JPH10334460A - 記録媒体および記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ビット境界部でのジグザグ磁壁が発生せず、ト
ラック垂直方向にヘッド分解能の限界の大きさまで記録
ビットを大きくとれる磁気記録媒体を提供する。 【解決手段】磁性体をトラック垂直方向には連続のま
ま、トラック方向のビット境界部を磁気的に断ち切る構
造の記録媒体を作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気記録媒体に係わ
り、特に高密度磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録媒体において、意味のある記録
再生を行うためには再生信号強度とノイズの大きさの比
（Ｓ／Ｎ比）がある値よりも大きいことが必要である。
これはＳ／Ｎ比が小さくなり信号とノイズが区別できな
くなると、再生された情報は記録したものとは異なって
しまう可能性があるためである。一般にＳ／Ｎ比の向上
のためには２つの方法が考えられる。１つは信号強度を
増加させることであり、もう１つはノイズを減少させる
ことである。

【０００３】記録密度の向上に伴い単位面積あたりの記
録ビット数は増加し、逆に１つの記録ビットは小さくな
る。記録ビットが小さくなるに伴い、再生信号強度は小
さくなる傾向があるため、高密度化のためには特にノイ
ズの低減が重要な課題である。

【０００４】現在、多くの磁気記録媒体は下地基盤上に
連続的な磁性膜を蒸着することにより作製されている。
このような記録媒体において、媒体ノイズはビット境界
部のジグザグ磁壁に起因することがアイ・トリプル・イ
ー・トランザクション・オン・マグネティクス 30（19
94年）1327頁から1330頁（IEEE Trans. Magn. 30(1994)
pp1327-1330）などによって明らかにされている。記録
ビットの境界部では磁極同士が向きあうためビット境界
部が直線で存在するよりもジグザグ状になったほうが安
定であるためにこのようなジグザグ磁壁が発生すること
が知られている。

【０００５】この問題を解決し、磁気記録の高密度化を
図るため１つの手段として、ジャーナル・オブ・アプラ
イド・フィジックス76（1994）6673頁から6675頁（J. A
ppl.Phys. 76(1994)pp. 6673-6675)などでは単磁区とな
る大きさの孤立磁性粒子を記録ビットとして用いる方法
が提案されている。量子磁気ディスク（ＱＭＤ）と呼ば
れるこの方法では、磁気的に不連続な磁性粒子をマトリ
ックス状に配列さることによりビット形状を人工的に制
御してビット境界部でのジグザグ磁壁の発生を押さえ、
低ノイズ，高密度記録を実現する可能性が論じられてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法では記録ビ
ットの大きさは磁性体の大きさのみで決まる。しかし、
実際に磁気記録に使用するには、ヘッドの読み取り分解
能以下の記録ビットを作ることは意味がない。ヘッドの
読み取り分解能以下の大きさの記録ビットをヘッドの読
み取り分解能以上の密度で配列させた場合、多数の粒子
で１ビットの記録を行うことになり記録密度の向上には
寄与しないためである。

【０００７】また、ヘッドの読み取り分解能以下の磁性
粒子を低密度で分散させ粒子間の非磁性体の占める面積
を大きくすることにより、ヘッドの読み取り分解能以下
の粒子について１粒子に１ビットの記録を行うことは可
能であるが、記録密度の向上には役立たない。

【０００８】記録ビットをヘッドの読み取り分解能以下
にすることは記録密度の向上には役立たないのみなら
ず、Ｓ／Ｎ比の観点からも望ましくない。これは、記録
ビットの大きさの減少と共に、もれ出る磁束の量が減り
信号が弱くなるのに対し、ノイズは減少しないためであ
る。この結果としてＳ／Ｎ比が悪化してしまい、情報の
再生が困難になる。

【０００９】同時に、磁性体の体積が小さくなることに
より熱揺らぎの影響が大きくなり、確率的に磁化反転が
発生し情報が失われやすくなることが知られている。従
って、記録保持の面からも必要以上に小さい磁性体は望
ましくない。さらに磁性体の体積が小さくなると、強磁
性体から超常磁性体への転移が起こり、記録は本質的に
不可能になる。

【００１０】従って、記録ビットの大きさはヘッドの読
み取り分解能で決まる最大の大きさにすることが望まし
い。

【００１１】また、前述のＱＭＤでは全ての磁性体を孤
立化させなければならないため、作製が困難であるとい
う欠点を有する。

【００１２】本発明の目的はビット境界部にジグザグ磁
壁が発生せず、記録ビットの大きさをヘッドの読み取り
分解能に合わせて最大にとることのできる高密度磁気記
録媒体を容易に提供することにある。

【００１３】現在、ヘッドのトラッキングは、磁気情報
を書きこんでいる記録ビットにトラッキング情報を書き
こんでいる。これは、本来情報を記録するべき部分が減
少することを意味する。

【００１４】本発明の他の目的は磁気情報を書きこむ領
域をトラッキング情報を書きこむために使うことなく、
トラッキングを容易に行う高密度磁気記録媒体および記
録再生装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明では基盤上に、ト
ラック方向のビット境界部が不連続かつトラック垂直方
向には連続である磁性体の配列を作ることにより、上記
課題を解決する。このような不連続な磁性体は電子線リ
ソグラフィーなどの手法を用いて下地基盤上にトラック
垂直方向に凹凸を作り、ここに磁性体の蒸着および研磨
を行うことにより作製することが可能である。

【００１６】このような媒体にヘッドのトラック垂直方
向への読み取り分解能に最適な大きさの記録ビットを書
き込むことにより、高密度記録を行うことができる。

【００１７】ＱＭＤにおいては１粒子に１ビットの記録
をするため、磁壁の移動を考慮する必要はなかった。し
かし、本発明のようにトラック垂直方向の磁性体を連続
にした場合はトラック垂直方向への記録ビット間の磁壁
の移動に起因する情報の消失が起こる可能性がある。こ
の問題を解決するために、下地基盤にイオンまたは他の
粒子線照射により微小な凹凸をつける。また、これに変
えて、あるいはこれに加えて磁性体の下地基盤にトラッ
ク方向に沿ってテクスチャまたは凹凸をつけてもよい。
また、これらに変えて、あるいはこれらに加えて磁性体
中に直接イオンなどの粒子線照射を行ってもよい。これ
らの手法により記録媒体中にピンニングサイトを作り磁
壁の移動を押さえることで、磁壁の移動に起因する情報
の消失を防ぐことが可能となる。

【００１８】さらに、上述のような構造を用いると、磁
性体と非磁性体が記録媒体表面上に存在することにな
る。このとき、非磁性体の部分に半導体を用いると、部
分ごとにドーピングの条件を変化させることにより価電
子帯の電子数を制御することができる。この性質を利用
することにより、磁気情報と干渉することなく独立に情
報を記録することができる。

【００１９】トラッキング情報を記録するためにこれを
用いると磁気的に情報を記録すべき領域を使うことなく
容易にトラッキングが行える。このようにすることによ
り磁気的記録に使える部分を増やすことができ、実質的
に記録密度を向上させることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１は本発明の一実施の例を模式的に表わ
す上面図である。直径２.５ インチのシリコン基盤上に
放射状に幅５０ｎｍの鉄１１を形成することによりディ
スク１０を作製した。図中の矢印１２は記録ビットの磁
化方向を示している。この構造の作製は以下のように行
った。

【００２１】まず下地基盤上に、電子線リソグラフィ法
により溝を形成する。すなわち電子線描画によりパター
ンを切った後、溝を掘るためにＲＩＥ (Reactive IonEt
ching)を行う。ＲＩＥ終了後アルゴンイオンによるエッ
チングで溝中の下地表面を荒らす。次に真空中でこの基
盤表面に垂直入射方向からタングステンボートを用いた
抵抗加熱で真空蒸着により鉄を成長させる。ディスク上
に付着した鉄の不要部分をスラリーおよびパッドを用い
て研磨して取り除く。以上の工程により、記録媒体が完
成する。なお、抵抗加熱蒸着に変えてスパッタ蒸着を用
いてもよい。

【００２２】本実施例では磁気異方性を強め、磁壁をピ
ンニングするためにアルゴンイオンの照射を行い、下地
基盤上に凹凸をつけている。下地基盤上の凹凸により磁
壁の移動が抑制されることは、プロシーディングス・オ
ブ・マグネト・オプティカル・レコーディング・インタ
ーナショナル・シンポジウム９６，ジャーナル・オブ・
マグネティック・ソサエティー・ジャパン20巻（1996）
303頁から308頁(Proceedings of Magneto-Optical Reco
rding International Symposium '96,J. Magm. Soc. Jp
n., Vol.20 (1996) pp303-308)などに報告されている。
この目的のためにアルゴン以外のイオン種またはイオン
照射に変えて他の粒子線の照射を行ってもよい。

【００２３】また、同様に磁壁のピンニングのためにイ
オン照射に変えてあるいはこれに加えて下地基盤にテク
スチャを刻んだディスクを用いてもよい。

【００２４】また、同じ目的のために、トラック幅に対
応した凹凸のある下地基盤（ランドグルーブ基盤）を用
いてもよい。このような構造の下地基盤を用いることに
より磁壁の移動が抑制されることは、アプライド・フィ
ジックス・レターズ68巻（1996）3350頁から3352頁（Ap
pl. Phys. Lett. 68 (1996) pp3350-6652)などに報告さ
れている。ただし、この場合はディスク作製時にあらか
じめヘッドのトラック垂直方向への読み取り分解能にあ
わせた凹凸を作る必要がある。この凹凸を用いて本発明
を実施した場合、現行の光磁気ディスクと同様にトラッ
キングのガイドにすることができるという利点を持つ。

【００２５】また、同じ目的のために、磁性体成長終了
後にイオン又は他の粒子線を直接磁性体に照射すること
により、磁性体中にピンニングサイトを直接形成しても
よい。この方法は単独で用いても、上記手法に加えて用
いてもよい。

【００２６】また、同じ目的のために、記録媒体中の結
晶粒界を磁壁のピンニングサイトとして用いてもよい。
この方法は単独で用いても、上記手法に加えて用いても
よい。

【００２７】このディスク上に面内記録用の磁気ヘッド
を用いて情報の書き込み及び読み出しを行った。図１で
はトラック垂直方向の記録ビットは連続しているが、図
２のように記録ビット間は直接隣接していなくてもよ
い。

【００２８】さらに、記録密度を高めるため、図３のよ
うにディスクをいくつかの部分にわけ、それぞれの領域
で適当な密度の磁性体を成長させてもよい。

【００２９】これらの実施例ではすべて円板状の板を基
盤として用いているが、トラックの進行方向に対して磁
性体が不連続であり、かつそれと垂直方向に対しては２
トラック分以上の幅を持つ磁性体を配列できれば、シー
ト状，カード状，テープ状，直方体の各表面など任意の
形状をとることができる。

【００３０】これらの構造は鉄を真空蒸着するのに変え
て溝部に電極を持つ構造の下地基盤を用いためっき法に
よっても作製することが可能である。めっき法を用いた
場合は条件をうまく選ぶと研磨の工程を不要にすること
ができる。

【００３１】また、本実施例では磁気記録材料として鉄
を用いているが、これ以外でもコバルト・クロム・タン
タル合金など、他の磁性材料を用いてもよい。このよう
な材料を使用した場合、結晶粒界に非磁性体を析出させ
ることができる。このため、上述の磁壁のピンニングサ
イトとして結晶粒界を使う効果を特に期待することがで
きる。

【００３２】このような構造を用いることにより、ビッ
ト境界部でのジグザグ磁壁の発生を押さえた高密度記録
媒体を実現できる。

【００３３】以上のようにして作製したディスクから情
報を読み出す際は例えば通常の磁気記録に用いられてい
る磁気抵抗効果もしくは巨大磁気抵抗効果を利用したヘ
ッドを使用する。また、これらのヘッド以外でも走査型
プローブ顕微鏡技術を応用したヘッドを用いて再生して
もよい。

【００３４】（実施例２）図４は静電容量の変化を用い
てトラッキングを行うための記録媒体の形態を模式的に
表わす上面図である。ドーパントとして微量のりん
（Ｐ）が入ったｎ型半導体のシリコンを下地基盤として
用い、前記実施例１と同様に磁性体４３を埋めこみ、デ
ィスクを作製する。このディスク上のシリコンが露出し
ている領域４１に収束イオンビーム法（ＦＩＢ）により
トラッキング情報を持つように硼素(Ｂ)のドーピングを
行う。領域４２はＦＩＢによってドーピングが行われた
領域、矢印４４は磁化方向を示す。

【００３５】図５はこのようにして作製されたディスク
の使用例を示す模式図である。ｎ型半導体で作られた下
地基盤５０に磁性体５２が埋めこまれている。矢印５８
はディスクの円周方向で、ヘッドの進行方向を表す。Ｆ
ＩＢによりドーピングが行われた領域５１上を磁気ヘッ
ド５３に治具５４を介して固定された走査型トンネル顕
微鏡（ＳＴＭ）探針５５で走査する。下地基盤５０はｐ
型半導体で価電子帯に正孔が分布しているのに対し、Ｆ
ＩＢによってドーピングされた領域５１はｎ型半導体の
ため価電子帯の電子密度が高い。従って下地基盤に対し
てＳＴＭ探針５５に電源５６を用いて正の電圧を印加す
るとドーピングが行われた領域５１ではトンネル電流が
流れやすくそれ以外の部分では流れにくい。この性質を
利用してトンネル電流の変化を電流計５７を用いて検出
し、電流値が一定になるように制御することにより、Ｓ
ＴＭ探針５５はドーピングされた領域５１を追っていく
ことができる。ヘッド５３とＳＴＭ探針５５は固定され
ているため結果的にヘッド５３はドーピングされた領域
５１に沿ってトラッキングを行うことが可能となる。

【００３６】このとき、ドーパントはりんと硼素の組み
合わせでなくても周期表の２，３，５，６族元素など真
性半導体基盤中に打ちこまれたとき価電子帯の電子数の
変化を起こす物質、例えば、硼素，窒素，アルミニウ
ム，ガリウム，ひ素、などから選ばれた極性の異なる２
つの物質の組み合わせでもよい。また下地基盤もドーピ
ングにより真性半導体から不純物半導体に変化する物質
であればゲルマニウムなどでもよい。

【００３７】ディスク上の非磁性体として半導体を用
い、上述のような構造を用いることにより、ディスク上
の非磁性体の部分を有効に活用することができる。従来
型の磁気ディスクではディスク表面上に一様に磁性体が
ついている。記録媒体に用いられる磁性体は通常は導電
性が高く電気抵抗の変化を利用した情報の記録が困難で
あるが、本発明では磁性体は不連続であり、下地基盤が
表面に表れているため上述の方法によりトラッキング情
報の書き込みを行うことができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明ではジグザグ磁壁の発生するビッ
ト境界部を不連続にした構造を作り、トラック垂直方向
に連続した磁性体に読み取りヘッドのトラック垂直方向
への分解能に最適化された幅で情報を書き込むことによ
り、ジグザグ磁壁の発生しない低ノイズ高密度記録媒体
を提供することが可能となる。

【００３９】また、前述の量子磁気ディスクと比較し、
特にトラック垂直方向に磁性体の体積を大きくとること
ができるため、高Ｓ／Ｎ比でかつ熱揺らぎ耐性の大きな
記録媒体を作ることが可能となる。さらに、本発明では
ＱＭＤに比べ作製が容易であるという利点を併せ持つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す磁気記録媒体の模式
図。

【図２】本発明の一実施例を示す磁気記録媒体の模式
図。

【図３】本発明の一実施例を示す磁気記録媒体の模式
図。

【図４】本発明の一実施例を示す磁気記録媒体の模式
図。

【図５】本発明の一実施例を示す磁気記録再生装置の模
式図。

【符号の説明】

１０…ディスク、１１…磁性体、１２…矢印、２０…デ
ィスク、２１…磁性体、２２…矢印、３０…ディスク、
３１…磁性体、３２…矢印、４１…ディスク、４２…Ｆ
ＩＢ照射された領域、４３…磁性体、４４…矢印、５０
…下地基盤、５１…ＦＩＢ照射された領域、５２…磁性
体、５３…ヘッド、５４…治具、５５…ＳＴＭ探針、５
６…電源、５７…電流計。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 孝橋 照生 埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地 株式会 社日立製作所基礎研究所内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報を磁気的に記録する磁性層および基盤
   からなる記録媒体において、ヘッドの進行方向（トラッ
   ク方向）に対して不連続かつ進行方向と垂直方向（トラ
   ック垂直方向）に対し２トラック以上の幅を持つ磁性体
   を配置したことを特徴とする記録媒体。
2. 【請求項２】請求項１の記録媒体として、トラック垂直
   方向に沿って中心部から放射状に磁性体が配列した磁性
   体を有することを特徴とする円盤状の磁気記録媒体。
3. 【請求項３】請求項１または２の記録媒体において、下
   地基盤にテクスチャをつけることを特徴とした磁気記録
   媒体。
4. 【請求項４】請求項１または２の記録媒体において、下
   地基盤に記録ビットの大きさよりも小さな凹凸をつける
   ことを特徴とした磁気記録媒体。
5. 【請求項５】請求項４記載の凹凸をつけるためにイオン
   スパッタを用いることを特徴とした磁気記録媒体。
6. 【請求項６】請求項１または２の記録媒体において、下
   地基盤にトラック幅に対応した凹凸をつけることを特徴
   とした磁気記録媒体。
7. 【請求項７】請求項１または２の記録媒体において、記
   録媒体表面からイオンもしくは他の粒子線照射を行うこ
   とを特徴とした磁気記録媒体。
8. 【請求項８】請求項２において、１つのディスクが同じ
   中心を持つ２つ以上の同心環状の部分からなり、それぞ
   れの部分で放射状の磁性体の本数が異なることを特徴と
   した磁気記録媒体。
9. 【請求項９】記録媒体表面において部分的に価電子帯の
   電子数を変化させ、ヘッドのトラッキングのガイドにす
   ることを特徴とした記録媒体。
10. 【請求項１０】基盤表面上の電気抵抗を検出する機構を
    備えたことを特徴とする磁気ヘッド。
11. 【請求項１１】請求項１ないし９のいずれか記載の記録
    媒体において、半導体基盤上に収束イオンビーム法によ
    り不純物のドーピングを行うことを特徴とした磁気記録
    媒体。
12. 【請求項１２】請求項１の記録媒体に磁気ヘッドを用い
    て情報の読み書きを行う磁気記録装置。