以下、本発明の実施例による磁気記録媒体� ��構成と製造方法を図面を参照して詳細に説� ��する。
  図1は磁気記録媒体が磁気ディスク媒体で� ��る場合の基本構成を示す模式図である。図2 は平面図である。磁気ディスク媒体10は、非� ��性基板12と、軟磁性裏打ち層(軟磁性層)14と� ��磁気記録層16を基本構成とする。磁気記録� �16には、軟磁性層14に達する深さの環状の凹� ��(溝)18が設けられ、これにより、複数の環状 の記録トラック20が形成されている。記録ト� ��ック20には、周方向に所定の周期で、くび� �部(狭窄部)22が形成されている。狭窄部22は� �記録トラック20の端部24が、中心部へ向かっ� ��窪んだ形状であり、狭窄部22が形成される� �期は、狭窄部22と狭窄部22の間がビット長に� ��当する周期である。

 上記磁気ディスク媒体10は、次のように� �て作製することができる。非磁性基板12とし ては、化学強化ガラス基板、あるいはNiPめっ きを施したアルミ基板が好適である。非磁性 基板12の上に、スパッタリングにより、CoNbZr� ��金、CoTaZr合金またはCoFeTaZr合金の軟磁性層14 を形成する。続いて、軟磁性層14の上に、FePt またはCoPtに、Cr,Ni,Cu,Nb,Ta,Bの中から選択され� ��1種以上の元素が、組成比20%以下の範囲で添 加された合金の磁気記録層16を形成する。こ� ��磁気記録層16は、面内に交換結合した垂直� �気異方性薄膜である。次に、磁気記録層16の 上にレジストあるいはSOG(Spin on glass)など、� ��や熱で硬化するマスク材料を塗布し、電子� ��描画によりこのマスク材料をパターニング� ��て、環状の溝を形成する。このとき、マス� ��材料の溝と溝の間のランド部の狭窄部を形� ��する位置において、電子線のパワーをアッ� ��する。電子線のパワーをアップすることに� ��り、マスク材料のランド部に狭窄部を形成� ��ることができる。次に、パターニングした� ��スク材料をマスクとしてイオンミリング、� ��応性イオンエッチング(RIE)または湿式エッ� �ング法を用いて、磁気記録層16と軟磁性層14� ��一部をエッチングし、マスク材料を剥離・� ��浄により除去することにより、図1及び図2� �示す磁気ディスク媒体10を作製することがで きる。

 上記のようにして作製した磁気ディスク� ��体10に、記録磁界を印加した場合、磁気記� �層16が面内に交換結合した垂直磁気異方性薄 膜であるため、記録トラック20の狭窄部22と� �窄部22の間のビット領域に磁壁が発生する。 磁壁は回転しながら高速に移動し、狭窄部22� ��トラップされて、90゜磁壁の磁化遷移が形� �される。この磁気ディスク媒体10は、狭窄部 22でビット位置が画定されるので、ビットパ� ��ーン媒体ということができる。磁壁状の磁� ��遷移とすることで、記録過程における磁化� ��転は一斉回転モードではなく、磁壁移動モ� ��ドとなるため、磁化の歳差運動によるスイ� ��チングに比較して、磁化のスイッチングが� ��速に行われる。また、電子線描画によりマ� ��クパターンを形成する際に、電子線のパワ� ��アップの周期を短くすることにより、図3に 示すように、ビット長を短くすることができ る。ビット長を短くすることにより、線記録 密度(BPI)が向上する。従来は、最小加工寸法� ��制限から、線記録密度を1000kFCI以上に高め� �ことは困難であったが、上記実施例によれ� �、電子線のパワーアップの周期を短くする� �とで容易に線記録密度を高くすることがで� �る。さらに、作製プロセスとしては、従来� �ディスクリートトラック媒体のプロセスに� �いために、プロセス上の大きな変更はなく� �低コストで安価な磁気ディスク媒体を作製� �ることができる。

 図4に、上記実施例による磁気ディスク媒体 10と、図12に示した従来のビットパターン媒� �の、線記録密度、BAR、面記録密度を示す。� �来のビットパターン媒体の最小加工寸法(12.7 nm)をランド幅(記録トラック幅)とし、実施例� ��よる磁気ディスク媒体の最小加工寸法(12.7nm )を(W _W +W _N )/2とした。この最小加工寸法において、従来 のビットパターン媒体の1Tb/in ² での線記録密度は1000kFCI程度であるが、実施� ��による磁気ディスク媒体では1955kFCI程度で� �り、約2倍に高めることができる。また、BAR� ��従来のビットパターン媒体が1であるのに対 して、実施例による磁気ディスク媒体では2.3 である。したがって、面記録密度は約1.5倍ま で高めることができている。熱ゆらぎ係数は 、従来の184に対して実施例では197であり、面 記録密度が約1.5倍になっても熱ゆらぎ耐性は 低下していないことがわかる。

 図5に、実施例による磁気ディスク媒体10� ��、図12に示した従来のビットパターン媒体� �、線記録密度と磁化のスイッチング時間の� �係をシミュレーションにより求めた結果を� �す。従来のビットパターン媒体の磁化反転� �歳差運動であるため、反転にかかる時間に� �下限が存在し、線記録密度を高くしてもス� �ッチング時間は短くならない。実施例によ� �磁気ディスク媒体は、記録過程が磁壁移動� �ードなので、スイッチング時間が非常に短� �、2500kFCI以上の高線記録密度では従来のビッ トパターン媒体の約10分の1である。したがっ て、このような実施例による磁気ディスク媒 体を磁気ディスク装置に使用することにより 、データの転送レートを飛躍的に向上するこ とができる。

 上記実施例による磁気ディスク媒体10で� �、磁気記録層16をFePtまたはCoPtに、Cr,Ni,Cu,Nb,T a,Bの中から選択される1種以上の元素が、組� �比20%以下の範囲で添加された合金による面� �に交換結合した垂直磁気異方性薄膜とした� �、Co/Pd多層膜の人口格子型垂直磁気異方性薄 膜とすることもできる。また、磁気記録層16� ��は、軟磁性層14に達する深さの環状の凹部(� ��)18を形成して、複数の環状の記録トラック2 0を形成したが、溝18はその深さが軟磁性層14� ��達することなく、磁気記録層16にのみ形成� �てもよい。あるいは、非磁性基板に環状の� �凸を形成し、その上部に軟磁性層と磁気記� �層を積層することにより、磁気記録層に非� �性基板の凹凸を反映させることもできる。� �た、狭窄部22を記録トラックの両端部に形成 したが、磁壁をトラップできるのであれば狭 窄部を片側の端部にのみ形成してもよい。ま た、溝18及び狭窄部22の形成に電子線描画法� �用いたが、レーザ露光あるいはインプリン� �技術を用いることもできる。また、溝18に非 磁性体を充填し、平坦化した表面にカーボン 等の保護膜を形成してもよい。保護膜を形成 することにより、磁気記録層及び軟磁性層の 腐食を防止することができ、さらに磁気ディ スク媒体上を浮上する磁気ヘッドの浮上特性 を安定化することができる。

 以上説明したように、本発明の実施例によ� ��ば、記録トラック上に繋がったデータ領域� ��することで、ビットパターン媒体の線記録� ��度/トラック密度の比率を1より十分大きく� �ることができ、1Tb/in ² を超える超高記録密度を実現することができ る。また、磁壁状の磁化遷移とすることで、 記録過程は一斉回転モードの磁化反転ではな く磁壁移動モードとなるため、磁化のスイッ チング時間を短縮することができる。さらに 、作製プロセスとしてはBPMに先立つ技術であ るディスクリートトラック媒体に近いため、 プロセス上の大きな変更がなく、低コストで 安価な磁気ディスク媒体を作製することがで きる。

 図6は、上記実施例による磁気ディスク媒 体を組み込んだ磁気ディスク装置の概略構成 図である。磁気ディスク媒体10は、スピンド� ��モータ(媒体駆動部)35の回転軸に装着されて 回転駆動される。磁気ヘッド31はサスペンシ� ��ン32に支持され、アクチュエータ(位置決め� ��構)33により磁気ディスク媒体10の所望の記� �トラック20に位置決めされて磁気情報の読み 書きを行う。アクチュエータ33は、機構制御� ��45によりフィードバック制御される。外部� �ンターフェイス44を通して入力されたユーザ データは、コントローラ43及びデータ符号・� ��号系42で磁気記録系に好適な方法で符号化� �整形され、記録再生プリアンプ41において記 録電流に変換され、この電流が磁気ヘッド31� ��記録素子を励磁することで磁気ディスク媒� ��10の記録トラック20にビットが書き込まれる 。ここで1ビットの長さは、記録トラック20の 2つの狭窄部22の間の領域となる。逆に書き込 まれたビット領域から出る漏洩磁界は、磁気 ヘッド31の再生素子がセンスすることで電気� ��号に変換され、記録再生プリアンプ41及び� �ータ符号・復号系42で磁気記録系に好適な方 法で波形整形・復号化処理がなされユーザデ ータが再現される。

 この磁気ディスク装置においては、磁気デ� ��スク媒体10の面記録密度が高くなると同時� �線記録密度も高くなっているので(従来の約2 倍)、データの転送レートを面記録密度に応� �て高めることができる。また、記録過程は� �壁移動モードとなるため、磁化のスイッチ� �グ時間の制限を受けることなくデータの転� �レートを高めることができる。これらの効� �により、1Tb/in ² を超える超高記録密度、高転送レートの磁気 ディスク装置を実現することができる。

 本発明の第2の実施例における磁気ディスク 装置のうち、特にヘッド・媒体に関わる部分 の断面図を図7に示す。磁気ヘッド31は記録層 に磁界を印加する強磁性体からなる主磁極51� ��記録磁界の分布を整えるためのトレーリン� ��シールド52に加え、磁気ディスク媒体の磁� �記録層16を加熱して一時的に保磁力を低下さ せるための加熱源となるレーザ光源55および� ��導波路56を有している。記録時のみ保磁力� �低下させることができるので、常温では比� �的大きな磁気異方性を有する記録層材料を� �いる事ができ、記録された情報の長期安定� �を高めて磁気ディスク装置の信頼性を高め� �ことができた。また、ビット記録部分に形� �される磁壁の幅(ヘッド移動方向の磁壁サイ� ��)は磁気異方性を高めるほど狭く出来るため 、そのぶん線記録密度を高める事が出来る。 図8にはビット誤り率の線記録密度依存性を� �した。ここで磁気記録層16の磁気異方性を現 す異方性磁界Hkを変化させて調べた。なお異� ��性磁界は室温においてディスク面内方向に� ��界を印加して測定した磁化曲線に現れる飽� ��磁界で定義している。磁気ディスク装置に� ��要とされるビット誤り率は10 ^-4 以下とされているので、異方性磁界Hkを大き� ��するほど到達線記録密度は向上しているこ� ��がわかる。しかしながら、磁気ヘッドから� ��生可能な磁界の強度には限度があるためHk� �大きくしすぎると磁気記録層16の磁化を反転 させることができずビット誤り率は低下する と考えられる。本実施例ではHk=17kOe(1360kA/m)に おいて2400kBPIという高い線記録密度を実現す� ��ことができた。

 なお、図7においては主磁極51とトレーリ� ��グシールド52の間に加熱源を配置したが、� �9のようにトレーリングシールド52よりも更� �トレーリング側に配置しても同等の効果が� �られ、また図10のように主磁極51よりリーデ� ��ング側に配置してもほぼ同じ特性が得られ� ��いる。磁極と加熱源の配置はヘッドや記録� ��生系全体の設計から最適な組合せを選択す� ��事ができる。