(57)【要約】膜面から光を照射して信号の記録再生を行う磁気記録媒体において、信頼性が高く、耐熱性に優れた媒体を提供することを課題とする。そのために、ディスク基板上に形成された、少なくとも磁気異方性を有する記録膜上に、記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を介して潤滑層を形成する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を備える磁気記録媒体であって、
少なくとも前記記録膜の上に、前記記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を介して、潤滑層を有することを特徴とする、磁気記録媒体。
【請求項２】
前記保護層は、熱伝導率が１×１０＾６ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）以下であることを特徴とする、請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
前記保護層が、複数の薄膜により構成されることを特徴とする、請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
前記複数の薄膜は、熱伝導率がそれぞれ異なることを特徴とする、請求項３記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
前記複数の薄膜からなる保護層において、前記記録膜側の薄膜の熱伝導率が前記潤滑層側の薄膜の熱伝導率よりも大きくなるように構成することを特徴とする、請求項４記載の磁気記録媒体。
【請求項６】
前記複数の薄膜からなる保護層は、熱伝導率が１×１０＾６ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）以下である薄膜を少なくとも有することを特徴とする、請求項４または５記載の磁気記録媒体。
【請求項７】
前記保護層が、炭素を主成分とすることを特徴とする、請求項１から６記載の磁気記録媒体。
【請求項８】
前記保護層が、ダイヤモンドライクカーボンを含有することを特徴とする、請求項７記載の磁気記録媒体。
【請求項９】
前記保護層が、窒素、酸素あるいは水素を含有することを特徴とする、請求項８記載の磁気記録媒体。
【請求項１０】
前記保護層の複数の薄膜において、窒素、酸素あるいは水素の含有量を変化させることを特徴とする、請求項９記載の磁気記録媒体。
【請求項１１】
前記保護層が、２５０℃以上の温度での耐熱性を有する材料を含有することを特徴とする、請求項１から６記載の磁気記録媒体。
【請求項１２】
前記耐熱性の材料が、フッ素系樹脂、あるいは、セラミック材料からなることを特徴とする、請求項１１記載の磁気記録媒体。
【請求項１３】
前記耐熱性の材料が、テフロン（登録商標）からなることを特徴とする、請求項１１記載の磁気記録媒体。
【請求項１４】
前記保護層が、金属材料を含有することを特徴とする、請求項１から６記載の磁気記録媒体。
【請求項１５】
前記金属材料が、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒからなることを特徴とする、請求項１４記載の磁気記録媒体。
【請求項１６】
前記金属材料が、窒素化合物あるいは酸化物からなることを特徴とする、請求項１４記載の磁気記録媒体。
【請求項１７】
前記保護層が、少なくともカルコゲン系化合物を含有することを特徴とする、請求項１から６記載の磁気記録媒体。
【請求項１８】
前記潤滑層が、複数の薄膜により構成されることを特徴とする、請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項１９】
前記複数の薄膜は、熱伝導率がそれぞれ異なることを特徴とする、請求項１８記載の磁気記録媒体。
【請求項２０】
前記潤滑層が、ＰＦＰＥを含有することを特徴とする、請求項１８または１９記載の磁気記録媒体。
【請求項２１】
前記潤滑層が、耐熱性材料を含有することを特徴とする、請求項１８または１９記載の磁気記録媒体。
【請求項２２】
前記潤滑層が、酸化物、あるいは窒化物を含有することを特徴とする、請求項１８または１９記載の磁気記録媒体。
【請求項２３】
前記潤滑層と前記保護層の膜厚の合計が、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１から２２記載の磁気記録媒体。
【請求項２４】
前記潤滑層の膜厚が、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項２３記載の磁気記録媒体。
【請求項２５】
前記保護層の膜厚が、０．５ｎｍ以上９９．５ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項２３または２４記載の磁気記録媒体。
【請求項２６】
前記記録膜は、膜面垂直方向に磁気異方性を有する磁性層を含むことを特徴とする、請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項２７】
前記記録膜は、複数の磁性層からなることを特徴とする、請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項２８】
前記記録膜が少なくとも記録層、中間層、再生層を積層した構成からなることを特徴とする、請求項２７記載の磁気記録媒体。
【請求項２９】
前記記録膜中の前記記録層に形成される記録磁区が前記再生層に転写され、前記再生層での磁壁移動によって、記録情報が再生されることを特徴とする、請求項２８記載の磁気記録媒体。
【請求項３０】
前記記録層は、少なくとも、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏを含有することを特徴とする、請求項２８または２９記載の磁気記録媒体。
【請求項３１】
前記記録層は、材料、あるいは、組成比の異なる層ごとに間欠周期的に積層されることを特徴とする、請求項２８または２９記載の磁気記録媒体。
【請求項３２】
前記ディスク基板上に、前記記録層に形成される記録磁区のパターンに応じて、ピット形状のパターンが形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３３】
前記ディスク基板上に、前記記録層に形成される記録磁区の最小パターンよりも小さい、ピット形状の凹凸のパターンが形成されていることを特徴とする、請求項３２に記載の磁気記録媒体。
【請求項３４】
前記ディスク基板と前記記録膜との間に、少なくとも熱伝導率の大きい金属層を備えることを特徴とする、請求項３２または３３記載の磁気記録媒体。
【請求項３５】
前記記録膜と前記金属層との間に、誘電体層を備えることを特徴とする、請求項３４記載の磁気記録媒体。
【請求項３６】
前記ディスク基板と前記金属層との間に、誘電体層を備えることを特徴とする、請求項３４記載の磁気記録媒体。
【請求項３７】
少なくとも前記金属層、あるいは前記誘電体層が、表面をエッチングした構成を有することを特徴とする、請求項３４から３６記載の磁気記録媒体。
【請求項３８】
少なくとも前記金属層、あるいは前記誘電体層の表面粗さが、Ｒａｇ０．５以上であることを特徴とする、請求項３７記載の磁気記録媒体。
【請求項３９】
前記誘電体層が、少なくともカルコゲン系化合物を含有することを特徴とする、請求項３５から３８記載の磁気記録媒体。
【請求項４０】
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を備える磁気記録媒体の製造方法であって、
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を形成し、
前記記録膜の上に、前記記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を形成し、
前記保護層を介して、潤滑層を形成することを特徴とする、磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４１】
前記潤滑層を真空中で形成することを特徴とする、請求項４０記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４２】
前記保護層を形成した後、前記潤滑層を塗布形成することを特徴とする、請求項４１記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４３】
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を備える磁気記録媒体の製造装置であって、
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を形成する記録膜形成部と、
前記記録膜の上に、前記記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を形成する保護層形成部と、
前記保護層を介して、潤滑層を形成する潤滑層形成部とを備えることを特徴とする、磁気記録媒体の製造装置。
【請求項４４】
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を備える磁気記録媒体の記録再生方法であって、
請求項１〜３９に記載の情報記録媒体にレーザー光を入射させることにより、前記記録媒体の記録膜の温度を上昇させ、前記磁気記録媒体に情報を記録あるいは再生することを特徴とする、磁気記録媒体の記録再生方法。
【請求項４５】
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を備える磁気記録媒体の記録再生装置であって、
請求項１〜３９に記載の磁気記録媒体を昇温させる加熱部と、
前記加熱部が前記磁気記録媒体を昇温させているときに、前記磁気記録媒体に磁気的に信号を記録再生する記録再生部とを備え、
前記磁気記録媒体の信号記録時と再生時では、前記磁気記録媒体の信号領域での温度分布がそれぞれ異なることを特徴とする、磁気記録媒体の記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は書き換えが可能な磁気記録媒体、特に光を入射して温度を上昇させながら信号を記録再生する磁気記録媒体、その製造方法および製造装置、磁気記録媒体の記録再生方法、および記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  光を用いる磁気記録媒体や相変化記録媒体などの光記録媒体は、大容量・高密度記録が可能な可搬型記録媒体であり、近年のマルチメディア化に伴うコンピュータの大容量ファイルや動画を記録する媒体として需要が急増しつつある。
光記録媒体は一般に、プラスチック等の透明な円盤状の基板に記録層を含む多層膜を形成し、レーザーを照射して記録、消去を行い、レーザーの反射光で再生する。光を用いる磁気記録媒体は従来、固定磁界を加えて消去した後、反対方向の固定磁界を加えて記録するいわゆる光変調記録が中心であったが、近年、レーザーを照射しながら、磁界を記録パターンに従って変調させる磁界変調方式が、１回で記録（ダイレクトオーバーライト）可能かつ高記録密度になっても正確に記録できる方式として、注目を浴びている。相変化記録媒体は、光変調記録によりダイレクトオーバーライト可能で、ＣＤやＤＶＤと同じ光学系で再生可能なため、実用化が進められている。
光記録媒体の記録密度の限界は光源のレーザー波長（λ）によって決まり、回折限界（〜λ／２ＮＡ：ＮＡは対物レンズの開口数）に依存する。近年、対物レンズを２枚組にすることで０．８以上のＮＡを持ったシステムが提案され、開発が活発に行われている。記録再生のためのレーザーは従来、基板を通して記録膜に照射されていた。しかし、ＮＡが大きくなるほど、光の基板通過時の基板の傾きなどによる収差が大きくなり、基板厚みを薄くする必要がある。この場合、例えば０．５ｍｍ以下の厚みの基板は、媒体製造時に保持することすら難しくなるため、高ＮＡ対物レンズを使ったシステムでは、薄膜の上の保護コートを通して記録再生する方式が提案されている（非特許文献１参照）。
例えば、光ビームを膜面から入射させ、対物レンズの開口数を大きくし、近接場光を用いて再生分解能を向上させる技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術では、基板を通して光ビームを入射させる方法よりも、検出分解能を向上できる。また、基板のチルト等による光ビームの収差による影響を受けないため、高密度な記録を行う場合にも、良好な再生信号が得られる。
【特許文献１】特開平１１−３４５４４２号公報
【非特許文献１】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３６、ｐ．４５６−４５９（１９９７）
【発明の開示】
【０００３】  しかし、上記従来の高開口度の光学ヘッドを用いた場合にも、光の波長と開口度によって、検出分解能にはおのずと限界がある。また、光を照射してＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドを用いて記録再生する方式においては、磁気ヘッドのみで記録再生する従来の方式に比べて、記録媒体の温度上昇により、磁気ヘッドを摺動させるための潤滑層の温度上昇による特性の変化、および、信頼性の低下が課題となる。また、さらに、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドの温度上昇により、記録再生特性の劣化が課題となる。
本発明の目的は、光を照射して記録膜の温度を上昇させながら磁気記録再生する記録媒体において、潤滑層の特性を向上させることにより耐久性を高め、信号特性の優れた磁気記録媒体を提供することである。
本発明の磁気記録媒体は、ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を備え、少なくとも記録膜の上に、記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を介して、潤滑層を有することを特徴とする。
これにより、記録層の温度上昇による潤滑層への熱の影響を遮断し、また記録再生用の磁気ヘッドの温度上昇も防ぐことが可能な、信号特性に優れた磁気記録媒体を得ることができる。
保護層は、熱伝導率が１×１０＾６ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）以下であることを特徴とする。
また、保護層は、複数の薄膜により構成されていてもよい。複数の薄膜は、熱伝導率がそれぞれ異なることが好ましい。また、記録膜側の薄膜の熱伝導率が、潤滑層側の薄膜の熱伝導率よりも大きくなることが好ましい。
複数の薄膜からなる保護層は、熱伝導率が１×１０＾６ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）以下である層を少なくとも有することが好ましい。
これらにより、信号特性に優れた磁気記録媒体を得ることができる。
保護層は、炭素を主成分とすること、また、ダイヤモンドライクカーボンを含有すること、さらには、窒素、酸素あるいは水素を含有することが好ましい。保護層の複数の薄膜においては、窒素、酸素あるいは水素の含有量を変化させることが好ましい。
保護層は、２５０℃以上の温度での耐熱性を有する材料を含有すること、また、耐熱性の保護層が、フッ素系樹脂、あるいは、セラミック材料からなること、さらにはテフロン（登録商標）からなるあることが好ましい。
保護層は、金属材料を含有すること、また、金属材料が、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒであること、さらには、金属材料が窒素化合物あるいは酸化物であってもよい。
また、保護層は、少なくともカルコゲン系化合物を含有していてもよい。
これらにより、記録膜、および、潤滑層の保護効果、断熱効果を備えた磁気記録媒体を実現できる。
潤滑層は、複数の薄膜により構成されること、また、複数の薄膜は、熱伝導率がそれぞれ異なることが好ましい。
潤滑層は、ＰＦＰＥを含有すること、また、耐熱性材料を含有すること、あるいは、酸化物、あるいは窒化物を含有することが好ましい。
これにより、信号特性と熱耐久性に優れた磁気記録媒体を実現できる。
潤滑層と保護層の膜厚の合計が、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であること、さらに、潤滑層の膜厚が、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であること、あるいは、保護層の膜厚が、０．５ｎｍ以上９９．５ｎｍ以下であることが好ましい。
記録膜は、膜面垂直方向に磁気異方性を有する磁性層を含むことを特徴とする。さらに、記録膜は、複数の磁性層からなることが好ましく、また、少なくとも記録層、中間層、再生層を積層した構成からなることが好ましい。
これにより、再生層に転写した再生信号の増大が可能になる。
本発明の磁気記録媒体では、記録膜中の記録層に形成される記録磁区が再生層に転写され、再生層での磁壁移動によって、記録情報が再生されることを特徴とする。
記録層は、少なくとも、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏを含有することが好ましい。
記録層は、材料、あるいは、組成比の異なる層ごとに間欠周期的に積層されることが好ましい。
ディスク基板上には、記録層に形成される記録磁区のパターンに応じて、ピット形状のパターンが形成されていることが好ましい。また、ディスク基板上に、記録層に形成される記録磁区の最小パターンよりも小さい、ピット形状の凹凸のパターンが形成されていることが好ましい。
これにより、安定して情報の記録再生を行うことができる。
光ディスク基板と記録膜との間に、少なくとも熱伝導率の大きい金属層を備えていてもよい。
また、記録膜と金属層との間に、誘電体層を備えること、あるいはさらに、ディスク基板と金属層との間に、誘電体層を備えていてもよい。少なくとも金属層、あるいは、誘電体層が、表面をエッチングした構成を有することが好ましい。このとき、金属層、あるいは、誘電体層は、表面粗さが、Ｒａ０．５以上であることが好ましい。
ここで、誘電体層が、少なくともカルコゲン系化合物を含有することが好ましい。
これらにより、高密度で記録再生した場合にも、優れた信号特性を持つ磁気記録媒体を得られる。
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を形成し、記録膜の上に、記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を形成し、保護層を介して、潤滑層を形成することを特徴とする。潤滑層は、真空中で形成することが好ましい。また、保護層を形成した後、潤滑層を塗布形成することが好ましい。
これにより、記録再生特性の劣化が無く、高密度で記録再生した場合にも、優れた信号特性を持つ磁気記録媒体を提供することが可能となる
本発明の磁気記録媒体の製造装置は、ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を形成する記録膜形成部と、記録膜の上に、記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を形成する保護層形成部と、保護層を介して、潤滑層を形成する潤滑層形成部とを備えることを特徴とする。
これにより、記録再生特性の劣化が無く、高密度で記録再生した場合にも、優れた信号特性を持つ磁気記録媒体を提供することが可能となる。
本発明の磁気記録媒体の記録再生方法は、レーザー光を入射させることにより、記録媒体の記録膜の温度を上昇させ、磁気記録媒体に情報を記録あるいは再生することを特徴とする。
これにより、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
本発明の磁気記録媒体の記録再生装置は、磁気記録媒体を昇温させる加熱部と、加熱部が磁気記録媒体を昇温させているときに磁気記録媒体に磁気的に信号を記録再生する記録再生部とを備え、磁気記録媒体の信号記録時と再生時では、磁気記録媒体の信号領域での温度分布がそれぞれ異なることを特徴とする。
これにより、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
以上のように、光を照射して記録膜の温度を上昇させながら磁気記録再生する記録媒体において、記録媒体、および磁気ヘッドの耐久性、信頼性を高めることができる。また、磁気ヘッドの温度上昇により記録再生特性の劣化が無く、高密度で記録再生した場合にも、優れた信号特性を持つ磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本発明の第１実施形態における磁気記録媒体の構成を示す断面図
【図２】本発明の第２実施形態における磁気記録媒体の構成を示す断面図
【図３】本発明の第３実施形態における磁気記録媒体の構成を示す断面図
【図４】本発明の第４実施形態における磁気記録媒体の構成を示す断面図
【図５】本発明の第５実施形態における磁気記録媒体の構成を示す断面図
【図６】本発明の第６実施形態における磁気記録媒体の構成を示す断面図
【図７】本発明の実施形態における磁気記録媒体の再生動作の説明のための磁気記録媒体の断面図  （ａ）磁気記録媒体の記録膜の構成（特に磁化の方向）を示す断面図  （ｂ）再生動作中の磁気記録媒体の位置に対する媒体内部での温度分布を示す特性図  （ｃ）再生層の磁壁エネルギー密度を示す特性図  （ｄ）再生層の磁壁を移動させようとする力を示す特性図
【図８】本発明の実施形態における磁気記録媒体の温度に対する磁気特性を示す特性図
【図９】本発明の第７実施形態における記録再生装置の構成を示す概略図
【図１０】本発明の第８実施形態における成膜装置の構成を示す概略図
【符号の説明】
【０００５】  １０、２０、３０、４０、５０、６０  磁気記録媒体
１１、２１、３１、４１、５１、６１  ディスク基板
３２、５２、６２  放熱層
５３  耐熱層
２２、４２  誘電体層
６３  下地断熱層
１２、２３、３３、４３、５４、６４  記録膜
１３、２４、３４、４４、５５、６５  保護層
１４  潤滑層
２５、３５、４５、５６、６６  第１の潤滑層
２６、３６、４６、５７、６７  第２の潤滑層
１５、６８  エッチング面
７０  真空搬送室
７１  真空脱ガス室
７２  ロードアンロード室
７３  真空メインチャンバー
７４  ロード室
７５  アンロード室
７７  加熱室
８１−８７  真空プロセス室
１０１  記録層
１０２  中間層
１０３  再生層
１１２  磁気ヘッド
１１３  スピンドルモータ
１１４  光学ヘッド
１１５  レーザー駆動回路
１１６  制御、検出回路
１１７  モータ駆動、制御回路
１１８、１１９、１２０、１２１  光学素子
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  以下に、本発明を詳細に説明するが、本発明はその趣旨を越えない限り以下の実施形態に限定されるものではない。
本願発明の磁気記録媒体は、記録膜の上に、記録膜よりも熱伝導率の小さい断熱保護層を介して潤滑層を形成することにより、記録再生時に記録膜にレーザー光を照射した際にも、第２の潤滑層側への温度上昇を防止できる。この結果、光ビーム等により記録膜を昇温させて、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドを用いて信号再生する場合にも、熱耐久性に優れ、かつ信号特性に優れた磁気記録媒体を実現できるものである。第１〜第６実施形態では、下記の課題を解決する磁気記録媒体の構成について述べる。
◎  第１〜第３実施形態
従来の磁気記録媒体では、記録膜へレーザー光を照射した際に、潤滑層も温度が上昇し、摺動特性が劣化する、あるいは、さらに磁気ヘッドへの熱伝導により、記録再生特性が低下する等の課題を有していた。また、レーザー光強度を小さくして、温度上昇を抑えた場合には、大きな記録磁界が必要、あるいは再生信号量が低下するという課題を有していた。
◎  第４〜第６実施形態
従来、ＤＷＤＤ方式を用いた磁気記録媒体では、記録層から転写した再生層の磁壁移動を容易にさせるために、記録膜にレーザー光スポットを照射し、記録膜中の温度勾配を利用して再生層に転写された磁区の磁壁の移動を安定して行い、信号を検出する必要がある。しかし、潤滑層の温度上昇により浮上特性の変動、磁気ヘッドの特性の変化により、再生層へ転写された再生信号が変動するという課題を有していた。
また、第７実施形態では、本発明の記録再生方法および記録再生装置について、第８実施形態では、本発明の磁気記録媒体を構成する層の製膜例について、他の実施形態では、実施形態を踏まえつつ、さらなる変形例等について述べる。
［第１実施形態］
以下、図面を参照にして詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態における磁気記録媒体（以下、磁気ディスク）１０の構造を示す断面図である。
１１はガラスからなる透明なディスク基板、１２は記録膜、１３は記録膜を保護し、記録膜１２と潤滑層１４を断熱するための誘電体保護層、１４は磁気ヘッドを摺動させるための潤滑層である。記録膜１２が形成される側の基板の下地は、イオンエッチングにより下地の表面粗さを制御している。レーザー光は、潤滑層１４の側から照射される。信号の記録、再生は磁気ヘッドを用いて行われ、照射されるレーザー光スポットの回折限界よりも小さい記録マークの記録再生が可能である。
ここで、図８に、本実施形態の記録膜の温度Ｔと保磁力Ｈｃ、飽和磁化Ｍｓとの関係を表す。本実施形態の磁気記録媒体は、情報の記録時には、ディスクが回転し、トラックに沿ってレーザー光ビームスポットを照射しながら磁気ヘッドで記録される。この時、記録膜は、図８に示すように、高温では保磁力が低下することから、磁気ヘッドでの記録が可能となる。また、信号再生時には、レーザー光を照射して、温度上昇させながら、ＧＭＲヘッドにより、記録磁区を検出する。この時、飽和磁化Ｍｓは、８０℃で最小となった後、温度と共に上昇し、１８０℃で極大となるため、ＧＭＲヘッドでの検出感度が向上し、再生信号が増大する。
したがって、この時レーザー光を照射した記録膜は、膜中に温度分布を有するため、レーザー光スポットの中心部分では、２００℃以上となる。このため、表面潤滑層の摺動特性を保持するために、保護層は２５０℃以上の耐熱性が必要となる。本実施形態では、耐熱性を有する保護層に、フッ素系樹脂、あるいは、セラミック材料、より好ましくはテフロン薄膜を用いることにより、２８０℃以上の耐熱性を有し、記録膜、および、潤滑層の保護効果、断熱効果を備えた磁気記録媒体を実現できる。
次に、磁気ディスク１０の構成と製造方法について詳細に説明する。
図１に示すように、ディスク基板１１には、磁性薄膜の記録膜等が積層して形成されている。ディスク基板１１は、グルーブの両側にはランド部が形成されており、矩形型のグルーブの深さｈは、ランド部３の上面から３５ｎｍである。また、本実施形態の磁気ディスク１０のトラックピッチは０．４μｍであり、グルーブ幅は０．３μｍである。
まず、フォトポリマーにより、ランドとグルーブが形成された透明なガラスからなるディスク基板１１の表面上に、イオンガンによりエッチング面１５を形成する。
次に、直流マグネトロンスパッタリング装置に、ターゲットを設置し、ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０＾（−６）Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。そして、真空排気をしたままＡｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏそれぞれのターゲットを用いて、ＴｂＦｅＣｏの記録膜１２を４０ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。ここで、ＴｂＦｅＣｏの膜組成は、ターゲットの投入パワー比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。
さらに、０．３Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ２ガスを導入し、基板を回転させながら、ＳｉＮからなる誘電体の保護層１３を５ｎｍ、反応性スパッタリング法により膜形成する。
そして、保護層１３の上に、アモルファスカーボンからなる潤滑層をＡｒとＣＨ４の混合雰囲気中で、Ｃターゲットを用いて、反応性ＲＦスパッタリングにより、５ｎｍ形成する。さらに、パーフルオロポリエーテル（以下、ＰＦＰＥ）を塗布することにより、固体潤滑層１４を形成する。ここで、ＴｂＦｅＣｏからなる記録膜１２は補償組成温度が−５０℃であり、キュリー温度は３１０℃になるように、各ターゲットの投入パワーを設定して組成を調整し、製膜した。
この結果、飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１８０℃で極大となり、また、保磁力Ｈｃは、室温からは温度上昇と共に、減少するという膜特性が得られる。この結果、本実施形態の磁気記録媒体では、光ビームを照射した状態での温度、１８０℃で、飽和磁化Ｍｓが極大となり、微小磁区を記録した場合にも、安定した記録磁区を形成でき、磁気ヘッドにより繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
上記本実施形態の磁気ディスク１０は、フォトポリマーにより矩形のランドとグルーブを有した構成のディスク基板に、記録膜を形成した構成について述べてきたが、ガラス基板を直接加工、あるいは、インプリント等を用いてもよい。
また、ランド部、あるいは、グルーブ部に記録する構成、あるいは、ランド／グルーブの両方に記録する構成であっても同等の特性が得られる。さらに、本実施形態では、トラックピッチが０．４μｍであったが、情報の記録されるグルーブ幅が０．５μｍ以下の構成であって、記録情報の最短のマーク長が０．３μｍ以下の記録ドメインを記録する構成であれば、より効果が大きい。
以上のように、本実施形態の構成により、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。さらに、情報トラックでの記録磁区が安定した形状に形成されるため、記録再生時に隣接トラックからのクロスライトおよびクロストークも低減できる。
［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態における磁気ディスク２０の構造を示す断面図である。
２１は透明なガラスからなるディスク基板、２２は低熱伝導率の誘電体材料からなり、記録膜の保護と下地の調整のための下地断熱層の役割を果たす、誘電体層である。２３は記録膜であり、記録情報を保持しておく記録層と、再生情報の信号量を増大させるための再生層からなり、かつ再生層と記録層の間は磁気的に交換結合されている。２４は断熱保護層であり、記録膜２３と潤滑層を断熱するため、記録膜２３の上に形成される。さらに、磁気ヘッドの浮上特性を向上させるために、第１の潤滑層２５と第２の潤滑層２６が形成されている。レーザー光は、第２の潤滑層２６の側から照射される。信号の記録、再生は磁気ヘッドを用いて行われ、照射されるレーザー光スポットの回折限界よりも小さい記録マークの記録再生が可能である。
特に、本実施形態の磁気ディスク２０では、ディスクが回転し、トラックに沿ってレーザー光ビームスポットを照射しながら磁気ヘッドで情報が記録される。この時、記録膜は、第１実施形態と同様に、高温では保磁力が低下することから、磁気ヘッドによる記録が可能となる。また、信号再生時には、レーザー光を照射して、温度上昇させながら、ＧＭＲヘッドにより、記録磁区を検出する。この時、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１２０℃で極大となるため、ＧＭＲヘッドでの検出信号量が増大し、再生信号振幅を増大させることができる。
次に、磁気ディスク２０の構成と製造方法について詳細に説明する。
図２に示すように、ディスク基板２１には、上述した磁性膜を含む多層に積層した記録膜２３が形成されている。ディスク基板２１は、書き換え可能な領域と、サーボ用のウォブルピットとアドレスピットの形成されたピット領域とが、トラック上に交互に並設されたフォーマット構成をとっており、トラッキングサーボをかけながら、アドレスを検出し、書き換え可能な領域に情報の記録再生を行うことができる。この時、２０ｎｍから１８０ｎｍの範囲にある深さのプリピットを有する構成により、アドレスピット等のプリピットからの信号が検出可能であり、記録再生を実現できる。
まず、直流マグネトロンスパッタリング装置に、ＢドープしたＳｉターゲットを設置し、ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０＾（−６）Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。そして、真空排気をしたままＡｒガスとＮ２ガスを０．３Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、プリピットが形成された透明なガラスからなるディスク基板２１上に、誘電体層２２としてＳｉＮを５０ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
引き続き誘電体層２２上には、同様に真空排気をしたまま、Ａｒガスを０．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、Ｔｂターゲット、ＦｅＣｏターゲットを用いて、Ａｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、ＴｂとＦｅＣｏが周期的に積層するように記録層を６０ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。ここで、ＴｂＦｅＣｏの膜組成は、それぞれのターゲットの投入パワー比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。次に、Ｇｄ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌそれぞれのターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＧｄＦｅＣｏＡｌからなる再生層を３０ｎｍ形成する。上記の方法で、記録層、再生層からなる記録膜２３を形成することができる。
さらに、テフロンターゲットを用いて、０．５Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスを導入し、基板を回転させながら、テフロン薄膜からなる保護層２４を１０ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
そして、保護層２４の上には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる第１の潤滑層（固体潤滑層）２５を、ＡｒとＣＨ４の混合雰囲気中でプラズマＣＶＤにより、１０ｎｍ形成する。さらに、パーフルオロポリエーテルからなる第２の潤滑層２６を、ディッピングにより塗布する。
ここで、ＴｂＦｅＣｏからなる記録膜２３は補償組成温度が５０℃であり、キュリー温度は３２０℃になるように、各ターゲットの投入パワーを設定して組成を調整し、製膜した。また、ＧｄＦｅＣｏＡｌの再生層は補償組成温度が−２０℃でキュリー温度が２７０℃であり、この結果、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１１０℃で極大となる。また、記録層の保磁力Ｈｃは、室温から補償組成温度までは上昇するものの、さらに温度上昇した場合には、減少するという膜の温度特性が得られる。このため、本実施形態の磁気ディスク２０では、光ビームを照射した状態での温度、１１０℃で、飽和磁化Ｍｓが極大となり、微小磁区を記録した場合にも、安定した記録磁区を形成でき、磁気ヘッドにより繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
次に、記録層の製造方法についてさらに詳しく説明する。本実施形態の記録層は、ＴｂターゲットとＦｅＣｏターゲットを用いて、Ａｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、ＴｂとＦｅＣｏが周期的に積層するように記録層を６０ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。記録層のＴｂＦｅＣｏ製膜時に、製膜速度、ディスク基板の回転数を制御することにより、ＴｂとＦｅ、Ｃｏの遷移金属が１．５ｎｍの周期的な積層構造を有する非晶質な磁性薄膜を形成できる。具体的には、４０ｒｐｍで自公転の回転をしながら、それぞれの元素粒子が、０．７ｎｍ／ｓｅｃの製膜レートでそれぞれ形成されることにより、上記膜構造が得られる。また、ＴｂＦｅＣｏの膜組成は、それぞれのターゲットの投入パワー比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。
このように、少なくとも記録層を２．０ｎｍ以下の周期的な積層構造にすることにより、記録層の飽和磁化Ｍｓと保磁力Ｈｃとの積を増大させることができ、３．０×１０＾６ｅｒｇ／ｃｍ３以上のＭｓ・Ｈｃが得られる。実際、本実施形態の記録層では、４．２×１０＾６ｅｒｇ／ｃｍ３という大きなＭｓ・Ｈｃ値が得られる。７０ｎｍ以下の微小磁区を記録した場合にも、安定した記録磁区を形成でき、繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
ここで、磁気ディスク２０の、記録層の積層構造の周期に対するＭｓ・Ｈｃの依存性を調べると、記録層の積層周期が２ｎｍ以下になるとＭｓ・Ｈｃ値は増加し、１．０ｎｍの周期的な構造でほぼ最大となる。従って、Ｍｓ・Ｈｃ値が３．０×１０＾６ｅｒｇ／ｃｍ３以上であるためには、２．０ｎｍ以下の積層周期とする必要がある。
さらに、磁気ディスク２０の、記録層のＭｓ・Ｈｃに対する、記録マーク長限界の依存性を調べると、記録層のＭｓ・Ｈｃが大きくなると、記録限界となるマーク長は小さくなり、本実施形態の周期的な積層構造の記録層により、微小磁区の安定性に優れている。そして、Ｍｓ・Ｈｃ値が３．０×１０＾６ｅｒｇ／ｃｍ３以上であれば、８０ｎｍ以下のマーク長の記録磁区であっても、安定に記録再生可能であり、記録層と再生層からなる２層構造の記録膜を用いた場合にも、記録層の記録情報が安定して再生層に転写し、信号振幅が拡大して、優れた記録再生信号が得られる。
以上のように、本実施形態の構成により、磁気ヘッドにより、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。
なお、本実施形態の磁気ディスク２０の記録層は、ＴｂとＦｅＣｏが１．５ｎｍに周期的に積層する構成であったが、上記した構成に限定されるものではなく、積層周期が０．４ｎｍ以上、２ｎｍ以下に積層した構成であって、記録層の膜厚を５０ｎｍ以上、より好ましくは、６０ｎｍから２００ｎｍに形成した構成であれば、同等の効果が得られる。
また、本実施形態では、ＴｂとＦｅ、Ｃｏの遷移金属が周期的な積層構成について述べたが、上記した構成に限定されるものではなく、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏそれぞれ異なるターゲット、あるいは、それ以外の材料を含む構成であっても、２ｎｍ以下の積層周期を有する記録層の構成であればよい。
以上のように、本発明においては、記録情報の書き換え可能な積層周期構成を有する記録層と再生層とを積層した構成の記録膜により、０．３μｍ以下の微小磁区を安定して形成することができ、再生層に転写した再生信号の増大を可能にすることができる。さらに、情報トラックでの記録磁区が安定した形状に形成されるため、記録再生時に隣接トラックからのクロスライトおよびクロストークも低減できる。
［第３実施形態］
図３は、本発明の第３実施形態における磁気ディスク３０の構造を示す断面図である。
３１は透明なガラスからなるディスク基板、３２は熱伝導率の大きい金属材料からなり、記録膜の保護と記録膜から熱を拡散させる放熱層である。３３は積層した記録膜であり、記録情報を保持しておく記録層と、再生情報の信号量を増大させるための再生層と、再生層と記録層の間の交換結合力を制御する中間層により形成されている。３４は断熱保護層であり、記録膜３３と潤滑層とを断熱するため、記録膜３３の上に形成されている。さらに、磁気ヘッドの浮上特性を向上させるために、第１の潤滑層３５と第２の潤滑層３６が形成されている。
図３で示した磁気ディスク３０は、記録膜が形成された潤滑層側から、レーザー光を照射し、磁気ヘッドにより信号を記録、再生検出することによって、照射されるレーザー光スポットの回折限界よりも、小さい記録マークの記録再生が可能となる磁気記録媒体に適用できる構成である。
特に、本実施形態の磁気記録媒体では、ディスクが回転し、トラックに沿ってレーザー光ビームスポットを照射しながら磁気ヘッドで情報が記録される。この時、記録膜は、第１実施形態同様に、高温では保磁力が低下することから、磁気ヘッドによる記録が可能となる。また、信号再生時には、レーザー光を照射して、温度上昇させながら、ＧＭＲヘッドにより、記録磁区を検出する。この時、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１３０℃で極大となるため、ＧＭＲヘッドでの検出信号量が増大し、再生信号振幅を増大させることができる。
次に、磁気ディスク３０の構成と製造方法について詳細に説明する。
図３に示すように、光ディスク基板３１に、上述した磁性膜を含む多層に積層した記録膜３３が形成されている。ディスク基板３１は、書き換え可能な領域と、サーボ用のウォブルピットとアドレスピットの形成されたピット領域とがトラック上に交互に並設されたフォーマット構成をとっており、トラッキングサーボをかけながら、アドレスを検出し、書き換え可能な領域に情報の記録再生を行うことができる。この時、２０ｎｍから１８０ｎｍの範囲にある深さのプリピットを有する構成により、アドレスピット等のプリピットからの信号が検出可能であり、記録再生を実現できる。
まず、直流マグネトロンスパッタリング装置に、ＡｌＴｉターゲットを設置し、ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０＾（−６）Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。そして、真空排気をしたままＡｒガスを０．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、プリピットが形成された透明なガラスからなるディスク基板３１上に、金属材料のＡｌＴｉからなる放熱層３２を６０ｎｍ形成する。
引き続き、放熱層３２上には、同様に真空排気をしたまま、Ａｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ＴｂＦｅＣｏの合金ターゲットを用いて、記録層を８０ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。ここで、ＴｂＦｅＣｏの膜組成は、合金ターゲットの組成比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。次に、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌからなる中間層を１５ｎｍ形成する。さらに、ＧｄＦｅＣｏＡｌの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＧｄＦｅＣｏＡｌからなる再生層を３５ｎｍ形成する。このように、記録層、中間層、再生層からなる３層構造の記録膜３３を形成することができる。
さらに、０．３Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ２ガスを導入し、基板を回転させながら、ＳｉＮからなる保護層３４を１０ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
そして、保護層３４の上には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる第１の潤滑層（固体潤滑層）３５を、ＡｒとＣＨ４、Ｈ２の混合雰囲気中でプラズマＣＶＤにより、１２ｎｍ形成する。さらに、パーフルオロポリエーテルからなる第２の潤滑層３６を、ディッピングにより２ｎｍ塗布する。
ここで、ＴｂＦｅＣｏからなる記録膜１２は補償組成温度が９０℃であり、キュリー温度は３１０℃になるように、ターゲットの組成比を設定して膜組成を調整した。また、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの中間層は補償組成温度が２０℃でキュリー温度が１８０℃であり、さらに、ＧｄＦｅＣｏＡｌの再生層は補償組成温度が−６０℃でキュリー温度が２９０℃に調整してある。この結果、記録層の保磁力Ｈｃは、室温から補償組成温度までは上昇するものの、さらに温度上昇した場合には、減少するという膜の温度特性が得られる。また、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１３０℃で極大となり、さらに、中間層がキュリー温度以上の場合には、記録層と再生層間の交換結合を遮断するため、微小な記録マークであっても、再生層に転写されて、大きな信号量として検出される。
この結果、本実施形態の磁気ディスク３０では、光ビームを照射した状態での温度である１１０℃から１７０℃の範囲で飽和磁化Ｍｓが大きい。そのため、磁気的超解像により、微小磁区を記録した場合にも周辺の記録磁区を転写することなく、安定した記録磁区を形成でき、磁気ヘッドにより繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
ここで、本実施形態の記録層の製造方法によると、記録層のＴｂＦｅＣｏ製膜時に、製膜速度、ディスク基板の回転数を制御することにより、ＴｂとＦｅ、Ｃｏの膜のミクロな構造を変化させることができ、膜面垂直方向の磁気異方性の大きい非晶質な膜構造の磁性薄膜を形成できる。具体的には、４０ｒｐｍで自公転の回転をしながら、それぞれの元素粒子が、０．５ｎｍ／ｓｅｃの製膜レートで、それぞれ形成されることにより、上記膜構造が得られる。また、ＴｂＦｅＣｏの膜組成は、ターゲット組成と製膜条件を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。
以上のように、記録層、中間層、再生層からなる３層構造の記録膜を用いた場合にも、記録層の記録情報が安定して磁気ヘッドにより検出でき、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。
この結果、本発明においては、記録情報の書き換え可能な記録層、中間層、再生層を順次積層した構成の記録膜に断熱層を介して潤滑層を形成した構成により、０．３μｍ以下の微小磁区を安定して形成することができ、再生層に転写した再生信号の増大を可能にすることができる。さらに、情報トラックでの記録磁区が安定した形状に形成させるために、記録再生時に隣接トラックからのクロスライトおよびクロストークも低減できる。
この時、複数の薄膜で構成された潤滑層であれば、さらにその効果が大きい。すなわち、本実施形態の磁気ディスク３０において、ＤＬＣ膜形成時に、Ａｒに対してＨ２量を３％とした条件で潤滑層を形成した後に、Ｈ２量を０．５％とした条件により潤滑層を形成し、さらに、ＰＦＲＥの潤滑層を塗布する。このような複数の潤滑層を用いた構成により、記録層と、表面のＰＥＰＥからなる潤滑層との間での断熱効果がさらに高まることになり、第２の潤滑層の温度上昇を抑制することができる。この結果、レーザー光照射により記録膜の温度上昇をさせた場合に、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドによる信号の記録再生時にも、信号特性と熱耐久性に優れた磁気記録媒体を実現できるものである。
［第４実施形態］
図４は、本発明の第４実施形態における磁気ディスク４０の構造を示す断面図である。
４１はＡｌ基板等の金属からなるディスク基板、４２は記録膜の保護と下地を調整するための誘電体層である。４３は積層した記録膜であり、図７に示すように、情報を保持しておく記録層１０１、情報を磁壁の移動によって検出するための再生層１０３、再生層と記録層の間の交換結合を制御するための中間層（あるいは、中間遮断層）１０２により構成されている。４４は記録膜４３と潤滑層を断熱するための保護層であり、さらに磁気ヘッドの浮上特性を向上させるために、第１の潤滑層４５と第２の潤滑層４６が形成されている。
図４で示した磁気ディスク４０において、記録層１０１から中間層１０２を通して再生層１０３に転写した記録ドメインの磁壁は、光ビームによる温度勾配に差し掛かり次々と移動する。この磁壁の移動を磁気ヘッドにより検出することによって、再生時の磁気ヘッドでの検出感度を向上させて超解像再生が可能となるＤＷＤＤ方式（Ｄｏｍａｉｎ  Ｗａｌｌ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）を適用できる。
上述した構成に積層した記録膜は、磁壁の移動を利用して、再生信号の振幅、および信号量を大きくするＤＷＤＤ方式の一例であり、大きな界面飽和保磁力を有する磁性膜を記録層、小さな界面飽和保磁力を有する磁性膜を磁壁移動する再生層とし、比較的低いキュリー温度を有する磁性膜間の転写を切り換えるための中間層を用いている。したがって、ＤＷＤＤ方式を可能にする磁性膜を用いていれば良く、この膜構成に限るものではない。
ここで、ＤＷＤＤ方式の再生原理について、図７を参照しながら説明する。
図７（ａ）は、回転している磁気ディスクの記録膜の断面を示す図であり、図示しないディスク基板と、誘電体層の上に再生層１０３、中間層１０２、記録層１０１の３層構成の記録膜、図示しない断熱層である誘電体層、さらにその上に潤滑層が形成されている。
再生層１０３として磁壁抗磁力の小さい磁性膜材料、中間層１０２としてキュリー温度の小さい磁性膜、記録層１０１として小さなドメイン径でも記録磁区を保持できる磁性膜を用いている。ここで、再生層は、記録トラック間にガードバンド等を形成することにより、閉じていない磁壁を含む磁区構造をしている。
図に示すように、情報信号は、記録層に熱磁気記録された記録磁区として形成されている。レーザー光スポットの照射されていない室温での記録膜は、記録層、中間層、再生層がそれぞれ強く交換結合しているため、記録層の記録磁区はそのまま再生層に転写形成される。
図７（ｂ）は、（ａ）の断面図に対応した位置χと記録膜の温度Ｔとの関係を表す。記録信号の再生時にはディスクが回転し、トラックに沿ってレーザー光による再生ビームスポットが照射される。この時、記録膜は、図７（ｂ）に示すような温度分布を示し、中間層がキュリー温度Ｔｃ以上となる温度領域Ｔｓが存在し、再生層と記録層との交換結合が遮断される。
また、再生ビームが照射されると、図７（ｃ）の磁壁エネルギー密度σに対する依存性に示すように、図７（ａ）、（ｂ）の位置に対応するディスク回転方向のχ方向に磁壁エネルギー密度σの勾配が存在するために、図７（ｄ）に示すように、位置χでの各層の磁壁に対して磁壁を駆動させる力Ｆが作用する。
この記録膜に作用する力Ｆは、磁壁エネルギー密度σの低い方に磁壁を移動させるように作用する。再生層は、磁壁抗磁力が小さく磁壁の移動度が大きいので、閉じていない磁壁を有する場合の再生層単独では、この力Ｆによって容易に磁壁が移動する。従って、再生層の磁壁は、矢印で示したように、より温度が高く、磁壁エネルギー密度の小さい領域へと瞬時に移動する。そして、再生ビームスポット内を磁壁が通過すると、スポット内での再生層の磁化は光スポットの広い領域で同じ方向に揃う。
この結果、記録磁区の大きさに依らず、再生磁区の大きさは常に一定の最大振幅になる。このため、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドを用いて信号再生する場合にも、光ビーム等により記録膜を昇温させているため、再生層での転写磁区を拡大することにより、常に一定の最大振幅の信号量になる。
次に、磁気ディスク４０の構成と製造方法について詳細に説明する。
図４に示すように、金属のディスク基板４１に、上述した磁性膜を含む多層に積層した記録膜４３が形成されている。ディスク基板４１は、平板であり、記録膜形成後に、サーボライター等により基準となるサーボトラック等を形成してフォーマットできる。
まず、直流マグネトロンスパッタリング装置に、Ｓｉターゲットを設置し、ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０＾（−６）Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。そして、真空排気をしたままＡｒガスとＮ２ガスを０．３Ｐａの圧力となるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ディスク基板４１上に、ＳｉＮからなる断熱保護層３４を２０ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
引き続き、誘電体層４２上には、同様に真空排気をしたまま、Ａｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ＴｂＦｅＣｏの合金ターゲットを用いて、記録層を８０ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。ここで、ＴｂＦｅＣｏの膜組成は、合金ターゲットの組成比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。次に、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌからなる中間層を１５ｎｍ形成する。さらに、ＧｄＦｅＣｏＡｌの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＧｄＦｅＣｏＡｌからなる再生層を３５ｎｍ形成する。このように、記録層、中間層、再生層からなる３層構造の記録膜４３を形成することができる。
さらに、０．３Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ２ガスを導入し、基板を回転させながら、ＳｉＮからなる保護層４４を１０ｎｍ、反応性スパッタリング法により膜形成する。
そして、保護層４４の上には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる第１の潤滑層（固体潤滑層）４５をＡｒとＣＨ４の混合雰囲気中で、Ｃターゲットを用いて、反応性ＲＦスパッタリングにより、１２ｎｍ形成する。さらに、パーフルオロポリエーテルからなる第２の第２の潤滑層４６を２ｎｍ塗布する。
ここで、ＴｂＦｅＣｏからなる記録膜４３は補償組成温度が１００℃であり、キュリー温度は３１０℃になるように、ターゲットの組成比を設定して膜組成を調整した。また、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの中間層は補償組成温度が２０℃でキュリー温度が１８０℃であり、さらに、ＧｄＦｅＣｏＡｌの再生層は補償組成温度が１６０℃でキュリー温度が２９０℃に調整してある。この結果、記録層の保磁力Ｈｃは、室温から補償組成温度までは上昇するものの、さらに温度上昇した場合には、減少するという膜の温度特性が得られる。また、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１６０℃で極大となり、さらに、中間層がキュリー温度以上の場合には、記録層と再生層間の交換結合を遮断するため、微小な記録マークであっても、再生層に転写されて、大きな信号量として検出される。
この結果、本実施形態の磁気ディスク４０では、光ビームを照射した状態での温度である１５０℃から１９０℃の範囲で飽和磁化Ｍｓが大きい。そのため、磁気的超解像により、微小磁区を記録した場合にも周辺の記録磁区を転写することなく、安定した記録磁区を形成でき、磁気ヘッドにより繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
［第５実施形態］
図５は、本発明の第５実施形態における磁気ディスク５０の構造を示す断面図である。
５１は透明なガラスからなるディスク基板、５２は熱伝導率の大きい金属材料からなり記録膜の保護と記録膜から熱を拡散させる放熱層である。放熱層５２の上には、耐熱層５３を介して、積層した記録膜５４が形成される。積層した記録膜５４は、記録情報を保持しておく記録層と、再生情報の信号量を増大させるための再生層と、再生層と記録層の間の交換結合力を制御する中間層により形成されている。さらに、記録膜５４の上に、記録膜５４と潤滑層とを断熱するための断熱保護層５５が形成されている。さらに、磁気ヘッドの浮上特性を向上させるために、第１の潤滑層５６と第２の潤滑層５７が形成されている。
磁気ディスク５０には、第４実施形態と同様に、光ビームによる温度勾配により、差し掛かった磁壁を次々と移動させ、この磁壁の移動を磁気ヘッドにより検出することによって、再生時の磁気ヘッドでの検出感度を向上させて超解像再生が可能となるＤＷＤＤ方式適用できる。ここで、レーザー光は、第２の潤滑層５７側から照射される。信号の記録、再生は磁気ヘッドを用いて行われ、照射されるレーザー光スポットの回折限界よりも小さい記録マークの記録再生が可能である。
この結果、記録磁区の大きさに依らず、再生磁区の大きさは、常に一定の最大振幅になる。このため、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドを用いて信号再生する場合にも、光ビーム等により記録膜を昇温させているため、再生層での転写磁区を拡大することにより、常に一定の最大振幅の信号量になる。
上述した構成に積層した記録膜は、磁壁の移動を利用して、再生信号の振幅、および信号量を大きくするＤＷＤＤ方式を可能にする磁性膜の一例であるが、この膜構成に限るものではない。
次に、磁気ディスク５０の構成と製造方法について詳細に説明する。
図５に示すように、ガラスのディスク基板５１に、上述した磁性膜を含む多層に積層した記録膜５４が形成されている。ディスク基板５１は、書き換え可能な領域と、サーボ用のウォブルピットとアドレスピットの形成されたピット領域とが、トラック上に交互に並設されたフォーマット構成をとっており、トラッキングサーボをかけながら、アドレスを検出し、書き換え可能な領域に情報の記録再生を行うことができる。この時、２０ｎｍから１８０ｎｍの範囲にある深さのプリピットを有する構成により、アドレスピット等のプリピットからの信号が検出可能であり、記録再生を実現できる
まず、直流マグネトロンスパッタリング装置に、ＡｌＴｉターゲットを設置し、ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０＾（−６）Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。そして、真空排気をしたままＡｒガスを０．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ディスク基板５１上に、金属材料のＡｌＴｉからなる放熱層５２が８０ｎｍ、形成される。
引き続き放熱層５２の上には、同様に真空排気をしたまま、さらに、０．３Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ２ガスを導入し、基板を回転させながら、ＡｌＴｉＮからなる耐熱層５３を１０ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
耐熱層５３の上には、同様に真空排気をしたままＡｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ＴｂＦｅＣｏの合金ターゲットを用いて、記録層を８０ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。ここで、ＴｂＦｅＣｏのＣｒ膜組成は、合金ターゲットの組成比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。次に、ＴｂＤｙＦｅＣｏＣｒの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ＴｂＤｙＦｅＣｏＣｒからなる中間層を１５ｎｍ形成する。さらに、ＧｄＦｅＣｏＣｒの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＧｄＦｅＣｏＣｒからなる再生層を３５ｎｍ形成する。上記の方法で、記録層、中間層、再生層からなる３層構造の記録膜５４を形成することができる。
さらに、０．３Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ２ガスを導入し、基板を回転させながら、ＳｉＮからなる保護層５５を１０ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
保護層５５の上には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる第１の潤滑層（固体潤滑層）５６をＡｒとＣＨ４の混合雰囲気中で、Ｃターゲットを用いて、反応性ＲＦスパッタリングにより、８ｎｍ形成する。さらに、パーフルオロポリエーテルからなる第２の潤滑層５７を２ｎｍ塗布する。
ここで、ＴｂＦｅＣｏＣｒからなる記録層は補償組成温度が２０℃であり、キュリー温度は３００℃になるようにターゲットの組成比を設定して膜組成を調整した。また、ＴｂＤｙＦｅＣｏＣｒの中間層は補償組成温度が５０℃でキュリー温度が１８０℃であり、さらに、ＧｄＦｅＣｏＣｒの再生層は補償組成温度が１６０℃でキュリー温度が２９０℃に調整してある。この結果、記録層の保磁力Ｈｃは、室温では大きいものの、温度上昇に伴って減少するという膜の温度特性が得られる。また、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１６０℃で極大となる。さらに、中間層がキュリー温度以上の場合には、記録層と再生層間の交換結合が遮断されるため、微小な記録マークであっても、ＤＷＤＤ方式により、再生層に転写され、大きな信号量として検出される。
この結果、本実施形態の磁気ディスク５０では、光ビームを照射した状態での温度である１２０℃から１８０℃の範囲で、飽和磁化Ｍｓが大きい。そのため、磁気的超解像を用いたＤＷＤＤ方式により、微小磁区を記録した場合にも周辺の記録磁区を転写することなく、安定した記録磁区を形成でき、また信号振幅も大きくできるため、磁気ヘッドにより繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
［第６実施形態］
図６は、本発明の第６実施形態における磁気ディスク６０の構造を示す断面図である。
６１は平板のガラスからなる透明なディスク基板、６２は熱伝導率の大きい金属材料からなり、記録膜の保護と記録膜から熱を拡散させる放熱層である。放熱層６２の上には、下地断熱層６３を介して、積層した記録膜６４が形成される。積層した記録膜６４は、記録情報を保持しておく記録層と、再生情報の信号量を増大させるための再生層と、再生層と記録層の間の交換結合力を制御する中間層により形成されている。さらに、記録膜６４の上は、記録膜６４と潤滑層とを断熱するための断熱保護層６５が形成されている。さらに、磁気ヘッドの浮上特性を向上させるために、第１の潤滑層６６と第２の潤滑層６７が形成されている。記録膜６４が形成される側の基板の下地は、イオンエッチングにより下地誘電体層の表面粗さを制御している。
磁気ディスク６０において、第５実施形態と同様に、再生層に転写した記録ドメインの磁壁は、光ビームによる温度勾配に差し掛かり次々と移動する。この磁壁の移動を磁気ヘッドにより検出することによって、再生時の磁気ヘッドでの検出感度を向上させて超解像再生が可能となるＤＷＤＤ方式を適用できる。ここで、レーザー光は、第２の潤滑層６７側から照射される。また、信号の記録、再生は磁気ヘッドを用いて行われ、照射されるレーザー光スポットの回折限界よりも小さい記録マークの記録再生が可能である
この結果、記録磁区の大きさに依らず、再生磁区の大きさは、常に一定の最大振幅になる。このため、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドを用いて信号再生する場合にも、光ビーム等により記録膜を昇温させているため、再生層での転写磁区を拡大することにより、常に一定の最大振幅の信号量になる。また、高ＮＡの光学ヘッドを用いて信号を再生する構成であっても同様の効果が得られる。
上述した構成に積層した記録膜は、磁壁の移動を利用して、再生信号の振幅、および信号量を大きくする方法であるＤＷＤＤ方式を可能にする磁性膜の一例であるが、この構成に限るものではない。
次に、磁気ディスク６０の構成と製造方法について詳細に説明する。
図６に示すように、ガラスのディスク基板６１に、上述した磁性膜を含む多層に積層した記録膜６４が形成されている。ディスク基板６１は、平板の基板であり、記録膜形成後に、サーボライター等により基準となるサーボトラック等を形成してフォーマットできる。このサーボトラックにより、光ヘッドと磁気ヘッドを同時にトラッキングサーボしながらアドレス検出することにより、情報の記録再生が可能となる。
まず、直流マグネトロンスパッタリング装置に、ＡｌＣｒターゲットを設置し、ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０＾（−６）Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。そして、真空排気をしたままＡｒガスと微量のＮ２ガスを０．３Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ディスク基板６１上に、金属材料のＡｌＣｒからなる放熱層５２が５０ｎｍ、形成される。
引き続き放熱層６２の上には、同様に真空排気をしたまま、さらに、０．４Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ２ガスを導入し、基板を回転させながら、ＡｌＣｒＮからなる下地断熱層６３を１５ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。ここで、下地断熱層６３の表面には、イオンガンにより、表面粗さＲａが０．３ｎｍより大きいエッチング面６８が形成される。
さらに、下地断熱層６３に形成したエッチング面６８の上には、同様に真空排気をしたままＡｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ＴｂＧｄＦｅＣｏの合金ターゲットを用いて、記録層を１００ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。ここで、ＴｂＧｄＦｅＣｏの膜組成は、合金ターゲットの組成比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。次に、ＴｂＦｅＣｏＣｒの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ＴｂＦｅＣｏＣｒからなる中間層を１５ｎｍ形成する。さらに、ＧｄＦｅＣｏＣｒの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ＧｄＦｅＣｏＣｒからなる再生層を４０ｎｍ形成する。上記の方法で、記録層、中間層、再生層からなる３層構造の記録膜６４を形成することができる。
さらに、０．３Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ２ガスを導入し、基板を回転させながら、ＡｌＴｉＮからなる保護層６５を５ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
保護層６５の上には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる第１の潤滑層（固体潤滑層）６６をＡｒとＣＨ４の混合雰囲気中で、Ｃターゲットを用いて、反応性ＲＦスパッタリングにより、６ｎｍ形成する。さらに、パーフルオロポリエーテルからなる第２の潤滑層６７を３ｎｍ塗布する。
ここで、ＴｂＧｄＦｅＣｏからなる記録層は補償組成温度が４０℃であり、キュリー温度は３２０℃になるようにターゲットの組成比を設定して膜組成を調整した。また、ＴｂＦｅＣｏＣｒの中間層は補償組成温度が１２０℃でキュリー温度が１９０℃であり、さらに、ＧｄＦｅＣｏＣｒの再生層は補償組成温度が２０℃でキュリー温度が３００℃に調整してある。この結果、記録層の保磁力Ｈｃは、室温では大きいものの、温度上昇に伴って減少するという膜の温度特性が得られる。また、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、２２０℃で極大となる。さらに、中間層がキュリー温度以上の場合には、記録層と再生層間の交換結合が遮断されため、微小な記録マークであっても、ＤＷＤＤ方式により、再生層に転写され、大きな信号量として検出される。
この結果、本実施形態の磁気ディスク６０では、光ビームを照射した状態での温度である１２０℃から２２０℃の範囲で、飽和磁化Ｍｓが大きい。そのため、磁気的超解像を用いたＤＷＤＤ方式により、微小磁区を記録した場合にも周辺の記録磁区を転写することなく、安定した記録磁区を形成でき、磁気ヘッドにより繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
以上のように、記録層、中間層、再生層からなる３層構造の記録膜を用いた場合にも、記録層の記録情報が安定して磁気ヘッドにより検出でき、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。
この結果、本発明においては、記録情報の書き換え可能な記録層、中間層、再生層を順次積層した構成の記録膜に断熱層を介して潤滑層を形成した構成により、０．３μｍ以下の微小磁区を安定して形成することができ、再生層に転写した再生信号の増大を可能にすることができる。さらに、情報トラックでの記録磁区が安定した形状に形成させるために、記録再生時に隣接トラックからのクロスライトおよびクロストークも低減できるものである。
［第７実施形態］
本発明の実施形態における、磁気記録媒体の記録再生方法および記録再生装置について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施形態の磁気記録媒体の記録再生方法は、上述した磁気記録媒体に、レーザー光スポットを照射することにより、記録膜の温度を上昇させながら、磁気記録媒体の記録層に形成された記録磁区を再生層に転写させ、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッド、あるいは光ヘッドを用いて情報の記録再生を行う。あるいは、記録時、または再生時に、レーザー光を照射する光学ヘッドを用いて、情報の記録再生を行う。
上記記録再生方法は、例えばレーザー光を用いて情報の記録、再生、消去を行う構成である。記録再生時には、レーザー光スポットを磁気記録媒体に対して相対的に移動させながら再生層側から照射し、磁気記録媒体からの反射光、あるいは磁気的な信号を用いてトラッキング制御をかけながら、磁気記録媒体上にレーザー光スポットの移動方向に対して勾配を有する温度分布を形成する。この時、記録層から中間層を介して生じる結合力よりも、再生層に形成されていた磁壁を温度が高い方向へ移動させようとする磁壁に生じる力の方が大きくなる、高い温度領域を有する温度分布を再生層に形成する。それによって、光スポットの内部に記録層からの情報の転写磁区を再生層に形成し、再生層での磁壁移動によって拡大形成された情報を光スポットからの反射光の偏向面の変化として検出する。
あるいは、上記記録再生方法は、例えばレーザー光により磁気記録媒体を昇温させながら、磁気ヘッドを用いて情報の記録、消去を行い、ＧＭＲヘッドを用いて情報を再生する構成である。情報の記録時には、レーザー光スポットを磁気記録媒体に対して相対的に移動させながら照射し、磁気ヘッドを磁気記録媒体の記録層、あるいは再生層側から配置し、記録情報に応じて磁界方向を変調させて、トラッキング制御をかけながら、磁気記録媒体の記録層に情報の記録、消去を行う。また、情報の再生時には、磁気記録媒体にレーザー光スポットを照射して磁気ディスクの移動方向に対して勾配を有する温度分布を形成し、再生層側に情報再生用のＧＭＲヘッドを配置し、記録層から中間層を介して転写形成された記録情報の転写磁区が、再生層での温度勾配により、温度が高い方向へ移動させようとする磁壁移動によって拡大形成された情報、あるいは、Ｍｓの増大に伴い信号量が増大した情報を、ＧＭＲヘッドにより検出する磁気記録媒体の記録再生方法である。
また、再生層の深さ方向で膜組成が異なる場合には、段階的に転写した記録磁区の大きさを磁壁移動させることにより磁区拡大させて、情報を検出する磁気記録媒体の再生方法であってもよい。さらに、磁気記録媒体の中間層を介して生じる結合力が、磁気的結合力、交換結合力、静磁結合力のいずれかである構成により、記録層と再生層との磁気的結合力による信号の転写可能な温度範囲からのみ転写し、転写した磁区を拡大して信号を検出する磁気記録媒体の記録再生方法であってもよい。
図９は、本発明の実施形態における磁気記録媒体の記録再生装置の一例である。スピンドルモータ１１３に取り付けられた磁気記録媒体（以下、磁気ディスク）１０において、磁気ヘッド制御、検出回路１１６でコントロールされた磁気ヘッドにより、信号が記録再生される。また、この時、磁気記録媒体を熱アシストするための光学ヘッド１１４が、レーザー駆動回路１１５により制御されたレーザー光をディスク上に照射する。また、制御回路１１７により、モータの回転駆動制御と、レーザー光のサーボ制御等が行われる。
上記の記録再生装置により、本実施形態の磁気ディスクにおいて、表面形状の凹凸ピット、あるいは磁気的に記録されたピットにより、トラッキングサーボをかけながら、情報信号の記録再生を行う事が可能となる。
ここで、光学ヘッドは、磁気ヘッドと反対方向に配置した構成について示してあるが、磁気ヘッドと同じ側から照射する構成、磁気ヘッドと光学ヘッドと一体となった構成、あるいは、磁気ヘッドが光源とつながった導波路と一体となった構成であってもよい。
以上のような構成によっても、本実施形態の記録再生装置は、光ヘッドにより磁気記録媒体を加熱しながら、磁気ヘッドにより情報信号の記録再生を行うことが可能となる。
［第８実施形態］
本発明の磁気記録媒体を構成する層の製膜例として、記録層を用いて説明する。
記録層は、それぞれの金属材料を用いたターゲットによる多元スパッタリング、あるいは必要な材料を混合した合金ターゲットを用いてマグネトロンスパッタリング法によって、製膜時の到達真空度が１．０×１０＾（−５）Ｐａ以下であって、製膜時の導入ガスの圧力を０．６Ｐａ以上６．０Ｐａ以下に設定して膜形成すれば製造可能である。
図１０に成膜装置の例を示す。７０は真空搬送室、７１は真空脱ガス室、７２はロードアンロード室、７３は真空メインチャンバー、７４はロード室、７５はアンロード室、７７は加熱室、８１−８７が真空プロセス室である。
この時導入するガスとしては、少なくともＡｒガス、Ｎｅガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスを含めばよい。さらに、上述の製膜時の圧力に対して、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２、Ｈ２の分圧は、１００ｐｐｍ以下であればさらその効果が大きい。ここで、スパッタリングガスの圧力に対するそれらの分圧は、真空室にガス分析管を接続することにより、容易に測定できる。
また、上述の実施形態における磁気記録媒体の記録層は、０．７ｎｍ／ｓｅｃから５ｎｍ／ｓｅｃの製膜時の堆積速度で膜形成していたが、０．５ｎｍ／ｓｅｃ以上１０ｎｍ／ｓｅｃ以下であれば、製造プロセスにおける製膜時のＡｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等のガス圧やバイアス磁界、あるいは周期的な積層方法などの製膜条件、更には使用する装置に関わる要因パラメータにより、形成される記録膜組成が変化した場合にも、膜中に不活性ガスを含有した構成が可能であり、所望の記録層を形成することができる。
さらに、多元スパッタリング方式、あるいは、静止対向型のスパッタリング方式等の製膜装置条件を制御することにより、記録層の信号を増大、あるいは、再生層に転写し、スムーズに磁壁移動させて磁区拡大による再生を行うことができる。
［他の実施形態］
以上、本発明の磁気記録媒体の構成例と記録再生方法の例等を述べた。ここでは、各層の他の実施例と、それらの層を用いた磁気記録媒体の記録再生方法を述べる。
＜ディスク基板＞
上記各実施形態のディスク基板は、ポリカーボート、金属、あるいはガラス基板に対し、フォトポリマーを用いて微細パターン、および、案内溝あるいはプリピットを形成した構成について述べた。しかし、ディスク基板の材料としては、機械特性などの媒体基板としての特性を満たすものであれば特に限定されず、ガラス、ポリカーボネート、ポリオレフィン、エポキシ系樹脂、その他のプラスチック材料等を用いることができる。これらに対して直接微細パターンを形成してもよい。さらには、金属基板、あるいは、ガラス基板とプラスチック材料を組み合わせたディスク基板であってもよい。ガラスの場合は、紫外線硬化樹脂を用いて２Ｐ法で製造することが可能である。ガラス基板にフォトポリマーで形成した微少なパターンとしては、０．３μｍの円形パターンについて述べてきたが、少なくとも０．５μｍ以下のパターン、あるいは、記録磁区の最小パターンよりも小さい凹凸であって、半球状、四角形、あるいはその他の形状の凹凸であっても、微細形状が揃っていて、記録磁区からの信号のノイズにならなければ、同様に記録層の微小磁区を安定化する効果がある。
ディスク基板の構成については、平板であり、光スポットのトラッキングガイドのためのスパイラル状の案内溝、環状の案内溝、あるいはプリピットを備えたものを述べてきた。この時、ディスク基板のトラックピッチは０．４μｍから０．８μｍ、グルーブ幅は０．３μｍから０．６μｍである。しかし、ディスク基板上に、アドレス情報を有する蛇行したスパイラル状の案内溝、あるいはサンプルサーボ方式等の蛇行したトラッキングガイドのためのプリピットを設けた構成のディスク基板を用いてもよい。この時、情報記録トラックのグルーブ間が矩形型あるいは逆Ｖ字型であるランド、あるいはグルーブにより、記録トラック間が遮断される場合、トラックピッチは１．０μｍ以下で、情報の記録されるランドあるいはグルーブの間に０．１μｍから０．８μｍの幅を有するグルーブあるいはランド部が構成されていればよい。また、さらにトラックピッチを小さくすることにより、さらに高密度な磁気記録媒体を得ることができる。
また、各実施形態では、下地層のエッチングにより情報記録面の面粗さＲａを１．０ｎｍ以上と大きくした構成について述べた。しかし、製膜プロセス条件により、製膜時の下地の材料粒径を大きくすることにより記録面の面粗さＲａを０．５ｎｍ以上とすれば、同様も効果を有する磁気記録媒体を実現できる。
＜保護層＞
誘電体保護層としては、ＳｉＮ膜、および、ＡｌＴｉＮ膜を用いた構成について述べた。しかし、ＺｎＳ膜、ＺｎＳ−ＳｉＯ２膜またはその他のカルコゲン化物の誘電体膜、ＴａＯ２等の酸化物の膜、ＡｌＣｒＮ等の窒化物の膜、あるいは、それらの化合物の薄膜を用いてもよい。また、誘電体層の膜厚は、２ｎｍから３００ｎｍの範囲で、保護効果を有する構成であればよい。耐熱性の保護層としては、テフロン薄膜について述べた。しかし、ＰＴＦＥ（ボリテトラフルオロエチレン（４フッ化））、ＰＰＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（４．６フッ化））、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）等のテフロン（フッ素樹脂、または、４フッ化エチレン樹脂）、あるいは、酸化物（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｂ２Ｏ３ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＰｂＯ）、窒化物（Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＢＮ等）、炭化物（ＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｂ４Ｃ、ＷＣ等）、ほう化物（ＬａＢ６、ＴｉＢ２、ＺｒＢ２等）、硫化物（ＣｄＳ、ＭＯＳ２等）、けい化物（ＭＯＳｉ２）および炭素のように非金属元素として酸素を含まない化合物（元素）からなるセラミックス材料から構成される、耐熱性に優れた薄膜材料であってもよい。また、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ等の金属材料、あるいはこれらの金属材料に、添加物または窒素化合物を含んだ材料からなっていてもよい。
さらに、基板上に記録層を直接、あるいは、保護層を介した構成以外にも、熱吸収層等を配置した構成であってもよい。また、その場合の熱吸収層の材料としては、ＡｌＴｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの少なくとも１つを含む合金材料であって、記録膜よりも熱伝導率の大きい材料であればよい。保護層の膜厚は、０．５ｎｍ以上９９．５ｎｍ以下であればよい。
＜潤滑層＞
潤滑層については、ＤＬＣ層およびＰＦＰＥ材料からなるものについて述べた。しかし、ウレタン系樹脂、あるいは、アルミナ系の潤滑材を含有した構成、あるいは、その他の紫外線硬化型の樹脂、熱硬化型の樹脂等、またはホットメルト接着剤などと、摺動コート材料とを組み合わせたものを採用することも可能である。潤滑層の膜厚は、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であればよく、潤滑層と保護層の膜厚の合計が、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であればよい。
＜誘電体層＞
また、記録層上に形成される誘電体層は、硬い透明な層であって、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＧｅＮ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、あるいはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の硬い材料からなることが好ましい。ＺｎＳ−ＳｉＯ２のように熱伝導率の小さい誘電体層を用いる場合には、その上に、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＧｅＮ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２やダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの硬い保護層を積層することが好ましい。保護層の膜厚は記録されたマークからの信号出力が増大するような膜厚に設定される。
また、本発明の磁気記録媒体の基板側に保護コートを設けてもよく、厚み１μｍ以上２００μｍ以下の無機あるいは有機材料で構成されることが好ましい。有機材料ではアクリル系の紫外線硬化樹脂など比較的硬い樹脂をスピンコート法で塗布することができる。無機材料ではシリカやアルミナなどをゾルゲル法で塗布することができる。また、透明シートを透明な接着剤ではりつけてもよい。保護コート膜厚を２０ｎｍ以上２０μｍ以下とすれば、スピンコート法で容易に良好な膜厚分布が得られるが、保護コートがこのように薄くてもテープバーニッシュ等により処理すれば、耐食性の低下等の問題は抑制される。
なお、対物レンズを浮上型のスライダーヘッドに乗せ、対物レンズと媒体の間に浮上型の磁気ヘッドを設けたシステムで懸念される、ヘッドと媒体の瞬間的な接触による傷を防止するために、保護層の上にパーフロロエーテルやシリコンオイルなどの潤滑剤を塗ってもよい。
＜反射層＞
反射層については、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの使用レーザー波長で反射率の高い材料が用いられる。反射層は、耐久性確保および薄膜全体の硬度確保のためにこれらの金属と他の金属との合金を用いてもよい。また、記録層の膜厚が十分に厚い場合には、反射層はなくてもよい。また、記録層と反射層の間の中間の誘電体層は、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＧｅＮ、Ｔａ２Ｏ５、ＺｎＳ−ＳｉＯ２等からなるものでもよい。
＜記録膜＞
また、各層を構成する記録膜として、再生層はＧｄＦｅＣｏＡｌ、ＧｄＦｅＣｏＣｒ、中間層はＴｂＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＤｙＦｅＣｒ、ＴｂＦｅＣｏＣｒ、記録層はＴｂＦｅＣｏ、ＴｂＦｅＣｏＣｒ、ＴｂＧｄＦｅＣｏ膜からなるものについて述べてきた。しかし、ＴｂＦｅ、ＴｂＨｏＦｅ、ＴｂＣｏ、ＧｄＣｏ、ＧｄＴｂＦｅ、ＧｄＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＴｂＨｏＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏＳｉ等の希土類−遷移金属系フェリ磁性の非晶質合金、それらの混合材料、あるいは、ＭｎＢｉ、ＭｎＢｉＡｌまたはＰｔＭｎＳｎ等のＭｎ系磁性膜の多結晶材料を用いた磁気材料、ガーネット、ＰｔＣｏ、ＰｄＣｏなどの白金族−遷移金属合金、あるいはＰｔ／Ｃｏ、Ｐｄ／Ｃｏなどの金、白金族−遷移金属周期構造合金膜などを用いてもよい。また、上記材料を含み、かつ、材料または組成の異なる複数の記録層より構成された記録膜、あるいは、それらを混合した材料であってもよい。また、上記磁性層には、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｂなどの耐食性改善のための元素添加を行った場合、Ｍｓ・Ｈｃを所定値より大きくする構成であれば、本実施形態と同等あるいはそれ以上の効果が得られる。記録膜は、材料、あるいは組成比の異なる層ごとに間欠周期的に積層されていればよい。
さらに、積層した記録膜の膜構成として、３０ｎｍから４０ｎｍの膜厚の再生層、５ｎｍから１５ｎｍの膜厚の中間層、６０ｎｍから１００ｎｍの膜厚の記録層、について述べた。しかし、上記膜厚に限定されるものではなく、本願発明の特性を満たすように、記録層と再生層との間で、十分な磁気的結合力が得られるのであれば、膜厚は５ｎｍから２００ｎｍの範囲であれば良い。より好ましくは、例えば、再生層を１０ｎｍから１００ｎｍ、中間層を５ｎｍから５０ｎｍ、および記録層を３０ｎｍから２５０ｎｍとすることにより、同等の効果が得られる。さらに、５ｎｍから５０ｎｍの制御層を付加した構成であってもよい。
また、記録再生特性を改善させるために、記録補助層、転写制御層、あるいはその他の磁性膜を備える構成であってもよい。さらに、中間層としては、膜厚方向での組成あるいは磁壁エネルギー密度を変化させた多層構成の磁性膜を設けてもよい。
また、本実施形態の記録層は、ＴｂとＦｅＣｏが１．５ｎｍに周期的に積層する構成であったが、この構成に限定されるものではない。積層周期が０．４ｎｍ以上、２ｎｍ以下であって、記録層の膜厚を５０ｎｍ以上、より好ましくは、６０ｎｍから２００ｎｍであれば、同等の効果が得られる。さらに、記録層の耐食性を高めるためにＣｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａなどの耐食性元素を添加、あるいは、短波長でのカー回転角を高めるために数原子％のＮｄなどを添加したものであってもよい。
また、相変化記録材料も用いた場合、記録層はＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅなど結晶とアモルファスの間で光学定数が変化する材料で構成される。記録層の膜厚は１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下が好ましい。
また、両面に外周端まで薄膜を形成すると、外周端で両面の導通がとれ、どちらかの面で媒体を接地すれば静電対策が可能となる。さらには、両面の薄膜の応力バランスがとれる構成が好ましい。この時、チルト量を十分小さくすることが可能であるため、エラーレートが低減される。
また、本実施形態の記録層では、Ｍｓ・Ｈｃが４．２×１０＾６ｅｒｇ／ｃｍ３の値の記録層について述べてきたが、この値に限定されるものではない。より大きなＭｓ・Ｈｃが得られる記録膜であれば、１００ｎｍ以下の微小磁区を記録した場合にも、安定した記録磁区を形成でき、繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
記録膜の熱伝導率は、３×１０＾６ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）から７×１０＾６ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）程度であり、放熱層のＡｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、Ａｕ等の材料は１×１０＾７ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）から４×１０＾７ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）であるため、少なくとも熱伝導率が１×１０＾６ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）以下である保護層を用いた構成であればよい。ここで、熱伝導率が１×１０＾６ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）以下である保護層であれば、熱伝導率が０．１３×１０＾６ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）から１×１０＾６ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）であるＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＳｉＮ、ＴｉＮ等の材料、あるいは、２．５×１０＾５ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）であるＺｎＳ等を用いた構成であっても、記録層と潤滑層との断熱性に優れた、摺動特性の耐熱性に優れた磁気記録媒体を実現できるものである。
＜記録再生方法＞
以下、本実施形態の磁気ディスクの記録再生方法の一例を示す。
本磁気ディスクは、矩形のランドとグルーブを有している。記録トラック間のアニール処理、あるいは、グルーブが深い構成のランドを形成することにより、情報の記録されるトラック間が磁性的遮断され、再生層に転写された記録磁区が容易に磁壁移動する構成であれば、前述したＤＷＤＤ方式による記録再生が可能である。
また、本磁気ディスクは、再生層を含むグルーブ間あるいはランド間が分離された構成、あるいは、平板のディスク基板を有する構成となっているが、ランド／グルーブの両方に記録する構成、あるいは、微小パターンにより記録磁区間を分離する構成であっても同等の特性が得られる。
さらに、本実施形態では、トラックピッチが０．７μｍであったが、情報の記録されるグルーブ幅が０．６μｍ以下であって、記録情報の最短のマーク長が０．３μｍ以下の記録ドメインを記録する構成であれば、より効果が大きい。
以上のように、本実施形態の構成により、ＤＷＤＤ方式により、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。
さらに、高温でＭｓが増大する記録膜、あるいは、ＤＷＤＤ方式を用いた磁気記録媒体とその記録再生方式について述べた。しかし、それ以外の磁壁移動タイプの磁区拡大再生方式、シュリンク動作による再生磁区の拡大再生方式、あるいは再生磁界交番型の再生方式等であってもよい。つまり、信号品質を高め、記録密度の高密度化を得るための記録再生方式を用い、ディスク基板を介さずに、記録膜から情報を記録再生する構成であれば、微小磁区の記録安定性に優れ、信号の再生も容易にできる高感度で高密度記録再生が可能という優れた効果が得られる。
以上のように、本発明においては、記録情報の書き換え可能な記録膜を用い、０．３μｍ以下の微小磁区を安定して形成することにより磁壁の移動度を確保でき、ＤＷＤＤ方式等による転写磁区の移動による再生信号の拡大を可能にすることができる。さらに、情報トラックでの記録磁区を安定した形状に形成させるために、記録再生時に隣接トラックからのクロスライトおよびクロストークも低減できるものである。
【産業上の利用可能性】
【０００７】  本発明にかかる磁気記録媒体とその製造方法は、ディスク基板上に形成された記録膜の上に、記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を介して、潤滑層を形成することによって、書き換えが可能な磁気記録媒体、また特に、記録媒体に光を入射して温度上昇させながら信号を記録再生する磁気記録媒体等において有用である。また、本構成によって、磁気記録媒体の記録再生方法等としても適用が可能である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成18年7月6日(2006.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を備える磁気記録媒体であって、
少なくとも前記記録膜の上に、前記記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を介して、潤滑層を有することを特徴とする、磁気記録媒体。
【請求項２】
前記保護層は、熱伝導率が１×１０6ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）以下であることを特徴とする、請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
前記保護層が、複数の薄膜により構成されることを特徴とする、請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
前記複数の薄膜は、熱伝導率がそれぞれ異なることを特徴とする、請求項３記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
前記複数の薄膜からなる保護層において、前記記録膜側の薄膜の熱伝導率が前記潤滑層側の薄膜の熱伝導率よりも大きくなるように構成することを特徴とする、請求項４記載の磁気記録媒体。
【請求項６】
前記複数の薄膜からなる保護層は、熱伝導率が１×１０6ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）以下である薄膜を少なくとも有することを特徴とする、請求項４または５記載の磁気記録媒体。
【請求項７】
前記保護層が、炭素を主成分とすることを特徴とする、請求項１から６記載の磁気記録媒体。
【請求項８】
前記保護層が、ダイヤモンドライクカーボンを含有することを特徴とする、請求項７記載の磁気記録媒体。
【請求項９】
前記保護層が、窒素、酸素あるいは水素を含有することを特徴とする、請求項８記載の磁気記録媒体。
【請求項１０】
前記保護層の複数の薄膜において、窒素、酸素あるいは水素の含有量を変化させることを特徴とする、請求項９記載の磁気記録媒体。
【請求項１１】
前記保護層が、２５０℃以上の温度での耐熱性を有する材料を含有することを特徴とする、請求項１から６記載の磁気記録媒体。
【請求項１２】
前記耐熱性の材料が、フッ素系樹脂、あるいは、セラミック材料からなることを特徴とする、請求項１１記載の磁気記録媒体。
【請求項１３】
前記耐熱性の材料が、テフロン（Ｒ）からなることを特徴とする、請求項１１記載の磁気記録媒体。
【請求項１４】
前記保護層が、金属材料を含有することを特徴とする、請求項１から６記載の磁気記録媒体。
【請求項１５】
前記金属材料が、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒからなることを特徴とする、請求項１４記載の磁気記録媒体。
【請求項１６】
前記金属材料が、窒素化合物あるいは酸化物からなることを特徴とする、請求項１４記載の磁気記録媒体。
【請求項１７】
前記保護層が、少なくともカルコゲン系化合物を含有することを特徴とする、請求項１から６記載の磁気記録媒体。
【請求項１８】
前記潤滑層が、複数の薄膜により構成されることを特徴とする、請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項１９】
前記複数の薄膜は、熱伝導率がそれぞれ異なることを特徴とする、請求項１８記載の磁気記録媒体。
【請求項２０】
前記潤滑層が、ＰＦＰＥを含有することを特徴とする、請求項１８または１９記載の磁気記録媒体。
【請求項２１】
前記潤滑層が、耐熱性材料を含有することを特徴とする、請求項１８または１９記載の磁気記録媒体。
【請求項２２】
前記潤滑層が、酸化物、あるいは窒化物を含有することを特徴とする、請求項１８または１９記載の磁気記録媒体。
【請求項２３】
前記潤滑層と前記保護層の膜厚の合計が、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１から２２記載の磁気記録媒体。
【請求項２４】
前記潤滑層の膜厚が、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項２３記載の磁気記録媒体。
【請求項２５】
前記保護層の膜厚が、０．５ｎｍ以上９９．５ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項２３または２４記載の磁気記録媒体。
【請求項２６】
前記記録膜は、膜面垂直方向に磁気異方性を有する磁性層を含むことを特徴とする、請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項２７】
前記記録膜は、複数の磁性層からなることを特徴とする、請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項２８】
前記記録膜が少なくとも記録層、中間層、再生層を積層した構成からなることを特徴とする、請求項２７記載の磁気記録媒体。
【請求項２９】
前記記録膜中の前記記録層に形成される記録磁区が前記再生層に転写され、前記再生層での磁壁移動によって、記録情報が再生されることを特徴とする、請求項２８記載の磁気記録媒体。
【請求項３０】
前記記録層は、少なくとも、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏを含有することを特徴とする、請求項２８または２９記載の磁気記録媒体。
【請求項３１】
前記記録層は、材料、あるいは、組成比の異なる層ごとに間欠周期的に積層されることを特徴とする、請求項２８または２９記載の磁気記録媒体。
【請求項３２】
前記ディスク基板上に、前記記録層に形成される記録磁区のパターンに応じて、ピット形状のパターンが形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３３】
前記ディスク基板上に、前記記録層に形成される記録磁区の最小パターンよりも小さい、ピット形状の凹凸のパターンが形成されていることを特徴とする、請求項３２に記載の磁気記録媒体。
【請求項３４】
前記ディスク基板と前記記録膜との間に、少なくとも熱伝導率の大きい金属層を備えることを特徴とする、請求項３２または３３記載の磁気記録媒体。
【請求項３５】
前記記録膜と前記金属層との間に、誘電体層を備えることを特徴とする、請求項３４記載の磁気記録媒体。
【請求項３６】
前記ディスク基板と前記金属層との間に、誘電体層を備えることを特徴とする、請求項３４記載の磁気記録媒体。
【請求項３７】
少なくとも前記金属層、あるいは前記誘電体層が、表面をエッチングした構成を有することを特徴とする、請求項３４から３６記載の磁気記録媒体。
【請求項３８】
少なくとも前記金属層、あるいは前記誘電体層の表面粗さが、Ｒａ０．５以上であることを特徴とする、請求項３７記載の磁気記録媒体。
【請求項３９】
前記誘電体層が、少なくともカルコゲン系化合物を含有することを特徴とする、請求項３５から３８記載の磁気記録媒体。
【請求項４０】
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を備える磁気記録媒体の製造方法であって、
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を形成し、
前記記録膜の上に、前記記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を形成し、
前記保護層を介して、潤滑層を形成することを特徴とする、磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４１】
前記潤滑層を真空中で形成することを特徴とする、請求項４０記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４２】
前記保護層を形成した後、前記潤滑層を塗布形成することを特徴とする、請求項４１記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４３】
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を備える磁気記録媒体の製造装置であって、
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を形成する記録膜形成部と、
前記記録膜の上に、前記記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を形成する保護層形成部と、
前記保護層を介して、潤滑層を形成する潤滑層形成部とを備えることを特徴とする、磁気記録媒体の製造装置。
【請求項４４】
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を備える磁気記録媒体の記録再生方法であって、
請求項１〜３９に記載の磁気記録媒体にレーザー光を入射させることにより、前記記録媒体の記録膜の温度を上昇させ、前記磁気記録媒体に情報を記録あるいは再生することを特徴とする、磁気記録媒体の記録再生方法。
【請求項４５】
ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を備える磁気記録媒体の記録再生装置であって、
請求項１〜３９に記載の磁気記録媒体を昇温させる加熱部と、
前記加熱部が前記磁気記録媒体を昇温させているときに、前記磁気記録媒体に磁気的に信号を記録再生する記録再生部とを備え、
前記磁気記録媒体の信号記録時と再生時では、前記磁気記録媒体の信号領域での温度分布がそれぞれ異なることを特徴とする、磁気記録媒体の記録再生装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は書き換えが可能な磁気記録媒体、特に光を入射して温度を上昇させながら信号を記録再生する磁気記録媒体、その製造方法および製造装置、磁気記録媒体の記録再生方法、および記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を用いる磁気記録媒体や相変化記録媒体などの光記録媒体は、大容量・高密度記録が可能な可搬型記録媒体であり、近年のマルチメディア化に伴うコンピュータの大容量ファイルや動画を記録する媒体として需要が急増しつつある。
【０００３】
光記録媒体は一般に、プラスチック等の透明な円盤状の基板に記録層を含む多層膜を形成し、レーザーを照射して記録、消去を行い、レーザーの反射光で再生する。光を用いる磁気記録媒体は従来、固定磁界を加えて消去した後、反対方向の固定磁界を加えて記録するいわゆる光変調記録が中心であったが、近年、レーザーを照射しながら、磁界を記録パターンに従って変調させる磁界変調方式が、１回で記録（ダイレクトオーバーライト）可能かつ高記録密度になっても正確に記録できる方式として、注目を浴びている。相変化記録媒体は、光変調記録によりダイレクトオーバーライト可能で、ＣＤやＤＶＤと同じ光学系で再生可能なため、実用化が進められている。
【０００４】
光記録媒体の記録密度の限界は光源のレーザー波長（λ）によって決まり、回折限界（〜λ／２ＮＡ：ＮＡは対物レンズの開口数）に依存する。近年、対物レンズを２枚組にすることで０．８以上のＮＡを持ったシステムが提案され、開発が活発に行われている。記録再生のためのレーザーは従来、基板を通して記録膜に照射されていた。しかし、ＮＡが大きくなるほど、光の基板通過時の基板の傾きなどによる収差が大きくなり、基板厚みを薄くする必要がある。この場合、例えば０．５ｍｍ以下の厚みの基板は、媒体製造時に保持することすら難しくなるため、高ＮＡ対物レンズを使ったシステムでは、薄膜の上の保護コートを通して記録再生する方式が提案されている（非特許文献１参照）。
【０００５】
例えば、光ビームを膜面から入射させ、対物レンズの開口数を大きくし、近接場光を用いて再生分解能を向上させる技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術では、基板を通して光ビームを入射させる方法よりも、検出分解能を向上できる。また、基板のチルト等による光ビームの収差による影響を受けないため、高密度な記録を行う場合にも、良好な再生信号が得られる。
【非特許文献１】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３６、ｐ．４５６−４５９（１９９７）
【特許文献１】特開平１１−３４５４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来の高開口度の光学ヘッドを用いた場合にも、光の波長と開口度によって、検出分解能にはおのずと限界がある。また、光を照射してＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドを用いて記録再生する方式においては、磁気ヘッドのみで記録再生する従来の方式に比べて、記録媒体の温度上昇により、磁気ヘッドを摺動させるための潤滑層の温度上昇による特性の変化、および、信頼性の低下が課題となる。また、さらに、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドの温度上昇により、記録再生特性の劣化が課題となる。
【０００７】
本発明の目的は、光を照射して記録膜の温度を上昇させながら磁気記録再生する記録媒体において、潤滑層の特性を向上させることにより耐久性を高め、信号特性の優れた磁気記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の磁気記録媒体は、ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を備え、少なくとも記録膜の上に、記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を介して、潤滑層を有することを特徴とする。
これにより、記録層の温度上昇による潤滑層への熱の影響を遮断し、また記録再生用の磁気ヘッドの温度上昇も防ぐことが可能な、信号特性に優れた磁気記録媒体を得ることができる。
【０００９】
保護層は、熱伝導率が１×１０6ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）以下であることを特徴とする。
また、保護層は、複数の薄膜により構成されていてもよい。複数の薄膜は、熱伝導率がそれぞれ異なることが好ましい。また、記録膜側の薄膜の熱伝導率が、潤滑層側の薄膜の熱伝導率よりも大きくなることが好ましい。
【００１０】
複数の薄膜からなる保護層は、熱伝導率が１×１０6ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）以下である層を少なくとも有することが好ましい。
これらにより、信号特性に優れた磁気記録媒体を得ることができる。
【００１１】
保護層は、炭素を主成分とすること、また、ダイヤモンドライクカーボンを含有すること、さらには、窒素、酸素あるいは水素を含有することが好ましい。保護層の複数の薄膜においては、窒素、酸素あるいは水素の含有量を変化させることが好ましい。
【００１２】
保護層は、２５０℃以上の温度での耐熱性を有する材料を含有すること、また、耐熱性の保護層が、フッ素系樹脂、あるいは、セラミック材料からなること、さらにはテフロン（Ｒ）からなるあることが好ましい。
【００１３】
保護層は、金属材料を含有すること、また、金属材料が、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒであること、さらには、金属材料が窒素化合物あるいは酸化物であってもよい。
また、保護層は、少なくともカルコゲン系化合物を含有していてもよい。
これらにより、記録膜、および、潤滑層の保護効果、断熱効果を備えた磁気記録媒体を実現できる。
【００１４】
潤滑層は、複数の薄膜により構成されること、また、複数の薄膜は、熱伝導率がそれぞれ異なることが好ましい。
潤滑層は、ＰＦＰＥを含有すること、また、耐熱性材料を含有すること、あるいは、酸化物、あるいは窒化物を含有することが好ましい。
これにより、信号特性と熱耐久性に優れた磁気記録媒体を実現できる。
【００１５】
潤滑層と保護層の膜厚の合計が、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であること、さらに、潤滑層の膜厚が、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であること、あるいは、保護層の膜厚が、０．５ｎｍ以上９９．５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
記録膜は、膜面垂直方向に磁気異方性を有する磁性層を含むことを特徴とする。さらに、記録膜は、複数の磁性層からなることが好ましく、また、少なくとも記録層、中間層、再生層を積層した構成からなることが好ましい。
これにより、再生層に転写した再生信号の増大が可能になる。
【００１７】
本発明の磁気記録媒体では、記録膜中の記録層に形成される記録磁区が再生層に転写され、再生層での磁壁移動によって、記録情報が再生されることを特徴とする。
記録層は、少なくとも、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏを含有することが好ましい。
記録層は、材料、あるいは、組成比の異なる層ごとに間欠周期的に積層されることが好ましい。
【００１８】
ディスク基板上には、記録層に形成される記録磁区のパターンに応じて、ピット形状のパターンが形成されていることが好ましい。また、ディスク基板上に、記録層に形成される記録磁区の最小パターンよりも小さい、ピット形状の凹凸のパターンが形成されていることが好ましい。
これにより、安定して情報の記録再生を行うことができる。
【００１９】
光ディスク基板と記録膜との間に、少なくとも熱伝導率の大きい金属層を備えていてもよい。
また、記録膜と金属層との間に、誘電体層を備えること、あるいはさらに、ディスク基板と金属層との間に、誘電体層を備えていてもよい。少なくとも金属層、あるいは、誘電体層が、表面をエッチングした構成を有することが好ましい。このとき、金属層、あるいは、誘電体層は、表面粗さが、Ｒａ０．５以上であることが好ましい。
【００２０】
ここで、誘電体層が、少なくともカルコゲン系化合物を含有することが好ましい。
これらにより、高密度で記録再生した場合にも、優れた信号特性を持つ磁気記録媒体を得られる。
【００２１】
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を形成し、記録膜の上に、記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を形成し、保護層を介して、潤滑層を形成することを特徴とする。潤滑層は、真空中で形成することが好ましい。また、保護層を形成した後、潤滑層を塗布形成することが好ましい。
これにより、記録再生特性の劣化が無く、高密度で記録再生した場合にも、優れた信号特性を持つ磁気記録媒体を提供することが可能となる
【００２２】
本発明の磁気記録媒体の製造装置は、ディスク基板上に、少なくとも磁気異方性を有する記録膜を形成する記録膜形成部と、記録膜の上に、記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を形成する保護層形成部と、保護層を介して、潤滑層を形成する潤滑層形成部とを備えることを特徴とする。
これにより、記録再生特性の劣化が無く、高密度で記録再生した場合にも、優れた信号特性を持つ磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【００２３】
本発明の磁気記録媒体の記録再生方法は、レーザー光を入射させることにより、記録媒体の記録膜の温度を上昇させ、磁気記録媒体に情報を記録あるいは再生することを特徴とする。
これにより、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
【００２４】
本発明の磁気記録媒体の記録再生装置は、磁気記録媒体を昇温させる加熱部と、加熱部が磁気記録媒体を昇温させているときに磁気記録媒体に磁気的に信号を記録再生する記録再生部とを備え、磁気記録媒体の信号記録時と再生時では、磁気記録媒体の信号領域での温度分布がそれぞれ異なることを特徴とする。
これにより、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
光を照射して記録膜の温度を上昇させながら磁気記録再生する記録媒体において、記録媒体、および磁気ヘッドの耐久性、信頼性を高めることができる。また、磁気ヘッドの温度上昇により記録再生特性の劣化が無く、高密度で記録再生した場合にも、優れた信号特性を持つ磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明を詳細に説明するが、本発明はその趣旨を越えない限り以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２７】
本願発明の磁気記録媒体は、記録膜の上に、記録膜よりも熱伝導率の小さい断熱保護層を介して潤滑層を形成することにより、記録再生時に記録膜にレーザー光を照射した際にも、第２の潤滑層側への温度上昇を防止できる。この結果、光ビーム等により記録膜を昇温させて、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドを用いて信号再生する場合にも、熱耐久性に優れ、かつ信号特性に優れた磁気記録媒体を実現できるものである。（実施の形態１〜６）では、下記の課題を解決する磁気記録媒体の構成について述べる。
【００２８】
◎  実施の形態１〜３
従来の磁気記録媒体では、記録膜へレーザー光を照射した際に、潤滑層も温度が上昇し、摺動特性が劣化する、あるいは、さらに磁気ヘッドへの熱伝導により、記録再生特性が低下する等の課題を有していた。また、レーザー光強度を小さくして、温度上昇を抑えた場合には、大きな記録磁界が必要、あるいは再生信号量が低下するという課題を有していた。
【００２９】
◎  実施の形態４〜６
従来、ＤＷＤＤ方式を用いた磁気記録媒体では、記録層から転写した再生層の磁壁移動を容易にさせるために、記録膜にレーザー光スポットを照射し、記録膜中の温度勾配を利用して再生層に転写された磁区の磁壁の移動を安定して行い、信号を検出する必要がある。しかし、潤滑層の温度上昇により浮上特性の変動、磁気ヘッドの特性の変化により、再生層へ転写された再生信号が変動するという課題を有していた。
【００３０】
また、（実施の形態７）では、本発明の記録再生方法および記録再生装置について、（実施の形態８）では、本発明の磁気記録媒体を構成する層の製膜例について、（他の実施例）では、実施の形態を踏まえつつ、さらなる変形例等について述べる。
【００３１】
（実施の形態１）
以下、図面を参照にして詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態１における磁気記録媒体（以下、磁気ディスク）１０の構造を示す断面図である。
【００３２】
１１はガラスからなる透明なディスク基板、１２は記録膜、１３は記録膜を保護し、記録膜１２と潤滑層１４を断熱するための誘電体保護層、１４は磁気ヘッドを摺動させるための潤滑層である。記録膜１２が形成される側の基板の下地は、イオンエッチングにより下地の表面粗さを制御している。レーザー光は、潤滑層１４の側から照射される。信号の記録、再生は磁気ヘッドを用いて行われ、照射されるレーザー光スポットの回折限界よりも小さい記録マークの記録再生が可能である。
【００３３】
ここで、図８に、本実施の形態の記録膜の温度Ｔと保磁力Ｈｃ、飽和磁化Ｍｓとの関係を表す。本実施の形態の磁気記録媒体は、情報の記録時には、ディスクが回転し、トラックに沿ってレーザー光ビームスポットを照射しながら磁気ヘッドで記録される。この時、記録膜は、図８に示すように、高温では保磁力が低下することから、磁気ヘッドでの記録が可能となる。また、信号再生時には、レーザー光を照射して、温度上昇させながら、ＧＭＲヘッドにより、記録磁区を検出する。この時、飽和磁化Ｍｓは、８０℃で最小となった後、温度と共に上昇し、１８０℃で極大となるため、ＧＭＲヘッドでの検出感度が向上し、再生信号が増大する。
【００３４】
したがって、この時レーザー光を照射した記録膜は、膜中に温度分布を有するため、レーザー光スポットの中心部分では、２００℃以上となる。このため、表面潤滑層の摺動特性を保持するために、保護層は２５０℃以上の耐熱性が必要となる。本実施形態では、耐熱性を有する保護層に、フッ素系樹脂、あるいは、セラミック材料、より好ましくはテフロン薄膜を用いることにより、２８０℃以上の耐熱性を有し、記録膜、および、潤滑層の保護効果、断熱効果を備えた磁気記録媒体を実現できる。
【００３５】
次に、磁気ディスク１０の構成と製造方法について詳細に説明する。
図１に示すように、ディスク基板１１には、磁性薄膜の記録膜等が積層して形成されている。ディスク基板１１は、グルーブの両側にはランド部が形成されており、矩形型のグルーブの深さｈは、ランド部３の上面から３５ｎｍである。また、本実施の形態の磁気ディスク１０のトラックピッチは０．４μｍであり、グルーブ幅は０．３μｍである。
【００３６】
まず、フォトポリマーにより、ランドとグルーブが形成された透明なガラスからなるディスク基板１１の表面上に、イオンガンによりエッチング面１５を形成する。
【００３７】
次に、直流マグネトロンスパッタリング装置に、ターゲットを設置し、ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０-6Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。そして、真空排気をしたままＡｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏそれぞれのターゲットを用いて、ＴｂＦｅＣｏの記録膜１２を４０ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。ここで、ＴｂＦｅＣｏの膜組成は、ターゲットの投入パワー比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。
【００３８】
さらに、０．３Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ2ガスを導入し、基板を回転させながら、ＳｉＮからなる誘電体の保護層１３を５ｎｍ、反応性スパッタリング法により膜形成する。
【００３９】
そして、保護層１３の上に、アモルファスカーボンからなる潤滑層をＡｒとＣＨ4の混合雰囲気中で、Ｃターゲットを用いて、反応性ＲＦスパッタリングにより、５ｎｍ形成する。さらに、パーフルオロポリエーテル（以下、ＰＦＰＥ）を塗布することにより、固体潤滑層１４を形成する。ここで、ＴｂＦｅＣｏからなる記録膜１２は補償組成温度が−５０℃であり、キュリー温度は３１０℃になるように、各ターゲットの投入パワーを設定して組成を調整し、製膜した。
【００４０】
この結果、飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１８０℃で極大となり、また、保磁力Ｈｃは、室温からは温度上昇と共に、減少するという膜特性が得られる。この結果、本実施の形態の磁気記録媒体では、光ビームを照射した状態での温度、１８０℃で、飽和磁化Ｍｓが極大となり、微小磁区を記録した場合にも、安定した記録磁区を形成でき、磁気ヘッドにより繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
【００４１】
上記本実施の形態の磁気ディスク１０は、フォトポリマーにより矩形のランドとグルーブを有した構成のディスク基板に、記録膜を形成した構成について述べてきたが、ガラス基板を直接加工、あるいは、インプリント等を用いてもよい。
【００４２】
また、ランド部、あるいは、グルーブ部に記録する構成、あるいは、ランド／グルーブの両方に記録する構成であっても同等の特性が得られる。さらに、本実施の形態では、トラックピッチが０．４μｍであったが、情報の記録されるグルーブ幅が０．５μｍ以下の構成であって、記録情報の最短のマーク長が０．３μｍ以下の記録ドメインを記録する構成であれば、より効果が大きい。
【００４３】
以上のように、本実施の形態の構成により、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。さらに、情報トラックでの記録磁区が安定した形状に形成されるため、記録再生時に隣接トラックからのクロスライトおよびクロストークも低減できる。
【００４４】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における磁気ディスク２０の構造を示す断面図である。
２１は透明なガラスからなるディスク基板、２２は低熱伝導率の誘電体材料からなり、記録膜の保護と下地の調整のための下地断熱層の役割を果たす、誘電体層である。２３は記録膜であり、記録情報を保持しておく記録層と、再生情報の信号量を増大させるための再生層からなり、かつ再生層と記録層の間は磁気的に交換結合されている。２４は断熱保護層であり、記録膜２３と潤滑層を断熱するため、記録膜２３の上に形成される。さらに、磁気ヘッドの浮上特性を向上させるために、第１の潤滑層２５と第２の潤滑層２６が形成されている。レーザー光は、第２の潤滑層２６の側から照射される。信号の記録、再生は磁気ヘッドを用いて行われ、照射されるレーザー光スポットの回折限界よりも小さい記録マークの記録再生が可能である。
【００４５】
特に、本実施の形態の磁気ディスク２０では、ディスクが回転し、トラックに沿ってレーザー光ビームスポットを照射しながら磁気ヘッドで情報が記録される。この時、記録膜は、実施の形態１同様に、高温では保磁力が低下することから、磁気ヘッドによる記録が可能となる。また、信号再生時には、レーザー光を照射して、温度上昇させながら、ＧＭＲヘッドにより、記録磁区を検出する。この時、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１２０℃で極大となるため、ＧＭＲヘッドでの検出信号量が増大し、再生信号振幅を増大させることができる。
【００４６】
次に、磁気ディスク２０の構成と製造方法について詳細に説明する。
図２に示すように、ディスク基板２１には、上述した磁性膜を含む多層に積層した記録膜２３が形成されている。ディスク基板２１は、書き換え可能な領域と、サーボ用のウォブルピットとアドレスピットの形成されたピット領域とが、トラック上に交互に並設されたフォーマット構成をとっており、トラッキングサーボをかけながら、アドレスを検出し、書き換え可能な領域に情報の記録再生を行うことができる。この時、２０ｎｍから１８０ｎｍの範囲にある深さのプリピットを有する構成により、アドレスピット等のプリピットからの信号が検出可能であり、記録再生を実現できる。
【００４７】
まず、直流マグネトロンスパッタリング装置に、ＢドープしたＳｉターゲットを設置し、ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０-6Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。そして、真空排気をしたままＡｒガスとＮ2ガスを０．３Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、プリピットが形成された透明なガラスからなるディスク基板２１上に、誘電体層２２としてＳｉＮを５０ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
【００４８】
引き続き誘電体層２２上には、同様に真空排気をしたまま、Ａｒガスを０．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、Ｔｂターゲット、ＦｅＣｏターゲットを用いて、Ａｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、ＴｂとＦｅＣｏが周期的に積層するように記録層を６０ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。ここで、ＴｂＦｅＣｏの膜組成は、それぞれのターゲットの投入パワー比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。次に、Ｇｄ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌそれぞれのターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＧｄＦｅＣｏＡｌからなる再生層を３０ｎｍ形成する。上記の方法で、記録層、再生層からなる記録膜２３を形成することができる。
【００４９】
さらに、テフロンターゲットを用いて、０．５Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスを導入し、基板を回転させながら、テフロン薄膜からなる保護層２４を１０ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
【００５０】
そして、保護層２４の上には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる第１の潤滑層（固体潤滑層）２５を、ＡｒとＣＨ4の混合雰囲気中でプラズマＣＶＤにより、１０ｎｍ形成する。さらに、パーフルオロポリエーテルからなる第２の潤滑層２６を、ディッピングにより塗布する。
【００５１】
ここで、ＴｂＦｅＣｏからなる記録膜２３は補償組成温度が５０℃であり、キュリー温度は３２０℃になるように、各ターゲットの投入パワーを設定して組成を調整し、製膜した。また、ＧｄＦｅＣｏＡｌの再生層は補償組成温度が−２０℃でキュリー温度が２７０℃であり、この結果、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１１０℃で極大となる。また、記録層の保磁力Ｈｃは、室温から補償組成温度までは上昇するものの、さらに温度上昇した場合には、減少するという膜の温度特性が得られる。このため、本実施の形態の磁気ディスク２０では、光ビームを照射した状態での温度、１１０℃で、飽和磁化Ｍｓが極大となり、微小磁区を記録した場合にも、安定した記録磁区を形成でき、磁気ヘッドにより繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
【００５２】
次に、記録層の製造方法についてさらに詳しく説明する。本実施の形態の記録層は、ＴｂターゲットとＦｅＣｏターゲットを用いて、Ａｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、ＴｂとＦｅＣｏが周期的に積層するように記録層を６０ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。記録層のＴｂＦｅＣｏ製膜時に、製膜速度、ディスク基板の回転数を制御することにより、ＴｂとＦｅ、Ｃｏの遷移金属が１．５ｎｍの周期的な積層構造を有する非晶質な磁性薄膜を形成できる。具体的には、４０ｒｐｍで自公転の回転をしながら、それぞれの元素粒子が、０．７ｎｍ／ｓｅｃの製膜レートでそれぞれ形成されることにより、上記膜構造が得られる。また、ＴｂＦｅＣｏの膜組成は、それぞれのターゲットの投入パワー比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。
【００５３】
このように、少なくとも記録層を２．０ｎｍ以下の周期的な積層構造にすることにより、記録層の飽和磁化Ｍｓと保磁力Ｈｃとの積を増大させることができ、３．０×１０6ｅｒｇ／ｃｍ3以上のＭｓ・Ｈｃが得られる。実際、本実施の形態の記録層では、４．２×１０6ｅｒｇ／ｃｍ3という大きなＭｓ・Ｈｃ値が得られる。７０ｎｍ以下の微小磁区を記録した場合にも、安定した記録磁区を形成でき、繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
【００５４】
ここで、磁気ディスク２０の、記録層の積層構造の周期に対するＭｓ・Ｈｃの依存性を調べると、記録層の積層周期が２ｎｍ以下になるとＭｓ・Ｈｃ値は増加し、１．０ｎｍの周期的な構造でほぼ最大となる。従って、Ｍｓ・Ｈｃ値が３．０×１０6ｅｒｇ／ｃｍ3以上であるためには、２．０ｎｍ以下の積層周期とする必要がある。
【００５５】
さらに、磁気ディスク２０の、記録層のＭｓ・Ｈｃに対する、記録マーク長限界の依存性を調べると、記録層のＭｓ・Ｈｃが大きくなると、記録限界となるマーク長は小さくなり、本実施の形態の周期的な積層構造の記録層により、微小磁区の安定性に優れている。そして、Ｍｓ・Ｈｃ値が３．０×１０6ｅｒｇ／ｃｍ3以上であれば、８０ｎｍ以下のマーク長の記録磁区であっても、安定に記録再生可能であり、記録層と再生層からなる２層構造の記録膜を用いた場合にも、記録層の記録情報が安定して再生層に転写し、信号振幅が拡大して、優れた記録再生信号が得られる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態の構成により、磁気ヘッドにより、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。
【００５７】
なお、本実施の形態の磁気ディスク２０の記録層は、ＴｂとＦｅＣｏが１．５ｎｍに周期的に積層する構成であったが、上記した構成に限定されるものではなく、積層周期が０．４ｎｍ以上、２ｎｍ以下に積層した構成であって、記録層の膜厚を５０ｎｍ以上、より好ましくは、６０ｎｍから２００ｎｍに形成した構成であれば、同等の効果が得られる。
【００５８】
また、本実施の形態では、ＴｂとＦｅ、Ｃｏの遷移金属が周期的な積層構成について述べたが、上記した構成に限定されるものではなく、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏそれぞれ異なるターゲット、あるいは、それ以外の材料を含む構成であっても、２ｎｍ以下の積層周期を有する記録層の構成であればよい。
【００５９】
以上のように、本発明においては、記録情報の書き換え可能な積層周期構成を有する記録層と再生層とを積層した構成の記録膜により、０．３μｍ以下の微小磁区を安定して形成することができ、再生層に転写した再生信号の増大を可能にすることができる。さらに、情報トラックでの記録磁区が安定した形状に形成されるため、記録再生時に隣接トラックからのクロスライトおよびクロストークも低減できる。
【００６０】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における磁気ディスク３０の構造を示す断面図である。
３１は透明なガラスからなるディスク基板、３２は熱伝導率の大きい金属材料からなり、記録膜の保護と記録膜から熱を拡散させる放熱層である。３３は積層した記録膜であり、記録情報を保持しておく記録層と、再生情報の信号量を増大させるための再生層と、再生層と記録層の間の交換結合力を制御する中間層により形成されている。３４は断熱保護層であり、記録膜３３と潤滑層とを断熱するため、記録膜３３の上に形成されている。さらに、磁気ヘッドの浮上特性を向上させるために、第１の潤滑層３５と第２の潤滑層３６が形成されている。
【００６１】
図３で示した磁気ディスク３０は、記録膜が形成された潤滑層側から、レーザー光を照射し、磁気ヘッドにより信号を記録、再生検出することによって、照射されるレーザー光スポットの回折限界よりも、小さい記録マークの記録再生が可能となる磁気記録媒体に適用できる構成である。
【００６２】
特に、本実施の形態の磁気記録媒体では、ディスクが回転し、トラックに沿ってレーザー光ビームスポットを照射しながら磁気ヘッドで情報が記録される。この時、記録膜は、実施の形態１同様に、高温では保磁力が低下することから、磁気ヘッドによる記録が可能となる。また、信号再生時には、レーザー光を照射して、温度上昇させながら、ＧＭＲヘッドにより、記録磁区を検出する。この時、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１３０℃で極大となるため、ＧＭＲヘッドでの検出信号量が増大し、再生信号振幅を増大させることができる。
【００６３】
次に、磁気ディスク３０の構成と製造方法について詳細に説明する。
図３に示すように、光ディスク基板３１に、上述した磁性膜を含む多層に積層した記録膜３３が形成されている。ディスク基板３１は、書き換え可能な領域と、サーボ用のウォブルピットとアドレスピットの形成されたピット領域とがトラック上に交互に並設されたフォーマット構成をとっており、トラッキングサーボをかけながら、アドレスを検出し、書き換え可能な領域に情報の記録再生を行うことができる。この時、２０ｎｍから１８０ｎｍの範囲にある深さのプリピットを有する構成により、アドレスピット等のプリピットからの信号が検出可能であり、記録再生を実現できる。
【００６４】
まず、直流マグネトロンスパッタリング装置に、ＡｌＴｉターゲットを設置し、ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０-6Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。そして、真空排気をしたままＡｒガスを０．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、プリピットが形成された透明なガラスからなるディスク基板３１上に、金属材料のＡｌＴｉからなる放熱層３２を６０ｎｍ形成する。
【００６５】
引き続き、放熱層３２上には、同様に真空排気をしたまま、Ａｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ＴｂＦｅＣｏの合金ターゲットを用いて、記録層を８０ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。ここで、ＴｂＦｅＣｏの膜組成は、合金ターゲットの組成比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。次に、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌからなる中間層を１５ｎｍ形成する。さらに、ＧｄＦｅＣｏＡｌの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＧｄＦｅＣｏＡｌからなる再生層を３５ｎｍ形成する。このように、記録層、中間層、再生層からなる３層構造の記録膜３３を形成することができる。
【００６６】
さらに、０．３Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ2ガスを導入し、基板を回転させながら、ＳｉＮからなる保護層３４を１０ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
【００６７】
そして、保護層３４の上には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる第１の潤滑層（固体潤滑層）３５を、ＡｒとＣＨ4、Ｈ2の混合雰囲気中でプラズマＣＶＤにより、１２ｎｍ形成する。さらに、パーフルオロポリエーテルからなる第２の潤滑層３６を、ディッピングにより２ｎｍ塗布する。
【００６８】
ここで、ＴｂＦｅＣｏからなる記録膜１２は補償組成温度が９０℃であり、キュリー温度は３１０℃になるように、ターゲットの組成比を設定して膜組成を調整した。また、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの中間層は補償組成温度が２０℃でキュリー温度が１８０℃であり、さらに、ＧｄＦｅＣｏＡｌの再生層は補償組成温度が−６０℃でキュリー温度が２９０℃に調整してある。この結果、記録層の保磁力Ｈｃは、室温から補償組成温度までは上昇するものの、さらに温度上昇した場合には、減少するという膜の温度特性が得られる。また、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１３０℃で極大となり、さらに、中間層がキュリー温度以上の場合には、記録層と再生層間の交換結合を遮断するため、微小な記録マークであっても、再生層に転写されて、大きな信号量として検出される。
【００６９】
この結果、本実施の形態の磁気ディスク３０では、光ビームを照射した状態での温度である１１０℃から１７０℃の範囲で飽和磁化Ｍｓが大きい。そのため、磁気的超解像により、微小磁区を記録した場合にも周辺の記録磁区を転写することなく、安定した記録磁区を形成でき、磁気ヘッドにより繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
【００７０】
ここで、本実施の形態の記録層の製造方法によると、記録層のＴｂＦｅＣｏ製膜時に、製膜速度、ディスク基板の回転数を制御することにより、ＴｂとＦｅ、Ｃｏの膜のミクロな構造を変化させることができ、膜面垂直方向の磁気異方性の大きい非晶質な膜構造の磁性薄膜を形成できる。具体的には、４０ｒｐｍで自公転の回転をしながら、それぞれの元素粒子が、０．５ｎｍ／ｓｅｃの製膜レートで、それぞれ形成されることにより、上記膜構造が得られる。また、ＴｂＦｅＣｏの膜組成は、ターゲット組成と製膜条件を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。
【００７１】
以上のように、記録層、中間層、再生層からなる３層構造の記録膜を用いた場合にも、記録層の記録情報が安定して磁気ヘッドにより検出でき、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。
【００７２】
この結果、本発明においては、記録情報の書き換え可能な記録層、中間層、再生層を順次積層した構成の記録膜に断熱層を介して潤滑層を形成した構成により、０．３μｍ以下の微小磁区を安定して形成することができ、再生層に転写した再生信号の増大を可能にすることができる。さらに、情報トラックでの記録磁区が安定した形状に形成させるために、記録再生時に隣接トラックからのクロスライトおよびクロストークも低減できる。
【００７３】
この時、複数の薄膜で構成された潤滑層であれば、さらにその効果が大きい。すなわち、本実施形態の磁気ディスク３０において、ＤＬＣ膜形成時に、Ａｒに対してＨ2量を３％とした条件で潤滑層を形成した後に、Ｈ2量を０．５％とした条件により潤滑層を形成し、さらに、ＰＦＲＥの潤滑層を塗布する。このような複数の潤滑層を用いた構成により、記録層と、表面のＰＥＰＥからなる潤滑層との間での断熱効果がさらに高まることになり、第２の潤滑層の温度上昇を抑制することができる。この結果、レーザー光照射により記録膜の温度上昇をさせた場合に、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドによる信号の記録再生時にも、信号特性と熱耐久性に優れた磁気記録媒体を実現できるものである。
【００７４】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における磁気ディスク４０の構造を示す断面図である。
４１はＡｌ基板等の金属からなるディスク基板、４２は記録膜の保護と下地を調整するための誘電体層である。４３は積層した記録膜であり、図７に示すように、情報を保持しておく記録層１０１、情報を磁壁の移動によって検出するための再生層１０３、再生層と記録層の間の交換結合を制御するための中間層（あるいは、中間遮断層）１０２により構成されている。４４は記録膜４３と潤滑層を断熱するための保護層であり、さらに磁気ヘッドの浮上特性を向上させるために、第１の潤滑層４５と第２の潤滑層４６が形成されている。
【００７５】
図４で示した磁気ディスク４０において、記録層１０１から中間層１０２を通して再生層１０３に転写した記録ドメインの磁壁は、光ビームによる温度勾配に差し掛かり次々と移動する。この磁壁の移動を磁気ヘッドにより検出することによって、再生時の磁気ヘッドでの検出感度を向上させて超解像再生が可能となるＤＷＤＤ方式（Ｄｏｍａｉｎ  Ｗａｌｌ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）を適用できる。
【００７６】
上述した構成に積層した記録膜は、磁壁の移動を利用して、再生信号の振幅、および信号量を大きくするＤＷＤＤ方式の一例であり、大きな界面飽和保磁力を有する磁性膜を記録層、小さな界面飽和保磁力を有する磁性膜を磁壁移動する再生層とし、比較的低いキュリー温度を有する磁性膜間の転写を切り換えるための中間層を用いている。したがって、ＤＷＤＤ方式を可能にする磁性膜を用いていれば良く、この膜構成に限るものではない。
【００７７】
ここで、ＤＷＤＤ方式の再生原理について、図７を参照しながら説明する。
図７（ａ）は、回転している磁気ディスクの記録膜の断面を示す図であり、図示しないディスク基板と、誘電体層の上に再生層１０３、中間層１０２、記録層１０１の３層構成の記録膜、図示しない断熱層である誘電体層、さらにその上に潤滑層が形成されている。
【００７８】
再生層１０３として磁壁抗磁力の小さい磁性膜材料、中間層１０２としてキュリー温度の小さい磁性膜、記録層１０１として小さなドメイン径でも記録磁区を保持できる磁性膜を用いている。ここで、再生層は、記録トラック間にガードバンド等を形成することにより、閉じていない磁壁を含む磁区構造をしている。
【００７９】
図に示すように、情報信号は、記録層に熱磁気記録された記録磁区として形成されている。レーザー光スポットの照射されていない室温での記録膜は、記録層、中間層、再生層がそれぞれ強く交換結合しているため、記録層の記録磁区はそのまま再生層に転写形成される。
【００８０】
図７（ｂ）は、（ａ）の断面図に対応した位置χと記録膜の温度Ｔとの関係を表す。記録信号の再生時にはディスクが回転し、トラックに沿ってレーザー光による再生ビームスポットが照射される。この時、記録膜は、図７（ｂ）に示すような温度分布を示し、中間層がキュリー温度Ｔｃ以上となる温度領域Ｔｓが存在し、再生層と記録層との交換結合が遮断される。
【００８１】
また、再生ビームが照射されると、図７（ｃ）の磁壁エネルギー密度σに対する依存性に示すように、図７（ａ）、（ｂ）の位置に対応するディスク回転方向のχ方向に磁壁エネルギー密度σの勾配が存在するために、図７（ｄ）に示すように、位置χでの各層の磁壁に対して磁壁を駆動させる力Ｆが作用する。
【００８２】
この記録膜に作用する力Ｆは、磁壁エネルギー密度σの低い方に磁壁を移動させるように作用する。再生層は、磁壁抗磁力が小さく磁壁の移動度が大きいので、閉じていない磁壁を有する場合の再生層単独では、この力Ｆによって容易に磁壁が移動する。従って、再生層の磁壁は、矢印で示したように、より温度が高く、磁壁エネルギー密度の小さい領域へと瞬時に移動する。そして、再生ビームスポット内を磁壁が通過すると、スポット内での再生層の磁化は光スポットの広い領域で同じ方向に揃う。
【００８３】
この結果、記録磁区の大きさに依らず、再生磁区の大きさは常に一定の最大振幅になる。このため、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドを用いて信号再生する場合にも、光ビーム等により記録膜を昇温させているため、再生層での転写磁区を拡大することにより、常に一定の最大振幅の信号量になる。
【００８４】
次に、磁気ディスク４０の構成と製造方法について詳細に説明する。
図４に示すように、金属のディスク基板４１に、上述した磁性膜を含む多層に積層した記録膜４３が形成されている。ディスク基板４１は、平板であり、記録膜形成後に、サーボライター等により基準となるサーボトラック等を形成してフォーマットできる。
【００８５】
まず、直流マグネトロンスパッタリング装置に、Ｓｉターゲットを設置し、ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０-6Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。そして、真空排気をしたままＡｒガスとＮ2ガスを０．３Ｐａの圧力となるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ディスク基板４１上に、ＳｉＮからなる断熱保護層３４を２０ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
【００８６】
引き続き、誘電体層４２上には、同様に真空排気をしたまま、Ａｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ＴｂＦｅＣｏの合金ターゲットを用いて、記録層を８０ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。ここで、ＴｂＦｅＣｏの膜組成は、合金ターゲットの組成比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。次に、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌからなる中間層を１５ｎｍ形成する。さらに、ＧｄＦｅＣｏＡｌの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＧｄＦｅＣｏＡｌからなる再生層を３５ｎｍ形成する。このように、記録層、中間層、再生層からなる３層構造の記録膜４３を形成することができる。
【００８７】
さらに、０．３Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ2ガスを導入し、基板を回転させながら、ＳｉＮからなる保護層４４を１０ｎｍ、反応性スパッタリング法により膜形成する。
【００８８】
そして、保護層４４の上には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる第１の潤滑層（固体潤滑層）４５をＡｒとＣＨ4の混合雰囲気中で、Ｃターゲットを用いて、反応性ＲＦスパッタリングにより、１２ｎｍ形成する。さらに、パーフルオロポリエーテルからなる第２の第２の潤滑層４６を２ｎｍ塗布する。
【００８９】
ここで、ＴｂＦｅＣｏからなる記録膜４３は補償組成温度が１００℃であり、キュリー温度は３１０℃になるように、ターゲットの組成比を設定して膜組成を調整した。また、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡｌの中間層は補償組成温度が２０℃でキュリー温度が１８０℃であり、さらに、ＧｄＦｅＣｏＡｌの再生層は補償組成温度が１６０℃でキュリー温度が２９０℃に調整してある。この結果、記録層の保磁力Ｈｃは、室温から補償組成温度までは上昇するものの、さらに温度上昇した場合には、減少するという膜の温度特性が得られる。また、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１６０℃で極大となり、さらに、中間層がキュリー温度以上の場合には、記録層と再生層間の交換結合を遮断するため、微小な記録マークであっても、再生層に転写されて、大きな信号量として検出される。
【００９０】
この結果、本実施の形態の磁気ディスク４０では、光ビームを照射した状態での温度である１５０℃から１９０℃の範囲で飽和磁化Ｍｓが大きい。そのため、磁気的超解像により、微小磁区を記録した場合にも周辺の記録磁区を転写することなく、安定した記録磁区を形成でき、磁気ヘッドにより繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
【００９１】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５における磁気ディスク５０の構造を示す断面図である。
５１は透明なガラスからなるディスク基板、５２は熱伝導率の大きい金属材料からなり記録膜の保護と記録膜から熱を拡散させる放熱層である。放熱層５２の上には、耐熱層５３を介して、積層した記録膜５４が形成される。積層した記録膜５４は、記録情報を保持しておく記録層と、再生情報の信号量を増大させるための再生層と、再生層と記録層の間の交換結合力を制御する中間層により形成されている。さらに、記録膜５４の上に、記録膜５４と潤滑層とを断熱するための断熱保護層５５が形成されている。さらに、磁気ヘッドの浮上特性を向上させるために、第１の潤滑層５６と第２の潤滑層５７が形成されている。
【００９２】
磁気ディスク５０には、実施の形態４同様に、光ビームによる温度勾配により、差し掛かった磁壁を次々と移動させ、この磁壁の移動を磁気ヘッドにより検出することによって、再生時の磁気ヘッドでの検出感度を向上させて超解像再生が可能となるＤＷＤＤ方式適用できる。ここで、レーザー光は、第２の潤滑層５７側から照射される。信号の記録、再生は磁気ヘッドを用いて行われ、照射されるレーザー光スポットの回折限界よりも小さい記録マークの記録再生が可能である。
【００９３】
この結果、記録磁区の大きさに依らず、再生磁区の大きさは、常に一定の最大振幅になる。このため、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドを用いて信号再生する場合にも、光ビーム等により記録膜を昇温させているため、再生層での転写磁区を拡大することにより、常に一定の最大振幅の信号量になる。
【００９４】
上述した構成に積層した記録膜は、磁壁の移動を利用して、再生信号の振幅、および信号量を大きくするＤＷＤＤ方式を可能にする磁性膜の一例であるが、この膜構成に限るものではない。
【００９５】
次に、磁気ディスク５０の構成と製造方法について詳細に説明する。
図５に示すように、ガラスのディスク基板５１に、上述した磁性膜を含む多層に積層した記録膜５４が形成されている。ディスク基板５１は、書き換え可能な領域と、サーボ用のウォブルピットとアドレスピットの形成されたピット領域とが、トラック上に交互に並設されたフォーマット構成をとっており、トラッキングサーボをかけながら、アドレスを検出し、書き換え可能な領域に情報の記録再生を行うことができる。この時、２０ｎｍから１８０ｎｍの範囲にある深さのプリピットを有する構成により、アドレスピット等のプリピットからの信号が検出可能であり、記録再生を実現できる
【００９６】
まず、直流マグネトロンスパッタリング装置に、ＡｌＴｉターゲットを設置し、ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０-6Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。そして、真空排気をしたままＡｒガスを０．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ディスク基板５１上に、金属材料のＡｌＴｉからなる放熱層５２が８０ｎｍ、形成される。
【００９７】
引き続き放熱層５２の上には、同様に真空排気をしたまま、さらに、０．３Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ2ガスを導入し、基板を回転させながら、ＡｌＴｉＮからなる耐熱層５３を１０ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
【００９８】
耐熱層５３の上には、同様に真空排気をしたままＡｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ＴｂＦｅＣｏの合金ターゲットを用いて、記録層を８０ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。ここで、ＴｂＦｅＣｏのＣｒ膜組成は、合金ターゲットの組成比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。次に、ＴｂＤｙＦｅＣｏＣｒの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ＴｂＤｙＦｅＣｏＣｒからなる中間層を１５ｎｍ形成する。さらに、ＧｄＦｅＣｏＣｒの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＧｄＦｅＣｏＣｒからなる再生層を３５ｎｍ形成する。上記の方法で、記録層、中間層、再生層からなる３層構造の記録膜５４を形成することができる。
【００９９】
さらに、０．３Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ2ガスを導入し、基板を回転させながら、ＳｉＮからなる保護層５５を１０ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
【０１００】
保護層５５の上には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる第１の潤滑層（固体潤滑層）５６をＡｒとＣＨ4の混合雰囲気中で、Ｃターゲットを用いて、反応性ＲＦスパッタリングにより、８ｎｍ形成する。さらに、パーフルオロポリエーテルからなる第２の潤滑層５７を２ｎｍ塗布する。
【０１０１】
ここで、ＴｂＦｅＣｏＣｒからなる記録層は補償組成温度が２０℃であり、キュリー温度は３００℃になるようにターゲットの組成比を設定して膜組成を調整した。また、ＴｂＤｙＦｅＣｏＣｒの中間層は補償組成温度が５０℃でキュリー温度が１８０℃であり、さらに、ＧｄＦｅＣｏＣｒの再生層は補償組成温度が１６０℃でキュリー温度が２９０℃に調整してある。この結果、記録層の保磁力Ｈｃは、室温では大きいものの、温度上昇に伴って減少するという膜の温度特性が得られる。また、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、１６０℃で極大となる。さらに、中間層がキュリー温度以上の場合には、記録層と再生層間の交換結合が遮断されるため、微小な記録マークであっても、ＤＷＤＤ方式により、再生層に転写され、大きな信号量として検出される。
【０１０２】
この結果、本実施の形態の磁気ディスク５０では、光ビームを照射した状態での温度である１２０℃から１８０℃の範囲で、飽和磁化Ｍｓが大きい。そのため、磁気的超解像を用いたＤＷＤＤ方式により、微小磁区を記録した場合にも周辺の記録磁区を転写することなく、安定した記録磁区を形成でき、また信号振幅も大きくできるため、磁気ヘッドにより繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
【０１０３】
（実施の形態６）
図６は、本発明の実施の形態６における磁気ディスク６０の構造を示す断面図である。
６１は平板のガラスからなる透明なディスク基板、６２は熱伝導率の大きい金属材料からなり、記録膜の保護と記録膜から熱を拡散させる放熱層である。放熱層６２の上には、下地断熱層６３を介して、積層した記録膜６４が形成される。積層した記録膜６４は、記録情報を保持しておく記録層と、再生情報の信号量を増大させるための再生層と、再生層と記録層の間の交換結合力を制御する中間層により形成されている。さらに、記録膜６４の上は、記録膜６４と潤滑層とを断熱するための断熱保護層６５が形成されている。さらに、磁気ヘッドの浮上特性を向上させるために、第１の潤滑層６６と第２の潤滑層６７が形成されている。記録膜６４が形成される側の基板の下地は、イオンエッチングにより下地誘電体層の表面粗さを制御している。
【０１０４】
磁気ディスク６０において、実施の形態５同様に、再生層に転写した記録ドメインの磁壁は、光ビームによる温度勾配に差し掛かり次々と移動する。この磁壁の移動を磁気ヘッドにより検出することによって、再生時の磁気ヘッドでの検出感度を向上させて超解像再生が可能となるＤＷＤＤ方式を適用できる。ここで、レーザー光は、第２の潤滑層６７側から照射される。また、信号の記録、再生は磁気ヘッドを用いて行われ、照射されるレーザー光スポットの回折限界よりも小さい記録マークの記録再生が可能である
【０１０５】
この結果、記録磁区の大きさに依らず、再生磁区の大きさは、常に一定の最大振幅になる。このため、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッドを用いて信号再生する場合にも、光ビーム等により記録膜を昇温させているため、再生層での転写磁区を拡大することにより、常に一定の最大振幅の信号量になる。また、高ＮＡの光学ヘッドを用いて信号を再生する構成であっても同様の効果が得られる。
【０１０６】
上述した構成に積層した記録膜は、磁壁の移動を利用して、再生信号の振幅、および信号量を大きくする方法であるＤＷＤＤ方式を可能にする磁性膜の一例であるが、この構成に限るものではない。
【０１０７】
次に、磁気ディスク６０の構成と製造方法について詳細に説明する。
図６に示すように、ガラスのディスク基板６１に、上述した磁性膜を含む多層に積層した記録膜６４が形成されている。ディスク基板６１は、平板の基板であり、記録膜形成後に、サーボライター等により基準となるサーボトラック等を形成してフォーマットできる。このサーボトラックにより、光ヘッドと磁気ヘッドを同時にトラッキングサーボしながらアドレス検出することにより、情報の記録再生が可能となる。
【０１０８】
まず、直流マグネトロンスパッタリング装置に、ＡｌＣｒターゲットを設置し、ディスク基板を基板ホルダーに固定した後、８×１０-6Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をターボ分子ポンプで真空排気する。そして、真空排気をしたままＡｒガスと微量のＮ2ガスを０．３Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ディスク基板６１上に、金属材料のＡｌＣｒからなる放熱層６２が５０ｎｍ、形成される。
【０１０９】
引き続き放熱層６２の上には、同様に真空排気をしたまま、さらに、０．４Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ2ガスを導入し、基板を回転させながら、ＡｌＣｒＮからなる下地断熱層６３を１５ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。ここで、下地断熱層６３の表面には、イオンガンにより、表面粗さＲａが０．３ｎｍより大きいエッチング面６８が形成される。
【０１１０】
さらに、下地断熱層６３に形成したエッチング面６８の上には、同様に真空排気をしたままＡｒガスを１．５Ｐａになるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ＴｂＧｄＦｅＣｏの合金ターゲットを用いて、記録層を１００ｎｍ、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成する。ここで、ＴｂＧｄＦｅＣｏの膜組成は、合金ターゲットの組成比を調整することにより、所望の膜組成に合わせることができる。次に、ＴｂＦｅＣｏＣｒの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ＴｂＦｅＣｏＣｒからなる中間層を１５ｎｍ形成する。さらに、ＧｄＦｅＣｏＣｒの合金ターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ＧｄＦｅＣｏＣｒからなる再生層を４０ｎｍ形成する。上記の方法で、記録層、中間層、再生層からなる３層構造の記録膜６４を形成することができる。
【０１１１】
さらに、０．３Ｐａになるまでチャンバー内にＡｒガスとＮ2ガスを導入し、基板を回転させながら、ＡｌＴｉＮからなる保護層６５を５ｎｍ、反応性スパッタリング法により形成する。
【０１１２】
保護層６５の上には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる第１の潤滑層（固体潤滑層）６６をＡｒとＣＨ4の混合雰囲気中で、Ｃターゲットを用いて、反応性ＲＦスパッタリングにより、６ｎｍ形成する。さらに、パーフルオロポリエーテルからなる第２の潤滑層６７を３ｎｍ塗布する。
【０１１３】
ここで、ＴｂＧｄＦｅＣｏからなる記録層は補償組成温度が４０℃であり、キュリー温度は３２０℃になるようにターゲットの組成比を設定して膜組成を調整した。また、ＴｂＦｅＣｏＣｒの中間層は補償組成温度が１２０℃でキュリー温度が１９０℃であり、さらに、ＧｄＦｅＣｏＣｒの再生層は補償組成温度が２０℃でキュリー温度が３００℃に調整してある。この結果、記録層の保磁力Ｈｃは、室温では大きいものの、温度上昇に伴って減少するという膜の温度特性が得られる。また、再生層の飽和磁化Ｍｓは温度と共に上昇し、２２０℃で極大となる。さらに、中間層がキュリー温度以上の場合には、記録層と再生層間の交換結合が遮断されため、微小な記録マークであっても、ＤＷＤＤ方式により、再生層に転写され、大きな信号量として検出される。
【０１１４】
この結果、本実施の形態の磁気ディスク６０では、光ビームを照射した状態での温度である１２０℃から２２０℃の範囲で、飽和磁化Ｍｓが大きい。そのため、磁気的超解像を用いたＤＷＤＤ方式により、微小磁区を記録した場合にも周辺の記録磁区を転写することなく、安定した記録磁区を形成でき、磁気ヘッドにより繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
【０１１５】
以上のように、記録層、中間層、再生層からなる３層構造の記録膜を用いた場合にも、記録層の記録情報が安定して磁気ヘッドにより検出でき、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。
【０１１６】
この結果、本発明においては、記録情報の書き換え可能な記録層、中間層、再生層を順次積層した構成の記録膜に断熱層を介して潤滑層を形成した構成により、０．３μｍ以下の微小磁区を安定して形成することができ、再生層に転写した再生信号の増大を可能にすることができる。さらに、情報トラックでの記録磁区が安定した形状に形成させるために、記録再生時に隣接トラックからのクロスライトおよびクロストークも低減できるものである。
【０１１７】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態における、磁気記録媒体の記録再生方法および記録再生装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【０１１８】
本発明の実施の形態の磁気記録媒体の記録再生方法は、上述した磁気記録媒体に、レーザー光スポットを照射することにより、記録膜の温度を上昇させながら、磁気記録媒体の記録層に形成された記録磁区を再生層に転写させ、ＧＭＲヘッド等の磁気ヘッド、あるいは光ヘッドを用いて情報の記録再生を行う。あるいは、記録時、または再生時に、レーザー光を照射する光学ヘッドを用いて、情報の記録再生を行う。
【０１１９】
上記記録再生方法は、例えばレーザー光を用いて情報の記録、再生、消去を行う構成である。記録再生時には、レーザー光スポットを磁気記録媒体に対して相対的に移動させながら再生層側から照射し、磁気記録媒体からの反射光、あるいは磁気的な信号を用いてトラッキング制御をかけながら、磁気記録媒体上にレーザー光スポットの移動方向に対して勾配を有する温度分布を形成する。この時、記録層から中間層を介して生じる結合力よりも、再生層に形成されていた磁壁を温度が高い方向へ移動させようとする磁壁に生じる力の方が大きくなる、高い温度領域を有する温度分布を再生層に形成する。それによって、光スポットの内部に記録層からの情報の転写磁区を再生層に形成し、再生層での磁壁移動によって拡大形成された情報を光スポットからの反射光の偏向面の変化として検出する。
【０１２０】
あるいは、上記記録再生方法は、例えばレーザー光により磁気記録媒体を昇温させながら、磁気ヘッドを用いて情報の記録、消去を行い、ＧＭＲヘッドを用いて情報を再生する構成である。情報の記録時には、レーザー光スポットを磁気記録媒体に対して相対的に移動させながら照射し、磁気ヘッドを磁気記録媒体の記録層、あるいは再生層側から配置し、記録情報に応じて磁界方向を変調させて、トラッキング制御をかけながら、磁気記録媒体の記録層に情報の記録、消去を行う。また、情報の再生時には、磁気記録媒体にレーザー光スポットを照射して磁気ディスクの移動方向に対して勾配を有する温度分布を形成し、再生層側に情報再生用のＧＭＲヘッドを配置し、記録層から中間層を介して転写形成された記録情報の転写磁区が、再生層での温度勾配により、温度が高い方向へ移動させようとする磁壁移動によって拡大形成された情報、あるいは、Ｍｓの増大に伴い信号量が増大した情報を、ＧＭＲヘッドにより検出する磁気記録媒体の記録再生方法である。
【０１２１】
また、再生層の深さ方向で膜組成が異なる場合には、段階的に転写した記録磁区の大きさを磁壁移動させることにより磁区拡大させて、情報を検出する磁気記録媒体の再生方法であってもよい。さらに、磁気記録媒体の中間層を介して生じる結合力が、磁気的結合力、交換結合力、静磁結合力のいずれかである構成により、記録層と再生層との磁気的結合力による信号の転写可能な温度範囲からのみ転写し、転写した磁区を拡大して信号を検出する磁気記録媒体の記録再生方法であってもよい。
【０１２２】
図９は、本発明の実施形態における磁気記録媒体の記録再生装置の一例である。スピンドルモータ１１３に取り付けられた磁気記録媒体（以下、磁気ディスク）１０において、磁気ヘッド制御、検出回路１１６でコントロールされた磁気ヘッドにより、信号が記録再生される。また、この時、磁気記録媒体を熱アシストするための光学ヘッド１１４が、レーザー駆動回路１１５により制御されたレーザー光をディスク上に照射する。また、制御回路１１７により、モータの回転駆動制御と、レーザー光のサーボ制御等が行われる。
【０１２３】
上記の記録再生装置により、本実施の形態の磁気ディスクにおいて、表面形状の凹凸ピット、あるいは磁気的に記録されたピットにより、トラッキングサーボをかけながら、情報信号の記録再生を行う事が可能となる。
【０１２４】
ここで、光学ヘッドは、磁気ヘッドと反対方向に配置した構成について示してあるが、磁気ヘッドと同じ側から照射する構成、磁気ヘッドと光学ヘッドと一体となった構成、あるいは、磁気ヘッドが光源とつながった導波路と一体となった構成であってもよい。
以上のような構成によっても、本実施の形態の記録再生装置は、光ヘッドにより磁気記録媒体を加熱しながら、磁気ヘッドにより情報信号の記録再生を行うことが可能となる。
【０１２５】
（実施の形態８）
本発明の磁気記録媒体を構成する層の製膜例として、記録層を用いて説明する。
記録層は、それぞれの金属材料を用いたターゲットによる多元スパッタリング、あるいは必要な材料を混合した合金ターゲットを用いてマグネトロンスパッタリング法によって、製膜時の到達真空度が１．０×１０-5Ｐａ以下であって、製膜時の導入ガスの圧力を０．６Ｐａ以上６．０Ｐａ以下に設定して膜形成すれば製造可能である。
【０１２６】
図１０に成膜装置の例を示す。７０は真空搬送室、７１は真空脱ガス室、７２はロードアンロード室、７３は真空メインチャンバー、７４はロード室、７５はアンロード室、７７は加熱室、８１−８７が真空プロセス室である。
【０１２７】
この時導入するガスとしては、少なくともＡｒガス、Ｎｅガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスを含めばよい。さらに、上述の製膜時の圧力に対して、Ｏ2、Ｈ2Ｏ、Ｎ2、Ｈ2の分圧は、１００ｐｐｍ以下であればさらにその効果が大きい。ここで、スパッタリングガスの圧力に対するそれらの分圧は、真空室にガス分析管を接続することにより、容易に測定できる。
【０１２８】
また、上述の実施の形態における磁気記録媒体の記録層は、０．７ｎｍ／ｓｅｃから５ｎｍ／ｓｅｃの製膜時の堆積速度で膜形成していたが、０．５ｎｍ／ｓｅｃ以上１０ｎｍ／ｓｅｃ以下であれば、製造プロセスにおける製膜時のＡｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等のガス圧やバイアス磁界、あるいは周期的な積層方法などの製膜条件、更には使用する装置に関わる要因パラメータにより、形成される記録膜組成が変化した場合にも、膜中に不活性ガスを含有した構成が可能であり、所望の記録層を形成することができる。
【０１２９】
さらに、多元スパッタリング方式、あるいは、静止対向型のスパッタリング方式等の製膜装置条件を制御することにより、記録層の信号を増大、あるいは、再生層に転写し、スムーズに磁壁移動させて磁区拡大による再生を行うことができる。
【０１３０】
（他の実施例）
以上、本発明の磁気記録媒体の構成例と記録再生方法の例等を述べた。ここでは、各層の他の実施例と、それらの層を用いた磁気記録媒体の記録再生方法を述べる。
＜ディスク基板＞
上記各実施の形態のディスク基板は、ポリカーボート、金属、あるいはガラス基板に対し、フォトポリマーを用いて微細パターン、および、案内溝あるいはプリピットを形成した構成について述べた。しかし、ディスク基板の材料としては、機械特性などの媒体基板としての特性を満たすものであれば特に限定されず、ガラス、ポリカーボネート、ポリオレフィン、エポキシ系樹脂、その他のプラスチック材料等を用いることができる。これらに対して直接微細パターンを形成してもよい。さらには、金属基板、あるいは、ガラス基板とプラスチック材料を組み合わせたディスク基板であってもよい。ガラスの場合は、紫外線硬化樹脂を用いて２Ｐ法で製造することが可能である。ガラス基板にフォトポリマーで形成した微少なパターンとしては、０．３μｍの円形パターンについて述べてきたが、少なくとも０．５μｍ以下のパターン、あるいは、記録磁区の最小パターンよりも小さい凹凸であって、半球状、四角形、あるいはその他の形状の凹凸であっても、微細形状が揃っていて、記録磁区からの信号のノイズにならなければ、同様に記録層の微小磁区を安定化する効果がある。
【０１３１】
ディスク基板の構成については、平板であり、光スポットのトラッキングガイドのためのスパイラル状の案内溝、環状の案内溝、あるいはプリピットを備えたものを述べてきた。この時、ディスク基板のトラックピッチは０．４μｍから０．８μｍ、グルーブ幅は０．３μｍから０．６μｍである。しかし、ディスク基板上に、アドレス情報を有する蛇行したスパイラル状の案内溝、あるいはサンプルサーボ方式等の蛇行したトラッキングガイドのためのプリピットを設けた構成のディスク基板を用いてもよい。この時、情報記録トラックのグルーブ間が矩形型あるいは逆Ｖ字型であるランド、あるいはグルーブにより、記録トラック間が遮断される場合、トラックピッチは１．０μｍ以下で、情報の記録されるランドあるいはグルーブの間に０．１μｍから０．８μｍの幅を有するグルーブあるいはランド部が構成されていればよい。また、さらにトラックピッチを小さくすることにより、さらに高密度な磁気記録媒体を得ることができる。
【０１３２】
また、各実施の形態では、下地層のエッチングにより情報記録面の面粗さＲａを１.０ｎｍ以上と大きくした構成について述べた。しかし、製膜プロセス条件により、製膜時の下地の材料粒径を大きくすることにより記録面の面粗さＲａを０．５ｎｍ以上とすれば、同様も効果を有する磁気記録媒体を実現できる。
【０１３３】
＜保護層＞
誘電体保護層としては、ＳｉＮ膜、および、ＡｌＴｉＮ膜を用いた構成について述べた。しかし、ＺｎＳ膜、ＺｎＳ-ＳｉＯ2膜またはその他のカルコゲン化物の誘電体膜、ＴａＯ2等の酸化物の膜、ＡｌＣｒＮ等の窒化物の膜、あるいは、それらの化合物の薄膜を用いてもよい。また、誘電体層の膜厚は、２ｎｍから３００ｎｍの範囲で、保護効果を有する構成であればよい。耐熱性の保護層としては、テフロン薄膜について述べた。しかし、ＰＴＦＥ（ボリテトラフルオロエチレン（４フッ化））、ＰＰＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（４．６フッ化））、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）等のテフロン（フッ素樹脂、または、４フッ化エチレン樹脂）、あるいは、酸化物（ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｂ2Ｏ3ＺｎＯ 、Ｂ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＰｂＯ）、窒化物（Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮ、ＢＮ等）、炭化物（ＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｂ4Ｃ、ＷＣ等）、ほう化物（ＬａＢ6、ＴｉＢ2、ＺｒＢ2等）、硫化物（ＣｄＳ、ＭＯＳ2等）、けい化物（ＭＯＳｉ2）および炭素のように非金属元素として酸素を含まない化合物（元素）からなるセラミックス材料から構成される、耐熱性に優れた薄膜材料であってもよい。また、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ等の金属材料、あるいはこれらの金属材料に、添加物または窒素化合物を含んだ材料からなっていてもよい。
【０１３４】
さらに、基板上に記録層を直接、あるいは、保護層を介した構成以外にも、熱吸収層等を配置した構成であってもよい。また、その場合の熱吸収層の材料としては、ＡｌＴｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの少なくとも１つを含む合金材料であって、記録膜よりも熱伝導率の大きい材料であればよい。保護層の膜厚は、０．５ｎｍ以上９９．５ｎｍ以下であればよい。
【０１３５】
＜潤滑層＞
潤滑層については、ＤＬＣ層およびＰＦＰＥ材料からなるものについて述べた。しかし、ウレタン系樹脂、あるいは、アルミナ系の潤滑材を含有した構成、あるいは、その他の紫外線硬化型の樹脂、熱硬化型の樹脂等、またはホットメルト接着剤などと、摺動コート材料とを組み合わせたものを採用することも可能である。潤滑層の膜厚は、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であればよく、潤滑層と保護層の膜厚の合計が、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であればよい。
【０１３６】
＜誘電体層＞
また、記録層上に形成される誘電体層は、硬い透明な層であって、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＧｅＮ、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2、あるいはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の硬い材料からなることが好ましい。ＺｎＳ−ＳｉＯ2のように熱伝導率の小さい誘電体層を用いる場合には、その上に、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＧｅＮ、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2やダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの硬い保護層を積層することが好ましい。保護層の膜厚は記録されたマークからの信号出力が増大するような膜厚に設定される。
【０１３７】
また、本発明の磁気記録媒体の基板側に保護コートを設けてもよく、厚み１μｍ以上２００μｍ以下の無機あるいは有機材料で構成されることが好ましい。有機材料ではアクリル系の紫外線硬化樹脂など比較的硬い樹脂をスピンコート法で塗布することができる。無機材料ではシリカやアルミナなどをゾルゲル法で塗布することができる。また、透明シートを透明な接着剤ではりつけてもよい。保護コート膜厚を２０ｎｍ以上２０μｍ以下とすれば、スピンコート法で容易に良好な膜厚分布が得られるが、保護コートがこのように薄くてもテープバーニッシュ等により処理すれば、耐食性の低下等の問題は抑制される。
【０１３８】
なお、対物レンズを浮上型のスライダーヘッドに乗せ、対物レンズと媒体の間に浮上型の磁気ヘッドを設けたシステムで懸念される、ヘッドと媒体の瞬間的な接触による傷を防止するために、保護層の上にパーフロロエーテルやシリコンオイルなどの潤滑剤を塗ってもよい。
【０１３９】
＜反射層＞
反射層については、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの使用レーザー波長で反射率の高い材料が用いられる。反射層は、耐久性確保および薄膜全体の硬度確保のためにこれらの金属と他の金属との合金を用いてもよい。また、記録層の膜厚が十分に厚い場合には、反射層はなくてもよい。また、記録層と反射層の間の中間の誘電体層は、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＧｅＮ、Ｔａ2Ｏ5、ＺｎＳ−ＳｉＯ2等からなるものでもよい。
【０１４０】
＜記録膜＞
また、各層を構成する記録膜として、再生層はＧｄＦｅＣｏＡｌ、ＧｄＦｅＣｏＣｒ、中間層はＴｂＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＤｙＦｅＣｒ、ＴｂＦｅＣｏＣｒ、記録層はＴｂＦｅＣｏ、ＴｂＦｅＣｏＣｒ、ＴｂＧｄＦｅＣｏ膜からなるものについて述べてきた。しかし、ＴｂＦｅ、ＴｂＨｏＦｅ、ＴｂＣｏ、ＧｄＣｏ、ＧｄＴｂＦｅ、ＧｄＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＴｂＨｏＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏＳｉ等の希土類−遷移金属系フェリ磁性の非晶質合金、それらの混合材料、あるいは、ＭｎＢｉ、ＭｎＢｉＡｌまたはＰｔＭｎＳｎ等のＭｎ系磁性膜の多結晶材料を用いた磁気材料、ガーネット、ＰｔＣｏ、ＰｄＣｏなどの白金族−遷移金属合金、あるいはＰｔ／Ｃｏ、Ｐｄ／Ｃｏなどの金、白金族−遷移金属周期構造合金膜などを用いてもよい。また、上記材料を含み、かつ、材料または組成の異なる複数の記録層より構成された記録膜、あるいは、それらを混合した材料であってもよい。また、上記磁性層には、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｂなどの耐食性改善のための元素添加を行った場合、Ｍｓ・Ｈｃを所定値より大きくする構成であれば、本実施形態と同等あるいはそれ以上の効果が得られる。記録膜は、材料、あるいは組成比の異なる層ごとに間欠周期的に積層されていればよい。
【０１４１】
さらに、積層した記録膜の膜構成として、３０ｎｍから４０ｎｍの膜厚の再生層、５ｎｍから１５ｎｍの膜厚の中間層、６０ｎｍから１００ｎｍの膜厚の記録層、について述べた。しかし、上記膜厚に限定されるものではなく、本願発明の特性を満たすように、記録層と再生層との間で、十分な磁気的結合力が得られるのであれば、膜厚は５ｎｍから２００ｎｍの範囲であれば良い。より好ましくは、例えば、再生層を１０ｎｍから１００ｎｍ、中間層を５ｎｍから５０ｎｍ、および記録層を３０ｎｍから２５０ｎｍとすることにより、同等の効果が得られる。さらに、５ｎｍから５０ｎｍの制御層を付加した構成であってもよい。
【０１４２】
また、記録再生特性を改善させるために、記録補助層、転写制御層、あるいはその他の磁性膜を備える構成であってもよい。さらに、中間層としては、膜厚方向での組成あるいは磁壁エネルギー密度を変化させた多層構成の磁性膜を設けてもよい。
【０１４３】
また、本実施の形態の記録層は、ＴｂとＦｅＣｏが１．５ｎｍに周期的に積層する構成であったが、この構成に限定されるものではない。積層周期が０．４ｎｍ以上、２ｎｍ以下であって、記録層の膜厚を５０ｎｍ以上、より好ましくは、６０ｎｍから２００ｎｍであれば、同等の効果が得られる。さらに、記録層の耐食性を高めるためにＣｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａなどの耐食性元素を添加、あるいは、短波長でのカー回転角を高めるために数原子％のＮｄなどを添加したものであってもよい。
【０１４４】
また、相変化記録材料も用いた場合、記録層はＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅなど結晶とアモルファスの間で光学定数が変化する材料で構成される。記録層の膜厚は１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下が好ましい。
【０１４５】
また、両面に外周端まで薄膜を形成すると、外周端で両面の導通がとれ、どちらかの面で媒体を接地すれば静電対策が可能となる。さらには、両面の薄膜の応力バランスがとれる構成が好ましい。この時、チルト量を十分小さくすることが可能であるため、エラーレートが低減される。
【０１４６】
また、本実施の形態の記録層では、Ｍｓ・Ｈｃが４．２×１０6ｅｒｇ／ｃｍ3の値の記録層について述べてきたが、この値に限定されるものではない。より大きなＭｓ・Ｈｃが得られる記録膜であれば、１００ｎｍ以下の微小磁区を記録した場合にも、安定した記録磁区を形成でき、繰り返し記録再生した場合にも、信号特性に優れた記録再生が可能となる。
【０１４７】
記録膜の熱伝導率は、３×１０6ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）から７×１０6ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）程度であり、放熱層のＡｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、Ａｕ等の材料はｌ×１０7ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）から４×１０7ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）であるため、少なくとも熱伝導率がｌ×１０6ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）以下である保護層を用いた構成であればよい。ここで、熱伝導率がｌ×１０6ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）以下である保護層であれば、熱伝導率が０．１３×１０6ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）からｌ×１０6ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）であるＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＭｇＯ、ＳｉＮ、ＴｉＮ等の材料、あるいは、２．５×１０5ｅｒｇ／（ｓ・Ｋ・ｃｍ）であるＺｎＳ等を用いた構成であっても、記録層と潤滑層との断熱性に優れた、摺動特性の耐熱性に優れた磁気記録媒体を実現できるものである。
【０１４８】
＜記録再生方法＞
以下、本実施の形態の磁気ディスクの記録再生方法の一例を示す。
本磁気ディスクは、矩形のランドとグルーブを有している。記録トラック間のアニール処理、あるいは、グルーブが深い構成のランドを形成することにより、情報の記録されるトラック間が磁性的遮断され、再生層に転写された記録磁区が容易に磁壁移動する構成であれば、前述したＤＷＤＤ方式による記録再生が可能である。
【０１４９】
また、本磁気ディスクは、再生層を含むグルーブ間あるいはランド間が分離された構成、あるいは、平板のディスク基板を有する構成となっているが、ランド／グルーブの両方に記録する構成、あるいは、微小パターンにより記録磁区間を分離する構成であっても同等の特性が得られる。
【０１５０】
さらに、本実施の形態では、トラックピッチが０．７μｍであったが、情報の記録されるグルーブ幅が０．６μｍ以下であって、記録情報の最短のマーク長が０．３μｍ以下の記録ドメインを記録する構成であれば、より効果が大きい。
【０１５１】
以上のように、本実施の形態の構成により、ＤＷＤＤ方式により、高密度に記録再生した場合にも、安定した再生信号特性が得られる。
【０１５２】
さらに、高温でＭｓが増大する記録膜、あるいは、ＤＷＤＤ方式を用いた磁気記録媒体とその記録再生方式について述べた。しかし、それ以外の磁壁移動タイプの磁区拡大再生方式、シュリンク動作による再生磁区の拡大再生方式、あるいは再生磁界交番型の再生方式等であってもよい。つまり、信号品質を高め、記録密度の高密度化を得るための記録再生方式を用い、ディスク基板を介さずに、記録膜から情報を記録再生する構成であれば、微小磁区の記録安定性に優れ、信号の再生も容易にできる高感度で高密度記録再生が可能という優れた効果が得られる。
【０１５３】
以上のように、本発明においては、記録情報の書き換え可能な記録膜を用い、０．３μｍ以下の微小磁区を安定して形成することにより磁壁の移動度を確保でき、ＤＷＤＤ方式等による転写磁区の移動による再生信号の拡大を可能にすることができる。さらに、情報トラックでの記録磁区を安定した形状に形成させるために、記録再生時に隣接トラックからのクロスライトおよびクロストークも低減できるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明にかかる磁気記録媒体とその製造方法は、ディスク基板上に形成された記録膜の上に、記録膜よりも熱伝導率の小さい保護層を介して、潤滑層を形成することによって、書き換えが可能な磁気記録媒体、また特に、記録媒体に光を入射して温度上昇させながら信号を記録再生する磁気記録媒体等において有用である。また、構成によって、磁気記録媒体の記録再生方法等としても適用が可能で得ある。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】本発明の実施の形態１における磁気記録媒体の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態２における磁気記録媒体の構成を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態３における磁気記録媒体の構成を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態４における磁気記録媒体の構成を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態５における磁気記録媒体の構成を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態６における磁気記録媒体の構成を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態における磁気記録媒体の再生動作の説明のための磁気記録媒体の断面図、（ａ）磁気記録媒体の記録膜の構成（特に磁化の方向）を示す断面図、（ｂ）再生動作中の磁気記録媒体の位置に対する媒体内部での温度分布を示す特性図、（ｃ）再生層の磁壁エネルギー密度を示す特性図、（ｄ）再生層の磁壁を移動させようとする力を示す特性図
【図８】本発明の実施の形態における磁気記録媒体の温度に対する磁気特性を示す特性図
【図９】本発明の実施の形態７における記録再生装置の構成を示す概略図
【図１０】本発明の実施の形態８における成膜装置の構成を示す概略図
【符号の説明】
【０１５６】
１０、２０、３０、４０、５０、６０    磁気記録媒体
１１、２１、３１、４１、５１、６１    ディスク基板
３２、５２、６２    放熱層
５３    耐熱層
２２、４２    誘電体層
６３    下地断熱層
１２、２３、３３、４３、５４、６４    記録膜
１３、２４、３４、４４、５５、６５    保護層
１４    潤滑層
２５、３５、４５、５６、６６    第１の潤滑層
２６、３６、４６、５７、６７    第２の潤滑層
１５、６８    エッチング面
７０    真空搬送室
７１    真空脱ガス室
７２    ロードアンロード室
７３    真空メインチャンバー
７４    ロード室
７５    アンロード室
７７    加熱室
８１−８７    真空プロセス室
１０１    記録層
１０２    中間層
１０３    再生層
１１２    磁気ヘッド
１１３    スピンドルモータ
１１４    光学ヘッド
１１５    レーザー駆動回路
１１６    制御、検出回路
１１７    モータ駆動、制御回路
１１８、１１９、１２０、１２１    光学素子
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【国際調査報告】
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