(57)【要約】【課題】パターンドット間に働く静磁相互作用が記録過程に与える影響を抑制することにより記録エラーの発生を回避し、パターンドットへの記録同期タイミングずれ、もしくはトラッキング位置ずれに対するマージンを拡大する。【解決手段】各パターンドットが磁化反転磁界の異なる複数の部位を媒体基板面内方向に交換結合させた構造とする。磁化反転磁界の異なる部位の位置関係は隣接するパターンドット同士で略一致し、かつトラック方向もしくはトラック横断方向に対して磁化反転磁界の勾配を有するように配置される。更に、磁化反転磁界の勾配に記録磁界の勾配を合わせて記録を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に人工的なパターン構造を有する磁気記録膜が設けられ、パターン化によって切断された個々のパターンドットが記録情報を磁気情報として担う最小の磁化反転単位である磁気記録媒体において、
各パターンドットは基板面内方向に磁化反転磁界の勾配を有し、当該磁化反転磁界の勾配の方向が隣接するパターンドット同士で略一致していることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記パターンドットは磁化反転磁界の異なる複数の磁性体部位から成り、前記複数の磁性体部位が基板面内方向に接合され、かつ隣接パターンドット同士で前記磁化反転磁界の異なる複数の磁性体部位の配置が共通であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の磁気記録媒体において、前記パターンドット内の磁性体の磁化容易軸が基板面に対して垂直であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の磁気記録媒体において、相対的に磁化反転磁界の小さい領域は相対的に異方性磁界の小さい材料から構成され、相対的に磁化反転磁界の大きい領域は相対的に異方性磁界の大きい材料から構成されていることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項１記載の磁気記録媒体において、相対的に磁化反転磁界の小さい領域は厚さ方向に異方性磁界の小さい材料を多く含み、相対的に磁化反転磁界の大きい領域は厚さ方向に異方性磁界の大きい材料を多く含んでいることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項６】
請求項１記載の磁気記録媒体において、トラック横断方向に前記磁化反転磁界の勾配を有することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項７】
請求項１記載の磁気記録媒体において、トラック方向に前記磁化反転磁界の勾配を有することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項８】
請求項１記載の磁気記録媒体において、トラック方向とトラック横断方向の両方に磁化反転磁界の勾配を有することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項９】
請求項７記載の磁気記録媒体において、磁化反転磁界の小さい領域がパターンドットのダウントラック方向に配置されていることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項記載の磁気記録媒体において、前記パターンドットは基板垂直方向への高さが基板面内方向の幅及び長さよりも小さいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１１】
記録情報を磁気情報として担う最小の磁化反転単位として人工的なパターンドットが設けられたパターン媒体への磁気記録方法において、
前記パターンドットはトラック横断方向に磁化反転磁界の勾配を有し、当該磁化反転磁界の勾配の方向は隣接するパターンドット同士で略一致しており、
記録磁極中心部がパターンドットの中央よりも磁化反転磁界が相対的に大きい側を走査するように記録ヘッドのトラッキング位置を制御する工程と、
記録磁極の後端部が前記パターンドット上を通過するタイミングに同期して記録磁界を印加する工程と
を有することを特徴とする磁気記録方法。
【請求項１２】
記録情報を磁気情報として担う最小の磁化反転単位として人工的なパターンドットが設けられたパターン媒体への磁気記録方法において、
前記パターンドットはトラック方向に磁化反転磁界の勾配を有し、当該磁化反転磁界の勾配の方向は隣接するパターンドット同士で略一致しており、
記録磁極中心部がパターンドット上を走査するように記録ヘッドのトラッキング位置を制御する工程と、
記録磁極の後端部が前記パターンドットの磁化反転磁界が相対的に大きい領域の上を通過するタイミングに同期して記録磁界を印加する工程と
を有することを特徴とする磁気記録方法。
【請求項１３】
記録情報を磁気情報として担う最小の磁化反転単位として人工的なパターンドットが設けられたパターン媒体に対して、shingled writing方式で記録トラックの内周部もしくは外周部から逐次的に記録を行う磁気記録方法において、
前記パターンドットはトラック横断方向に磁化反転磁界の勾配を有し、前記パターンドットの先行して記録されるトラックがある側に相対的に磁化反転磁界の小さい領域が配置されており、当該磁化反転磁界の勾配の方向は隣接するパターンドット同士で略一致しており、
記録を行うパターンドットの磁化反転磁界が相対的に大きい領域に強い磁界が印加されるように記録ヘッドのトラッキング位置を制御する工程と、
記録磁極の後端部が前記記録を行うパターンドット上を通過するタイミングに同期して記録磁界を印加する工程と
を有することを特徴とする磁気記録方法。
【請求項１４】
記録情報を磁気情報として担う最小の磁化反転単位として人工的なパターンドットが設けられたパターン媒体に対して、加熱と記録磁界の印加を併用して熱アシスト方式によって記録を行う磁気記録方法において、
前記パターンドットは基板面内方向に磁化反転磁界の勾配を有し、当該磁化反転磁界の勾配の方向は隣接するパターンドット同士で略一致しており、
記録を行うパターンドットの磁化反転磁界が相対的に大きい領域を局所的に加熱する工程と、
前記記録を行うパターンドットに記録磁界を印加する工程と
を有することを特徴とする磁気記録方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の磁気記録方法において、前記局所的な加熱は、前記記録磁界の印加と同期して間欠的に行われることを特徴とする磁気記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン媒体及びパターン媒体への磁気記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、コンピューターや様々な民生エレクトロニクス製品、特に大容量情報記憶用途において必要不可欠な情報記憶装置である。ＨＤＤでは磁気記録方式を採用しており、記録情報は記録媒体上に形成された強磁性薄膜（磁気記録膜）の磁化状態として記録される。磁気記録膜は微小な磁性微粒子の集合体であり、各々の磁性微粒子は記録情報に対応した２つの磁化状態が安定であるような磁気特性が付与されている。また、各々の磁性微粒子が独立な磁化状態を示すことができるように、隣接する磁性微粒子同士は十分に分離して形成される。
【０００３】
従来の磁気記録方式においては、磁気記録膜を構成する磁性微粒子の大きさには分布があり、またその配置はランダムであった。塗布又はスパッタリング法などの薄膜形成プロセスによって磁気記録膜を形成する場合、磁気記録膜の局所的な形成過程によって磁性微粒子の成長もしくは配置が決まるため、このような不均一性は一般に不可避である。このような磁気記録膜の構造については、例えば特許文献１に示されている。また、一つの記録情報（１ビットなどど呼ぶ）は、磁気ヘッドを用いて、隣接する多数の磁性微粒子の集団に対して記録される。この時、記録ビットの磁化遷移領域における各磁性微粒子の形状に沿ったギザギザが「遷移ノイズ」として表れる。しかし、１ビットに対して多数の磁性微粒子をあてがうことよって各磁性微粒子の大きさや配置のバラつきは平均化され、よって誤りなく記録再生が可能なシステムを構築することが出来る。つまり、記録ビットの大きさに対して磁性微粒子が十分小さければ、信号品質の劣化は顕著とはならない。
【０００４】
近年、記録密度が高まるにしたがって、１ビットを形成するための面積を小さくすることが求められている。１ビットあたりの磁性微粒子の数を維持するためには、磁性微粒子の面積も同様に減らさなければならない。しかし、磁性微粒子を微細化していくことは、近年ますます困難になっている。以下にその理由を述べる。磁性微粒子における磁化状態は常に周囲の熱エネルギーによる擾乱にさらされている。環境温度をＴとした場合、熱擾乱のエネルギーの大きさはｋBＴ（ｋBはボルツマン定数）によって見積もられる。一方、磁性微粒子における磁化状態の安定性はＫｕＶによって見積もられる。ここで、Ｋuは磁性微粒子を構成する材料の磁気異方性エネルギー、Ｖは磁性微粒子の体積である。ＫuＶとｋBＴの比率ＫuＶ／ｋBＴが小さくなると、記録情報の安定性が損なわれる。Ｋuには材料選択の問題もしくは記録に要する磁界の観点から制約がある。また、ｋBＴはＨＤＤを使用する温度（３００Ｋ前後）によって決まっている。したがって、磁性微粒子の微細化（Ｖの減少）が進むと、必然的にＫuＶ／ｋBＴの減少につながって記録情報を安定に保持することが不可能となるので、記録媒体としての機能が失われる。
【０００５】
以上の問題は、従来の磁気記録方式において避けることの出来ない問題であり、現在、記録密度の上限を決める重要な要因となりつつある。この問題を打破する手段として、１ビットに対して、１つの磁性微粒子をあてがうことを前提とした「ビットパターン媒体」が次世代の記録媒体技術として有望視されている。その詳細な特徴は、特許文献２や非特許文献１などに示されているが、以下に本技術の要点を述べる。
【０００６】
ビットパターン媒体における磁性微粒子とは、従来の磁性微粒子とは本質的に異なるもので、整列したパターンドットである。一つ又は少数の磁性微粒子によって記録ビットを代表させるためには、その大きさ及び配置は従来のようにランダムであってはならない。記録再生システムが要求する精度で制御されている必要がある。そうであって始めて情報が記録する位置を正確に決定し、また記録された情報を位置信号として読み出すことが可能になる。
【０００７】
その一方で、パターンドットは磁化反転の最小単位であることが必要である。パターンドット内に磁化状態の異なる複数の領域が存在すると、記録情報とパターンドットの対応関係が取れなくなり、正しい記録と再生が出来なくなってしまう。
【０００８】
以上の前提を満たすことにより、ビットパターン媒体では１つの磁性微粒子（パターンドット）の面積を１ビットが占める面積に近づけることが可能である。これによって、磁化反転単位であるパターンドットの体積が従来と比較して大幅に大きくなり、熱安定性を維持しつつ更なる記録密度の向上を実現することが原理的に可能となる。
【０００９】
非特許文献１では、ビットパターン媒体への記録再生過程についてシミュレーションによる詳細な検討を行っている。基板上に形成されたパターンドットに磁気記録を行う際、記録磁界の方向をパターンドット位置に同期させて切り替える必要がある。この記録同期タイミングずれがビットパターン媒体における記録エラーを著しく増大させることを指摘している。パターン形成プロセスの問題により、記録媒体上のパターンドット位置が目的の位置から変位した場合にも同様な影響がある。また、トラック横断方向へのヘッド位置ずれ（トラッキング位置ずれ）によっても記録品質が著しく劣化することも述べている。
【００１０】
非特許文献１では、記録同期タイミングやパターン位置ずれに対して非常に厳しい制約がある理由として、隣接パターンドットとの静磁相互作用のためにパターンドットの磁化反転磁界分散が増大することを挙げている。現在、既に記録が完了したパターンドット、及び隣接するトラック上のパターンドットの磁化方向と、これから記録を行うパターンドットの磁化方向の関係は常に異なる。したがって、これらのパターンドット間の静磁相互作用は予測困難な実効記録磁界の変動をもたらし、記録エラーを招く原因となる。特許文献２では、この問題を解決するための方法として、静磁相互作用と反対方向に働く交換相互作用をパターンドット間に導入する方法が開示されている。
【００１１】
次に、異なる磁気特性を有する２つの部位を密着させて磁気的に交換結合させることによって、単一のパターンドットを構成する手法について説明する。前述のようにビットパターン媒体ではパターンドットが磁化反転の最小単位であることが必要とされる。したがって、前記の２つの部位は静磁相互作用よりも強い交換相互作用によって結合している必要がある。
【００１２】
非特許文献２及び３には、異方性磁界Ｈkの異なる２つの磁性層を基板面に対して垂直方向に積層した構造が開示されている。この構造を有するパターンドット内では、まず異方性磁界の小さい部位が先に磁化反転を開始し、それに誘導される形で異方性磁界の大きい部位の磁化反転が起こる。このような非一斉磁化反転過程を実現させる構造という意味で、この構造を、以下、exchange spring構造と呼ぶ。このexchange spring構造により、比較的高い熱安定性（上下層のＫuＶの総和）を維持しつつ、小さい磁界においてパターンドットの磁化反転を実現することが可能となることが、非特許文献４などにおいて理論的に示されている。これにより、記録に必要なヘッド磁界を抑制しつつパターンドットの微細化を図り、高い記録密度を実現できるものと期待されている。
【００１３】
非特許文献５にも、単一のパターンドットを磁化反転磁界Ｈkの異なる２つの部位により形成した構造に付いての記述がある。ただし、同文献ではＨkの異なる部位を基板面に垂直方向ではなく、平行方向に密着させる構造を開示している。この場合にもexchange spring構造に特有の非一斉磁化反転モードが働き、比較高い熱安定性を維持したまま、記録に必要なヘッド磁界を減らすことが可能である。
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−１９０５５２号公報
【特許文献２】特開２００８−１２３６３８号公報
【非特許文献１】IEEE Trans. Magn., vol. 43, p.2142 (2007)
【非特許文献２】J. Appl. Phys., vol. 100, p. 074305 (2006)
【非特許文献３】J. Appl. Phys., vol. 103, p. 07C504 (2008)
【非特許文献４】J. Magn. Magn. Mater. Vol. 290-291, p. 551 (2005)
【非特許文献５】The Abstracts Book of The 52th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials, GC-08, p. 401 (2007)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述のように、ビットパターン媒体において数Ｔｂ／ｉｎ2クラスの高記録密度を目指すには、隣接パターンドットとの静磁相互作用を可能な限り減らし、周囲の磁化状態の違いに起因するパターンドットの実効的な磁化反転磁界の変動を抑制することが重要な課題である。特許文献２が提案しているパターンドット間に静磁相互作用と反対方向に作用する交換相互作用を導入する方法は、理想状態ではこの問題を解決することが可能であると思われる。しかし、パターンドット間の交換相互作用が均一でないと所望の効果を得ることは困難であり、むしろ磁化反転磁界の分散を増大させる恐れがある。均一な交換相互作用を得るためには、パターンドット間を連結する磁性体を極めて精密に形成する必要があり、その実現は容易でない。
【００１６】
また、一般に、基板面に対するパターンドット形状が同じであれば、パターンドットからなる磁気記録膜の厚みを小さくすることにより、比較的容易にパターンドット間の静磁相互作用を抑制することが可能である。例えば、基板面に対して２０ｎｍ×２０ｎｍの正方形のパターンドットが、２５ｎｍおきに稠密に配置されたビットパターン媒体において、磁気記録膜の厚みを２０ｎｍから５ｎｍまで小さくすれば、その静磁相互作用磁界は数分の一に減少する。また、パターンドットの間隔に対してパターンドットの面積を小さくして、パターンドット間の隙間を大きくすることによっても静磁相互作用を小さく出来る。前述の例において、パターンドット間隔を一定としたままパターンドットの大きさを２０ｎｍ×２０ｎｍの正方形から１０ｎｍ×１０ｎｍの正方形へ縮小すれば、静磁相互作用磁界はやはり数分の一に減少する。
【００１７】
しかし、前記のいずれの例においても、各パターンドットの体積Ｖは大きく減少している。体積Ｖが小さくなれば、熱安定性指標であるＫuＶを維持するには磁気異方性エネルギーＫuを大きくすることが不可欠であり、記録に必要なヘッド磁界が増加することを前提に磁化反転磁界の大きな材料を適用することが不可避となる。一方、パターンドットに記録した磁気情報の再生について考慮すると、特にパターンドットの間隔を大きく取った場合に、再生信号強度が大きく減少して信号対雑音比（ＳＮＲ）が劣化する懸念がある。
【００１８】
本発明は、こういった事情に鑑みてなされたもので、パターンドット間に働く静磁相互作用そのものを減少させるよりも、静磁相互作用自体が存在しても記録エラーが起き難い構造と記録方式を組み合わせることにより、パターンドットへの記録同期タイミングずれ、もしくはトラッキング位置ずれに対するマージンを拡大することを目的としている。本発明に示した方法を適用することによってビットパターン媒体を用いた磁気記録再生装置の性能を改善し、高密度記録に適した磁気記録再生装置を提供することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
ビットパターン媒体のパターンドットの熱安定性を維持しながら比較的小さい記録ヘッド磁界によって磁化反転を実現する方法として、前述のexchange spring構造を導入することが考えられてきた。背景技術において例示したように、磁化反転磁界の異なる２つの磁性体を基板面に対して垂直もしくは並行方向に結合させる方法が提案されている。本発明者らは、パターンドットに従来技術であるexchange spring構造を導入することに加えて、このexchange spring構造を導入したパターンドットにおいて磁気特性の異なる部位を適切な配置で交換結合させ、更に同パターンドットに適合した記録再生方法を用いることが、静磁相互作用等によるパターンドット間の磁気的干渉を低減するために更に有効であることを見出した。以下、具体的にその手段を述べる。
【００２０】
本発明が開示する磁気記録媒体は、概略平坦な非磁性基板上に、少なくとも人工的なパターン構造を有する磁気記録膜を形成した磁気記録媒体である。パターン化によって切断された各磁性粒子ドット（パターンドット）は、記録情報を磁気情報として担う最小の磁化反転単位である。ここで、パターンドットは媒体基板面内の一つ又は複数の方向について磁化反転磁界が勾配を有しており、かつ、磁化反転磁界の勾配の方向が隣接パターンドット同士で概略一致している。より具体的には、パターンドットが磁化反転磁界の異なる複数の磁性体部位から成り立っており、これらの磁性体部位が基板面内方向に接合されて交換相互作用しており、さらに隣接パターンドット同士でこれらの複数の磁性体部位の配置が共通である。
【００２１】
磁気記録媒体においては、通常、記録するためのトラックが同心円状もしくは螺旋状に設けられているので、パターンドットはトラックに沿って配置されるのが普通である。このような記録トラックを有する記録媒体構造においては、磁化反転磁界の勾配の方向を、トラック横断方向、あるいはトラック方向に一致させることが望ましい。
【００２２】
トラック横断方向に磁化反転磁界の勾配を持たせる場合には、トラック中の左側に磁化反転磁界の小さい部位を配置するか、もしくは右側に配置することが出来る。一方、トラック方向に勾配を持たせる場合には、記録ヘッドの進行方向に磁化反転磁界の小さい部位を配置するか、もしくはその逆方向（ダウントラック方向）に配置することが出来る。本発明においては、磁化反転磁界の小さい部位をダウントラック方向に配置することがより好ましい。さらに、記録媒体のトラック方向とトラック横断方向の両方に磁化反転磁界の勾配を持たせることも可能であり、両方の勾配によって得られる効果を合わせて得ることが可能となる。
【００２３】
また、本発明のビットパターン媒体においては、パターンドットの高さはパターンドット幅もしくは奥行よりも小さいことが望ましい。Exchange spring構造を有するパターンドットにおいては、磁化反転磁界の大きい部位と小さい部位の間に働く交換相互作用が大きすぎると所望の非一斉磁化反転モードが実現されず、同構造の利点を生かすことが出来ない。本発明では磁化反転磁界の大きい部位と小さい部位を基板面方向に接合するので、パターンドットの高さを低くすることで接合面の面積を小さくし、交換相互作用を適当な強さに落とすことが可能となる。また、パターンドットの高さが小さい方が静磁相互作用は小さくなることは既に述べた通りであり、この効果による性能の向上も期待できる。さらに後述する作製プロセスの観点から、パターンドットの間隔に対して高さが大きくなると、基板面内方向に磁気特性の異なる部位を周期的に配置することが困難となる。
【００２４】
さらに、上記の構造を有するビットパターン媒体は、適切な記録方法と組み合わせることによって、その利点を十分に享受することが可能となる。以下に述べる記録方法を適用することが本発明において重要である。
【００２５】
まず、パターンドットへの記録を行う瞬間に、パターンドット内の磁化反転磁界の大きな部位により大きなヘッド磁界が印加されるように、記録ヘッドと記録媒体の相対位置を制御することが望ましい。パターンドットが記録媒体のトラック横断方向に磁化反転磁界の勾配を有している場合は、パターンドットの中央ではなく、パターンドット内の磁化反転磁界の大きい側の上部を記録磁極が走査するようにトラッキングを行うことが好ましい。また、米国特許第６１８５０６３号にあるようなshingled writingと呼ばれる記録方法では、記録磁極の側面の磁界を用いて記録を行っている。この場合には、記録磁極の中心位置に近い側に磁化反転磁界の大きい部位が配置されるように、パターンドットの磁界勾配の向きとトラッキング位置を整合させることが好ましい。パターンドットが記録媒体のトラック方向に磁化反転磁界の勾配を有している場合は、磁化反転磁界の小さい部位をダウントラック方向に配置し、記録磁極の後端部が磁化反転磁界の大きい部位の上部を通過しているときに記録を行う。以上のいずれの場合にも、磁化反転磁界の小さい部位に働く記録磁界は相対的に小さくなるが、磁化反転磁界が小さいために磁化反転は起こり、磁化反転磁界の大きい部位の磁化反転を助ける役目を果たす。
【００２６】
以上のアイデアは、日本国特許第３８７３７４４号、特許第４０８１４８５号等に記載されている熱アシスト磁気記録方式との組合せにおいても有効に機能する。熱アシスト磁気記録方式においては、磁気記録膜の所定の領域を加熱し、この領域の磁化反転磁界を減少させることによって記録を行う。磁化反転磁界が減少するということは、実効的に記録磁界を大きくすることに相当するので、加熱された領域に大きな磁界を印加して記録するのと実質的に同じ効果を有する。したがって、熱アシスト記録方式を上記の構造を有するビットパターン媒体に適用する場合、主として室温における磁化反転磁界の大きな部位が加熱されるように加熱手段の位置を決めることにより、通常の磁気記録と同様に本発明の記録媒体の利点が生かされる。
【００２７】
また、本発明の磁気記録再生装置は、上述のパターン化された磁気記録膜を有する磁気記録媒体と、その磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、磁気記録媒体に対して記録再生動作を行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所望トラック位置に位置決めするヘッド駆動部と、これらを制御するコントローラー等によって構成される。さらに、上述の本発明の記録方式に対応した記録同期やトラッキング方法を実現する記録制御機構を備える。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の磁気記録媒体に対して、本発明の記録方法を適用することにより、記録情報の熱安定性や再生信号強度の減少を伴うことなく、パターンドット間の静磁気的な相互干渉に起因する記録エラーの頻度を抑制することが可能となる。その結果、パターンドットに記録する時の様々なエラーマージンが拡大し、パターンドットを情報単位とした正確な高密度記録が可能となる。また、エラーマージンの拡大に応じてパターンドットの間隔を縮小することが可能となり、より記録密度の高い磁気記録再生装置を得ることが可能となる。
【００２９】
また、本発明の磁気記録媒体は、磁気記録膜をパターン化するプロセスの途中において、磁性膜の製膜プロセスを追加する比較的簡単なプロセス変更により作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら、本発明の様態及び効果について説明する。これらの例は本発明の一般的な原理を表すことを目的に述べられるものであり、本発明を制限するものではない。
【００３１】
図１は、本発明に係る磁気記録媒体の特徴であるパターン化された磁気記録膜の構造の一例を、模式的に示したものである。図１では、基板１１上にパターンドット１２ａ，１２ｂ，１２ｃがトラック方向に整列している。パターンドット１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、異方性磁界Ｈkの大きなハード磁性体部１３と異方性磁界Ｈkの比較的小さなソフト磁性体部１４からなり、両部位は交換相互作用によって結合している。通常、異方性磁界Ｈkは磁化反転磁界に比例する。図１においては、磁化反転磁界の大きいハード磁性体部はヘッド進行方向に、磁化反転磁界の小さいソフト磁性体部はダウントラック方向に配置されている。
【００３２】
記録磁極１５は、図１の右から左に向かって矢印方向に移動しながらパターンドットに記録している。図１の中央のパターンドット１２ｂに現在記録を行うところであり、右側のパターンドット１２ａは既に記録状態が確定しており、左側のパターンドット１２ｃは次に記録することになる。記録磁極１５の後端部がハード磁性体部１３に差し掛かったタイミングで記録磁界を記録すべき情報に合わせて反転させて印加し、記録を開始する。ここでハード磁性体部１３には磁極後端部からの強い磁界がかかり、磁極後端部から離れたソフト磁性体部１４には比較的弱い磁界がかかる。ソフト磁性体部１４の磁化反転磁界は小さいので比較的弱い磁界においても磁化反転を起こし、交換相互作用を通じてハード磁性体部１３へ磁気トルクを与える。この交換相互作用と記録磁極１５からの強い磁界の相乗効果によってハード磁性体部１３は磁化反転を起こし、非一斉磁化反転過程によってパターンドット１２ｂへの記録が完了する。
【００３３】
次に、パターンドット１２ａ及び１２ｃが現在の記録過程に影響を与えにくくなっている理由を説明する。パターンドット１２ｃは記録磁極１５の直下にあるので、記録磁極の方向に磁化が揃えられてしまい、現在の記録過程にはほとんど影響を与えない。パターンドット１２ａに既に記録された磁気情報はこれから記録する磁気情報と相関がないため、最も大きな影響を及ぼす。特に、パターンドット１２ａのハード磁性体部１３はパターンドット１２ｂのソフト磁性体部１４と最も強く静磁相互作用する。しかし、ソフト磁性体部１４は磁化反転磁界が小さいため、静磁相互作用の影響に関わらず、記録ヘッド磁界の向きに磁化を揃えることが可能であり、ソフト磁性体部１４にかかる静磁相互作用は実質的に無視することが可能である。パターンドット１２ｂのハード磁性体部とパターンドット１２ａのハード磁性体部の距離は大きいために、静磁相互作用の影響は相対的に軽微である。よって、パターンドット１２ａからの静磁相互作用の影響は、本発明の記録媒体及び記録方法により抑制される。
【００３４】
逆に、現在の記録過程は記録済みパターンドット１２ａの磁化状態にも影響を与えにくい。第一に記録磁極１５の後端部の位置はパターンドット１２ｂの中ほどまで移動していて、パターンドット１２ａから離れている。したがって、パターンドット１２ａのハード磁性体部１３にかかる磁界が小さい。第二にパターンドット１２ａのソフト磁性体部１４は記録磁極１５から更に離れており、ソフト磁性体部の磁化反転も起こりにくい。よって、記録済みのパターンドット１２ａではソフト磁性体部１４の働きによるパターンドット１２ａ全体の非一斉磁化反転が促進されにくい。
【００３５】
図１のようにソフト磁性体部がダウントラック方向に配置された場合と、反対にハード磁性体部がダウントラック方向に配置された場合の違いについて説明する。発明者らが計算機を用いて行った記録シミュレーションによれば、本発明のパターンドットを磁化反転させるには、ハード磁性体部１３とソフト磁性体部１４に同じ強さの磁界を印加する必要はなく、ソフト磁性体部１４への磁界が弱くても全く同等の磁化反転を実現させることが可能であった。しかし、ハード磁性体部１３への磁界が不足してしまうと、ソフト磁性体部１４への磁界をいくら強くしても、パターンドット全体の磁化反転は起こらなかった。
【００３６】
図１５（ａ）にはソフト磁性体部１４がダウントラック方向に配置されたパターンドットに対して記録を行う様子を、図１５（ｂ）には反対にハード磁性体部がダウントラック方向に配置されたパターンドットに対して記録を行う様子を、それぞれ模式的に比較して示した。前述のシミュレーション結果より、いずれの配置でもハード磁性体部１３への記録磁界の減少は許されない。したがって、図１５（ａ）及び（ｂ）では、ハード磁性体部１３に記録磁極からの最大磁界がかかる状態、すなわち記録磁極１５がハード磁性体部１３の直上にある状態を示している。
【００３７】
図１５（ａ）と図１５（ｂ）のいずれの場合にも、現在記録中のパターンドット１２ｂは、先行して記録済みのパターンドット１２ａから、静磁相互作用磁界を受ける。図１５（ａ）の場合は、記録済みパターンドット１２ａのハード磁性体部１３から記録中パターンドット１２ｂのソフト磁性体部１４にかかる静磁相互作用磁界１５１が最も強い。しかし、ソフト磁性体部１４に必要とされる静磁界が多少変動しても記録には大きな影響がないため、静磁相互作用磁界１５１に起因するパターンドット間の記録干渉は抑制される。一方、図１５（ｂ）の場合は、記録済みパターンドット１２ａのソフト磁性体部１４から記録中パターンドット１２ｂのハード磁性体部１３にかかる静磁相互作用磁界１５１が最も強い。ハード磁性体部１３への静磁相互作用磁界１５１が大きい場合には必要な記録ヘッド磁界の大きさが変動するため、パターンドット間の記録干渉の抑制効果は小さい。
【００３８】
以上のように、ハード磁性体部１３に対してソフト磁性体部１４をダウントラック方向に配置する方が、静磁相互作用に起因するパターンドット間の記録干渉を抑制する効果が大きく、これによって記録同期タイミングマージンの拡大を図ることが可能となる。このことは、後述する図１４の実験結果からも明かである。
【００３９】
図２は、異なるトラックに配置された隣接するパターンドットがトラックを横断する方向に同様な磁化反転磁界勾配を有している磁気記録媒体の例を示したものである。この記録媒体に記録を行う場合には、記録磁極１５の中心を、記録を行うトラックのパターンドット２２ｂのハード磁性体部の上部を走査させながら記録を行うことが好ましい。記録磁極１５の後端部がパターンドット２２ｂのハード磁性体部１３の上を通過するタイミングで、記録磁極１５から記録磁界を印加する。記録磁極１５の直下から出る記録磁界が最も大きく、ハード磁性体部１３に最大の磁界を印加することができる。またパターンドット２２ｂのソフト磁性体部１４にも記録磁極１５から比較的小さい磁界がかかり、これによって磁化反転磁界の小さいソフト磁性体部１４は先行して磁化反転を起こす。ハード磁性体部１３は、ソフト磁性体部１４からの交換相互作用と記録磁極１５からかかっている強い磁界の相乗効果によって磁化反転を起こし、非一斉磁化反転過程によってパターンドット２２ｂへの記録が完了する。
【００４０】
ここで、左右のトラックに配置されたパターンドット２２ａ及び２２ｃからの静磁相互作用は、パターンドット２２ｂへの記録過程に影響を及ぼす可能性がある。しかし、図２に示した配置で記録を行うことによって、静磁相互作用の影響を抑制することが可能である。まず、左側のパターンドット２２ｃについては、記録磁極１５からの比較的小さな磁界によってソフト磁性体部１４は常に記録磁界の方向に揃う。このソフト磁性体部１４はパターンドット２２ｂには常に決まった静磁相互作用しか与えず、実効的な磁化反転磁界分散の増大にはつながらない。パターンドット２２ｃのハード磁性体部１３には強い磁界がかからないので、パターンドット２２ｃにおいてはソフト磁性体部１４のみが一時的に磁化反転するだけでパターンドット２２ｃ全体の磁化反転は起こらない。よって記録磁極１５が通過した後にはソフト磁性体部１４はハード磁性体部１３の磁化方向に再び揃う。また、右側のパターンドット２２ａからの静磁相互作用は主にパターンドット２２ｂのソフト磁性体部１４のみにかかるため、全体として磁化反転磁界に与える影響は小さい。
【００４１】
また、パターンドット２２ｂを記録するための磁界が左右の隣接トラックへ与える影響も、本発明の磁気記録媒体及び記録方法を用いることによって小さくなる。右側のパターンドット２２ａは記録磁極１５から離れているため、パターンドット２２ａの磁化反転は起こりにくい。左側のパターンドット２２ｃではソフト磁性体部１４への影響は大きくなるが、肝心のハード磁性体部１３への磁界は十分でないため、パターンドット２２ｃ全体の磁化反転は起こりにくい。結局、大雑把に言うと、パターンドット２２が磁化反転を起こす条件は、ハード磁性体部１３に最大の磁界がかかっており、かつソフト磁性体部１４にも磁化反転が可能な程度の磁界がかかっていることである。したがって、記録が可能となるトラッキング位置の幅は実質的にハード磁性体部１３の幅で決まり、パターンドットの幅よりも小さい。よって、隣接トラックのパターンドットに誤って記録する可能性が減少する。
【００４２】
図３は、shingled writingを前提として幅が広めの記録磁極１５を使用した場合について示している。図３（ａ）ではshingled writing方式により、右側のトラックから順番に記録を行うが、この時は左側にハード磁性体部１３、右側にソフト磁性体部１４を配置し、記録するパターンドット２２ｂのハード磁性体部１３に大きな磁界がかかるように記録磁極１５の走査位置を決め、記録磁極１５の後端部がパターンドット２２ｂの上の通過するタイミングで記録磁極１５から記録磁界を印加することで、良好な記録を実現することができる。また、左側のトラックから順番に記録を行う場合には、図３（ｂ）のようにハード・ソフト磁性体の配置を反対にすることが望ましい。
【００４３】
このように記録磁界の勾配とパターンドットの磁化反転磁界の勾配を合わせることによって、既に記録したトラックからの静磁相互作用の影響を小さくし、また既に記録したトラックへの誤記録の可能性を小さくすることが可能である。その理由は、トラック方向について図１５を用いて説明した論理を、トラック横断方向に対して適用することで理解される。
【００４４】
図４は本発明に係る磁気記録媒体のトラック方向への断面図であり、本発明の磁気記録媒体に対して熱アシスト磁気記録を行っている状態を模式的に示したものである。熱アシスト磁気記録においては、記録磁極１５と熱源４７はヘッドスライダー４８内に搭載されて共に移動する。熱源４７は例えば近接場光発生素子により実現される。近接場光発生素子は電気伝導率の高い金属薄膜からなり、この薄膜を適当な突起部を有する形状にパターン化して得られる。この近接場発生素子に適当な偏光面を有するレーザー光を照射すると、近接場発生素子内にプラズマ振動が生じ、プラズマ振動が集中するように配置された突起部から近接場光が発生する。この突起部を熱源４７の位置に配置することで、非常に微小な領域を加熱することが可能な熱源４７が実現される。
【００４５】
図４において、ヘッドスライダー４８は、矢印で示すように右から左に向かって移動する。記録磁極１５からは比較的広い領域に磁界がかかっている。したがって、記録するパターンドット１２ｂだけでなく、隣接するパターンドット１２ａ及び１２ｃにも記録磁界がかかる。記録磁界がパターンドットのハード磁性体部１３の磁化を反転させるのに不十分であるため、パターンドット全体を磁化反転させることは出来ないが、ソフト磁性体部１４の磁化は記録磁界の方向に向けられる。図４において、熱源４７はスライダー４８の底面に近い位置に配置され、磁気記録媒体表面の微小な領域を加熱することが出来るようになっている。熱源４７が記録するパターンドット１２ｂのハード磁性体部１３の上部を通過して加熱が行われるタイミングで、記録したい方向に記録磁界をスイッチすると、ハード磁性体部１３の磁化反転磁界の減少とソフト磁性体部１４からの交換相互作用の相乗効果によってハード磁性体部１３の磁化反転が起こり、記録を行うことができる。
【００４６】
ここで、熱源４７を用いた加熱は連続的であっても間欠的であってもよい。連続的に加熱を行った場合には、パターンドットはトラック方向に順番に加熱されることになる。しかし、パターンドット周辺の熱拡散が十分に速ければ加熱後にすぐ冷却されるので、ハード磁性体部１３の加熱が行われるタイミングに合わせて記録磁界を反転させることで所望の記録が可能である。ハード磁性体部１３のみを狙って間欠的に加熱を行うことにすれば、特に熱拡散が不十分な状況において熱干渉の影響を抑えることが可能となり、より好ましい効果が得られる。
【００４７】
ここで、パターンドット１２ｂが磁化反転するためには、ハード磁性体部１３を加熱することが必須となっている。本発明の磁気記録媒体の構成によれば、ハード磁性体部１３はソフト磁性体部１４とパターンドット間の隙間の分だけ離れることになり、ハード磁性体部１３同士の熱干渉を抑制することが可能である。熱アシスト磁気記録方式においては、熱拡散による隣接パターンドット間の記録干渉問題は解決すべき重要な課題であり、本発明の磁気記録媒体と熱アシスト磁気記録方式を適用することによって、より高密度な記録が可能となる。
【００４８】
さらに本発明は、図１６に示すような様々な形態においても好ましい作用効果を得ることができる。図１６（ａ）は一つのパターンドット１６２を３つの部位から構成し、よりハードな磁性体を右から順に配置して交換結合させた例である。パターンドット１６２は、ハード磁性体部１３とソフト磁性体部１４の間に、二番目にハードな磁性体部１６１が挟まれた構造を有する。記録ヘッド磁界をよりハードな磁気特性を有する部分を中心に印加することで、以上に説明した本発明の好ましい効果が得られる。このように本発明ではパターンドットを構成する部位の数に制限はないが、磁化反転磁界が一定の方向に減少もしくは増加するように構成することが望ましい。図１６（ｂ）は、ハード磁性体部１３の２つの側面にＬ字状にソフト磁性体部１４を配置したパターンドット１６２の例である。この場合にはトラック方向及びトラック横断方向の両方に対して、本発明の効果を得ることが可能である。図１６（ｃ）はビットパターン媒体の垂直断面図であり、パターンドット１６２のハード磁性体部１３とソフト磁性体部１４の境界が媒体面に対して垂直になっていない例である。このような構成の場合にもハード磁性体部１３の膜厚比が大きな部位をよりハードな部位とみなし、この部位に対して最大の記録ヘッド磁界がかかるように制御することで、本発明の好ましい効果を発現することが出来る。
【００４９】
図５に、本発明に係る磁気記録再生装置の構造と構成部品の概略図を示す。この磁気記録再生装置に対して、上述の、本発明に係る磁気記録媒体５１及び磁気記録方式を適用する。
【００５０】
磁気記録媒体５１は、これを回転駆動するスピンドルモーター５２に固定されており、所定の回転数で回転駆動される。磁気記録媒体５１にアクセスして記録再生動作を行う磁気ヘッド５３は、金属製の板ばねからなるサスペンション５４の先端に取付けられており、サスペンション５４はさらに磁気ヘッドの位置を制御するためのアクチュエーター５５に取り付けられている。電子回路からなるコントローラー５６により、記録媒体とヘッドの動作制御や記録再生信号の処理等を行う。
【００５１】
以下では、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００５２】
洗浄した磁気ディスク用強化ガラス基板６１上に、ＤＣスパッタリング法により、厚さ１０ｎｍのＡｌＴｉ50アモルファス合金層（下付きの数値は合金中の元素含有率の原子百分率、以下同様）、厚さ５０ｎｍのＦｅＣｏ34Ｔａ10Ｚｒ5軟磁性アモルファス膜、厚さ７ｎｍのＮｉＷ8合金層、厚さ１０ｎｍのＲｕ層を、この順番で製膜した。Ｒｕ層上にＣｏ層とＰｄ層を交互に積層した人工格子多層膜６２を１５周期製膜した。ここで各Ｃｏ層の厚さは０．４ｎｍ、各Ｐｄ層の厚さは０．６ｎｍとした。したがって、この［Ｃｏ／Ｐｄ］15人工格子膜の全膜厚は１５ｎｍとなった。さらに厚さ２０ｎｍのカーボン層６３と厚さ３ｎｍのＴａ層６４を形成した。［Ｃｏ／Ｐｄ］15人工格子膜は膜面垂直方向に磁化容易軸を示し、磁気トルク計を用いて測定した異方性磁界Ｈkは約１６４０ｋＡ／ｍであった。薄膜形成後の状態を図６（ａ）に示す。この図には簡単のためＲｕ層以下の構造は示していない。
【００５３】
Ｔａ層６４上に厚さ３０ｎｍのフォトレジスト６５をコーティングし（図６（ｂ））、さらにＥＢ（電子ビーム）リソグラフィによりフォトレジスト６５を加工した（図６（ｃ））。残ったレジストパターンを耐エッチングマスクとし、ＣＦ4ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行うことでＴａ層６４を選択的に除去した（図６（ｄ））。さらに、Ｔａ層を耐エッチングマスクとし、酸素ガスを用いたＲＩＥを行うことでカーボン層６３を選択的に除去した（図６（ｅ））。次いでアルゴンイオンを用いたイオンミリングを行い、厚さ１５ｎｍの［Ｃｏ／Ｐｄ］15人工格子多層膜６２をエッチングした（図６（ｆ））。
【００５４】
ここで再びＤＣスパッタリング法を用いて、ＣｏＣｒ23Ｐｔ12合金層６６を製膜した（図６（ｇ））。この時、やや斜め方向からスパッタ粒子を堆積させることにより、ＣｏＣｒＰｔ合金層６６はパターン化された［Ｃｏ／Ｐｄ］15人工格子多層膜６２の側面部及び上面部に付着した。再びイオンミリングで上部に付着したＣｏＣｒＰｔ合金層６６を削り、酸素ガスを用いたＲＩＥにより残ったカーボン層６３を取り除き、残渣を洗浄してパターン化された磁気記録膜が完成した（図６（ｈ））。最後にアルゴンと窒素の混合ガス中でＤＣスパッタリング法により窒化カーボンを製膜して保護膜６７を形成した。
【００５５】
別途、Ｒｕ下地層上に製膜したＣｏＣｒ23Ｐｔ12合金層の異方性磁界Ｈkを測定したところ、約４４０ｋＡ／ｍであり、［Ｃｏ／Ｐｄ］15人工格子多層膜６２の異方性磁界Ｈk（約１６４０ｋＡ／ｍ）の約１／４であった。したがって、作製したパターンドットにおいて、［Ｃｏ／Ｐｄ］15人工格子多層膜６２はハード磁性体部、ＣｏＣｒ23Ｐｔ12合金層６６はソフト磁性体部として機能する。
【００５６】
図６に示した手順によって、媒体基板上の半径２２ｍｍのリング状領域に約０．０１ｍｍの幅でパターンドットからなる記録トラックを作製した。実際にパターンドットを作製したのはトラック上の長さ約３ｍｍにわたる領域だけとした。それ以外に媒体基板上にはトラッキングサーボに用いるためのサーボパターンを凹凸によって形成した。図７に本実施例において作製したパターンドットの大きさと配置を模式的に示す。パターンドット７１の設計寸法は５４ｎｍ×３０ｎｍの直方体であり、パターンドット７１の短辺方向をトラック方向とした。パターンドット７１の長辺方向（トラック横断方向）にハード磁性体部７２とソフト磁性体部７３が接合され、ハード磁性体部７２とソフト磁性体部７３の比率は半々とした。パターンドット７１のピッチはパターンドット長辺方向に６８ｎｍ、パターンドット短辺方向に４０ｎｍとした。極カー（Kerr）磁力計を用いて、試作した磁気記録媒体の基板面に垂直方向に磁化を印加し、パターンドットを形成した領域の磁気ヒステリシスループ（カーループ）を測定した。測定したカーループから磁気記録媒体の保磁力Ｈｃは約４３０ｋＡ／ｍと見積もられた。
【００５７】
図１７に、作製した記録トラックとサーボパターンの配置を簡略的に示した。記録トラック１７１は一周が多くの記録セクタ１７３に分割されており、それぞれの記録セクタ１７３の先頭にサーボパターン１７２が配置されている。磁気ヘッドはその再生素子を用いて走査した位置のサーボパターン１７２を検出し、サーボパターン内に記録されたセクタ位置情報とトラック位置情報を読み出す。このサーボ情報を用いて、目的のセクタ／トラック位置へのアクセスを行った。トラック位置についての精密な情報を用いて、目的の記録トラックの中心位置からの微小なシフト量の制御を行った。サーボパターン１７２内の後方部にはクロック信号を生成するためのバーストパターンが配置されている。バーストパターンを元に生成したクロック信号を用いて、記録及び再生のタイミングを決定した。クロック信号を記録制御回路内で適当にシフトすることによって、記録同期タイミングを変化させ、記録磁界スイッチング位置の微小なシフト量を制御した。図中の矢印１７４はヘッド走査方向を示している。
【００５８】
本実施例と比較するため、パターンドット全体にわたって均一な異方性磁界を有する（exchange spring構造を持たない）磁気記録媒体を作製し、比較例とした。この比較例は、実施例１に示した媒体と同一のパターンドット構造及び配列を有し、パターンドットはＣｏＣｒ21Ｐｔ18合金からなり、その異方性磁界Ｈkは約９５０ｋＡ／ｍ、保磁力Ｈｃは４１５ｋＡ／ｍであった。
【００５９】
上記の本実施例の記録媒体と比較例の記録媒体をスピンスタンドに取り付けて記録再生実験を行った。実験に使用した磁気ヘッドの記録磁極は、後端部の磁極幅が約４０ｎｍ、トラック方向の長さは約１２０ｎｍであり、後端部に行くほど幅が大きくなるくさび状の形状を有している。また、後端部から側面部にかけて記録磁極を囲むようにシールドが配置されており、後端部からのシールドまでの距離は２０ｎｍ、側面部からシールドまでの距離は６０ｎｍとした。また、記録磁極はスライダー底面から約３０ｎｍ離れた位置で扇状に広がった形状（フレアー）を有している。再生素子としては、シールド間隔３２ｎｍ、電極間隔６５ｎｍのトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）センサを用いた。図８に計算によって見積もったヘッド記録磁界分布を示す。
【００６０】
図８（ａ）は磁極のトラック横断方向の中心位置について、トラック方向の記録磁界分布を磁極後端部からの距離で示したものである。最大記録磁界は約７２０ｋＡ／ｍであり、磁極後端部から急激に減少して−２０ｎｍの位置で約半分となる。図８（ｂ）は、磁極後端部付近の最大磁界を示す個所におけるトラック横断方向の記録磁界分布を示したものである。記録磁界強度が最大値の半値となる幅は１００ｎｍと磁極後端部の幅よりもかなり大きくなっており、隣接トラックへの影響が大きいことが懸念される。
【００６１】
図９に、パターンドット列に対するトラッキング位置を変えながら記録を行った時の記録エラーの度数を計測した結果を示す。実験の手順は以下の通りである。まず、隣接するトラックには予め決められたデータ系列を記録し、このデータ系列の情報を保存しておく。次に中央のトラックに対して記録を行い、記録エラー度数を計測する。次に左右の隣接するトラックを再生し、保存しておいたデータ系列の情報と照合して記録エラー度数を決定する。各トラックへの記録時には、予め調べておいた最も記録エラーの小さい記録同期タイミングを用いた。また、図９の中央トラックの中心位置（原点）は比較例に記録を行った時に記録エラー度数が最小となる位置より決定した。また、参考のため図９のグラフ上部にパターンドット７１の配置を模式的に示した。
【００６２】
図９において、中央トラックの記録エラーはトラッキング位置が−５ｎｍから−２０ｎｍまで最小のエラー度数を示した。ハード磁性体部７２の上部を磁極中心が走査する場合に正確な記録が可能となることが分かる。最小の記録エラー度数はゼロではないが、これはパターン形成不良などに起因する固定的なエラーである。一方、ソフト磁性体部７３の上部を磁極中心が走査する場合には、ほとんど記録が出来ず、記録エラー度数が大幅に増加した。隣接トラックにおける消去エラーについても同様なことが起こっている。つまり、隣接トラックのハード磁性体部７２の上部を磁極中心が走査した場合に、隣接トラック消去が起こり、エラー度数が大幅に増加した。このように、本実施例においては、ソフト磁性体部７３が隣接消去エラーのためのマージンとして働いている。
【００６３】
図１０において、トラッキング位置と記録エラー度数の関係を、本実施例の記録媒体と比較例の記録媒体とで比較した。ここで、双方の磁気記録媒体の最適記録感度に記録磁界の強さを合わせるため、記録ヘッドへの電流量を若干調整している。本実施例の実験結果は図９に示したものと同じである。比較例では、磁極中心の走査位置がパターンドット中央から少しずれると記録エラーの増加が顕著になり、本実施例ほどのトラッキング位置ずれマージンが得られなかった。本実施例において、このようにトラッキング位置ずれマージンが大きいのは、隣接するトラックからの静磁相互作用の影響を抑制することに成功しているためと考えてよい。一方、比較例ではトラッキング位置ずれマージンが小さいだけでなく、記録エラーの値が飽和する位置、つまり記録が全く出来なくなる位置がトラック中心から大きく離れており、これは隣接トラック消去に弱いことを示している。
【００６４】
計算機を用いて、本実施例の構造を有する磁気記録媒体の記録シミュレーションを行った。また、比較例のパターンドットの異方性磁界Ｈkを８００〜１１００ｋＡ／ｍまで変えた場合についても同様な検討を行った。図１１にその結果を示す。本実施例についてのシミュレーション結果は、実験結果と良い一致をみた（シミュレーションのため最低記録エラー頻度はゼロとなっている）。比較例については、Ｈkを８００ｋＡ／ｍまで下げれば記録エラー度数のトラッキング位置ずれマージンを本実施例程度まで拡大することができるが、逆に隣接トラックからの影響を強く受けるようになる。反対にＨkを１１００ｋＡ／ｍまで上げれば隣接トラックからの影響を小さくすることは出来るが、パターンドット中央を磁極中心が走査した場合にも記録磁界が不十分となり、記録エラーが増加した。
【００６５】
以上のように、本実施例のような基板面方向のexchange spring構造を用いて、かつハード磁性体部位置を走査するようにトラッキングを行うことによって、記録エラーに対するトラッキング位置ずれマージンを増加させるとともに、隣接トラック消去の問題を大幅に軽減させることが可能となる。本実施例によれば更なるトラック密度の向上が可能であり、磁気記録装置の記録面密度の向上が実現される。
【実施例２】
【００６６】
実施例２では、実施例１と同様の作製プロセスを用いて、ビットパターン磁気記録媒体を作製した。図１２に、実施例２において作製したパターンドットの大きさと配置を模式的に示す。
【００６７】
実施例２では、パターンドット７１の短辺方向（トラック方向）にハード磁性体部７２とソフト磁性体部７３が配置されるようにパターンドットを作製した。実施例１と同様にハード磁性体部７２とソフト磁性体部７３の比率は半々とした。極カー（Kerr）磁力計を用いて、試作した磁気記録媒体の基板面に垂直方向に磁化を印加し、パターンドットを形成した領域の磁気ヒステリシスループ（カーループ）を測定した。測定したカーループから磁気記録媒体の保磁力Ｈｃは約５２０ｋＡ／ｍと見積もられた。
【００６８】
本実施例の媒体に、実施例１と同様の方法を用いて記録再生実験を行った。ただし、実施例２では記録磁極の中心がパターンドット中央付近を通過するようにトラッキング位置を制御し、記録同期タイミングを変化させて記録エラー度数の変化を計測した。図１４にその結果を示す。また、実施例１において用いた比較例についても同様の測定を行い、その測定結果も合わせて図１４に示した。図１４の横軸は記録磁界スイッチング位置のダウントラック方向へのシフト量である。右に行くほどスイッチングの位置が手前になる（タイミングが早い）。原点は比較例への記録時に再生信号が最大値を示すスイッチング位置（タイミング）とした。
【００６９】
図１４において比較例のデータを見ると、原点付近では記録エラー度数は１０個程度と少ないが、スイッチング位置がこの最適位置から４ｎｍシフトしただけでも記録エラーの増加が顕著であり、シフト量マージンが小さい。右側にシフトした場合には、主として、先行して記録したパターンドットの情報を上書きしてしまうことで記録エラーが起こっている。左側にシフトした場合には、主として、目的のパターンドットへの記録するための記録磁界が不足するために記録エラーが起こっている。このような記録エラーの原因の一つが、静磁相互作用に起因する磁化反転磁界分布の広がりである。一方、実施例２の場合には２ｎｍから１２ｎｍまでで最小記録エラー度数を示しており、比較例と比べてシフト量マージンが拡大した。ハード磁性体部７２がダウントラック側に位置しているため、比較例と比べてやや右側に最適な記録位置が存在している。記録エラーの最小度数はゼロに達していないが、これはパターン形成不良などによる固定的なエラーと思われる。
【００７０】
このように広いシフト量マージンが得られた第一の理由は、先行して記録したパターンドットのハード磁性体部７２の位置が記録磁極から遠ざかることで、先行して記録したパターンドットの情報が上書きされ難くなったことである。また、第二の理由は、先行して記録したパターンドットのソフト磁性体部の磁化のみが記録磁極の方向に向きを変え、静磁相互作用が磁化反転磁界に与える影響が抑制されたことである。以上のように本実施例の磁気記録媒体によって、ビットパターン媒体の記録再生性能の改善が図られた。
【実施例３】
【００７１】
実施例３では、実施例１と同様の作製プロセスを用いて、ビットパターン磁気記録媒体を作製した。図１３に、実施例３において作製したパターンドット７１の大きさと配置を模式的に示す。実施例３においてもトラック方向にハード磁性体部７２とソフト磁性体部７３を接合したが、実施例２と反対に、実施例３ではダウントラック方向にソフト磁性体部が配置されるようパターンドットを作製した。磁気記録媒体の保磁力Ｈｃは約５１０ｋＡ／ｍであり、実施例２とほぼ同等なパターンドットが得られたものと考えられる。
【００７２】
本実施例の媒体に、実施例２と同様の方法を用いて記録再生実験を行った。図１４に本実施例の測定結果を、実施例２及び比較例の測定結果とともに示す。本実施例では−１４ｎｍから０ｎｍまでの非常に広い範囲で最小の記録エラー度数を示しており、比較例はもとより、実施例２よりもかなり広いシフト量マージンが得られた。
【００７３】
以上から分かるように、本実施例のように各パターンドットが基板面内方向に磁化反転磁界の勾配を有し、かつその勾配が記録磁界の勾配と一致している場合に、最も広いシフト量マージンが得られた。通常の磁気記録方式においては記録磁極の後端部において記録が確定するので、記録トラック方向についてはパターンドットのダウントラック方向にソフト磁性体部を配置することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】ビットパターン媒体と磁気ヘッドの記録磁極の配置を示す記録トラック方向の断面図。
【図２】ビットパターン媒体と磁気ヘッドの記録磁極の配置を示す記録トラック横断方向の断面図。
【図３】shingled writingを行う場合の、ビットパターン媒体と磁気ヘッドの記録磁極の配置を示す記録トラック横断方向の断面図。
【図４】熱アシスト磁気記録を行う場合の、ビットパターン媒体と磁気ヘッドの記録磁極の配置を示す記録トラック横断の断面図。
【図５】磁気記録再生装置の概略図。
【図６】本発明のビットパターン媒体を作製する工程の説明図。
【図７】実施例１のビットパターン媒体におけるパターンドットの形状、構造及び配置を示す図。
【図８】磁気ヘッドの記録磁界分布を示す図。
【図９】実施例１のビットパターン媒体について、記録時における磁気ヘッドのトラッキング位置と、目標記録トラック及び隣接トラックの記録エラー頻度の関係を示す図。
【図１０】実施例１と比較例のビットパターン媒体について、記録時の磁気ヘッドのトラッキング位置と記録エラー度数の関係を示す図。
【図１１】実施例１と比較例のビットパターン媒体について、記録時の磁気ヘッドのトラッキング位置と記録エラー度数の関係を、記録シミュレーションを用いて計算した結果を示す図。
【図１２】実施例２のビットパターン媒体におけるパターンドットの形状、構造及び配置を示す図。
【図１３】実施例３のビットパターン媒体におけるパターンドットの形状、構造及び配置を示す図。
【図１４】実施例２、実施例３、及び比較例のビットパターン磁気記録媒体について、記録磁界のスイッチング位置のシフト量と記録エラー度数の関係を示す図。
【図１５】磁化反転磁界の勾配が記録磁界の勾配と一致している場合により好ましい記録特性が得られる理由を説明する図。
【図１６】本発明によるパターンドットの他の形態を示す図。
【図１７】記録トラックとサーボパターンの配置を示す概略図。
【符号の説明】
【００７５】
１１  媒体基板
１２ａ  先行して記録済みのパターンドット
１２ｂ  現在記録中のパターンドット
１２ｃ  次に記録を行うパターンドット
１３  ハード磁性体部
１４  ソフト磁性体部
１５  記録磁極
２２ａ  右側隣接トラック上のパターンドット
２２ｂ  記録トラック上のパターンドット
２２ｃ  左側隣接トラック上のパターンドット
４７  加熱源液体潤滑膜
４８  ヘッドスライダー
５１  垂直磁気記録媒体
５２  スピンドルモーター
５３  磁気ヘッド
５４  ヘッド・サスペンション
５５  ヘッド・アクチュエーター
５６  コントローラー
６１  ガラス基板
６２  ［Ｃｏ／Ｐｄ］15人工格子多層膜
６３  カーボン層
６４  Ｔａ層
６５  ＥＢフォトレジスト層
６６  ＣｏＣｒＰｔ合金層
６７  窒化カーボン保護膜
７１  パターンドット
７２  ［Ｃｏ／Ｐｄ］15人工格子多層膜（ハード磁性体部）
７３  ＣｏＣｒＰｔ合金（ソフト磁性体部）
１６１  二番目にハードな磁性体部
１６２  パターンドット
１７１  パターンドットからなる記録トラック
１７２  サーボパターン
１７３  記録セクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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