(57)【要約】【課題】室温環境だけでなく、ディスクリートトラック媒体上での潤滑剤の流動性が劣化する寒冷環境でもヘッドクラッシュを有効に防止できる磁気記録装置を提供する。【解決手段】基板と、基板上に形成された磁性層と、表面に塗布された潤滑剤とを有し、さらに磁性層の面内において、記録トラックをなす磁性層のパターンを含むデータ領域、サーボ信号として利用される磁性層のパターンを含みトラック長さ方向に沿ってデータ領域の間に形成された長さｓのサーボ領域、およびこれらの磁性層のパターンを分離する非磁性層を含む磁気記録媒体と、磁気記録媒体上に浮上した状態で支持される、磁気ヘッドを備え、その媒体対向面において浮上時に前記磁気記録媒体に最も近づくパッドのスライダー進行方向の長さＬが、前記サーボ領域の長さｓ以下であるヘッドスライダーと、アクチュエータとを有する磁気記録装置。【選択図】      図７
2006031853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、基板上に形成された磁性層と、表面に塗布された潤滑剤とを有し、さらに前記磁性層の面内において、記録トラックをなす磁性層のパターンを含むデータ領域、サーボ信号として利用される磁性層のパターンを含みトラック長さ方向に沿ってデータ領域の間に形成された長さｓのサーボ領域、およびこれらの磁性層のパターンを分離する非磁性層を含む、回転可能な磁気記録媒体と、
アクチュエータアームに取り付けられたサスペンションに取り付けられ、前記磁気記録媒体上に浮上した状態で支持される、磁気ヘッドを備えたヘッドスライダーであって、その媒体対向面において浮上時に前記磁気記録媒体に最も近づくパッドのスライダー進行方向の長さＬが、前記サーボ領域の長さｓ以下であるヘッドスライダーと、
前記アクチュエータアームを前記磁気記録媒体の半径方向に移動させるアクチュエータと
を具備したことを特徴とする磁気記録装置。
【請求項２】
前記磁気記録媒体の磁性層と非磁性層との高さの差が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録装置。
【請求項３】
前記磁気記録媒体の磁性層と非磁性層との高さの差が５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の磁気記録装置。
【請求項４】
前記磁気記録媒体の基板は、表面に１ｎｍ以上の凹凸を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスクリートトラック媒体を用いた磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気記録媒体のさらなる高密度化に対応するために、隣接する記録トラックを非磁性材料からなるガードバンドで分離し、隣接トラック間の磁気的干渉を低減するようにしたディスクリートトラック媒体が注目を集めている。このようなディスクリートトラック媒体を実用化するには、様々な要求を満たすことが要求される。たとえば、室温環境だけでなく、ディスクリートトラック媒体上での潤滑剤の流動性が劣化する寒冷環境でもヘッドクラッシュを有効に防止することが要求される。これらの要求に応えるためには、ディスクリートトラック媒体の設計とともにヘッドスライダーの設計を考慮する必要がある。
【０００３】
従来、表面に凹凸があるディスクリートトラック媒体に対応して用いられる浮上ヘッドスライダーについて、制御信号記録領域（サーボ領域）の円周方向（トラック長さ方向）の長さを、ヘッドスライダーの長さの３／１０を超えない長さにすると規定した磁気ディスク装置が提案されている（特許文献１）。このような磁気ディスク装置では、ヘッドスライダーの浮上量の変動を抑制できることが記載されている。
【０００４】
しかし、この磁気ディスク装置では、磁気ディスクが凹凸を有し、ヘッドスライダーがいわゆるサイドレールを有するものを対象としている。このため、上記の設計指針は、どのような磁気ディスクに対しても一般的に適用できるものではない。実際に後述するように、上記の設計指針を適用した磁気ディスク装置では不都合が生じる。
【特許文献１】特開平９−２０４６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、室温環境だけでなく、ディスクリートトラック媒体上での潤滑剤の流動性が劣化する寒冷環境でもヘッドクラッシュを有効に防止できる磁気記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る磁気記録装置は、基板と、基板上に形成された磁性層と、表面に塗布された潤滑剤とを有し、さらに前記磁性層の面内において、トラックをなす磁性層のパターンを含むデータ領域、サーボ信号として利用される磁性層のパターンを含みトラック長さ方向に沿ってデータ領域の間に形成された長さｓのサーボ領域、およびこれらの磁性層のパターンを分離する非磁性層を含む、回転可能な磁気記録媒体と；アクチュエータアームに取り付けられたサスペンションに取り付けられ、前記磁気記録媒体上に浮上した状態で支持される、磁気ヘッドを備えたヘッドスライダーであって、その媒体対向面において浮上時に前記磁気記録媒体に最も近づくパッドのスライダー進行方向の長さＬが、前記サーボ領域の長さｓ以下であるヘッドスライダーと；前記アクチュエータアームを前記磁気記録媒体の半径方向に移動させるアクチュエータとを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、サーボ領域における潤滑剤の修復率を高めることができ、潤滑剤の修復の困難な寒冷環境でも動作可能でかつ高密度の磁気記録装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施例１）
図１を参照して、本発明の実施形態に係るディスクリートトラック媒体を用いた磁気記録装置を説明する。この磁気記録装置は、筐体７０の内部に、磁気ディスク７１と、磁気ヘッドを含むヘッドスライダー７６と、ヘッドスライダー７６を支持するヘッドサスペンションアッセンブリ（サスペンション７５とアクチュエータアーム７４）と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７と、回路基板とを備える。
【０００９】
磁気ディスク７１はスピンドルモータ７２に取り付けられて回転され、垂直磁気記録方式により各種のディジタルデータが記録される。ヘッドスライダ７６に組み込まれている磁気ヘッドはいわゆる複合型ヘッドであり、単磁極構造のライトヘッドと、シールド型ＭＲ再生素子（ＧＭＲ膜、ＴＭＲ膜など）を用いたリードヘッドとを含む。アクチュエータアーム７４の一端にサスペンション７５が保持され、サスペンション７５によってヘッドスライダ７６を磁気ディスク７１の記録面に対向するように支持する。アクチュエータアーム７４はピボット７３に取り付けられる。アクチュエータアーム７４の他端にはボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７が設けられている。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７によってヘッドサスペンションアッセンブリを駆動して、磁気ヘッドを磁気ディスク７１の任意の半径位置に位置決めする。回路基板はヘッドＩＣを備え、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の駆動信号、および磁気ヘッドによる読み書きを制御するための制御信号などを生成する。
【００１０】
図２に、本発明の一実施形態に係る磁気ディスクの断面図を示す。図２に示す磁気ディスクは、ディスク基板１１上に、軟磁性下地層（ＳＵＬ）１２、垂直磁気記録層１３、保護層１４を堆積し、保護層１４上に潤滑層１５を塗布したものである。垂直磁気記録層１３は非磁性層１６によって分離され、所定のパターンに形成されている。本実施例におけるディスク基板１１は、たとえばガラス製で直径０．８５インチである。基板上に各層を堆積するには、スパッタリング、真空蒸着、電解メッキなどの方法を用いることができる。
【００１１】
図３は、垂直磁気記録層１３の表面を概略的に示す平面図である。図３に示すように、円周方向に沿って形成された記録トラック領域２１には、サーボ領域２２とデータ領域２３とが交互に形成されている。この図に示すように、サーボ領域２２の長さをｓと表す。データ領域２３にはユーザーデータが磁気情報として記録される。また、半径方向に沿って、データ領域２３と非磁性層（ガードバンド）２４が交互に形成されている。データ領域２３も非磁性層（ガードバンド）２４も円周方向に延びて形成されている。図３には図示していないが、サーボ領域２２にはサーボ信号として利用される磁性層のパターンが形成されている。ガードバンドはサーボ領域になくても構わない。
【００１２】
図２、図３に模式的に示す磁気記録媒体は次のようにして作製した。
【００１３】
<スタンパ作製>
まずパターンの元となる原盤を作製した。  
Ｓｉ基板上に感光性樹脂を塗布し、該感光性樹脂層に電子線を照射して潜像を形成し、この潜像を現像することにより凹凸パターンを形成した。凹凸パターンは、所定のタイミングで電子線を基板上の感光性樹脂に照射するための信号源とその信号源に同期して高精度に基板を移動させるステージを具備する露光装置を用いて形成した。作製されたレジスト原盤の上に通常のスパッタリング法によってＮｉ導電膜を形成した。次に、導電膜の上に電鋳法によりニッケル電鋳膜を形成した。電鋳に用いた液は昭和化学（株）製の高濃度スルファミン酸ニッケルメッキ液（ＮＳ−１６０）を使用した。この電鋳膜の厚さは３００μｍであった。この後レジスト原盤から電鋳膜を剥離することにより、導電膜及び電鋳膜及びレジスト残渣を備えたスタンパが得られる。次にレジスト残渣を酸素プラズマアッシング法で除去する。
【００１４】
こうして得られたファザースタンパ自体をインプリントスタンパとして使用できるが、このファザースタンパに上記の電鋳処理を繰り返しスタンパを大量複製した。まずファザースタンパの表面に、レジスト残渣を除去する工程と同様の酸素プラズマアッシング法によるパッシベーションで酸化膜を形成した。この後、電鋳法により前述したものと同じ手法でニッケル電鋳膜を形成した。この後、ファザースタンパから電鋳膜を剥離してファザースタンパの反転型であるマザースタンパを得た。ファザースタンパからマザースタンパを得る工程を繰り返す事により１０枚以上の同じ形状のマザースタンパを得た。この後、ファザースタンパからマザースタンパを得る手順と同様にして、マザースタンパ表面に酸化膜をパッシベーションし、電鋳膜を形成して剥離することにより、ファザースタンパと凹凸形状が同じサンスタンパを得た。
【００１５】
<インプリント>
サンスタンパをアセトンで5分間超音波洗浄をした後、フッ素系の剥離材である塩素系フッ素樹脂含有シランカップリング剤であるフルオロアルキルシラン[CF3(CF2)7CH2CH2Si(OMe)3]をエタノールで２％に希釈した溶液で３０分以上浸し、ブロアで溶液をとばした後に、窒素雰囲気中１２０℃で１時間アニールした。上記の磁気記録媒体にレジスト（ローム・アンド・ハース電子材料株式会社製の商品名S1818をpropyleneglycol monomethyl ether acetate（PGMEA）で５倍に希釈したもの、またはS1801）をスピンコータで塗布し、凹凸パターンが形成されたスタンパを４５０ｂａｒで６０秒間プレスすることによって、レジストにそのパターンを転写した。その後、スタンパをはがし、５分間ＵＶ照射で表面凹凸形状を硬化させた後、１６０℃で３０分加熱した。
【００１６】
<媒体エッチング>
磁気記録媒体上の凹部のレジスト残渣を除去するため、酸素ガスによるＲＩＥを行った。続けて、Ａｒイオンミリングで磁気記録媒体をエッチングする。強磁性記録層のダメージを無くし、かつ再付着を抑えるために、イオン入射角を３０°、７０°と変化させてエッチングした。磁性体エッチング後、エッチングマスクの剥離のために酸素ＲＩＥを用いた。磁性体加工後、保護膜としてカーボン保護膜を形成した。作製した媒体に潤滑剤をディップ法で塗布した。
【００１７】
以上のプロセスで、表面凹凸を有する磁気記録媒体を作製することができる。図２に示すような表面が実質的に平坦な磁気記録媒体にするにはたとえば以下の工程を用いる。
【００１８】
スタンパ作製プロセスは上記のものと同じである。インプリントプロセスにおいて、磁気記録媒体にＳＯＧ(Spin On Glass)をスピンコータで塗布した。ＳＯＧに使用されているものは、シロキサンの化学構造によって、シリカガラス、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー（ＭＳＱ）、水素化シルセスキオキサンポリマー（ＨＳＱ）、水素化アルキルシロキサンポリマー（ＨＯＳＰ）などに分類できる。ここでは、東京応化株式会社製のＴ−７とダウコーニング社製のＦＯＸをメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）で５倍に希釈したものを用いた。ＳＯＧ塗布後、オーブンに入れ１００℃で２０分間プリベークを行い、ＳＯＧの中の溶媒を飛ばし、上記スタンパを４５０ｂａｒで６０秒間プレスすることによって、レジストにそのパターンを転写した。
【００１９】
次に、エッチングプロセスにおいて、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘電結合プラズマ）エッチング装置を用いてＳＯＧ膜の残渣除去を行った。エッチングガスにはＳＦ6を用いた。磁気記録媒体のミリングプロセスは上記のものと同じである。
【００２０】
ミリング後、レジストに用いたＳＯＧと同様のＳＯＧを用いてスピンコータで塗布し、埋め込みを行った。その後、ミリングで再び磁性膜が出るまでエッチバックを行った。
【００２１】
埋め込みには通常のスパッタ法でＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5等を成膜し、その後ミリングでエッチバックするプロセスを用いることができる。スパッタできる任意の材料を誘電体部の材料とすることができる。
【００２２】
なお、エッチバックの量を多めにすることでも、表面に凹凸を設けた媒体を作製することもできる。
【００２３】
図４に、サーボ領域およびデータ領域の垂直磁気記録層のパターンをより詳細に示す。図４に示すように、サーボ領域２２は、プリアンブル、アドレス領域３１、ＡＢＣＤバースト領域３２、ミラー部などを含む。これらのサーボ信号は、垂直磁気記録層１３と非磁性層１６によって形成され、磁気ヘッドは垂直磁気記録層１３の有無によって生じる磁束の変化からサーボ信号を読み出す。
【００２４】
図５に、バースト領域３２の模式図を示す。３５は一単位のバースト信号を発生する領域である。領域３５が磁性体である場合には、その周囲の領域は非磁性体となる。逆に、領域３５が非磁性体の場合にはその周囲の領域は磁性体となる。領域３５が磁性体であるか非磁性体であるかは、本発明の効果に影響せず、領域３５の材料は製造コストや信号効率という観点から決定される。
【００２５】
一方、図６は、ヘッドスライダー７６の媒体対向面（ＡＢＳ面）の一例を示す平面図である。なお、ヘッドスライダー７６のＡＢＳ面は図６の形態に限定されず、それ以外の形態でもよい。この図では、ＡＢＳ面上の同じ高さを持つ部分を同じハッチングで示しており、４１、４２、４３、４４はこの順に高くなっている。ヘッドスライダー７６は磁気ディスク７１に対して相対的に矢印Ｄの方向に進む（すなわち磁気ディスク７１は矢印Ｄと逆方向に進む）。図６では左端がリーディングエッジ、右端がトレーリングエッジであり、トレーリングエッジに磁気ヘッド８０が設けられている。動作時には空気がリーディングエッジから流入してトレーリングエッジへ流出することにより、ヘッドスライダー７６のＡＢＳ面のパッドにおいて正圧が発生し、ヘッドスライダー７６が磁気ディスク７１上で浮上する。このとき、ヘッドスライダー７６のＡＢＳ面のトレーリングエッジからヘッドスライダー７６全長の３０％以内の領域において最も面積の小さいパッド４５（以下、トレーリングパッドと呼ぶ）が磁気ディスク７１に最も近づき、トレーリングパッド４５において正圧（浮上力）の大部分が発生する。トレーリングパッド４５における浮上力とのバランスをとるために、ヘッドスライダー７６のＡＢＳ面におけるその他のパッドと凹部により、浮上力または吸引力を発生させる。図６に示すように、トレーリングパッド４５のスライダー進行方向の長さをＬで表す。
【００２６】
図２〜図５に示す構成を有する磁気ディスクと、図６に示す構成を有するヘッドスライダー７６を用いて図１に示した磁気記録装置を作製した。
【００２７】
特開平９−２０４６５２号公報（特許文献１）には、ヘッドスライダーの長さとサーボ領域の長さの比を規定する技術が開示されている。この技術によると、サーボ領域とトラック領域との浮上量の違いを抑えるためには、スライダー浮上力を発生させるＡＢＳ面のパッド（特許文献１においてはサイドレール）をサーボ領域よりも大きくする必要がある。この技術に従って、トレーリングパッドの長さＬを１００μｍ、サーボ領域の長さｓを８０μｍに設定し、Ｌ＞ｓとなる磁気記録装置を作製した。
【００２８】
まず、高密度記録用の浮上量の低い仕様で作製したスライダーを用いて再生実験を行った。その結果、１０００時間連続動作させた時点でヘッドクラッシュが起こった。この原因を検討するうちに、サーボ領域において潤滑剤の厚さが薄くなっていることがわかった。すなわち、ＯＳＡ（Optical Surface Analyzer；米国Candela Instruments社製）という装置を用いて、ディスク全面にわたって潤滑剤の厚さ分布を観察したところ、特にヘッドが多く通過したトラックのサーボ領域では潤滑剤が薄いかほとんどなくなっていることがわかった。この観察手法では潤滑剤の厚さを定量できないので、潤滑剤の具体的な厚さはわからない。しかし、サーボ領域において潤滑剤の厚さが減少したことが、ヘッドクラッシュの直接的な原因であることが推定された。
【００２９】
そこで、サーボ領域において潤滑剤の厚さが減少する理由を流体力学シミュレーションによって検討した。その結果、次のようなことがわかった。図４および図５に示すように、サーボ領域２２では磁性体と非磁性体のパターンが概ね等方的に存在している。サーボ領域２２のうちプリアンブルは、ディスク半径方向に連続なパターンを有するが、それでも全体的に円周方向に異方性を持つデータ領域と比べると、等方的であるといえる。磁気ディスク７１の表面を詳細に観察した結果、磁性体上と非磁性体上とでカーボン保護膜１４の性質がわずかに異なり、そのために潤滑剤１５の付着状態が異なることがわかった。このことにより、サーボ領域とデータ領域とにおいても潤滑剤１５の付着状態が異なる。具体的には、ヘッドスライダー７６が軽く接触するなどして潤滑剤が薄くなった後に、周囲から潤滑剤が供給されて潤滑剤の膜厚が元に戻る現象（修復過程と呼ぶ）に関して、潤滑剤の修復速度（摩擦係数）に異方性が認められる。データ領域２３では、トラック長さ方向において修復速度が速い。一方、サーボ領域２２では、修復速度は等方的ではあるが、磁性体を加工してない従来の磁気ディスクと比較すると、修復速度は遅くなっている。
【００３０】
前述したように、媒体上では、トレーリングパッド直下において最も大きな浮上力が発生している。すなわち、潤滑剤はこのトレーリングパッドの大きさで強く押し付けられる。スライダー進行方向のトレーリングパッドの長さＬがサーボ領域の長さｓよりも大きいと、トレーリングパッド下におけるサーボ領域全体の潤滑剤が押しやられる。押しやられた潤滑剤の多くはデータ領域に移動し、そこでは潤滑剤の移動速度が速いためにより遠くへ運ばれる。このように余剰潤滑剤がデータ領域の離れた部分に移動しているために、ヘッドスライダーが通過した後に潤滑剤の修復が遅れる。また、サーボ領域の半径方向に押しやられる潤滑剤はそもそも量が少ない上に移動速度が遅いのでやはり潤滑剤の修復が遅れる。このような現象が何度も繰り返されるうちに、サーボ領域の潤滑剤の厚さが減少すると考えられる。
【００３１】
以上の知見を基にして、サーボ領域での潤滑剤の厚さが減少しない磁気記録装置を考案した。すなわち、図７に示すように、スライダー進行方向のトレーリングパッドの長さＬと、サーボ領域の長さｓとの関係が、Ｌ＜ｓとなる磁気記録装置を作製した。なお、図７に表示している領域４５’はトレーリングパッド４５によって高圧が発生している領域を示しており、領域４５’の長さＬ’はトレーリングパッド４５の長さＬとほぼ同じである。具体的には、Ｌを７０μｍ、ｓを１００μｍに設定した。このときに発生する潤滑剤の流れを矢印Ｒで示す。
【００３２】
トレーリングパッド４５による圧力で押し流される潤滑剤は、サーボ領域２２における修復速度の等方性を反映して横方向に流れ、その結果、領域４５’の横側において潤滑剤が厚くなり、潤滑剤内部の圧力が高くなる。このため、トレーリングパッド４５が通過していくに従って、トレーリング側（図８では左側）の潤滑剤が薄い領域には横側から潤滑剤が流入してすぐに修復される。このように、Ｌ＜ｓの磁気記録装置では、Ｌ＞ｓのものと異なり、潤滑剤の修復速度が速い。
【００３３】
上記の効果を確認するために、以下の実験を行った。Ｌ／ｓの値が異なる磁気記録装置を作製し、潤滑剤修復の遅れによるエラーの発生率（修復エラー率と定義する）を調べた。ここで、修復エラー率は次のようにして測定した。潤滑剤修復エラーを加速するために、磁気記録装置を０℃の低温環境に設置して実験を行うようにした。同一トラック上にヘッドスライダーを２時間連続して通過させた。ヘッドスライダーにＡＥセンサーを取り付け、潤滑剤の厚さムラまたは軽い接触による振動の発生をモニターできるようにした。そして、ＡＥセンサーによりノイズレベルの５倍の強度に相当する信号が発生したトラックを、エラー発生トラックと判断した。この実験を５点の異なる半径位置で実施して平均をとった。その結果を図８に示す。図８からわかるように、Ｌ≦ｓであればエラーが発生しないことがわかった。
【００３４】
（実施例２）
実施例１の知見から、媒体表面の凹凸も潤滑剤の修復速度に影響を及ぼすことが考えられる。そこで、非磁性層１６の埋め込み平坦化のプロセスを変更して、図９に示すように、非磁性層１６の厚さが垂直磁気記録層１３の厚さよりも薄い磁気ディスクを作製した。図９において、ｔは垂直磁気記録層１３上の保護層と非磁性層１６上の保護層との凹凸差である。この保護膜１４表面の凹凸差ｔはＡＦＭなどで測定することができる。一般に、磁気ディスク表面には約０．３〜１ｎｍの荒れがある。この荒れは一般的に平均粗さＲａで記述される。凹凸差ｔはＲａよりも小さくてもよい。図１０にＲａがｔよりも大きい場合の例を示す。凸部上および凹部上の凹凸を、縦軸を強調して示してある。この図では、凹凸差ｔは０．４ｎｍである。
【００３５】
凹凸差ｔがそれぞれ０．４、５、２０、５０、８０ｎｍである磁気ディスクを作製し、実施例１と同様に磁気記録装置を作製して、同様に修復エラー率を評価した。その際、ヘッドスライダーの構造を変更して、平滑な磁気ディスク上での浮上量がそれぞれ７、１２、１６、２２ｎｍとなるヘッドスライダーを作製し、それぞれのヘッドスライダーを用いて評価した。その結果を図１１に示す。図１１において、○は修復エラー率が１０％未満のもの、×は修復エラー率が１０％以上のものである。
【００３６】
図１１からわかるように、凹凸差２０ｎｍの磁気ディスクの場合、設計浮上量１６ｎｍのヘッドスライダーを用いることにより修復エラー率を１０％未満にすることができる。したがって、凹凸差が２０ｎｍ以下である磁気ディスクでは、修復エラー率をより低減できる。特に、凹凸差が５ｎｍよりも小さな磁気ディスクの場合、設計浮上量１２ｎｍ以下のヘッドスライダーを用いることができ、高密度の磁気記録装置を提供できることがわかった。
【００３７】
（実施例３）
以下のように製造プロセスを変更して図１２に示す磁気ディスクを作製した。ガラス基板１１上にフォトレジストをスピンコートした。図３に示すサーボ領域２２とデータ領域２３に対応するパターンをもつスタンパーをフォトレジストに押し付けて、スタンパーのパターンをレジストに転写した。凹部の底にあるレジストの残渣を酸素ＲＩＥプロセスで除去し、ガラス基板面を露出させた。ＣＦ4ガスを用いたＲＩＥプロセスでガラス基板１１の一部をエッチングして、約５０ｎｍの深さの凹部を形成した。このガラス基板１１の上に、軟磁性下地層１２、垂直磁気記録層１３、保護層１４をいずれも連続膜として成膜した。この場合、垂直磁気記録層１３の凹部に保護層１４が存在するので、実質的に同じ平面で垂直磁気記録層１３は非磁性の保護層１４の一部によって分離されている。保護層１４上に潤滑剤１５を塗布した。
【００３８】
また、以下のように製造プロセスを変更して図１３に示す磁気ディスクを作製した。上記と同様にして、ガラス基板１１の表面に約５０ｎｍの深さの凹部を形成した。このガラス基板１１の上に、軟磁性下地層１２、垂直磁気記録層１３をいずれも連続膜として成膜した。垂直磁気記録層１３の凹部に非磁性層１６を埋め込んで平坦化した。この場合、実質的に同じ平面で垂直磁気記録層１３は非磁性層１６によって分離されている。保護層１４上に潤滑剤１５を塗布した。
【００３９】
これらの２種の磁気ディスクを用いて実施例１、２と同様に磁気記録装置を作製し、修復エラー率を評価した。その結果、図８および図１１と同様の結果が得られた。図１２および図１３に示すように、凹凸を有する基板を用いた磁気ディスクを具備した磁気記録装置でも、潤滑剤の厚さが減少することによる修復エラーを防止することができることがわかった。
【００４０】
実施例３の磁気ディスクを用いると、従来の磁気ディスクと同じ成膜プロセスを用いることができるので、より安価な磁気記録装置を提供することができる。ただし、基板の凹凸の形状が完全に磁気記録層の表面に反映されるわけではないので、記録密度や信頼性などの性能が劣る可能性がある。したがって、どの実施例の磁気ディスクを選択するかは用いる製品の仕様に基づいて決定される。
【００４１】
以下、本発明に実施形態に係る磁気記録媒体の各層に用いられる材料や、各層の積層構造について説明する。
【００４２】
＜基板＞
基板１１としては、たとえばガラス基板、Ａｌ系合金基板、セラミック基板、カーボン基板、酸化表面を有するＳｉ単結晶基板、およびこれらの基板の表面にＮｉＰ層を形成したものなどを用いることができる。ガラス基板には、アモルファスガラスまたは結晶化ガラスを用いることができる。アモルファスガラスとしては、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスなどがある。結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスなどがある。セラミック基板としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの焼結体を繊維強化したものなどを用いることができる。基板の表面にＮｉＰ層を形成するには、メッキやスパッタリングが用いられる。
【００４３】
＜軟磁性下地層＞
図２の磁気記録媒体は、軟磁性下地層（ＳＵＬ）上に垂直磁気記録層を有するいわゆる垂直二層媒体である。垂直二層媒体の軟磁性下地層は、記録磁極からの記録磁界を通過させ、記録磁極の近傍に配置されたリターンヨークへ記録磁界を還流させるために設けられている。すなわち、軟磁性下地層は記録ヘッドの機能の一部を担っており、記録層に急峻な垂直磁界を印加して、記録効率を向上させる役目を果たす。
【００４４】
軟磁性下地層には、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏのうち少なくとも１種を含む高透磁率材料が用いられる。このような材料として、ＦｅＣｏ系合金たとえばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど、ＦｅＮｉ系合金たとえばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど、ＦｅＡｌ系およびＦｅＳｉ系合金たとえばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど、ＦｅＴａ系合金たとえばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど、ＦｅＺｒ系合金たとえばＦｅＺｒＮなどが挙げられる。
【００４５】
軟磁性下地層に、Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微結晶構造、または微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いることもできる。
【００４６】
軟磁性下地層の他の材料として、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、ＴｉおよびＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることもできる。Ｃｏは、好ましくは８０ａｔ％以上含まれる。このようなＣｏ合金をスパッタリングにより成膜した場合にはアモルファス層が形成されやすい。アモルファス軟磁性材料は、結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示す。また、アモルファス軟磁性材料を用いることにより、媒体の低ノイズ化を図ることができる。好適なアモルファス軟磁性材料としては、たとえばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、及びＣｏＺｒＴａ系合金などを挙げることができる。
【００４７】
軟磁性下地層の下に、軟磁性下地層の結晶性の向上または基板との密着性の向上のためにさらに下地層を設けてもよい。下地層材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、もしくはこれらを含む合金、またはこれらの酸化物、窒化物を用いることができる。
【００４８】
軟磁性下地層と垂直磁気記録層との間に、非磁性体からなる中間層を設けてもよい。中間層の役割は、軟磁性下地層と記録層との交換結合相互作用を遮断すること、および記録層の結晶性を制御することである。中間層材料としては、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、もしくはこれらを含む合金、またはこれらの酸化物、窒化物を用いることができる。
【００４９】
スパイクノイズ防止のために軟磁性下地層を複数の層に分け、厚さ０．５〜１．５ｎｍのＲｕを挟んで反強磁性結合させてもよい。また、軟磁性層と、ＣｏＣｒＰｔ、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持った硬磁性膜またはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性体からなるピニング層とを交換結合させてもよい。この場合、交換結合力を制御するために、Ｒｕ層の上下に、磁性層たとえばＣｏ、または非磁性層たとえばＰｔを積層してもよい。
【００５０】
＜垂直磁気記録層＞
垂直磁気記録層には、たとえば、Ｃｏを主成分とし、少なくともＰｔを含み、必要に応じてＣｒを含み、さらに酸化物（たとえば酸化シリコン、酸化チタン）を含む材料が用いられる。垂直磁気記録層中では、磁性結晶粒子が柱状構造をなしていることが好ましい。このような構造を有する垂直磁気記録層では、磁性結晶粒子の配向性および結晶性が良好であり、結果として高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を得ることができる。上記のような構造を得るためには、酸化物の量が重要になる。酸化物の含有量は、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｒの総量に対して、３ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下が好ましく、５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下がより好ましい。垂直磁気記録層中の酸化物の含有量が上記の範囲であれば、磁性粒子の周りに酸化物が析出し、磁性粒子を孤立化および微細化させることができる。酸化物の含有量が上記範囲を超える場合、酸化物が磁性粒子中に残留し、磁性粒子の配向性、結晶性を損ね、さらには磁性粒子の上下に酸化物が析出し、結果として磁性粒子が垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造が形成されなくなる。一方、酸化物の含有量が上記範囲未満である場合、磁性粒子の孤立化および微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られなくなる。
【００５１】
垂直磁気記録層のＰｔの含有量は、１０ａｔ％以上２５ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔ含有量が上記範囲であると、垂直磁気記録層に必要な一軸磁気異方性定数Ｋｕが得られ、さらに磁性粒子の結晶性、配向性が良好になり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られる。Ｐｔ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性、配向性が損なわれるおそれがある。一方、Ｐｔ含有量が上記範囲未満である場合、高密度記録に適したＫｕしたがって熱揺らぎ特性が得られなくなる。
【００５２】
垂直磁気記録層のＣｒの含有量は、０ａｔ％以上１６ａｔ％以下が好ましく、１０ａｔ％以上１４ａｔ％以下がより好ましい。Ｃｒ含有量が上記範囲であると、磁性粒子の一軸磁気異方性定数Ｋｕを下げることなく高い磁化を維持でき、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られる。Ｃｒ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子のＫｕが小さくなるため熱揺らぎ特性が悪化し、かつ磁性粒子の結晶性、配向性が悪化し、結果として記録再生特性が悪くなる。
【００５３】
垂直磁気記録層は、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｒ、酸化物に加えて、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅから選ばれる１種類以上の添加元素を含んでいてもよい。これらの添加元素を含むことにより、磁性粒子の微細化を促進するか、または結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。これらの添加元素の合計含有量は、８ａｔ％以下であることが好ましい。８ａｔ％を超えた場合、磁性粒子中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子の結晶性、配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られなくなる。
【００５４】
垂直磁気記録層の他の材料としては、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＰｔＣｒＯ、ＣｏＰｔＳｉ、ＣｏＰｔＣｒＳｉが挙げられる。垂直磁気記録層に、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｈおよびＲｕからなる群より選択される少なくとも一種を主成分とする合金と、Ｃｏとの多層膜を用いることもできる。また、これらの多層膜の各層に、Ｃｒ、ＢまたはＯを添加した、ＣｏＣｒ／ＰｔＣｒ、ＣｏＢ／ＰｄＢ、ＣｏＯ／ＲｈＯなどの多層膜を用いることもできる。
【００５５】
垂直磁気記録層の厚さは、５〜６０ｎｍが好ましく、１０〜４０ｎｍがより好ましい。この範囲の厚さを有する垂直磁気記録層は高記録密度に適している。垂直磁気記録層の厚さが５ｎｍ未満であると、再生出力が低過ぎてノイズ成分の方が高くなる傾向がある。一方、垂直磁気記録層の厚さが４０ｎｍを超えると、再生出力が高過ぎて波形を歪ませる傾向がある。垂直磁気記録層の保磁力は、２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）以上であることが好ましい。保磁力が２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。垂直磁気記録層の垂直角型比は、０．８以上であることが好ましい。垂直角型比が０．８未満であると、熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。
【００５６】
＜保護層＞
保護層は、垂直磁気記録層の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐ作用を有する。保護層の材料としては、たとえばＣ、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2を含む材料が挙げられる。保護層の厚さは、１〜１０ｎｍとすることが好ましい。保護層の厚さを上記の範囲にすると、ヘッドと媒体の距離を小さくできるので、高密度記録に好適である。
【００５７】
＜潤滑層＞
潤滑剤としては、たとえばパーフルオロポリエーテル、フッ化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施例１に係る磁気記録装置の斜視図。
【図２】実施例１に係る磁気記録装置に用いられる磁気ディスクの断面図。
【図３】図２の磁気ディスクの表面を概略的に示す平面図。
【図４】図３の磁気ディスクのサーボ領域およびデータ領域をより詳細に示す平面図。
【図５】図４の磁気ディスクのサーボ領域をより詳細に示す平面図。
【図６】実施例１に係る磁気記録装置に用いられるヘッドスライダーのＡＢＳ面を示す平面図。
【図７】実施例１に係る磁気記録装置に用いられる磁気ディスクのサーボ領域において、パッドによる圧力が発生した領域と潤滑剤の流れを模式的に示す図。
【図８】実施例１における磁気記録装置のＬ／ｓの値と修復エラー率の関係を示す図。
【図９】実施例２における磁気記録装置に用いられた磁気ディスクの一部を示す断面図。
【図１０】磁気ディスクの表面粗さと凹凸差ｔとの関係を模式的に示す図。
【図１１】実施例２において作製した磁気記録装置について、磁気ディスクの凹凸差およびヘッドスライダーの設計浮上量と、修復エラー率との関係を示す図。
【図１２】実施例３の磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体の一例の断面図。
【図１３】実施例３の磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体の他の例の断面図。
【符号の説明】
【００５９】
１１…ディスク基板、１２…下地層、１３…記録層、１４…保護層、１５…潤滑層、１６…非磁性層、２１…記録トラック領域、２２…サーボ領域、２３…データ領域、４５…トレーリングパッド、３１…アドレス領域、３２…バースト領域、３５…バースト信号の一単位を発生する領域、４５…トレーリングパッド、７０…筐体、７１…磁気ディスク、７２…スピンドルモータ、７３…ピボット、７４…アクチュエータアーム、７５…サスペンション、７６…ヘッドスライダー、７７…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、８０…磁気ヘッド。
【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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