(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録トラック方向に沿って周期的に配列した複数の記録セルとこれらの記録セル間を分離する非磁性領域とを有する磁気記録媒体と、この磁気記録媒体に磁場を印加して前記記録セルに情報を記録する磁場印加記録手段と、前記磁場印加記録手段の磁場の印加により生ずる漏れ磁場を検出する検出手段と、前記漏れ磁場の検出に基づき前記磁場印加記録手段による記録タイミングを制御する制御手段とを具備することを特徴とする磁気記録装置。
【請求項２】
前記磁気記録媒体は、互いに隣り合う記録トラック上に位置する最近接の２つの記録セルの中心が該記録トラック方向に沿ってｎ分の１周期（ｎは２以上の整数）ずれてい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】
前記磁気記録媒体は、互いに隣り合う記録トラック上に位置する最近接の２つの記録セルの中心が該記録トラック方向に沿って２分の１周期ずれていることを特徴とする請求項２記載の磁気記録装置。
【請求項４】
前記記録セルは垂直磁気記録層からなり、前記磁気記録媒体は該記録セルの下に軟磁性層を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気記録装置。
【請求項５】
前記磁場印加記録手段は単磁極ヘッドを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気記録装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記磁気記録媒体の記録セルに記録された情報をも検出して読み出すことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気記録装置。
【請求項７】
記録トラック方向に沿って周期的に配列した複数の記録セルとこれらの記録セル間を分離する非磁性領域とを有する磁気記録媒体に磁気記録を行う方法であって、この磁気記録媒体に磁場を印加して前記記録セルに情報を記録し、前記磁場印加記録手段の磁場の印加により生ずる漏れ磁場を検出し、前記漏れ磁場の検出
に基づき前記磁場印加記録手段による記録タイミングを制御することを特徴とする磁気記録方法。
【請求項８】
記録トラック方向に沿って周期的に配列した複数の記録セルとこれらの記録セル間を分離する非磁性領域とを有する磁気記録媒体に磁気記録を行う方法であって、この磁気記録媒体に電流磁場を印加して前記記録セルに情報を記録し、前記磁場印加記録手段の電流磁場の印加により生ずる該磁場印加記録手段における電流変化を検出し、前記電流変化の検出に基づき前記磁場印加記録手段による記録タイミングを制御することを特徴とする磁気記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録装置及び磁気記録方法に係わり、特に高密度記録が可能な磁気記録装置及び磁気記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコンなど情報機器の飛躍的な機能向上により、ユーザーの扱う情報は著しく増大してきている。このような状況により、従来より飛躍的に記録密度の高い記録再生装置に対する期待は高まるばかりである。記録密度を向上させるためには、記録媒体において記録を書きこむ単位である一つの記録マークの大きさを微小化することが必要である。しかし、従来の記録再生装置において記録マークの微小化は大きな困難に直面している。
【０００３】
例えばハードディスク装置のように磁気記録媒体を用いた磁気記録の場合には、記録層には粒度分布の広い多結晶体を用いている。しかし結晶の熱揺らぎのため、粒径の小さい多結晶体では記録が不安定となる。記録マークが大きい場合は問題ないが、記録マークが小さいと記録の不安定性やノイズの増大が生じてしまう。これは記録マークに含まれる結晶粒の数が少なくなることが要因となっている。この問題を防ぐためには、熱ゆらぎに強く小さい結晶粒がそろった媒体を用いればよい。しかし、このような媒体では書き込みに非常に大きな磁界が必要になり、結果的に書き込めなくなるといった問題が生じる。
【０００４】
熱ゆらぎに強く小さい結晶粒のそろった多結晶媒体やＳｉＯ2のようなマトリックス中に微小粒子が分散したグラニュラー媒体に対しては、加熱して保磁力を低下させて書き込み、急冷することによってその記録を保持させる方法が提案されている。この方法は熱アシスト磁気記録と呼ばれる。熱を与える手段としては近接場光を照射する方法や電子線を照射する方法が挙げられる。これらの方法は加熱スポットを小さくできることから高密度記録に有利である。しかし、熱アシスト記録においては、熱の印加と記録磁界印加のタイミングが極めて難しく、加熱して保磁力を下げて記録磁界で信号を書き込んでも、急冷がうまくいかないと記録が消去される。
【０００５】
一方、熱揺らぎに対する対策として、あらかじめ記録材料を非記録材料により分断し、比較的大きな体積を有する単一の記録材料粒子を単一の記録セルとして記録再生を行うパターンドメディアが提案されている（Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ  ｅｔａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，７６（１９９４）ｐｐ６６７３；ＵＳ  Ｐａｔｅｎｔ  ５，８２０，７６８および５，９５６，２１６；Ｒ．Ｈ．Ｍ．Ｎｅｗ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ１２（１９９４）ｐｐ３１９６；荻野谷他，特開平１０−２３３０１５号公報）。しかしながら、パターンドメディアの場合には記録セルが固定されているため、記録のタイミングがずれると記録ミスが生じやすいといった問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、Ｔｂｐｓｉ級の記録密度を実現するために、パターンドメディアは有効な手段であるが、記録タイミングのずれの制御は十分ではない。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、高密度化が可能で、書き込みミスの少ない磁気記録装置及び磁気記録方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の第１の磁気記録装置は、記録トラック方向に沿って周期的に配列した複数の記録セルとこれらの記録セル間を分離する非磁性領域とを有する磁気記録媒体と、この磁気記録媒体に磁場を印加して前記記録セルに情報を記録する磁場印加記録手段と、前記磁場印加記録手段の磁場の印加により生ずる漏れ磁場を検出する検出手段と、前記漏れ磁場の検出に基づき前記磁場印加記録手段による記録タイミングを制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
以上の各本発明において、以下の構成を備えることが望ましい。
【００１２】
（１）前記磁気記録媒体は、互いに隣り合う記録トラック上に位置する最近接の２つの記録セルの中心が該記録トラック方向に沿ってｎ分の１周期（ｎは２以上の整数）ずれていること。
【００１３】
（２）前記磁気記録媒体は、互いに隣り合う記録トラック上に位置する最近接の２つの記録セルの中心が該記録トラック方向に沿って２分の１周期ずれていること。
【００１４】
（３）前記記録セルは垂直磁気記録層からなり、前記磁気記録媒体は該記録セルの下に軟磁性層を有すること。
【００１５】
（４）前記磁場印加記録手段は単磁極ヘッドを有すること。
【００１６】
（５）前記検出手段は、前記磁気記録媒体の記録セルに記録された情報をも検出して読み出すこと。
【００１７】
また、本発明の第１の磁気記録方法は、記録トラック方向に沿って周期的に配列した複数の記録セルとこれらの記録セル間を分離する非磁性領域とを有する磁気記録媒体に磁気記録を行う方法であって、この磁気記録媒体に磁場を印加して前記記録セルに情報を記録し、前記磁場印加記録手段の磁場の印加により生ずる漏れ磁場を検出し、前記漏れ磁場の検出に基づき前記磁場印加記録手段による記録タイミングを制御することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第２の磁気記録方法は、記録トラック方向に沿って周期的に配列した複数の記録セルとこれらの記録セル間を分離する非磁性領域とを有する磁気記録媒体に磁気記録を行う方法であって、この磁気記録媒体に電流磁場を印加して前記記録セルに情報を記録し、前記磁場印加記録手段の電流磁場の印加により生ずる該磁場印加記録手段における電流変化を検出し、前記電流変化の検出に基づき前記磁場印加記録手段による記録タイミングを制御することを特徴とする。
【００２０】
かかる本発明の磁気記録方法において、上述した磁気記録装置の望ましい構成を備えることが望ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いつつ詳細に説明する。
【００２２】
まず、パターンドメディアの問題点について説明する。パターンドメディアへの記録においては、周期構造を持った記録セルのパターンと磁場印加手段の書き込みタイミングが一度ずれた場合、例えば磁場印加手段の真下に記録セルがない状態で当該磁場印加手段により磁場が印加される状態が続くことになる。かかる状態ではかなり多数の記録セルにおいて書き込みの失敗が生じる。
【００２３】
これに対して、本発明の磁気記録装置や磁気記録方法によれば、記録書き込みのための磁気記録書き込み手段（磁場印加記録手段）と、該磁気記録書き込み手段が記録セルに情報を書き込めたことを示す信号を書き込みと略同時に検知することが可能な検知手段と、前記磁気記録書き込み手段による書き込みタイミングを制御する制御器とを有することにより、書き込みの失敗を極めて短時間で検知して、書き込みタイミングを修正することにより書き込み失敗の記録セルの数を減らすことができる。
【００２４】
本発明において用いられる磁気記録媒体は、互いに隣り合う記録トラック上に位置する最近接の２つの記録セルの中心がトラック方向に沿って１／ｎ周期（ｎは２以上の整数）、特に１／２周期ずれていることが好ましい。このような磁気記録媒体では、記録セル間の距離を離すことが可能であり、他トラックへの間違った記録を防ぐことができる。このような磁気記録媒体は自己組織化分子等を用いて容易に製造できる。
【００２５】
本発明において用いられる検知手段は、信号読み出しのための磁気センサー、若しくは磁気書き込み手段に流れる電流の測定器を備えることが好ましい。磁気センサーには高感度のＧＭＲやＴＭＲ素子が好ましい。磁気書き込み手段としては高強度の磁場を発生できる磁気ヘッドや磁気プローブなどの磁場印加手段や、一方向のスピンを持った電子を注入するスピンヘッドやスピンプローブなどのスピン注入手段が好ましい。
【００２６】
パターンドメディアにおいては、通常の磁性媒体とは異なり、非磁性部と磁性体である記録セルが周期構造を持つ。したがって、磁気ヘッドや磁気プローブなどの磁場印加手段から印加される磁場や記録媒体が形成する磁界形状は、磁場印加手段が記録セル上にある場合と非磁性部上にある場合では異なる。検出手段はこの磁界形状の違いを検知する。即ち、磁場印加手段が記録セル上にある場合には、書き込みがうまくいくことにより磁場印加手段と記録媒体の間に磁気回路が形成され、磁場印加手段の漏れ磁場は小さい。これに対して磁場印加手段が非磁性部上にある場合、漏れ磁場は大きくなる。
【００２７】
本発明における検出手段はこれらの磁場の違いを検出する。即ち、磁気センサーを用いて信号の読み出しを行う場合においては、磁場印加手段が記録セル上にある状態では、書き込みがうまくいくことにより磁場印加手段と記録媒体の間に磁気回路が形成され、磁場印加手段の漏れ磁場は小さいため、検出する信号パルスは小さい。これに対して磁場印加手段が非磁性部上にある状態では、書き込みがうまくいかず漏れ磁場は大きくなるので、検出する信号パルスは大きくなる。この場合、磁場印加手段の磁場の方向によって信号パルスの正負が変化する。
【００２８】
磁場印加手段のコイルに流れる電流の測定器を検出手段とする場合は、磁場印加手段が記録セル上にある状態では、書き込みがうまくいくことにより磁場印加手段と記録媒体の間に磁気回路が形成され、コイルには記録書き込み時とは逆の起電力が誘起されるため検出される電流パルスは小さくなる。これに対して磁場印加手段が非磁性部上にある状態では、書き込みがうまくいかず検出される電流パルスは大きくなる。
【００２９】
特願平2001-284467で示された電流注入手段による磁気記録媒体のスピン反転を利用して磁気記録書き込みを行う場合には、書き込みと電流注入が対応するため、注入電流を検出することにより高感度に信号を検出することが可能である。
【００３０】
これらの検出手段は、時定数にもよるが磁気記録書き込みと略同時に書き込みがうまくいったかどうかを検出することが可能である。
【００３１】
本発明における記録媒体は、記録セルが垂直磁気記録媒体からなり、記録セルの下部には軟磁性層を有し、かつ磁気記録書き込み手段として単磁極ヘッドを有することが好ましい。垂直磁気記録媒体の方が長手記録媒体より高密度化に適し、また、記録セルの下部には軟磁性層を有し、かつ磁気記録書き込み手段として単磁極ヘッドを有する方が、記録セルに磁界が集中しやすく、磁気記録書き込み手段と記録媒体の間に磁気回路が形成しやすい。
【００３２】
磁気記録書き込み手段の磁気記録媒体に対する相対位置は、駆動装置、例えば圧電素子を含むアクチュエータによって調整される。
【００３３】
本発明の制御器は、検出手段により検出された、記録セルに情報を書き込めたかどうかを示す信号に基づき、正しく情報を書き込めるように磁気記録書き込み手段による書き込みタイミングを制御する。具体的な制御器としては、システムＬＳＩが用いられる。制御器は、磁気記録装置を組み立てた後、書き込み、読み出しをトライして、最適システムを自己学習する機能を有することがさらに好ましい。
【００３４】
なお、制御器による書き込みタイミング制御は、記録媒体への記録のたびに自動的に行わせても良いし、記録精度が所定値以下に低下した時に自動的に行わせても良い。あるいは使用環境温度が変化した時などに使用者の判断で制御器を作動させても良い。
【００３５】
本発明の磁気記録装置では熱アシスト記録を行うための手段があってもよい。加熱手段は特に限定されないが、近接場光または電子線が好ましい。加熱手段として近接場光や電子線を用いると、極めて小さいトラック幅を加熱することができる。特に、記録媒体を直接加熱することが可能で、記録媒体表面に存在する潤滑剤へのダメージが少ない近接場光が最も好ましい。
【００３６】
本発明の磁気記録装置では、通常のＨＤＤのように媒体ディスクを回転させてもよいし、媒体をＸＹ駆動してもよい。また書き込みおよび読み出し手段は平坦なヘッド構造を有しても良いし、プローブのように先端がとがった構造であってもよい。書き込みおよび読み出し手段が複数集積されたものを用いてもよい。
【００３７】
次に、本発明の一実施形態に係る磁気記録装置をさらに具体的に説明する。図１はその構成を示す断面図である。図１に示すように、磁気記録媒体１１は複数の記録セル１２が非記録領域（非磁性領域）１３で互いに分離して形成されている。記録セルの下部には分離層１４を挟んで軟磁性層１５が形成されている。磁気記録媒体１１の上方には磁気記録書き込み手段としての単磁極ヘッド部１６ａを有する固定部１が配置されている。１６ｂはＳｉＯ2等からなる絶縁層、１８ａ、１８ｂは磁場を生成する渦巻き状コイル、１７は磁気回路を形成するためのリターンパスである。１ｂは磁気回路を通る磁束を示し、１ｄは漏れ磁界を示す。
【００３８】
１９はＧＭＲヘッド部であり、信号読み出しのための磁気センサーである。ＧＭＲヘッド部１９により、記録セル１２に情報を書き込めたかどうかを示す信号を得る。ＧＭＲヘッド部１９は単磁極ヘッド部１６ａと所定距離隔てて固定部１に固定されており、磁気シールド１ａで囲まれている。１ｃは単磁極ヘッド部１６ａ及びＧＭＲヘッド部１９の進行方向を示す。ＧＭＲヘッド部１９はリターンパス１７の右側に位置してもよい。図１のように単磁極ヘッド部１６ａとＧＭＲヘッド部１９とを近接して配置することが望ましい。
【００３９】
２は検出信号処理手段、３は制御手段、４はタイミング制御器である。検出信号処理手段２により、検出した漏れ磁場等の信号処理を行い、さらに制御手段３が、得られた信号処理結果に基づき、正しく情報を書き込めるようにタイミング制御器４を作動させ、このタイミング制御器４により単磁極ヘッド部１６ａによる磁場印加のタイミングが制御される。
【００４０】
次に、上述した構成の磁気記録装置の動作について説明する。図２は、ＧＭＲヘッド部１９の出力電圧の時間変化を示した説明図である。２１は、ＧＭＲヘッド部１９の真下の下向きの磁化を持つ記録セル１２からの信号である。２２は、単磁極ヘッド部１６ａから下向きの磁界が印加されて真下の記録セル１２が下向きに磁化されて軟磁性層１５及びリターンパス１７との間で磁気回路が形成された場合の信号である。ＧＭＲヘッド部１９は他の記録セルからの信号が邪魔しないように磁気シールド１ａで囲まれているが、単磁極ヘッド部１６ａからのパルス磁界は非常に強いため漏れ磁界１ｄを検知することが可能となる。この場合には漏れ磁界１ｄが比較的小さいため、ピークは小さい。２３は、ＧＭＲヘッド部１９の真下の上向き磁化を持つ記録セル１２からの信号である。２４は、単磁極ヘッド部１６ａから上向きの磁界が印加されて真下の記録セル１２が上向きに磁化されて軟磁性層１５およびリターンパス１７との間で磁気回路が形成された場合の信号である。この場合にも漏れ磁界が小さいため、ピークは小さい。
【００４１】
２５は、単磁極ヘッド１６ａから下向きの磁界が印加されたが、タイミングがずれて記録セルが下向きに磁化されなかった場合の信号である。この場合には軟磁性層１５およびリターンパス１７への磁気回路がうまく形成されず、もれ磁界１ｄが大きくなる。そのため、２５の信号ピークは大きくなる。単磁極ヘッド１６ａからの漏れ磁界１ｄによる信号２２、２４、２５の形状は単磁極ヘッド１６ａとＧＭＲヘッド部１９とが同速度で移動しているため、変化しないが、記録セルからの信号２１、２３は記録セル１２とＧＭＲヘッド部１９間の相対速度により変化する。図２の場合は比較的相対的速度が小さい場合である。相対速度が増すと信号２１、２３のピーク値は低下し、分別しにくくなるが、信号２２、２４、２５の形状はほぼ同じであり十分検出可能である。
【００４２】
２５のような信号ピークが検出された場合には、制御手段３の制御によりタイミング制御器４から磁場印加のタイミングの位相をずらす信号を発生する。どれほどずらすかについては、例えば、前もって３０度と決めておいて書き込みがうまくいくかどうか試行錯誤的に行ってもよいが、前もって、うまく記録される時の記録セル１２からの信号ピークと磁場印加のパルス信号との間の位相のずれを学習しておいて、そのずれに合うように位相をずらす方が好ましい。うまく記録される時の記録セルからの信号ピークと磁場印加のパルス信号との間の位相のずれは装置固有の値である。
【００４３】
図３は、コイル１８ａ及び１８ｂに流れる電流の時間変化を示した説明図である。３１は、下向きの磁界パルスを与えて記録セル１２への記録がうまく行った場合の信号である。３２は、上向きの磁界パルスを与えて記録セル１２への記録がうまく行った場合の信号である。一方、３３は上向きの磁界パルスを与えて記録セル１２への記録がうまく行かなかった場合の信号である。
【００４４】
記録セル１２への記録がうまく行った場合は、誘導電流の発生によりコイル１８ａ及び１８ｂに流れる電流が小さくなり、電流信号の大きさは小さくなる。一方、記録セル１２への記録がうまく行かなかった場合は、誘導電流の発生は小さくコイル１８ａ及び１８ｂに流れる電流が大きくなり、電流信号の大きさは大きくなる。このように、コイル１８ａ及び１８ｂに流れる電流を測定することにより、記録セル１２に対する記録がうまく行ったかどうかを判断することが可能である。
【００４５】
なお、図１は１つの記録セル１２に記録を行う場合を示しているが、２つ以上の記録セルに記録を行うようにしてもよい。図４はこれを示す上面図である。図４（ａ）に示すように、互いに隣り合う記録トラック上に位置する最近接の２つの記録セル４１ａの中心がトラック方向に沿って１／ｎ周期（ｎは２以上の整数。図４ではｎは２。）ずれた磁気記録媒体に対して、ずれた記録セル４１ａを含むように記録トラック方向に対して斜めにヘッド４２ａ（単磁極ヘッド部１６ａやＧＭＲヘッド部１９）を配置しても良い。また、図４（ｂ）に示すように、ずれのない記録セル４１ｂに対して記録トラック方向に垂直にヘッド４２ｂ（単磁極ヘッド部１６ａやＧＭＲヘッド部１９）を配置しても良い。さらにまた、図４（ｃ）に示すように、図４（ａ）の如くずれた記録トラックが３本並んでいる場合において、ずれた記録セル４１ｃを含むように記録トラック方向に対して斜めにヘッド４２ｃ（単磁極ヘッド部１６ａやＧＭＲヘッド部１９）を配置しても良い。図４（ａ）や図４（ｃ）の磁気記録媒体では、記録セル間の距離を離すことが可能であり、他の記録トラックへの間違った記録を防ぐことができる。このような磁気記録媒体は自己組織化分子を用いて容易に製造できる。なお、図４において、一つの記録セルに一つの情報が記録されていても良いし、複数の記録セルに一つの情報が記録されていても良い。
【００４６】
本発明に係る磁気記録媒体は例えば以下のような方法によって作製することができる。即ち、本発明の磁気記録媒体の製造方法としては、基板上に記録トラック帯に対応する、連続的または断続的な溝領域または特定の化学成分を含む帯領域を形成する工程と、前記溝領域または帯領域に、自己組織化分子または微粒子の２次元的な規則配列構造を形成する工程と、前記規則配列構造に対応する記録セルを形成する工程とを具備したものを採用することができる。
【００４７】
より具体的に説明すると、凹凸を有する溝構造を用いる場合には、凹凸の段差の部分により自己組織化粒子の結晶ドメインを断つことにより、溝に沿った規則配列を実現することができる。
【００４８】
特定の化学成分をパターニングした帯領域を用いる場合には、自己組織化粒子の化学的な表面状態と帯領域の化学成分の表面状態を適当に選択することにより、自己組織化粒子が吸着する部分としない部分を形成することができる。自己組織化粒子が吸着する部分においてのみ規則配列化が起こり、帯構造に沿った規則配列が得られる。また、化学パターンにより自己組織化粒子と表面との相互作用を変えることにより、ある相互作用が起こる化学パターン上でのみ所望の規則配列が得られ、別の化学パターン上では規則配列が得られずランダムな配列などになるようにすることも可能である。帯構造の幅は、自己組織化粒子が自然に（つまり帯構造が存在しない場合に）形成する規則配列の大きさより十分小さくする必要がある。このような条件を満たせば、自己組織化粒子は帯構造の幅方向には規則正しく列が並んだ構造を形成することが可能である。
【００４９】
自己組織化粒子としては、ブロックコポリマー、またはポリマー、金属、半導体、酸化物などからなる数ｎｍ〜１００ｎｍ径の微粒子などが利用可能である。ブロックコポリマーを利用する場合には、自己組織化粒子を形成した後、２種類以上のブロックのうち１つを選択的に除去できるものを用いる。この場合、ブロックどうしの間でのＲＩＥまたはその他のエッチングなどに対するエッチングレートの差を利用することが好ましい。
【００５０】
以上のような方法により自己組織化粒子の規則配列を形成した後、自己組織化粒子をマスクとして、あらかじめ形成しておいた下地の記録層をイオンミリングなどにより削り、所望の規則配列した記録セル列を形成することができる。記録層をより高いアスペクト比で削るためには、記録層と自己組織化粒子膜との間にＳｉＯ2やＳｉなどの膜を形成し、ＲＩＥなどにより自己組織化粒子の規則配列パターンをＳｉＯ2やＳｉに転写（パターントランスファー）した後、記録層を加工することも有効である。ＳｉＯ2やＳｉはＲＩＥにより高いアスペクト比で削ることができるため、これをマスクにして加工することにより、記録層をより高いアスペクト比でエッチングすることができる。
【００５１】
上記のようにして作製した記録セルの規則配列をマトリックス材料（非磁性材料）で被覆し、表面を研磨により平坦化することにより、マトリックスに埋め込まれた記録セルを有するパターンドメディアを製造することができる。
【００５２】
また、自己組織化粒子をマスクにして、マトリックスに規則配列した微細孔アレイを形成した後、孔を記録材料で埋めることによっても記録セルを形成することができる。この場合、ディスク基板上にマトリックス材料からなる膜を製膜する。次に、自己組織化粒子の配列を制御するための溝構造または特定の化学成分をパターニングした帯構造を形成するためのレジストを形成する。リソグラフィーによりレジストに溝構造または帯構造を形成する。自己組織化粒子を製膜した後、アニール処理などにより規則配列化させる。自己組織化粒子をマスクとしてエッチングを行い、マトリックスに孔を形成する。レジストを除去した後、孔に記録材料を埋め込む。レジストは記録材料を埋め込んだ後に除去してもよい。また、レジストを除去せずに残したまま使用してもよい。
【００５３】
また、本発明における磁気記録材料としては、例えば、ＣｏＰｔ、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔ、又はＣｏＰｄ、或いはこれらの少なくとも一つを含む多層膜等の高Ｋｕ材料が好ましく、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂなどの軟磁性層を下地として有するものが好ましい。非記録材料としては、非磁性金属、ダイアモンドライクカーボン、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、有機ポリマーなどが用いられる。
【００５４】
溝領域または帯領域の幅は、複数の記録トラック（サブトラック）を含む記録帯（メイントラック）が安定に作製でき、かつシーク等が容易で、かつ記録密度が高まるようにすることが好ましい。このためには溝領域または帯領域の幅は３０ｎｍ〜１０μｍが好ましく、１００ｎｍ〜１μｍがさらに好ましい。
【００５５】
溝領域または帯領域間を分離する分離帯は非記録材料からなっていてもよいし、記録領域と同一の記録材料からなっていてもよい。分離帯が非記録材料からなる場合、読み出しヘッドが複数の記録帯を横切る度に、周期的に信号がない領域（非記録材料からなる分離帯）が現れることを利用することにより記録帯のシークが容易になる。分離帯が記録セルと同一の記録材料からなる場合、分離帯に記録帯のアドレス情報を記録することが可能となる。
【００５６】
本発明の磁気記録媒体は、化学反応により記録層の一部を不揮発性の反応物に変えることにより記録セルを形成するという方法で製造することもできる。この方法では、平坦な磁気記録媒体が容易に得られる。化学反応としてはＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉなどの磁気記録媒体の場合には、フッ素化反応などのハロゲン化反応、酸化、窒化などが好ましい。化学反応を起こした部分（非磁性領域）では記録特性が失われ、読み出し手段によって明確に記録セルと区別することができる。
【００５７】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００５８】
（実施例１）
図５（ａ）及び図５（ｂ）に本実施例における磁気記録媒体の断面図及び平面図をそれぞれ示す。図５（ａ）は図５（ｂ）の線分Ａ−Ａ′における断面図である。
【００５９】
図５（ａ）に示すように、ガラスディスク基板５１上に、ＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性層５２が形成されている。軟磁性層５２上には分離層５３が形成されている。分離層５３の材料としては、Ｐｔ、Ｃｒ等の非磁性材料が挙げられる。さらに分離層５３上にはＣｏからなる多数の磁気記録セル５４が形成されており、この磁気記録セル５４はＳｉＯ2からなる非記録領域（非磁性領域）５５により互いに分離されている。磁気記録セル５４及び非記録領域５５の上にはカーボン保護膜５６が形成されている。
【００６０】
一方、図５（ｂ）に示すように、磁気記録媒体の表面には非記録材料（非磁性材料。ＳｉＯ2等。）からなる分離帯５７が形成されており、この分離帯５７の間に記録トラック帯５８が形成されている。記録トラック帯（メイントラック）５８内には、記録セル５４が記録トラック方向に周期的に配列して形成された記録トラック（サブトラック）が複数含まれている。この図に示されるように、互いに隣り合う記録トラック上に位置する最近接の２つの記録セルの中心がトラック方向に沿って１／２周期ずれている。記録セルの直径は３０ｎｍであり、記録セルと記録セルとの間隔は１０ｎｍである。
【００６１】
図６は、本実施例における磁気記録装置を概略的に示す説明図である。上記のように作製した磁気ディスク６１はスピンドルモーター６５に装着されて回転するようになっている。磁気ディスク６１上にはスライダヘッド６４が配置され、磁場印加手段としての単磁極書き込みヘッド６２、及び読み出し用の磁気センサー（プレーナ型のＧＭＲ素子）６３が一体化されて搭載されている。なお、図６は、便宜上、スライダヘッド６４の単磁極書き込みヘッド６２とＧＭＲ素子６３間を結ぶ方向が磁気ディスク６１の径方向に一致した図面となっているが、実際の動作時には、スライダヘッド６４の単磁極書き込みヘッド６２とＧＭＲ素子６３間を結ぶ方向が記録トラック方向に沿った方向（図６の紙面垂直方向）となるようにスライダヘッド６４を配置する。
【００６２】
スライダヘッド６４の媒体対向面には、縦３０ｎｍ、幅３０ｎｍの単磁極書き込みヘッド６２、および縦３０ｎｍ、幅３０ｎｍのＧＭＲ素子６３が形成されている。ＧＭＲ素子６３と単磁極書き込みヘッド６２は２００ｎｍ離れている。ＧＭＲ素子６３と単磁極書き込みヘッド６２の構成は図１で示したものと同様である。
【００６３】
スライダヘッド６４は圧電素子を構成要素とする２段アクチュエータ（図示せず）によって位置決めされる。磁場強度、それらの印加タイミング、磁気ディスク６１とスライダヘッド６４間の相対速度は制御手段３により制御される。
【００６４】
図７は、本実施例の磁気記録装置の内部構造を示す斜視図である。磁気ディスク７１はスピンドルモーター７２に装着され、図示しない制御部からの制御信号により回転する。軸７３にはアクチュエータアーム７４が保持され、アクチュエータアーム７４はサスペンション７５及びその先端のスライダヘッド７６を支持している。磁気ディスク７１が回転すると、スライダヘッド７６の媒体対向面は磁気ディスク７１の表面から所定量浮上した状態で保持され、情報の記録再生を行う。アクチュエータアーム７４の基端にはボイスコイルモーター７７が設けられ、アクチュエータアーム７４はボイスコイルモーター７７により回動できるようになっている。また、アクチュエータアーム７４の先端には微小位置制御を行うためのピエゾ素子７８が設置されている。磁場印加記録手段による書き込み（記録）タイミングを制御する制御手段（マイクロプロセッサー）は磁気記録装置内部のプリント基板上に設置されている。
【００６５】
本実施例では、磁気センサー（プレーナ型のＧＭＲ素子）６３を用いて書き込み信号を検知し、かつ前もって書き込み、読み出しをトライすることによって制御器（制御手段）に学習させ、記録セル１つずつに任意の信号を書き込むことが可能であった。また、書き込みミスも１０-5以下にすることができた。
【００６６】
（実施例２）
図８（ａ）及び図８（ｂ）に本実施例における磁気カード媒体の断面図及び平面図をそれぞれ示す。図８（ａ）は図８（ｂ）の線分Ｂ−Ｂ′における断面図である。
【００６７】
図８（ａ）に示すように、ガラス基板８１上にはＰｔ、Ｃｒ等の非磁性材料からなる分離層８２が形成されている。この分離層８２上にはＦｅＰｔ微粒子からなる多数の磁気記録セル８３が形成されており、この磁気記録セル８３はカーボンからなる非記録領域（非磁性領域）８４により互いに分離されている。磁気記録セル８３及び非記録領域８４の上にはカーボン保護膜８５が形成されている。
【００６８】
図８（ｂ）に示すように、磁気カード媒体の表面には非記録材料（非磁性材料。ＳｉＯ2。）からなる分離帯８６が形成されており、この分離帯８６によって分離された記録トラック帯８７が平行に形成されている。記録トラック帯８７内には、記録セル８３がトラック方向に周期的に配列して形成された記録トラック（サブトラック）が複数含まれている。記録セルの直径は１０ｎｍであり、記録セルと記録セルとの間隔は３ｎｍである。
【００６９】
図９は、本実施例における磁気記録装置を概略的に示す説明図である。磁気カード媒体９１上にはマルチヘッド９４が配置され、磁場印加手段としての単磁極書き込みプローブ９２、及び書き込みおよび読み出し用のコイル９３が一体化されて搭載されている。９５はマルチ補助磁極であり、単磁極書き込みプローブ９２との間で磁気回路を形成する。
【００７０】
マルチヘッド９４の媒体対向面では、先端経が１０ｎｍの単磁極書き込みプローブ９２が間隔５ミリメートルで２０×２０個形成されている。マルチ補助磁極９５はマルチヘッド９４に対応して２０×２０個形成されている。マルチ補助磁極の表面積は５×５ｍｍである。マルチヘッド９４およびマルチ補助磁極９５はそれぞれ独立に制御される。
【００７１】
マルチヘッド９４はＸＹＺアクチュエータ９６によって位置決めされる。磁場強度、それらの印加タイミング、カード媒体９１とマルチヘッド９４間の相対速度は図１に示した制御手段３により制御される。
【００７２】
本実施例では、図３において説明したようにコイル９３を用いて書き込み時の電流信号を検知し、かつ前もって書き込み、読み出しをトライすることによって制御器（制御手段）に学習させ、記録セル１つずつに任意の信号を書き込むことが可能であった。また、書き込みミスも１０-5以下にすることができた。
【００７３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはない。例えば、自己組織化粒子の大きさは、径として３〜１００ｎｍが好ましく、１０〜５０ｎｍさらに好ましい。自己組織化粒子の形状は、上述した記録セルの形状に対応して円形、楕円形、長方形、正方形が好ましく、特に自己組織化により形成しやすい円形が好ましい。
【００７４】
また、本発明の磁気記録媒体によってＴｂｐｓｉの記録密度を実現しようとする場合、溝構造または帯構造の幅は以下のようにして決定される。例えば、１つの記録トラック帯内に２列の記録セル列が存在する場合には、溝構造または帯構造の幅はおよそ４０ｎｍ程度となる。これは通常の電子線リソグラフィーにより作製可能な大きさである。実際には、１本の記録トラック帯に２列より多くのサブトラックを形成することができるので、分解能は低いがより安価でスループットの高いリソグラフィー手段を利用することが可能である。リソグラフィーとしては、光リソグラフィー、電子線リソグラフィー、原子間力顕微鏡、走査型トンネル顕微鏡、近接場光顕微鏡などの走査型プローブを用いる方法、ナノインプリントリソグラフィー（Ｐ．Ｒ．Ｋｒａｕｓｓ，ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１３（１９９５），ｐｐ．２８５０）などが利用可能である。
【００７５】
上記実施例において、自己組織化により磁気記録媒体を作製する場合、様々なブロックコポリマーを利用することができるが、例えば、ポリスチレンとポリブタジエンからなるブロックコポリマーを用いた場合には、オゾン処理によりポリスチレンブロックのみを残すように現像処理が可能である。ポリスチレンとポリメチルメタクリレートからなるブロックコポリマーでは、ポリスチレンの方がポリメチルメタクリレートよりＣＦ4をエッチャントとして用いるリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）に対するエッチング耐性が高い。このため、ＲＩＥによりポリメチルメタクリレートおよびその下の記録層のみを選択的に除去することが可能である（Ｋ．Ａｓａｋａｗａ  ｅｔ  ａｌ．；ＡＰＳ  Ｍａｒｃｈ  Ｍｅｅｔｉｎｇ，２０００）。
【００７６】
このようなブロックコポリマーとしては例えばポリブタジエン−ポリジメチルシロキサン、ポリブタジエン−４−ビニルピリジン、ポリブタジエン−メチルメタクリレート、ポリブタジエン−ポリ−ｔ−ブチルメタクリレート、ポリブタジエン−ｔ−ブチルアクリレート、ポリ−ｔ−ブチルメタクリレート−ポリ−４−ビニルピリジン、ポリエチレン−ポリメチルメタクリレート、ポリ−ｔ−ブチルメタクリレート−ポリ−２−ビニルピリジン、ポリエチレン−ポリ−２−ビニルピリジン、ポリエチレン−ポリ−４−ビニルピリジン、ポリイソプレンーポリー２−ビニルピリジン、ポリメチルメタクリレート−ポリスチレン、ポリ−ｔ−ブチルメタクリレート−ポリスチレン、ポリメチルアクリレート−ポリスチレン、ポリブタジエンーポリスチレン、ポリイソプレン−ポリスチレン、ポリスチレン−ポリ−２−ビニルピリジン、ポリスチレン−ポリ−４−ビニルピリジン、ポリスチレン−ポリジメチルシロキサン、ポリスチレン−ポリ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ポリブタジエン−ポリアクリル酸ナトリウム、ポリブタジエン−ポリエチレンオキシド、ポリ−ｔ−ブチルメタクリレート−ポリエチレンオキシド、ポリスチレン−ポリアクリル酸、ポリスチレン−ポリメタクリル酸等がある。これらはＡＢ型ジブロックポリマーの例であるがＡＢＡ型のトリブロックコポリマーであってもよい。
【００７７】
ブロックコポリマーを用いる場合、基板表面においてミセル構造またはシリンダ構造を形成するような成分比の分子を用いることが好ましい。これにより、互いに分離され規則配列した円形の記録セルを形成することが可能となる。ブロックコポリマーはトルエンなどの適当な溶媒に溶解したものをスピンコートなどにより製膜することが可能である。ブロックコポリマーの自己組織的な配列への相分離は、一般的には材料のガラス転移点温度以上の温度でアニール処理することにより得られる。
【００７８】
また、磁気記録媒体を作製するために、ポリマーや金属などからなる数十ｎｍ径の微粒子を用いることもできる。この場合には、微粒子を分散させた溶液を、帯構造を形成したディスクの上から展開して乾燥し溶媒を除去した後、適当な溶媒を用いて過剰に吸着した微粒子を取り除くことにより、自己組織的な規則配列を形成することができる。また、微粒子を分散させた溶液中にディスク基板をある時間浸して微粒子をディスク基板に吸着させ、規則配列させることも可能である。
【００７９】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、高密度化が可能で、書き込みミスの少ない磁気記録装置及び磁気記録方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態における磁気記録装置を説明する説明図。
【図２】  本発明の一実施形態におけるＧＭＲヘッドの出力電圧の時間変化を示した説明図。
【図３】  本発明の一実施形態における書き込みコイルの電流の時間変化を示した説明図。
【図４】  本発明における２つ以上の記録セルに書き込みを行う場合を示した平面図。
【図５】  本発明に係る実施例１における磁気記録媒体の断面図及び平面図。
【図６】  本発明に係る実施例１における磁気記録装置を示す断面図。
【図７】  本発明に係る実施例１における磁気記録装置の内部を示す斜視図。
【図８】  本発明に係る実施例２における磁気カード媒体の断面図及び平面図。
【図９】  本発明に係る実施例２における磁気記録装置を示す断面図。
【符号の説明】
１…固定部
１ａ…磁気シールド
１ｂ…磁気回路を通る磁束
１ｃ…ヘッド進行方向
１ｄ…漏れ磁界
２…検出信号処理手段
３…制御手段
４…タイミング制御器
１１…記録媒体
１２…記録セル
１３…非記録領域
１４…分離層
１５…軟磁性層
１６ａ…単磁極ヘッド部
１６ｂ…ＳｉＯ2等からなる絶縁層
１７…リターンパス
１８ａ、１８ｂ…コイル
１９…ＧＭＲヘッド部
１ｄ…漏れ磁界
２１…ＧＭＲヘッドの真下の下向きの磁化を持つ記録セルからの信号
２２…単磁極１６から下向きの磁界が印加されて真下の記録セルが下向きに磁化されて軟磁性層１５およびリターンパス１７との間で磁気回路が形成された場合の信号
２３…ＧＭＲヘッドの真下の上向き磁化を持つ記録セルからの信号
２４…単磁極１６から上向きの磁界が印加されて真下の記録セルが上向きに磁化されて軟磁性層１５およびリターンパス１７との間で磁気回路が形成された場合の信号
２５…単磁極１６から下向きの磁界が印加されたがタイミングがずれて記録セルが下向きに磁化されなかった場合の信号
３１…下向きの磁界パルスを与えて記録セルへの書き込みがうまく行った場合の信号
３２…上向きの磁界パルスを与えて記録セルへの書き込みがうまく行った場合の信号
３３…上向きの磁界パルスを与えて記録セルへの書き込みがうまく行かなかった場合の信号
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ…記録セル
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ…書き込みヘッド
５１…ガラスディスク基板
５２…軟磁性層
５３…分離層
５４…記録セル
５５…非記録領域
５６…保護膜
５７…分離帯
５８…記録トラック帯
６１…磁気ディスク
６２…単磁極書き込みヘッド
６３…磁気センサー（ＧＭＲ素子）
６４…スライダヘッド
６５…スピンドルモーター
７１…磁気ディスク
７２…スピンドルモーター
７３…軸
７４…アクチュエータアーム
７５…サスペンション
７６…スライダヘッド
７７…ボイスコイルモーター
７８…ピエゾ素子
８１…ガラス基板
８２…分離層
８３…記録セル
８４…非記録領域
８５…保護膜
８６…分離帯
８７…記録トラック帯
９１…磁気カード媒体
９２…単磁極書き込みプローブ
９３…コイル
９４…マルチヘッド
９５…マルチ補助磁極
９６…アクチュエータ
【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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