(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基体上に相対的な凹凸パターンが形成され、当該非磁性基体上に少なくとも軟磁性層、磁気記録層、保護層が順次積層され、前記磁気記録層に情報信号を垂直方向に記録する垂直磁気記録媒体であって、前記凹凸パターンの凹部の深さ及び前記軟磁性層の膜厚が少なくとも前記凹凸パターンの凹部の長さ及び幅よりも大きく、当該凹部内の前記軟磁性層の磁化容易軸がその形状磁気異方性により媒体面に対して垂直方向に向いており、ヘッド位置決め信号または著作権情報を示す信号を検出するための磁束を、前記凹凸パターンの凹部の軟磁性層の磁化により発生させたことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１において、
前記凹凸パターンの凹部の膜面に平行な断面積が深さ方向に徐々に小さくなっていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンピュータの外部記憶装置を初めとする各種磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル情報信号を磁気ヘッドによって記録再生する従来の磁気記録媒体である例えば磁気ディスクでは、サーボライタが予め磁気ディスク１枚ずつに内蔵する磁気ヘッドを介して位置決め信号を書き込んで、この磁気ディスクに対するイニシャライズを行っている。磁気ディスクのイニシャライズは、サーボによる磁気ヘッドのトラッキング性能を高めるために行っている。
【０００３】
このように高精度のトラッキングを可能にすることは、磁気ディスク駆動装置で使用する磁気ディスクのトラック密度を向上させてもディジタル情報信号を正確に磁気ディスクの所定のアドレスに記録したりあるいは所定のアドレスからのディジタル情報信号の再生を可能にする。この結果、磁気ディスクは、記録容量を増大させることができることになる。
【０００４】
この位置決め信号を予め記録する磁気ディスクには、例えば磁気ディスクをトラック方向に複数個に分けたセクタを設け、これらの各セクタの先頭位置に上記位置決め信号を書き込んだセクタサーボ方式を可能にする磁気ディスクや上記位置決め信号を磁気ディスクの磁性膜の深層に予め書き込んでおき、データ信号を上記磁性膜の上である表層に記録する埋込みサーボ方式による磁気ディスク等がある。
【０００５】
また、磁気ディスクには、特開平３−２２８２１９号公報に示されるように非磁性基板の凹凸パターンに倣う磁性層の凹部と凸部で異なる方向に磁化させているため、信号読み取り用磁化反転パターンを凹凸パターニングの精度で磁気ディスク体に形成することによってトラック密度を向上させることができるようにしている磁気ディスクが提案されている。特に、水平磁化の場合には、広いギャップを有するヘッドと狭いヘッドを用いて逆方向に磁界を加えることにより、ヘッド送り精度にかかわらず凹部と凸部に正確に所定の方向に磁化させることができるため、製作が容易であり位置決め精度が向上することが記載されている。また、この凹凸パターンをヘッド位置決め信号として使用するだけではなく、予め著作権情報などを媒体に記録しておくことで、記録された情報の保護や管理を容易に行なうこともできる。
【０００６】
ところで、磁気ディスクの線記録密度を高めることにより高密度記録化を図るためには、垂直磁気記録方式を利用することが一般に知られている。垂直磁気記録方式においては、磁気記録層を膜面に対して垂直方向に磁化させて情報を記録するが、この際、記録時に磁気ヘッドから発生する磁場が効率的に磁気記録層に対して垂直方向に印加されるように、磁気記録層の下に高い透磁率を有する軟磁性層を形成することが行なわれている。磁気ヘッドから発生した磁束はこの軟磁性層に集中するため、磁気記録層には強い垂直方向の磁場が印加される。なお、軟磁性層の磁化は、膜面に平行な方向、特に磁気ディスクにおいてはその半径方向に向いていることが、記録時の磁場強度の確保と再生時の信号の乱れを防ぐためには必要とされ、軟磁性層は例えば成膜時に磁場を印加する等の方法でその方向が磁化容易軸となるように作製されている。
【０００７】
さらに、上述した基板上の凹凸パターンによるトラック密度の向上と、垂直記録方式の採用による線記録密度の向上の組み合わせによって更なる高記録密度を達成する手段が、特開平７−１５３０４７号公報に記載されている。ここでは、まず比較的強い垂直方向の磁界を印加することで凹部、凸部双方の磁気記録層を同じ方向（例えば上向き）に磁化した後、それとは逆向きで弱い垂直方向の磁界を印加することで凸部の磁気記録層のみを逆方向（この場合下向き）に磁化して使用することが記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
垂直磁気記録方式においても、記録密度の向上に対応して記録及び再生時の分解能を向上するために、ヘッドと媒体間のスペーシングは数１０ｎｍ以下にまで低下させることが必要とされ、特に記録時にヘッドが発生する垂直方向の磁場の急峻性を増すために、上述のヘッド、媒体間のスペーシングだけでなく、媒体の保護層及び磁気記録層を可能な限り薄膜化し、ヘッド磁極先端部と媒体の軟磁性層との間の距離を小さくすることが有効とされている。この場合、ヘッドから発生する磁束はほとんど減衰せずに軟磁性層に集中するため、非磁性基体に凹凸パターンが形成されていても、凹部の磁気記録層の磁化を反転させずに凸部のみの磁気記録層の磁化を反転させることは、印加する磁場の強度をどのように調整しても非常に困難であることが明らかとなってきた。
【０００９】
そこで、本発明の目的は以上のような問題を解消した垂直磁気記録媒体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、非磁性基体上に相対的な凹凸パターンが形成され、当該非磁性基体上に少なくとも軟磁性層、磁気記録層、保護層が順次積層され、前記磁気記録層に情報信号を垂直方向に記録する垂直磁気記録媒体であって、前記凹凸パターンの凹部の深さ及び前記軟磁性層の膜厚が少なくとも前記凹凸パターンの凹部の長さ及び幅よりも大きく、当該凹部内の前記軟磁性層の磁化容易軸がその形状磁気異方性により媒体面に対して垂直方向に向いており、ヘッド位置決め信号または著作権情報を示す信号を検出するための磁束を、前記凹凸パターンの凹部の軟磁性層の磁化により発生させたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１において、前記凹凸パターンの凹部の膜面に平行な断面積が深さ方向に徐々に小さくなっていることを特徴とする。
【００１４】
本発明では、非磁性基体上の凹凸パターン部分をヘッド位置決め信号、または著作権情報その他の信号として用いる際に、その磁気記録層の磁化を利用するのではなく、凹部の軟磁性層の磁化を利用する。この際、凹部の形状を所定のものにすることによって、形状磁気異方性により、その内部の磁化は膜面に垂直方向が磁化容易軸となるため、ここから発生する磁束を信号として利用することができる。
【００１５】
凹部以外の領域の軟磁性層の磁化は膜面に平行な方向を向いているため、ヘッドはその領域の軟磁性層からの磁束は検出せず、したがって垂直方向を向いた凹部の軟磁性層からの磁束のみを信号として検出できる。また、垂直方向を向いた凹部の軟磁性層からの磁束は磁気記録層から発生する磁束よりも大きいため、磁気記録層の磁化状態によらず、軟磁性層の磁化状態、すなわち凹凸パターンに対応した信号を検出することができる。
【００１６】
また、このような構成の垂直磁気記録媒体において、凹凸パターンに対応した信号を磁気的に書きこむ際には、媒体全体に一方向（即ち上向きか下向き）の垂直方向磁界を印加して取り去るだけで、凹部の軟磁性層は及び磁気記録層は全て一方向に磁化され、凹部以外の軟磁性層の磁化は膜面内方向（磁化容易軸方向）に向くので、それ以上の工程を経ずに済むという大きな利点が生じる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の垂直磁気記録媒体の断面模式図である。本発明の垂直磁気記録媒体は、予めヘッド位置決め信号、または著作権情報その他の信号となる凹部１１が形成された非磁性基体１上に、少なくとも軟磁性層２、磁気記録層３、保護層４が順次形成された構造を有している。
【００１８】
本発明の非磁性基体１は、ヘッド位置決め信号、または著作権情報その他の信号を予め相対的な凹凸パターンとして形成したものを使用する。非磁性基体１の材料としては、従来用いられているＮｉＰメッキを施したＡｌ合金基板や強化ガラス基板を用い、凹凸パターンを例えばフォトリソグラフィ等の手法で形成することも可能であるが、ガラス材料、またはポリカーボネートやポリオレフィン等のプラスチック樹脂を用い、予め凹凸パターンを有する金型を用いて射出成形により作製することが、量産性を考慮すると好ましい。
【００１９】
図２は、非磁性基体１上の凹部１１の寸法を示す模式図である。図に示すように凹部１１の幅Ｗ、長さＬ及び深さＤを定義する。本発明では、ヘッド位置決め信号、または著作権情報その他の信号を、非磁性基体１上に設けられた図１及び図２に示すような凹部１１と、凹部では無い基板面上の領域とにより記録する。この際、凹部の幅Ｗ及び長さＬに対して少なくとも深さＤが大きくなる、すなわちＷ＜ＤかつＬ＜Ｄであるように凹部１１を形成することが、後述する軟磁性層２の磁化容易軸を膜面に対し垂直方向に向けるために必要となる。
【００２０】
また、凹部１１の形状を、図３に示すように、膜面に平行な断面積が深さ方向に徐々に小さくなるように形成した場合、さらに効率的に軟磁性層２の磁化容易軸を膜面に対し垂直方向に向けることが可能となる。
【００２１】
軟磁性層２としては、ＮｉＦｅ合金、ＦｅＳｉＡｌ合金やＣｏを主体とする非晶質材料を初めとする、比較的透磁率の高い各種の材料を用いることができる。軟磁性層２は、その成腹中に磁場を印加することなどによって、膜面内、特に磁気ディスクにおいてはその半径方向が磁化容易軸となっていることが望ましい。さらに軟磁性層２の膜厚ｄは、少なくとも上述の凹部１１の幅Ｗ及び長さＬより大きい、即ちＷ＜ｄかつＬ＜ｄであることが必要である。さらに凹部の深さＤは軟磁性層の膜厚ｄよりも深いことが望ましい。
【００２２】
このようにして凹部１１を有する非磁性基体１上に形成された軟磁性層２の磁化容易軸方向は、凹部以外の領域では膜面内方向であるが、凹部においては形状磁気異方性の効果によりその磁化容易軸が膜面に対して垂直方向に向くことになる。
【００２３】
なお、列えば従来のハードディスクなどで用いられているヘッド位置情報に必要な信号は、長さが１μｍ程度以上と比較的長いものがあり、その長さより深い凹部と厚い軟磁性層膜厚を形成することは困難であるが、これらを短い周期の信号で変調し、ヘッドによって再生した後に復調すること等により、本発明で記載された寸法の凹部を用いることが可能となる。
【００２４】
磁気記録層３は、ＣｏＣｒ，ＣｏＣｒＰｔ等のＣｏ合金や希土類−遷移金属アモルファス合金、ＣｏとＰｄやＰｔ等を繰り返し積層したものなど、従来使用されている垂直磁化膜を適宜使用することができる。磁気記録層３の膜厚は特に本発明の作用に影響を及ぼすものではなく、十分な再生信号が発生でき、かつヘッド磁場の急峻性を損なわない程度の膜厚、すなわち５ｎｍから５０ｎｍ程度であればよい。また、軟磁性層２と磁気記録層３の間には、磁気記録層の構造制御等のために非磁性の中間層を付与してもよい。
【００２５】
保護層４は、例えばカーボンを主体とする２〜１０ｎｍ程度の膜厚の薄膜のように、従来から使用されている保護層を使用できる。さらに保護層４上に磁気ヘッドとの摩擦磨耗特性を向上させるために液体潤滑材層を形成してもよい。
【００２６】
このようにして形成した垂直磁気記録媒体の全面に、膜面に対し垂直方向の磁場（図中矢印で示した下向きの方向）を印加したのち取り去った場合の各層の磁化の向きと、その媒体面上を再生ヘッドが通過した場合の再生信号の変化の模式図を図４に示す。磁気記録層３の磁化は全て下を向き、また凹部以外の軟磁性層の磁化はその磁化容易軸方向である膜面内方向に戻る。そして凹部の軟磁性層の磁化は、その磁化容易軸が膜面に対して垂直方向であることから磁場が印加された下向きとなる。これに対応して、再生信号は凹部に対応した部分とそうでない部分で図に示すような出力変化を生じるため、これをヘッド位置情報等に使用することが可能となる。
【００２７】
（実施例）
以下に本発明の実施例を説明する。
【００２８】
実施例１
非磁性基体１として、３．５インチ円形状の射出成形されたポリカーボネート基板を用いた。この非磁性基体上には、予め幅及び長さが１００ｎｍで、深さＤを５０〜２００ｎｍまで変化させた凹部を、同一円周上に２００ｎｍおきに形成した。この非磁性基体をスパッタ装置内に導入し、Ｃｏ８３、Ｚｒ７Ｎｂ１０合金をターゲットとして、ＤＣマグネトロンスパッタ法によりＣｏＺｒＮｂ合金軟磁性層２をそれぞれの基体の凹部の深さに相当する膜厚まで形成した。引き続いて１０ｎｍの膜厚のＴｉ中間層、３０ｎｍの膜厚のＣｏ７０Ｃｒ２０Ｐｔ１０磁気記録層及びカーボン保護膜を順次スパッタリング法により形成し、そののちパーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑層２ｎｍをスピンコート法により形成して垂直磁気記録媒体を作製した。
【００２９】
次に磁気ヘッドとして書込み素子が単磁極方式、読出し素子がＧＭＲ方式であるヘッドを用い、スピンスタンドテスターにより、作製した媒体の凹部を形成してあるトラック位置で、まず媒体膜面に垂直で下向きの直流磁場を印加しながら記録を行なった後、同一トラックにおいて信号の読出しを行なった。表１に、非磁性基体上に設けた凹部の深さＤと再生された信号の品質をまとめた表を示す。
【００３０】
【表１】
0004517329.tif 000002
【００３１】
*再生振幅はＤ＝１００ｎｍのときを１とした比率で示した。
【００３２】
表１より、凹部の深さＤが幅及び長さを超えた場合に、優れた品質の信号が再生できることが明らかとなった。
【００３３】
実施例２
非磁性基体１に設けた凹部の幅Ｗ及び長さＬを１００ｎｍ、深さＤを１５０ｎｍとし、その底部における幅及び長さを５０ｎｍと狭め、図３に示すような凹部を形成したこと以外は実施例１と同様にして垂直磁気記録媒体を作製し、同様な評価を行なった。図５のＡに、底部の幅及び長さを狭めた媒体から得られる再生出力信号波形を示し、図５のＢに底部の幅及び長さを狭めていない媒体から得られる再生出力信号波形を示す。
【００３４】
底部の幅及び長さを狭めた媒体からの再生出力はより高品質であり、凹部の形状を変更することで大きな効果が得られることがわかる。これは軟磁性層の形状に起因する磁気異方性が増大したことで、軟磁性層の磁化がより一方向にそろったことが原因と考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、非磁性基体上の相対的な凹凸パターン部分を所定の信号、例えばヘッド位置決め信号、または著作権情報その他の信号として用いる際に、その磁気記録層の磁化を利用するのではなく、凹部の軟磁性層の磁化を利用することによって、ここから発生する磁束を信号として利用することができる。この際、凹部の形状を所定のもの、すなわち非磁性基体上の凹部の深さ及び前記軟磁性層の膜厚が少なくともその凹部の長さ及び幅よりも大きくすることによって、形状磁気異方性により、その内部の磁化は膜面に垂直方向が磁化容易軸となるため、ここから発生する磁束を信号として利用することができる。さらに該凹部の、膜面に平行な断面積を深さ方向に徐々に小さくすることで必要な形状磁気異方性を増すことができる。
【００３６】
このようにして形成された垂直磁気記録媒体は、ヘッド位置決め信号の精度の向上によるトラック密度の向上と、垂直記録方式を用いることによる線記録密度の向上の両者の効果により、高い記録密度を容易に実現することが可能となる。さらにこの凹凸パターンをヘッド位置決め信号として使用するだけではなく、予め著作権情報などを媒体に記録しておくことで、記録された情報の保護や管理を容易に行なうこともできる。
【００３７】
さらに、このような構成の垂直磁気記録媒体において、凹凸パターンに対応した信号を磁気的に書きこむ際には、媒体全体に一方向（即ち上向きか下向き）の垂直方向磁界を印加して取り去るだけで、凹部の軟磁性層は及び磁気記録層は全て一方向に磁化され、凹部以外の軟磁性層の磁化は膜面内方向（磁化容易軸方向）に向くので、それ以上の工程を経ずに済むという大きな利点が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の垂直磁気記録媒体の断面模式図である。
【図２】非磁性基体１上の凹部１１の寸法を示す模式図である。
【図３】本発明で示された、膜面に平行な断面積を深さ方向に徐々に小さくなる凹部の形状を示す模式図である。
【図４】本発明の垂直磁気記録媒体の全面に、膜面に対し垂直方向の磁場（図中矢印で示した下向きの方向）を印加したのち取り去った場合の各層の磁化の向きと、その媒体面上を再生ヘッドが通過した場合の再生信号の変化の模式図である。
【図５】底部の幅及び長さを狭めた媒体及び狭めていない媒体のそれぞれから得られた再生出力信号波形を示す図である。
【符号の説明】
１    非磁性着体
２    軟磁性層
３    磁気記録層
４    保護層
１１    凹部
【図１】
0004517329.tif 000003
【図２】
0004517329.tif 000004
【図３】
0004517329.tif 000005
【図４】
0004517329.tif 000006
【図５】
0004517329.tif 000007