JP4515690B2 - 垂直多層磁気記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は垂直多層磁気記録媒体に関するものであり、特に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記録装置に用いる裏打層を備えた垂直磁化方式の磁気記録媒体の多層磁性層の構成に特徴のある垂直多層磁気記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、情報記録装置である磁気記録装置（所謂ハードディスクドライブ）はコンピュータや各種携帯情報端末、例えば、モバイルパソコン、携帯電話、ゲーム機、デジタルカメラ、車載ナビゲーション等の外部記憶装置として一般に広く使用されている。
【０００３】
近年、この様なハードディスク装置用の記録媒体として、従来の長手記録媒体と比べても倍以上の高保磁力化が可能な垂直記録媒体が精力的に研究されており、特に、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜或いはＣｏ／Ｐｔ多層膜を垂直磁化膜に用いる方法が研究されつつある。
【０００４】
これらの多層膜は０．０５ｎｍ〜２ｎｍの極薄磁性膜と０．１ｎｍ〜５ｎｍの極薄非磁性膜を交互積層したものであり、従来のＣｏ−Ｃｒ系合金を用いた媒体に比べ非常に強い垂直磁気異方性を示し、有力な垂直磁性膜候補となっている。
【０００５】
この様な垂直磁気記録においては、単磁極ヘッド構造の記録ヘッドから発生する記録磁界により記録が行われるため、強いヘッド磁界で記録するために、単磁極ヘッドからの磁束の受け口として作用する裏打層を設けており、記録ヘッドから発生した記録磁界は、この裏打層に還流し磁束の閉磁路を形成される。
そのため、裏打層の磁気特性には、より高い飽和磁束密度と膜厚が要求されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、裏打層を設けることによって、裏打層の磁化の不均一性が媒体ノイズの発生源となるという問題があるとともに、磁気特性として要求される大きな飽和磁化は、再生信号出力に裏打層の漏洩磁界の影響を重畳してしまうという問題がある。
【０００７】
この様な裏打層の漏洩磁界の影響を抑制するために、ガラス基板と裏打層との間に反強磁性膜を介在させることが提案されているが、ＩｒＭｎ等の反強磁性体を製膜する場合には、基板加熱が必要になるとともに異なったチャンバーが必要になるという問題があり、また、反強磁性体自体が酸化しやすいという問題もある。
【０００８】
また、面記録密度、即ち、線記録密度（ＦＣＩ：Ｆｌｕｘ Ｃｈａｎｇｅ ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）×トラック記録密度（ＴＰＩ：Ｔｒａｃｋ ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）の増加に伴い、記録磁区が縮小し、それによって、再生ヘッドに検出される磁束密度の低下とともに媒体遷移ノイズの増加によるＳ／Ｎの劣化が問題となる。
【０００９】
したがって、本発明は、Ｓ／Ｎを増大させるとともに、オーバーライト（Ｏ／Ｗ）特性を向上することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明するが、図において、符号１及び３は、それぞれ、ガラス基板等の非磁性基板、及び、Ｐｄ等の非磁性の中間層である。
図１参照
上記目的を達成するため、本発明は、基板側から順に面内軟磁性膜である裏打層２、前記裏打層２と磁気情報を記録する配向性を有する磁気記録層４とを磁気的に分離するとともに前記磁気記録層４の配向性を向上する中間層３、前記磁気記録層４、及び、記録磁界補助及び再生信号出力増加のために用いられる配向性を有する補助記録層５とを有する多層構成からなる垂直多層磁気記録媒体において、室温における裏打層２の飽和磁化Ｍｓ３、磁気記録層４の飽和磁化Ｍｓ２及び補助記録層５の飽和磁化Ｍｓ１の関係を、
Ｍｓ２＜Ｍｓ１＜Ｍｓ３
とし、垂直磁気異方性を正としたときに、室温における裏打層２の磁気異方性Ｋｕ３、磁気記録層４の磁気異方性Ｋｕ２及び補助記録層５の磁気異方性Ｋｕ１の関係を、
Ｋｕ２，Ｋｕ１＞０，Ｋｕ３＜０
とし、裏打層２の膜厚ｔ３、磁気記録層４の膜厚ｔ２及び補助記録層５の膜厚ｔ１の関係を、
ｔ３＞ｔ２≧ｔ１
とし、室温における磁気記録層４の保磁力Ｈ ｃ２ 、補助記録層４の保磁力Ｈ ｃ１ 、及び、
裏打層２の保磁力Ｈ ｃ３ との間の関係を、
Ｈ ｃ３ ＜Ｈ ｃ１ ＜Ｈ ｃ２
としたことを特徴とする。
【００１１】
再生ヘッドで検出する再生信号出力は記録層からの漏洩磁界 (再生磁束) の大きさに比例するが、本発明においては、磁気記録層４より飽和磁化Ｍs の大きな補助記録層５を設けているので再生信号出力を増加させることができる。
【００１２】
また、各磁性層の磁気異方性Ｋ u を垂直磁気異方性を正としたときに、室温における磁気記録層４の磁気異方性Ｋ u2 、補助記録層５の磁気異方性Ｋ u1 、及び、裏打層２の磁気異方性Ｋ u3 との間の関係を、
Ｋ u2 ，Ｋ u1 ＞０，Ｋ u3 ＜０
としているので、即ち、磁気記録層４及び補助記録層５を垂直磁化膜とし、裏打層２を面内磁化膜とすることによって、記録ヘッドから磁界を印加した場合に閉磁路を安定して形成することができ、Ｏ／Ｗ特性を向上することができる。
【００１３】
また、磁気記録層４の膜厚ｔ 2 、補助記録層５の膜厚ｔ 1 、及び、裏打層２の膜厚ｔ 3 との関係を、
ｔ 3 ＞ｔ 2 ≧ｔ 1
としているので、補助記録層５の膜厚の増大に伴うＳ／Ｎの低下を抑制することができる。
【００１５】
また、磁気記録層４より保磁力Ｈc の小さな補助記録層５を設けているので、閉磁路形成時において磁気記録層４よりも保磁力Ｈc の小さな補助記録層５の磁化が磁気記録層４よりも先に磁化反転し、そのアシストにより磁気記録層４が磁化反転するので、Ｏ／Ｗ特性を向上することができる。
したがって、裏打層２の磁化の不均一による影響を低減するために、裏打層２の層厚を薄くして面内磁気異方性を増加させても、Ｏ／Ｗ特性の劣化を相殺することができる。
【００１６】
また、磁気記録層４及び補助記録層５が、Ｃｏを含む多層膜、或いは、Ｃｏにメタロイド元素（半金属元素）を１種類以上添加したＣｏ合金層を含む多層膜またはＣｏ酸化物層を含む多層膜のいずれかから構成されていることが望ましい。
この様な多層膜、特に、人工格子膜を用いることによって、磁気特性を任意に制御することができる。
【００１７】
また、磁気記録層４及び上記補助記録層５はＣｏまたはＦｅの遷移金属の少なくとも一方を含む多層膜からなる人工格子で構成しても良く、その場合には上記の保磁力及び飽和磁化の関係を満たすために、磁気記録層４を構成する多層膜の磁性を含む層厚或いは遷移金属の含有量の少なくとも一方を、補助記録層５を構成する多層膜の磁性を含む層厚或いは遷移金属の含有量の少なくとも一方より小とすれば良い。
【００１９】
また、磁気記録層４及び補助記録層５の磁気異方性Ｋu2，Ｋu1は、製膜工程における製膜ガス圧により制御することができる。
また、上述の垂直多層磁気記録媒体を用いた記録・再生する際には、記録過程においては、補助記録層５の磁気情報が、磁気交換結合により磁気記録層４に転写され、再生過程においては、磁気記録層４の磁気情報が磁気交換結合により補助記録層５に転写されることになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
ここで、図２及び図８を参照して、本発明の第１の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体を説明する。
図２（ａ）参照
図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体の概略的断面図であり、実際にはガラス基板に対して対称的に磁性層が設けられるが、ここでは、一方の面側の製膜構造を示す。
図に示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、ガラス基板１１上に裏打層１２、中間層１３、磁気記録層１４、補助記録層１５、及び、保護膜１６を順次製膜する。
【００２１】
この第１の実施の形態においては、裏打層１２としては、厚さが、例えば、１００ｎｍのＦｅＣ膜／厚さが、例えば、３ｎｍのＣ膜／厚さが、例えば、１００ｎｍのＦｅＣ膜からなり、ここでは、各ＦｅＣ膜におけるＦｅ：Ｃの組成比（原子数比）をＦｅ：Ｃ＝８０：２０とする。
【００２２】
また、中間層１３としては、磁気記録層１４と裏打層１２とを磁気的に分離するために、厚さが、例えば、５ｎｍのＰｄ層を用いる。
このＰｄ層を用いることによって、磁気記録層１４の配向性を向上することができる。
【００２３】
また、磁気記録層１４としては、製膜Ａｒガス圧を、例えば、３Ｐａとした圧力下で、厚さが、例えば、０．３ｎｍのＣｏＢ膜と厚さが、例えば、１．０ｎｍのＰｄ膜とを交互に１２層づつ製膜させた多層膜からなる人工格子膜とする。
なお、ＣｏＢの原子数比はＣｏ：Ｂ＝９０：１０とる。
【００２４】
また、補助記録層１５としては、製膜Ａｒガス圧を、例えば、０．５Ｐａと磁気記録層１４の製膜ガス圧より低い圧力下で、厚さが、例えば、０．３ｎｍのＣｏＢ膜と厚さが、例えば、１．０ｎｍのＰｄ膜とを交互に４層づつ製膜させた多層膜からなる人工格子膜とする。
なお、この場合も、ＣｏＢの原子数比はＣｏ：Ｂ＝９０：１０とする。
【００２５】
また、保護膜１６としては、厚さが、例えば、５ｎｍのＤＬＣ（ダイアモンド・ライク・カーボン）膜とする。
したがって、全体構造としては、
ＤＬＣ（５ｎｍ）／〔ＣｏＢ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（１．０ｎｍ）〕多層膜（５．２ｎｍ／０．５Ｐａ）／〔ＣｏＢ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（１．０ｎｍ）〕多層膜（１５．７ｎｍ／３Ｐａ）／Ｐｄ（５ｎｍ）／〔ＦｅＣ／Ｃ／ＦｅＣ〕多層膜（２００ｎｍ）／ガラス基板
となる。
【００２６】
なお、磁気ヘッドによる記録・再生特性評価のため、保護膜１６の上にパーフルオロカーボン系の潤滑剤を塗布して潤滑剤層１７を形成する。
また、多層膜の全体の膜厚は、多層膜を形成した後の膜厚を意味し、多層膜を構成する各層の膜厚は製膜時の製膜目標膜厚を意味する。
【００２７】
図２（ｂ）参照
図２（ｂ）は、補助記録層を設ける効果を確認するために作製した第１の比較媒体の概略的断面図であり、この第１の比較媒体は、補助記録層を設けずに、補助記録層の層厚分を磁気記録層と同じ製膜条件で製膜して磁気記録層の層厚を厚くしたものに相当し、全体構造としては、
ＤＬＣ（５ｎｍ）／〔ＣｏＢ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（１．０ｎｍ）〕多層膜（２０．９ｎｍ／３Ｐａ）／Ｐｄ（５ｎｍ）／〔ＦｅＣ／Ｃ／ＦｅＣ〕多層膜（２００ｎｍ）／ガラス基板
となる。
【００２８】
図２（ｃ）参照
図２（ｃ）は、第２の比較媒体の概略的断面図であり、この第２の比較媒体は、第１の比較媒体における裏打層の層厚を約２倍にしたものに実質的に相当し、全体構造としては、
ＤＬＣ（５ｎｍ）／〔ＣｏＢ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（１．０ｎｍ）〕多層膜（２０ｎｍ／３Ｐａ）／Ｐｄ（５ｎｍ）／〔ＦｅＣ／Ｃ／ＦｅＣ〕多層膜（４００ｎｍ）／ガラス基板
となる。
【００２９】
図３参照
図３は、多層膜からなる磁性層（磁気記録層１４）の保磁力Ｈc の製膜Ａｒガス圧依存性の説明図であり、製膜Ａｒガス圧の増加に伴って保磁力Ｈc が増加することが理解され、磁気記録層１４の保磁力をＨc2、補助記録層１５の保磁力をＨc1とした場合、
Ｈc1＜Ｈc2
となる。
なお、Ｃｏより保磁力の小さなＦｅを主構成要素とする裏打層１２の保磁力Ｈc3は当然小さいので、垂直多層磁気記録媒体全体としては、
Ｈc3＜Ｈc1＜Ｈc2
となる。
【００３０】
図４参照
図４は、多層膜からなる磁性層のＫｅｒｒ回転角θk の製膜Ａｒガス圧依存性の説明図であり、製膜Ａｒガス圧の増加に伴ってＫｅｒｒ回転角θk が減少することが理解される。
【００３１】
この場合、磁性層の飽和磁化Ｍs はＫｅｒｒ回転角θk の大きさに比例するので、磁気記録層１４の飽和磁化をＭs2、補助記録層１５の飽和磁化をＭs1とした場合、
Ｍs2＜Ｍs1
となる。
なお、裏打層１２は、強いヘッド磁界で記録するために、高い飽和磁化を要求されるので、裏打層１２の飽和磁化Ｍs3としては、ここでは、
Ｍs2＜Ｍs1，Ｍs3、特に、
Ｍs2＜Ｍs1＜Ｍs3
とする。
【００３２】
また、各磁性層における磁気異方性は、垂直磁気異方性を正とし、磁気記録層１４の磁気異方性をＫu2、補助記録層１５の磁気異方性をＫu1、裏打層１２の磁気異方性をＫu3とした場合、
Ｋu1，Ｋu2＞０，Ｋu3＜０となる。
即ち、磁気記録層１４及び補助記録層１５は垂直磁化膜であり、裏打層１２は面内磁化膜である。
【００３３】
次に、図５を参照して、本発明の第１の実施の形態の記録原理を説明する。
図５は、本発明の第１の実施の形態の記録原理の説明図であり、単磁極ヘッドからなる記録ヘッド２１下向きの矢印で示す記録磁界が印加されると、記録磁界（磁束）は補助記録層１５及び磁気記録層１４を介して記録ヘッド２１と面内軟磁性膜である裏打層１２との間で閉磁路を形成する。
このとき、磁気記録層１４の保磁力Ｈc2よりも大きな外部記録磁界を印加することで記録がなされる。
【００３４】
この本発明の第１の実施の形態においては、上述の保磁力の関係を有する補助記録層１５を設けているので、閉磁路形成時において磁気記録層１４よりも保磁力の小さな補助記録層１５の磁化が磁気記録層１４よりも先に磁化反転し、次いで、磁気記録層１４が磁化反転することになる。
即ち、補助記録層１５と磁気記録層１４は交換結合により磁気的に結合しているので、磁気記録層１４に対してソフトな磁気特性を有する補助記録層１５の磁界応答が磁気記録層１４の磁界応答よりも容易に磁化反転する。
【００３５】
図６参照
図６は、第１の実施の形態、第１の比較媒体、及び、第２の比較媒体のオーバライト（Ｏ／Ｗ）特性〔ｄＢ〕の説明図であり、補助記録層１５を設けていない第１の比較媒体と比較して６ｄＢ程度の良好になっていることが理解される。
なお、この場合の記録ヘッド２１としては、トラック幅を２μｍ、ギャップ長を０．３μｍとし、記録線速度は１３ｍ／ｓとし、５０ｋＦＣＩの上に２００ｋＦＣＩを記録して、記録電流依存性を調べた。
【００３６】
また、裏打層１２の層厚を厚くした第２の比較媒体とほぼ同様のＯ／Ｗ特性が得られているので、裏打層１２の膜厚を薄くすることで形状磁気異方性などによる面内磁気異方性Ｋu3を増加させても、記録磁界を補助する記録補助層１５が記録アシストするので、Ｏ／Ｗ特性の劣化を防ぐことができることが理解される。
【００３７】
次に、図７を参照して本発明の第１の実施の形態の再生原理を説明する。
図７参照
図７は、本発明の第１の実施の形態の再生原理の説明図であり、再生ヘッド２２で検出する再生信号出力は記録層からの漏洩磁界 (再生磁束) の大きさに比例するため、磁気記録層１４より飽和磁化の大きな補助記録層１５を設けているので再生信号出力を増加させることができる。
【００３８】
図８参照
図８は、第１の実施の形態及び第１の比較媒体の再生信号出力の記録周波数依存性の説明図であり、線記録密度に対応する各記録周波数における再生信号出力が向上していることが理解される。
なお、この場合の再生ヘッド２２としては、トラック幅を１μｍ、ギャップ長を０．２μｍとし、再生線速度は１３ｍ／ｓとした。
【００３９】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態においては、相対的に保磁力が小さく且つ飽和磁化の大きな補助記録層を設けているので、裏打層を設けたことによるＯ／Ｗ特性の劣化を抑制することができるとともに、Ｓ／Ｎを向上することができる。
【００４０】
また、補助記録層の製膜工程において製膜Ａｒガス圧を変えるだけで、実質的には磁気記録層と同様の材料で構成しているので、複数チャンバーを用いることなく、同一チャンバ内で磁気特性を制御できることを示し、生産工程の短縮化、簡易化に非常に有意義である。
【００４１】
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この本発明の第２の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体は、上記の第１の実施の形態と全く同様の製造工程・製造条件で作製するものであり、上記の第１の実施の形態における補助記録層の膜厚を変化させたものであるので、垂直多層磁気記録媒体の断面構造の図示は省略する。
【００４２】
図９参照
図９は、４００ｋＦＣＩにおける媒体ノイズＮm 及び平均再生出力ＴＡＡの補助記録層膜厚依存性の説明図であり、媒体ノイズＮm は５ｎｍ程度の膜厚において極小値を有し、補助記録層の膜厚の増加に伴って増加することが理解される。
一方、平均再生出力ＴＡＡは、補助記録層の膜厚の増加に伴って増加し、飽和する傾向が見られる。
【００４３】
図１０参照
図１０は、Ｓ／Ｎの補助記録層の膜厚依存性の説明図であり、図９に示したように、平均再生出力ＴＡＡは、補助記録層の膜厚の増加に伴って増加するものの、媒体ノイズＮm も補助記録層の膜厚の増加に伴って増加するため、Ｓ／Ｎは補助記録層の膜厚の増加に伴って低下する傾向となる。
したがって、補助記録層の膜厚ｔ1 の最適値としては、磁気記録層の膜厚をｔ2 とした場合、
ｔ2 ≧ｔ1
の関係があると判断され、裏打層を含めた全体の関係としては、裏打層の膜厚をｔ3 とした場合、
ｔ3 ＞ｔ2 ≧ｔ1
とすれば良い。
【００４４】
次に、図１１を参照して、本発明の第３の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体を説明する。
図１１参照
図１１は、本発明の第３の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体の概略的断面図であり、実際にはガラス基板に対して対称的に磁性層が設けられるが、ここでは、一方の面側の製膜構造を示す。
上記の第１の実施の形態と同様に、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、ガラス基板３１上に裏打層３２、中間層３３、磁気記録層３４、補助記録層３５、及び、保護膜３６を順次製膜したのち、潤滑剤層３７を形成する。
この第３の実施の形態においては、裏打層３２、中間層３３、及び、保護膜３６の構成・製造条件は上記の第１の実施の形態と全く同様である。
【００４５】
しかし、磁気記録層３４としては、製膜Ａｒガス圧を、例えば、２．４Ｐａとした圧力下で、厚さが、例えば、０．３ｎｍのＣｏＢ膜と厚さが、例えば、１．０ｎｍのＰｄ膜とを交互に１２層づつ製膜させた多層膜からなる人工格子膜とする。
なお、ＣｏＢの原子数比はＣｏ：Ｂ＝９０：１０とする。
【００４６】
また、補助記録層３５としては、製膜Ａｒガス圧を、磁気記録層３４と同じに２．４Ｐａとし、厚さが、例えば、０．８ｎｍのＣｏＢ膜と厚さが、例えば、０．８ｎｍのＰｄ膜とを交互に３層づつ製膜させた多層膜からなる人工格子膜とする。
なお、この場合、ＣｏＢの原子数比はＣｏ：Ｂ＝９０：１０とする。
【００４７】
この本発明の第３の実施の形態においては、製膜Ａｒガス圧を変えることなく、人工格子膜を構成するＣｏＢ膜とＰｄ膜の層厚比を変化させることによって、補助記録層３５の磁気特性を変化させたものである。
即ち、人工格子膜におけるＣｏＢ膜の膜厚、したがって、Ｃｏ組成比を大きくすることによって、保持力Ｈc1を低下させるとともに、飽和磁化Ｍs1を増加させたものである。
【００４８】
この本発明の第３の実施の形態における垂直多層磁気記録媒体は、Ｏ／Ｗの飽和特性に関しては、第１の比較媒体と比べて、立ち上がり書込電流Ｉw が０．２ｍＡ低くなり記録感度が向上し、また、Ｏ／Ｗ特性自体も６ｄＢ程度良好になっていることが確認された。
【００４９】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態においては、記録層と裏打層の磁気的な分離を行う中間層として非磁性材料で且つその上に堆積させる記録層の配向性が良好なＰｄを用いているが、Ｐｄに限られるものではなく、Ｃ，Ｓｉなどのメタロイド（半金属）を単体で、或いは、メタロイド元素を１種類含むＰｄＢのような合金膜で用いても良い。
【００５０】
また、上記の各実施の形態においては、裏打層をＦｅＣ／Ｃ／ＦｅＣの多層構造で構成しているが、Ｆｅ／Ｃ／Ｆｅで構成しても良く、或いは、ＦｅＣ単層で構成しても良いものであり、さらには、ＦｅＴａＣ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＺｒ等を用いても良い。
【００５１】
また、上記の各実施の形態においては、磁気記録層及び補助記録層に結晶粒径を小さくするためにＢを添加しているが、Ｂの添加は必ずしも必要がないものである。
【００５２】
また、上記の各実施の形態においては、磁気記録層及び補助記録層に用いる遷移金属元素としてＣｏのみを用いているが、Ｃｏに限られるものではなく、Ｆｅを用いても良いし、ＣｏとＦｅとを混合して用いても良いものである。
【００５３】
また、上記の第３の実施の形態においては、補助記録層のＣｏＢ層の膜厚を厚くすることで、磁気記録層に対して飽和磁化Ｍs の増加、保磁力Ｈc の低下を行ったが、添加するＢを添加量を制御しても良いし、さらには、Ｏ（酸素）を添加して、即ち、酸化膜として各磁性層の磁気特性を変えても良いものである。
【００５４】
ここで、再び、図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１） 基板側から順に面内軟磁性膜である裏打層２、前記裏打層２と磁気情報を記録する配向性を有する磁気記録層４とを磁気的に分離するとともに前記磁気記録層４の配向性を向上する中間層３、前記磁気記録層４、及び、記録磁界補助及び再生信号出力増加のために用いられる配向性を有する補助記録層５とを有する多層構成からなる垂直多層磁気記録媒体において、室温における裏打層２の飽和磁化Ｍｓ３、磁気記録層４の飽和磁化Ｍｓ２及び補助記録層５の飽和磁化Ｍｓ１の関係を、
Ｍｓ２＜Ｍｓ１＜Ｍｓ３
とし、垂直磁気異方性を正としたときに、室温における裏打層２の磁気異方性Ｋｕ３、磁気記録層４の磁気異方性Ｋｕ２及び補助記録層５の磁気異方性Ｋｕ１の関係を、
Ｋｕ２，Ｋｕ１＞０，Ｋｕ３＜０
とし、裏打層２の膜厚ｔ３、磁気記録層４の膜厚ｔ２及び補助記録層５の膜厚ｔ１の関係を、
ｔ３＞ｔ２≧ｔ１
とし、室温における磁気記録層４の保磁力Ｈ ｃ２ 、補助記録層４の保磁力Ｈ ｃ１ 、及び、
裏打層２の保磁力Ｈ ｃ３ との間の関係を、
Ｈ ｃ３ ＜Ｈ ｃ１ ＜Ｈ ｃ２
としたことを特徴とする垂直多層磁気記録媒体。
（付記２） 上記磁気記録層４及び補助記録層５が、Ｃｏを含む多層膜、或いは、Ｃｏにメタロイド元素を１種類以上添加したＣｏ合金層を含む多層膜またはＣｏ酸化物層を含む多層膜のいずれかから構成されていることを特徴とする付記１に記載の垂直多層磁気記録媒体。
（付記３） 上記磁気記録層４及び上記補助記録層５をＣｏまたはＦｅの遷移金属の少なくとも一方を含む多層膜からなる人工格子で構成するとともに、前記磁気記録層４を構成する多層膜の磁性を含む層厚或いは遷移金属の含有量の少なくとも一方を、前記補助記録層５を構成する多層膜の磁性を含む層厚或いは遷移金属の含有量の少なくとも一方より小としたことを特徴とする付記１に記載の垂直多層磁気記録媒体。
（付記４） 付記１乃至３のいずれか１に記載の垂直多層磁気記録媒体を製造する製造方法において、上記磁気記録層４及び補助記録層５の磁気異方性Ｋｕ２，Ｋｕ１を、製膜工程における製膜ガス圧により制御することを特徴とする垂直多層磁気記録媒体の製造方法。 （付記５） 付記１乃至３のいずれか１に記載の垂直多層磁気記録媒体を用いた記録・再生方法において、記録過程においては、上記補助記録層５の磁気情報が、磁気交換結合により上記磁気記録層４に転写され、再生過程においては、前記磁気記録層４の磁気情報が磁気交換結合により前記補助記録層５に転写されることを特徴とする垂直多層磁気記録媒体を用いた記録・再生方法。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、裏打層の影響を相殺するために、磁気記録層より高飽和磁化且つ低保磁力の補助記録層を設けているので、優れたオーバーライト特性と高いＳ／Ｎを有する垂直磁気記録媒体を実現することができ、特に、製膜ガス圧を制御するだけで磁気特性を変化することができるので、製造工程を簡素化することができ、それによって、高密度垂直磁気記録媒体を用いた高密度磁気記録装置の実用化及び低コスト化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体の構成説明図である。
【図３】多層膜からなる磁性層の保磁力Ｈc の製膜Ａｒガス圧依存性の説明図である。
【図４】多層膜からなる磁性層のＫｅｒｒ回転角θk の製膜Ａｒガス圧依存性の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の記録原理の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体のＯ／Ｗ特性の説明図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の再生原理の説明図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体の再生信号出力の記録周波数依存性の説明図である。
【図９】媒体ノイズＮm 及び平均再生出力ＴＡＡの補助記録層膜厚依存性の説明図である。
【図１０】Ｓ／Ｎの補助記録層膜厚依存性の説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体の概略的断面図である。
【符号の説明】
１ 非磁性基板
２ 裏打層
３ 中間層
４ 磁気記録層
５ 補助記録層
１１ ガラス基板
１２ 裏打層
１３ 中間層
１４ 磁気記録層
１５ 補助記録層
１６ 保護膜
１７ 潤滑剤層
２１ 記録ヘッド
２２ 再生ヘッド
３１ ガラス基板
３２ 裏打層
３３ 中間層
３４ 磁気記録層
３５ 補助記録層
３６ 保護膜
３７ 潤滑剤層
【発明の属する技術分野】
本発明は垂直多層磁気記録媒体に関するものであり、特に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記録装置に用いる裏打層を備えた垂直磁化方式の磁気記録媒体の多層磁性層の構成に特徴のある垂直多層磁気記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、情報記録装置である磁気記録装置（所謂ハードディスクドライブ）はコンピュータや各種携帯情報端末、例えば、モバイルパソコン、携帯電話、ゲーム機、デジタルカメラ、車載ナビゲーション等の外部記憶装置として一般に広く使用されている。
【０００３】
近年、この様なハードディスク装置用の記録媒体として、従来の長手記録媒体と比べても倍以上の高保磁力化が可能な垂直記録媒体が精力的に研究されており、特に、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜或いはＣｏ／Ｐｔ多層膜を垂直磁化膜に用いる方法が研究されつつある。
【０００４】
これらの多層膜は０．０５ｎｍ〜２ｎｍの極薄磁性膜と０．１ｎｍ〜５ｎｍの極薄非磁性膜を交互積層したものであり、従来のＣｏ−Ｃｒ系合金を用いた媒体に比べ非常に強い垂直磁気異方性を示し、有力な垂直磁性膜候補となっている。
【０００５】
この様な垂直磁気記録においては、単磁極ヘッド構造の記録ヘッドから発生する記録磁界により記録が行われるため、強いヘッド磁界で記録するために、単磁極ヘッドからの磁束の受け口として作用する裏打層を設けており、記録ヘッドから発生した記録磁界は、この裏打層に還流し磁束の閉磁路を形成される。
そのため、裏打層の磁気特性には、より高い飽和磁束密度と膜厚が要求されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、裏打層を設けることによって、裏打層の磁化の不均一性が媒体ノイズの発生源となるという問題があるとともに、磁気特性として要求される大きな飽和磁化は、再生信号出力に裏打層の漏洩磁界の影響を重畳してしまうという問題がある。
【０００７】
この様な裏打層の漏洩磁界の影響を抑制するために、ガラス基板と裏打層との間に反強磁性膜を介在させることが提案されているが、ＩｒＭｎ等の反強磁性体を製膜する場合には、基板加熱が必要になるとともに異なったチャンバーが必要になるという問題があり、また、反強磁性体自体が酸化しやすいという問題もある。
【０００８】
また、面記録密度、即ち、線記録密度（ＦＣＩ：Ｆｌｕｘ Ｃｈａｎｇｅ ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）×トラック記録密度（ＴＰＩ：Ｔｒａｃｋ ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）の増加に伴い、記録磁区が縮小し、それによって、再生ヘッドに検出される磁束密度の低下とともに媒体遷移ノイズの増加によるＳ／Ｎの劣化が問題となる。
【０００９】
したがって、本発明は、Ｓ／Ｎを増大させるとともに、オーバーライト（Ｏ／Ｗ）特性を向上することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明するが、図において、符号１及び３は、それぞれ、ガラス基板等の非磁性基板、及び、Ｐｄ等の非磁性の中間層である。
図１参照
上記目的を達成するため、本発明は、基板側から順に面内軟磁性膜である裏打層２、前記裏打層２と磁気情報を記録する配向性を有する磁気記録層４とを磁気的に分離するとともに前記磁気記録層４の配向性を向上する中間層３、前記磁気記録層４、及び、記録磁界補助及び再生信号出力増加のために用いられる配向性を有する補助記録層５とを有する多層構成からなる垂直多層磁気記録媒体において、室温における裏打層２の飽和磁化Ｍｓ３、磁気記録層４の飽和磁化Ｍｓ２及び補助記録層５の飽和磁化Ｍｓ１の関係を、
Ｍｓ２＜Ｍｓ１＜Ｍｓ３
とし、垂直磁気異方性を正としたときに、室温における裏打層２の磁気異方性Ｋｕ３、磁気記録層４の磁気異方性Ｋｕ２及び補助記録層５の磁気異方性Ｋｕ１の関係を、
Ｋｕ２，Ｋｕ１＞０，Ｋｕ３＜０
とし、裏打層２の膜厚ｔ３、磁気記録層４の膜厚ｔ２及び補助記録層５の膜厚ｔ１の関係を、
ｔ３＞ｔ２≧ｔ１
とし、室温における磁気記録層４の保磁力Ｈ ｃ２ 、補助記録層４の保磁力Ｈ ｃ１ 、及び、
裏打層２の保磁力Ｈ ｃ３ との間の関係を、
Ｈ ｃ３ ＜Ｈ ｃ１ ＜Ｈ ｃ２
としたことを特徴とする。
【００１１】
再生ヘッドで検出する再生信号出力は記録層からの漏洩磁界 (再生磁束) の大きさに比例するが、本発明においては、磁気記録層４より飽和磁化Ｍs の大きな補助記録層５を設けているので再生信号出力を増加させることができる。
【００１２】
また、各磁性層の磁気異方性Ｋ u を垂直磁気異方性を正としたときに、室温における磁気記録層４の磁気異方性Ｋ u2 、補助記録層５の磁気異方性Ｋ u1 、及び、裏打層２の磁気異方性Ｋ u3 との間の関係を、
Ｋ u2 ，Ｋ u1 ＞０，Ｋ u3 ＜０
としているので、即ち、磁気記録層４及び補助記録層５を垂直磁化膜とし、裏打層２を面内磁化膜とすることによって、記録ヘッドから磁界を印加した場合に閉磁路を安定して形成することができ、Ｏ／Ｗ特性を向上することができる。
【００１３】
また、磁気記録層４の膜厚ｔ 2 、補助記録層５の膜厚ｔ 1 、及び、裏打層２の膜厚ｔ 3 との関係を、
ｔ 3 ＞ｔ 2 ≧ｔ 1
としているので、補助記録層５の膜厚の増大に伴うＳ／Ｎの低下を抑制することができる。
【００１５】
また、磁気記録層４より保磁力Ｈc の小さな補助記録層５を設けているので、閉磁路形成時において磁気記録層４よりも保磁力Ｈc の小さな補助記録層５の磁化が磁気記録層４よりも先に磁化反転し、そのアシストにより磁気記録層４が磁化反転するので、Ｏ／Ｗ特性を向上することができる。
したがって、裏打層２の磁化の不均一による影響を低減するために、裏打層２の層厚を薄くして面内磁気異方性を増加させても、Ｏ／Ｗ特性の劣化を相殺することができる。
【００１６】
また、磁気記録層４及び補助記録層５が、Ｃｏを含む多層膜、或いは、Ｃｏにメタロイド元素（半金属元素）を１種類以上添加したＣｏ合金層を含む多層膜またはＣｏ酸化物層を含む多層膜のいずれかから構成されていることが望ましい。
この様な多層膜、特に、人工格子膜を用いることによって、磁気特性を任意に制御することができる。
【００１７】
また、磁気記録層４及び上記補助記録層５はＣｏまたはＦｅの遷移金属の少なくとも一方を含む多層膜からなる人工格子で構成しても良く、その場合には上記の保磁力及び飽和磁化の関係を満たすために、磁気記録層４を構成する多層膜の磁性を含む層厚或いは遷移金属の含有量の少なくとも一方を、補助記録層５を構成する多層膜の磁性を含む層厚或いは遷移金属の含有量の少なくとも一方より小とすれば良い。
【００１９】
また、磁気記録層４及び補助記録層５の磁気異方性Ｋu2，Ｋu1は、製膜工程における製膜ガス圧により制御することができる。
また、上述の垂直多層磁気記録媒体を用いた記録・再生する際には、記録過程においては、補助記録層５の磁気情報が、磁気交換結合により磁気記録層４に転写され、再生過程においては、磁気記録層４の磁気情報が磁気交換結合により補助記録層５に転写されることになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
ここで、図２及び図８を参照して、本発明の第１の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体を説明する。
図２（ａ）参照
図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体の概略的断面図であり、実際にはガラス基板に対して対称的に磁性層が設けられるが、ここでは、一方の面側の製膜構造を示す。
図に示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、ガラス基板１１上に裏打層１２、中間層１３、磁気記録層１４、補助記録層１５、及び、保護膜１６を順次製膜する。
【００２１】
この第１の実施の形態においては、裏打層１２としては、厚さが、例えば、１００ｎｍのＦｅＣ膜／厚さが、例えば、３ｎｍのＣ膜／厚さが、例えば、１００ｎｍのＦｅＣ膜からなり、ここでは、各ＦｅＣ膜におけるＦｅ：Ｃの組成比（原子数比）をＦｅ：Ｃ＝８０：２０とする。
【００２２】
また、中間層１３としては、磁気記録層１４と裏打層１２とを磁気的に分離するために、厚さが、例えば、５ｎｍのＰｄ層を用いる。
このＰｄ層を用いることによって、磁気記録層１４の配向性を向上することができる。
【００２３】
また、磁気記録層１４としては、製膜Ａｒガス圧を、例えば、３Ｐａとした圧力下で、厚さが、例えば、０．３ｎｍのＣｏＢ膜と厚さが、例えば、１．０ｎｍのＰｄ膜とを交互に１２層づつ製膜させた多層膜からなる人工格子膜とする。
なお、ＣｏＢの原子数比はＣｏ：Ｂ＝９０：１０とる。
【００２４】
また、補助記録層１５としては、製膜Ａｒガス圧を、例えば、０．５Ｐａと磁気記録層１４の製膜ガス圧より低い圧力下で、厚さが、例えば、０．３ｎｍのＣｏＢ膜と厚さが、例えば、１．０ｎｍのＰｄ膜とを交互に４層づつ製膜させた多層膜からなる人工格子膜とする。
なお、この場合も、ＣｏＢの原子数比はＣｏ：Ｂ＝９０：１０とする。
【００２５】
また、保護膜１６としては、厚さが、例えば、５ｎｍのＤＬＣ（ダイアモンド・ライク・カーボン）膜とする。
したがって、全体構造としては、
ＤＬＣ（５ｎｍ）／〔ＣｏＢ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（１．０ｎｍ）〕多層膜（５．２ｎｍ／０．５Ｐａ）／〔ＣｏＢ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（１．０ｎｍ）〕多層膜（１５．７ｎｍ／３Ｐａ）／Ｐｄ（５ｎｍ）／〔ＦｅＣ／Ｃ／ＦｅＣ〕多層膜（２００ｎｍ）／ガラス基板
となる。
【００２６】
なお、磁気ヘッドによる記録・再生特性評価のため、保護膜１６の上にパーフルオロカーボン系の潤滑剤を塗布して潤滑剤層１７を形成する。
また、多層膜の全体の膜厚は、多層膜を形成した後の膜厚を意味し、多層膜を構成する各層の膜厚は製膜時の製膜目標膜厚を意味する。
【００２７】
図２（ｂ）参照
図２（ｂ）は、補助記録層を設ける効果を確認するために作製した第１の比較媒体の概略的断面図であり、この第１の比較媒体は、補助記録層を設けずに、補助記録層の層厚分を磁気記録層と同じ製膜条件で製膜して磁気記録層の層厚を厚くしたものに相当し、全体構造としては、
ＤＬＣ（５ｎｍ）／〔ＣｏＢ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（１．０ｎｍ）〕多層膜（２０．９ｎｍ／３Ｐａ）／Ｐｄ（５ｎｍ）／〔ＦｅＣ／Ｃ／ＦｅＣ〕多層膜（２００ｎｍ）／ガラス基板
となる。
【００２８】
図２（ｃ）参照
図２（ｃ）は、第２の比較媒体の概略的断面図であり、この第２の比較媒体は、第１の比較媒体における裏打層の層厚を約２倍にしたものに実質的に相当し、全体構造としては、
ＤＬＣ（５ｎｍ）／〔ＣｏＢ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（１．０ｎｍ）〕多層膜（２０ｎｍ／３Ｐａ）／Ｐｄ（５ｎｍ）／〔ＦｅＣ／Ｃ／ＦｅＣ〕多層膜（４００ｎｍ）／ガラス基板
となる。
【００２９】
図３参照
図３は、多層膜からなる磁性層（磁気記録層１４）の保磁力Ｈc の製膜Ａｒガス圧依存性の説明図であり、製膜Ａｒガス圧の増加に伴って保磁力Ｈc が増加することが理解され、磁気記録層１４の保磁力をＨc2、補助記録層１５の保磁力をＨc1とした場合、
Ｈc1＜Ｈc2
となる。
なお、Ｃｏより保磁力の小さなＦｅを主構成要素とする裏打層１２の保磁力Ｈc3は当然小さいので、垂直多層磁気記録媒体全体としては、
Ｈc3＜Ｈc1＜Ｈc2
となる。
【００３０】
図４参照
図４は、多層膜からなる磁性層のＫｅｒｒ回転角θk の製膜Ａｒガス圧依存性の説明図であり、製膜Ａｒガス圧の増加に伴ってＫｅｒｒ回転角θk が減少することが理解される。
【００３１】
この場合、磁性層の飽和磁化Ｍs はＫｅｒｒ回転角θk の大きさに比例するので、磁気記録層１４の飽和磁化をＭs2、補助記録層１５の飽和磁化をＭs1とした場合、
Ｍs2＜Ｍs1
となる。
なお、裏打層１２は、強いヘッド磁界で記録するために、高い飽和磁化を要求されるので、裏打層１２の飽和磁化Ｍs3としては、ここでは、
Ｍs2＜Ｍs1，Ｍs3、特に、
Ｍs2＜Ｍs1＜Ｍs3
とする。
【００３２】
また、各磁性層における磁気異方性は、垂直磁気異方性を正とし、磁気記録層１４の磁気異方性をＫu2、補助記録層１５の磁気異方性をＫu1、裏打層１２の磁気異方性をＫu3とした場合、
Ｋu1，Ｋu2＞０，Ｋu3＜０となる。
即ち、磁気記録層１４及び補助記録層１５は垂直磁化膜であり、裏打層１２は面内磁化膜である。
【００３３】
次に、図５を参照して、本発明の第１の実施の形態の記録原理を説明する。
図５は、本発明の第１の実施の形態の記録原理の説明図であり、単磁極ヘッドからなる記録ヘッド２１下向きの矢印で示す記録磁界が印加されると、記録磁界（磁束）は補助記録層１５及び磁気記録層１４を介して記録ヘッド２１と面内軟磁性膜である裏打層１２との間で閉磁路を形成する。
このとき、磁気記録層１４の保磁力Ｈc2よりも大きな外部記録磁界を印加することで記録がなされる。
【００３４】
この本発明の第１の実施の形態においては、上述の保磁力の関係を有する補助記録層１５を設けているので、閉磁路形成時において磁気記録層１４よりも保磁力の小さな補助記録層１５の磁化が磁気記録層１４よりも先に磁化反転し、次いで、磁気記録層１４が磁化反転することになる。
即ち、補助記録層１５と磁気記録層１４は交換結合により磁気的に結合しているので、磁気記録層１４に対してソフトな磁気特性を有する補助記録層１５の磁界応答が磁気記録層１４の磁界応答よりも容易に磁化反転する。
【００３５】
図６参照
図６は、第１の実施の形態、第１の比較媒体、及び、第２の比較媒体のオーバライト（Ｏ／Ｗ）特性〔ｄＢ〕の説明図であり、補助記録層１５を設けていない第１の比較媒体と比較して６ｄＢ程度の良好になっていることが理解される。
なお、この場合の記録ヘッド２１としては、トラック幅を２μｍ、ギャップ長を０．３μｍとし、記録線速度は１３ｍ／ｓとし、５０ｋＦＣＩの上に２００ｋＦＣＩを記録して、記録電流依存性を調べた。
【００３６】
また、裏打層１２の層厚を厚くした第２の比較媒体とほぼ同様のＯ／Ｗ特性が得られているので、裏打層１２の膜厚を薄くすることで形状磁気異方性などによる面内磁気異方性Ｋu3を増加させても、記録磁界を補助する記録補助層１５が記録アシストするので、Ｏ／Ｗ特性の劣化を防ぐことができることが理解される。
【００３７】
次に、図７を参照して本発明の第１の実施の形態の再生原理を説明する。
図７参照
図７は、本発明の第１の実施の形態の再生原理の説明図であり、再生ヘッド２２で検出する再生信号出力は記録層からの漏洩磁界 (再生磁束) の大きさに比例するため、磁気記録層１４より飽和磁化の大きな補助記録層１５を設けているので再生信号出力を増加させることができる。
【００３８】
図８参照
図８は、第１の実施の形態及び第１の比較媒体の再生信号出力の記録周波数依存性の説明図であり、線記録密度に対応する各記録周波数における再生信号出力が向上していることが理解される。
なお、この場合の再生ヘッド２２としては、トラック幅を１μｍ、ギャップ長を０．２μｍとし、再生線速度は１３ｍ／ｓとした。
【００３９】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態においては、相対的に保磁力が小さく且つ飽和磁化の大きな補助記録層を設けているので、裏打層を設けたことによるＯ／Ｗ特性の劣化を抑制することができるとともに、Ｓ／Ｎを向上することができる。
【００４０】
また、補助記録層の製膜工程において製膜Ａｒガス圧を変えるだけで、実質的には磁気記録層と同様の材料で構成しているので、複数チャンバーを用いることなく、同一チャンバ内で磁気特性を制御できることを示し、生産工程の短縮化、簡易化に非常に有意義である。
【００４１】
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この本発明の第２の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体は、上記の第１の実施の形態と全く同様の製造工程・製造条件で作製するものであり、上記の第１の実施の形態における補助記録層の膜厚を変化させたものであるので、垂直多層磁気記録媒体の断面構造の図示は省略する。
【００４２】
図９参照
図９は、４００ｋＦＣＩにおける媒体ノイズＮm 及び平均再生出力ＴＡＡの補助記録層膜厚依存性の説明図であり、媒体ノイズＮm は５ｎｍ程度の膜厚において極小値を有し、補助記録層の膜厚の増加に伴って増加することが理解される。
一方、平均再生出力ＴＡＡは、補助記録層の膜厚の増加に伴って増加し、飽和する傾向が見られる。
【００４３】
図１０参照
図１０は、Ｓ／Ｎの補助記録層の膜厚依存性の説明図であり、図９に示したように、平均再生出力ＴＡＡは、補助記録層の膜厚の増加に伴って増加するものの、媒体ノイズＮm も補助記録層の膜厚の増加に伴って増加するため、Ｓ／Ｎは補助記録層の膜厚の増加に伴って低下する傾向となる。
したがって、補助記録層の膜厚ｔ1 の最適値としては、磁気記録層の膜厚をｔ2 とした場合、
ｔ2 ≧ｔ1
の関係があると判断され、裏打層を含めた全体の関係としては、裏打層の膜厚をｔ3 とした場合、
ｔ3 ＞ｔ2 ≧ｔ1
とすれば良い。
【００４４】
次に、図１１を参照して、本発明の第３の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体を説明する。
図１１参照
図１１は、本発明の第３の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体の概略的断面図であり、実際にはガラス基板に対して対称的に磁性層が設けられるが、ここでは、一方の面側の製膜構造を示す。
上記の第１の実施の形態と同様に、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて、ガラス基板３１上に裏打層３２、中間層３３、磁気記録層３４、補助記録層３５、及び、保護膜３６を順次製膜したのち、潤滑剤層３７を形成する。
この第３の実施の形態においては、裏打層３２、中間層３３、及び、保護膜３６の構成・製造条件は上記の第１の実施の形態と全く同様である。
【００４５】
しかし、磁気記録層３４としては、製膜Ａｒガス圧を、例えば、２．４Ｐａとした圧力下で、厚さが、例えば、０．３ｎｍのＣｏＢ膜と厚さが、例えば、１．０ｎｍのＰｄ膜とを交互に１２層づつ製膜させた多層膜からなる人工格子膜とする。
なお、ＣｏＢの原子数比はＣｏ：Ｂ＝９０：１０とする。
【００４６】
また、補助記録層３５としては、製膜Ａｒガス圧を、磁気記録層３４と同じに２．４Ｐａとし、厚さが、例えば、０．８ｎｍのＣｏＢ膜と厚さが、例えば、０．８ｎｍのＰｄ膜とを交互に３層づつ製膜させた多層膜からなる人工格子膜とする。
なお、この場合、ＣｏＢの原子数比はＣｏ：Ｂ＝９０：１０とする。
【００４７】
この本発明の第３の実施の形態においては、製膜Ａｒガス圧を変えることなく、人工格子膜を構成するＣｏＢ膜とＰｄ膜の層厚比を変化させることによって、補助記録層３５の磁気特性を変化させたものである。
即ち、人工格子膜におけるＣｏＢ膜の膜厚、したがって、Ｃｏ組成比を大きくすることによって、保持力Ｈc1を低下させるとともに、飽和磁化Ｍs1を増加させたものである。
【００４８】
この本発明の第３の実施の形態における垂直多層磁気記録媒体は、Ｏ／Ｗの飽和特性に関しては、第１の比較媒体と比べて、立ち上がり書込電流Ｉw が０．２ｍＡ低くなり記録感度が向上し、また、Ｏ／Ｗ特性自体も６ｄＢ程度良好になっていることが確認された。
【００４９】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態においては、記録層と裏打層の磁気的な分離を行う中間層として非磁性材料で且つその上に堆積させる記録層の配向性が良好なＰｄを用いているが、Ｐｄに限られるものではなく、Ｃ，Ｓｉなどのメタロイド（半金属）を単体で、或いは、メタロイド元素を１種類含むＰｄＢのような合金膜で用いても良い。
【００５０】
また、上記の各実施の形態においては、裏打層をＦｅＣ／Ｃ／ＦｅＣの多層構造で構成しているが、Ｆｅ／Ｃ／Ｆｅで構成しても良く、或いは、ＦｅＣ単層で構成しても良いものであり、さらには、ＦｅＴａＣ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＺｒ等を用いても良い。
【００５１】
また、上記の各実施の形態においては、磁気記録層及び補助記録層に結晶粒径を小さくするためにＢを添加しているが、Ｂの添加は必ずしも必要がないものである。
【００５２】
また、上記の各実施の形態においては、磁気記録層及び補助記録層に用いる遷移金属元素としてＣｏのみを用いているが、Ｃｏに限られるものではなく、Ｆｅを用いても良いし、ＣｏとＦｅとを混合して用いても良いものである。
【００５３】
また、上記の第３の実施の形態においては、補助記録層のＣｏＢ層の膜厚を厚くすることで、磁気記録層に対して飽和磁化Ｍs の増加、保磁力Ｈc の低下を行ったが、添加するＢを添加量を制御しても良いし、さらには、Ｏ（酸素）を添加して、即ち、酸化膜として各磁性層の磁気特性を変えても良いものである。
【００５４】
ここで、再び、図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１） 基板側から順に面内軟磁性膜である裏打層２、前記裏打層２と磁気情報を記録する配向性を有する磁気記録層４とを磁気的に分離するとともに前記磁気記録層４の配向性を向上する中間層３、前記磁気記録層４、及び、記録磁界補助及び再生信号出力増加のために用いられる配向性を有する補助記録層５とを有する多層構成からなる垂直多層磁気記録媒体において、室温における裏打層２の飽和磁化Ｍｓ３、磁気記録層４の飽和磁化Ｍｓ２及び補助記録層５の飽和磁化Ｍｓ１の関係を、
Ｍｓ２＜Ｍｓ１＜Ｍｓ３
とし、垂直磁気異方性を正としたときに、室温における裏打層２の磁気異方性Ｋｕ３、磁気記録層４の磁気異方性Ｋｕ２及び補助記録層５の磁気異方性Ｋｕ１の関係を、
Ｋｕ２，Ｋｕ１＞０，Ｋｕ３＜０
とし、裏打層２の膜厚ｔ３、磁気記録層４の膜厚ｔ２及び補助記録層５の膜厚ｔ１の関係を、
ｔ３＞ｔ２≧ｔ１
とし、室温における磁気記録層４の保磁力Ｈ ｃ２ 、補助記録層４の保磁力Ｈ ｃ１ 、及び、
裏打層２の保磁力Ｈ ｃ３ との間の関係を、
Ｈ ｃ３ ＜Ｈ ｃ１ ＜Ｈ ｃ２
としたことを特徴とする垂直多層磁気記録媒体。
（付記２） 上記磁気記録層４及び補助記録層５が、Ｃｏを含む多層膜、或いは、Ｃｏにメタロイド元素を１種類以上添加したＣｏ合金層を含む多層膜またはＣｏ酸化物層を含む多層膜のいずれかから構成されていることを特徴とする付記１に記載の垂直多層磁気記録媒体。
（付記３） 上記磁気記録層４及び上記補助記録層５をＣｏまたはＦｅの遷移金属の少なくとも一方を含む多層膜からなる人工格子で構成するとともに、前記磁気記録層４を構成する多層膜の磁性を含む層厚或いは遷移金属の含有量の少なくとも一方を、前記補助記録層５を構成する多層膜の磁性を含む層厚或いは遷移金属の含有量の少なくとも一方より小としたことを特徴とする付記１に記載の垂直多層磁気記録媒体。
（付記４） 付記１乃至３のいずれか１に記載の垂直多層磁気記録媒体を製造する製造方法において、上記磁気記録層４及び補助記録層５の磁気異方性Ｋｕ２，Ｋｕ１を、製膜工程における製膜ガス圧により制御することを特徴とする垂直多層磁気記録媒体の製造方法。 （付記５） 付記１乃至３のいずれか１に記載の垂直多層磁気記録媒体を用いた記録・再生方法において、記録過程においては、上記補助記録層５の磁気情報が、磁気交換結合により上記磁気記録層４に転写され、再生過程においては、前記磁気記録層４の磁気情報が磁気交換結合により前記補助記録層５に転写されることを特徴とする垂直多層磁気記録媒体を用いた記録・再生方法。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、裏打層の影響を相殺するために、磁気記録層より高飽和磁化且つ低保磁力の補助記録層を設けているので、優れたオーバーライト特性と高いＳ／Ｎを有する垂直磁気記録媒体を実現することができ、特に、製膜ガス圧を制御するだけで磁気特性を変化することができるので、製造工程を簡素化することができ、それによって、高密度垂直磁気記録媒体を用いた高密度磁気記録装置の実用化及び低コスト化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体の構成説明図である。
【図３】多層膜からなる磁性層の保磁力Ｈc の製膜Ａｒガス圧依存性の説明図である。
【図４】多層膜からなる磁性層のＫｅｒｒ回転角θk の製膜Ａｒガス圧依存性の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の記録原理の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体のＯ／Ｗ特性の説明図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の再生原理の説明図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体の再生信号出力の記録周波数依存性の説明図である。
【図９】媒体ノイズＮm 及び平均再生出力ＴＡＡの補助記録層膜厚依存性の説明図である。
【図１０】Ｓ／Ｎの補助記録層膜厚依存性の説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態の垂直多層磁気記録媒体の概略的断面図である。
【符号の説明】
１ 非磁性基板
２ 裏打層
３ 中間層
４ 磁気記録層
５ 補助記録層
１１ ガラス基板
１２ 裏打層
１３ 中間層
１４ 磁気記録層
１５ 補助記録層
１６ 保護膜
１７ 潤滑剤層
２１ 記録ヘッド
２２ 再生ヘッド
３１ ガラス基板
３２ 裏打層
３３ 中間層
３４ 磁気記録層
３５ 補助記録層
３６ 保護膜
３７ 潤滑剤層
Claims (3)
- 基板側から順に面内軟磁性膜である裏打層、前記裏打層と磁気情報を記録する配向性を有する磁気記録層とを磁気的に分離するとともに前記磁気記録層の配向性を向上する中間層、前記磁気記録層、及び、記録磁界補助及び再生信号出力増加のために用いられる配向性を有する補助記録層とを有する多層構成からなる垂直多層磁気記録媒体において、室温における前記裏打層の飽和磁化Ｍｓ３、前記磁気記録層の飽和磁化Ｍｓ２及び前記補助記録層の飽和磁化Ｍｓ１の関係を、
Ｍｓ２＜Ｍｓ１＜Ｍｓ３
とし、垂直磁気異方性を正としたときに、室温における前記裏打層の磁気異方性Ｋｕ３、前記磁気記録層の磁気異方性Ｋｕ２及び前記補助記録層の磁気異方性Ｋｕ１の関係を、
Ｋｕ２，Ｋｕ１＞０，Ｋｕ３＜０
とし、前記裏打層の膜厚ｔ３、前記磁気記録層の膜厚ｔ２及び前記補助記録層の膜厚ｔ１の関係を、
ｔ３＞ｔ２≧ｔ１
とし、室温における前記磁気記録層の保磁力Ｈ ｃ２ 、前記補助記録層の保磁力Ｈ ｃ１ 、及び、
前記裏打層の保磁力Ｈ ｃ３ との間の関係を、
Ｈ ｃ３ ＜Ｈ ｃ１ ＜Ｈ ｃ２
としたことを特徴とする垂直多層磁気記録媒体。 - 上記磁気記録層及び補助記録層が、Ｃｏを含む多層膜、或いは、Ｃｏにメタロイド元素を１種類以上添加したＣｏ合金層を含む多層膜またはＣｏ酸化物層を含む多層膜のいずれかから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の垂直多層磁気記録媒体。
- 上記磁気記録層及び上記補助記録層をＣｏまたはＦｅの遷移金属の少なくとも一方を含む多層膜からなる人工格子で構成するとともに、前記磁気記録層を構成する多層膜の磁性を含む層厚或いは遷移金属の含有量の少なくとも一方を、前記補助記録層を構成する多層膜の磁性を含む層厚或いは遷移金属の含有量の少なくとも一方より小としたことを特徴とする請求項１に記載の垂直多層磁気記録媒体。
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