録媒体。 ６．記録層がテルビウム、ジスプロシウム、鉄及びコバルトを、０＜ｗ＜２５． ０＜ｘ＜２５．０＜ｙ＜５０，１０＜ｚ＜７０及びｗ＋ｘ十ｙ＋ｚ＝１００とし てＴｂｗＤｙｘＦｅｙＣｏｇで示される割合で含む、請求の範囲第５項に記載の 熱磁気記録媒体。 ７．クロム、イットリウム及びタンタルから成るグループの中から選ばれた少な くとも１つの元素を記録層がさらに含んでいる、請求の範囲第２項に記載の熱磁 気記録媒体。 ８．記録層が、交換相互作用によって互いに磁気的に結合された組成的に全く異 なる下位層を複数含んでいる、請求の範囲第１項に記載の熱磁気記録媒体。 ９．あらゆる下位層が、（ａ）少なくとも１つの希土類元素、（ｂ）少なくとも １つの遷移金属及び（ｃ）少なくとも１つの希土類元素と少なくとも１つの遷移 金属を含む合金から成るグループの中から選はれた１つの合金を含んでいる、請 求の範囲第８項に記載の熱磁気記録媒体。 ｌ０．記録層が厚み方向磁化を示す、請求の範囲第１項に記載の熱磁気記録媒体 。 １１．記録層が平行磁化を示す、請求の範囲第１項に記載熱の熱磁気記録媒体。 １２．記録層がその平面内で異方性熱伝導率を示す、請求の範囲第１項に記載の 熱磁気記録媒体。 １３．媒体にはさらに、トラック内に被着された熱伝導性材料をもつ溝付きトラ ックが含まれている、請求の範囲第１２項に記載の熱磁気記録媒体。 １４．障壁層上に被着された潤滑剤層をさらに含む、請求の範囲第１項に記載の 熱磁気記録媒体。 １５．片面の少なくとも一部分が請求の範囲第１項に記載熱磁気記録媒体である 両面熱磁気記録媒体。 １６．基板は可とう性のものである、請求の範囲第１項に記載の熱磁気記録媒体 。 １７．（ａ）基板 （ｂ）基板上に被着された障壁層、 （ｃ）障壁層上に被着された磁化可能な記録層、及び（ｄ）記録層上に被着され た保護層 を含み、ここで磁化可能な記録層は温度に応じた正味磁気モーメント及び飽和保 磁力を有し、そのため （ｅ）正味磁気モーメントは周囲温度において実質的にゼロであり作用温度にあ る加熱された領域では非ゼロであり、（ｆ）飽和保磁力は、実質的に作用温度よ りも高いキュリー温度におけるゼロに至るまで温度と共に低下し（ｇ）課せられ た磁界に露呈された加熱された領域の下位部分はトラツク方向に沿つて実質的に 恒常な飽和保持磁力を呈する、ようになっている、１つのトラック方向を有する 熱磁気記録媒体と共に使用するための熱磁気記録システムにおいて、（ｈ）周囲 温度よりも高い加熱された領域の温度を作用温度まで上昇させる熱源、 （ｉ）少なくとも加熱された領域の下位部分を含む媒体の一部域の上に磁界を課 す磁界源、及び （ｊ）トラック方向に対して垂直に最長寸法を有する実質的に矩形の検知領域上 の媒体の残留磁気モーメントを検知する磁界検出器を含むシステム。 １８．熱源がレーザーである、請求の範囲第１７項に記載の熱磁気記録システム 。 １９．熱源及び磁気アセンブリが熱磁気記録媒体の共通の表面上で作動する、請 求の範囲第１８項に記載の熱磁気記録システム。 ２０．磁気アセンブリが、ギヤツプを有する磁気変換器及びレーザー光をギャッ プを通して熱磁気記録媒体まで導く導波管を含んでいる、請求の範囲第１８項に 記載の熱磁気記録システム。 ２１．導波管がファイバオプティックアセンブリを含む、請求の範囲第２０項に 記載の熱磁気記録システム。 ２２．レーザーが、磁気アセンブリに内蔵されたレーザーダイオードである、請 求の範囲第１８項に記載の熱磁気記録システム。 ２３．磁気アセンブリが、熱磁気記録媒体の厚み方向磁化の結果生じたフリンジ 磁界に対し感応性ある磁気変換器を含む、請求の範囲第１７項に記載の熱磁気記 録システム。 ２４．磁気アセンブリが、熱磁気記録媒体の平行磁化の結果生じるフリンジ磁界 に対し感応性ある磁気変換器を含む、請求の範囲第１７項に記載の熱磁気記録シ ステム。 ２５．磁気アセンブリが、磁気記録媒体の残留磁気特性を検出するための第１の 磁気変換器及び磁気記録媒体の残留磁気特性を変えるための第２の磁気変換器を 含む、請求の範囲第１７項に記載の熱磁気記録システム。 ２６．磁気アセンブリが磁気抵抗要素を含む、請求の範囲第１７項に記載の熱磁 気記録システム。