磁気記録媒体及び熱アシスト磁気記録装置
【課題】熱アシスト磁気記録方式を用いて多層記録を行うための磁気記録媒体及び記録方法を提供する。
【解決手段】基板２１上に磁気的に分離して形成された複数の記録層２３を有し、各記録層は、磁気的に相互に分離された複数の磁気セル２８を含み、基板に近い磁気セルほどキュリー温度が高い磁気記録媒体を用いる。記録時には、基板に近い記録層から順次記録を行う。
【解決手段】基板２１上に磁気的に分離して形成された複数の記録層２３を有し、各記録層は、磁気的に相互に分離された複数の磁気セル２８を含み、基板に近い磁気セルほどキュリー温度が高い磁気記録媒体を用いる。記録時には、基板に近い記録層から順次記録を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高記録密度の情報記録に関し、熱アシスト磁気記録用の多層磁気記録媒体及び熱アシスト磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の情報化社会を支える情報記憶システムの１つとして、コンピュータ等に装着されている磁気ディスク装置は、高記録密度化と高速化及び小型化が急速に進んでいる。磁気ディスク装置の高記録密度化を実現するためには、磁気ディスクと磁気ヘッドの距離を狭めること、磁気記録媒体の磁性膜を構成する結晶粒径を微細化すること、磁気記録媒体の保磁力（異方性磁界）を増大させること、信号処理の高速化等が必要である。
【０００３】
高記録密度化を実現するために、磁気記録媒体においては、結晶粒径を微細化して、磁性粒子間に結晶粒界領域を設け、磁性粒子間の磁気的結合を弱めることでノイズを低減することが図られてきた。しかし、記録磁化を保持するためのエネルギーは磁性粒子の体積に比例しているため、磁性粒子の体積が小さくなると熱エネルギーに対する耐性が低下する（熱揺らぎ問題）。
【０００４】
この熱揺らぎ問題を解決するための一つの方法は、異方性エネルギーＫuを増加させることである。異方性エネルギーＫuは磁化方向を安定させるための物性値であり、磁性粒子の結晶構造やそれを構成する材料によって決まっている。環境温度をＴ、孤立した磁性粒子の体積をｖ、ボルツマン定数をｋBとすると（Ｋu・ｖ）／（ｋB・Ｔ）が小さくなるほど熱揺らぎによる磁化反転が起こり易い。即ちＫuが高くなれば熱揺らぎを抑制することができる。Ｋuが高い材料の検討は数多くなされている。例えば、特開２００２−２５０３２号公報、特開２００５−１９０５３８号公報に示されているＣｏ層とＰｄ層もしくはＰｔ層を交互に積層した高Ｋuの人工格子膜をグラニュラー化した媒体、又は、特開２０１０−１１８１４７号公報に示されているＣｏＣｒ，ＣｏＰｔ，ＦｅＰｔを用いたグラニュラー媒体を使えば高記録密度化が図れる。
【０００５】
人工格子膜や高異方性合金膜等のように高Ｋu媒体を用いた場合、ヘッド磁界強度の限界から、光記録技術と磁気記録技術を結合した熱アシスト磁気記録が有効な手段の１つである。例えば、Jpn. J. Appl. Phys. Vol.38, p.1839, 1999に記載されている記録再生ヘッドは、記録磁界を発生する部分に光を発生させる機構を付加したものである。記録時には、磁界印加とともに光照射することにより、媒体を加熱して異方性エネルギー（保磁力）を低下させて記録を行う。この方法によれば、従来の磁気ヘッドでは記録磁界が不足して記録が困難であった超高記録密度用の高い保磁力を有する媒体にも記録が容易に行える。しかし、磁気ディスク装置の高記録密度化には、微小な加熱領域を速やかに加熱・冷却することが必要であるため、従来、光記録で用いられているレーザー光をレンズにより絞りこむ方法では限界が生じる。これを解決する方法として、金属表面プラズモンで近接場光を発生させる方法が提案され、研究が行われてきた（Optics Japan 2002 Extended Abstracts, 3pA6, 2002、特開２００３−４５００４号公報等）。再生は、従来の磁気記録で用いられているＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果型）ヘッド又はＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果型）ヘッドを用いる。
【０００６】
熱揺らぎ問題を解決するための別の方法として、ビットパターン媒体（Bit Patterned Media；ＢＰＭ）も注目を浴びている（J. Appl. Phys., vol.76, p.6673, 1994, 米国特許第５，８２０，７６８号明細書、特開平１０−２３３０１５号公報）。
【０００７】
これは、１粒子に１ビットの記録を行う方式である。本方式では、１ビットは規則的に配列された１つの磁性粒子（セル）に記録されるため，粒子の大きさはビットと同程度まで大きくすることが可能である。従って耐熱性に優れた媒体を提供できる。しかし、ＢＰＭにおいても、５Ｔｂ／ｉｎ2以上の面記録密度を達成するためには磁性粒子の更なる狭小化のために熱揺らぎ問題が予想される。従って、ＦｅＰｔ等の高Ｋu材料とともに熱アシスト記録との組み合わせが必要と考えられる。例えば、ビットパターン媒体と熱アシスト磁気記録との組み合わせが、特開２０１０−５５７２２号公報及び特開２００５−１６６２３９公報（米国特許第６，９０６，８７９号明細書）に記載されている。前者には、記録ビットが絶縁体により分離されており、磁気ヘッドに設けられたトンネル電流配線からトンネル電流を印加して、記録ビットを昇温させて記録を行う方式が示されている。後者には、パターン媒体を用いて多重レベル記録（本明細書では多層記録と呼ぶ）を実現する方式が示されている。詳しくは、基板上に非磁性層を挟んだ２層の記録層を有する記録媒体において、基板に近い記録層を下層、基板から遠い記録層を上層とした時、上層の保磁力を下層より低くして、一度ヘッド磁界と熱をかけて上層と下層の磁化を同時に反転させた後（下層が記録される）、ヘッド磁界だけで上層を反転させる（上層が記録される）多重レベル記録を実現させる方法が示されている。しかし、高Ｋu材料を用いるとヘッド磁界だけでは磁化を反転させることはできず、また、３層以上の多重レベル記録方法については記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２５０３２号公報
【特許文献２】特開２００５−１９０５３８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１８１４７号公報
【特許文献４】特開２００３−４５００４号公報
【特許文献５】米国特許第５，８２０，７６８号明細書
【特許文献６】特開平１０−２３３０１５号
【特許文献７】特開２０１０−５５７２２号公報
【特許文献８】特開２００５−１６６２３９号公報（米国特許第６，９０６，８７９号明細書）
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Jpn. J. Appl. Phys. Vol.38, p.1839, 1999
【非特許文献２】Optics Japan 2002 Extended Abstracts, 3pA6, 2002
【非特許文献３】J. Appl. Phys., vol.76, p.6673 1994
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記背景に鑑み、超高記録密度化を実現するという課題に対して、本発明は、熱アシスト磁気記録方式を用いて多層記録を行うための記録媒体及び記録方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の磁気記録媒体は、基板上に形成された２層以上の記録層を有し、各記録層は非磁性層等により磁気的に分離され、各記録層は分離領域によって囲まれた複数の磁気セルから構成されているパターン媒体である。上下の記録層の磁気セルは、膜厚方向に重なるように配置することができる。ここで、各記録層の磁気セルのキュリー温度は基板に近いほど高くする。
【００１２】
熱アシスト磁気記録方式によって本発明の磁気記録媒体に記録を行うには、所望の磁気セルをそのキュリー温度近傍まで昇温し、記録磁界を印加して記録する。その際、所望の磁気セルよりも基板から遠い側にある磁気セルもキュリー温度以上に昇温されるため、所望の磁気セルと同じ方向に磁化が向く。次に、所望の磁気セルよりも基板から遠い側の磁気セルを、所望の磁気セルに近いものから順次記録していく。記録を行う時の記録温度は、そのターゲットとなる磁気セルのキュリー温度近傍とし、その磁気セルよりも基板に近い側の磁気セルのキュリー温度よりは低く、その磁気セルよりも基板から遠い側の磁気セルのキュリー温度よりは高くする。
【００１３】
パターン媒体の磁気セルは、記録媒体の厚さ方向と記録媒体が回転する方向が作る面（同一トラックの媒体断面）において、各記録層の磁気セルに対してその記録層に隣接している上下記録層の磁気セルが記録媒体の回転方向に略重ならずに配置されていてもよい。即ち、媒体膜厚方向に磁気セルは隔層で配置されていてもよい。記録方法は、前記したように基板側の磁気セルから順次記録するが、このようなパターン媒体では、隔層おきに磁気セルがあるため、記録時間は、上下記録層の磁気セルが重なっているパターン媒体の最大半分ですむ。また、本パターン媒体のキュリー温度は、媒体回転方向と媒体半径方向が作る面（媒体平面）において同じ位置にある磁気セルにおいて、基板に近い側ほど高くすればよい。
【００１４】
更に、再生信号が基板側の磁気セルほど弱くなることを鑑みて、基板に近い記録層の磁気セルは基板から遠い記録層の磁気セルに比べて飽和磁化値を大きくしたパターン媒体を用いてもよい。同じ理由で、基板に近い記録層の磁気セルの体積を基板から遠い記録層の磁気セルに比べて大きくしたパターン媒体を用いてもよい。
【００１５】
更に、２層媒体に限定した場合、基板に近い記録層は従来のグラニュラー垂直磁気記録膜で、基板から遠い記録層をパターン膜としてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の熱アシスト磁気記録用の多層磁気記録媒体及び記録方法によれば、超高記録密度化が実現可能となる。
【００１７】
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１のパターン媒体の断面構造例を示す模式図。
【図２Ａ】実施例１のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２Ｂ】実施例１のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２Ｃ】実施例１のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２Ｄ】実施例１のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２Ｅ】実施例１のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２Ｆ】実施例１のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図３】本発明の垂直磁気記録媒体の異方性磁界Ｈkの温度依存性を示す図。
【図４】磁気ディスク装置の構造例を示す模式図。
【図５】熱アシスト磁気記録ヘッドの構成例を示す図。
【図６Ａ】記録層が３層のパターン媒体に記録する手順を示した図。
【図６Ｂ】記録層が３層のパターン媒体に記録する手順を示した図。
【図６Ｃ】記録層が３層のパターン媒体に記録する手順を示した図。
【図６Ｄ】記録層が３層のパターン媒体に記録する手順を示した図。
【図７】計算機シミュレーションのための媒体モデル図。
【図８Ａ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図８Ｂ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図８Ｃ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図８Ｄ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図９Ａ】計算機シミュレーション結果を示す図。
【図９Ｂ】計算機シミュレーション結果を示す図。
【図９Ｃ】計算機シミュレーション結果を示す図。
【図９Ｄ】計算機シミュレーション結果を示す図。
【図１０】記録磁化パターンと再生波形の一例を示す図。
【図１１】実施例２のパターン媒体の断面構造例を示す模式図。
【図１２】実施例２のパターン媒体の断面構造例を示す模式図。
【図１３Ａ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｂ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｃ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｄ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｅ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｆ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｇ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｈ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｉ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｊ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１４】計算機シミュレーションのための媒体モデル図。
【図１５Ａ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図１５Ｂ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図１６Ａ】計算機シミュレーション結果を示す図。
【図１６Ｂ】計算機シミュレーション結果を示す図。
【図１７Ａ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図１７Ｂ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図１７Ｃ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図１８】実施例３のパターン媒体の断面構造例を示す模式図。
【図１９】実施例３のパターン媒体の平面構造例を示す模式図。
【図２０】実施例３のパターン媒体の断面構造例を示す模式図。
【図２１】実施例４のパターン媒体の断面構造例を示す模式図。
【図２２】実施例４のパターン媒体の記録パターンの一例を示す図。
【図２３Ａ】実施例４のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２３Ｂ】実施例４のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２３Ｃ】実施例４のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２３Ｄ】実施例４のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２３Ｅ】実施例４のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２３Ｆ】実施例４のパターン媒体の製造工程を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１によるパターン媒体の概略図である。図は媒体の膜厚方向ｚと媒体走行方向（ダウントラック方向）ｘがなす面（断面図）を示した。図において、媒体は、非磁性基板２１、下地層２２、垂直磁気記録層２３がｎ層積層された多層記録層２４、保護層２５からなる。各垂直磁気記録層２３の各磁気セル２８は、ＦｅＰｔ合金膜，ＣｏＣｒ合金膜，ＣｏＰｄ合金膜，ＣｏＰｔ合金膜，ＳｍＣｏ合金膜，Ｃｏ／Ｐｄ多層膜，Ｃｏ／Ｐｔ多層膜等の高Ｋu垂直磁気異方性材料で構成されている。各層の磁気セル２８は、非磁性充填層２６により分離されている。非磁性充填層は、例えばＮｉＴｉ，ＳｉＯ2，アルミナ（Ａｌ2Ｏ3等），スピン・オン・ガラス，ＣｒＴｉ，酸化物（酸化タングステン、酸化タンタル等），窒化物等からなる。更に、垂直磁気記録層の各層は例えばＭｇＯ，Ｒｕ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｆｅ3Ｏ4，酸化物，窒化物等の非磁性層２７によって磁気的に分離独立している。即ち、各記録層の上下の磁気セル２８は磁気的に分離独立しており、それぞれ別のビットである。
【００２１】
次に、本実施例のパターン媒体の製造方法について、垂直磁気記録層が３層の場合について、図２Ａから図２Ｆを用いて説明する。まず、図２Ａに示すように非磁性基板２１上に下地層２２、第一の垂直磁気記録層２３１を順次スパッタ法等により形成する。更に、非磁性層２７、第二の垂直磁気記録層２３２、非磁性層２７、第三の垂直磁気記録層２３３の順に垂直磁気記録層が合計３層になるまで形成し、その上に保護層２９を形成する。ここで、各垂直磁気記録層のキュリー温度は、Ｎｉ，Ａｇ，Ｃｕ等を添加することにより変えることができる。もしくは、上記高Ｋu材料の組み合わせで実現しうる。続いて、図２Ｂに示すように保護層２９の上にレジストパターン３０を形成する。続いて、図２Ｃに示すように、Ａｒイオン等の不活性ガスを用いてエッチングによりレジストパターンを記録層に転写する。続いて、反応性イオンエッチングを用いて、残ったレジスト３０と保護層２９を除去する。この際、水素ガスを用いることにより記録層表面を変質させることなく除去できる。続いて、図２Ｄに示すようにスパッタ等を用いて、パターンを覆うように非磁性充填層２６となる材料を溝に充填し、図２Ｅに示すように、反応性イオンエッチングや不活性ガスを用いたイオンエッチングなどにより非磁性充填層２６の表面を平坦化する。続いて、不活性ガスを用いたイオンエッチングにより非磁性充填層を削り、最後に、図２Ｆに示すように、保護層２５と潤滑層（図では省略）を形成してパターン媒体が製造できる。
【００２２】
更に詳細には、非磁性基板２１として例えば直径６５ｍｍのガラス基板を用いる。ガラス基板の上に下地層２２として１０ｎｍのＭｇＯ、その上に、第一の垂直磁気記録層２３１として４ｎｍのＦｅＰｔにＮｉを添加して積層する。ここで、Ｆｅ元素は５０原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は５原子％とする。続いて、非磁性層２７としてＭｇＯを２ｎｍ、第二の垂直磁気記録層２３２としてＦｅＰｔを４ｎｍ積層する。ここで、第二の垂直磁気記録層２３２のキュリー温度を第一の垂直磁気記録層２３１のキュリー温度よりも低くするために、Ｆｅ元素は４５原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は１０原子％とする。同様に、非磁性層、第三の垂直磁気記録層２３３を積層する。第三の垂直磁気記録層２３３のキュリー温度を第二の垂直磁気記録層２３２のキュリー温度よりも低くするために、Ｆｅ元素は４０原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は１５原子％とした。保護層２９は４ｎｍのスパッタカーボンを用いる。次に、インプリント装置を用いて、インプリントレジストパターン３０を形成する。レジストパターン３０の総厚は７０ｎｍで、パターン３０１の高さは６０ｎｍ、レジストの残渣３０２は１０ｎｍとする。なお、レジストパターンは露光装置を用いてフォトリソグラフィーにより形成することもできる。
【００２３】
次に、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、酸素ガス中でエッチングを行い、レジストパターンの凹部のレジスト残渣３０２と保護層２９を除去する。次に、レジストをマスクとし、Ａｒイオンビームを用いて記録層のエッチングを行う。次に、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、水素ガス中でエッチングを行い、残ったレジストと保護層２９を除去する。次に、非磁性充填層となるＮｉＴｉを成膜する。次に、エッチング装置を用いて非磁性充填層の表面の凹凸を２ｎｍ以下に減少させる。次に、イオンビームエッチング装置を用いて、非磁性充填層のエッチングをＡｒイオンビームで行い、記録部の非磁性充填層を除去する。２次イオン質量分析でＦｅの検出を行い、検出量がバックグランドの２倍以上に増加したところでエッチングを終了する。次に、スパッタ装置を用いてカーボン保護層２５、潤滑層（図では省略）を形成する。
【００２４】
更に別の製造方法として、まず、リソグラフィにより基板にパターンを描き、パターン上のレジストの上に下地層、垂直磁気記録層を順次スパッタ法等により形成する。更に、非磁性層、下地層、垂直磁気記録層の順に合計ｎ層形成し、その上に保護層を形成する。続いてレジストを除去することによりパターンを形成する。もしくは、基板の上にまず記録層を積層し、記録層にリソグラフィによりパターンを描き、リソグラフマスクによって記録層をエッチングし、レジストを除去してパターンを形成する。続いて、スパッタ等を用いて、パターンを覆うように非磁性材料を溝に充填し、続いて、反応性イオンエッチングや不活性ガスを用いたイオンエッチングなどを用いて非磁性充填層の表面を平坦化する。続いて不活性ガスを用いたイオンエッチングにより非磁性充填層を削り、最後に保護層と潤滑層を形成してパターン媒体が製造できる。
【００２５】
さらに別の製造方法として、マスクを通したイオン照射により被照射領域の特性を変えることによっても製造することができる。イオン照射によるパターン状媒体製造工程の一例では、間隙は磁性パターンの垂直磁気特性に影響を与えない磁性材料によって形成される。
【００２６】
図３は、各記録層の異方性磁界Ｈkの温度依存性を示した図である。これは、基板の上にＭｇＯ下地層とＦｅＰｔＮｉ記録層を１層だけ積層して、ＭＨループ及びトルク曲線を、温度を変えて測定して求めた結果である。詳しくは、例えば、ＶＳＭ（Vibrating Sample Magnetometer）などでＭＨループを測定して、飽和磁化Ｍsの温度特性を測定する。次に、Ｋuの温度特性を、磁気異方性トルク計等で、電磁石を回転させることにより磁界の方向を変えて、媒体の各方向に働くトルクを測定して求める。Ｈkの温度特性は、Ｈk(Ｔ)＝２×Ｋu(Ｔ)／Ｍs(Ｔ)の式（Ｔは温度）から求める。
【００２７】
ＦｅＰｔＮｉ記録層の組成は上記に示した３種類とした。即ち、Ｆｅ元素５０原子％、Ｐｔ元素４５原子％、Ｎｉ元素５原子％の記録層と、Ｆｅ元素４５原子％、Ｐｔ元素４５原子％、Ｎｉ元素１０原子％の記録層と、Ｆｅ元素４０原子％、Ｐｔ元素４５原子％、Ｎｉ元素１５原子％の記録層である。曲線４０１は図２Ａから図２Ｆの工程で製造した多層媒体の第一の垂直磁気記録層２３１におけるＨkの温度依存性、曲線４０２は第二の垂直磁気記録層２３２におけるＨkの温度依存性、曲線４０３は第三の垂直磁気記録層２３３におけるＨkの温度依存性にそれぞれ対応する。図３のＴc1（＝７２０Ｋ）は第一の垂直磁気記録層２３１のキュリー温度、Ｔc2（＝６５０Ｋ）は第二の垂直磁気記録層２３２のキュリー温度、Ｔc3（＝５９０Ｋ）は第三の垂直磁気記録層２３３のキュリー温度を意味する。ここで、各層の磁気セルは、キュリー温度前後に昇温して記録磁界を印加すれば、磁化が反転して記録される。更にＴc3＜Ｔc2＜Ｔc1の関係があり、上下の記録層のＴc間には十分な温度差があることが望ましい。
【００２８】
こうして製造された本実施例の磁気記録媒体は、ディスク状の基板上に磁気的に相互に分離されて積層された複数の記録層を備え、各記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含む。各記録層の磁気セルは膜面垂直方向に互いに重なった状態で基板の回転方向に規則的に配置されており、複数の記録層に含まれる磁気セルのキュリー温度は、基板に近い記録層に含まれる磁気セルほど高く設定されている。
次に、垂直磁気記録層が３層の場合の記録方法について説明する。
【００２９】
図４は、磁気ディスク装置の構造例を示す模式図である。磁気ディスク装置のドライブ内には通常一枚ないし数枚の磁気ディスク１５が実装されている。本例の磁気ディスク１５は、矢印１０の方向に回転駆動される。図４中の拡大図に示すように、キャリッジ１３の先端に固定された磁気ヘッドスライダー１１の後端にある磁気ヘッド１２は、ボイスコイルモータ１４によって任意のトラックにアクセスし、磁気ディスク（媒体）上で情報の記録再生を行う。
【００３０】
図５は、熱アシスト磁気記録装置で用いる記録ヘッドの構成例を示す断面模式図である。図５は、記録ヘッド１００と再生ヘッド１３０を、媒体の膜厚方向ｚ（図中の上下方向）かつ媒体走行方向ｘに平行な面で切断した場合における記録ヘッド周辺の断面構造を表している。
【００３１】
記録ヘッド１００は、上部磁極１０１と下部磁極１０２と主磁極１０３を備えている。上部磁極と下部磁極は接続部１０４で接続されている。更にこの上部磁極１０１には、導体パターン１０５が螺旋状に形成され、その両終端は外部に引き出されて磁気ヘッド駆動回路に接続されている。主磁極１０３は一端が上部磁極１０１に接続されている。上部磁極１０１、下部磁極１０２、主磁極１０３、接続部１０４、及び導体パターン１０５は全体として電磁石を構成しており、駆動電流によって主磁極１０３の先端部分近傍の磁気記録媒体１２０に記録磁界が印加される。更に、記録ヘッド１００には、上部磁極１０１と下部磁極の間に挟まれた近接場光発生部１１０が設けられている。つまり、記録ヘッド１００は磁気記録媒体１２０に対して矢印１３４の方向に移動するので、近接場光発生部１１０はヘッドリーディングエッジ１３５に設けられていることがわかる。近接場光発生部１１０は、レーザー光源１１１から照射された例えば波長７２０ｎｍのレーザー光１１２が光導波路１１３を通り、記録媒体対向面の主磁極近傍に設けられた金属散乱体１１４に達すると、金属散乱体１１４先端部から近接場光１１５が発生され、磁気記録媒体１２０を加熱する。加熱された磁気記録媒体１２０に記録磁界を印加することにより記録が行われる。以上の構造を有する記録ヘッドは、薄膜形成プロセスとリソグラフィ・プロセスによって作製することができる。一方、再生ヘッド１３０は上部シールド１３１と下部シールド１３２で挟まれたＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子、又はＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子１３３等で構成されている。
【００３２】
図６Ａから図６Ｄは、記録層が３層の本実施例のパターン媒体に記録する手順を示した図である。上下に重なった３層の磁気セル内の矢印は、磁化（磁気モーメント）の方向を示している。図６Ａは初期記録磁化状態を示し、全ての層の磁化は下向きになっているとする。記録は、第一の垂直磁気記録層（最下層）の磁気セル１３６の磁化を上向き、第二の垂直磁気記録層（中層）の磁気セル１３７の磁化を下向き、第三の垂直磁気記録層（最上層）の磁気セル１３８の磁化を上向きに反転させるとする。
【００３３】
記録温度をＴrecとすると、まず、ＴrecがＴc1近傍となり、Ｔc2＜Ｔrecの条件を満たすようにレーザーのパワーを調整して媒体に近接場光を照射し、上向きの記録磁界を印加する。記録磁界強度は、室温において印加しても磁化が反転しないような最適な磁界強度を設定すればよい。この条件にて記録を行うと、図６Ｂに示すように、全ての垂直磁気記録層の磁気セル１３６〜１３８は上向きに磁化反転する。次に、図６Ｃに示すように、ＴrecがＴc2近傍となり、Ｔc3＜Ｔrec＜Ｔc1を満たすように媒体を昇温して、下向きの記録磁界を印加する。これによって、第一の垂直磁気記録層の磁気セル１３６の磁化は反転しないが、第二、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３７，１３８の磁化は下向きに反転する。最後に図６Ｄに示すように、ＴrecがＴc3近傍で、Ｔrec＜Ｔc2を満たすように媒体を昇温し、上向きの記録磁界を印加する。すると、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３８の磁化は上向きに反転する。これで記録が完了である。図６Ａと図６Ｄを比較すると、第一の垂直磁気記録層の磁気セル１３６の磁化は上向き、第二の垂直磁気記録層の磁気セル１３７の磁化は下向き、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３８の磁化は上向きに反転して記録された状態となっている。ここで、記録は磁気ディスクを３回回転させることで完了する。
【００３４】
他の層を記録する時も同様の記録方法で行う。即ち、磁気ディスクは最大３回回転させることになる。
【００３５】
以下に、マイクロマグネティクスを用いた計算機シミュレーション手段によって、本実施例の媒体への記録を検証した結果を示す。
【００３６】
計算には、Landau-Lifshitz-Gilbert方程式（J.Appl.Phys.75(2),15 Jan.1994）を用いた。媒体の構造は、図７に示すように、ビット長が２０ｎｍ、磁気セル径が１２ｎｍ、垂直磁気記録層２３１，２３２，２３３の厚さが４ｎｍ、非磁性層２７の厚さが２ｎｍのビットパターン媒体を仮定した。Ｈkの温度特性は図３と同じとした。ヘッド磁界は市販の三次元磁界解析プログラムＪＭＡＧを用いてシミュレートした。媒体膜中心に印加される実効的なヘッド磁界（Ｈx2＋Ｈy2）1/2＋｜Ｈz｜は、ヘッドリーディングエッジから２０ｎｍ離れた位置（光照射位置に相当）で、全ての層の厚さ中心位置で約８ｋＯｅとなった。ヘッド・媒体間の磁気的なスペーシングは６ｎｍとした。温度プロファイルは各層の厚さ中心位置で、半値幅１５ｎｍのガウシアン分布を仮定した。
【００３７】
図８Ａから図８Ｄは、計算機シミュレーションの記録手順を示した図である。初めに、図８Ａに示すように媒体の磁化を全て上向きの磁化状態に初期化した。最終的に、第一の垂直磁気記録層の磁気セル１３６の磁化は下向き、第二の垂直磁気記録層の磁気セル１３７の磁化は上向き、第三の垂直磁気記録層のセル１３８の磁化は下向きに記録することとする。記録はまず、図８Ｂに示すように、主磁極１０３のヘッドリーディング側１３５から２０ｎｍ離れた位置に近接場光１１５を照射して温度をＴc1近傍の値である７３０Ｋまで昇温し、下向きのヘッド磁界１３９を印加し、３層ともに磁化を下向きにする。次に、温度をＴc2近傍の値である６６０Ｋ（Ｔc1よりも低い）まで昇温し、上向きの磁界を印加して、図８Ｃに示すように、第二、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３７，１３８の磁化を上向きにする。最後に温度をＴc3近傍の値である５８０Ｋまで昇温し、下向きの磁界を印加して、図８Ｄに示すように、第三の磁気セル１３８のみ下向きにする。
【００３８】
図９Ａから図９Ｄに、シミュレーションの結果を示す。図はダウントラック方向ｘとクロストラック方向ｙが作る平面図であり、第一から第三の磁気記録層を示した。また、平面の磁気セルの数を３２×８で計算を行ったが、図は記録近傍のみを示している。図において、○印は磁気セルの磁化が上を向いていることを意味する。また、●は磁気セルの磁化が下を向いていることを意味する。図９Ａは初期磁化状態である。全て磁化は上を向いている。図９Ｂは、左から１０番目上から４番目の磁気セルを７３０Ｋまで昇温し、下向きの磁界を印加した結果である。これより、全ての層で磁化が下向きなった。図９Ｃは、６６０Ｋまで昇温し、上向きの磁界を印加した結果である。これより、第二、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３７，１３８の磁化は上向きとなったが第一の磁気セル１３６の磁化は下向きのままとなった。図９Ｄは、５８０Ｋまで昇温し、下向きの磁界を印加した結果である。これより、第三の垂直磁気記録層の磁気セルの磁化は下向きとなった。以上より、本記録方法によって、第一の磁気セル１３６は下向き、第二の磁気セル１３７は上向き、第三の磁気セル１３８は下向きに記録されることを確認した。
【００３９】
図１０に、本実施例の記録方法で記録した多層媒体の記録磁化パターンと再生信号の一例を示す。図は３層の記録層を仮定した。３層の場合、第一から第三の垂直磁気記録層の膜面垂直方向に重なった磁気セルの磁化パターンの組み合わせは２の３乗（＝８）種類ある。従って、いま、図５の再生ＭＲ素子１３３で再生する第一層から第三層の信号の大きさの比を１：３：５とすると、図１０に示したようにａ〜ｈの８種類の記録磁化パターンに対して、それぞれ異なる再生信号が検出される。従って、再生信号の大きさにより、各層の磁化情報を判別することができる。
【００４０】
［実施例２］
実施例１では、記録を行うのに磁気ディスクを最大、層数ｎに相当する回数だけ回転させるため、記録時間が通常の磁気ディスク装置のｎ倍となる。そこで、実施例２では、実施例１より記録時間を低減し、最大記録時間を偶数層ならばｎ／２倍、奇数層の場合は（ｎ＋１）／２にするための方法を示す。
【００４１】
図１１は、本実施例のパターン媒体の断面模式図（同一トラック）である。垂直磁気記録層は２層とした。図において、媒体は、非磁性基板２１、下地層２２、第一の垂直磁気記録層２３１、非磁性層２７、第二の垂直磁気記録層２３２、保護膜２５からなる。各層のセルは非磁性充填層２６により分離されている。各垂直磁気記録層２３１，２３２の各セル２８は、ＦｅＰｔ合金膜、ＣｏＣｒ合金膜、ＣｏＰｄ合金膜、ＣｏＰｔ合金膜、ＳｍＣｏ合金膜、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜、Ｃｏ／Ｐｔ多層膜等、高Ｋu垂直磁気異方性材料からなる。非磁性充填層２６の材料としては、例えばＮｉＴｉ，ＳｉＯ2，アルミナ（Ａｌ2Ｏ3等），スピン・オン・ガラス，ＣｒＴｉ，酸化物（酸化タングステン，酸化タンタル等），窒化物等がある。更に、垂直磁気記録層の各層は例えばＭｇＯ，Ｒｕ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｆｅ3Ｏ4，酸化物，窒化物等の非磁性層２７によって磁気的に分離独立している。即ち、各層の上下の磁気セルは磁気的に分離独立しており、それぞれ別のビットである。
【００４２】
実施例２の多層磁気記録媒体は、図のように、各記録層の磁気セルに対して、その記録層に隣接している上下記録層の磁気セルを、記録媒体の回転する方向に、略重ならずに配置させることを特徴とする。より具体的には、上下層の磁気セル２８のサイズをビット長の半分とし、磁気セルの中心をビット長の半分の距離だけずらして配置した。更に、上下層の磁気セルのサイズを、図１２に示すように、ビット長の半分以下にすれば、上下層の磁気セルを更に分離独立させて記録することができる。
【００４３】
次に、本実施例のパターン媒体の製造方法について、図１３Ａから図１３Ｊを用いて説明する。まず、図１３Ａに示すように、非磁性基板２１として例えば直径６５ｍｍのガラス基板を用いる。ガラス基板の上に下地層２２として１０ｎｍのＭｇＯ、第一の垂直磁気記録層２３１として４ｎｍのＦｅＰｔにＮｉを添加して積層する。ここで、Ｆｅ元素は５０原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は５原子％とする。その上に保護層２９を形成する。
【００４４】
次に、図１３Ｂに示すように、インプリント装置を用いて、インプリントレジストパターンを形成する。レジスト３０の総厚は７０ｎｍでパターン３０１の高さは６０ｎｍ、レジストの残渣３０２は１０ｎｍとする。なお、レジストパターンは露光装置を用いてフォトリソグラフィーにより形成することもできる。
【００４５】
次に、図１３Ｃに示すように、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、酸素ガス中で、エッチングを行い、レジストパターンの凹部のレジスト残渣３０２と保護層２９を除去する。次に、レジストをマスクとし、Ａｒイオンビームを用いて記録層のエッチングを行う。次に、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、水素ガス中でエッチングを行い、残ったレジスト３０と保護層２９を除去する。次に、図１３Ｄに示すように、非磁性充填層２６となるＮｉＴｉを成膜する。次に、エッチング装置を用いて非磁性充填層の表面の凹凸を２ｎｍ以下に減少させ、更に、図１３Ｅに示すように、イオンビームエッチング装置を用いて非磁性充填層をＡｒイオンビームでエッチングを行い記録部の非充填層を除去する。２次イオン質量分析でＦｅの検出を行い、検出量がバックグランドの２倍以上に増加したところでエッチングを終了する。
【００４６】
続いて、図１３Ｆに示すように、非磁性層２７としてＭｇＯを２ｎｍ形成し、その上に第二の垂直磁気記録層２３２としてＦｅＰｔを４ｎｍ積層する。ここで、第二の垂直磁気記録層２３２のキュリー温度は第一の垂直磁気記録層２３１のキュリー温度と同じとするため、Ｆｅ元素は５０原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は５原子％とした。その上に保護層２９を形成する。続いて、図１３Ｇに示すように、インプリント装置を用いて、インプリントレジストパターンを形成する。レジスト３０の総厚は７０ｎｍでパターン３０１の高さは６０ｎｍ、レジストの残渣３０２は１０ｎｍとする。なお、レジストパターンは露光装置を用いてフォトリソグラフィーにより形成することもできる。
【００４７】
次に、図１３Ｈに示すように、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、酸素ガス中でエッチングを行い、レジストパターンの凹部のレジスト残渣３０２と保護層２９を除去する。次に、レジストをマスクとし、Ａｒイオンビームを用いて記録層のエッチングを行う。次に、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、水素ガス中でエッチングを行い、残ったレジスト３０と保護層２９を除去する。次に、図１３Ｉに示すように、非磁性充填層２６となるＮｉＴｉを成膜する。次に、エッチング装置を用いて非磁性充填層２６の表面の凹凸を２ｎｍ以下に減少させ、更にイオンビームエッチング装置を用いて非磁性充填層２６をＡｒイオンビームでエッチングを行い記録部の非磁性充填層を除去する。最後に図１３Ｊに示すように、スパッタ装置を用いて保護層２５、潤滑層（図では省略）を形成する。
【００４８】
こうして製造された本実施例の磁気記録媒体は、ディスク状の基板上に磁気的に相互に分離されて積層された複数の記録層を備える。記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含み、上下に隣接する記録層の磁気セルは膜面垂直方向に互いに重ならない状態で基板の回転方向に規則的に配置されている。
【００４９】
次に、マイクロマグネティクスを用いた計算機シミュレーション手段によって本実施例の媒体に対する記録を検証した結果を示す。
【００５０】
ヘッド及び、温度分布の条件は実施例１と同じである。媒体の構造は、図１４に示すようにビット長が２０ｎｍ、磁気セルサイズが１０ｎｍ（磁気セルサイズ＝ビット長／２）、垂直磁気記録層２３１、２３２の厚さが４ｎｍ、非磁性層２７の厚さが２ｎｍのビットパターン媒体を仮定した。Ｈkの温度特性は、全ての層において図３に示した第一の垂直磁気記録層のＨkの温度特性４０１とした。
【００５１】
図１５Ａ、図１５Ｂに計算手順を示す。本実施例の媒体において、まず、図１５Ａに示すように、媒体の磁化を全て上向きの磁化状態に初期化した。その後、反転させたい磁気セル１３６の温度をＴc1近傍の値７３０Ｋまで昇温し、下向きの磁界を印加して、図１５Ｂに示すように磁化を下向きに反転させる。本実施例の媒体は２層であり、上下の垂直磁気記録層の磁気セルを膜面垂直方向に互いに重ならないように配置しているので、１層の場合と同様に１回の記録過程だけで記録を完了させることができる。計算結果を図１６Ａ及び図１６Ｂに示す。図１６Ａは初期状態を示す図である。上下層とも磁化は上向きである。図１６Ｂは、第一の垂直磁気記録層の左から５番目上から４番目の磁気セルを７３０Ｋまで昇温し、下向きの磁界を印加した結果である。これより、第一の垂直磁気記録層の磁化は反転するが、第二の垂直磁気記録層は影響なく全て上向きの磁化であることを確認した。
【００５２】
以上より、実施例２は実施例１と比較すると記録時間は半分で済むことが明らかになり、実施例２の効果を確認できた。
【００５３】
上記実施例では２層を仮定したが、３層以上の場合は奇数層と偶数層のキュリー温度について、それぞれ基板側に近いほど高くしなければならない。
【００５４】
図１７Ａから図１７Ｃは、多層磁気記録媒体が３層の場合に、パターン媒体に記録する手順を示した概略図である。図において、図６Ａなどと同様に、セル内の矢印は磁化（磁気モーメント）の方向を示している。今、第一の垂直磁気記録層の記録セル１３６の磁化は下向きに、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３８の磁気セルは上向きに反転させて記録することを考える。磁気セル１３６を含む第一の垂直磁気記録層２３１のキュリー温度をＴc1とする。磁気セル１３６の上層の磁気セル１３８は、第二の垂直磁気記録層２３２ではなくて、第三の垂直磁気記録層２３３に含まれる。第三の垂直磁気記録層のキュリー温度をＴc3とすると、Ｔc1＞Ｔc3の関係があり、各層のキュリー温度には十分に温度差があることが望ましい。ただし、磁気セル１３６と１３８が十分に離れている場合は、Ｔc1とＴc3は近接した値でもよい。この理由は後で示す。ここで、第二の垂直磁気記録層２３２のキュリー温度Ｔc2はＴc1及びＴc3に制限されない。なぜならば、第二の垂直磁気記録層２３２の磁気セルは第一、第三の垂直磁気記録層２３１，２３３の磁気セルとは磁気的に分離独立しているからである。
【００５５】
図１７Ａのように、初期記録磁化状態を仮定する。第一の垂直磁気記録層の磁気セル１３６と第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３８の磁化はともに上向きとなっている。まず、記録温度をＴrecとすると、ＴrecはＴc1近傍でありＴc3＜Ｔrecの条件を満たすようにレーザーのパワーを調整して媒体に近接場光を照射し、下向きの記録磁界を印加する。記録磁界強度は、室温において印加しても磁化が反転しないような最適な磁界強度を設定すればよい。この条件にて記録を行うと、図１７Ｂに示すように、第一の垂直磁気記録層と第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３６，１３８の磁化は、下向きに磁化反転する。次に、記録温度ＴrecがＴc3近傍で、Ｔrec＜Ｔc1を満たすように媒体を昇温して、上向きの記録磁界を印加する。これによって、図１７Ｃに示すように、第一の垂直磁気記録層の磁気セル１３６の磁化は反転しないが、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３８の磁化は上向きに反転する。これで記録が完了である。即ち、第一の垂直磁気記録層の磁気セル１３６の磁化は下向きに、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３８の磁気セルは上向きに反転して記録された状態となっている。ここで、記録は、磁気ディスクを２回回転させることで完了する。従って、実施例１と比較すると記録時間は低減される。
【００５６】
次に、磁気セル１３６と１３８が十分に離れている場合、Ｔc1とＴc3は近接した値でもいい理由を示す。上下磁気セル間を適切な距離にすると、上下磁気セルに温度差が生じる。これより、例えば、磁気セル１３８はキュリー温度まで昇温するが、磁気セル１３６はキュリー温度よりも十分低温にすることができる。図１７Ａの初期状態から図１７Ｂに示すように磁気セル１３６及び１３８の磁化をともに下向きにする時は、磁気セル１３６の温度がキュリー温度近傍になるようにレーザーパワーを高くすればよい。また、図１７Ｃに示すように磁気セル１３８の磁化のみを上向きに反転させるためには、磁気セル１３８の温度のみがキュリー温度近傍になるようにレーザーパワーを低くすればよい。このように上下磁気セルが十分に離れている場合、膜厚方向に温度差が生じるため、キュリー温度は近接させることができる。
【００５７】
［実施例３］
実施例３においては、再生時の出力信号がヘッドから遠ざかるほど劣化するのを防ぐための一例を示す。ここでは、本実施例を、実施例２のパターン媒体に対して適用した例について説明する。図１８は、本実施例によるパターン媒体の膜厚方向と媒体走行方向がなす面（断面図）を示した。層数は簡単のため２層とした。図１９は、パターン媒体の媒体走行方向とトラックに垂直方向（媒体半径方向）がなす面から見た平面模式図である。
【００５８】
磁気セル１３６は第一の垂直磁気記録層２３１の磁気セル、磁気セル１３７は、第二の垂直磁気記録層２３２の磁気セルである。即ち、本実施例は、基板側に近い層の磁気セルほど磁気セルサイズを大きくした。磁気セルの体積を大きくすることにより、磁気セルの総磁化量を増加できる。即ち、ヘッドからの距離が離れても再生時の出力信号は劣化しない。
【００５９】
図２０は、基板側に近い層の磁気セルほど膜厚を厚くした例を示す断面模式図である。第一の垂直磁気記録層２３１の磁気セル１３６の膜厚１４０を第二の垂直磁気記録層２３２の磁気セル１３７の膜厚１４１よりも厚くすることにより、第二の垂直磁気記録層の磁気セルの体積を大きくすることができ、磁気セルの総磁化量を増加できる。更に、磁気セルサイズは同じでも、基板側に近いセルほど飽和磁化値を大きくすることにより、磁気セルの総磁化量を増加できる。
上記に示した方法は実施例１のパターン媒体についても適用できる。
【００６０】
［実施例４］
実施例４の多層磁気記録媒体は、図２１に示すように、非磁性基板２１、下地層２２、第一の垂直磁気記録層２３１、第二の垂直磁気記録層２３２、保護膜２５を備える。ここで、第一の垂直磁気記録層２３１はグラニュラー膜であり、第二の垂直磁気記録層２３２はパターン膜である。グラニュラー記録膜とは、磁性結晶粒子が非磁性の粒界領域によって取り囲まれた構造を有し、非磁性粒界によって磁性粒子間の磁気的結合を弱めた記録膜である。第二の垂直磁気記録層２３２の磁気セル２８は非磁性充填層２６により互いに分離されている。本実施例の多層磁気記録媒体は上記実施例の媒体よりも製造過程が簡単であるが、第一の垂直磁気記録層２３１の粒径が十分小さいことが必要である。記録磁化パターンは、例えば図２２のようになる。これは、第一の垂直磁気記録層２３１の磁化は全て上向きに、第二の垂直磁気記録層２３２の磁化は全て下向きに記録された場合である。
【００６１】
本実施例のグラニュラー記録膜とパターン膜を組み合わせた複合媒体の製造方法を図２３Ａから図２３Ｆに示す。まず、図２３Ａに示すように、非磁性基板２１として例えば直径６５ｍｍのガラス基板を用いる。ガラス基板の上に下地層２２として１０ｎｍのＭｇＯを形成し、その上に第一の垂直磁気記録層２３１としてＦｅＰｔにＮｉを添加した膜をスパッタ法により４ｎｍ形成する。ここで、Ｆｅ元素は５０原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は５原子％とする。また、磁性粒子を微小化し、かつ磁性粒子を孤立させてグラニュラー記録膜を作るためにＣを添加する。Ｃ以外にはＯ２やＳｉＯ2を添加してもよい。その上に非磁性層２７としてＭｇＯを２ｎｍ形成する。非磁性層２７は他に、Ｒｕ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｆｅ3Ｏ4，酸化物，窒化物等でもよい。続いて、第二の垂直磁気記録層２３２として、ＦｅＰｔを同様に４ｎｍ積層する。ここで、第二の垂直磁気記録層２３２のキュリー温度を第一の垂直磁気記録層２３１のキュリー温度よりも低くするために、Ｆｅ元素は４５原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は１０原子％とする。続いて、その上に保護層２９を形成する。
【００６２】
次に、図２３Ｂに示すようにインプリント装置を用いて、インプリントレジストパターンを形成する。レジスト３０の総厚は７０ｎｍで、パターン３０１の高さは６０ｎｍ、レジストの残渣３０２は１０ｎｍとする。なお、レジストパターンは露光装置を用いてフォトリソグラフィーにより形成することもできる。
【００６３】
次に、図２３Ｃに示すように、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、酸素ガス中でエッチングを行い、レジストパターンの凹部のレジスト残渣３０２と保護層３０を除去する。次に、レジストをマスクとし、Ａｒイオンビームを用いて記録層のエッチングを行う。次に、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、水素ガス中でエッチングを行い、残ったレジスト３０と保護層２９を除去する。次に、図２３Ｄに示すように、非磁性充填層２６となるＮｉＴｉを成膜する。次に、図２３Ｅに示すように、エッチング装置を用いて非磁性充填層２６の表面の凹凸を２ｎｍ以下に減少させ、更にイオンビームエッチング装置を用いて非磁性充填層２６をＡｒイオンビームでエッチングし、記録部の非磁性充填層を除去する。最後に、図２３Ｆに示すように、スパッタ装置を用いて保護層２５、潤滑層（図では省略）を形成する。
磁化情報の記録は実施例２に示した方法で行うことができる。
【００６４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１１ 磁気ヘッドスライダー
１２ 磁気ヘッド
１３ キャリッジ
１４ ボイスコイルモータ
１５ 磁気ディスク
１００ 記録ヘッド
１０１ 上部磁極
１０２ 下部磁極
１０３ 主磁極
１０４ 上部磁極と下部磁極の接続部
１０５ 導体パターン
１１０ 近接場光発生部
１１１ レーザー光源
１１２ レーザー光
１１３ 光導波路
１１４ 金属散乱体
１１５ 近接場光
１２０ 記録媒体
１３０ 再生ヘッド
１３１ 上部シールド
１３２ 下部シールド
１３３ ＧＭＲ又はＴＭＲ素子
１３５ ヘッドリーディングエッジ
１３６ 第一の垂直磁気記録層の磁気セル
１３７ 第二の垂直磁気記録層の磁気セル
１３８ 第三の垂直磁気記録層の磁気セル
１３９ ヘッド磁界
１４０ 第一の垂直磁気記録層の膜厚
１４１ 第二の垂直磁気記録層の膜厚
２１ 非磁性基板
２２ 下地層
２３ 垂直磁気記録層
２３１ 第一の垂直磁気記録層
２３２ 第二の垂直磁気記録層
２３３ 第三の垂直磁気記録層
２４ 多層記録層
２５ 保護層
２６ 非磁性充填層
２７ 非磁性層
２８ 磁気セル
２９ 保護層
３０ レジストパターン
３０１ パターン
３０２ レジストの残渣
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高記録密度の情報記録に関し、熱アシスト磁気記録用の多層磁気記録媒体及び熱アシスト磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の情報化社会を支える情報記憶システムの１つとして、コンピュータ等に装着されている磁気ディスク装置は、高記録密度化と高速化及び小型化が急速に進んでいる。磁気ディスク装置の高記録密度化を実現するためには、磁気ディスクと磁気ヘッドの距離を狭めること、磁気記録媒体の磁性膜を構成する結晶粒径を微細化すること、磁気記録媒体の保磁力（異方性磁界）を増大させること、信号処理の高速化等が必要である。
【０００３】
高記録密度化を実現するために、磁気記録媒体においては、結晶粒径を微細化して、磁性粒子間に結晶粒界領域を設け、磁性粒子間の磁気的結合を弱めることでノイズを低減することが図られてきた。しかし、記録磁化を保持するためのエネルギーは磁性粒子の体積に比例しているため、磁性粒子の体積が小さくなると熱エネルギーに対する耐性が低下する（熱揺らぎ問題）。
【０００４】
この熱揺らぎ問題を解決するための一つの方法は、異方性エネルギーＫuを増加させることである。異方性エネルギーＫuは磁化方向を安定させるための物性値であり、磁性粒子の結晶構造やそれを構成する材料によって決まっている。環境温度をＴ、孤立した磁性粒子の体積をｖ、ボルツマン定数をｋBとすると（Ｋu・ｖ）／（ｋB・Ｔ）が小さくなるほど熱揺らぎによる磁化反転が起こり易い。即ちＫuが高くなれば熱揺らぎを抑制することができる。Ｋuが高い材料の検討は数多くなされている。例えば、特開２００２−２５０３２号公報、特開２００５−１９０５３８号公報に示されているＣｏ層とＰｄ層もしくはＰｔ層を交互に積層した高Ｋuの人工格子膜をグラニュラー化した媒体、又は、特開２０１０−１１８１４７号公報に示されているＣｏＣｒ，ＣｏＰｔ，ＦｅＰｔを用いたグラニュラー媒体を使えば高記録密度化が図れる。
【０００５】
人工格子膜や高異方性合金膜等のように高Ｋu媒体を用いた場合、ヘッド磁界強度の限界から、光記録技術と磁気記録技術を結合した熱アシスト磁気記録が有効な手段の１つである。例えば、Jpn. J. Appl. Phys. Vol.38, p.1839, 1999に記載されている記録再生ヘッドは、記録磁界を発生する部分に光を発生させる機構を付加したものである。記録時には、磁界印加とともに光照射することにより、媒体を加熱して異方性エネルギー（保磁力）を低下させて記録を行う。この方法によれば、従来の磁気ヘッドでは記録磁界が不足して記録が困難であった超高記録密度用の高い保磁力を有する媒体にも記録が容易に行える。しかし、磁気ディスク装置の高記録密度化には、微小な加熱領域を速やかに加熱・冷却することが必要であるため、従来、光記録で用いられているレーザー光をレンズにより絞りこむ方法では限界が生じる。これを解決する方法として、金属表面プラズモンで近接場光を発生させる方法が提案され、研究が行われてきた（Optics Japan 2002 Extended Abstracts, 3pA6, 2002、特開２００３−４５００４号公報等）。再生は、従来の磁気記録で用いられているＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果型）ヘッド又はＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果型）ヘッドを用いる。
【０００６】
熱揺らぎ問題を解決するための別の方法として、ビットパターン媒体（Bit Patterned Media；ＢＰＭ）も注目を浴びている（J. Appl. Phys., vol.76, p.6673, 1994, 米国特許第５，８２０，７６８号明細書、特開平１０−２３３０１５号公報）。
【０００７】
これは、１粒子に１ビットの記録を行う方式である。本方式では、１ビットは規則的に配列された１つの磁性粒子（セル）に記録されるため，粒子の大きさはビットと同程度まで大きくすることが可能である。従って耐熱性に優れた媒体を提供できる。しかし、ＢＰＭにおいても、５Ｔｂ／ｉｎ2以上の面記録密度を達成するためには磁性粒子の更なる狭小化のために熱揺らぎ問題が予想される。従って、ＦｅＰｔ等の高Ｋu材料とともに熱アシスト記録との組み合わせが必要と考えられる。例えば、ビットパターン媒体と熱アシスト磁気記録との組み合わせが、特開２０１０−５５７２２号公報及び特開２００５−１６６２３９公報（米国特許第６，９０６，８７９号明細書）に記載されている。前者には、記録ビットが絶縁体により分離されており、磁気ヘッドに設けられたトンネル電流配線からトンネル電流を印加して、記録ビットを昇温させて記録を行う方式が示されている。後者には、パターン媒体を用いて多重レベル記録（本明細書では多層記録と呼ぶ）を実現する方式が示されている。詳しくは、基板上に非磁性層を挟んだ２層の記録層を有する記録媒体において、基板に近い記録層を下層、基板から遠い記録層を上層とした時、上層の保磁力を下層より低くして、一度ヘッド磁界と熱をかけて上層と下層の磁化を同時に反転させた後（下層が記録される）、ヘッド磁界だけで上層を反転させる（上層が記録される）多重レベル記録を実現させる方法が示されている。しかし、高Ｋu材料を用いるとヘッド磁界だけでは磁化を反転させることはできず、また、３層以上の多重レベル記録方法については記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２５０３２号公報
【特許文献２】特開２００５−１９０５３８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１８１４７号公報
【特許文献４】特開２００３−４５００４号公報
【特許文献５】米国特許第５，８２０，７６８号明細書
【特許文献６】特開平１０−２３３０１５号
【特許文献７】特開２０１０−５５７２２号公報
【特許文献８】特開２００５−１６６２３９号公報（米国特許第６，９０６，８７９号明細書）
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Jpn. J. Appl. Phys. Vol.38, p.1839, 1999
【非特許文献２】Optics Japan 2002 Extended Abstracts, 3pA6, 2002
【非特許文献３】J. Appl. Phys., vol.76, p.6673 1994
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記背景に鑑み、超高記録密度化を実現するという課題に対して、本発明は、熱アシスト磁気記録方式を用いて多層記録を行うための記録媒体及び記録方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の磁気記録媒体は、基板上に形成された２層以上の記録層を有し、各記録層は非磁性層等により磁気的に分離され、各記録層は分離領域によって囲まれた複数の磁気セルから構成されているパターン媒体である。上下の記録層の磁気セルは、膜厚方向に重なるように配置することができる。ここで、各記録層の磁気セルのキュリー温度は基板に近いほど高くする。
【００１２】
熱アシスト磁気記録方式によって本発明の磁気記録媒体に記録を行うには、所望の磁気セルをそのキュリー温度近傍まで昇温し、記録磁界を印加して記録する。その際、所望の磁気セルよりも基板から遠い側にある磁気セルもキュリー温度以上に昇温されるため、所望の磁気セルと同じ方向に磁化が向く。次に、所望の磁気セルよりも基板から遠い側の磁気セルを、所望の磁気セルに近いものから順次記録していく。記録を行う時の記録温度は、そのターゲットとなる磁気セルのキュリー温度近傍とし、その磁気セルよりも基板に近い側の磁気セルのキュリー温度よりは低く、その磁気セルよりも基板から遠い側の磁気セルのキュリー温度よりは高くする。
【００１３】
パターン媒体の磁気セルは、記録媒体の厚さ方向と記録媒体が回転する方向が作る面（同一トラックの媒体断面）において、各記録層の磁気セルに対してその記録層に隣接している上下記録層の磁気セルが記録媒体の回転方向に略重ならずに配置されていてもよい。即ち、媒体膜厚方向に磁気セルは隔層で配置されていてもよい。記録方法は、前記したように基板側の磁気セルから順次記録するが、このようなパターン媒体では、隔層おきに磁気セルがあるため、記録時間は、上下記録層の磁気セルが重なっているパターン媒体の最大半分ですむ。また、本パターン媒体のキュリー温度は、媒体回転方向と媒体半径方向が作る面（媒体平面）において同じ位置にある磁気セルにおいて、基板に近い側ほど高くすればよい。
【００１４】
更に、再生信号が基板側の磁気セルほど弱くなることを鑑みて、基板に近い記録層の磁気セルは基板から遠い記録層の磁気セルに比べて飽和磁化値を大きくしたパターン媒体を用いてもよい。同じ理由で、基板に近い記録層の磁気セルの体積を基板から遠い記録層の磁気セルに比べて大きくしたパターン媒体を用いてもよい。
【００１５】
更に、２層媒体に限定した場合、基板に近い記録層は従来のグラニュラー垂直磁気記録膜で、基板から遠い記録層をパターン膜としてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の熱アシスト磁気記録用の多層磁気記録媒体及び記録方法によれば、超高記録密度化が実現可能となる。
【００１７】
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１のパターン媒体の断面構造例を示す模式図。
【図２Ａ】実施例１のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２Ｂ】実施例１のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２Ｃ】実施例１のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２Ｄ】実施例１のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２Ｅ】実施例１のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２Ｆ】実施例１のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図３】本発明の垂直磁気記録媒体の異方性磁界Ｈkの温度依存性を示す図。
【図４】磁気ディスク装置の構造例を示す模式図。
【図５】熱アシスト磁気記録ヘッドの構成例を示す図。
【図６Ａ】記録層が３層のパターン媒体に記録する手順を示した図。
【図６Ｂ】記録層が３層のパターン媒体に記録する手順を示した図。
【図６Ｃ】記録層が３層のパターン媒体に記録する手順を示した図。
【図６Ｄ】記録層が３層のパターン媒体に記録する手順を示した図。
【図７】計算機シミュレーションのための媒体モデル図。
【図８Ａ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図８Ｂ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図８Ｃ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図８Ｄ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図９Ａ】計算機シミュレーション結果を示す図。
【図９Ｂ】計算機シミュレーション結果を示す図。
【図９Ｃ】計算機シミュレーション結果を示す図。
【図９Ｄ】計算機シミュレーション結果を示す図。
【図１０】記録磁化パターンと再生波形の一例を示す図。
【図１１】実施例２のパターン媒体の断面構造例を示す模式図。
【図１２】実施例２のパターン媒体の断面構造例を示す模式図。
【図１３Ａ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｂ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｃ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｄ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｅ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｆ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｇ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｈ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｉ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１３Ｊ】実施例２のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図１４】計算機シミュレーションのための媒体モデル図。
【図１５Ａ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図１５Ｂ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図１６Ａ】計算機シミュレーション結果を示す図。
【図１６Ｂ】計算機シミュレーション結果を示す図。
【図１７Ａ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図１７Ｂ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図１７Ｃ】計算機シミュレーションを用いた記録手順を示す図。
【図１８】実施例３のパターン媒体の断面構造例を示す模式図。
【図１９】実施例３のパターン媒体の平面構造例を示す模式図。
【図２０】実施例３のパターン媒体の断面構造例を示す模式図。
【図２１】実施例４のパターン媒体の断面構造例を示す模式図。
【図２２】実施例４のパターン媒体の記録パターンの一例を示す図。
【図２３Ａ】実施例４のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２３Ｂ】実施例４のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２３Ｃ】実施例４のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２３Ｄ】実施例４のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２３Ｅ】実施例４のパターン媒体の製造工程を示す図。
【図２３Ｆ】実施例４のパターン媒体の製造工程を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１によるパターン媒体の概略図である。図は媒体の膜厚方向ｚと媒体走行方向（ダウントラック方向）ｘがなす面（断面図）を示した。図において、媒体は、非磁性基板２１、下地層２２、垂直磁気記録層２３がｎ層積層された多層記録層２４、保護層２５からなる。各垂直磁気記録層２３の各磁気セル２８は、ＦｅＰｔ合金膜，ＣｏＣｒ合金膜，ＣｏＰｄ合金膜，ＣｏＰｔ合金膜，ＳｍＣｏ合金膜，Ｃｏ／Ｐｄ多層膜，Ｃｏ／Ｐｔ多層膜等の高Ｋu垂直磁気異方性材料で構成されている。各層の磁気セル２８は、非磁性充填層２６により分離されている。非磁性充填層は、例えばＮｉＴｉ，ＳｉＯ2，アルミナ（Ａｌ2Ｏ3等），スピン・オン・ガラス，ＣｒＴｉ，酸化物（酸化タングステン、酸化タンタル等），窒化物等からなる。更に、垂直磁気記録層の各層は例えばＭｇＯ，Ｒｕ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｆｅ3Ｏ4，酸化物，窒化物等の非磁性層２７によって磁気的に分離独立している。即ち、各記録層の上下の磁気セル２８は磁気的に分離独立しており、それぞれ別のビットである。
【００２１】
次に、本実施例のパターン媒体の製造方法について、垂直磁気記録層が３層の場合について、図２Ａから図２Ｆを用いて説明する。まず、図２Ａに示すように非磁性基板２１上に下地層２２、第一の垂直磁気記録層２３１を順次スパッタ法等により形成する。更に、非磁性層２７、第二の垂直磁気記録層２３２、非磁性層２７、第三の垂直磁気記録層２３３の順に垂直磁気記録層が合計３層になるまで形成し、その上に保護層２９を形成する。ここで、各垂直磁気記録層のキュリー温度は、Ｎｉ，Ａｇ，Ｃｕ等を添加することにより変えることができる。もしくは、上記高Ｋu材料の組み合わせで実現しうる。続いて、図２Ｂに示すように保護層２９の上にレジストパターン３０を形成する。続いて、図２Ｃに示すように、Ａｒイオン等の不活性ガスを用いてエッチングによりレジストパターンを記録層に転写する。続いて、反応性イオンエッチングを用いて、残ったレジスト３０と保護層２９を除去する。この際、水素ガスを用いることにより記録層表面を変質させることなく除去できる。続いて、図２Ｄに示すようにスパッタ等を用いて、パターンを覆うように非磁性充填層２６となる材料を溝に充填し、図２Ｅに示すように、反応性イオンエッチングや不活性ガスを用いたイオンエッチングなどにより非磁性充填層２６の表面を平坦化する。続いて、不活性ガスを用いたイオンエッチングにより非磁性充填層を削り、最後に、図２Ｆに示すように、保護層２５と潤滑層（図では省略）を形成してパターン媒体が製造できる。
【００２２】
更に詳細には、非磁性基板２１として例えば直径６５ｍｍのガラス基板を用いる。ガラス基板の上に下地層２２として１０ｎｍのＭｇＯ、その上に、第一の垂直磁気記録層２３１として４ｎｍのＦｅＰｔにＮｉを添加して積層する。ここで、Ｆｅ元素は５０原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は５原子％とする。続いて、非磁性層２７としてＭｇＯを２ｎｍ、第二の垂直磁気記録層２３２としてＦｅＰｔを４ｎｍ積層する。ここで、第二の垂直磁気記録層２３２のキュリー温度を第一の垂直磁気記録層２３１のキュリー温度よりも低くするために、Ｆｅ元素は４５原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は１０原子％とする。同様に、非磁性層、第三の垂直磁気記録層２３３を積層する。第三の垂直磁気記録層２３３のキュリー温度を第二の垂直磁気記録層２３２のキュリー温度よりも低くするために、Ｆｅ元素は４０原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は１５原子％とした。保護層２９は４ｎｍのスパッタカーボンを用いる。次に、インプリント装置を用いて、インプリントレジストパターン３０を形成する。レジストパターン３０の総厚は７０ｎｍで、パターン３０１の高さは６０ｎｍ、レジストの残渣３０２は１０ｎｍとする。なお、レジストパターンは露光装置を用いてフォトリソグラフィーにより形成することもできる。
【００２３】
次に、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、酸素ガス中でエッチングを行い、レジストパターンの凹部のレジスト残渣３０２と保護層２９を除去する。次に、レジストをマスクとし、Ａｒイオンビームを用いて記録層のエッチングを行う。次に、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、水素ガス中でエッチングを行い、残ったレジストと保護層２９を除去する。次に、非磁性充填層となるＮｉＴｉを成膜する。次に、エッチング装置を用いて非磁性充填層の表面の凹凸を２ｎｍ以下に減少させる。次に、イオンビームエッチング装置を用いて、非磁性充填層のエッチングをＡｒイオンビームで行い、記録部の非磁性充填層を除去する。２次イオン質量分析でＦｅの検出を行い、検出量がバックグランドの２倍以上に増加したところでエッチングを終了する。次に、スパッタ装置を用いてカーボン保護層２５、潤滑層（図では省略）を形成する。
【００２４】
更に別の製造方法として、まず、リソグラフィにより基板にパターンを描き、パターン上のレジストの上に下地層、垂直磁気記録層を順次スパッタ法等により形成する。更に、非磁性層、下地層、垂直磁気記録層の順に合計ｎ層形成し、その上に保護層を形成する。続いてレジストを除去することによりパターンを形成する。もしくは、基板の上にまず記録層を積層し、記録層にリソグラフィによりパターンを描き、リソグラフマスクによって記録層をエッチングし、レジストを除去してパターンを形成する。続いて、スパッタ等を用いて、パターンを覆うように非磁性材料を溝に充填し、続いて、反応性イオンエッチングや不活性ガスを用いたイオンエッチングなどを用いて非磁性充填層の表面を平坦化する。続いて不活性ガスを用いたイオンエッチングにより非磁性充填層を削り、最後に保護層と潤滑層を形成してパターン媒体が製造できる。
【００２５】
さらに別の製造方法として、マスクを通したイオン照射により被照射領域の特性を変えることによっても製造することができる。イオン照射によるパターン状媒体製造工程の一例では、間隙は磁性パターンの垂直磁気特性に影響を与えない磁性材料によって形成される。
【００２６】
図３は、各記録層の異方性磁界Ｈkの温度依存性を示した図である。これは、基板の上にＭｇＯ下地層とＦｅＰｔＮｉ記録層を１層だけ積層して、ＭＨループ及びトルク曲線を、温度を変えて測定して求めた結果である。詳しくは、例えば、ＶＳＭ（Vibrating Sample Magnetometer）などでＭＨループを測定して、飽和磁化Ｍsの温度特性を測定する。次に、Ｋuの温度特性を、磁気異方性トルク計等で、電磁石を回転させることにより磁界の方向を変えて、媒体の各方向に働くトルクを測定して求める。Ｈkの温度特性は、Ｈk(Ｔ)＝２×Ｋu(Ｔ)／Ｍs(Ｔ)の式（Ｔは温度）から求める。
【００２７】
ＦｅＰｔＮｉ記録層の組成は上記に示した３種類とした。即ち、Ｆｅ元素５０原子％、Ｐｔ元素４５原子％、Ｎｉ元素５原子％の記録層と、Ｆｅ元素４５原子％、Ｐｔ元素４５原子％、Ｎｉ元素１０原子％の記録層と、Ｆｅ元素４０原子％、Ｐｔ元素４５原子％、Ｎｉ元素１５原子％の記録層である。曲線４０１は図２Ａから図２Ｆの工程で製造した多層媒体の第一の垂直磁気記録層２３１におけるＨkの温度依存性、曲線４０２は第二の垂直磁気記録層２３２におけるＨkの温度依存性、曲線４０３は第三の垂直磁気記録層２３３におけるＨkの温度依存性にそれぞれ対応する。図３のＴc1（＝７２０Ｋ）は第一の垂直磁気記録層２３１のキュリー温度、Ｔc2（＝６５０Ｋ）は第二の垂直磁気記録層２３２のキュリー温度、Ｔc3（＝５９０Ｋ）は第三の垂直磁気記録層２３３のキュリー温度を意味する。ここで、各層の磁気セルは、キュリー温度前後に昇温して記録磁界を印加すれば、磁化が反転して記録される。更にＴc3＜Ｔc2＜Ｔc1の関係があり、上下の記録層のＴc間には十分な温度差があることが望ましい。
【００２８】
こうして製造された本実施例の磁気記録媒体は、ディスク状の基板上に磁気的に相互に分離されて積層された複数の記録層を備え、各記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含む。各記録層の磁気セルは膜面垂直方向に互いに重なった状態で基板の回転方向に規則的に配置されており、複数の記録層に含まれる磁気セルのキュリー温度は、基板に近い記録層に含まれる磁気セルほど高く設定されている。
次に、垂直磁気記録層が３層の場合の記録方法について説明する。
【００２９】
図４は、磁気ディスク装置の構造例を示す模式図である。磁気ディスク装置のドライブ内には通常一枚ないし数枚の磁気ディスク１５が実装されている。本例の磁気ディスク１５は、矢印１０の方向に回転駆動される。図４中の拡大図に示すように、キャリッジ１３の先端に固定された磁気ヘッドスライダー１１の後端にある磁気ヘッド１２は、ボイスコイルモータ１４によって任意のトラックにアクセスし、磁気ディスク（媒体）上で情報の記録再生を行う。
【００３０】
図５は、熱アシスト磁気記録装置で用いる記録ヘッドの構成例を示す断面模式図である。図５は、記録ヘッド１００と再生ヘッド１３０を、媒体の膜厚方向ｚ（図中の上下方向）かつ媒体走行方向ｘに平行な面で切断した場合における記録ヘッド周辺の断面構造を表している。
【００３１】
記録ヘッド１００は、上部磁極１０１と下部磁極１０２と主磁極１０３を備えている。上部磁極と下部磁極は接続部１０４で接続されている。更にこの上部磁極１０１には、導体パターン１０５が螺旋状に形成され、その両終端は外部に引き出されて磁気ヘッド駆動回路に接続されている。主磁極１０３は一端が上部磁極１０１に接続されている。上部磁極１０１、下部磁極１０２、主磁極１０３、接続部１０４、及び導体パターン１０５は全体として電磁石を構成しており、駆動電流によって主磁極１０３の先端部分近傍の磁気記録媒体１２０に記録磁界が印加される。更に、記録ヘッド１００には、上部磁極１０１と下部磁極の間に挟まれた近接場光発生部１１０が設けられている。つまり、記録ヘッド１００は磁気記録媒体１２０に対して矢印１３４の方向に移動するので、近接場光発生部１１０はヘッドリーディングエッジ１３５に設けられていることがわかる。近接場光発生部１１０は、レーザー光源１１１から照射された例えば波長７２０ｎｍのレーザー光１１２が光導波路１１３を通り、記録媒体対向面の主磁極近傍に設けられた金属散乱体１１４に達すると、金属散乱体１１４先端部から近接場光１１５が発生され、磁気記録媒体１２０を加熱する。加熱された磁気記録媒体１２０に記録磁界を印加することにより記録が行われる。以上の構造を有する記録ヘッドは、薄膜形成プロセスとリソグラフィ・プロセスによって作製することができる。一方、再生ヘッド１３０は上部シールド１３１と下部シールド１３２で挟まれたＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子、又はＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子１３３等で構成されている。
【００３２】
図６Ａから図６Ｄは、記録層が３層の本実施例のパターン媒体に記録する手順を示した図である。上下に重なった３層の磁気セル内の矢印は、磁化（磁気モーメント）の方向を示している。図６Ａは初期記録磁化状態を示し、全ての層の磁化は下向きになっているとする。記録は、第一の垂直磁気記録層（最下層）の磁気セル１３６の磁化を上向き、第二の垂直磁気記録層（中層）の磁気セル１３７の磁化を下向き、第三の垂直磁気記録層（最上層）の磁気セル１３８の磁化を上向きに反転させるとする。
【００３３】
記録温度をＴrecとすると、まず、ＴrecがＴc1近傍となり、Ｔc2＜Ｔrecの条件を満たすようにレーザーのパワーを調整して媒体に近接場光を照射し、上向きの記録磁界を印加する。記録磁界強度は、室温において印加しても磁化が反転しないような最適な磁界強度を設定すればよい。この条件にて記録を行うと、図６Ｂに示すように、全ての垂直磁気記録層の磁気セル１３６〜１３８は上向きに磁化反転する。次に、図６Ｃに示すように、ＴrecがＴc2近傍となり、Ｔc3＜Ｔrec＜Ｔc1を満たすように媒体を昇温して、下向きの記録磁界を印加する。これによって、第一の垂直磁気記録層の磁気セル１３６の磁化は反転しないが、第二、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３７，１３８の磁化は下向きに反転する。最後に図６Ｄに示すように、ＴrecがＴc3近傍で、Ｔrec＜Ｔc2を満たすように媒体を昇温し、上向きの記録磁界を印加する。すると、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３８の磁化は上向きに反転する。これで記録が完了である。図６Ａと図６Ｄを比較すると、第一の垂直磁気記録層の磁気セル１３６の磁化は上向き、第二の垂直磁気記録層の磁気セル１３７の磁化は下向き、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３８の磁化は上向きに反転して記録された状態となっている。ここで、記録は磁気ディスクを３回回転させることで完了する。
【００３４】
他の層を記録する時も同様の記録方法で行う。即ち、磁気ディスクは最大３回回転させることになる。
【００３５】
以下に、マイクロマグネティクスを用いた計算機シミュレーション手段によって、本実施例の媒体への記録を検証した結果を示す。
【００３６】
計算には、Landau-Lifshitz-Gilbert方程式（J.Appl.Phys.75(2),15 Jan.1994）を用いた。媒体の構造は、図７に示すように、ビット長が２０ｎｍ、磁気セル径が１２ｎｍ、垂直磁気記録層２３１，２３２，２３３の厚さが４ｎｍ、非磁性層２７の厚さが２ｎｍのビットパターン媒体を仮定した。Ｈkの温度特性は図３と同じとした。ヘッド磁界は市販の三次元磁界解析プログラムＪＭＡＧを用いてシミュレートした。媒体膜中心に印加される実効的なヘッド磁界（Ｈx2＋Ｈy2）1/2＋｜Ｈz｜は、ヘッドリーディングエッジから２０ｎｍ離れた位置（光照射位置に相当）で、全ての層の厚さ中心位置で約８ｋＯｅとなった。ヘッド・媒体間の磁気的なスペーシングは６ｎｍとした。温度プロファイルは各層の厚さ中心位置で、半値幅１５ｎｍのガウシアン分布を仮定した。
【００３７】
図８Ａから図８Ｄは、計算機シミュレーションの記録手順を示した図である。初めに、図８Ａに示すように媒体の磁化を全て上向きの磁化状態に初期化した。最終的に、第一の垂直磁気記録層の磁気セル１３６の磁化は下向き、第二の垂直磁気記録層の磁気セル１３７の磁化は上向き、第三の垂直磁気記録層のセル１３８の磁化は下向きに記録することとする。記録はまず、図８Ｂに示すように、主磁極１０３のヘッドリーディング側１３５から２０ｎｍ離れた位置に近接場光１１５を照射して温度をＴc1近傍の値である７３０Ｋまで昇温し、下向きのヘッド磁界１３９を印加し、３層ともに磁化を下向きにする。次に、温度をＴc2近傍の値である６６０Ｋ（Ｔc1よりも低い）まで昇温し、上向きの磁界を印加して、図８Ｃに示すように、第二、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３７，１３８の磁化を上向きにする。最後に温度をＴc3近傍の値である５８０Ｋまで昇温し、下向きの磁界を印加して、図８Ｄに示すように、第三の磁気セル１３８のみ下向きにする。
【００３８】
図９Ａから図９Ｄに、シミュレーションの結果を示す。図はダウントラック方向ｘとクロストラック方向ｙが作る平面図であり、第一から第三の磁気記録層を示した。また、平面の磁気セルの数を３２×８で計算を行ったが、図は記録近傍のみを示している。図において、○印は磁気セルの磁化が上を向いていることを意味する。また、●は磁気セルの磁化が下を向いていることを意味する。図９Ａは初期磁化状態である。全て磁化は上を向いている。図９Ｂは、左から１０番目上から４番目の磁気セルを７３０Ｋまで昇温し、下向きの磁界を印加した結果である。これより、全ての層で磁化が下向きなった。図９Ｃは、６６０Ｋまで昇温し、上向きの磁界を印加した結果である。これより、第二、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３７，１３８の磁化は上向きとなったが第一の磁気セル１３６の磁化は下向きのままとなった。図９Ｄは、５８０Ｋまで昇温し、下向きの磁界を印加した結果である。これより、第三の垂直磁気記録層の磁気セルの磁化は下向きとなった。以上より、本記録方法によって、第一の磁気セル１３６は下向き、第二の磁気セル１３７は上向き、第三の磁気セル１３８は下向きに記録されることを確認した。
【００３９】
図１０に、本実施例の記録方法で記録した多層媒体の記録磁化パターンと再生信号の一例を示す。図は３層の記録層を仮定した。３層の場合、第一から第三の垂直磁気記録層の膜面垂直方向に重なった磁気セルの磁化パターンの組み合わせは２の３乗（＝８）種類ある。従って、いま、図５の再生ＭＲ素子１３３で再生する第一層から第三層の信号の大きさの比を１：３：５とすると、図１０に示したようにａ〜ｈの８種類の記録磁化パターンに対して、それぞれ異なる再生信号が検出される。従って、再生信号の大きさにより、各層の磁化情報を判別することができる。
【００４０】
［実施例２］
実施例１では、記録を行うのに磁気ディスクを最大、層数ｎに相当する回数だけ回転させるため、記録時間が通常の磁気ディスク装置のｎ倍となる。そこで、実施例２では、実施例１より記録時間を低減し、最大記録時間を偶数層ならばｎ／２倍、奇数層の場合は（ｎ＋１）／２にするための方法を示す。
【００４１】
図１１は、本実施例のパターン媒体の断面模式図（同一トラック）である。垂直磁気記録層は２層とした。図において、媒体は、非磁性基板２１、下地層２２、第一の垂直磁気記録層２３１、非磁性層２７、第二の垂直磁気記録層２３２、保護膜２５からなる。各層のセルは非磁性充填層２６により分離されている。各垂直磁気記録層２３１，２３２の各セル２８は、ＦｅＰｔ合金膜、ＣｏＣｒ合金膜、ＣｏＰｄ合金膜、ＣｏＰｔ合金膜、ＳｍＣｏ合金膜、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜、Ｃｏ／Ｐｔ多層膜等、高Ｋu垂直磁気異方性材料からなる。非磁性充填層２６の材料としては、例えばＮｉＴｉ，ＳｉＯ2，アルミナ（Ａｌ2Ｏ3等），スピン・オン・ガラス，ＣｒＴｉ，酸化物（酸化タングステン，酸化タンタル等），窒化物等がある。更に、垂直磁気記録層の各層は例えばＭｇＯ，Ｒｕ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｆｅ3Ｏ4，酸化物，窒化物等の非磁性層２７によって磁気的に分離独立している。即ち、各層の上下の磁気セルは磁気的に分離独立しており、それぞれ別のビットである。
【００４２】
実施例２の多層磁気記録媒体は、図のように、各記録層の磁気セルに対して、その記録層に隣接している上下記録層の磁気セルを、記録媒体の回転する方向に、略重ならずに配置させることを特徴とする。より具体的には、上下層の磁気セル２８のサイズをビット長の半分とし、磁気セルの中心をビット長の半分の距離だけずらして配置した。更に、上下層の磁気セルのサイズを、図１２に示すように、ビット長の半分以下にすれば、上下層の磁気セルを更に分離独立させて記録することができる。
【００４３】
次に、本実施例のパターン媒体の製造方法について、図１３Ａから図１３Ｊを用いて説明する。まず、図１３Ａに示すように、非磁性基板２１として例えば直径６５ｍｍのガラス基板を用いる。ガラス基板の上に下地層２２として１０ｎｍのＭｇＯ、第一の垂直磁気記録層２３１として４ｎｍのＦｅＰｔにＮｉを添加して積層する。ここで、Ｆｅ元素は５０原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は５原子％とする。その上に保護層２９を形成する。
【００４４】
次に、図１３Ｂに示すように、インプリント装置を用いて、インプリントレジストパターンを形成する。レジスト３０の総厚は７０ｎｍでパターン３０１の高さは６０ｎｍ、レジストの残渣３０２は１０ｎｍとする。なお、レジストパターンは露光装置を用いてフォトリソグラフィーにより形成することもできる。
【００４５】
次に、図１３Ｃに示すように、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、酸素ガス中で、エッチングを行い、レジストパターンの凹部のレジスト残渣３０２と保護層２９を除去する。次に、レジストをマスクとし、Ａｒイオンビームを用いて記録層のエッチングを行う。次に、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、水素ガス中でエッチングを行い、残ったレジスト３０と保護層２９を除去する。次に、図１３Ｄに示すように、非磁性充填層２６となるＮｉＴｉを成膜する。次に、エッチング装置を用いて非磁性充填層の表面の凹凸を２ｎｍ以下に減少させ、更に、図１３Ｅに示すように、イオンビームエッチング装置を用いて非磁性充填層をＡｒイオンビームでエッチングを行い記録部の非充填層を除去する。２次イオン質量分析でＦｅの検出を行い、検出量がバックグランドの２倍以上に増加したところでエッチングを終了する。
【００４６】
続いて、図１３Ｆに示すように、非磁性層２７としてＭｇＯを２ｎｍ形成し、その上に第二の垂直磁気記録層２３２としてＦｅＰｔを４ｎｍ積層する。ここで、第二の垂直磁気記録層２３２のキュリー温度は第一の垂直磁気記録層２３１のキュリー温度と同じとするため、Ｆｅ元素は５０原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は５原子％とした。その上に保護層２９を形成する。続いて、図１３Ｇに示すように、インプリント装置を用いて、インプリントレジストパターンを形成する。レジスト３０の総厚は７０ｎｍでパターン３０１の高さは６０ｎｍ、レジストの残渣３０２は１０ｎｍとする。なお、レジストパターンは露光装置を用いてフォトリソグラフィーにより形成することもできる。
【００４７】
次に、図１３Ｈに示すように、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、酸素ガス中でエッチングを行い、レジストパターンの凹部のレジスト残渣３０２と保護層２９を除去する。次に、レジストをマスクとし、Ａｒイオンビームを用いて記録層のエッチングを行う。次に、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、水素ガス中でエッチングを行い、残ったレジスト３０と保護層２９を除去する。次に、図１３Ｉに示すように、非磁性充填層２６となるＮｉＴｉを成膜する。次に、エッチング装置を用いて非磁性充填層２６の表面の凹凸を２ｎｍ以下に減少させ、更にイオンビームエッチング装置を用いて非磁性充填層２６をＡｒイオンビームでエッチングを行い記録部の非磁性充填層を除去する。最後に図１３Ｊに示すように、スパッタ装置を用いて保護層２５、潤滑層（図では省略）を形成する。
【００４８】
こうして製造された本実施例の磁気記録媒体は、ディスク状の基板上に磁気的に相互に分離されて積層された複数の記録層を備える。記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含み、上下に隣接する記録層の磁気セルは膜面垂直方向に互いに重ならない状態で基板の回転方向に規則的に配置されている。
【００４９】
次に、マイクロマグネティクスを用いた計算機シミュレーション手段によって本実施例の媒体に対する記録を検証した結果を示す。
【００５０】
ヘッド及び、温度分布の条件は実施例１と同じである。媒体の構造は、図１４に示すようにビット長が２０ｎｍ、磁気セルサイズが１０ｎｍ（磁気セルサイズ＝ビット長／２）、垂直磁気記録層２３１、２３２の厚さが４ｎｍ、非磁性層２７の厚さが２ｎｍのビットパターン媒体を仮定した。Ｈkの温度特性は、全ての層において図３に示した第一の垂直磁気記録層のＨkの温度特性４０１とした。
【００５１】
図１５Ａ、図１５Ｂに計算手順を示す。本実施例の媒体において、まず、図１５Ａに示すように、媒体の磁化を全て上向きの磁化状態に初期化した。その後、反転させたい磁気セル１３６の温度をＴc1近傍の値７３０Ｋまで昇温し、下向きの磁界を印加して、図１５Ｂに示すように磁化を下向きに反転させる。本実施例の媒体は２層であり、上下の垂直磁気記録層の磁気セルを膜面垂直方向に互いに重ならないように配置しているので、１層の場合と同様に１回の記録過程だけで記録を完了させることができる。計算結果を図１６Ａ及び図１６Ｂに示す。図１６Ａは初期状態を示す図である。上下層とも磁化は上向きである。図１６Ｂは、第一の垂直磁気記録層の左から５番目上から４番目の磁気セルを７３０Ｋまで昇温し、下向きの磁界を印加した結果である。これより、第一の垂直磁気記録層の磁化は反転するが、第二の垂直磁気記録層は影響なく全て上向きの磁化であることを確認した。
【００５２】
以上より、実施例２は実施例１と比較すると記録時間は半分で済むことが明らかになり、実施例２の効果を確認できた。
【００５３】
上記実施例では２層を仮定したが、３層以上の場合は奇数層と偶数層のキュリー温度について、それぞれ基板側に近いほど高くしなければならない。
【００５４】
図１７Ａから図１７Ｃは、多層磁気記録媒体が３層の場合に、パターン媒体に記録する手順を示した概略図である。図において、図６Ａなどと同様に、セル内の矢印は磁化（磁気モーメント）の方向を示している。今、第一の垂直磁気記録層の記録セル１３６の磁化は下向きに、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３８の磁気セルは上向きに反転させて記録することを考える。磁気セル１３６を含む第一の垂直磁気記録層２３１のキュリー温度をＴc1とする。磁気セル１３６の上層の磁気セル１３８は、第二の垂直磁気記録層２３２ではなくて、第三の垂直磁気記録層２３３に含まれる。第三の垂直磁気記録層のキュリー温度をＴc3とすると、Ｔc1＞Ｔc3の関係があり、各層のキュリー温度には十分に温度差があることが望ましい。ただし、磁気セル１３６と１３８が十分に離れている場合は、Ｔc1とＴc3は近接した値でもよい。この理由は後で示す。ここで、第二の垂直磁気記録層２３２のキュリー温度Ｔc2はＴc1及びＴc3に制限されない。なぜならば、第二の垂直磁気記録層２３２の磁気セルは第一、第三の垂直磁気記録層２３１，２３３の磁気セルとは磁気的に分離独立しているからである。
【００５５】
図１７Ａのように、初期記録磁化状態を仮定する。第一の垂直磁気記録層の磁気セル１３６と第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３８の磁化はともに上向きとなっている。まず、記録温度をＴrecとすると、ＴrecはＴc1近傍でありＴc3＜Ｔrecの条件を満たすようにレーザーのパワーを調整して媒体に近接場光を照射し、下向きの記録磁界を印加する。記録磁界強度は、室温において印加しても磁化が反転しないような最適な磁界強度を設定すればよい。この条件にて記録を行うと、図１７Ｂに示すように、第一の垂直磁気記録層と第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３６，１３８の磁化は、下向きに磁化反転する。次に、記録温度ＴrecがＴc3近傍で、Ｔrec＜Ｔc1を満たすように媒体を昇温して、上向きの記録磁界を印加する。これによって、図１７Ｃに示すように、第一の垂直磁気記録層の磁気セル１３６の磁化は反転しないが、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３８の磁化は上向きに反転する。これで記録が完了である。即ち、第一の垂直磁気記録層の磁気セル１３６の磁化は下向きに、第三の垂直磁気記録層の磁気セル１３８の磁気セルは上向きに反転して記録された状態となっている。ここで、記録は、磁気ディスクを２回回転させることで完了する。従って、実施例１と比較すると記録時間は低減される。
【００５６】
次に、磁気セル１３６と１３８が十分に離れている場合、Ｔc1とＴc3は近接した値でもいい理由を示す。上下磁気セル間を適切な距離にすると、上下磁気セルに温度差が生じる。これより、例えば、磁気セル１３８はキュリー温度まで昇温するが、磁気セル１３６はキュリー温度よりも十分低温にすることができる。図１７Ａの初期状態から図１７Ｂに示すように磁気セル１３６及び１３８の磁化をともに下向きにする時は、磁気セル１３６の温度がキュリー温度近傍になるようにレーザーパワーを高くすればよい。また、図１７Ｃに示すように磁気セル１３８の磁化のみを上向きに反転させるためには、磁気セル１３８の温度のみがキュリー温度近傍になるようにレーザーパワーを低くすればよい。このように上下磁気セルが十分に離れている場合、膜厚方向に温度差が生じるため、キュリー温度は近接させることができる。
【００５７】
［実施例３］
実施例３においては、再生時の出力信号がヘッドから遠ざかるほど劣化するのを防ぐための一例を示す。ここでは、本実施例を、実施例２のパターン媒体に対して適用した例について説明する。図１８は、本実施例によるパターン媒体の膜厚方向と媒体走行方向がなす面（断面図）を示した。層数は簡単のため２層とした。図１９は、パターン媒体の媒体走行方向とトラックに垂直方向（媒体半径方向）がなす面から見た平面模式図である。
【００５８】
磁気セル１３６は第一の垂直磁気記録層２３１の磁気セル、磁気セル１３７は、第二の垂直磁気記録層２３２の磁気セルである。即ち、本実施例は、基板側に近い層の磁気セルほど磁気セルサイズを大きくした。磁気セルの体積を大きくすることにより、磁気セルの総磁化量を増加できる。即ち、ヘッドからの距離が離れても再生時の出力信号は劣化しない。
【００５９】
図２０は、基板側に近い層の磁気セルほど膜厚を厚くした例を示す断面模式図である。第一の垂直磁気記録層２３１の磁気セル１３６の膜厚１４０を第二の垂直磁気記録層２３２の磁気セル１３７の膜厚１４１よりも厚くすることにより、第二の垂直磁気記録層の磁気セルの体積を大きくすることができ、磁気セルの総磁化量を増加できる。更に、磁気セルサイズは同じでも、基板側に近いセルほど飽和磁化値を大きくすることにより、磁気セルの総磁化量を増加できる。
上記に示した方法は実施例１のパターン媒体についても適用できる。
【００６０】
［実施例４］
実施例４の多層磁気記録媒体は、図２１に示すように、非磁性基板２１、下地層２２、第一の垂直磁気記録層２３１、第二の垂直磁気記録層２３２、保護膜２５を備える。ここで、第一の垂直磁気記録層２３１はグラニュラー膜であり、第二の垂直磁気記録層２３２はパターン膜である。グラニュラー記録膜とは、磁性結晶粒子が非磁性の粒界領域によって取り囲まれた構造を有し、非磁性粒界によって磁性粒子間の磁気的結合を弱めた記録膜である。第二の垂直磁気記録層２３２の磁気セル２８は非磁性充填層２６により互いに分離されている。本実施例の多層磁気記録媒体は上記実施例の媒体よりも製造過程が簡単であるが、第一の垂直磁気記録層２３１の粒径が十分小さいことが必要である。記録磁化パターンは、例えば図２２のようになる。これは、第一の垂直磁気記録層２３１の磁化は全て上向きに、第二の垂直磁気記録層２３２の磁化は全て下向きに記録された場合である。
【００６１】
本実施例のグラニュラー記録膜とパターン膜を組み合わせた複合媒体の製造方法を図２３Ａから図２３Ｆに示す。まず、図２３Ａに示すように、非磁性基板２１として例えば直径６５ｍｍのガラス基板を用いる。ガラス基板の上に下地層２２として１０ｎｍのＭｇＯを形成し、その上に第一の垂直磁気記録層２３１としてＦｅＰｔにＮｉを添加した膜をスパッタ法により４ｎｍ形成する。ここで、Ｆｅ元素は５０原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は５原子％とする。また、磁性粒子を微小化し、かつ磁性粒子を孤立させてグラニュラー記録膜を作るためにＣを添加する。Ｃ以外にはＯ２やＳｉＯ2を添加してもよい。その上に非磁性層２７としてＭｇＯを２ｎｍ形成する。非磁性層２７は他に、Ｒｕ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｆｅ3Ｏ4，酸化物，窒化物等でもよい。続いて、第二の垂直磁気記録層２３２として、ＦｅＰｔを同様に４ｎｍ積層する。ここで、第二の垂直磁気記録層２３２のキュリー温度を第一の垂直磁気記録層２３１のキュリー温度よりも低くするために、Ｆｅ元素は４５原子％、Ｐｔ元素は４５原子％、Ｎｉ元素は１０原子％とする。続いて、その上に保護層２９を形成する。
【００６２】
次に、図２３Ｂに示すようにインプリント装置を用いて、インプリントレジストパターンを形成する。レジスト３０の総厚は７０ｎｍで、パターン３０１の高さは６０ｎｍ、レジストの残渣３０２は１０ｎｍとする。なお、レジストパターンは露光装置を用いてフォトリソグラフィーにより形成することもできる。
【００６３】
次に、図２３Ｃに示すように、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、酸素ガス中でエッチングを行い、レジストパターンの凹部のレジスト残渣３０２と保護層３０を除去する。次に、レジストをマスクとし、Ａｒイオンビームを用いて記録層のエッチングを行う。次に、リアクティブイオンエッチング装置を用いて、水素ガス中でエッチングを行い、残ったレジスト３０と保護層２９を除去する。次に、図２３Ｄに示すように、非磁性充填層２６となるＮｉＴｉを成膜する。次に、図２３Ｅに示すように、エッチング装置を用いて非磁性充填層２６の表面の凹凸を２ｎｍ以下に減少させ、更にイオンビームエッチング装置を用いて非磁性充填層２６をＡｒイオンビームでエッチングし、記録部の非磁性充填層を除去する。最後に、図２３Ｆに示すように、スパッタ装置を用いて保護層２５、潤滑層（図では省略）を形成する。
磁化情報の記録は実施例２に示した方法で行うことができる。
【００６４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１１ 磁気ヘッドスライダー
１２ 磁気ヘッド
１３ キャリッジ
１４ ボイスコイルモータ
１５ 磁気ディスク
１００ 記録ヘッド
１０１ 上部磁極
１０２ 下部磁極
１０３ 主磁極
１０４ 上部磁極と下部磁極の接続部
１０５ 導体パターン
１１０ 近接場光発生部
１１１ レーザー光源
１１２ レーザー光
１１３ 光導波路
１１４ 金属散乱体
１１５ 近接場光
１２０ 記録媒体
１３０ 再生ヘッド
１３１ 上部シールド
１３２ 下部シールド
１３３ ＧＭＲ又はＴＭＲ素子
１３５ ヘッドリーディングエッジ
１３６ 第一の垂直磁気記録層の磁気セル
１３７ 第二の垂直磁気記録層の磁気セル
１３８ 第三の垂直磁気記録層の磁気セル
１３９ ヘッド磁界
１４０ 第一の垂直磁気記録層の膜厚
１４１ 第二の垂直磁気記録層の膜厚
２１ 非磁性基板
２２ 下地層
２３ 垂直磁気記録層
２３１ 第一の垂直磁気記録層
２３２ 第二の垂直磁気記録層
２３３ 第三の垂直磁気記録層
２４ 多層記録層
２５ 保護層
２６ 非磁性充填層
２７ 非磁性層
２８ 磁気セル
２９ 保護層
３０ レジストパターン
３０１ パターン
３０２ レジストの残渣
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク状の基板と、
前記基板上に形成され、磁気的に相互に分離されて積層された複数の記録層とを備え、
前記記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含み、
各記録層の磁気セルは膜面垂直方向に互いに重なった状態で前記基板の回転方向に規則的に配置されており、
前記複数の記録層に含まれる磁気セルのキュリー温度は、前記基板に近い記録層に含まれる磁気セルほど高いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記基板に近い記録層の磁気セルは前記基板から遠い記録層の磁気セルに比べて飽和磁化値が大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の磁気記録媒体において、前記基板に近い記録層の磁気セルは前記基板から遠い記録層の磁気セルに比べて体積が大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に記録磁界を印加する磁極と、前記磁気記録媒体を加熱する加熱手段とを有する熱アシスト磁気記録装置において、
前記磁気記録媒体は、ディスク状の基板と、前記基板上に形成され、磁気的に相互に分離されて積層された複数の記録層とを備え、前記記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含み、各記録層の磁気セルは膜面垂直方向に互いに重なった状態で前記基板の回転方向に規則的に配置されており、前記複数の記録層に含まれる磁気セルのキュリー温度は前記基板に近い記録層に含まれる磁気セルほど高い磁気記録媒体であり、
記録時には、記録を行う所望の磁気セルを、当該磁気セルのキュリー温度近傍であって、当該磁気セルより前記基板に近い位置の磁気セルのキュリー温度よりは低く、当該磁気セルより前記基板から遠い位置の磁気セルのキュリー温度よりは高い温度に前記加熱手段によって加熱して、前記磁極から記録磁界を印加して記録を行い、
前記基板に近い側の記録層に含まれる磁気セルから前記基板から遠い側の記録層に含まれる磁気セルの順で順次記録を行うことを特徴とする熱アシスト磁気記録装置。
【請求項５】
ディスク状の基板と、
前記基板上に形成され、磁気的に相互に分離されて積層された複数の記録層とを備え、
前記記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含み、
隣接する記録層の磁気セルは膜面垂直方向に互いに重ならない状態で前記基板の回転方向に規則的に配置されていることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項６】
請求項５記載の磁気記録媒体において、前記磁気記録媒体の回転方向及び半径方向に対して同じ位置にある磁気セルのキュリー温度は前記基板に近いほど高いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項７】
請求項５又は６記載の磁気記録媒体において、前記基板に近い記録層の磁気セルは前記基板から遠い記録層の磁気セルに比べて飽和磁化値が大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項記載の磁気記録媒体において、前記基板に近い記録層の磁気セルは前記基板から遠い記録層の磁気セルに比べて磁気セルの体積が大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項９】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に磁界を印加する磁極と、前記磁気記録媒体を加熱する加熱手段とを有する熱アシスト磁気記録装置において、
前記磁気記録媒体は、ディスク状の基板と、前記基板上に形成され、磁気的に相互に分離されて積層された複数の記録層とを備え、前記記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含み、隣接する記録層の磁気セルは膜面垂直方向に互いに重ならない状態で前記基板の回転方向に規則的に配置されている磁気記録媒体であり、
記録時には、記録を行う所望の磁気セルを、当該磁気セルのキュリー温度近傍であって、当該磁気セルと膜厚方向に重なる位置にあり当該磁気セルより前記基板に近い位置の磁気セルのキュリー温度よりは低く、当該磁気セルと膜厚方向に重なる位置にあり当該磁気セルより前記基板から遠い位置の磁気セルのキュリー温度よりは高い温度に前記加熱手段によって加熱して、前記磁極から記録磁界を印加して記録を行い、
前記基板に近い側の記録層に含まれる磁気セルから前記基板から遠い側の記録層に含まれる磁気セルの順で順次記録を行うことを特徴とする熱アシスト磁気記録装置。
【請求項１０】
ディスク状の基板と、
前記基板上に形成され、磁気的に相互に分離して積層された２層の記録層とを備え、
前記基板から遠い側の記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含み、前記複数の磁気セルは前記基板の回転方向に規則的に配置されており、
前記基板に近い側の記録層は磁性粒子が非磁性の粒界領域によって取り囲まれたグラニュラー記録膜であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１１】
請求項１０記載の磁気記録媒体において、前記グラニュラー記録膜のキュリー温度が、前記磁気セルのキュリー温度よりも高いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載の磁気記録媒体において、前記グラニュラー記録膜の飽和磁化値が、前記磁気セルの飽和磁化値よりも大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１】
ディスク状の基板と、
前記基板上に形成され、磁気的に相互に分離されて積層された複数の記録層とを備え、
前記記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含み、
各記録層の磁気セルは膜面垂直方向に互いに重なった状態で前記基板の回転方向に規則的に配置されており、
前記複数の記録層に含まれる磁気セルのキュリー温度は、前記基板に近い記録層に含まれる磁気セルほど高いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１記載の磁気記録媒体において、前記基板に近い記録層の磁気セルは前記基板から遠い記録層の磁気セルに比べて飽和磁化値が大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の磁気記録媒体において、前記基板に近い記録層の磁気セルは前記基板から遠い記録層の磁気セルに比べて体積が大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に記録磁界を印加する磁極と、前記磁気記録媒体を加熱する加熱手段とを有する熱アシスト磁気記録装置において、
前記磁気記録媒体は、ディスク状の基板と、前記基板上に形成され、磁気的に相互に分離されて積層された複数の記録層とを備え、前記記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含み、各記録層の磁気セルは膜面垂直方向に互いに重なった状態で前記基板の回転方向に規則的に配置されており、前記複数の記録層に含まれる磁気セルのキュリー温度は前記基板に近い記録層に含まれる磁気セルほど高い磁気記録媒体であり、
記録時には、記録を行う所望の磁気セルを、当該磁気セルのキュリー温度近傍であって、当該磁気セルより前記基板に近い位置の磁気セルのキュリー温度よりは低く、当該磁気セルより前記基板から遠い位置の磁気セルのキュリー温度よりは高い温度に前記加熱手段によって加熱して、前記磁極から記録磁界を印加して記録を行い、
前記基板に近い側の記録層に含まれる磁気セルから前記基板から遠い側の記録層に含まれる磁気セルの順で順次記録を行うことを特徴とする熱アシスト磁気記録装置。
【請求項５】
ディスク状の基板と、
前記基板上に形成され、磁気的に相互に分離されて積層された複数の記録層とを備え、
前記記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含み、
隣接する記録層の磁気セルは膜面垂直方向に互いに重ならない状態で前記基板の回転方向に規則的に配置されていることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項６】
請求項５記載の磁気記録媒体において、前記磁気記録媒体の回転方向及び半径方向に対して同じ位置にある磁気セルのキュリー温度は前記基板に近いほど高いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項７】
請求項５又は６記載の磁気記録媒体において、前記基板に近い記録層の磁気セルは前記基板から遠い記録層の磁気セルに比べて飽和磁化値が大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項記載の磁気記録媒体において、前記基板に近い記録層の磁気セルは前記基板から遠い記録層の磁気セルに比べて磁気セルの体積が大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項９】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に磁界を印加する磁極と、前記磁気記録媒体を加熱する加熱手段とを有する熱アシスト磁気記録装置において、
前記磁気記録媒体は、ディスク状の基板と、前記基板上に形成され、磁気的に相互に分離されて積層された複数の記録層とを備え、前記記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含み、隣接する記録層の磁気セルは膜面垂直方向に互いに重ならない状態で前記基板の回転方向に規則的に配置されている磁気記録媒体であり、
記録時には、記録を行う所望の磁気セルを、当該磁気セルのキュリー温度近傍であって、当該磁気セルと膜厚方向に重なる位置にあり当該磁気セルより前記基板に近い位置の磁気セルのキュリー温度よりは低く、当該磁気セルと膜厚方向に重なる位置にあり当該磁気セルより前記基板から遠い位置の磁気セルのキュリー温度よりは高い温度に前記加熱手段によって加熱して、前記磁極から記録磁界を印加して記録を行い、
前記基板に近い側の記録層に含まれる磁気セルから前記基板から遠い側の記録層に含まれる磁気セルの順で順次記録を行うことを特徴とする熱アシスト磁気記録装置。
【請求項１０】
ディスク状の基板と、
前記基板上に形成され、磁気的に相互に分離して積層された２層の記録層とを備え、
前記基板から遠い側の記録層は磁気的に相互に分離された複数の磁気セルを含み、前記複数の磁気セルは前記基板の回転方向に規則的に配置されており、
前記基板に近い側の記録層は磁性粒子が非磁性の粒界領域によって取り囲まれたグラニュラー記録膜であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１１】
請求項１０記載の磁気記録媒体において、前記グラニュラー記録膜のキュリー温度が、前記磁気セルのキュリー温度よりも高いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載の磁気記録媒体において、前記グラニュラー記録膜の飽和磁化値が、前記磁気セルの飽和磁化値よりも大きいことを特徴とする磁気記録媒体。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１３Ｅ】
【図１３Ｆ】
【図１３Ｇ】
【図１３Ｈ】
【図１３Ｉ】
【図１３Ｊ】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１７Ｃ】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図２３Ｄ】
【図２３Ｅ】
【図２３Ｆ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１３Ｅ】
【図１３Ｆ】
【図１３Ｇ】
【図１３Ｈ】
【図１３Ｉ】
【図１３Ｊ】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１７Ｃ】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図２３Ｄ】
【図２３Ｅ】
【図２３Ｆ】
【公開番号】特開２０１２−１９８９５１（Ｐ２０１２−１９８９５１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１２２０（Ｐ２０１１−６１２２０）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、超高密度ナノビット磁気記録技術の開発（グリーンＩＴプロジェクト）委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、超高密度ナノビット磁気記録技術の開発（グリーンＩＴプロジェクト）委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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