技術 磁気記憶装置

0001

本発明は、磁気記憶装置に関し、より詳細にはヘッドの浮上姿勢が安定していおり、６００ギガビット／平方インチ以上の高い面記録密度の条件においても記録再生が可能となる磁気記憶装置に関する。

0002

近年、磁気記録媒体の面記録密度を高めるためにヘッドの低浮上量化が求められており、近い将来極低浮上領域あるいは間欠的なコンタクトレコーティングになると予測される。この点に関する本発明者らの試算では、特に６００ギガビット／平方インチ以上の面記録密度では、ヘッド浮上量は４ｎｍ以下とする必要があり、これに伴ない、磁気記録媒体としては、保護層厚は３ｎｍ以下望ましくは２ｎｍ以下，潤滑層厚は２ｎｍ以下望ましくは１ｎｍ以下に仕上げる必要があるとの結論を得た。

0003

６００ギガビット／平方インチ以上の面記録密度を実現するために、本発明者らは、まず記録層の生成過程における結晶成長を制御して、記録層の結晶粒の微細化・規則化を図るべく非磁性基板上に、Ｐｄと、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ及びＺｒからなる群から選ばれる少なくとも１種とから形成されたシード層上に直接Ｐｔ及びＰｄの少なくとも一方の白金族層とＣｏ層とを交互に積層して形成した酸素を含まない磁気記録層とした。

0004

この磁気記録層の詳細は本発明者らにより特願２００２−３２５１０７号明細書に記載されている。本発明の磁気記録層は、Ｃｏ層とＰｄ等の白金族層との人工格子層であることが好ましく、更に添加元素を含むことが好ましい。このように、添加元素を含ませることによって組成の揺らぎが発生し、記録層の面内方向の磁気的交換結合力を低減することができる。本発明のシード層の膜厚は１ｎｍ〜３０ｎｍの範囲内にあることが好ましい。この範囲で、上記記録層の結晶配向を良好に制御できる。

0005

ところで、この記録層がもつ高い面記録密度の可能性は、磁気ヘッドの浮上姿勢の安定化が前提条件となる。即ち、磁気ヘッドの浮上姿勢が不安定では、ヘッドの浮上姿勢が変動し，ディスク表面を打撃することにより，記録層が破損したり，潤滑層の飛散により動摩擦力が上昇して，長期的にデータエラーが増大して，ついには使用不能となる。

0006

このような長期的な耐摺動特性の低下を防ぐために，たとえば，特許文献１に開示されるように，ヘッドのスライダーの浮上面（エアベアリング面）に微細な表面形状を有する磁気ヘッドを使用した磁気記憶装置が開示されている。

0007

【特許文献１】
特開平６−３１８３８１号公報

0008

しかし，６００ギガビット／平方インチ以上の高面記録密度で予測される潤滑層厚は１ｎｍ以下であり，そのような間欠接触が許容される条件下では、上記のような表面形状をした磁気ヘッドの使用のみでは不十分であった。これは平均分子量２９の空気中では、５ｎｍ以下の浮上量で、本質的に浮上姿勢を安定に保つことが困難だからである。また、ヘッドスライダーの浮上面に凹凸を形成することは、浮上量の増加につながり，磁気的スペーシングの増大により，ヘッド磁界勾配が急峻でなくなって、本質的に分解能が低下し上述した記録層がもつ高い面記録密度の可能性を没却してしまう。

0009

これに対して、本発明では、装置内に平均分子量２２以下の気体を封止したことによって、磁気記憶装置を形成しているので、浮上量が５ｎｍ以下であっても特にヘッドスライダー浮上面を加工しなくても安定な浮上姿勢が保て、長期的な耐摺動特性が保証されるのである。また、本発明のヘッドは浮上姿勢が安定しているので、連続的な記録再生動作で、激しくシーク動作を長時間繰り返しても潤滑剤がはき出させることはない。よって、潤滑層厚が１ｎｍ以下であっても，長期的な耐摺動特性が維持できるのである。

0010

ここで、平均分子量２２以下の気体としては，分子量４のヘリウムや分子量２０のネオンが望ましい。これらは、化学的にも不活性なので、長期的な使用で潤滑剤を分解したり、反応（トライボケミカル反応）したりすることがない。

0011

封止する方法としては，筐体の組み立ての際にＯリングにより内部を密封するのがよい。その際に組み立ての際に必要なビス孔より内側にＯリングの溝が切ってあることが望ましい。さらに、密封性を保つためには筐体のふたをかぶせた後に隙間をレーザーなどで精密溶接したり、筐体を構成する金属の外側にプラスチックを被覆して，溶融することにより密封性を高めることも可能である。

0012

筐体の内部には、アウトガス用のケミカルフィルターを設置して、長期的な使用で発生する各種ガスを吸着することも可能である。

0013

（実施例１）
磁気記録媒体は、密着層を有する基板上に、軟磁性層、鉄酸化物層、シード層、記録層、保護層及び潤滑層を備える。かかる積層構造を有する磁気記録媒体を次のような方法により製造した。まず、直径６５ｍｍのガラス基板を用意し、ガラス基板上に連続スパッタ装置により、密着層として厚さ５ｎｍのＴｉを成膜した。次いで、密着層上に、軟磁性層として、Ｆｅ７９Ｔａ９Ｃ１２を膜厚４００ｎｍにて成膜した。更に、成膜されたＦｅ７９Ｔａ９Ｃ１２を真空中でカーボンヒーターにより４５０℃の温度で３０秒間加熱した後、徐冷した。こうしてＦｅの微結晶を含有する軟磁性層を形成した。

0014

つぎに、軟磁性層上に鉄酸化物層を反応性スパッタ法により成膜した。すなわち、アルゴンと酸素の混合ガス（アルゴンに対する酸素の流量比が２０％）を導入しながらＦｅターゲットをＤＣスパッタした。かかる反応性スパッタにより、鉄酸化物層を５ｎｍの膜厚で形成した。次いで、鉄酸化物層が形成された基板を、同心円のリングターゲットを用いるスパッタチャンバーに移送し、鉄酸化物層上にシード層を成膜した。シード層の成膜では、チャンバー内にアルゴンガスを導入しながら、ＰｄターゲットとＳｉターゲットをそれぞれＤＣスパッタした。これにより、鉄酸化物層上に、７４ａｔ％のＰｄと、２６ａｔ％のＳｉとからなるシード層を膜厚４ｎｍで成膜した。

0015

つぎに、シード層上に人工格子構造の記録層を成膜した。記録層の成膜では、Ａｒガス中で、ＣｏターゲットとＰｄターゲットのシャッターを交互に開閉しながらＤＣスパッタして、Ｃｏ層とＰｄ層とが交互に積層された人工格子構造の記録層を形成した。Ｃｏ層の１層あたりの膜厚は０．１１ｎｍ、Ｐｄ層の１層あたりの膜厚は０．９２ｎｍであり、Ｐｄ層とＣｏ層の積層数は、Ｐｄ層が２６層であり、Ｃｏ層が２５層であった。

0016

次いで、グラファイトカソードを用いたカソーディック・アーク法によりテトラヘドラル系非晶質炭素保護層を２ｎｍの厚さで形成した。その後、パーフルオロポリエーテル系潤滑剤の溶液に浸漬し、１ｍｍ／ｓｅｃの引き上げ速度で引き上げることにより，潤滑層を形成した。その後、テープバニッシュ装置で表面上の微小な凹凸を除去して，磁気記録媒体を形成した。

0017

それを記録部と再生部を備える磁気ヘッドと，磁気記録媒体を回転させるスピンドルと，磁気ヘッドを位置決めするためのロータリーアクチュエーターと信号処理回路を組み合わせて筐体に収めて、最後に平均分子量４のヘリウムガスを封入し、磁気記録装置を製造した。ここで，磁気ヘッドは，６００ギガビット／平方インチ対応であり、記録部は垂直記録用単磁極型、再生部はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）型である。記録の主磁極の飽和磁束密度は２．４Ｔ。再生に用いたトラックピッチは５３ｎｍ，主磁極幅は４５ｎｍであった。また，再生のトラック幅は２５ｎｍ，シールド間ギャップ長は３７ｎｍであった。ヘッドの浮上量は４ｎｍ，主磁極から磁性層表面までの磁気的間隔は７ｎｍであった。この条件で，６００ギガビット／平方インチの面密度で垂直磁気記録再生を行った。そのときの線記録密度は１２５０ ｋＢＰＩ（１３２９ ｋＦＣＩ）、トラック密度は４８０ ｋＴＰＩであった。磁気ヘッドによって再生した信号は次のように処理される。

0018

磁気抵抗効果を利用したヘッドの再生波形は，そのヘッドの特性で正と負の大きさが非対称となったり，周波数特性の影響を受けたりする。そこで，アナログ等化器により再生波形を整え，修復してから、アナログ・デジタル・コンバータにより，デジタルに変換し、デジタル等化器により，さらに波形を整えた。そして，この信号を最尤復号器により最も確からしいデータ列に復調した。これらの信号処理系で，６００ギガビット／平方インチの面記録密度において、記録再生特性の評価を行ったところ、エラーレートは１０−５以下となり，良好な記録再生ができた。

0019

本実施例の磁気記憶装置を９０日間データ領域内で１Ｈｚの周波数で同じシーク動作を続けた。その後，データ領域内でエラーレートを測定したが，１０−５以下であり，長期にわたって耐摺動特性が高いことが明らかになった。

0020

（実施例２）
実施例２の磁気記録媒体も実施例１と同様に作製したが、Ｆｅ７９Ｔａ９Ｃ１２の軟磁性層の上にＰｄ６０Ｂ４０の厚さ５ｎｍのシード層を直接形成し、その上に人工格子層を形成した。人工格子層のＣｏ層の１層あたりの膜厚は０．１６ｎｍ、ＰｄＢ層の１層あたりの膜厚は０．８１ｎｍであり、Ｐｄ層とＣｏ層の積層数は、ＰｄＢ層が２５層であり、Ｃｏ層が２５層であった。人工格子層のＰｄ層中のＢの添加量は、１１ａｔ％であった。

0021

次いで、グラファイトカソードを用いたカソーディック・アーク法によりテトラヘドラル系非晶質炭素保護層を２ｎｍの厚さで形成した。その後、パーフルオロポリエーテル系潤滑剤の溶液に浸漬し、１ｍｍ／ｓｅｃの引き上げ速度で引き上げることにより，潤滑層を形成した。その後、テープバニッシュ装置で表面上の微小な凹凸を除去して，磁気記録媒体を形成した。

0022

それを記録部と再生部を備える磁気ヘッドと、磁気記録媒体を回転させるスピンドルと、磁気ヘッドを位置決めするためのロータリーアクチュエーターと信号処理回路を組み合わせて筐体に収めて、最後に平均分子量４のヘリウムガスを封入し、磁気記録装置を製造した。ここで，磁気ヘッドは，６００ギガビット／平方インチ対応であり、記録部は垂直記録用単磁極型、再生部はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）型である。実施例１と同様の条件で，垂直磁気記録再生を行ったところ、エラーレートは１０−５以下となり，良好な記録再生ができた。

0023

本実施例の磁気記憶装置を９０日間データ領域内で１Ｈｚの周波数で同じシーク動作を続けた。その後，データ領域内でエラーレートを測定したが，１０−５以下であり，長期にわたって耐摺動特性が高いことが明らかになった。

0024

（実施例３）
シード層をＰｄＣを用いて形成し、記録層をＣｏ層とＰｄＣ層とを交互に積層した人工格子層とした以外は、実施例２と同様にして磁気記録媒体を作製した。シード層の成膜方法は実施例２と同様であり、Ｐｄ６７Ｃ３３のシード層を膜厚５ｎｍにて形成した。記録層であるＣｏ／ＰｄＣ人工格子層は、Ｃｏ層の１層あたりの膜厚を０．１６ｎｍ、ＰｄＣ（Ｐｄ８８Ｃ１２）層の１層あたりの膜厚を０．８０ｎｍとし、Ｃｏ層とＰｄＣ層の積層数をともに２５層とした。

0025

それを記録部と再生部を備える磁気ヘッドと、磁気記録媒体を回転させるスピンドルと、磁気ヘッドを位置決めするためのロータリーアクチュエーターと信号処理回路を組み合わせて筐体に収めて、最後に平均分子量４のヘリウムガスを封入し、磁気記録装置を製造した。ここで，磁気ヘッドは，６００ギガビット／平方インチ対応であり、記録部は垂直記録用単磁極型、再生部はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）型である。実施例１と同様の条件で，垂直磁気記録再生を行ったところ、エラーレートは１０−５以下となり，良好な記録再生ができた。

0026

本実施例の磁気記憶装置を９０日間データ領域内で１Ｈｚの周波数で同じシーク動作を続けた。その後，データ領域内でエラーレートを測定したが，１０−５以下であり，長期にわたって耐摺動特性が高いことが明らかになった。

0027

（実施例４）
本実施例では、鉄酸化物層の膜厚を２ｎｍとし、シード層をＰｄＺｒを用いて形成し、記録層をＣｏ層とＰｄＺｒ層とを交互に積層した人工格子層とした以外は、実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。シード層の成膜では、スパッタガスとしてアルゴンを用い、Ｐｄ９０Ｚｒ１０ターゲットをＤＣスパッタした。シード層の膜厚は５ｎｍとした。記録層の成膜では、スパッタガスとしてアルゴンガスを用い、ＣｏターゲットとＰｄ９０Ｚｒ１０ターゲットのシャッターを交互に開閉しながら、それらのターゲットをＤＣスパッタした。記録層のＣｏ層の１層あたりの膜厚を０．１７ｎｍとし、ＰｄＺｒ層の１層あたりの膜厚を０．８５ｎｍとし、Ｃｏ層とＰｄＺｒ層の積層数をともに２５層とした。

0028

それを記録部と再生部を備える磁気ヘッドと、磁気記録媒体を回転させるスピンドルと、磁気ヘッドを位置決めするためのロータリーアクチュエーターと信号処理回路を組み合わせて筐体に収めて、最後に平均分子量４のヘリウムガスを封入し、磁気記録装置を製造した。ここで，磁気ヘッドは，６００ギガビット／平方インチ対応であり、記録部は垂直記録用単磁極型、再生部はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）型である。実施例１と同様の条件で，垂直磁気記録再生を行ったところ、エラーレートは１０−５以下となり，良好な記録再生ができた。

0029

本実施例の磁気記憶装置を９０日間データ領域内で１Ｈｚの周波数で同じシーク動作を続けた。その後，データ領域内でエラーレートを測定したが，１０−５以下であり，長期にわたって耐摺動特性が高いことが明らかになった。

0030

（比較例１）
実施例１と同様な方法で磁気記憶装置を作製した。ただし，本比較例では、筐体に通常の塵埃用フィルターを設置し，装置内に空気が入るようにした。磁気ヘッド、スピンドル，アクチュエーター，信号処理装置などは同じである。この比較例の磁気記憶装置で６００ギガビット／平方インチの面記録条件で記録再生実験を行ったところ、エラーレートは１０−２以上であり、良好な記録再生ができなかった。これは、平均分子量２９の空気では浮上量５ｎｍでは安定な浮上姿勢を保つことが困難であることに起因する。

0031

また、本比較例の磁気記憶装置を実施例１と同様なシーク動作を９０日間続けて長期間の耐摺動特性を評価した。その結果，本比較例の磁気記憶装置では，３８日後にヘッドクラッシュが発生した。これは、連続的なシーク動作においても平均分子量２９の空気ではヘッド浮上姿勢が不安定になるので，ヘッドエッジによる潤滑剤のはき出しや保護膜表面の磨耗によって，耐摺動特性が急速に低下することを示している。

0032

以上に詳述したように、本発明の磁気記憶装置では、磁気記録媒体等を収容する筐体内部に平均分子量２２以下の気体を充満させ封止したことにより、ヘッドの安定な浮上姿勢が保て、長期的な耐摺動特性が保証される。