(57)【要約】      （修正有）【課題】垂直磁気記録媒体を用いた磁気ディスク装置のデータ読み出し時間（データ転送時間）を短縮し、Ｉ／Ｏ性能を高める。【解決手段】磁気ディスクの全面に対して垂直方向の磁界をかけて、磁気ディスクを回転させて磁気ヘッドを磁気ディスクにロードし、磁気ディスクから信号を再生し、再生された信号を波形解析器によって処理し、平均出力の１／２の閾値でサーボビット長の０．９倍以上のパルス波形をカウントして、磁気ディスク装置のＩ／Ｏ性能に影響を与える磁気ディスク上の欠損密度を測定し、所定の研磨条件に基づいて、磁気ディスク上における所定の欠損密度以下に抑える。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板を洗浄した後、前記非磁性基板の表面に直接または金属合金層を介して軟磁性裏打ち層、非磁性中間層、垂直配向磁性層、保護層及び潤滑層を順次設ける垂直磁気記録用磁気ディスクの製造方法において、
前記磁気ディスクの全面に対して垂直方向の磁界をかけ、
前記磁気ディスクを回転させて磁気ヘッドを前記磁気ディスクにロードし、前記磁気ディスクから信号を再生し、
前記再生された信号を波形解析器によって処理し、平均出力の１／２の閾値でサーボビット長の０．９倍以上のパルス波形をカウントすることを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
【請求項２】
前記磁気ディスクの半径方向にトラック幅分ずつ前記磁気ヘッドを移動するごとに前期磁気ディスクから信号を再生する請求項１に記載の磁気ディスクの製造方法。
【請求項３】
サーボと同じ帯域のアンプによって得られ、前記磁気ヘッドによって再生された信号を波形解析器によって処理する請求項１に記載の磁気ディスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体、磁気記録媒体の製造方法及びその磁気記録媒体を用いた磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置は、回転する磁気ディスクに対して磁気ヘッドを磁気ディスクの半径方向に移動させて所定の半径位置に磁気的にデータの書き込み及び読み出しを行う装置である。磁気ディスク装置の筐体内には、１枚または複数枚の磁気ディスク、磁気ディスクを回転させるスピンドルモータ、磁気ディスクの各面に対応した磁気ヘッド、磁気ヘッドの駆動機構、信号処理機構、電気回路部品及び磁気ディスク装置と外部装置との信号のやりとりを行うインターフェース部等が搭載される。
【０００３】
近年、パーソナルコンピュータのみならず家庭用の電気製品にも小型で大容量の磁気ディスク装置が搭載されるなど、磁気記憶装置の大容量化の要求は強く、記録密度の向上が求められている。そのために、従来の水平記録方式に替わって垂直方向の磁界により記録及び再生を行ういわゆる垂直磁気記録法方式が磁気ディスク装置へ適用が検討され、そのための実用化が競って行われている。
【０００４】
垂直磁気記録方式は、従来の水平方向の記録方式にあったような隣り合うビット間の記録の乱れが小さく、記録密度を上げることができるポテンシャルを持っている。例えば、垂直磁気記録方式では、磁気記録媒体における隣接する記録磁区内の磁化が膜面に垂直で互いに反平行となる。そのため、高密度に記録した磁化状態がエネルギー的に安定であり、本質的に高密度記録化に適すると考えられる。
【０００５】
一方、単磁極型の記録磁気ヘッドと軟磁性下地層を有する二層垂直磁気記録媒体とを組合せることにより、記録効率を上げることができ、記録膜の保磁力増加に対応することが可能である。ただし、垂直磁気記録方式を用いて高密度記録を実現するためには、低ノイズでかつ熱減磁に強い垂直磁気記録媒体を開発する必要がある。これを実現する垂直磁気記録媒体としては、ＣｏＣｒＰｔ合金に酸化物を添加したグラニュラー型の記録層を有する垂直磁気記録媒体が検討されている。例えば、特開２００３−１７８４１３号公報に開示されている技術がある。
【０００６】
また、二層垂直媒体に用いられる軟磁性下地層は、記録効率を上げるためには、一般に飽和磁束密度（Ｂｓ）の高い軟磁性材で構成される。このため、軟磁性下地層に磁壁が存在すると、そこから大きな磁束が漏れ、その上を磁気ヘッドが通過するときに再生信号にスパイク状のノイズが重畳されて信号品質が劣化する。このような問題を解決する技術としては、反強磁性層との交換結合により軟磁性下地層の磁壁移動を抑止する技術がある。例えば、特開平６−１０３５５３号公報に開示されている技術がある。また、軟磁性下地層を非磁性層で互いに分離された二層以上の軟磁性層で構成し、軟磁性層の磁化を逆向きにする技術がある。例えば、特開２００１−３３１９２０号公報に開示されている技術がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１７８４１３号公報
【特許文献２】特開平６−１０３５５３号公報
【特許文献３】特開２００１−３３１９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＣｏＣｒＰｔ系合金に酸化物を添加したグラニュラー型の記録層と軟磁性下地層を備えた二層垂直媒体を用いて垂直記録方式の磁気ディスク装置を作製した場合、スピンスタンド評価で従来の面内磁気記録媒体と同程度のS/N比が得られているにも関わらず、大容量のデータを読み出すのに必要な時間が増大するというI／O性能の劣化がみられる。このため、磁気ディスク装置として十分な性能が得られないという問題がある。解析の結果によって、この問題は以下に述べる理由によることが分かった。
【０００９】
一般にノイズの原因の一つとしては磁気ディスクに存在する磁気的欠陥によるものがある。例えば、磁性層欠損、窪み、及び付着物等がエラーの原因となりうる。ただし、これらがデータ領域にある場合には冗長ビットを持たせることによりいわゆるエラーコレクションコードと呼ばれる方式によって正常に読み書きできるため、一定数のエラーまでは致命的なエラーとせずに使用に耐えうる設計となっている。
【００１０】
一方、磁気ディスク装置においてデータの書き込み及び読み出しのためには特定のデータトラックに対し追従（フォローイング）する必要がある。そのため、あらかじめサーボパターンと呼ばれる特殊なパターンが記録される技術が使われることが多い。サーボパターンはデータ領域と区別して設定された領域に記録される。サーボパターンは製品出荷前に書き込まれ、出荷後は書きなおされることはないため、このパターンが破壊されるとその磁気ディスク装置は駆動不能となり得る。
【００１１】
通常、磁気ディスク装置のフォーマット時に正常に識別できないトラックは異常トラックとして記録する。記録された異常トラックに磁気ヘッドが読み取りにいかずに代替トラックを設けて処理することが行われる。しかし、代替トラックの数には限りがあるために、その限りを超えると磁気ディスク装置として成り立たなくなる可能性がある。通常の面内記録の場合は、サーボパターンはデータビットに比べて非常に大きく、占有面積も小さい。したがって、巨大な欠陥がたまたまサーボパターンに当たる頻度は低く、相当にエラー密度が高い場合以外は大きな問題が生じなかった。欠損が小さい場合には記録磁界の変動は小さく、サーボパターンの判定の閾値を超えないため問題にはならないからである。
【００１２】
しかし、垂直磁気記録方式を用いた磁気記録媒体の場合には微小な磁性層欠損でもサーボパターンを正しく判別できなくなる。これによって、大容量のデータを読み出すのに必要な時間が増大するというI／O性能の劣化がみられ、磁気ディスク装置全体としての性能が低下する。
【００１３】
上述の課題を解決するためには、サーボ領域を備えたトラックが形成された垂直磁気記録媒体と垂直磁気記録方式の磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置において、磁気的欠損を一定以下に保つこと必要がある。しかしながら、磁気記録媒体の製造過程においてごく小さな欠陥を完全に回避することは困難である。そのため、単に磁気記録媒体の欠陥密度を規定するだけでは製造上の歩留りを落とすだけで実用的ではない。
【００１４】
本発明は、垂直磁気記録方式を用いた磁気ディスク装置において、大容量で優れたI／O性能を有する磁気ディスク装置を提供する。また、本発明は、垂直磁気記録方式を用いた大容量で優れたI／O性能を有する磁気ディスク装置に適する磁気記録媒体及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、磁気ディスクの全面に対して垂直方向の磁界をかけて、磁気ディスクを回転させて磁気ヘッドを磁気ディスクにロードし、磁気ディスクから信号を再生し、再生された信号を波形解析器によって処理し、平均出力の１／２の閾値でサーボビット長の０．９倍以上のパルス波形をカウントして、磁気ディスク装置のＩ／Ｏ性能に影響を与える磁気ディスク上の欠損密度を測定し、所定の研磨条件に基づいて、磁気ディスク上における所定の欠損密度以下に抑える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、垂直磁気記録媒体を用いた磁気ディスク装置のデータ読み出し時間（データ転送時間）を短縮し、Ｉ／Ｏ性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に磁気記録媒体上に存在する記録層の欠損の例を示している。図２は、図１に示す磁気記録媒体における信号観測の例を示している。
【００１８】
図１の磁気記録媒体は、基板１０１、密着層１０２、軟磁性下地層１０３、中間層１０４、記録層１０５、及び保護層１０６を有する。記録層１０５には欠損１０７がある。欠損１０７の深さが軟磁性下地層１０３と中間層１０４の界面にまで達し、この部分の記録層は完全に欠落している。このような欠損が磁気記録媒体上に存在するとこの部分に所望の磁化パターンが記録できないだけでなく、この部分に磁化遷移パターンを記録していない場合（磁気ヘッドで磁気記録媒体を一方向に磁化した場合）でも、図２に示すようなパルス状の出力２０１が観測される。特に、このような欠損がサーボ信号記録部であるサーボパターンに存在するとサーボ信号に含まれる番地情報の誤認識やサーボ信号品質の劣化が発生、磁気ディスク装置のI／O性能が劣化する。
【００１９】
図３は、面内磁気記録方式を用いた磁気記録媒体と垂直磁気記録方式を用いた磁気記録媒体のそれぞれに図１に示す欠損があった場合における信号観測の比較例を示している。
【００２０】
図３（ａ）が示しているように、面内磁気記録方式を用いた磁気記録媒体（以下、面内磁気記録媒体）においては、欠損部分の直上の磁力線が弱くなってもゼロとはならないため、ノイズにはなるがビットと誤認識されることは少ないことが分かる。一方、図３（ｂ）が示しているように、垂直磁気記録方式を用いた磁気記録媒体（以下、垂直磁気記録媒体）においては、欠損部分の直上では磁界がゼロとなり、サーボパターンのビットの末端として磁気ヘッドに誤認識されやすくなる。
【００２１】
サーボパターンの誤認識につながる磁気的欠損はその半径方向の大きさが磁気ヘッドの読み取りトラック幅を超えるものであり、かつその欠損がサーボ領域に含まれる場合にエラーとして影響する。また、磁気ヘッドの走行方向についてはサーボの信号系によって定まる一定長さ以上の磁気的欠損も影響する。
【００２２】
図４は、種々の磁気的欠損を有する垂直磁気記録媒体を磁気ディスク装置に組み込んで欠損の大きさとサーボ領域のビット誤り発生確率の関係を示している。
【００２３】
図４によれば、欠陥の長さとサーボ領域の最小ビット長（以下、サーボビット長）の比が０．９以上になるとサーボ領域のビット誤り発生確率が急速に大きくなることが分かった。
【００２４】
図５は、サーボビット長の０．９倍以上の長さを有する欠損の密度と磁気ディスク装置のデータ転送時間の関係を示す。
【００２５】
図５によれば、磁気記録媒体上に存在する欠損の数と磁気記録媒体の全面のデータを読み出すのにかかる時間の関係を調べたところ、サーボビット長の０．９倍以上の長さを有する欠損欠陥の密度が０．１個／mm＾2を超えるとデータの転送時間の増加量が急速に大きくなる（I/O性能が劣化する）ことが確認された。このことから、サーボビット長の０．９倍以上の長さを有する垂直磁気記録媒体上の欠損が磁気ディスク装置のI／O性能の劣化を引き起こしていると考えられる。
【００２６】
ここで、欠損の長さLｄは磁気ヘッドを用いて媒体の磁化を一方向に磁化した後に観察される図２に示すようなパルス状の出力の半値幅Pwと媒体とヘッドの相対速度 Vを用いて、Ld＝Pw×Vとして求めた。解析の結果、サーボの最小ビット長の０．９倍以上の長さの欠損が誤認識され、それ以下では影響が小さいことがわかった。この磁気的欠損密度は次のような方法で測定することができる。
【００２７】
まず、磁気ディスクを固定磁石などでディスク面に対し垂直の一方向に磁化させる。つぎに、読み取りヘッドを走らせて磁気ディスク全面をスキャンし、サーボと同じ帯域のアンプによって得られるヘッドの出力波形を分析して平均出力の1／2を閾値としてサーボビット長の０．９倍以上のパルス波形をカウントする。
【００２８】
実際に磁気的欠損を規定数以下に制御するには次のような方法がある。
【００２９】
まず、磁気ディスク基板の段階から磁気的欠損の元となるような部分を排除する必要がある。基板表面の鋭い凸部の上に形成された浮上高さ以上の磁性層はその後のクリーニング工程や磁気ヘッドの浮上テスト工程で取り除かれ、磁気的欠損となる。このとき、凸部の半径方向の幅がトラック幅以上であれば再生出力をゼロとするような磁気的欠損となる。従って半径方向に非常に細かいピッチで研削すれば実質的な凸部の幅を小さくできる。一方で、周方向にある程度以上の長さがあればマウンドとして浮上障害の元となり、浮上性をテストして不合格品として排除することができる。実際には、周方向に１ｕｍ以下の尖ったピークが問題とする磁気的欠損の元となる。
【００３０】
この他、基板表面に付着した塵埃、成膜工程で異常成長や発塵でできる凹凸、膜の機械強度不足により発生するスクラッチなどが磁気的欠損の原因となる。
【００３１】
本実施の形態において、磁気記録媒体は非磁性基板を洗浄乾燥した後に直接または密着層を介して反強磁性結合した軟磁性裏打ち層を設け、さらに結晶配向制御層を介してグラニュラー磁性層と保護層を設けたものである。これらの層の形成には必要組成の合金材料をターゲットとしたスパッタリングで形成することができる。保護層はまた炭化水素ガスを含む雰囲気でのプラズマ化学気相成長法を用いて形成することもできる。磁気ディスクの最表面には例えばパーフルオロポリエーテル主鎖を有する高分子などからなる潤滑層が設けられる。
【００３２】
このようにして作製した磁気ディスクは通常の場合基板形状やその表面に残った塵埃、スパッタ雰囲気で付着する塵埃などにより突起状の欠陥を有するので磁気ヘッドを安定に浮上させることはできない。このため表面のクリーニング加工の工程が施されることが多い。このとき膜成分も破壊され、取り除かれる場合があり、この部分が磁気的欠損として磁気ディスク表面に残る。このような磁気的欠損のうち特定のものを制御することにより磁気ディスクの性能を向上させることができる。
【００３３】
磁気ディスク基板は磁気ディスクの表面形状を左右し、かつ表面欠陥に最も影響するので重要である。本実施の形態においては、材質としては強化ガラス、結晶化ガラス、NiPめっきアルミニウムマグネシウム合金、シリコン、硬質プラスチックなどを用いることができる。しかし、いずれの素材においても表面の精密研磨がなされていることが必要である。磁気ディスク基板上に存在する微細な突起はその上に形成される膜にそのまま、あるいはさらに強調されて転写されるから、最終的に局所的な突部として残る。磁気ディスクとして用いるには磁気ヘッドを一定浮上高さで浮上させなければならないので、通常は成膜後に表面クリーニング工程を施し、研磨テープで表面加工するテープクリーニング工程、および／またはクリーニング用ヘッドで突起と付着物を除去するヘッドバーニッシュ工程を施して最終検査に渡される。この際、突起や付着物が除去された跡には磁気記録層が欠落している場合があり、この欠落部分のうち、規定の度合いのものを規定数以下に少なくすることが重要である。付着物については洗浄工程で落とすことが可能であり、また成膜前の工程で汚染を防ぐことで低減することが可能である。従って少なくとも基板に関しては前記の欠陥の元となるような部分が低減されたものを使う必要がある。
【００３４】
本実施の形態において密着層、軟磁性裏打ち層、結晶配向制御層、グラニュラー磁性層、保護層および潤滑層は特に指定されるものではないが、材料および膜厚によって前記のテープクリーニング工程あるいはヘッドバーニッシュ工程での磁気記録層欠落の頻度が変わることから、これを考慮した材料選定が行われるべきであることは言うまでもない。
【００３５】
本実施の形態において、外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．６２５ｍｍの磁気ディスク用ガラス基板の表面を平均粗さ０．５ｎｍ以下となるように鏡面研磨した後、基板の表面について１０箇所をランダムに選び、1um平方の部分を原子間力顕微鏡により測定して平均面から5nm以上の高さをもつ突起密度を算出した。次に、この基板をスピンドルに取り付けて回転させ、平均砥粒径0.3umのダイヤモンド砥粒を分散させた研削液を回転する基板表面に滴下しながら研磨布を一定荷重で押し付け、スピンドルを半径方向に往復移動させて基板全面を研磨する。次いで、洗剤で基板面から残った加工液成分を除去し、純水で洗浄乾燥させた。化学研磨する際の研磨時間および押し付け荷重を調整して表1に示す表面粗さを持つ基板をそれぞれ複数枚作成した。これらの基板から1条件につき数枚を抜き出して表面を研磨前と同じ方法で原子間力顕微鏡により測定し、5nm以上の高さの突起密度の平均を算出した。
【００３６】
上記各種基板の表面の汚染を除去するため純水で洗浄し、乾燥したものをそれぞれ真空処理装置に導入し、アモルファス合金下地層、CoTaZr軟磁性層、Ru層、CoCrPt−SiO2磁性層およびカーボン保護層を連続して形成した。基板を真空処理装置から取り出し、両末端にＯＨ基を有するパーフロロポリエーテル潤滑剤を厚さ約１０ｎｍとなるように塗布した後、該磁気ディスクを２０００ｒｐｍで回転するスピンドルに取り付け、アルミナ砥粒をバインダで固定した研磨テープを磁気ディスク両面に一定荷重で押し付けて表面に付着した塵を除去した。このようにして製作した磁気ディスクを磁気ディスク専用テスターのスピンドルにはめ込み、両面に磁気ヘッドを取り付けて信号の読み書きができるようにセットアップした。該磁気ディスクの全面に垂直方向に磁界をかけて磁化方向をそろえた後、ディスクを回転させて磁気ヘッドをロードし、半径方向にトラック幅分ずつ移動するごとに信号を再生した。再生された信号を波形解析器で処理し、平均出力の1／2の閾値で０．０９ミクロン以上の長さのピークをカウントした。上記のようにして作製した磁気ディスク装置にビット長０．１ミクロンのサーボ信号を書き込んだ後、２．５インチ用ディスク装置筐体に組み込み、読み取り再生用磁気ヘッドアッセンブリを取り付けで磁気ディスク装置を組み立てた。
【００３７】
該磁気ディスク装置を駆動させてランダムにトラックを指定し、該トラックに磁気ヘッドを移動させる命令を処理し、完了するまでの平均シークタイムを測定した。
2006164387.tif 000003
【００３８】
表１にそれぞれの磁気ディスク、磁気ディスク装置についての平均突起密度、再生信号ゼロ点のカウント数及び平均シークタイム平均値の測定結果を示す。
【００３９】
本実施の形態において、研磨条件を変えて表２に示すような特性の基板を用意した。
2006164387.tif 000004
【００４０】
これらの基板について同じ工程を経て磁気ディスクを作成し、同様に評価した。結果は表２にあるように平均突起密度が多いものほど再生信号ゼロのカウント数が多く、シークタイムが長いかあるいは甚だしいものはサーボ動作自体が不良となった。
【００４１】
表２に示す磁気ディスク５と同じ仕様の基板を用い、成膜前の洗浄工程において純水での洗浄の前にKOHを含むPH約12のアルカリ水溶液に60秒間浸漬させる工程を追加した。該基板の表面を原子間力顕微鏡により測定した結果を表３に示す。この基板を用いて磁気ディスクを作成し、同様に評価したところ、表３に示すように再生信号がゼロとなる欠陥密度が低減され、サーボ動作の遅れも見られなくなった。
2006164387.tif 000005
【００４２】
このように、本実施の形態において、垂直磁気記録媒体上のサーボビット長の０．９倍以上の長さを有する欠損の密度を０．１個／mm＾2以下に抑えることによって、垂直磁気記録媒体の全面のデータを読み出す場合のデータ転送時間の増大を招かないようにすることが可能になる。よって、Ｉ／Ｏ性能の高い垂直磁気記録媒体及びそれを用いた磁気ディスク装置を実現した。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】磁気記録媒体上に存在する記録層の欠損の例を示す。
【図２】図２は、図１に示す磁気記録媒体における信号観測の例を示す。
【図３】面内磁気記録方式を用いた磁気記録媒体と垂直磁気記録方式を用いた磁気記録媒体のそれぞれに図１に示す欠損があった場合における信号観測の比較例を示す。
【図４】種々の磁気的欠損を有する垂直磁気記録媒体を磁気ディスク装置に組み込んで欠損の大きさとサーボ領域のビット誤り発生確率の関係を示す。
【図５】サーボビット長の０．９倍以上の長さを有する欠損の密度と磁気ディスク装置のデータ転送時間の関係を示す。
【符号の説明】
【００４４】
１０１  基板
１０２  密着層
１０３  軟磁性下地層
１０４  中間層
１０５  記録層
１０６  保護層
１０７  欠損
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006164387.tif 000008
【図４】
2006164387.tif 000009
【図５】
2006164387.tif 000010