JPWO2005034097A1 - 垂直磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記憶装置 - Google Patents
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Abstract
垂直磁気記録媒体は、基板と、基板上に、軟磁性裏打ち層、シード層、磁束スリット層、非磁性中間層、記録層、保護膜、及び潤滑層を順次積層した構成とし、磁束スリット層１３は非磁性部分の境界部を有する略柱状構造の軟磁性粒子を有し、記録ヘッドからの磁束を軟磁性粒子の部分だけに狭窄して磁束の広がりを抑制する。また、磁束スリット層を記録層上に設けた垂直磁気記録媒体を開示する。
Description
本発明は垂直磁気記録媒体および磁気記憶装置に係り、特に高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体および磁気記憶装置に関する。
磁気記憶装置の急速な技術発展により、磁気記録媒体の面内方向に記録する面内記録方式では面記録密度１００Ｇビット／平方インチの実用機がまもなく製品化されようとしている。しかしながら、１００Ｇビット／平方インチを境に、面内記録方式では記録単位のサイズを微小化するにつれて記録された磁化の熱的安定性が問題となってきている。今後、更なる改良により２５０Ｇビット／平方インチまでは実用化可能であるといわれているが、面記録密度の限界にほぼ限界に達している。
一方、磁気記録媒体の垂直方向に記録する垂直記録方式においては、記録単位のサイズを微小化しても適切な厚さを設けることにより熱的安定性を確保できるため、面記録密度がテラ（Ｔ）ビット／平方インチ台まで向上可能であることが予想されている。
垂直磁気記録媒体では、記録層と基板との間に軟磁性裏打ち層を設ける、いわゆる２層垂直磁気記録媒体が主流となっている。２層垂直磁気記録媒体は軟磁性裏打ち層の鏡像効果により記録ヘッドの主磁極からの記録磁界を強め、記録磁界を空間的に集中させて記録磁界の勾配を増大させる働きがある。
しかしながら、主磁極に対向して軟磁性裏打ち層が広がって配置されているので、主磁極から出た磁束は軟磁性裏打ち層に向かって広がり、記録層表面において広がってしまうので、記録層に微細な記録ビットを形成することができないという問題を生じ、高記録密度化を図ることができない。
また、高記録密度化するに従って再生出力の低下と共に媒体ノイズが増大するため、Ｓ／Ｎの向上の検討が進められている。具体的には、記録層の磁性粒子の微細化・孤立化・配向制御・結晶性の向上を図ることが必要であることが知られている。記録層の磁性粒子は、例えば非磁性中間層上に形成されるが、非磁性中間層の結晶配向や結晶性の影響を受けるため、非磁性中間層の設計が重要である。
しかしながら、例えば非磁性中間層の結晶性等を向上するために膜厚を厚くすると、記録層の結晶性は向上するものの記録ヘッドから軟磁性裏打ち層とのスペーシングが増加し磁束が広がってしまうという問題を生ずる。
特開２００２−１６３８１９号公報 特開平３−１３０９０４号公報 特開平６−２９５４３１号公報 特開平１０−３６４４号公報 特開２００１−１３４９１８号公報
一方、磁気記録媒体の垂直方向に記録する垂直記録方式においては、記録単位のサイズを微小化しても適切な厚さを設けることにより熱的安定性を確保できるため、面記録密度がテラ（Ｔ）ビット／平方インチ台まで向上可能であることが予想されている。
垂直磁気記録媒体では、記録層と基板との間に軟磁性裏打ち層を設ける、いわゆる２層垂直磁気記録媒体が主流となっている。２層垂直磁気記録媒体は軟磁性裏打ち層の鏡像効果により記録ヘッドの主磁極からの記録磁界を強め、記録磁界を空間的に集中させて記録磁界の勾配を増大させる働きがある。
しかしながら、主磁極に対向して軟磁性裏打ち層が広がって配置されているので、主磁極から出た磁束は軟磁性裏打ち層に向かって広がり、記録層表面において広がってしまうので、記録層に微細な記録ビットを形成することができないという問題を生じ、高記録密度化を図ることができない。
また、高記録密度化するに従って再生出力の低下と共に媒体ノイズが増大するため、Ｓ／Ｎの向上の検討が進められている。具体的には、記録層の磁性粒子の微細化・孤立化・配向制御・結晶性の向上を図ることが必要であることが知られている。記録層の磁性粒子は、例えば非磁性中間層上に形成されるが、非磁性中間層の結晶配向や結晶性の影響を受けるため、非磁性中間層の設計が重要である。
しかしながら、例えば非磁性中間層の結晶性等を向上するために膜厚を厚くすると、記録層の結晶性は向上するものの記録ヘッドから軟磁性裏打ち層とのスペーシングが増加し磁束が広がってしまうという問題を生ずる。
そこで、本発明は上記の課題を解決した新規かつ有用な垂直磁気記録媒体、その製造方法、及び磁気記憶装置を提供することを概括課題とする。
本発明のより具体的な課題は、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制して、記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻とする、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を提供することである。
本発明のより具体的な他の課題は、記録層の結晶粒子の微細化及び孤立化を同時に促進してＳ／Ｎを高めることができ、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を提供することである。
本発明の第一の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に磁束スリット層を有し、前記磁束スリット層は、面内方向に磁気的に略孤立化した略柱状構造を有する軟磁性層であることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、軟磁性裏打ち層と記録層との間に設けられた磁束スリット層が、面内方向に磁気的に略孤立化した略柱状構造を有する軟磁性層であるので、記録ヘッドからの磁束が磁束スリット層内で面内方向への広がりが抑制され、かつ柱状構造の部分が軟磁性であるので、磁束を集中させることができる。したがって、記録層において記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻とすることができ、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を実現することができる。
本発明の第二の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層とを有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記軟磁性裏打ち層を形成する工程と、記録層を形成する工程と、を備え、前記軟磁性裏打ち層を形成する工程と、記録層を形成する工程との間に、記録層を形成する工程よりも同程度以上の雰囲気ガス圧で軟磁性材料よりなる磁束スリット層を形成する工程を更に備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法が提供される。
本発明によれば、軟磁性裏打ち層と記録層との間に設けられた磁束スリット層は、記録層を成膜する場合と同程度かそれ以上の高い雰囲気ガス圧で成膜されているので、軟磁性材料中に雰囲気ガスが取り込まれ柱状構造が形成される。したがって、面内方向に磁気的に略孤立化した略柱状構造を有する軟磁性層が形成される。したがって、記録ヘッドからの磁束が磁束スリット層内で面内方向への広がりが抑制され、かつ柱状構造の部分が軟磁性であるので、磁束を集中させることができる。
本発明の第三の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた非磁性中間層と、前記非磁性中間層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記非磁性中間層は、非磁性粒子と、該非磁性粒子を囲む非磁性の第１の非固溶相からなり、前記記録層は、磁性粒子と、該磁性粒子を囲む非磁性の第２の非固溶相からなり、前記磁性粒子は、柱状構造を有し、前記非磁性粒子上にエピタキシャル成長されてなることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、記録層の下側に設けられる非磁性中間層が非磁性粒子及び第１の非固溶相から形成され、非磁性粒子が自已形成的に離隔して配置される。更に非磁性粒子上に記録層の磁性粒子がエピタキシャル成長するので、磁性粒子の粒径及び隣り合う磁性粒子の間隙を制御することができる。したがって、磁性粒子の微細化及び孤立化を同時に実現することができ、媒体ノイズを低減してＳ／Ｎを高めることができ、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を実現することができる。
ここで、本明細書においてエピタキシャル成長は、下地となる第一層とその上に結晶成長する第二層において、膜の成長方向の結晶面についてほぼ格子整合（約１０％以下の第一層と第二層との格子不整合を含む）がとれた状態で第一層に対して結晶成長することを意味し、更に成長方向に垂直な方向、すなわち面内方向については、特定の結晶方位の関係を有する場合に加え、特定の結晶方位の関係を有しない場合も含む。
本発明の第四の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記記録層上に軟磁性遮蔽層を有し、所定の磁界量において磁気飽和した前記軟磁性遮蔽層の一部の領域を記録磁界が通過して前記記録層が磁化されることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、記録層上に設けられた軟磁性遮蔽層の一部の領域を記録磁界により磁気的な飽和領域を形成して、飽和領域のみを記録磁界が通過することにより飽和領域の下側の記録層を磁化する。したがって、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制することができ、隣接トラックイレーズを防止することができる。また、記録ヘッドからの磁束が集中するので、記録磁界が高められ、記録層の書き込み性能を向上することができる。
本発明の第五の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記記録層上に磁束スリット層を有し、前記磁束スリット層は、磁性粒子が面内方向において磁気的に略孤立化して配置されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、磁束スリット層が記録層上に設けられ、磁束スリット層を構成する磁性粒子が面内方向に磁気的に略孤立化して配置されているので、記録ヘッドから磁束スリット層及び記録層を介して軟磁性裏打ち層に流通する磁束が、磁束スリット層において磁性粒子を通過するように狭窄され、記録ヘッドから記録層にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。
本発明の第六の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記記録層上に磁束スリット層を有し、前記磁束スリット層は、強磁性材料よりなる強磁性母相と、面内方向に配置された非磁性粒子よりなることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、強磁性母相中に非磁性微粒子が配置されてなる磁束スリット層が記録層上に設けられているので、記録ヘッドから磁束スリット層及び記録層を介して軟磁性裏打ち層に流通する磁束が、磁束スリット層において非磁性粒子間の強磁性母相を通過するように狭窄され、記録ヘッドから記録層にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。
本発明の第七の観点によれば、上記いずれかの垂直磁気記録媒体と、記録再生手段とを備えた磁気記憶装置が提供される。
本発明によれば、垂直磁気記録媒体は記録ヘッドからの磁束を記録層において記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻とすることができ、また、磁性粒子の微細化及び孤立化を同時に実現してＳ／Ｎを高めることができるので、高密度記録の磁気記憶装置を実現することができる。
本発明の第八の観点によれば、磁性裏打ち層と、該軟磁性裏打ち層の上方に設けられた記録層を有し、記録ヘッドからの磁束が前記記録層を通り軟磁性裏打ち層に流通して記録層が磁化される垂直磁気記録媒体であって、
前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料を含む磁束制御層を有し、超伝導状態の前記磁束制御層の一部に常伝導状態の領域を形成して前記磁束を流通させることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、磁束制御層は超伝導状態となり、完全反磁性体となっているので、記録ヘッドからの磁束は磁束制御層において遮断される。磁束制御層の一部の領域を加熱して常伝導状態に変化させることにより、常伝導状態となった領域だけを磁束が通過することができるので、その領域に磁束が集中し、その領域に節した記録層に磁束を集中させることができる。したがって磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。
本発明のより具体的な課題は、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制して、記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻とする、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を提供することである。
本発明のより具体的な他の課題は、記録層の結晶粒子の微細化及び孤立化を同時に促進してＳ／Ｎを高めることができ、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を提供することである。
本発明の第一の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に磁束スリット層を有し、前記磁束スリット層は、面内方向に磁気的に略孤立化した略柱状構造を有する軟磁性層であることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、軟磁性裏打ち層と記録層との間に設けられた磁束スリット層が、面内方向に磁気的に略孤立化した略柱状構造を有する軟磁性層であるので、記録ヘッドからの磁束が磁束スリット層内で面内方向への広がりが抑制され、かつ柱状構造の部分が軟磁性であるので、磁束を集中させることができる。したがって、記録層において記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻とすることができ、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を実現することができる。
本発明の第二の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層とを有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記軟磁性裏打ち層を形成する工程と、記録層を形成する工程と、を備え、前記軟磁性裏打ち層を形成する工程と、記録層を形成する工程との間に、記録層を形成する工程よりも同程度以上の雰囲気ガス圧で軟磁性材料よりなる磁束スリット層を形成する工程を更に備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法が提供される。
本発明によれば、軟磁性裏打ち層と記録層との間に設けられた磁束スリット層は、記録層を成膜する場合と同程度かそれ以上の高い雰囲気ガス圧で成膜されているので、軟磁性材料中に雰囲気ガスが取り込まれ柱状構造が形成される。したがって、面内方向に磁気的に略孤立化した略柱状構造を有する軟磁性層が形成される。したがって、記録ヘッドからの磁束が磁束スリット層内で面内方向への広がりが抑制され、かつ柱状構造の部分が軟磁性であるので、磁束を集中させることができる。
本発明の第三の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた非磁性中間層と、前記非磁性中間層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記非磁性中間層は、非磁性粒子と、該非磁性粒子を囲む非磁性の第１の非固溶相からなり、前記記録層は、磁性粒子と、該磁性粒子を囲む非磁性の第２の非固溶相からなり、前記磁性粒子は、柱状構造を有し、前記非磁性粒子上にエピタキシャル成長されてなることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、記録層の下側に設けられる非磁性中間層が非磁性粒子及び第１の非固溶相から形成され、非磁性粒子が自已形成的に離隔して配置される。更に非磁性粒子上に記録層の磁性粒子がエピタキシャル成長するので、磁性粒子の粒径及び隣り合う磁性粒子の間隙を制御することができる。したがって、磁性粒子の微細化及び孤立化を同時に実現することができ、媒体ノイズを低減してＳ／Ｎを高めることができ、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を実現することができる。
ここで、本明細書においてエピタキシャル成長は、下地となる第一層とその上に結晶成長する第二層において、膜の成長方向の結晶面についてほぼ格子整合（約１０％以下の第一層と第二層との格子不整合を含む）がとれた状態で第一層に対して結晶成長することを意味し、更に成長方向に垂直な方向、すなわち面内方向については、特定の結晶方位の関係を有する場合に加え、特定の結晶方位の関係を有しない場合も含む。
本発明の第四の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記記録層上に軟磁性遮蔽層を有し、所定の磁界量において磁気飽和した前記軟磁性遮蔽層の一部の領域を記録磁界が通過して前記記録層が磁化されることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、記録層上に設けられた軟磁性遮蔽層の一部の領域を記録磁界により磁気的な飽和領域を形成して、飽和領域のみを記録磁界が通過することにより飽和領域の下側の記録層を磁化する。したがって、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制することができ、隣接トラックイレーズを防止することができる。また、記録ヘッドからの磁束が集中するので、記録磁界が高められ、記録層の書き込み性能を向上することができる。
本発明の第五の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記記録層上に磁束スリット層を有し、前記磁束スリット層は、磁性粒子が面内方向において磁気的に略孤立化して配置されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、磁束スリット層が記録層上に設けられ、磁束スリット層を構成する磁性粒子が面内方向に磁気的に略孤立化して配置されているので、記録ヘッドから磁束スリット層及び記録層を介して軟磁性裏打ち層に流通する磁束が、磁束スリット層において磁性粒子を通過するように狭窄され、記録ヘッドから記録層にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。
本発明の第六の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記記録層上に磁束スリット層を有し、前記磁束スリット層は、強磁性材料よりなる強磁性母相と、面内方向に配置された非磁性粒子よりなることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、強磁性母相中に非磁性微粒子が配置されてなる磁束スリット層が記録層上に設けられているので、記録ヘッドから磁束スリット層及び記録層を介して軟磁性裏打ち層に流通する磁束が、磁束スリット層において非磁性粒子間の強磁性母相を通過するように狭窄され、記録ヘッドから記録層にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。
本発明の第七の観点によれば、上記いずれかの垂直磁気記録媒体と、記録再生手段とを備えた磁気記憶装置が提供される。
本発明によれば、垂直磁気記録媒体は記録ヘッドからの磁束を記録層において記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻とすることができ、また、磁性粒子の微細化及び孤立化を同時に実現してＳ／Ｎを高めることができるので、高密度記録の磁気記憶装置を実現することができる。
本発明の第八の観点によれば、磁性裏打ち層と、該軟磁性裏打ち層の上方に設けられた記録層を有し、記録ヘッドからの磁束が前記記録層を通り軟磁性裏打ち層に流通して記録層が磁化される垂直磁気記録媒体であって、
前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料を含む磁束制御層を有し、超伝導状態の前記磁束制御層の一部に常伝導状態の領域を形成して前記磁束を流通させることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、磁束制御層は超伝導状態となり、完全反磁性体となっているので、記録ヘッドからの磁束は磁束制御層において遮断される。磁束制御層の一部の領域を加熱して常伝導状態に変化させることにより、常伝導状態となった領域だけを磁束が通過することができるので、その領域に磁束が集中し、その領域に節した記録層に磁束を集中させることができる。したがって磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図２は、第１の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図３は、第１の実施の形態の第２の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図４は、実施例１、２、及び比較例１に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。
図５は、実施例３及び比較例２に係る垂直磁気記録媒体のＳ／Ｎｍ特性を示す図である。
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図７Ａ〜７Ｃは、各々実施例４、５、及び比較例３に係る垂直磁気記録媒体の記録層を平面視したＴＥＭ写真の模式図である。
図８は、実施例４及び５に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図１０は、第３の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の記録の様子を示す図である。
図１１は、図１０を平面視した図である。
図１２は、第３の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の再生の様子を示す図である。
図１３は、図１２を平面視した図である。
図１４は、磁界を印加して磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。
図１５は、スパッタ粒子を斜めに入射させて磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。
図１６は、第３の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図１７は、実施例６のＳ／Ｎｍと軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。
図１８は、隣接トラックイレーズ試験における実施例６の再生出力低下率と軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。
図１９は、実施例６のＳ／Ｎｍと記録電流との関係を示す図である。
図２０は、実施例７のＳ／Ｎｍと非磁性層膜厚との関係を示す図である。
図２１は、本発明の第４の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図２２は、本発明の第５の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図２３は、第５の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図２４は、本発明の第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図２５は、第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の平面図である。
図２６は、第６の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の平面図である。
図２７は、本発明の第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図２８は、第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体に記録する様子を示す図である。
図２９は、図２８に示す垂直磁気記録媒体複合型磁気ヘッド側から見た磁束制御層の状態を説明するための図である。
図３０Ａは、本実施の形態に係る実施例の垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図、図３０Ｂは、比較例に係る垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図である。
図３１は、第７の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図３２Ａは、本発明の第８の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図、図３２Ｂは、図３２ＡのＸ−Ｘ断面図である。
図３３は、本発明の第９の実施の形態の磁気記憶装置の要部を示す図である。
図３４は、垂直磁気記録ヘッド及び垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
発明を実施するための最良の態様
以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
まず、軟磁性裏打ち層と記録層との間に軟磁性材料からなる略柱状構造の磁束スリット層が設けられた、本発明の第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図１を参照するに、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体１０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、磁束スリット層１４、非磁性中間層１５、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
基板１１は、例えば、結晶化ガラス基板、強化ガラス基板、Ｓｉ基板、アルミニウム合金基板などから構成され、垂直磁気記録媒体１０がテープ状である場合はポリエステル（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、耐熱性に優れたポリイミド（ＰＩ）などのフィルムを用いることができる。
軟磁性裏打ち層１２は、例えば、厚さが５０ｎｍ〜２μｍであり、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃ、Ｂから選択された少なくとも１種類の元素を含む非晶質もしくは微結晶の合金、またはこれらの合金の積層膜から構成される。記録磁界を集中することができる点では飽和磁束密度Ｂｓが１．０Ｔ以上の軟磁性材料が好ましい。例えば、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＣｒＮｂ、ＮｉＦｅＮｂなどを用いることができる。軟磁性裏打ち層１２は、メッキ法、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）などにより形成される。軟磁性裏打ち層１２は、記録ヘッドからのほぼ総ての磁束を吸収するためのもので、飽和記録するためには飽和磁束密度Ｂｓと膜厚の積の値が大きい方が好ましい。また、軟磁性裏打ち層１２は、高転送レートでの書込性の点では高周波透磁率が高い方が好ましい。
シード層１３は、例えば厚さが１．０ｎｍ〜１０ｎｍであり、Ｔａ、Ｃ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｈｆ、Ｍｇ、及びこれらの合金から選択される。この上に形成される磁束スリット層１４の結晶性を高めると共に、磁束スリット層１４と軟磁性裏打ち層１２との結晶配向又は結晶成長の関係を切り、さらに磁気的な相互作用を切ることができる。なお、シード層は設けてもよく、設けなくてもよい。
磁束スリット層１４は、例えば厚さが０．５ｎｍ〜２０ｎｍであり、軟磁性材料から形成されている。磁束スリット層１４は、軟磁性材料の軟磁性粒子と、隣り合う軟磁性粒子との境界部が軟磁性材料の低密度体から構成されている。軟磁性粒子は、膜面に対して垂直に延びており、底の部分は下地のシード層から成長し、表面は非磁性中間層１５に達する略柱状構造を有している。境界部は、軟磁性粒子を構成する軟磁性材料にＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガスが取り込まれ、非晶質状態を形成している。したがって、境界部は軟磁性を失っているか、飽和磁束密度が軟磁性粒子と比較して低くなっている。なお、境界部には上記不活性ガスの他に酸素や窒素が含まれていてもよく、酸素や窒素が軟磁性材料と化合物を形成していてもよい。
軟磁性粒子の平均粒径は、（膜面方向に切った断面図における軟磁性粒子の断面積に相当する円の直径を軟磁性粒子）３ｎｍ〜１０ｎｍに設定されることが好ましく、隣り合う軟磁性粒子の平均間隙は０．５ｎｍ〜３ｎｍに設定されることが好ましい。
磁束スリット層１４に用いられる軟磁性材料は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、及びＮｉ系合金から選択された少なくともいずれか一種を主成分する材料から形成される。さらに添加成分として、Ａｌ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｎｂ、及びＣからなる群のうちいずれか１種を更に含んでもよい。例えば、軟磁性材料は、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＦｅＣ、ＦｅＣ、ＮｉＦｅ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＣｏＡｌ、ＦｅＣ膜／Ｃ膜の人工格子膜などが好適である。
後述する非磁性中間層１５がｈｃｐ構造を有する場合は、磁束スリット層１４はｈｃｐ構造あるいはｆｃｃ構造を有することが好ましく、ｈｃｐ構造の（００１）面あるいはｆｃｃ構造の（１１１）面が非磁性中間層１５との界面となることが好ましい。磁束スリット層１４をエピタキシャル成長させることができ、結晶性を向上することができる。
また、磁束スリット層１４の隣り合う軟磁性粒子が境界部により分離されているので、非磁性中間層１５に形成される結晶粒子も同様に分離されて形成される。その結果、非磁性中間層１５上に形成される記録層１６の磁性粒子も同様に分離されて成長するので、磁性粒子の物理的な分離が促進されて、隣り合う磁性粒子の磁気的相互作用を低減することができる。
磁束スリット層１４の磁気異方性は垂直磁気異方性よりも面内磁気異方性が大きい方が好ましい。垂直磁気異方性が大きい場合、再生時に膜面に対して垂直方向の磁化成分が揺らぐことによりノイズが増加する。
磁束スリット層１４は、スパッタ法、真空蒸着法などの真空プロセスにより形成される。具体的には、スパッタ法、例えばＤＣマグネトロンスッパタ法を用いて雰囲気をＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス単体あるいは混合ガスを用いて所定の膜厚を形成する。成膜時の真空度は１Ｐａ〜８Ｐａに設定することが好ましい。１Ｐａより低い圧力では、軟磁性粒子と境界部からなる構造が形成され難く、８Ｐａを超えると軟磁性粒子の体積割合が小となり、十分に磁束を通過させることができなくなる。また、隣り合う軟磁性粒子とのより完全な磁気的分離の点では２Ｐａ以上が好ましく、記録層１６の良好なエピタキシャル成長の点からは６Ｐａ以下が好ましい。また、成膜時の基板温度は０℃〜１５０℃（特に１５℃〜８０℃）に設定することが好ましい。なお、境界部の形成促進の点では、雰囲気ガスに軟磁性粒子の磁気的特性を劣化させない程度の窒素ガスや酸素ガスを混合してもよい。
前記非磁性中間層１５は、例えば厚さが２ｎｍ〜３０ｎｍであり、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｉ、Ｈｆ、及びこれらの合金などの非磁性材料より構成される。非磁性中間層１５は、例えば、Ｒｕ膜、ＲｕＣｏ膜、ＣｏＣｒ膜などが挙げられ、ｈｃｐ構造を有することが好ましい。記録層１６がｈｃｐ構造を有する場合はエピタキシャル成長させることができ、記録層１６の結晶性を向上することができる。
前記記録層１６は、膜厚方向に磁化容易軸を有するいわゆる垂直磁化膜であり、厚さ３ｎｍ〜３０ｎｍのＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金からなる群のうちいずれかの材料から構成される。ここで、Ｍは、Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ及びこれらの合金から選択される。このような強磁性合金は柱状構造を有し、ｈｃｐ構造の場合は、膜厚方向すなわち成長方向が（００１）面となり、膜厚方向に磁化容易軸を有する。記録層１６は、例えば、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＴａＮｂなどが挙げられる。
また、記録層１６は、さらにＳｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、Ｍｇから選択された少なくともいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｃ、及びＮから選択された少なくともいずれか１種の元素との化合物からなる非磁性材料を含み、上述した強磁性合金の柱状構造の結晶粒子と、隣り合う結晶粒子を物理的に分離する非磁性相から構成されてもよい。記録層１６は、例えば、（ＣｏＰｔ）−（ＳｉＯ２）、（ＣｏＣｒＰｔ）−（ＳｉＯ２）、（ＣｏＣｒＰｔＢ）−（ＭｇＯ）などが挙げられる。磁性粒子が柱状構造を形成し、非磁性相が磁性粒子を囲むように形成されるので、磁性粒子が互いに分離され、磁性粒子間の相互作用を効果的に抑制あるいは切って媒体ノイズを低減することができる。
また、記録層１６はＣｏ／Ｐｄ、ＣｏＢ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＢ／Ｐｔなどの人工格子膜であってもよい。人工格子膜は、例えばＣｏＢ（厚さ：０．３ｎｍ）／Ｐｄ（厚さ０．８ｎｍ）を交互に各々を５層から３０層を積層して構成される。これらの人工格子膜は垂直磁気異方性が大きいので熱的安定性に優れている。
保護膜１８は、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＦＣＡ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｃａｔｈｏｄｉｃ Ａｒｃ）法などにより形成され、例えば、厚さが０．５ｎｍ〜１５ｎｍのアモルファスカーボン、水素化カーボン、窒化カーボン、酸化アルミニウムなどにより構成される。
潤滑層１９は、引き上げ法、スピンコート法などにより塗布され、厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍ、パーフルオロポリエーテルが主鎖の潤滑剤などのより構成される。潤滑剤としては、例えば、ＺＤｏｌ、Ｚ２５（以上Ｍｏｎｔｅ Ｆｌｕｏｓ社製）Ｚテトラオール、ＡＭ３００１（以上アウジモント社製）等を用いることができる。
磁束スリット層が設けられていない従来の垂直磁気記録媒体では、記録の際に、磁気ヘッドからの磁束が軟磁性裏打ち層に向かって広がっていたのに対し、本実施の形態の垂直磁気記録媒体では、磁束スリット層１４が略柱状構造の軟磁性粒子と非磁性の境界部から形成され、磁束は透磁率の高い軟磁性粒子だけを通過するので、磁束を軟磁性粒子の部分だけに狭窄することで磁束の広がりを抑制し、記録層１６において磁束を集中させることができる。したがって、記録磁界を高め、かつ記録磁界の空間分布を急峻とすることができるので、高記録密度で記録することができる。
また、本実施の形態の垂直磁気記録媒体では、磁束シード層の軟磁性粒子が物理的に分離されているので、非磁性中間層１５を介して形成される記録層１６の磁性粒子の物理的な分離が促進される。その結果、隣り合う磁性粒子同士の磁気的相互作用を低減でき媒体ノイズを低減することができる。
図２は、第１の実施の形態の第１の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２を参照するに、垂直磁気記録媒体３０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、磁束スリット層１４、非磁性中間層１５、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。本変形例に係る垂直磁気記録媒体３０は、シード層１３と磁束スリット層１４との間に更に下地層３１を設けていることに特徴がある。
下地層３１は、例えば厚さが０．５ｎｍ〜２０ｎｍであり、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、及びＮｉ系合金から選択される少なくともいずれか一種を主成分とする軟磁性材料から構成される。さらに添加成分として、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ、及びＺｒからなる群のうちいずれか１種を更に含んでもよい。磁束スリット層１４の成長核として機能することにより、磁束スリット層１４の軟磁性粒子の結晶性を向上し、あるいは孤立化を促進することができる。また、軟磁性を有することにより、記録ヘッド−軟磁性裏打ち層間のスペーシングを低減することができる。下地層３１は例えば、スパッタ法、真空蒸着法などの真空プロセスにより形成され、磁束スリット層１４を形成する際の雰囲気ガス圧力よりも低い雰囲気ガス圧力、例えば２Ｐａ以下に設定することが好ましい。良質の成長核あるいは初期成長層を形成することができる。
本変形例によれば、磁束スリット層１４の軟磁性粒子の結晶性が向上するので、非磁性中間層１５を介して形成される記録層１６の磁性粒子の結晶性を一層向上することができる。その結果、記録層１６の異方性磁界を向上し、保磁力を向上することが出来る。
図３は、第１の実施の形態の第２の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図３を参照するに、垂直磁気記録媒体３５は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、磁束スリット層３６、シード層１３、非磁性中間層１５、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。本変形例に係る垂直磁気記録媒体３５は、磁性裏打ち層１２上に接して磁束スリット層３６を設けていることに特徴がある。
磁束スリット層３６は、上述した図１に示す磁束スリット層１４と略同様である。磁束スリット層３６は厚さは０．３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲に設定されることが好ましく、磁束スリット層３６の面内異方性は、軟磁性裏打ち層１２の面内異方性と同程度あるいはそれよりも大きく設定されることが好ましい。磁束スリット層３６の薄膜化により面内異方性を高め、スパイクノイズ等の軟磁性裏打ち層１２起因のノイズを抑制することができる。また、磁束スリット層３６が軟磁性裏打ち層１２に接しているので、軟磁性裏打ち層１２表面での磁束の広がりを効果的に抑制することができ、記録層１６での磁束の狭窄効果を一層高めることができる。
また、磁束スリット層３６は垂直異方性よりも面内磁気異方性が大であるので、再生時に軟磁性裏打ち層１２の磁化が面に垂直方向に揺らぐことにより発生するスパイクノイズを一層低減することができる。
本変形例の垂直磁気記録媒体では、第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の効果に加え、上述したように、記録時の磁束狭窄効果を一層高め、さらに軟磁性裏打ち層１２に起因するノイズを低減することができる。
なお、第１の実施の形態の垂直磁気記録媒体または第１の変形例と、第２の変形例とを組み合わせてもよい。
以下に本実施の形態に係る実施例及び本発明によらない比較例を示す。
図２は、第１の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図３は、第１の実施の形態の第２の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図４は、実施例１、２、及び比較例１に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。
図５は、実施例３及び比較例２に係る垂直磁気記録媒体のＳ／Ｎｍ特性を示す図である。
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図７Ａ〜７Ｃは、各々実施例４、５、及び比較例３に係る垂直磁気記録媒体の記録層を平面視したＴＥＭ写真の模式図である。
図８は、実施例４及び５に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図１０は、第３の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の記録の様子を示す図である。
図１１は、図１０を平面視した図である。
図１２は、第３の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の再生の様子を示す図である。
図１３は、図１２を平面視した図である。
図１４は、磁界を印加して磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。
図１５は、スパッタ粒子を斜めに入射させて磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。
図１６は、第３の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図１７は、実施例６のＳ／Ｎｍと軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。
図１８は、隣接トラックイレーズ試験における実施例６の再生出力低下率と軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。
図１９は、実施例６のＳ／Ｎｍと記録電流との関係を示す図である。
図２０は、実施例７のＳ／Ｎｍと非磁性層膜厚との関係を示す図である。
図２１は、本発明の第４の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図２２は、本発明の第５の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図２３は、第５の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図２４は、本発明の第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図２５は、第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の平面図である。
図２６は、第６の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の平面図である。
図２７は、本発明の第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図２８は、第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体に記録する様子を示す図である。
図２９は、図２８に示す垂直磁気記録媒体複合型磁気ヘッド側から見た磁束制御層の状態を説明するための図である。
図３０Ａは、本実施の形態に係る実施例の垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図、図３０Ｂは、比較例に係る垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図である。
図３１は、第７の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
図３２Ａは、本発明の第８の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図、図３２Ｂは、図３２ＡのＸ−Ｘ断面図である。
図３３は、本発明の第９の実施の形態の磁気記憶装置の要部を示す図である。
図３４は、垂直磁気記録ヘッド及び垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
発明を実施するための最良の態様
以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
まず、軟磁性裏打ち層と記録層との間に軟磁性材料からなる略柱状構造の磁束スリット層が設けられた、本発明の第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図１を参照するに、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体１０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、磁束スリット層１４、非磁性中間層１５、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
基板１１は、例えば、結晶化ガラス基板、強化ガラス基板、Ｓｉ基板、アルミニウム合金基板などから構成され、垂直磁気記録媒体１０がテープ状である場合はポリエステル（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、耐熱性に優れたポリイミド（ＰＩ）などのフィルムを用いることができる。
軟磁性裏打ち層１２は、例えば、厚さが５０ｎｍ〜２μｍであり、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃ、Ｂから選択された少なくとも１種類の元素を含む非晶質もしくは微結晶の合金、またはこれらの合金の積層膜から構成される。記録磁界を集中することができる点では飽和磁束密度Ｂｓが１．０Ｔ以上の軟磁性材料が好ましい。例えば、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＣｒＮｂ、ＮｉＦｅＮｂなどを用いることができる。軟磁性裏打ち層１２は、メッキ法、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）などにより形成される。軟磁性裏打ち層１２は、記録ヘッドからのほぼ総ての磁束を吸収するためのもので、飽和記録するためには飽和磁束密度Ｂｓと膜厚の積の値が大きい方が好ましい。また、軟磁性裏打ち層１２は、高転送レートでの書込性の点では高周波透磁率が高い方が好ましい。
シード層１３は、例えば厚さが１．０ｎｍ〜１０ｎｍであり、Ｔａ、Ｃ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｈｆ、Ｍｇ、及びこれらの合金から選択される。この上に形成される磁束スリット層１４の結晶性を高めると共に、磁束スリット層１４と軟磁性裏打ち層１２との結晶配向又は結晶成長の関係を切り、さらに磁気的な相互作用を切ることができる。なお、シード層は設けてもよく、設けなくてもよい。
磁束スリット層１４は、例えば厚さが０．５ｎｍ〜２０ｎｍであり、軟磁性材料から形成されている。磁束スリット層１４は、軟磁性材料の軟磁性粒子と、隣り合う軟磁性粒子との境界部が軟磁性材料の低密度体から構成されている。軟磁性粒子は、膜面に対して垂直に延びており、底の部分は下地のシード層から成長し、表面は非磁性中間層１５に達する略柱状構造を有している。境界部は、軟磁性粒子を構成する軟磁性材料にＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガスが取り込まれ、非晶質状態を形成している。したがって、境界部は軟磁性を失っているか、飽和磁束密度が軟磁性粒子と比較して低くなっている。なお、境界部には上記不活性ガスの他に酸素や窒素が含まれていてもよく、酸素や窒素が軟磁性材料と化合物を形成していてもよい。
軟磁性粒子の平均粒径は、（膜面方向に切った断面図における軟磁性粒子の断面積に相当する円の直径を軟磁性粒子）３ｎｍ〜１０ｎｍに設定されることが好ましく、隣り合う軟磁性粒子の平均間隙は０．５ｎｍ〜３ｎｍに設定されることが好ましい。
磁束スリット層１４に用いられる軟磁性材料は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、及びＮｉ系合金から選択された少なくともいずれか一種を主成分する材料から形成される。さらに添加成分として、Ａｌ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｎｂ、及びＣからなる群のうちいずれか１種を更に含んでもよい。例えば、軟磁性材料は、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＦｅＣ、ＦｅＣ、ＮｉＦｅ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＣｏＡｌ、ＦｅＣ膜／Ｃ膜の人工格子膜などが好適である。
後述する非磁性中間層１５がｈｃｐ構造を有する場合は、磁束スリット層１４はｈｃｐ構造あるいはｆｃｃ構造を有することが好ましく、ｈｃｐ構造の（００１）面あるいはｆｃｃ構造の（１１１）面が非磁性中間層１５との界面となることが好ましい。磁束スリット層１４をエピタキシャル成長させることができ、結晶性を向上することができる。
また、磁束スリット層１４の隣り合う軟磁性粒子が境界部により分離されているので、非磁性中間層１５に形成される結晶粒子も同様に分離されて形成される。その結果、非磁性中間層１５上に形成される記録層１６の磁性粒子も同様に分離されて成長するので、磁性粒子の物理的な分離が促進されて、隣り合う磁性粒子の磁気的相互作用を低減することができる。
磁束スリット層１４の磁気異方性は垂直磁気異方性よりも面内磁気異方性が大きい方が好ましい。垂直磁気異方性が大きい場合、再生時に膜面に対して垂直方向の磁化成分が揺らぐことによりノイズが増加する。
磁束スリット層１４は、スパッタ法、真空蒸着法などの真空プロセスにより形成される。具体的には、スパッタ法、例えばＤＣマグネトロンスッパタ法を用いて雰囲気をＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス単体あるいは混合ガスを用いて所定の膜厚を形成する。成膜時の真空度は１Ｐａ〜８Ｐａに設定することが好ましい。１Ｐａより低い圧力では、軟磁性粒子と境界部からなる構造が形成され難く、８Ｐａを超えると軟磁性粒子の体積割合が小となり、十分に磁束を通過させることができなくなる。また、隣り合う軟磁性粒子とのより完全な磁気的分離の点では２Ｐａ以上が好ましく、記録層１６の良好なエピタキシャル成長の点からは６Ｐａ以下が好ましい。また、成膜時の基板温度は０℃〜１５０℃（特に１５℃〜８０℃）に設定することが好ましい。なお、境界部の形成促進の点では、雰囲気ガスに軟磁性粒子の磁気的特性を劣化させない程度の窒素ガスや酸素ガスを混合してもよい。
前記非磁性中間層１５は、例えば厚さが２ｎｍ〜３０ｎｍであり、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｉ、Ｈｆ、及びこれらの合金などの非磁性材料より構成される。非磁性中間層１５は、例えば、Ｒｕ膜、ＲｕＣｏ膜、ＣｏＣｒ膜などが挙げられ、ｈｃｐ構造を有することが好ましい。記録層１６がｈｃｐ構造を有する場合はエピタキシャル成長させることができ、記録層１６の結晶性を向上することができる。
前記記録層１６は、膜厚方向に磁化容易軸を有するいわゆる垂直磁化膜であり、厚さ３ｎｍ〜３０ｎｍのＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金からなる群のうちいずれかの材料から構成される。ここで、Ｍは、Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ及びこれらの合金から選択される。このような強磁性合金は柱状構造を有し、ｈｃｐ構造の場合は、膜厚方向すなわち成長方向が（００１）面となり、膜厚方向に磁化容易軸を有する。記録層１６は、例えば、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＴａＮｂなどが挙げられる。
また、記録層１６は、さらにＳｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、Ｍｇから選択された少なくともいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｃ、及びＮから選択された少なくともいずれか１種の元素との化合物からなる非磁性材料を含み、上述した強磁性合金の柱状構造の結晶粒子と、隣り合う結晶粒子を物理的に分離する非磁性相から構成されてもよい。記録層１６は、例えば、（ＣｏＰｔ）−（ＳｉＯ２）、（ＣｏＣｒＰｔ）−（ＳｉＯ２）、（ＣｏＣｒＰｔＢ）−（ＭｇＯ）などが挙げられる。磁性粒子が柱状構造を形成し、非磁性相が磁性粒子を囲むように形成されるので、磁性粒子が互いに分離され、磁性粒子間の相互作用を効果的に抑制あるいは切って媒体ノイズを低減することができる。
また、記録層１６はＣｏ／Ｐｄ、ＣｏＢ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＢ／Ｐｔなどの人工格子膜であってもよい。人工格子膜は、例えばＣｏＢ（厚さ：０．３ｎｍ）／Ｐｄ（厚さ０．８ｎｍ）を交互に各々を５層から３０層を積層して構成される。これらの人工格子膜は垂直磁気異方性が大きいので熱的安定性に優れている。
保護膜１８は、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＦＣＡ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｃａｔｈｏｄｉｃ Ａｒｃ）法などにより形成され、例えば、厚さが０．５ｎｍ〜１５ｎｍのアモルファスカーボン、水素化カーボン、窒化カーボン、酸化アルミニウムなどにより構成される。
潤滑層１９は、引き上げ法、スピンコート法などにより塗布され、厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍ、パーフルオロポリエーテルが主鎖の潤滑剤などのより構成される。潤滑剤としては、例えば、ＺＤｏｌ、Ｚ２５（以上Ｍｏｎｔｅ Ｆｌｕｏｓ社製）Ｚテトラオール、ＡＭ３００１（以上アウジモント社製）等を用いることができる。
磁束スリット層が設けられていない従来の垂直磁気記録媒体では、記録の際に、磁気ヘッドからの磁束が軟磁性裏打ち層に向かって広がっていたのに対し、本実施の形態の垂直磁気記録媒体では、磁束スリット層１４が略柱状構造の軟磁性粒子と非磁性の境界部から形成され、磁束は透磁率の高い軟磁性粒子だけを通過するので、磁束を軟磁性粒子の部分だけに狭窄することで磁束の広がりを抑制し、記録層１６において磁束を集中させることができる。したがって、記録磁界を高め、かつ記録磁界の空間分布を急峻とすることができるので、高記録密度で記録することができる。
また、本実施の形態の垂直磁気記録媒体では、磁束シード層の軟磁性粒子が物理的に分離されているので、非磁性中間層１５を介して形成される記録層１６の磁性粒子の物理的な分離が促進される。その結果、隣り合う磁性粒子同士の磁気的相互作用を低減でき媒体ノイズを低減することができる。
図２は、第１の実施の形態の第１の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２を参照するに、垂直磁気記録媒体３０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、磁束スリット層１４、非磁性中間層１５、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。本変形例に係る垂直磁気記録媒体３０は、シード層１３と磁束スリット層１４との間に更に下地層３１を設けていることに特徴がある。
下地層３１は、例えば厚さが０．５ｎｍ〜２０ｎｍであり、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、及びＮｉ系合金から選択される少なくともいずれか一種を主成分とする軟磁性材料から構成される。さらに添加成分として、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ、及びＺｒからなる群のうちいずれか１種を更に含んでもよい。磁束スリット層１４の成長核として機能することにより、磁束スリット層１４の軟磁性粒子の結晶性を向上し、あるいは孤立化を促進することができる。また、軟磁性を有することにより、記録ヘッド−軟磁性裏打ち層間のスペーシングを低減することができる。下地層３１は例えば、スパッタ法、真空蒸着法などの真空プロセスにより形成され、磁束スリット層１４を形成する際の雰囲気ガス圧力よりも低い雰囲気ガス圧力、例えば２Ｐａ以下に設定することが好ましい。良質の成長核あるいは初期成長層を形成することができる。
本変形例によれば、磁束スリット層１４の軟磁性粒子の結晶性が向上するので、非磁性中間層１５を介して形成される記録層１６の磁性粒子の結晶性を一層向上することができる。その結果、記録層１６の異方性磁界を向上し、保磁力を向上することが出来る。
図３は、第１の実施の形態の第２の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図３を参照するに、垂直磁気記録媒体３５は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、磁束スリット層３６、シード層１３、非磁性中間層１５、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。本変形例に係る垂直磁気記録媒体３５は、磁性裏打ち層１２上に接して磁束スリット層３６を設けていることに特徴がある。
磁束スリット層３６は、上述した図１に示す磁束スリット層１４と略同様である。磁束スリット層３６は厚さは０．３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲に設定されることが好ましく、磁束スリット層３６の面内異方性は、軟磁性裏打ち層１２の面内異方性と同程度あるいはそれよりも大きく設定されることが好ましい。磁束スリット層３６の薄膜化により面内異方性を高め、スパイクノイズ等の軟磁性裏打ち層１２起因のノイズを抑制することができる。また、磁束スリット層３６が軟磁性裏打ち層１２に接しているので、軟磁性裏打ち層１２表面での磁束の広がりを効果的に抑制することができ、記録層１６での磁束の狭窄効果を一層高めることができる。
また、磁束スリット層３６は垂直異方性よりも面内磁気異方性が大であるので、再生時に軟磁性裏打ち層１２の磁化が面に垂直方向に揺らぐことにより発生するスパイクノイズを一層低減することができる。
本変形例の垂直磁気記録媒体では、第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の効果に加え、上述したように、記録時の磁束狭窄効果を一層高め、さらに軟磁性裏打ち層１２に起因するノイズを低減することができる。
なお、第１の実施の形態の垂直磁気記録媒体または第１の変形例と、第２の変形例とを組み合わせてもよい。
以下に本実施の形態に係る実施例及び本発明によらない比較例を示す。
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＮｂＺｒ膜（１８０ｎｍ）／シード層：Ｔａ膜（５ｎｍ）／磁束スリット層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ膜（Ｘｎｍ）／記録層：（Ｃｏ７６Ｃｒ９Ｐｔ１５）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ２）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／保護膜：カーボン膜（４ｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１膜（１．５ｎｍ）とした。潤滑層以外はＡｒガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、ＣｏＮｂＺｒ膜、Ｔａ膜の成膜時の雰囲気ガス圧力を０．５Ｐａ、ＮｉＦｅ膜とＲｕ膜の雰囲気ガス圧力を４．０Ｐａとした。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表し、Ｒｕ膜の膜厚Ｘは、Ｘ＝７、１０、１５、２０ｎｍと異ならせたサンプルを作製した。
実施例１のシード層：Ｔａ膜（５ｎｍ）と磁束スリット層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）との間に、さらに雰囲気ガス圧力を０．５Ｐａに設定して下地層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）を形成した以外は実施例１と同様にした。
［比較例１］
実施例１の磁束スリット層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）を雰囲気ガス圧力０．５Ｐａに設定して形成した以外は実施例１と同様にした。
図４は、実施例１、２、及び比較例１に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。図中のαは記録層に対して垂直方向に磁界を印加して測定した磁化曲線の保磁力付近の傾き４π×ΔＭ／ΔＨを示し、αが１に近いほど磁性粒子の磁気的な孤立化が進んでいることを示す。
図４を参照するに、αについては、比較例１では４．１〜４．９であるのに対して、実施例１及び２では１．７〜３．１であるので、実施例１及び２の方が磁性粒子の孤立化が進んでいることが分かる。
規格化保磁力については、比較例１が０．２３〜０．３１であるのに対して、実施例１及び２では０．３３〜０．４５であり大幅に増加している。規格化保磁力は大であるほど、磁性粒子間の磁気的相互作用が小であることを示しているので、実施例１及び２の方が比較例１に対して磁気的相互作用が小さくなっていることが分かる。その結果として媒体ノイズが比較例１に対して実施例１及び２が大幅に低減され、Ｓ／Ｎｍが向上していることが分かる。なお、図示はしないが、実施例２の垂直磁気記録媒体の断面ＴＥＭ観察によれば、磁束スリット層のＮｉＦｅ膜上のＲｕ膜ではほぼ柱状構造の結晶粒子が形成され、さらに記録層の磁性粒子が孤立して形成されていることが確認された。
実施例１と実施例２とを比較すると、Ｓ／Ｎｍについては実施例２の方が実施例１よりも大となっている。実施例２では、実施例１に対して雰囲気ガス圧力を０．５Ｐａに設定して形成したＮｉＦｅ膜（膜厚５ｎｍ）が形成されているので、その上に形成された磁束スリット層としてのＮｉＦｅ膜（雰囲気ガス圧力：４．０Ｐａ、膜厚５ｎｍ）の結晶性が向上し、その優れた結晶性の効果により記録層の磁性粒子の結晶性が向上したものと考えられる。
なお保磁力Ｈｃ及び異方性磁界ＨｋはＶＳＭを用いて測定した。また、媒体ノイズ及びＳ／Ｎｍは、浮上量１７ｎｍの複合型磁気ヘッド（記録ヘッド：単磁極ヘッド、ライトコア幅０．５μｍ、再生ヘッド（ＧＭＲ素子）：リードコア幅０．２５μｍ）を用いて測定し、記録密度は４００ｋＦＣＩとした。
［比較例１］
実施例１の磁束スリット層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）を雰囲気ガス圧力０．５Ｐａに設定して形成した以外は実施例１と同様にした。
図４は、実施例１、２、及び比較例１に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。図中のαは記録層に対して垂直方向に磁界を印加して測定した磁化曲線の保磁力付近の傾き４π×ΔＭ／ΔＨを示し、αが１に近いほど磁性粒子の磁気的な孤立化が進んでいることを示す。
図４を参照するに、αについては、比較例１では４．１〜４．９であるのに対して、実施例１及び２では１．７〜３．１であるので、実施例１及び２の方が磁性粒子の孤立化が進んでいることが分かる。
規格化保磁力については、比較例１が０．２３〜０．３１であるのに対して、実施例１及び２では０．３３〜０．４５であり大幅に増加している。規格化保磁力は大であるほど、磁性粒子間の磁気的相互作用が小であることを示しているので、実施例１及び２の方が比較例１に対して磁気的相互作用が小さくなっていることが分かる。その結果として媒体ノイズが比較例１に対して実施例１及び２が大幅に低減され、Ｓ／Ｎｍが向上していることが分かる。なお、図示はしないが、実施例２の垂直磁気記録媒体の断面ＴＥＭ観察によれば、磁束スリット層のＮｉＦｅ膜上のＲｕ膜ではほぼ柱状構造の結晶粒子が形成され、さらに記録層の磁性粒子が孤立して形成されていることが確認された。
実施例１と実施例２とを比較すると、Ｓ／Ｎｍについては実施例２の方が実施例１よりも大となっている。実施例２では、実施例１に対して雰囲気ガス圧力を０．５Ｐａに設定して形成したＮｉＦｅ膜（膜厚５ｎｍ）が形成されているので、その上に形成された磁束スリット層としてのＮｉＦｅ膜（雰囲気ガス圧力：４．０Ｐａ、膜厚５ｎｍ）の結晶性が向上し、その優れた結晶性の効果により記録層の磁性粒子の結晶性が向上したものと考えられる。
なお保磁力Ｈｃ及び異方性磁界ＨｋはＶＳＭを用いて測定した。また、媒体ノイズ及びＳ／Ｎｍは、浮上量１７ｎｍの複合型磁気ヘッド（記録ヘッド：単磁極ヘッド、ライトコア幅０．５μｍ、再生ヘッド（ＧＭＲ素子）：リードコア幅０．２５μｍ）を用いて測定し、記録密度は４００ｋＦＣＩとした。
本実施例に係る垂直磁気記録媒体として、以下の構成の垂直磁気記録媒体を作製した。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＮｂＺｒ膜（１９０ｎｍ）／磁束スリット層：ＣｏＮｂＺｒ膜（１０ｎｍ）／シード層：Ｔａ膜（２ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ膜（１５ｎｍ）／記録層：（Ｃｏ７１Ｃｒ９Ｐｔ２０）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ２）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／保護膜：カーボン（４ｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１（１．５ｎｍ）とした。潤滑層以外はＡｒガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、軟磁性裏打ち層のＣｏＮｂＺｒ膜、Ｔａ膜の雰囲気ガス圧力を０．５Ｐａ、磁束スリット層のＣｏＮｂＺｒ膜とＲｕ膜の雰囲気ガス圧力を４．０Ｐａとした。
［比較例１］
実施例３の磁束スリット層のＣｏＮｂＺｒ膜を雰囲気ガス圧力０．５Ｐａに設定して形成した以外は実施例１と同様にした。
図５は、実施例３及び比較例２に係る垂直磁気記録媒体のＳ／Ｎｍ特性を示す図である。図５を参照するに、Ｓ／Ｎｍは、２００ｋＦＣＩ以上の記録密度では比較例２に対して実施例３の方が大となっていることが分かる。例えば、４００ｋＦＣＩでは比較例２に対して実施例３の方が１．７ｄＢ増加している。磁束スリット層のＣｏＮｂＺｒ膜を４．０Ｐａの雰囲気ガス圧力で成膜したことにより、比較例２の０．５Ｐａで成膜したＣｏＮｂＺｒ膜より、磁気的な孤立化が促進され記録ヘッドからの磁束の広がりが抑制され、媒体ノイズが低減されたものと推察される。なお、Ｓ／Ｎｍ特性は上述した測定条件と同様である。
（第２の実施の形態）
非磁性中間層及び記録層の非磁性粒子及び磁性粒子が非固溶相に囲まれて分離されて形成された、本発明の第２の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図６を参照するに、垂直磁気記録媒体４０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層４１、記録層４２、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
記録層４２は、厚さが例えば６ｎｍ〜２０ｎｍで、柱状構造を有する磁性粒子４２ａと、磁性粒子４２ａを囲み、隣り合う磁性粒子４２ａを物理的に離隔する非磁性材料からなる第２非固溶相４２ｂから構成されている。磁性粒子４２ａの柱状構造は膜厚方向に延びており、面内方向に配置された多数の磁性粒子４２ａのそれぞれの間を第２非固溶相４２ｂが充填するように形成されている。
磁性粒子４２ａは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金からなる群のうちいずれかの材料から構成される。ここで、Ｍは、Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ及びこれらの合金から選択される。磁性粒子４２ａは膜厚方向に磁化容易軸を有し、磁性粒子４２ａを構成する強磁性合金がｈｃｐ構造を有する場合は、膜厚方向すなわち成長方向が（００１）面となることが好ましい。
磁性粒子４２ａがＣｏＣｒＰｔ合金よりなる場合は、Ｃｏ含有量が５０原子％〜８０原子％、Ｃｒ含有量が５原子％〜２０原子％、Ｐｔ含有量が１５原子％〜３０原子％に設定される。Ｐｔ含有量を従来の磁気記録媒体と比較して多く含有させることにより、垂直異方性磁界を増加して高保磁力化を図ることができる。特にこのような高Ｐｔ含有量は、Ｃｒ系下地に対してエピタキシャル成長が困難であることとされてきたが、本実施の形態の非磁性粒子４２ａの材料を用いることにより結晶性の優れた磁性粒子４２ａを形成することができる。
第２非固溶相４２ｂは、磁性粒子４２ａを形成する強磁性合金と固溶あるいは化合物を形成しない非磁性材料から構成され、非磁性材料は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、Ｔｉ、及びＭｇから選択されるいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｎ、及びＣから選択される少なくともいずれか１種の元素との化合物からなり、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｇＯなどの酸化物や、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、Ｍｇ３Ｎ２などの窒化物や、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＴｉＣなどの炭化物が挙げられる。磁性粒子４２ａはこのような非磁性材料よりなる第２非固溶相４２ｂによって、隣り合う磁性粒子４２ａと物理的に離隔されるので磁気的相互作用が低減され、その結果、媒体ノイズを低減することができる。
第２非固溶相４２ｂを構成する非磁性材料は絶縁性材料であることが好ましい。強磁性を担う電子のトンネル効果による磁性粒子４２ａ間相互作用を低減することができる。
第２非固溶相４２ｂの体積濃度は、記録層４２の体積を基準として、２ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％の範囲に設定されることが好ましい。２ｖｏｌ％を割ると磁性粒子４２ａ間を十分に離隔することができないので磁性粒子４２ａの孤立化を十分に図れず、４０ｖｏｌ％を超えると記録層４２の飽和磁化が著しく低下し再生時の出力が低下する。さらに、第２非固溶相４２ｂの体積濃度は、磁性粒子４２ａの孤立化及び垂直配向分散の点から８ｖｏｌ％〜３０ｖｏｌ％の範囲に設定されることが特に好ましい。
非磁性中間層４１は、例えば厚さが３ｎｍ〜４０ｎｍであり、非磁性材料からなる結晶質の非磁性粒子４１ａと、非磁性粒子４１ａを囲み非磁性粒子４１ａと固溶しない材料からなる第１非固溶相４１ｂから構成される。
非磁性粒子４１ａは、ｈｃｐ構造あるいはｆｃｃ構造を有する、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｈｆ、及びこれらの合金から選択された少なくとも１種の非磁性材料から構成され、例えばＲｕやＣｏＣｒＲｕが挙げられる。非磁性粒子４１ａがｈｃｐ構造の場合は（００１）面、ｆｃｃ構造の場合は（１１１）面が面内方向に対して略平行であることが好ましい。非磁性中間層４１と記録層４２との界面において、非磁性粒子４１ａ上に磁性粒子４２ａをエピタキシャル成長させることができ、非磁性粒子４１ａの粒径及び隣り合う非磁性粒子４１ａとの間隙を制御することにより、磁性粒子４２ａの粒径と隣り合う磁性粒子４２ａの間隙を同時に制御することできる。
また、第１非固溶相４１ｂは、上述した第２非固溶相４２ｂと同様の材料から構成される。第１非固溶相４１ｂの体積濃度は、非磁性中間層４１の体積を基準として、２ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％の範囲に設定されることが好ましい。さらに、第１非固溶相４１ｂの体積濃度は第２非固溶相４２ｂの体積濃度と同等か大きいことが特に好ましく、第１非固溶相４１ｂの体積濃度：第２非固溶相４２ｂの体積濃度＝１：１〜１．５：１の関係を有することがとりわけ好ましい。磁性粒子４２ａが非磁性粒子４１ａ上に成長して粒径が大となる傾向があるので、第１非固溶相４１ｂの体積濃度を第２非固溶相４２ｂの体積濃度に対して同等か大とすることにより、磁性粒子４２ａの孤立化を図ることができる。
非磁性中間層４１の下側に形成した下地層３１により非磁性粒子４１ａの粒径を制御することが好ましい。下地層３１は第１の実施の形態において説明した下地層３１の材料により構成される。下地層３１が非磁性粒子４１ａの成長核として機能することにより、非磁性粒子４１ａの配置を制御し、さらに結晶配向性及び結晶性を向上することができる。
下地層３１の材料のうち、ｆｃｃ構造を有して（１１１）面が基板面に略平行であり、非磁性粒子４１ａとの格子不整合の割合が１０％以下であることが好ましい。すなわち、結晶学的に、下地層３１：ｆｃｃ構造（１１１）面／／非磁性中間層４１：ｆｃｃ構造（１１１）面又はｈｃｐ構造（００１）であり、かつ格子不整合の割合が１０％以下であることが好ましい。
また、下地層３１を軟磁性材料により形成することにより、下地層３１が軟磁性裏打ち層１２の一部として機能するので、磁気ヘッドから軟磁性裏打ち層１２表面までのスペーシングを低減することができ、電磁変換特性を向上することができる。なお、下地層３１は設けてもよく、設けなくてもよい。
なお、本実施の形態の垂直磁気記録媒体４０では、下地層３１の下側にシード層を設けている。第１の実施の形態において説明した機能を有する。なお、下地層３１は設けてもよく、設けなくてもよい。
以下、非磁性中間層４１及び記録層４２を形成する方法を説明する。
非磁性中間層４１及び記録層４２をスパッタ法、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタ装置、ＥＣＲスパッタ装置等を用い、絶縁性材料を含む場合は、ＲＦマグネトロンスパッタ装置等を用いて形成する。
非磁性中間層４１を形成する場合は、非磁性粒子４１ａとなる非磁性材料のスパッタターゲットと、第１非固溶相４１ｂとなる材料のスパッタターゲットを同時にスパッタリングしてもよく、非磁性粒子４１ａとなる非磁性材料と第１非固溶相４１ｂとなる材料とを複合化した材料を用いてもよい。記録層４２を形成する場合は、非磁性中間層４１の場合と同様に、磁性粒子４２ａの磁性材料と第２非固溶相４２ｂの非磁性材料のそれぞれについてスパッタターゲットを用いてもよく、複合化したものを用いてもよい。
成膜時の雰囲気ガス圧力は、２Ｐａ〜８Ｐａの範囲に設定することが好ましい。非磁性粒子４１ａまたは磁性粒子４２ａの孤立化を促進することができる。また、雰囲気ガスはＡｒガス、又は酸素ガスを添加したＡｒガスを用いることが好ましい。
本実施の形態によれば、記録層４２の下側に設けられる非磁性中間層４１が非磁性粒子４１ａ及び第１非固溶相４１ｂから形成され、非磁性粒子４１ａが自己形成的に離隔して配置され、更に非磁性粒子４１ａの表面から記録層４２の磁性粒子４２ａが結晶成長するので、磁性粒子４２ａの粒径及び隣り合う磁性粒子４２ａの間隙を制御することができる。したがって、磁性粒子４２ａの微細化及び孤立化を同時に実現することができる。
［比較例１］
実施例３の磁束スリット層のＣｏＮｂＺｒ膜を雰囲気ガス圧力０．５Ｐａに設定して形成した以外は実施例１と同様にした。
図５は、実施例３及び比較例２に係る垂直磁気記録媒体のＳ／Ｎｍ特性を示す図である。図５を参照するに、Ｓ／Ｎｍは、２００ｋＦＣＩ以上の記録密度では比較例２に対して実施例３の方が大となっていることが分かる。例えば、４００ｋＦＣＩでは比較例２に対して実施例３の方が１．７ｄＢ増加している。磁束スリット層のＣｏＮｂＺｒ膜を４．０Ｐａの雰囲気ガス圧力で成膜したことにより、比較例２の０．５Ｐａで成膜したＣｏＮｂＺｒ膜より、磁気的な孤立化が促進され記録ヘッドからの磁束の広がりが抑制され、媒体ノイズが低減されたものと推察される。なお、Ｓ／Ｎｍ特性は上述した測定条件と同様である。
（第２の実施の形態）
非磁性中間層及び記録層の非磁性粒子及び磁性粒子が非固溶相に囲まれて分離されて形成された、本発明の第２の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図６を参照するに、垂直磁気記録媒体４０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層４１、記録層４２、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
記録層４２は、厚さが例えば６ｎｍ〜２０ｎｍで、柱状構造を有する磁性粒子４２ａと、磁性粒子４２ａを囲み、隣り合う磁性粒子４２ａを物理的に離隔する非磁性材料からなる第２非固溶相４２ｂから構成されている。磁性粒子４２ａの柱状構造は膜厚方向に延びており、面内方向に配置された多数の磁性粒子４２ａのそれぞれの間を第２非固溶相４２ｂが充填するように形成されている。
磁性粒子４２ａは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金からなる群のうちいずれかの材料から構成される。ここで、Ｍは、Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ及びこれらの合金から選択される。磁性粒子４２ａは膜厚方向に磁化容易軸を有し、磁性粒子４２ａを構成する強磁性合金がｈｃｐ構造を有する場合は、膜厚方向すなわち成長方向が（００１）面となることが好ましい。
磁性粒子４２ａがＣｏＣｒＰｔ合金よりなる場合は、Ｃｏ含有量が５０原子％〜８０原子％、Ｃｒ含有量が５原子％〜２０原子％、Ｐｔ含有量が１５原子％〜３０原子％に設定される。Ｐｔ含有量を従来の磁気記録媒体と比較して多く含有させることにより、垂直異方性磁界を増加して高保磁力化を図ることができる。特にこのような高Ｐｔ含有量は、Ｃｒ系下地に対してエピタキシャル成長が困難であることとされてきたが、本実施の形態の非磁性粒子４２ａの材料を用いることにより結晶性の優れた磁性粒子４２ａを形成することができる。
第２非固溶相４２ｂは、磁性粒子４２ａを形成する強磁性合金と固溶あるいは化合物を形成しない非磁性材料から構成され、非磁性材料は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、Ｔｉ、及びＭｇから選択されるいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｎ、及びＣから選択される少なくともいずれか１種の元素との化合物からなり、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｇＯなどの酸化物や、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、Ｍｇ３Ｎ２などの窒化物や、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＴｉＣなどの炭化物が挙げられる。磁性粒子４２ａはこのような非磁性材料よりなる第２非固溶相４２ｂによって、隣り合う磁性粒子４２ａと物理的に離隔されるので磁気的相互作用が低減され、その結果、媒体ノイズを低減することができる。
第２非固溶相４２ｂを構成する非磁性材料は絶縁性材料であることが好ましい。強磁性を担う電子のトンネル効果による磁性粒子４２ａ間相互作用を低減することができる。
第２非固溶相４２ｂの体積濃度は、記録層４２の体積を基準として、２ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％の範囲に設定されることが好ましい。２ｖｏｌ％を割ると磁性粒子４２ａ間を十分に離隔することができないので磁性粒子４２ａの孤立化を十分に図れず、４０ｖｏｌ％を超えると記録層４２の飽和磁化が著しく低下し再生時の出力が低下する。さらに、第２非固溶相４２ｂの体積濃度は、磁性粒子４２ａの孤立化及び垂直配向分散の点から８ｖｏｌ％〜３０ｖｏｌ％の範囲に設定されることが特に好ましい。
非磁性中間層４１は、例えば厚さが３ｎｍ〜４０ｎｍであり、非磁性材料からなる結晶質の非磁性粒子４１ａと、非磁性粒子４１ａを囲み非磁性粒子４１ａと固溶しない材料からなる第１非固溶相４１ｂから構成される。
非磁性粒子４１ａは、ｈｃｐ構造あるいはｆｃｃ構造を有する、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｈｆ、及びこれらの合金から選択された少なくとも１種の非磁性材料から構成され、例えばＲｕやＣｏＣｒＲｕが挙げられる。非磁性粒子４１ａがｈｃｐ構造の場合は（００１）面、ｆｃｃ構造の場合は（１１１）面が面内方向に対して略平行であることが好ましい。非磁性中間層４１と記録層４２との界面において、非磁性粒子４１ａ上に磁性粒子４２ａをエピタキシャル成長させることができ、非磁性粒子４１ａの粒径及び隣り合う非磁性粒子４１ａとの間隙を制御することにより、磁性粒子４２ａの粒径と隣り合う磁性粒子４２ａの間隙を同時に制御することできる。
また、第１非固溶相４１ｂは、上述した第２非固溶相４２ｂと同様の材料から構成される。第１非固溶相４１ｂの体積濃度は、非磁性中間層４１の体積を基準として、２ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％の範囲に設定されることが好ましい。さらに、第１非固溶相４１ｂの体積濃度は第２非固溶相４２ｂの体積濃度と同等か大きいことが特に好ましく、第１非固溶相４１ｂの体積濃度：第２非固溶相４２ｂの体積濃度＝１：１〜１．５：１の関係を有することがとりわけ好ましい。磁性粒子４２ａが非磁性粒子４１ａ上に成長して粒径が大となる傾向があるので、第１非固溶相４１ｂの体積濃度を第２非固溶相４２ｂの体積濃度に対して同等か大とすることにより、磁性粒子４２ａの孤立化を図ることができる。
非磁性中間層４１の下側に形成した下地層３１により非磁性粒子４１ａの粒径を制御することが好ましい。下地層３１は第１の実施の形態において説明した下地層３１の材料により構成される。下地層３１が非磁性粒子４１ａの成長核として機能することにより、非磁性粒子４１ａの配置を制御し、さらに結晶配向性及び結晶性を向上することができる。
下地層３１の材料のうち、ｆｃｃ構造を有して（１１１）面が基板面に略平行であり、非磁性粒子４１ａとの格子不整合の割合が１０％以下であることが好ましい。すなわち、結晶学的に、下地層３１：ｆｃｃ構造（１１１）面／／非磁性中間層４１：ｆｃｃ構造（１１１）面又はｈｃｐ構造（００１）であり、かつ格子不整合の割合が１０％以下であることが好ましい。
また、下地層３１を軟磁性材料により形成することにより、下地層３１が軟磁性裏打ち層１２の一部として機能するので、磁気ヘッドから軟磁性裏打ち層１２表面までのスペーシングを低減することができ、電磁変換特性を向上することができる。なお、下地層３１は設けてもよく、設けなくてもよい。
なお、本実施の形態の垂直磁気記録媒体４０では、下地層３１の下側にシード層を設けている。第１の実施の形態において説明した機能を有する。なお、下地層３１は設けてもよく、設けなくてもよい。
以下、非磁性中間層４１及び記録層４２を形成する方法を説明する。
非磁性中間層４１及び記録層４２をスパッタ法、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタ装置、ＥＣＲスパッタ装置等を用い、絶縁性材料を含む場合は、ＲＦマグネトロンスパッタ装置等を用いて形成する。
非磁性中間層４１を形成する場合は、非磁性粒子４１ａとなる非磁性材料のスパッタターゲットと、第１非固溶相４１ｂとなる材料のスパッタターゲットを同時にスパッタリングしてもよく、非磁性粒子４１ａとなる非磁性材料と第１非固溶相４１ｂとなる材料とを複合化した材料を用いてもよい。記録層４２を形成する場合は、非磁性中間層４１の場合と同様に、磁性粒子４２ａの磁性材料と第２非固溶相４２ｂの非磁性材料のそれぞれについてスパッタターゲットを用いてもよく、複合化したものを用いてもよい。
成膜時の雰囲気ガス圧力は、２Ｐａ〜８Ｐａの範囲に設定することが好ましい。非磁性粒子４１ａまたは磁性粒子４２ａの孤立化を促進することができる。また、雰囲気ガスはＡｒガス、又は酸素ガスを添加したＡｒガスを用いることが好ましい。
本実施の形態によれば、記録層４２の下側に設けられる非磁性中間層４１が非磁性粒子４１ａ及び第１非固溶相４１ｂから形成され、非磁性粒子４１ａが自己形成的に離隔して配置され、更に非磁性粒子４１ａの表面から記録層４２の磁性粒子４２ａが結晶成長するので、磁性粒子４２ａの粒径及び隣り合う磁性粒子４２ａの間隙を制御することができる。したがって、磁性粒子４２ａの微細化及び孤立化を同時に実現することができる。
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＮｂＺｒ膜（１２０ｎｍ）／シード層：Ｔａ膜（５ｎｍ）／下地層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ８６ｖｏｌ％−（ＳｉＯ２）１４ｖｏｌ％膜（２０ｎｍ）／記録層：（Ｃｏ７６Ｃｒ９Ｐｔ１５）７６ｖｏｌ％−（ＳｉＯ２）２４ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／保護膜：カーボン膜（４ｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１（１．５ｎｍ）とした。Ａｒガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、ＣｏＮｂＺｒ膜、Ｔａ膜、ＮｉＦｅ膜、カーボン膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、圧力を０．５Ｐａに設定して成膜した。また非磁性中間層及び記録層はＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、ガス圧力を４．０Ｐａとした。成膜時の基板温度は室温とした。潤滑層は浸漬法により塗布した。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表す。
実施例４の非磁性中間層に代えて、Ｒｕ６０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ２）３５ｖｏｌ％膜（２０ｎｍ）を用いて形成した以外は、実施例４と同様にした。
［比較例３］
実施例４の非磁性中間層に代えて、Ｒｕ膜（２０ｎｍ）を用いた以外は、実施例４と同様にした。
図７Ａ〜７Ｃは、各々実施例４、５、及び比較例３に係る垂直磁気記録媒体の記録層を平面視したＴＥＭ写真の模式図である。図中の曲線は磁性粒子４２ａ、４２ａ−１の輪郭を表している。
図７Ａ〜７Ｃを参照するに、図７Ａ及び図７Ｂに示す実施例４及び実施例５に係る垂直磁気記録媒体の記録層は、図７Ｃに示すＲｕ膜を非磁性中間層に用いた比較例３と比較して、磁性粒子４２ａの孤立化及び微細化が促進されていることが分かる。磁性粒子の平均粒径は、実施例４：５．６ｎｍ、実施例５：５．５ｎｍ、比較例３：７．７ｎｍであった。
特に実施例５では、隣り合う磁性粒子４２ａの間隙、すなわちＳｉＯ２からなる第２非固溶相４２ｂの部分を挟んだ磁性粒子４２ａ間の距離が実施例４よりも大きくなっている。また、図７Ｃに示す非固溶相４２ｂ−１に対して、実施例５では磁性粒子４２ａを均一に第２非固溶相４２ｂが囲んでいることが分かる。非磁性中間層の第１非固溶相の体積濃度を１４ｖｏｌ％から３５ｖｏｌ％として磁性層の第２非固溶相の体積濃度である２４ｖｏｌ％よりも高くすることにより、記録層の磁性粒子同士の間隙が増加することが分かる。
図８は、実施例４及び５に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。図８を参照するに、αについては実施例４より実施例５が１に近くなっている。αは上述したように１に近いほど磁性粒子の磁気的な孤立化が進んでいることを示し、実施例５が実施例４よりも磁気的な孤立化が進んでいることが分かる。なお、上述した平面ＴＥＭ写真の物理的な孤立化と一致していることが分かる。
Ｓ／Ｎｍについては、実施例４が１１ｄＢに対して実施例５は１８ｄＢと大幅に向上している。αの結果と合わせると磁性粒子の孤立化が促進されることにより、媒体ノイズが低減してＳ／Ｎｍが向上したことが分かる。
また、Ｄ５０も同様に実施例４に対して実施例５が大きくなっている。このことから一層高密度記録が可能であることが分かる。
したがって、本実施例によれば、非磁性中間層をＲｕ−（ＳｉＯ２）膜とすることにより、Ｒｕ膜と比較して磁性粒子の孤立化及び微細化を図ることができる。また、磁性粒子間の間隙を非磁性中間層の第１非固溶相の体積濃度により制御可能であり、磁性粒子の磁気的な孤立化が可能である。更に非磁性中間層の第１非固溶相の体積濃度を記録層の第２非固溶相の体積濃度よりも高くすることにより、磁性粒子の孤立化を一層図ることができ、Ｓ／Ｎｍ及びＤ５０を向上することができる。
なお、図示はしないが実施例４及び５の垂直磁気記録媒体の断面ＴＥＭ観察により、非磁性中間層４１及び記録層４２において非磁性粒子と磁性粒子が膜厚方向に延びる柱状構造を有していることを確認した。
なお、平均粒径の測定方法は、平面ＴＥＭ写真（写真上で２００万倍）の磁性粒子の輪郭を抽出してスキャナーでＰＣに取り込んで磁性粒子の面積を求め、その面積に相当する真円の直径を磁性粒子の粒径とし、１５０個の磁性粒子をランダムに選択してそれらの粒径の平均値を求め平均粒径とした。
また、垂直保磁力、飽和磁化、αは第１の実施の形態に係る実施例１及び２と同様の条件により測定した。また、Ｓ／Ｎｍ及びＤ５０は、浮上量１７ｎｍの複合型磁気ヘッド（記録ヘッド：単磁極ヘッド、ライトコア幅０．５μｍ、再生ヘッド（ＧＭＲ素子）：リードコア幅０．２５μｍ）を用いて測定した。
（第３の実施の形態）
記録層上に軟磁性遮蔽層が設けられた本発明の第３の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図９を参照するに、垂直磁気記録媒体５０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、軟磁性遮蔽層５１、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
軟磁性遮蔽層５１は、第１または第２の実施の形態において説明した記録層１６上に形成され、例えば厚さが２〜５０ｎｍの高透磁率の軟磁性材料から構成されている。軟磁性遮蔽層５１に用いられる軟磁性材料としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃ、Ｂから選択された少なくとも１種類の元素を含む非晶質もしくは微結晶の合金、またはこれらの合金の積層膜から構成される。例えば、Ｎｉ８０Ｆｅ２０、Ｎｉ５０Ｆｅ５０、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＣｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒ、ＮｉＦｅＮｂなどを用いることができる。
軟磁性遮蔽層５１は、磁化容易軸方向が面内方向であることが好ましい。さらに、磁化容易軸方向がトラックの長手方向に対して垂直方向すなわち記録方向に対して垂直方向であることが特に好ましい。軟磁性遮蔽層５１中にノイズ源となる磁壁が生じることを極力抑制することができる。例えば、垂直磁気記録媒体５０が磁気ディスクの場合は、磁化容易軸は半径方向、ラテラル型の磁気テープの場合は磁気テープの幅方向に磁化容易軸を設定する。
軟磁性遮蔽層５１は透磁率が２０〜２０００の範囲の軟磁性材料であることが好ましい。高周波の記録磁界に対する追従性が良好となる。
また、軟磁性遮蔽層５１は、飽和磁化が０．１Ｔ〜２．４Ｔの範囲であることが好ましい。２．４Ｔを超えると記録ヘッドの磁極材料の選択の範囲が限定されてしまう。
さらに、軟磁性遮蔽層５１は、記録ヘッドの主磁極の磁性材料の飽和磁束密度をＢｓＨ、主磁極先端部の厚さをｔＨとすると、軟磁性遮蔽層５１の飽和磁束密度ＢｓＳ、膜厚ｔＳは、ＢｓＳ×ｔＳ＜ＢｓＨ×ｔＨに設定されることが好ましい。軟磁性遮蔽層５１を主磁極からの磁界により確実に磁気飽和させることができる。
本実施の形態の垂直磁気記録媒体５０では、記録層１６上に軟磁性遮蔽層５１が設けられているので、記録磁界の大きさが所定量より小さい場合は、記録磁界が軟磁性遮蔽層５１に吸い込まれ記録層に到達することができない。記録磁界を軟磁性遮蔽層５１を磁気飽和させる磁界の大きさ以上にすることによって、記録磁界が軟磁性遮蔽層５１を通過して記録層を磁化することができる。
図１０は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の記録の様子を示す図である。なお、説明の便宜のため、図１０〜図１２については保護膜１８及び潤滑層１９の図示を省略する。
図１０を参照するに、記録の際は、磁気記憶装置の垂直磁気記録媒体５０に対向する記録ヘッドの主磁極５５の先端部から記録磁界Ｈｗが垂直磁気記録媒体５０に印加される。記録磁界が印加されると、記録磁界が軟磁性遮蔽層５１を磁気飽和させる磁界以下の場合は、記録ヘッドからの磁束は軟磁性遮蔽層５１が吸い込んでしまい記録層１６に届くことはない。さらに記録磁界が増加すると、主磁極の先端部のほぼ中央部分に対向する軟磁性遮蔽層５１の領域５１ａが磁気飽和する。磁気飽和すると記録磁界は軟磁性遮蔽層５１を透過し記録層１６に到達し、さらに軟磁性裏打ち層１２に到達する。このようにして、記録層１６ａに記録磁界が印加され磁化Ｍａが生じる。ここで、主磁極５５先端部の周辺部から漏洩する磁界Ｈｗｂは中心部と比較して弱く、このような磁界Ｈｗｂは軟磁性遮蔽層５１に吸い込まれてしまう。中心部から漏洩した磁界Ｈｗａが軟磁性遮蔽層５１を磁気飽和させるので、軟磁性遮蔽層５１が飽和する領域１６ａの面内方向の大きさは、主磁極先端部５５の大きさよりも小さくすることができる。
図１１は、図１０を平面視した図である。図１１を参照するに、軟磁性遮蔽層５１が飽和する領域は、主磁極５５先端部のほぼ直下に形成される。垂直磁気記録媒体５０が移動する方向（矢印で示す方向Ｍｖ）に沿って記録信号に応じた磁化遷移領域１６ａに囲まれたビットが形成される。一方、トラック幅方向については、軟磁性遮蔽層５１が飽和する領域の幅とほぼ同じ幅のトラックＴｋｎを形成することができる。すなわち、飽和領域５１ａの幅をトラックＴｋｎ幅と同程度に制御することにより隣接トラックＴｋｎ−１、Ｔｋｎ＋１の磁化を消去してしまう問題、すなわちサイドトラックイレーズを解決することができる。例えば飽和領域５１ａの幅は記録電流値、軟磁性遮蔽層５１の透磁率や膜厚などにより制御することができる。
図１２は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の再生の様子を示す図である。図１２を参照するに、再生ヘッド５６はＭＲ素子を垂直磁気記録媒体５０の移動方向に沿ってシールドにより挟んで構成されたものを用いる。再生ヘッド５６を垂直磁気記録媒体５０に近づけると、ＭＲ素子に流れるセンス電流や軟磁性遮蔽層５１の磁化の影響によりシールド５８ａ−軟磁性遮蔽層５１−シールド５８ｂに磁界が生じ、シールド５８ａ、５８ｂに対向する軟磁性遮蔽層５１とその間の領域５１ｃを磁気飽和させることができる。軟磁性遮蔽層５１は磁化容易軸が面内方向にあり、軟磁性遮蔽層５１中では磁界の方向が面内方向になるので、弱い磁界で磁気飽和させることが可能である。例えば、Ｎｉ５０Ｆｅ５０の軟磁性材料では２４０Ａ／ｍ程度の磁界で磁気飽和させることができる。その結果、軟磁性遮蔽層５１の飽和領域５１ｃを通じて下側の記録層１６の磁化Ｍａから漏洩する磁界を透過して、再生ヘッド５６のＭＲ素子５９に達する。したがって、記録層１６の磁化状態を再生することができる。
図１３は、図１２を平面視した図である。図１３を参照するに、軟磁性遮蔽層５１の飽和領域５１ｃは、シールド５８ａ、５８ｂに対向する軟磁性遮蔽層５１とその間の領域となり、ＭＲ素子５９は記録層１６の磁化遷移領域１６ａに囲まれた磁化から漏洩する磁界を再生することができる。飽和領域５１ｃの幅をトラック幅と同等とすることにより、隣接トラックＴｋｎ−１、Ｔｋｎ＋１からのクロストークを低減することができる。また、飽和領域５１ｃの幅に対してＭＲ素子５９の幅を小さくしてもよい。
以下、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体５０の製造方法を説明する。垂直磁気記録媒体５０は、図９に示す基板１１側から、第１の実施の形態または第２の実施の形態において説明した方法と同様にして、軟磁性裏打ち層１２から記録層１６までを形成する。
軟磁性遮蔽層５１は、スパッタ法、例えばＤＣマグネトロン装置を用いて行う。垂直磁気記録媒体５０の記録の際の移動方向に対して磁化容易軸を垂直方向に配向させる手法として、以下の２つの手法を用いることができる。
図１４は、磁界を印加して磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。図１４を参照するに、垂直磁気記録媒体５０の中心に磁極６０Ｎ、外周に磁極６０Ｓを配置して半径方向に直流磁界Ｈａｐを印加し、垂直磁気記録媒体５０を例えばＲｔ方向に回転させながら軟磁性遮蔽層５１のスパッタ粒子ＩＢを入射させる。ここで、直流磁界は８０ｋＡ／ｍ程度に設定する。なお、図中、直流磁界を垂直磁気記録媒体５０の一部に印加するように示しているが、外周の磁極６０Ｓを外周全体に配置して垂直磁気記録媒体５０全体に印加されるようにしてもよい。
図１５は、スパッタ粒子を斜めに入射させて磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。図１５を参照するに、垂直磁気記録媒体５０を例えばＲｔ方向に回転させながら軟磁性遮蔽層５１のスパッタ粒子ＩＢを入射させる。入射方向を、周方向θｒと垂直磁気記録媒体５０面に垂直な方向（Ｚ方向）が形成する面に対して、入射角θｉｎだけ垂直磁気記録媒体５０の外周方向に傾ける。入射角θｉｎは０度より大きく６０度以下に設定することが好ましい。次いで、保護膜１８及び潤滑層１９は第１の実施の形態と同様にして形成する。
以上により、軟磁性遮蔽層５１の磁化容易軸を記録の際の移動方向に対して垂直方向に配向させた磁気記録媒体５０を形成することができる。
本実施の形態によれば、記録層１６上に設けられた軟磁性遮蔽層５１の一部に記録磁界により飽和領域を形成して記録磁界を通すことにより、飽和領域の下側の記録層１６のみを磁化することができる。したがって、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制することができ、隣接トラックイレーズを防止することができる。また、記録ヘッドからの磁束が集中するので、記録磁界が高められ、記録層の書き込み性能を向上することができる。
図１６は、本実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図１６を参照するに、垂直磁気記録媒体５５は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、非磁性層５２、軟磁性遮蔽層５１、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっており、記録層１６と軟磁性遮蔽層５１との間に非磁性層５２が設けられている以外は第３の実施の形態の垂直磁気記録媒体と同様である。
非磁性層５２は、スパッタ法などにより形成され、厚さが０．５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲に設定され、非磁性材料より構成される。非磁性材料は特に限定されないが、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＴｉＣ、Ｃ、水素化カーボン等を用いることができる。
本実施の形態によれば、記録層１６と軟磁性遮蔽層５１との間に非磁性層を設けることにより、記録層１６と軟磁性遮蔽層５１が磁気的に結合することを防止することができる。
以下、本実施の形態の実施例を示す。
［比較例３］
実施例４の非磁性中間層に代えて、Ｒｕ膜（２０ｎｍ）を用いた以外は、実施例４と同様にした。
図７Ａ〜７Ｃは、各々実施例４、５、及び比較例３に係る垂直磁気記録媒体の記録層を平面視したＴＥＭ写真の模式図である。図中の曲線は磁性粒子４２ａ、４２ａ−１の輪郭を表している。
図７Ａ〜７Ｃを参照するに、図７Ａ及び図７Ｂに示す実施例４及び実施例５に係る垂直磁気記録媒体の記録層は、図７Ｃに示すＲｕ膜を非磁性中間層に用いた比較例３と比較して、磁性粒子４２ａの孤立化及び微細化が促進されていることが分かる。磁性粒子の平均粒径は、実施例４：５．６ｎｍ、実施例５：５．５ｎｍ、比較例３：７．７ｎｍであった。
特に実施例５では、隣り合う磁性粒子４２ａの間隙、すなわちＳｉＯ２からなる第２非固溶相４２ｂの部分を挟んだ磁性粒子４２ａ間の距離が実施例４よりも大きくなっている。また、図７Ｃに示す非固溶相４２ｂ−１に対して、実施例５では磁性粒子４２ａを均一に第２非固溶相４２ｂが囲んでいることが分かる。非磁性中間層の第１非固溶相の体積濃度を１４ｖｏｌ％から３５ｖｏｌ％として磁性層の第２非固溶相の体積濃度である２４ｖｏｌ％よりも高くすることにより、記録層の磁性粒子同士の間隙が増加することが分かる。
図８は、実施例４及び５に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。図８を参照するに、αについては実施例４より実施例５が１に近くなっている。αは上述したように１に近いほど磁性粒子の磁気的な孤立化が進んでいることを示し、実施例５が実施例４よりも磁気的な孤立化が進んでいることが分かる。なお、上述した平面ＴＥＭ写真の物理的な孤立化と一致していることが分かる。
Ｓ／Ｎｍについては、実施例４が１１ｄＢに対して実施例５は１８ｄＢと大幅に向上している。αの結果と合わせると磁性粒子の孤立化が促進されることにより、媒体ノイズが低減してＳ／Ｎｍが向上したことが分かる。
また、Ｄ５０も同様に実施例４に対して実施例５が大きくなっている。このことから一層高密度記録が可能であることが分かる。
したがって、本実施例によれば、非磁性中間層をＲｕ−（ＳｉＯ２）膜とすることにより、Ｒｕ膜と比較して磁性粒子の孤立化及び微細化を図ることができる。また、磁性粒子間の間隙を非磁性中間層の第１非固溶相の体積濃度により制御可能であり、磁性粒子の磁気的な孤立化が可能である。更に非磁性中間層の第１非固溶相の体積濃度を記録層の第２非固溶相の体積濃度よりも高くすることにより、磁性粒子の孤立化を一層図ることができ、Ｓ／Ｎｍ及びＤ５０を向上することができる。
なお、図示はしないが実施例４及び５の垂直磁気記録媒体の断面ＴＥＭ観察により、非磁性中間層４１及び記録層４２において非磁性粒子と磁性粒子が膜厚方向に延びる柱状構造を有していることを確認した。
なお、平均粒径の測定方法は、平面ＴＥＭ写真（写真上で２００万倍）の磁性粒子の輪郭を抽出してスキャナーでＰＣに取り込んで磁性粒子の面積を求め、その面積に相当する真円の直径を磁性粒子の粒径とし、１５０個の磁性粒子をランダムに選択してそれらの粒径の平均値を求め平均粒径とした。
また、垂直保磁力、飽和磁化、αは第１の実施の形態に係る実施例１及び２と同様の条件により測定した。また、Ｓ／Ｎｍ及びＤ５０は、浮上量１７ｎｍの複合型磁気ヘッド（記録ヘッド：単磁極ヘッド、ライトコア幅０．５μｍ、再生ヘッド（ＧＭＲ素子）：リードコア幅０．２５μｍ）を用いて測定した。
（第３の実施の形態）
記録層上に軟磁性遮蔽層が設けられた本発明の第３の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図９を参照するに、垂直磁気記録媒体５０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、軟磁性遮蔽層５１、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
軟磁性遮蔽層５１は、第１または第２の実施の形態において説明した記録層１６上に形成され、例えば厚さが２〜５０ｎｍの高透磁率の軟磁性材料から構成されている。軟磁性遮蔽層５１に用いられる軟磁性材料としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃ、Ｂから選択された少なくとも１種類の元素を含む非晶質もしくは微結晶の合金、またはこれらの合金の積層膜から構成される。例えば、Ｎｉ８０Ｆｅ２０、Ｎｉ５０Ｆｅ５０、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＣｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒ、ＮｉＦｅＮｂなどを用いることができる。
軟磁性遮蔽層５１は、磁化容易軸方向が面内方向であることが好ましい。さらに、磁化容易軸方向がトラックの長手方向に対して垂直方向すなわち記録方向に対して垂直方向であることが特に好ましい。軟磁性遮蔽層５１中にノイズ源となる磁壁が生じることを極力抑制することができる。例えば、垂直磁気記録媒体５０が磁気ディスクの場合は、磁化容易軸は半径方向、ラテラル型の磁気テープの場合は磁気テープの幅方向に磁化容易軸を設定する。
軟磁性遮蔽層５１は透磁率が２０〜２０００の範囲の軟磁性材料であることが好ましい。高周波の記録磁界に対する追従性が良好となる。
また、軟磁性遮蔽層５１は、飽和磁化が０．１Ｔ〜２．４Ｔの範囲であることが好ましい。２．４Ｔを超えると記録ヘッドの磁極材料の選択の範囲が限定されてしまう。
さらに、軟磁性遮蔽層５１は、記録ヘッドの主磁極の磁性材料の飽和磁束密度をＢｓＨ、主磁極先端部の厚さをｔＨとすると、軟磁性遮蔽層５１の飽和磁束密度ＢｓＳ、膜厚ｔＳは、ＢｓＳ×ｔＳ＜ＢｓＨ×ｔＨに設定されることが好ましい。軟磁性遮蔽層５１を主磁極からの磁界により確実に磁気飽和させることができる。
本実施の形態の垂直磁気記録媒体５０では、記録層１６上に軟磁性遮蔽層５１が設けられているので、記録磁界の大きさが所定量より小さい場合は、記録磁界が軟磁性遮蔽層５１に吸い込まれ記録層に到達することができない。記録磁界を軟磁性遮蔽層５１を磁気飽和させる磁界の大きさ以上にすることによって、記録磁界が軟磁性遮蔽層５１を通過して記録層を磁化することができる。
図１０は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の記録の様子を示す図である。なお、説明の便宜のため、図１０〜図１２については保護膜１８及び潤滑層１９の図示を省略する。
図１０を参照するに、記録の際は、磁気記憶装置の垂直磁気記録媒体５０に対向する記録ヘッドの主磁極５５の先端部から記録磁界Ｈｗが垂直磁気記録媒体５０に印加される。記録磁界が印加されると、記録磁界が軟磁性遮蔽層５１を磁気飽和させる磁界以下の場合は、記録ヘッドからの磁束は軟磁性遮蔽層５１が吸い込んでしまい記録層１６に届くことはない。さらに記録磁界が増加すると、主磁極の先端部のほぼ中央部分に対向する軟磁性遮蔽層５１の領域５１ａが磁気飽和する。磁気飽和すると記録磁界は軟磁性遮蔽層５１を透過し記録層１６に到達し、さらに軟磁性裏打ち層１２に到達する。このようにして、記録層１６ａに記録磁界が印加され磁化Ｍａが生じる。ここで、主磁極５５先端部の周辺部から漏洩する磁界Ｈｗｂは中心部と比較して弱く、このような磁界Ｈｗｂは軟磁性遮蔽層５１に吸い込まれてしまう。中心部から漏洩した磁界Ｈｗａが軟磁性遮蔽層５１を磁気飽和させるので、軟磁性遮蔽層５１が飽和する領域１６ａの面内方向の大きさは、主磁極先端部５５の大きさよりも小さくすることができる。
図１１は、図１０を平面視した図である。図１１を参照するに、軟磁性遮蔽層５１が飽和する領域は、主磁極５５先端部のほぼ直下に形成される。垂直磁気記録媒体５０が移動する方向（矢印で示す方向Ｍｖ）に沿って記録信号に応じた磁化遷移領域１６ａに囲まれたビットが形成される。一方、トラック幅方向については、軟磁性遮蔽層５１が飽和する領域の幅とほぼ同じ幅のトラックＴｋｎを形成することができる。すなわち、飽和領域５１ａの幅をトラックＴｋｎ幅と同程度に制御することにより隣接トラックＴｋｎ−１、Ｔｋｎ＋１の磁化を消去してしまう問題、すなわちサイドトラックイレーズを解決することができる。例えば飽和領域５１ａの幅は記録電流値、軟磁性遮蔽層５１の透磁率や膜厚などにより制御することができる。
図１２は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の再生の様子を示す図である。図１２を参照するに、再生ヘッド５６はＭＲ素子を垂直磁気記録媒体５０の移動方向に沿ってシールドにより挟んで構成されたものを用いる。再生ヘッド５６を垂直磁気記録媒体５０に近づけると、ＭＲ素子に流れるセンス電流や軟磁性遮蔽層５１の磁化の影響によりシールド５８ａ−軟磁性遮蔽層５１−シールド５８ｂに磁界が生じ、シールド５８ａ、５８ｂに対向する軟磁性遮蔽層５１とその間の領域５１ｃを磁気飽和させることができる。軟磁性遮蔽層５１は磁化容易軸が面内方向にあり、軟磁性遮蔽層５１中では磁界の方向が面内方向になるので、弱い磁界で磁気飽和させることが可能である。例えば、Ｎｉ５０Ｆｅ５０の軟磁性材料では２４０Ａ／ｍ程度の磁界で磁気飽和させることができる。その結果、軟磁性遮蔽層５１の飽和領域５１ｃを通じて下側の記録層１６の磁化Ｍａから漏洩する磁界を透過して、再生ヘッド５６のＭＲ素子５９に達する。したがって、記録層１６の磁化状態を再生することができる。
図１３は、図１２を平面視した図である。図１３を参照するに、軟磁性遮蔽層５１の飽和領域５１ｃは、シールド５８ａ、５８ｂに対向する軟磁性遮蔽層５１とその間の領域となり、ＭＲ素子５９は記録層１６の磁化遷移領域１６ａに囲まれた磁化から漏洩する磁界を再生することができる。飽和領域５１ｃの幅をトラック幅と同等とすることにより、隣接トラックＴｋｎ−１、Ｔｋｎ＋１からのクロストークを低減することができる。また、飽和領域５１ｃの幅に対してＭＲ素子５９の幅を小さくしてもよい。
以下、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体５０の製造方法を説明する。垂直磁気記録媒体５０は、図９に示す基板１１側から、第１の実施の形態または第２の実施の形態において説明した方法と同様にして、軟磁性裏打ち層１２から記録層１６までを形成する。
軟磁性遮蔽層５１は、スパッタ法、例えばＤＣマグネトロン装置を用いて行う。垂直磁気記録媒体５０の記録の際の移動方向に対して磁化容易軸を垂直方向に配向させる手法として、以下の２つの手法を用いることができる。
図１４は、磁界を印加して磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。図１４を参照するに、垂直磁気記録媒体５０の中心に磁極６０Ｎ、外周に磁極６０Ｓを配置して半径方向に直流磁界Ｈａｐを印加し、垂直磁気記録媒体５０を例えばＲｔ方向に回転させながら軟磁性遮蔽層５１のスパッタ粒子ＩＢを入射させる。ここで、直流磁界は８０ｋＡ／ｍ程度に設定する。なお、図中、直流磁界を垂直磁気記録媒体５０の一部に印加するように示しているが、外周の磁極６０Ｓを外周全体に配置して垂直磁気記録媒体５０全体に印加されるようにしてもよい。
図１５は、スパッタ粒子を斜めに入射させて磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。図１５を参照するに、垂直磁気記録媒体５０を例えばＲｔ方向に回転させながら軟磁性遮蔽層５１のスパッタ粒子ＩＢを入射させる。入射方向を、周方向θｒと垂直磁気記録媒体５０面に垂直な方向（Ｚ方向）が形成する面に対して、入射角θｉｎだけ垂直磁気記録媒体５０の外周方向に傾ける。入射角θｉｎは０度より大きく６０度以下に設定することが好ましい。次いで、保護膜１８及び潤滑層１９は第１の実施の形態と同様にして形成する。
以上により、軟磁性遮蔽層５１の磁化容易軸を記録の際の移動方向に対して垂直方向に配向させた磁気記録媒体５０を形成することができる。
本実施の形態によれば、記録層１６上に設けられた軟磁性遮蔽層５１の一部に記録磁界により飽和領域を形成して記録磁界を通すことにより、飽和領域の下側の記録層１６のみを磁化することができる。したがって、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制することができ、隣接トラックイレーズを防止することができる。また、記録ヘッドからの磁束が集中するので、記録磁界が高められ、記録層の書き込み性能を向上することができる。
図１６は、本実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図１６を参照するに、垂直磁気記録媒体５５は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、非磁性層５２、軟磁性遮蔽層５１、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっており、記録層１６と軟磁性遮蔽層５１との間に非磁性層５２が設けられている以外は第３の実施の形態の垂直磁気記録媒体と同様である。
非磁性層５２は、スパッタ法などにより形成され、厚さが０．５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲に設定され、非磁性材料より構成される。非磁性材料は特に限定されないが、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＴｉＣ、Ｃ、水素化カーボン等を用いることができる。
本実施の形態によれば、記録層１６と軟磁性遮蔽層５１との間に非磁性層を設けることにより、記録層１６と軟磁性遮蔽層５１が磁気的に結合することを防止することができる。
以下、本実施の形態の実施例を示す。
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＮｂＺｒ膜（２００ｎｍ）／シード層：Ｔａ膜（５ｎｍ）／下地層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ膜（２０ｎｍ）／記録層：（Ｃｏ８６Ｃｒ８Ｐｔ６）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ２）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／非磁性層：Ｔａ膜（４ｎｍ）／軟磁性遮蔽層：Ｎｉ８０Ｆｅ２０膜（Ｘｎｍ、飽和磁束密度１．１Ｔ）／保護膜：カーボン膜（１０−Ｘｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１（１．５ｎｍ）とした。軟磁性遮蔽層のＮｉＦｅ膜の膜厚Ｘを０〜１０ｎｍまで異ならせたサンプルを作製した。また、記録ヘッドから記録層表面までの距離を一定とするために、ＮｉＦｅ膜の膜厚Ｘｎｍに対して保護膜の膜厚を１０−Ｘｎｍとした。なお、
Ａｒガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、ＣｏＮｂＺｒ膜、非磁性層のＴａ膜、軟磁性遮蔽層のＮｉＦｅ膜、及びカーボン膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、圧力を０．５Ｐａに設定して成膜した。また、シード層のＴａ膜、下地層のＮｉＦｅ膜、及びＲｕ膜はＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、ガス圧力を４．０Ｐａとした。記録層はＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、ガス圧力を４．０Ｐａとした。成膜時の基板温度は室温とした。潤滑層は浸漬法により塗布した。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表す。
図１７は、実施例６のＳ／Ｎｍと軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。図１７を参照するに、軟磁性遮蔽層を設けない場合（膜厚＝０）よりも設けた場合がＳ／Ｎｍが高くなっていることが分かる。また、軟磁性遮蔽層膜厚を厚くすることにより、Ｓ／Ｎｍが増加し膜厚が８ｎｍで最大となる。このことから、膜厚が増加するに従って、記録ヘッドからの磁束を吸い込む磁束量が大となって記録層に磁束がしみ出す量が減少し、飽和領域の面積が減少して、狭小となった飽和領域だけに狭窄された磁束が通過して記録層が磁化され、その結果、高い記録磁界により主磁極と同等の大きさの狭い範囲の記録層が磁化されたことによるものと推察される。
なお、Ｓ／Ｎｍは、浮上量８ｎｍの複合型磁気ヘッド（記録ヘッド：単磁極ヘッド、ライトコア幅０．２μｍ、飽和磁束密度×ライトコア厚さ０．４μＴｍ、記録電流５ｍＡ、再生ヘッド（ＧＭＲ素子）：リードコア幅０．１２μｍ）を用いて測定し、記録密度は５００ｋＦＣＩとした。なお、後述する図１９、図２０の測定条件も同様とした。
図１８は、隣接トラックイレーズ試験における実施例６の再生出力低下率と軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。図１８を参照するに、軟磁性遮蔽層を設けない場合（膜厚＝０）よりも設けた場合が隣接トラックの再生出力の減少率が小さいことが分かる。また、軟磁性遮蔽層の膜厚を増加するにしたがって、隣接トラックの再生出力の減少率が単調に減少していることが分かる。このことにより、軟磁性遮蔽層がトラック幅方向に漏洩する磁束を抑制していることが分かる。
なお、隣接トラックイレーズ試験は、測定トラックに１００ｋＦＣＩの記録密度で記録して初期再生出力Ｖ０を測定後、記録ヘッドを０．２５μｍオフトラックさせてＤＣ消去動作を１００回繰り返し、その後、測定トラックにオントラックさせて測定トラックの再生出力Ｖ１を測定し、再生出力減少率（％）＝（Ｖ１−Ｖ０）／Ｖ０×１００％とした。
図１９は、実施例６のＳ／Ｎｍと記録電流との関係を示す図である。なお図１７においてＳ／Ｎｍが最大値を示す、軟磁性遮蔽層膜厚が８ｎｍのサンプルを用いた。
図１９を参照するに、記録電流に対してＳ／Ｎｍが最大値を示すことが分かる。このことから、軟磁性遮蔽層に適度の大きさの飽和領域が形成された場合に記録ヘッドからの磁束が集中し、十分に書き込みを行えることが分かる。
Ａｒガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、ＣｏＮｂＺｒ膜、非磁性層のＴａ膜、軟磁性遮蔽層のＮｉＦｅ膜、及びカーボン膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、圧力を０．５Ｐａに設定して成膜した。また、シード層のＴａ膜、下地層のＮｉＦｅ膜、及びＲｕ膜はＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、ガス圧力を４．０Ｐａとした。記録層はＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、ガス圧力を４．０Ｐａとした。成膜時の基板温度は室温とした。潤滑層は浸漬法により塗布した。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表す。
図１７は、実施例６のＳ／Ｎｍと軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。図１７を参照するに、軟磁性遮蔽層を設けない場合（膜厚＝０）よりも設けた場合がＳ／Ｎｍが高くなっていることが分かる。また、軟磁性遮蔽層膜厚を厚くすることにより、Ｓ／Ｎｍが増加し膜厚が８ｎｍで最大となる。このことから、膜厚が増加するに従って、記録ヘッドからの磁束を吸い込む磁束量が大となって記録層に磁束がしみ出す量が減少し、飽和領域の面積が減少して、狭小となった飽和領域だけに狭窄された磁束が通過して記録層が磁化され、その結果、高い記録磁界により主磁極と同等の大きさの狭い範囲の記録層が磁化されたことによるものと推察される。
なお、Ｓ／Ｎｍは、浮上量８ｎｍの複合型磁気ヘッド（記録ヘッド：単磁極ヘッド、ライトコア幅０．２μｍ、飽和磁束密度×ライトコア厚さ０．４μＴｍ、記録電流５ｍＡ、再生ヘッド（ＧＭＲ素子）：リードコア幅０．１２μｍ）を用いて測定し、記録密度は５００ｋＦＣＩとした。なお、後述する図１９、図２０の測定条件も同様とした。
図１８は、隣接トラックイレーズ試験における実施例６の再生出力低下率と軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。図１８を参照するに、軟磁性遮蔽層を設けない場合（膜厚＝０）よりも設けた場合が隣接トラックの再生出力の減少率が小さいことが分かる。また、軟磁性遮蔽層の膜厚を増加するにしたがって、隣接トラックの再生出力の減少率が単調に減少していることが分かる。このことにより、軟磁性遮蔽層がトラック幅方向に漏洩する磁束を抑制していることが分かる。
なお、隣接トラックイレーズ試験は、測定トラックに１００ｋＦＣＩの記録密度で記録して初期再生出力Ｖ０を測定後、記録ヘッドを０．２５μｍオフトラックさせてＤＣ消去動作を１００回繰り返し、その後、測定トラックにオントラックさせて測定トラックの再生出力Ｖ１を測定し、再生出力減少率（％）＝（Ｖ１−Ｖ０）／Ｖ０×１００％とした。
図１９は、実施例６のＳ／Ｎｍと記録電流との関係を示す図である。なお図１７においてＳ／Ｎｍが最大値を示す、軟磁性遮蔽層膜厚が８ｎｍのサンプルを用いた。
図１９を参照するに、記録電流に対してＳ／Ｎｍが最大値を示すことが分かる。このことから、軟磁性遮蔽層に適度の大きさの飽和領域が形成された場合に記録ヘッドからの磁束が集中し、十分に書き込みを行えることが分かる。
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＴａＺｒ膜（２００ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ膜（２０ｎｍ）／記録層：（Ｃｏ７９Ｃｒ８Ｐｔ１３）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ２）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／非磁性層：Ｔａ膜（Ｘｎｍ）／軟磁性遮蔽層：Ｎｉ５０Ｆｅ５０膜（２０ｎｍ、飽和磁束密度１．３Ｔ）／保護膜：カーボン膜（４ｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１（１．５ｎｍ）とした。非磁性層のＴａ膜の膜厚Ｘを２〜１０ｎｍまで異ならせたサンプルを作製した。なお、成膜条件は実施例６と同様とした。
図２０は、実施例７のＳ／Ｎｍと非磁性層膜厚との関係を示す図である。図２０を参照するに、Ｓ／Ｎｍは非磁性層膜厚が２ｎｍの場合が９．６ｄＢと最も高くなっている。非磁性層を設けない場合（膜厚＝０）よりも１．４ｄＢ向上していることが分かる。また、Ｓ／Ｎｍは非磁性層膜厚が増加するに従って単調に減少している。このことから、非磁性層を設けることにより記録層と軟磁性遮蔽層が磁気的に結合することを防止してＳ／Ｎｍを向上することができる。
（第４の実施の形態）
記録層上に、非磁性母相等にセミハードあるいは軟磁性の磁性粒子が配置された磁束スリット層が設けられた本発明の第４の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図２１は、本発明の第４の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２１を参照するに、垂直磁気記録媒体５０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、磁束スリット層７１、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
磁束スリット層７１は、第１または第２の実施の形態において説明した記録層１６上に形成され、厚さが２ｎｍ〜２０ｎｍに形成され、セミハードあるいは軟磁性の磁性粒子が非磁性材料よりなる非磁性母相あるいは非磁性粒界に囲まれて形成され、膜厚方向に磁化容易軸を有するように形成される。磁性微粒子同士は面内方向には非磁性母相あるいは非磁性粒子により分離されているので磁気的に孤立化され、膜厚方向には磁化容易軸を有するので、記録ヘッドからの磁束は、非磁性母相あるいは非磁性粒子の部分よりも高い透磁率を有するセミハードあるいは軟磁性の磁性粒子に吸い込まれ、特に、記録ヘッドから最も近距離にある磁性粒子に吸い込まれる。吸い込まれた磁束は磁束スリット層７１に接する記録層１６を通過して軟磁性裏打ち層１２に達する。したがって、実質的に記録ヘッドが記録層１６に接するような効果を有し、記録磁界の増加及び記録磁界の空間分布を急峻にする効果を有する。
具体的には、磁束スリット層７１は、セミハードのフェライト膜、セミハードのフェライト粒子あるいは軟磁性微粒子を含むグラニュラー膜、あるいは軟磁性ナノ結晶膜から構成される。
セミハードのフェライト膜は、針状構造を持つγ酸化鉄（γ−Ｆｅ２Ｏ３）、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、六角平板状のバリウムフェライト（ＢａＦｅ１２Ｏ１９）等が好適である。これらの材料をスパッタターゲットに用いて、スパッタ法により基板を加熱して形成し、形成後に磁場中熱処理により膜厚方向に磁気異方性を付与する。
また、セミハードのフェライト粒子あるいは軟磁性粒子を含むグラニュラー膜は、セミハードのフェライト粒子は上述したγ−Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＢａＦｅ１２Ｏ１９などの粒子を用いることができ、また軟磁性粒子は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉから選択された少なくとも一種の元素を含む材料を用いることができる。非磁性母相は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｃ、Ｆｅ３Ｏ４から選択された少なくとも１種の材料から構成される。例えばγ−Ｆｅ２Ｏ３粒子やＦｅ３Ｏ４粒子は、粒子サイズが針状形状の長手方向の長さが１０ｎｍ程度であり、長手方向の保磁力が１５．８ｋＡ／ｍ（２００Ｏｅ）〜３５．６ｋＡ／ｍ（４５０Ｏｅ）、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ〜８０ｅｍｕ／ｇである。また、ＢａＦｅ１２Ｏ１９粒子は、六角形の大きさは数十ｎｍ程度であり、厚さは１０ｎｍ程度であり、厚さ方向の保磁力は１５．８ｋＡ／ｍ（２００Ｏｅ）〜４７．４ｋＡ／ｍ（６００Ｏｅ）、飽和磁化が５０ｅｍｕ／ｇ〜５８ｅｍｕ／ｇである。
軟磁性ナノ結晶膜は、例えばＦｅＭＢ（Ｍ＝Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ）膜やＦｅＭＯ（Ｍ＝Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｙ，Ｃｅ）膜などから形成され、α−Ｆｅを多く含む磁性粒子と、上記Ｍ及びＢまたはＯを多く含む非磁性かつ非晶質の粒界部から構成されている。磁性粒子は面内方向の粒径は１０ｎｍから１００ｎｍ程度であり、隣り合う磁性粒子との間に粒界部が磁性粒子を物理的に離隔している。例えば、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．８１（１９９７），ｐ２７３６に記載されているように、ＦｅＭＢでは１原子％程度のＣｕの添加（例えば、Ｆｅ８４Ｎｂ３．５Ｚｒ３．５Ｂ８Ｃｕ１）と化学合成の最適化により透磁率を向上することができ、また結晶の微細化にも効果がある。
軟磁性ナノ結晶膜は、スパッタ法などにより例えば厚さ８ｎｍのＦｅＺｒＢ膜を記録層１６上に形成する。結晶化処理前に低温で熱処理することにより結晶粒子のサイズを揃え、透磁率を向上することができる。
本実施の形態によれば、非磁性母相あるいは非磁性粒界に囲まれた磁性粒子が配置されてなる磁束スリット層７１が記録層１６上に設けられているので、記録ヘッドから磁束スリット層７１及び記録層１６を介して軟磁性裏打ち層１２に流通する磁束が、磁束スリット層７１において磁性粒子を通過するように狭窄され、記録ヘッドから記録層１６にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。
（第５の実施の形態）
記録層上に、強磁性母相中に非磁性粒子が配置された磁束スリット層が設けられた本発明の第５の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図２２は、本発明の第５の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２２を参照するに、垂直磁気記録媒体７５は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、磁束スリット層７６、保護膜１８及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
磁束スリット層７６は、厚さが２ｎｍ〜１０ｎｍであり、希土類金属と遷移金属との合金からなる強磁性母相７６ａ中に非磁性微粒子７６ｂを配置して構成される。強磁性母相１９の希土類金属はＴｂ、Ｇｄ、及びＤｙから選択され、１種あるいは２種以上を含んでもよい。また、遷移金属はＦｅ及びＣｏから選択され、１種あるいは２種を含んでもよい。強磁性母相７６ａは、例えばＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏなどが挙げられ、希土類とＦｅＣｏとの合金の場合は（Ｔｂ、Ｇｄ、Ｄｙ、又はこれらの合金）ｘ（Ｆｅ１００−ｙＣｏｙ）１００−ｘと表した場合ｘ＝１０原子％〜３０原子％、ｙ＝４０原子％以下に設定されることが好ましい。このような範囲では、強磁性母相の磁化容易軸は膜厚方向となるので、記録ヘッドからの磁束の増減に応じて磁束を通すことできる。その結果、強磁性母相の磁気飽和を回避することができ、磁束を狭窄することができる。
非磁性微粒子７６ｂは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、及びＭｇからなる群のうちいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｃ、及びＮからなる群のうち少なくともいずれか１種の元素との化合物から選択される。具体的には、第２の実施の形態の第２非固溶相４２ｂと略同様の材料から選択される。これらの酸化物や、窒化物、炭化物等は共有結合性の化合物を形成するので、強磁性母層７６ａを構成する希土類金属−遷移金属合金材料と分離し易く、強磁性母相７６ａ中に微粒子状となって析出する。すなわち、非磁性微粒子７６ｂは強磁性母相１９中に自己形成的に形成される。
非磁性微粒子７６ｂは、Ｙ（イットリウム）を含むことが好ましい。非磁性微粒子７６ｂが酸素を含む場合、強磁性母相７６ａ中の希土類金属と酸素の選択的な結合（例えばＴｂ−Ｏ）が形成されることを阻害し、強磁性母相７６ａの飽和磁束密度の低下を防止することができる。
非磁性微粒子７６ｂの平均粒径は３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内に設定され、非磁性微粒子とその隣接する非磁性微粒子との平均間隙は０．５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内に設定されることが好ましい。このような範囲に設定することにより、記録されるビットの大きさに対して十分磁束を狭窄することができる。
磁束スリット層７６は、真空蒸着法、スパッタ法などにより形成され、例えばスパッタ法を用いる場合は、例えばＴｂＦｅＣｏのスパッタターゲットとＹＳｉＯ２スパッタターゲットを用いて同時にスパッタすることにより形成する。本実施の形態の一実施例として、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、記録層上にＴｂＦｅＣｏ（２０原子％Ｔｂ−７２原子％Ｆｅ−８原子％Ｃｏ）、ＹＳｉＯ２のスパッタターゲットを同時にスパッタし、磁束スリット層７６の体積を基準としてＹＳｉＯ２を７０体積％、厚さ１０ｎｍの磁束スリット層７６を形成した。なお、スパッタターゲットは、上記２枚のスパッタターゲットの他に、ＴｂＦｅＣｏとＹＳｉＯ２を混合したコンポジット型のスパッタターゲットを用いてもよい。
本実施の形態によれば、強磁性母相７６ａ中に非磁性微粒子７６ｂが配置されてなる磁束スリット層７６が記録層１６上に設けられているので、記録ヘッドから磁束スリット層７６及び記録層１６を介して軟磁性裏打ち層１２に流通する磁束が、磁束スリット層７６において非磁性粒子７６ｂ間の強磁性母相７６ａを通過するように狭窄され、記録ヘッドから記録層１６にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。
図２３は、第５の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
本変形例に係る垂直磁気記録媒体８０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、磁束スリット層８１、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっており、図２２に示す磁束スリット層７６の代わりに、記録層１６の表面に形成された非磁性材料よりなる結晶成長核８１ｂと、隣り合う結晶成長核８１ｂの間隙に充填されてなる軟磁性材料の軟磁性母層８１ａから構成された磁束スリット層８１が設けられている以外は第５の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体と同様である。
磁束スリット層８１の結晶成長核８１ｂは、記録層１６の表面にスパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法などにより、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ及びこれらの合金から選択された非磁性材料により構成される。結晶成長核８１ｂは、成膜過程の初期に形成される結晶成長の核であり、結晶成長核８１ｂの大きさや、隣接する結晶成長核８１ｂとの間隙の大きさは、基板温度、蒸着量、蒸着速度などにより制御することができる。
軟磁性母層８１ａは、高飽和磁束密度の軟磁性材料、例えば軟磁性裏打ち層１２と略同様の材料により充填される。なお、軟磁性母層８１ａの厚さは結晶成長核８１ｂの厚さより薄いことが好ましい。磁束の広がりを防止して効果的に狭窄することができる。
本変形例によれば、記録層１６と保護膜１８との間に軟磁性母層８１ａに非磁性材料からなる結晶成長核８１ｂが離隔して配置されているので、記録時に、記録ヘッドからの磁束が結晶成長核８１ｂ間に充填された軟磁性材料に狭窄され、磁束の広がりを抑制することができ、記録層１６に磁束を集中することができる。なお、磁束スリット層７６、８１と記録層１６との間に厚さ１．０〜５．０ｎｍの非磁性層を設けてもよい。磁束スリット層７６、８１と記録層１６との磁気的な相互作用を切ることができる。
（第６の実施の形態）
軟磁性裏打ち層と記録層との間に軟磁性材料からなるティップ状磁性体が面内方向に配置された本発明の第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図２４は、本発明の第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２４を参照するに、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体９０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、非磁性中間層１５、ティップ状磁性体９１、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
ティップ状磁性体９１は、例えばスパッタ法により形成された保磁力が７９ｋＡ／ｍ以下のセミハード材料あるいは軟磁性材料からなり、膜厚方向に磁化容易軸を有している。膜厚方向に磁化容易軸を配向させる方法としては、膜厚方向に磁化容易軸が配向する材料、例えば、１９原子％〜２８原子％Ｇｄ−Ｆｅ膜、２０原子％〜３０原子％Ｎｄ−Ｆｅ膜、２０原子％〜３０原子％Ｎｄ−Ｃｏ膜が挙げられる。スパッタ法、例えばＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて形成することにより磁化容易軸を膜厚方向に配向させることができる。また、非磁性中間層１５にＲｕ膜やＰｄ膜を用いて、ティップ状磁性体９１をＣｏＣｒ膜としてもよい。
ティップ状磁性体９１は、例えば大きさが０．６ｎｍ〜２０ｎｍ×０．６ｎｍ〜２０ｎｍ、厚さが２ｎｍ〜１０ｎｍ、隣り合うティップ状磁性体９１の間隔を０．６ｎｍ〜２０ｎｍに構成され、非磁性中間層１５の表面に略均一に配置されている。ティップ状磁性体９１は、記録層１６に形成される記録ビットの大きさに対して、少なくとも２つ以上のティップ状磁性体９１が配置される大きさ及び間隔に設定されることが好ましい。記録ヘッドからの磁束を記録層１６に集中させることができる。
図２５は、第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体９０の平面図である。図２５を参照するに、垂直磁気記録媒体９０の表面には、ティップ状磁性体９１のパターン１８ａが現れ、いわゆるテクスチャとして機能する。図示されない磁気ヘッドが垂直磁気記録媒体９０の表面に停止した場合に、磁気ヘッドの吸着を防止することができる。
次にティップ状磁性体９１を形成する方法を以下に示す。
まず、非磁性中間層１５上にスパッタ法、蒸着法等によりティップ状磁性体９１となる軟磁性層を形成する。次いで、電子線レジスト膜をスピンコーターを用いて塗布し、ベーキング処理後、電子線一括投影露光法によって、縮小倍率４倍のステンシルマスクに描画されたテクスチャ形状パターンを転写する。
次いで、露光後ベーキング処理を行い、現像してレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとしてイオンミリング法により軟磁性層をエッチングし、非磁性中間層に達するまで行う。次いでレジストパターンを除去する。
このような工程により、現在のマスクデータのアドレスユニットが２．５ｎｍであり、縮小倍率４倍でパターニングされるので、最小約０．６ｎｍの大きさまでのティップ状磁性体９１を形成することができる。
なお、磁束スリット層９１は、図２５に示す平面視して得られる円状のパターンの代わりに、図２６に示す矩形のパターン１８ｂであってもよい。パターン１８ｂは矢印で示す垂直磁気記録媒体９０の移動方向Ｍｖに対してパターン１８ｂの辺が垂直交わるように形成されている。移動方向Ｍｖに対するティップ状磁性体９１の形状及び高さを制御することにより、磁気ヘッドが垂直磁気記録媒体９０の表面に接触してクラッシュする可能性を低減することができる。
また、ティップ状磁性体９１と記録層１６との間に非磁性層を設けてもよい。ティップ状磁性体９１と記録層１６との磁気的な結合を切ることができる。また、ティップ状磁性体９１を非磁性層により覆い、エッチング法あるいは化学的機械研磨法により研削して、ティップ状磁性体９１により形成される凹凸を調整してもよい。垂直磁気記録媒体９０の表面の粗さを低減して、テクスチャ効果の制御を行うことができる。
本実施の形態によれば、ティップ状磁性体９１が軟磁性裏打ち層１２と記録層１６との間に設けられ、ティップ状磁性体９１が膜厚方向に磁化容易軸を有するので、記録ヘッドからの磁束をティップ状磁性体９１によって集中し、記録層１６に磁束を集中させることができ、磁界勾配を急峻にすることができる。さらに、ティップ状磁性体９１の形状が膜厚方向に転写されるので、垂直磁気記録媒体９０の表面に凹凸のテクスチャーパターンが形成され、磁気ヘッドが表面に吸着することを防止し、また、ヘッドクラッシュが発生する可能性を低減することができる。
（第７の実施の形態）
軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料からなる磁束制御層が設けられた本発明の第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図２７は、本発明の第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２７を参照するに、垂直磁気記録媒体１００は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、磁束制御層１０１、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
磁束制御層１０１は、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、レーザアブレーション法などを用いて、厚さ１０ｎｍ〜１０００ｎｍの超伝導材料から構成される。厚さは記録ヘッド（図示されず）−軟磁性裏打ち層１２間のスペーシングの点からは上記範囲において５０ｎｍ以下が好ましく、磁束制御層１０１からの磁束の漏洩の点では、磁界侵入長の１／３よりも大きい方が好ましい。
磁束制御層１０１に用いられる超伝導材料は特に限定されないが、超伝導臨界温度Ｔｃが９０Ｋ〜１２５ＫであるＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ、（０＜δ＜１）、Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０、Ｔｉ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０などの酸化物超伝導体や、Ｎｂ３Ｇｅ、Ｎｂ３Ａｌなどが好ましい。
垂直磁気記録媒体１００が超伝導臨界温度Ｔｃに冷却されて磁束制御層１０１は超伝導状態となり、完全反磁性体となっているので、記録ヘッドからの磁束は磁束制御層１０１を通過することできず軟磁性裏打ち層１２に達することができない。すなわち、記録ヘッドからの磁束は広い範囲に広がってしまう。本実施の形態によれば、磁束制御層１０１の一部の領域を加熱して常伝導状態に変化させる。その結果、常伝導状態となった領域だけを磁束が通過することができるので、その領域に磁束を集中させ、記録層１６において磁束を集中させることができる。
以下、本実施の形態の垂直磁気記録媒体１００の記録再生方法を説明する。
図２８は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体に記録する様子を示す図である。垂直磁気記録媒体１００に対向して配置された複合型磁気ヘッド１１０は、主磁極１１１、主磁極１１１を励磁する記録用コイル１１３、及び主磁極１１１と磁気的に接続されたリターンヨーク１１２からなる記録ヘッドと、ＭＲ素子などの感磁素子１１５及びシールド１１４などからなる再生ヘッドと、半導体レーザなどのレーザ光源１１７に接続され、先端部が絞り込まれ、垂直磁気記録媒体１００の表面に光ビームＬＢを照射する光ファイバー１１６などから構成されている。なお、磁気ヘッド１１０及び垂直磁気記録媒体１００は、図示されない恒温容器あるいは恒温槽等に収納され、臨界温度Ｔｃ以下の雰囲気に保たれている。
垂直磁気記録媒体１００に情報を記録する際は、記録磁界の印加に加え、主磁極１１１及びリターンヨーク１１２の下方の磁束制御層１０１の領域を常伝導状態に変化させて記録ヘッド１１０からの磁束が記録ヘッド１１０と軟磁性裏打ち層１２との間で還流するようにして記録層１６を磁化する。具体的には、矢印方向Ｍｖに移動する垂直磁気記録媒体１００の上流側に光ファイバーによって光ビームを垂直磁気記録媒体１００の表面に照射して、熱伝導により磁束制御層１０１を臨界温度Ｔｃ以上に加熱し、常伝導状態の領域１０１ａを形成する。光ビームは、垂直磁気記録媒体１００の温度及び加熱する温度等により出力及び波長が適宜選択され、例えばパワーは数ｍＷ以下、ビーム径は１μｍ以下に設定される。
ここでは、１ビームだけで加熱しているので、常伝導状態の領域１０１ａは、それより上流の超伝導状態１０１ｂとの境界部１０１ｃより下流の領域１０１ａは常伝導状態になっている。したがって、主磁極１１１及びリターンヨーク１１２の直下の磁束制御層１０１は常伝導状態となっており非磁性状態であるので、例えば主磁極１１１からの磁束は、記録層１６ａ−磁束制御層１０１−軟磁性裏打ち層１２−磁束制御層１０１−記録層１６ｂを通ってリターンヨーク１１２に流れる。その結果、主磁極１１１に対向する記録層１６ａが磁化される。
図２９は、図２８に示す複合型磁気ヘッド側から見た磁束制御層の状態を説明するための図である。垂直磁気記録媒体１００は矢印方向Ｍｖに移動し、上流側が図の右側になるように示している。また、記録層１６に形成されるトラックＴｋｎ−１〜Ｔｋｎ＋１を合わせて示している。
図２９を参照するに、磁束制御層１０１は、光ファイバーによって照射された光ビームＬＢによって加熱され、境界部１０１ｃを境に超伝導状態の領域１０１ｂの一部に常伝導状態の領域１０１ａが形成される。常伝導状態の領域１０１ａは、上流側はトラック幅方向に大きく広がっており下流側になるに従って細くなり、主磁極１１１に対向する領域では、トラック幅方向がトラック幅と略同等となるように設定される。したがって、主磁極１１１からの磁束は、トラック幅方向が制限されて記録層１６を通過するようになり、隣接するトラックＴｋｎ−１、Ｔｋｎ＋１の磁化に影響を与えることがない。その結果隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。
また、トラックの長手方向は、１ビームの場合、常伝導状態の領域１０１ａに広がりがあるため磁化遷移領域により挟まれる１ビットの磁化領域程度に磁束を絞り込むことができないが、トラック幅方向の磁束の広がりが制限されているため、磁束密度すなわち記録磁界が強められ、オーバーライト特性やＮＬＴＳ特性などの書き込み性能が向上する。
なお、上記光ファイバーの代わりにマイクロレンズを用いてレーザ光を垂直磁気記録媒体１００の表面に集光してもよい。
図２８に戻り、垂直磁気記録媒体１００に記録された情報を再生する際は、従来の垂直磁気記録媒体と同様に、磁化された記録層１６からの漏洩磁界を再生ヘッドの感磁素子が検知する。なお、再生動作のみを行う場合は、磁束制御層１０１は常伝導状態であってもよい。
なお、主磁極１１１とリターンヨーク１１２を離隔して、主磁極１１１とリターンヨーク１１２との間に他の光ファイバーを設け、主磁極用とリターンヨーク用の２ビームの光ビームを照射してもよい。具体的には、リターンヨーク用の光ビームは図２９に示すような大きな径の常伝導状態の領域が形成されるように設定し、主磁極用の光ビームにより加熱して形成する常伝導状態の領域の大きさを主磁極１１１の厚さ×幅程度に設定する。さらに、主磁極１１１とリターンヨーク１１２を離隔することによりリターンヨーク用の常伝導状態の領域と主磁極用の常伝導状態の領域を分離する。このような構成とすることにより、主磁極１１１からの磁束密度すなわち記録磁界を一層強めることができ、記録磁界勾配を急峻にすることができる。
以下、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の効果を計算により求めた。
図３０Ａは、本実施の形態に係る実施例の垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図、図３０Ｂは、比較例に係る垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図である。なお説明の便宜のため、保護膜１８及び潤滑層１９を省略して示している。
図３０Ａを参照するに、実施例に係る垂直磁気記録媒体では、加熱により磁束制御層１０１に形成された常伝導領域が主磁極１１１と同等かそれより狭い領域である場合、鏡像効果により形成される主磁極１１１に対する仮想磁極ＭＰ１は、磁束が常伝導領域に絞り込まれているため、軟磁性裏打ち層１２の表面に形成されると考えられる。したがって、磁束ＭＦ１は記録層１６では集中した状態となる。また、スペーシングは主磁極１１１−仮想磁極ＭＰ１間の距離ＳＰとなる。
一方、図３０Ｂを参照するに、比較例に係る垂直磁気記録媒体は、軟磁性裏打ち層１２’と記録層１６’との間に磁束制御層が設けられていないので、主磁極１１１からの磁束は軟磁性裏打ち層１２’に向かって広がり、仮想磁極ＭＰ２は、軟磁性裏打ち層１２’の表面１２ａ’に対して対称に、表面１２ａ’から主磁極１１１−軟磁性裏打ち層表面１２ａ’間の距離ＳＰだけ下方に形成される。したがって、主磁極１１１−仮想磁極ＭＰ２間距離は２×ＳＰとなる。
また、線記録密度依存性を含む信号対雑音比（Ｓ／Ｎｍ）とスペーシングとの関係を以下の表のように仮定する。下記の表中のＳ／Ｎｍの変化率が負である場合は、スペーシングが増加に対してＳ／Ｎｍが低下することを示している。
〈線記録密度〉 〈スペーシング１ｎｍ当たりのＳ／Ｎｍの変化率〉
２００ｋＦＣＩ −０．１ｄＢ／ｎｍ
３７０ｋＦＣＩ −０．３ｄＢ／ｎｍ
４８０ｋＦＣＩ −０．４ｄＢ／ｎｍ
以上より、主磁極１１１−仮想磁極ＭＰ１、ＭＰ２間のスペーシングに基づいて、Ｓ／Ｎｍと線記録密度の関係を用いて計算すると以下に示す結果となる。ここで、距離ＳＰ＝５０ｎｍと仮定した。下記の表中のＳ／Ｎｍの増加分は比較例に対する実施例のＳ／Ｎｍの増加分を示し、正値は実施例の方が比較例よりもＳ／Ｎｍが高いことを示す。
〈線記録密度〉 〈Ｓ／Ｎｍの増加分〉
２００ｋＦＣＩ ５ ｄＢ
３００ｋＦＣＩ １０ ｄＢ
４００ｋＦＣＩ １５ ｄＢ
５００ｋＦＣＩ ２０ ｄＢ
６００ｋＦＣＩ ２５ ｄＢ
上記表より、実施例が大幅にＳ／Ｎｍが向上していることが分かる。したがって、磁束制御層１０１を軟磁性裏打ち層１２と記録層１６との間に設けることによりＳ／Ｎｍが向上し、高密度記録化を図ることができる。
また、本実施の形態の記録層１６は第１または第２の実施の形態において説明した記録層１６と同様であるが、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体１００は臨界温度Ｔｃ以下で用いられ、例えば、現在見出されている超伝導材料の臨界温度Ｔｃは１２０Ｋ程度あるいはそれ以下の低温であるので熱的安定性に起因する減磁の程度が小さい。したがって、従来の垂直磁気記録媒体より磁性粒子の体積の制限が緩くなり、記録層１６を構成する磁性粒子の一層の微細化を図ることができ、媒体ノイズの低減を一層容易に実現することができる。
なお、磁束制御層１０１と記録層１６との間に、第１の実施の形態において説明した図１に示す非磁性中間層１５を積層してもよい。記録層１６を構成する強磁性材料は磁束制御層１０１上にエピタキシャル成長し難くいので、非磁性中間層１５を設けることにより、記録層１６の結晶性及び結晶配向性を向上し、媒体ノイズを一層低減することができる。さらに、磁束制御層１０１と非磁性中間層１５との間に図１及び図２に示すシード層１３、下地層３１を設けてもよい。記録層１６の結晶性及び結晶配向性を一層向上することができる。
本実施の形態に係る実施例として、基板側から、ガラス基板／ＣｏＮｂＺｒ膜（１２０ｎｍ）／ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ膜（２０ｎｍ）／Ｔａ膜（１ｎｍ）／Ｒｕ膜（２ｎｍ）／（Ｃｏ７６Ｃｒ９Ｐｔ１５）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ２）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／カーボン膜（４ｎｍ）／ＡＭ３００１膜（１．５ｎｍ）を形成した。ＡＭ３００１膜は引き上げ法により形成し、その他の膜はスパッタ法により形成した。上記括弧内の数値は膜厚を表している。
本実施の形態の変形例として、記録層上に超伝導材料からなる磁束制御層が設けられた垂直磁気記録媒体について説明する。
図３１は、第７の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図３１を参照するに、垂直磁気記録媒体１０５は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、記録層１６、磁束制御層１０６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
記録層１６上に設けられた磁束制御層１０６は本実施の形態の磁束制御層１０１と同様にして形成され、記録方法についても同様である。但し、図２８及び図２９に示す光ビームＬＢの出力やビームの大きさは、磁束制御層１０６の超伝導材料の種類及び膜厚に合せて適宜調整される。
本変形例に係る垂直磁気記録媒体を再生する場合は、図２８及び図２９に示す記録方法と同様にして光ビームを照射して磁束制御層１０６に常伝導状態の領域を形成し、記録層１６の磁化からの漏洩磁界が磁束制御層１０６の常伝導状態の領域を通って図示されない再生ヘッドの感磁素子が検知することにより再生を行う。
本変形例によれば、記録ヘッドと記録層１６との間で磁束を狭窄することができ、記録磁界が高く記録磁界勾配を大とすることができる。
なお、本実施の形態において、光ビームは垂直磁気記録媒体１００、１０５の表面から照射したが裏面から照射してもよい。
（第８の実施の形態）
軟磁性裏打ち層と記録層との間に、略均一に配置された非磁性材料よりなるティップ状非磁性体と、隣り合うティップ状非磁性体の間隙を充填する超伝導材料よりなる磁束スリット層が設けられた本発明の第８の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図３２Ａは、本発明の第８の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図、図３２Ｂは、図３２ＡのＸ−Ｘ断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図３２Ａ及び図３２Ｂを参照するに、垂直磁気記録媒体１４０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、磁束スリット層１４１、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
磁束スリット層１０１は、厚さが２ｎｍ〜１０ｎｍであり、非磁性材料よりなるティップ状非磁性体１４１ａと、隣り合うティップ状非磁性体１４１ａの間隙を超伝導材料により充填した完全反磁性体部１４１ｂから構成されている。ティップ状非磁性体１４１ａに用いられる非磁性材料は、例えばＣｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｉ、Ｈｆ、及びこれらの合金などの非磁性材料から選択され、ｈｃｐ構造を有することが好ましい。記録層１６がｈｃｐ構造を有する場合は、エピタキシャル成長させることができる。ティップ状非磁性体１４１ａは、例えば大きさが０．６ｎｍ〜２０ｎｍ×０．６ｎｍ〜２０ｎｍ、隣り合うティップ状非磁性体１４１ａの間隙ＧＰが０．６ｎｍ〜２０ｎｍに構成される。
また、完全反磁性体部１４１ｂに用いられる超伝導材料としては、例えば第７の実施の形態の磁束制御層に用いられる材料と同様の材料が挙げられる。
磁束スリット層１０１は、第６の実施の形態のティップ状磁性体と略同様にして形成することができる。すなわち、軟磁性裏打ち層１２上にティップ状非磁性体１４１ａとなる非磁性膜を形成し、電子線レジスト膜と電子線一括投影露光法を用いてマスクを作製しエッチングしてティップ状非磁性体１４１ａを形成する。次いでティップ状非磁性体１４１ａを覆う超伝導材料膜を形成し、ＣＭＰ法などを用いてティップ状非磁性体１４１ａが露出するまで研削して平坦化する。
本実施の形態の垂直磁気記録媒体１４０は、第７の実施の形態と同様に臨界温度Ｔｃ以下の雰囲気中で用いられ、完全反磁性体部１４１ｂが超伝導状態で用いられる。記録ヘッドからの磁束は、完全反磁性体部１４１ｂは全く通過できず、ティップ状非磁性体１４１ａを通過する。したがって、記録ヘッドからの磁束がティップ状非磁性体１４１ａに集中されるので、記録層１６に磁束を集中することができる。
なお、ティップ状非磁性体１４１ａは磁束を一層集中させる点では軟磁性材料を用いて形成してもよい。
また、本実施の形態の垂直磁気記録媒体１４０は、第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体とは異なり、光ビームを用いることなく記録再生を行うことができるので、磁気ヘッドの構成が簡易である点で好ましい。
（第９の実施の形態）
第１〜第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体を備えた本発明の第９の磁気記憶装置について説明する。
図３３は、本発明の実施の形態の磁気記憶装置の要部を示す図である。図３３を参照するに、磁気記憶装置１２０は大略ハウジング１２１からなる。ハウジング１２１内には、スピンドル（図示されず）により駆動されるハブ１２２、ハブ１２２に固定され回転される垂直磁気記録媒体１２３、アクチュエータユニット１２４、アクチュエータユニット１２４に取り付けられ垂直磁気記録媒体１２３の半径方向に移動されるアーム１２５及びサスペンション１２６、サスペンション１２６に支持された垂直磁気記録ヘッド１２８が設けられている。
図３４は垂直磁気記録ヘッド及び垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図３４を参照するに、垂直磁気記録ヘッド１２８は、大略、主磁極１３５及びリターンヨーク１３６からなる記録ヘッド１３０とＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子１３３を用いた再生ヘッド１３１から構成されている。記録ヘッド１３０は、垂直磁気記録媒体１２３に記録磁界を印加するための軟磁性体よりなる主磁極１３５と、主磁極１３５に磁気的に接続されたリターンヨーク１３６と、主磁極１３５等に記録磁界を誘導するための記録用コイル１３８などから構成されている。また、再生ヘッド１３１は、リターンヨーク１３６を用いた下部シールドと、上部シールド１３７とに挟まれたＧＭＲ素子１３３から構成されている。
記録ヘッド１３０は、主磁極の先端部１３５−１から記録磁界を垂直磁気記録媒体１２３に対して垂直方向に印加して、記録層（図示せず。）に垂直方向の磁化を形成する。なお、主磁極の先端部１３５−１からの磁束は、さらに軟磁性裏打ち層（図示せず。）を通ってリターンヨーク１３６に還流する。主磁極の先端部１３５−１の軟磁性材料は飽和磁束密度の高い、例えば５０ａｔ％Ｎｉ−５０ａｔ％Ｆｅ、ＦｅＣｏＮｉ合金、ＦｅＣｏＡｌＯなどよりなることが好ましい。磁気飽和を防止して高い磁束密度の磁束を集中して記録層１３０に印加することができる。
また、再生ヘッド１３１は、垂直磁気記録媒体１２３の磁化が漏洩する磁界を感知して、その方向に対応するＧＭＲ素子１３３の抵抗値の変化により記録層に記録された情報を得ることができる。なお、ＧＭＲ素子１３３の替わりにＴＭＲ（Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子、バリスティックＭＲ素子を用いることができる。
本実施の形態の磁気記憶装置１２０は、垂直磁気記録媒体１２３に特徴がある。例えば、垂直磁気記録媒体１２３は第１〜第６の実施の形態及にそれらの変形例に係る垂直磁気記録媒体である。
磁気記憶装置１２０の基本構成は、図３３に示すものに限定されるものではない。本発明で用いる垂直磁気記録媒体１２３は、磁気ディスクに限定されず磁気テープであってもよい。
本実施の形態によれば、磁気記憶装置１２０は、垂直磁気記録媒体１２３が記録ヘッド１３０の主磁極１３５からの磁束を一層狭窄して記録層に集中することにより、狭トラック化及び線記録密度の向上を図ることができ、高密度記録が可能である。
以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、第９の実施の形態に係る磁気記憶装置では、垂直磁気記録媒体として磁気ディスクを例に説明したが、本発明の垂直磁気記録媒体は磁気ディスクに限定されず、基板にＰＥＴや、ＰＥＮ、ポリイミドよりなるフィルムを用いて、ヘリカルスキャンあるいはラテラル走行型の磁気テープであってもよく、カードの形態であってもよい。
図２０は、実施例７のＳ／Ｎｍと非磁性層膜厚との関係を示す図である。図２０を参照するに、Ｓ／Ｎｍは非磁性層膜厚が２ｎｍの場合が９．６ｄＢと最も高くなっている。非磁性層を設けない場合（膜厚＝０）よりも１．４ｄＢ向上していることが分かる。また、Ｓ／Ｎｍは非磁性層膜厚が増加するに従って単調に減少している。このことから、非磁性層を設けることにより記録層と軟磁性遮蔽層が磁気的に結合することを防止してＳ／Ｎｍを向上することができる。
（第４の実施の形態）
記録層上に、非磁性母相等にセミハードあるいは軟磁性の磁性粒子が配置された磁束スリット層が設けられた本発明の第４の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図２１は、本発明の第４の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２１を参照するに、垂直磁気記録媒体５０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、磁束スリット層７１、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
磁束スリット層７１は、第１または第２の実施の形態において説明した記録層１６上に形成され、厚さが２ｎｍ〜２０ｎｍに形成され、セミハードあるいは軟磁性の磁性粒子が非磁性材料よりなる非磁性母相あるいは非磁性粒界に囲まれて形成され、膜厚方向に磁化容易軸を有するように形成される。磁性微粒子同士は面内方向には非磁性母相あるいは非磁性粒子により分離されているので磁気的に孤立化され、膜厚方向には磁化容易軸を有するので、記録ヘッドからの磁束は、非磁性母相あるいは非磁性粒子の部分よりも高い透磁率を有するセミハードあるいは軟磁性の磁性粒子に吸い込まれ、特に、記録ヘッドから最も近距離にある磁性粒子に吸い込まれる。吸い込まれた磁束は磁束スリット層７１に接する記録層１６を通過して軟磁性裏打ち層１２に達する。したがって、実質的に記録ヘッドが記録層１６に接するような効果を有し、記録磁界の増加及び記録磁界の空間分布を急峻にする効果を有する。
具体的には、磁束スリット層７１は、セミハードのフェライト膜、セミハードのフェライト粒子あるいは軟磁性微粒子を含むグラニュラー膜、あるいは軟磁性ナノ結晶膜から構成される。
セミハードのフェライト膜は、針状構造を持つγ酸化鉄（γ−Ｆｅ２Ｏ３）、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、六角平板状のバリウムフェライト（ＢａＦｅ１２Ｏ１９）等が好適である。これらの材料をスパッタターゲットに用いて、スパッタ法により基板を加熱して形成し、形成後に磁場中熱処理により膜厚方向に磁気異方性を付与する。
また、セミハードのフェライト粒子あるいは軟磁性粒子を含むグラニュラー膜は、セミハードのフェライト粒子は上述したγ−Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＢａＦｅ１２Ｏ１９などの粒子を用いることができ、また軟磁性粒子は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉから選択された少なくとも一種の元素を含む材料を用いることができる。非磁性母相は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｃ、Ｆｅ３Ｏ４から選択された少なくとも１種の材料から構成される。例えばγ−Ｆｅ２Ｏ３粒子やＦｅ３Ｏ４粒子は、粒子サイズが針状形状の長手方向の長さが１０ｎｍ程度であり、長手方向の保磁力が１５．８ｋＡ／ｍ（２００Ｏｅ）〜３５．６ｋＡ／ｍ（４５０Ｏｅ）、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ〜８０ｅｍｕ／ｇである。また、ＢａＦｅ１２Ｏ１９粒子は、六角形の大きさは数十ｎｍ程度であり、厚さは１０ｎｍ程度であり、厚さ方向の保磁力は１５．８ｋＡ／ｍ（２００Ｏｅ）〜４７．４ｋＡ／ｍ（６００Ｏｅ）、飽和磁化が５０ｅｍｕ／ｇ〜５８ｅｍｕ／ｇである。
軟磁性ナノ結晶膜は、例えばＦｅＭＢ（Ｍ＝Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ）膜やＦｅＭＯ（Ｍ＝Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｙ，Ｃｅ）膜などから形成され、α−Ｆｅを多く含む磁性粒子と、上記Ｍ及びＢまたはＯを多く含む非磁性かつ非晶質の粒界部から構成されている。磁性粒子は面内方向の粒径は１０ｎｍから１００ｎｍ程度であり、隣り合う磁性粒子との間に粒界部が磁性粒子を物理的に離隔している。例えば、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．８１（１９９７），ｐ２７３６に記載されているように、ＦｅＭＢでは１原子％程度のＣｕの添加（例えば、Ｆｅ８４Ｎｂ３．５Ｚｒ３．５Ｂ８Ｃｕ１）と化学合成の最適化により透磁率を向上することができ、また結晶の微細化にも効果がある。
軟磁性ナノ結晶膜は、スパッタ法などにより例えば厚さ８ｎｍのＦｅＺｒＢ膜を記録層１６上に形成する。結晶化処理前に低温で熱処理することにより結晶粒子のサイズを揃え、透磁率を向上することができる。
本実施の形態によれば、非磁性母相あるいは非磁性粒界に囲まれた磁性粒子が配置されてなる磁束スリット層７１が記録層１６上に設けられているので、記録ヘッドから磁束スリット層７１及び記録層１６を介して軟磁性裏打ち層１２に流通する磁束が、磁束スリット層７１において磁性粒子を通過するように狭窄され、記録ヘッドから記録層１６にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。
（第５の実施の形態）
記録層上に、強磁性母相中に非磁性粒子が配置された磁束スリット層が設けられた本発明の第５の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図２２は、本発明の第５の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２２を参照するに、垂直磁気記録媒体７５は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、磁束スリット層７６、保護膜１８及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
磁束スリット層７６は、厚さが２ｎｍ〜１０ｎｍであり、希土類金属と遷移金属との合金からなる強磁性母相７６ａ中に非磁性微粒子７６ｂを配置して構成される。強磁性母相１９の希土類金属はＴｂ、Ｇｄ、及びＤｙから選択され、１種あるいは２種以上を含んでもよい。また、遷移金属はＦｅ及びＣｏから選択され、１種あるいは２種を含んでもよい。強磁性母相７６ａは、例えばＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏなどが挙げられ、希土類とＦｅＣｏとの合金の場合は（Ｔｂ、Ｇｄ、Ｄｙ、又はこれらの合金）ｘ（Ｆｅ１００−ｙＣｏｙ）１００−ｘと表した場合ｘ＝１０原子％〜３０原子％、ｙ＝４０原子％以下に設定されることが好ましい。このような範囲では、強磁性母相の磁化容易軸は膜厚方向となるので、記録ヘッドからの磁束の増減に応じて磁束を通すことできる。その結果、強磁性母相の磁気飽和を回避することができ、磁束を狭窄することができる。
非磁性微粒子７６ｂは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、及びＭｇからなる群のうちいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｃ、及びＮからなる群のうち少なくともいずれか１種の元素との化合物から選択される。具体的には、第２の実施の形態の第２非固溶相４２ｂと略同様の材料から選択される。これらの酸化物や、窒化物、炭化物等は共有結合性の化合物を形成するので、強磁性母層７６ａを構成する希土類金属−遷移金属合金材料と分離し易く、強磁性母相７６ａ中に微粒子状となって析出する。すなわち、非磁性微粒子７６ｂは強磁性母相１９中に自己形成的に形成される。
非磁性微粒子７６ｂは、Ｙ（イットリウム）を含むことが好ましい。非磁性微粒子７６ｂが酸素を含む場合、強磁性母相７６ａ中の希土類金属と酸素の選択的な結合（例えばＴｂ−Ｏ）が形成されることを阻害し、強磁性母相７６ａの飽和磁束密度の低下を防止することができる。
非磁性微粒子７６ｂの平均粒径は３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内に設定され、非磁性微粒子とその隣接する非磁性微粒子との平均間隙は０．５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内に設定されることが好ましい。このような範囲に設定することにより、記録されるビットの大きさに対して十分磁束を狭窄することができる。
磁束スリット層７６は、真空蒸着法、スパッタ法などにより形成され、例えばスパッタ法を用いる場合は、例えばＴｂＦｅＣｏのスパッタターゲットとＹＳｉＯ２スパッタターゲットを用いて同時にスパッタすることにより形成する。本実施の形態の一実施例として、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、記録層上にＴｂＦｅＣｏ（２０原子％Ｔｂ−７２原子％Ｆｅ−８原子％Ｃｏ）、ＹＳｉＯ２のスパッタターゲットを同時にスパッタし、磁束スリット層７６の体積を基準としてＹＳｉＯ２を７０体積％、厚さ１０ｎｍの磁束スリット層７６を形成した。なお、スパッタターゲットは、上記２枚のスパッタターゲットの他に、ＴｂＦｅＣｏとＹＳｉＯ２を混合したコンポジット型のスパッタターゲットを用いてもよい。
本実施の形態によれば、強磁性母相７６ａ中に非磁性微粒子７６ｂが配置されてなる磁束スリット層７６が記録層１６上に設けられているので、記録ヘッドから磁束スリット層７６及び記録層１６を介して軟磁性裏打ち層１２に流通する磁束が、磁束スリット層７６において非磁性粒子７６ｂ間の強磁性母相７６ａを通過するように狭窄され、記録ヘッドから記録層１６にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。
図２３は、第５の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
本変形例に係る垂直磁気記録媒体８０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、磁束スリット層８１、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっており、図２２に示す磁束スリット層７６の代わりに、記録層１６の表面に形成された非磁性材料よりなる結晶成長核８１ｂと、隣り合う結晶成長核８１ｂの間隙に充填されてなる軟磁性材料の軟磁性母層８１ａから構成された磁束スリット層８１が設けられている以外は第５の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体と同様である。
磁束スリット層８１の結晶成長核８１ｂは、記録層１６の表面にスパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法などにより、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ及びこれらの合金から選択された非磁性材料により構成される。結晶成長核８１ｂは、成膜過程の初期に形成される結晶成長の核であり、結晶成長核８１ｂの大きさや、隣接する結晶成長核８１ｂとの間隙の大きさは、基板温度、蒸着量、蒸着速度などにより制御することができる。
軟磁性母層８１ａは、高飽和磁束密度の軟磁性材料、例えば軟磁性裏打ち層１２と略同様の材料により充填される。なお、軟磁性母層８１ａの厚さは結晶成長核８１ｂの厚さより薄いことが好ましい。磁束の広がりを防止して効果的に狭窄することができる。
本変形例によれば、記録層１６と保護膜１８との間に軟磁性母層８１ａに非磁性材料からなる結晶成長核８１ｂが離隔して配置されているので、記録時に、記録ヘッドからの磁束が結晶成長核８１ｂ間に充填された軟磁性材料に狭窄され、磁束の広がりを抑制することができ、記録層１６に磁束を集中することができる。なお、磁束スリット層７６、８１と記録層１６との間に厚さ１．０〜５．０ｎｍの非磁性層を設けてもよい。磁束スリット層７６、８１と記録層１６との磁気的な相互作用を切ることができる。
（第６の実施の形態）
軟磁性裏打ち層と記録層との間に軟磁性材料からなるティップ状磁性体が面内方向に配置された本発明の第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図２４は、本発明の第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２４を参照するに、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体９０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、非磁性中間層１５、ティップ状磁性体９１、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
ティップ状磁性体９１は、例えばスパッタ法により形成された保磁力が７９ｋＡ／ｍ以下のセミハード材料あるいは軟磁性材料からなり、膜厚方向に磁化容易軸を有している。膜厚方向に磁化容易軸を配向させる方法としては、膜厚方向に磁化容易軸が配向する材料、例えば、１９原子％〜２８原子％Ｇｄ−Ｆｅ膜、２０原子％〜３０原子％Ｎｄ−Ｆｅ膜、２０原子％〜３０原子％Ｎｄ−Ｃｏ膜が挙げられる。スパッタ法、例えばＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて形成することにより磁化容易軸を膜厚方向に配向させることができる。また、非磁性中間層１５にＲｕ膜やＰｄ膜を用いて、ティップ状磁性体９１をＣｏＣｒ膜としてもよい。
ティップ状磁性体９１は、例えば大きさが０．６ｎｍ〜２０ｎｍ×０．６ｎｍ〜２０ｎｍ、厚さが２ｎｍ〜１０ｎｍ、隣り合うティップ状磁性体９１の間隔を０．６ｎｍ〜２０ｎｍに構成され、非磁性中間層１５の表面に略均一に配置されている。ティップ状磁性体９１は、記録層１６に形成される記録ビットの大きさに対して、少なくとも２つ以上のティップ状磁性体９１が配置される大きさ及び間隔に設定されることが好ましい。記録ヘッドからの磁束を記録層１６に集中させることができる。
図２５は、第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体９０の平面図である。図２５を参照するに、垂直磁気記録媒体９０の表面には、ティップ状磁性体９１のパターン１８ａが現れ、いわゆるテクスチャとして機能する。図示されない磁気ヘッドが垂直磁気記録媒体９０の表面に停止した場合に、磁気ヘッドの吸着を防止することができる。
次にティップ状磁性体９１を形成する方法を以下に示す。
まず、非磁性中間層１５上にスパッタ法、蒸着法等によりティップ状磁性体９１となる軟磁性層を形成する。次いで、電子線レジスト膜をスピンコーターを用いて塗布し、ベーキング処理後、電子線一括投影露光法によって、縮小倍率４倍のステンシルマスクに描画されたテクスチャ形状パターンを転写する。
次いで、露光後ベーキング処理を行い、現像してレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとしてイオンミリング法により軟磁性層をエッチングし、非磁性中間層に達するまで行う。次いでレジストパターンを除去する。
このような工程により、現在のマスクデータのアドレスユニットが２．５ｎｍであり、縮小倍率４倍でパターニングされるので、最小約０．６ｎｍの大きさまでのティップ状磁性体９１を形成することができる。
なお、磁束スリット層９１は、図２５に示す平面視して得られる円状のパターンの代わりに、図２６に示す矩形のパターン１８ｂであってもよい。パターン１８ｂは矢印で示す垂直磁気記録媒体９０の移動方向Ｍｖに対してパターン１８ｂの辺が垂直交わるように形成されている。移動方向Ｍｖに対するティップ状磁性体９１の形状及び高さを制御することにより、磁気ヘッドが垂直磁気記録媒体９０の表面に接触してクラッシュする可能性を低減することができる。
また、ティップ状磁性体９１と記録層１６との間に非磁性層を設けてもよい。ティップ状磁性体９１と記録層１６との磁気的な結合を切ることができる。また、ティップ状磁性体９１を非磁性層により覆い、エッチング法あるいは化学的機械研磨法により研削して、ティップ状磁性体９１により形成される凹凸を調整してもよい。垂直磁気記録媒体９０の表面の粗さを低減して、テクスチャ効果の制御を行うことができる。
本実施の形態によれば、ティップ状磁性体９１が軟磁性裏打ち層１２と記録層１６との間に設けられ、ティップ状磁性体９１が膜厚方向に磁化容易軸を有するので、記録ヘッドからの磁束をティップ状磁性体９１によって集中し、記録層１６に磁束を集中させることができ、磁界勾配を急峻にすることができる。さらに、ティップ状磁性体９１の形状が膜厚方向に転写されるので、垂直磁気記録媒体９０の表面に凹凸のテクスチャーパターンが形成され、磁気ヘッドが表面に吸着することを防止し、また、ヘッドクラッシュが発生する可能性を低減することができる。
（第７の実施の形態）
軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料からなる磁束制御層が設けられた本発明の第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図２７は、本発明の第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２７を参照するに、垂直磁気記録媒体１００は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、磁束制御層１０１、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
磁束制御層１０１は、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、レーザアブレーション法などを用いて、厚さ１０ｎｍ〜１０００ｎｍの超伝導材料から構成される。厚さは記録ヘッド（図示されず）−軟磁性裏打ち層１２間のスペーシングの点からは上記範囲において５０ｎｍ以下が好ましく、磁束制御層１０１からの磁束の漏洩の点では、磁界侵入長の１／３よりも大きい方が好ましい。
磁束制御層１０１に用いられる超伝導材料は特に限定されないが、超伝導臨界温度Ｔｃが９０Ｋ〜１２５ＫであるＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ、（０＜δ＜１）、Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０、Ｔｉ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０などの酸化物超伝導体や、Ｎｂ３Ｇｅ、Ｎｂ３Ａｌなどが好ましい。
垂直磁気記録媒体１００が超伝導臨界温度Ｔｃに冷却されて磁束制御層１０１は超伝導状態となり、完全反磁性体となっているので、記録ヘッドからの磁束は磁束制御層１０１を通過することできず軟磁性裏打ち層１２に達することができない。すなわち、記録ヘッドからの磁束は広い範囲に広がってしまう。本実施の形態によれば、磁束制御層１０１の一部の領域を加熱して常伝導状態に変化させる。その結果、常伝導状態となった領域だけを磁束が通過することができるので、その領域に磁束を集中させ、記録層１６において磁束を集中させることができる。
以下、本実施の形態の垂直磁気記録媒体１００の記録再生方法を説明する。
図２８は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体に記録する様子を示す図である。垂直磁気記録媒体１００に対向して配置された複合型磁気ヘッド１１０は、主磁極１１１、主磁極１１１を励磁する記録用コイル１１３、及び主磁極１１１と磁気的に接続されたリターンヨーク１１２からなる記録ヘッドと、ＭＲ素子などの感磁素子１１５及びシールド１１４などからなる再生ヘッドと、半導体レーザなどのレーザ光源１１７に接続され、先端部が絞り込まれ、垂直磁気記録媒体１００の表面に光ビームＬＢを照射する光ファイバー１１６などから構成されている。なお、磁気ヘッド１１０及び垂直磁気記録媒体１００は、図示されない恒温容器あるいは恒温槽等に収納され、臨界温度Ｔｃ以下の雰囲気に保たれている。
垂直磁気記録媒体１００に情報を記録する際は、記録磁界の印加に加え、主磁極１１１及びリターンヨーク１１２の下方の磁束制御層１０１の領域を常伝導状態に変化させて記録ヘッド１１０からの磁束が記録ヘッド１１０と軟磁性裏打ち層１２との間で還流するようにして記録層１６を磁化する。具体的には、矢印方向Ｍｖに移動する垂直磁気記録媒体１００の上流側に光ファイバーによって光ビームを垂直磁気記録媒体１００の表面に照射して、熱伝導により磁束制御層１０１を臨界温度Ｔｃ以上に加熱し、常伝導状態の領域１０１ａを形成する。光ビームは、垂直磁気記録媒体１００の温度及び加熱する温度等により出力及び波長が適宜選択され、例えばパワーは数ｍＷ以下、ビーム径は１μｍ以下に設定される。
ここでは、１ビームだけで加熱しているので、常伝導状態の領域１０１ａは、それより上流の超伝導状態１０１ｂとの境界部１０１ｃより下流の領域１０１ａは常伝導状態になっている。したがって、主磁極１１１及びリターンヨーク１１２の直下の磁束制御層１０１は常伝導状態となっており非磁性状態であるので、例えば主磁極１１１からの磁束は、記録層１６ａ−磁束制御層１０１−軟磁性裏打ち層１２−磁束制御層１０１−記録層１６ｂを通ってリターンヨーク１１２に流れる。その結果、主磁極１１１に対向する記録層１６ａが磁化される。
図２９は、図２８に示す複合型磁気ヘッド側から見た磁束制御層の状態を説明するための図である。垂直磁気記録媒体１００は矢印方向Ｍｖに移動し、上流側が図の右側になるように示している。また、記録層１６に形成されるトラックＴｋｎ−１〜Ｔｋｎ＋１を合わせて示している。
図２９を参照するに、磁束制御層１０１は、光ファイバーによって照射された光ビームＬＢによって加熱され、境界部１０１ｃを境に超伝導状態の領域１０１ｂの一部に常伝導状態の領域１０１ａが形成される。常伝導状態の領域１０１ａは、上流側はトラック幅方向に大きく広がっており下流側になるに従って細くなり、主磁極１１１に対向する領域では、トラック幅方向がトラック幅と略同等となるように設定される。したがって、主磁極１１１からの磁束は、トラック幅方向が制限されて記録層１６を通過するようになり、隣接するトラックＴｋｎ−１、Ｔｋｎ＋１の磁化に影響を与えることがない。その結果隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。
また、トラックの長手方向は、１ビームの場合、常伝導状態の領域１０１ａに広がりがあるため磁化遷移領域により挟まれる１ビットの磁化領域程度に磁束を絞り込むことができないが、トラック幅方向の磁束の広がりが制限されているため、磁束密度すなわち記録磁界が強められ、オーバーライト特性やＮＬＴＳ特性などの書き込み性能が向上する。
なお、上記光ファイバーの代わりにマイクロレンズを用いてレーザ光を垂直磁気記録媒体１００の表面に集光してもよい。
図２８に戻り、垂直磁気記録媒体１００に記録された情報を再生する際は、従来の垂直磁気記録媒体と同様に、磁化された記録層１６からの漏洩磁界を再生ヘッドの感磁素子が検知する。なお、再生動作のみを行う場合は、磁束制御層１０１は常伝導状態であってもよい。
なお、主磁極１１１とリターンヨーク１１２を離隔して、主磁極１１１とリターンヨーク１１２との間に他の光ファイバーを設け、主磁極用とリターンヨーク用の２ビームの光ビームを照射してもよい。具体的には、リターンヨーク用の光ビームは図２９に示すような大きな径の常伝導状態の領域が形成されるように設定し、主磁極用の光ビームにより加熱して形成する常伝導状態の領域の大きさを主磁極１１１の厚さ×幅程度に設定する。さらに、主磁極１１１とリターンヨーク１１２を離隔することによりリターンヨーク用の常伝導状態の領域と主磁極用の常伝導状態の領域を分離する。このような構成とすることにより、主磁極１１１からの磁束密度すなわち記録磁界を一層強めることができ、記録磁界勾配を急峻にすることができる。
以下、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の効果を計算により求めた。
図３０Ａは、本実施の形態に係る実施例の垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図、図３０Ｂは、比較例に係る垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図である。なお説明の便宜のため、保護膜１８及び潤滑層１９を省略して示している。
図３０Ａを参照するに、実施例に係る垂直磁気記録媒体では、加熱により磁束制御層１０１に形成された常伝導領域が主磁極１１１と同等かそれより狭い領域である場合、鏡像効果により形成される主磁極１１１に対する仮想磁極ＭＰ１は、磁束が常伝導領域に絞り込まれているため、軟磁性裏打ち層１２の表面に形成されると考えられる。したがって、磁束ＭＦ１は記録層１６では集中した状態となる。また、スペーシングは主磁極１１１−仮想磁極ＭＰ１間の距離ＳＰとなる。
一方、図３０Ｂを参照するに、比較例に係る垂直磁気記録媒体は、軟磁性裏打ち層１２’と記録層１６’との間に磁束制御層が設けられていないので、主磁極１１１からの磁束は軟磁性裏打ち層１２’に向かって広がり、仮想磁極ＭＰ２は、軟磁性裏打ち層１２’の表面１２ａ’に対して対称に、表面１２ａ’から主磁極１１１−軟磁性裏打ち層表面１２ａ’間の距離ＳＰだけ下方に形成される。したがって、主磁極１１１−仮想磁極ＭＰ２間距離は２×ＳＰとなる。
また、線記録密度依存性を含む信号対雑音比（Ｓ／Ｎｍ）とスペーシングとの関係を以下の表のように仮定する。下記の表中のＳ／Ｎｍの変化率が負である場合は、スペーシングが増加に対してＳ／Ｎｍが低下することを示している。
〈線記録密度〉 〈スペーシング１ｎｍ当たりのＳ／Ｎｍの変化率〉
２００ｋＦＣＩ −０．１ｄＢ／ｎｍ
３７０ｋＦＣＩ −０．３ｄＢ／ｎｍ
４８０ｋＦＣＩ −０．４ｄＢ／ｎｍ
以上より、主磁極１１１−仮想磁極ＭＰ１、ＭＰ２間のスペーシングに基づいて、Ｓ／Ｎｍと線記録密度の関係を用いて計算すると以下に示す結果となる。ここで、距離ＳＰ＝５０ｎｍと仮定した。下記の表中のＳ／Ｎｍの増加分は比較例に対する実施例のＳ／Ｎｍの増加分を示し、正値は実施例の方が比較例よりもＳ／Ｎｍが高いことを示す。
〈線記録密度〉 〈Ｓ／Ｎｍの増加分〉
２００ｋＦＣＩ ５ ｄＢ
３００ｋＦＣＩ １０ ｄＢ
４００ｋＦＣＩ １５ ｄＢ
５００ｋＦＣＩ ２０ ｄＢ
６００ｋＦＣＩ ２５ ｄＢ
上記表より、実施例が大幅にＳ／Ｎｍが向上していることが分かる。したがって、磁束制御層１０１を軟磁性裏打ち層１２と記録層１６との間に設けることによりＳ／Ｎｍが向上し、高密度記録化を図ることができる。
また、本実施の形態の記録層１６は第１または第２の実施の形態において説明した記録層１６と同様であるが、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体１００は臨界温度Ｔｃ以下で用いられ、例えば、現在見出されている超伝導材料の臨界温度Ｔｃは１２０Ｋ程度あるいはそれ以下の低温であるので熱的安定性に起因する減磁の程度が小さい。したがって、従来の垂直磁気記録媒体より磁性粒子の体積の制限が緩くなり、記録層１６を構成する磁性粒子の一層の微細化を図ることができ、媒体ノイズの低減を一層容易に実現することができる。
なお、磁束制御層１０１と記録層１６との間に、第１の実施の形態において説明した図１に示す非磁性中間層１５を積層してもよい。記録層１６を構成する強磁性材料は磁束制御層１０１上にエピタキシャル成長し難くいので、非磁性中間層１５を設けることにより、記録層１６の結晶性及び結晶配向性を向上し、媒体ノイズを一層低減することができる。さらに、磁束制御層１０１と非磁性中間層１５との間に図１及び図２に示すシード層１３、下地層３１を設けてもよい。記録層１６の結晶性及び結晶配向性を一層向上することができる。
本実施の形態に係る実施例として、基板側から、ガラス基板／ＣｏＮｂＺｒ膜（１２０ｎｍ）／ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ膜（２０ｎｍ）／Ｔａ膜（１ｎｍ）／Ｒｕ膜（２ｎｍ）／（Ｃｏ７６Ｃｒ９Ｐｔ１５）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ２）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／カーボン膜（４ｎｍ）／ＡＭ３００１膜（１．５ｎｍ）を形成した。ＡＭ３００１膜は引き上げ法により形成し、その他の膜はスパッタ法により形成した。上記括弧内の数値は膜厚を表している。
本実施の形態の変形例として、記録層上に超伝導材料からなる磁束制御層が設けられた垂直磁気記録媒体について説明する。
図３１は、第７の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図３１を参照するに、垂直磁気記録媒体１０５は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、記録層１６、磁束制御層１０６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
記録層１６上に設けられた磁束制御層１０６は本実施の形態の磁束制御層１０１と同様にして形成され、記録方法についても同様である。但し、図２８及び図２９に示す光ビームＬＢの出力やビームの大きさは、磁束制御層１０６の超伝導材料の種類及び膜厚に合せて適宜調整される。
本変形例に係る垂直磁気記録媒体を再生する場合は、図２８及び図２９に示す記録方法と同様にして光ビームを照射して磁束制御層１０６に常伝導状態の領域を形成し、記録層１６の磁化からの漏洩磁界が磁束制御層１０６の常伝導状態の領域を通って図示されない再生ヘッドの感磁素子が検知することにより再生を行う。
本変形例によれば、記録ヘッドと記録層１６との間で磁束を狭窄することができ、記録磁界が高く記録磁界勾配を大とすることができる。
なお、本実施の形態において、光ビームは垂直磁気記録媒体１００、１０５の表面から照射したが裏面から照射してもよい。
（第８の実施の形態）
軟磁性裏打ち層と記録層との間に、略均一に配置された非磁性材料よりなるティップ状非磁性体と、隣り合うティップ状非磁性体の間隙を充填する超伝導材料よりなる磁束スリット層が設けられた本発明の第８の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図３２Ａは、本発明の第８の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図、図３２Ｂは、図３２ＡのＸ−Ｘ断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図３２Ａ及び図３２Ｂを参照するに、垂直磁気記録媒体１４０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、磁束スリット層１４１、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
磁束スリット層１０１は、厚さが２ｎｍ〜１０ｎｍであり、非磁性材料よりなるティップ状非磁性体１４１ａと、隣り合うティップ状非磁性体１４１ａの間隙を超伝導材料により充填した完全反磁性体部１４１ｂから構成されている。ティップ状非磁性体１４１ａに用いられる非磁性材料は、例えばＣｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｉ、Ｈｆ、及びこれらの合金などの非磁性材料から選択され、ｈｃｐ構造を有することが好ましい。記録層１６がｈｃｐ構造を有する場合は、エピタキシャル成長させることができる。ティップ状非磁性体１４１ａは、例えば大きさが０．６ｎｍ〜２０ｎｍ×０．６ｎｍ〜２０ｎｍ、隣り合うティップ状非磁性体１４１ａの間隙ＧＰが０．６ｎｍ〜２０ｎｍに構成される。
また、完全反磁性体部１４１ｂに用いられる超伝導材料としては、例えば第７の実施の形態の磁束制御層に用いられる材料と同様の材料が挙げられる。
磁束スリット層１０１は、第６の実施の形態のティップ状磁性体と略同様にして形成することができる。すなわち、軟磁性裏打ち層１２上にティップ状非磁性体１４１ａとなる非磁性膜を形成し、電子線レジスト膜と電子線一括投影露光法を用いてマスクを作製しエッチングしてティップ状非磁性体１４１ａを形成する。次いでティップ状非磁性体１４１ａを覆う超伝導材料膜を形成し、ＣＭＰ法などを用いてティップ状非磁性体１４１ａが露出するまで研削して平坦化する。
本実施の形態の垂直磁気記録媒体１４０は、第７の実施の形態と同様に臨界温度Ｔｃ以下の雰囲気中で用いられ、完全反磁性体部１４１ｂが超伝導状態で用いられる。記録ヘッドからの磁束は、完全反磁性体部１４１ｂは全く通過できず、ティップ状非磁性体１４１ａを通過する。したがって、記録ヘッドからの磁束がティップ状非磁性体１４１ａに集中されるので、記録層１６に磁束を集中することができる。
なお、ティップ状非磁性体１４１ａは磁束を一層集中させる点では軟磁性材料を用いて形成してもよい。
また、本実施の形態の垂直磁気記録媒体１４０は、第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体とは異なり、光ビームを用いることなく記録再生を行うことができるので、磁気ヘッドの構成が簡易である点で好ましい。
（第９の実施の形態）
第１〜第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体を備えた本発明の第９の磁気記憶装置について説明する。
図３３は、本発明の実施の形態の磁気記憶装置の要部を示す図である。図３３を参照するに、磁気記憶装置１２０は大略ハウジング１２１からなる。ハウジング１２１内には、スピンドル（図示されず）により駆動されるハブ１２２、ハブ１２２に固定され回転される垂直磁気記録媒体１２３、アクチュエータユニット１２４、アクチュエータユニット１２４に取り付けられ垂直磁気記録媒体１２３の半径方向に移動されるアーム１２５及びサスペンション１２６、サスペンション１２６に支持された垂直磁気記録ヘッド１２８が設けられている。
図３４は垂直磁気記録ヘッド及び垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図３４を参照するに、垂直磁気記録ヘッド１２８は、大略、主磁極１３５及びリターンヨーク１３６からなる記録ヘッド１３０とＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子１３３を用いた再生ヘッド１３１から構成されている。記録ヘッド１３０は、垂直磁気記録媒体１２３に記録磁界を印加するための軟磁性体よりなる主磁極１３５と、主磁極１３５に磁気的に接続されたリターンヨーク１３６と、主磁極１３５等に記録磁界を誘導するための記録用コイル１３８などから構成されている。また、再生ヘッド１３１は、リターンヨーク１３６を用いた下部シールドと、上部シールド１３７とに挟まれたＧＭＲ素子１３３から構成されている。
記録ヘッド１３０は、主磁極の先端部１３５−１から記録磁界を垂直磁気記録媒体１２３に対して垂直方向に印加して、記録層（図示せず。）に垂直方向の磁化を形成する。なお、主磁極の先端部１３５−１からの磁束は、さらに軟磁性裏打ち層（図示せず。）を通ってリターンヨーク１３６に還流する。主磁極の先端部１３５−１の軟磁性材料は飽和磁束密度の高い、例えば５０ａｔ％Ｎｉ−５０ａｔ％Ｆｅ、ＦｅＣｏＮｉ合金、ＦｅＣｏＡｌＯなどよりなることが好ましい。磁気飽和を防止して高い磁束密度の磁束を集中して記録層１３０に印加することができる。
また、再生ヘッド１３１は、垂直磁気記録媒体１２３の磁化が漏洩する磁界を感知して、その方向に対応するＧＭＲ素子１３３の抵抗値の変化により記録層に記録された情報を得ることができる。なお、ＧＭＲ素子１３３の替わりにＴＭＲ（Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子、バリスティックＭＲ素子を用いることができる。
本実施の形態の磁気記憶装置１２０は、垂直磁気記録媒体１２３に特徴がある。例えば、垂直磁気記録媒体１２３は第１〜第６の実施の形態及にそれらの変形例に係る垂直磁気記録媒体である。
磁気記憶装置１２０の基本構成は、図３３に示すものに限定されるものではない。本発明で用いる垂直磁気記録媒体１２３は、磁気ディスクに限定されず磁気テープであってもよい。
本実施の形態によれば、磁気記憶装置１２０は、垂直磁気記録媒体１２３が記録ヘッド１３０の主磁極１３５からの磁束を一層狭窄して記録層に集中することにより、狭トラック化及び線記録密度の向上を図ることができ、高密度記録が可能である。
以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、第９の実施の形態に係る磁気記憶装置では、垂直磁気記録媒体として磁気ディスクを例に説明したが、本発明の垂直磁気記録媒体は磁気ディスクに限定されず、基板にＰＥＴや、ＰＥＮ、ポリイミドよりなるフィルムを用いて、ヘリカルスキャンあるいはラテラル走行型の磁気テープであってもよく、カードの形態であってもよい。
本発明によれば、軟磁性裏打ち層と記録層との間、あるいは記録層上に磁束スリット層、磁気遮蔽層、または磁束制御層を設けることにより、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制して、記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻として、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を実現することができる。
また、軟磁性裏打ち層と記録層との間に、記録層の磁性粒子の粒径および分布を制御する非磁性中間層を設けることにより、記録層の結晶粒子の微細化と孤立化を同時に促進してＳ／Ｎを高めることができ、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を実現することができる。
また、軟磁性裏打ち層と記録層との間に、記録層の磁性粒子の粒径および分布を制御する非磁性中間層を設けることにより、記録層の結晶粒子の微細化と孤立化を同時に促進してＳ／Ｎを高めることができ、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を実現することができる。
本発明は垂直磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記憶装置に係り、特に高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記憶装置に関する。
磁気記憶装置の急速な技術発展により、磁気記録媒体の面内方向に記録する面内記録方式では面記録密度１００Ｇビット／平方インチの実用機がまもなく製品化されようとしている。しかしながら、１００Ｇビット／平方インチを境に、面内記録方式では記録単位のサイズを微小化するにつれて記録された磁化の熱的安定性が問題となってきている。今後、更なる改良により２５０Ｇビット／平方インチまでは実用化可能であるといわれているが、面記録密度の限界にほぼ限界に達している。
一方、磁気記録媒体の垂直方向に記録する垂直記録方式においては、記録単位のサイズを微小化しても適切な厚さを設けることにより熱的安定性を確保できるため、面記録密度がテラ（Ｔ）ビット／平方インチ台まで向上可能であることが予想されている。
垂直磁気記録媒体では、記録層と基板との間に軟磁性裏打ち層を設ける、いわゆる２層垂直磁気記録媒体が主流となっている。２層垂直磁気記録媒体は軟磁性裏打ち層の鏡像効果により記録ヘッドの主磁極からの記録磁界を強め、記録磁界を空間的に集中させて記録磁界の勾配を増大させる働きがある。
しかしながら、主磁極に対向して軟磁性裏打ち層が広がって配置されているので、主磁極から出た磁束は軟磁性裏打ち層に向かって広がり、記録層表面において広がってしまうので、記録層に微細な記録ビットを形成することができないという問題を生じ、高記録密度化を図ることができない。
また、高記録密度化するに従って再生出力の低下と共に媒体ノイズが増大するため、Ｓ／Ｎの向上の検討が進められている。具体的には、記録層の磁性粒子の微細化・孤立化・配向制御・結晶性の向上を図ることが必要であることが知られている。記録層の磁性粒子は、例えば非磁性中間層上に形成されるが、非磁性中間層の結晶配向や結晶性の影響を受けるため、非磁性中間層の設計が重要である。
特開２００２−１６３８１９号公報
特開平３−１３０９０４号公報
特開平６−２９５４３１号公報
特開平１０−３６４４号公報
特開２００１−１３４９１８号公報
しかしながら、例えば非磁性中間層の結晶性等を向上するために膜厚を厚くすると、記録層の結晶性は向上するものの記録ヘッドから軟磁性裏打ち層とのスペーシングが増加し磁束が広がってしまうという問題を生ずる。
そこで、本発明は上記の課題を解決した新規かつ有用な垂直磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記憶装置を提供することを概括課題とする。
本発明のより具体的な課題は、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制して、記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻とする、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記憶装置を提供することである。
本発明の一観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に磁束スリット層を有し、前記磁束スリット層は、面内方向に磁気的に略孤立化した略柱状構造を有する軟磁性層であることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、軟磁性裏打ち層と記録層との間に設けられた磁束スリット層が、面内方向に磁気的に略孤立化した略柱状構造を有する軟磁性層であるので、記録ヘッドからの磁束が磁束スリット層内で面内方向への広がりが抑制され、かつ柱状構造の部分が軟磁性であるので、磁束を集中させることができる。したがって、記録層において記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻とすることができ、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を実現することができる。
本発明の他の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層とを有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、前記軟磁性裏打ち層を形成する工程と、記録層を形成する工程と、を備え、前記軟磁性裏打ち層を形成する工程と、記録層を形成する工程との間に、記録層を形成する工程よりも同程度以上の雰囲気ガス圧で軟磁性材料よりなる磁束スリット層を形成する工程を更に備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法が提供される。
本発明によれば、軟磁性裏打ち層と記録層との間に設けられた磁束スリット層は、記録層を成膜する場合と同程度かそれ以上の高い雰囲気ガス圧で成膜されているので、軟磁性材料中に雰囲気ガスが取り込まれ柱状構造が形成される。したがって、面内方向に磁気的に略孤立化した略柱状構造を有する軟磁性層が形成される。したがって、記録ヘッドからの磁束が磁束スリット層内で面内方向への広がりが抑制され、かつ柱状構造の部分が軟磁性であるので、磁束を集中させることができる。
本発明のその他の観点によれば、上記いずれかの垂直磁気記録媒体と、記録再生手段とを備えた磁気記憶装置が提供される。
本発明によれば、垂直磁気記録媒体は記録ヘッドからの磁束を記録層において記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻とすることができるので、高密度記録の磁気記憶装置を実現することができる。
本発明によれば、軟磁性裏打ち層と記録層との間、あるいは記録層上に磁束スリット層を設けることにより、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制して、記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻として、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を実現することができる。
以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
まず、軟磁性裏打ち層と記録層との間に軟磁性材料からなる略柱状構造の磁束スリット層が設けられた、本発明の第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
まず、軟磁性裏打ち層と記録層との間に軟磁性材料からなる略柱状構造の磁束スリット層が設けられた、本発明の第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図１を参照するに、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体１０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、磁束スリット層１４、非磁性中間層１５、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
基板１１は、例えば、結晶化ガラス基板、強化ガラス基板、Ｓｉ基板、アルミニウム合金基板などから構成され、垂直磁気記録媒体１０がテープ状である場合はポリエステル（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、耐熱性に優れたポリイミド（ＰＩ）などのフィルムを用いることができる。
軟磁性裏打ち層１２は、例えば、厚さが５０ｎｍ〜２μｍであり、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃ、Ｂから選択された少なくとも１種類の元素を含む非晶質もしくは微結晶の合金、またはこれらの合金の積層膜から構成される。記録磁界を集中することができる点では飽和磁束密度Ｂｓが１．０Ｔ以上の軟磁性材料が好ましい。例えば、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＣｒＮｂ、ＮｉＦｅＮｂなどを用いることができる。軟磁性裏打ち層１２は、メッキ法、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）などにより形成される。軟磁性裏打ち層１２は、記録ヘッドからのほぼ総ての磁束を吸収するためのもので、飽和記録するためには飽和磁束密度Ｂｓと膜厚の積の値が大きい方が好ましい。また、軟磁性裏打ち層１２は、高転送レートでの書込性の点では高周波透磁率が高い方が好ましい。
シード層１３は、例えば厚さが１．０ｎｍ〜１０ｎｍであり、Ｔａ、Ｃ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｈｆ、Ｍｇ、及びこれらの合金から選択される。この上に形成される磁束スリット層１４の結晶性を高めると共に、磁束スリット層１４と軟磁性裏打ち層１２との結晶配向又は結晶成長の関係を切り、さらに磁気的な相互作用を切ることができる。なお、シード層は設けてもよく、設けなくてもよい。
磁束スリット層１４は、例えば厚さが０．５ｎｍ〜２０ｎｍであり、軟磁性材料から形成されている。磁束スリット層１４は、軟磁性材料の軟磁性粒子と、隣り合う軟磁性粒子との境界部が軟磁性材料の低密度体から構成されている。軟磁性粒子は、膜面に対して垂直に延びており、底の部分は下地のシード層から成長し、表面は非磁性中間層１５に達する略柱状構造を有している。境界部は、軟磁性粒子を構成する軟磁性材料にＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガスが取り込まれ、非晶質状態を形成している。したがって、境界部は軟磁性を失っているか、飽和磁束密度が軟磁性粒子と比較して低くなっている。なお、境界部には上記不活性ガスの他に酸素や窒素が含まれていてもよく、酸素や窒素が軟磁性材料と化合物を形成していてもよい。
軟磁性粒子の平均粒径は、（膜面方向に切った断面図における軟磁性粒子の断面積に相当する円の直径を軟磁性粒子）３ｎｍ〜１０ｎｍに設定されることが好ましく、隣り合う軟磁性粒子の平均間隙は０．５ｎｍ〜３ｎｍに設定されることが好ましい。
磁束スリット層１４に用いられる軟磁性材料は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、及びＮｉ系合金から選択された少なくともいずれか一種を主成分する材料から形成される。さらに添加成分として、Ａｌ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｎｂ、及びＣからなる群のうちいずれか１種を更に含んでもよい。例えば、軟磁性材料は、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＦｅＣ、ＦｅＣ、ＮｉＦｅ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＣｏＡｌ、ＦｅＣ膜／Ｃ膜の人工格子膜などが好適である。
後述する非磁性中間層１５がｈｃｐ構造を有する場合は、磁束スリット層１４はｈｃｐ構造あるいはｆｃｃ構造を有することが好ましく、ｈｃｐ構造の（００１）面あるいはｆｃｃ構造の（１１１）面が非磁性中間層１５との界面となることが好ましい。磁束スリット層１４をエピタキシャル成長させることができ、結晶性を向上することができる。
また、磁束スリット層１４の隣り合う軟磁性粒子が境界部により分離されているので、非磁性中間層１５に形成される結晶粒子も同様に分離されて形成される。その結果、非磁性中間層１５上に形成される記録層１６の磁性粒子も同様に分離されて成長するので、磁性粒子の物理的な分離が促進されて、隣り合う磁性粒子の磁気的相互作用を低減することができる。
磁束スリット層１４の磁気異方性は垂直磁気異方性よりも面内磁気異方性が大きい方が好ましい。垂直磁気異方性が大きい場合、再生時に膜面に対して垂直方向の磁化成分が揺らぐことによりノイズが増加する。
磁束スリット層１４は、スパッタ法、真空蒸着法などの真空プロセスにより形成される。具体的には、スパッタ法、例えばＤＣマグネトロンスッパタ法を用いて雰囲気をＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の不活性ガス単体あるいは混合ガスを用いて所定の膜厚を形成する。成膜時の真空度は１Ｐａ〜８Ｐａに設定することが好ましい。１Ｐａより低い圧力では、軟磁性粒子と境界部からなる構造が形成され難く、８Ｐａを超えると軟磁性粒子の体積割合が小となり、十分に磁束を通過させることができなくなる。また、隣り合う軟磁性粒子とのより完全な磁気的分離の点では２Ｐａ以上が好ましく、記録層１６の良好なエピタキシャル成長の点からは６Ｐａ以下が好ましい。また、成膜時の基板温度は０℃〜１５０℃（特に１５℃〜８０℃）に設定することが好ましい。なお、境界部の形成促進の点では、雰囲気ガスに軟磁性粒子の磁気的特性を劣化させない程度の窒素ガスや酸素ガスを混合してもよい。
前記非磁性中間層１５は、例えば厚さが２ｎｍ〜３０ｎｍであり、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｉ、Ｈｆ、及びこれらの合金などの非磁性材料より構成される。非磁性中間層１５は、例えば、Ｒｕ膜、ＲｕＣｏ膜、ＣｏＣｒ膜などが挙げられ、ｈｃｐ構造を有することが好ましい。記録層１６がｈｃｐ構造を有する場合はエピタキシャル成長させることができ、記録層１６の結晶性を向上することができる。
前記記録層１６は、膜厚方向に磁化容易軸を有するいわゆる垂直磁化膜であり、厚さ３ｎｍ〜３０ｎｍのＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金からなる群のうちいずれかの材料から構成される。ここで、Ｍは、Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ及びこれらの合金から選択される。このような強磁性合金は柱状構造を有し、ｈｃｐ構造の場合は、膜厚方向すなわち成長方向が（００１）面となり、膜厚方向に磁化容易軸を有する。記録層１６は、例えば、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＴａＮｂなどが挙げられる。
また、記録層１６は、さらにＳｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、Ｍｇから選択された少なくともいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｃ、及びＮから選択された少なくともいずれか１種の元素との化合物からなる非磁性材料を含み、上述した強磁性合金の柱状構造の結晶粒子と、隣り合う結晶粒子を物理的に分離する非磁性相から構成されてもよい。記録層１６は、例えば、（ＣｏＰｔ）−（ＳｉＯ2）、（ＣｏＣｒＰｔ）−（ＳｉＯ2）、（ＣｏＣｒＰｔＢ）−（ＭｇＯ）などが挙げられる。磁性粒子が柱状構造を形成し、非磁性相が磁性粒子を囲むように形成されるので、磁性粒子が互いに分離され、磁性粒子間の相互作用を効果的に抑制あるいは切って媒体ノイズを低減することができる。
また、記録層１６はＣｏ／Ｐｄ、ＣｏＢ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＢ／Ｐｔなどの人工格子膜であってもよい。人工格子膜は、例えばＣｏＢ（厚さ：０．３ｎｍ）／Ｐｄ（厚さ０．８ｎｍ）を交互に各々を５層から３０層を積層して構成される。これらの人工格子膜は垂直磁気異方性が大きいので熱的安定性に優れている。
保護膜１８は、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＦＣＡ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｃａｔｈｏｄｉｃ Ａｒｃ）法などにより形成され、例えば、厚さが０．５ｎｍ〜１５ｎｍのアモルファスカーボン、水素化カーボン、窒化カーボン、酸化アルミニウムなどにより構成される。
潤滑層１９は、引き上げ法、スピンコート法などにより塗布され、厚さが０．５ｎｍ〜５ｎｍ、パーフルオロポリエーテルが主鎖の潤滑剤などのより構成される。潤滑剤としては、例えば、ＺＤｏｌ、Ｚ２５（以上Ｍｏｎｔｅ Ｆｌｕｏｓ社製）Ｚテトラオール、ＡＭ３００１（以上アウジモント社製）等を用いることができる。
磁束スリット層が設けられていない従来の垂直磁気記録媒体では、記録の際に、磁気ヘッドからの磁束が軟磁性裏打ち層に向かって広がっていたのに対し、本実施の形態の垂直磁気記録媒体では、磁束スリット層１４が略柱状構造の軟磁性粒子と非磁性の境界部から形成され、磁束は透磁率の高い軟磁性粒子だけを通過するので、磁束を軟磁性粒子の部分だけに狭窄することで磁束の広がりを抑制し、記録層１６において磁束を集中させることができる。したがって、記録磁界を高め、かつ記録磁界の空間分布を急峻とすることができるので、高記録密度で記録することができる。
また、本実施の形態の垂直磁気記録媒体では、磁束シード層の軟磁性粒子が物理的に分離されているので、非磁性中間層１５を介して形成される記録層１６の磁性粒子の物理的な分離が促進される。その結果、隣り合う磁性粒子同士の磁気的相互作用を低減でき媒体ノイズを低減することができる。
図２は、第１の実施の形態の第１の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２を参照するに、垂直磁気記録媒体３０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、磁束スリット層１４、非磁性中間層１５、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。本変形例に係る垂直磁気記録媒体３０は、シード層１３と磁束スリット層１４との間に更に下地層３１を設けていることに特徴がある。
下地層３１は、例えば厚さが０．５ｎｍ〜２０ｎｍであり、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、及びＮｉ系合金から選択される少なくともいずれか一種を主成分とする軟磁性材料から構成される。さらに添加成分として、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ、及びＺｒからなる群のうちいずれか１種を更に含んでもよい。磁束スリット層１４の成長核として機能することにより、磁束スリット層１４の軟磁性粒子の結晶性を向上し、あるいは孤立化を促進することができる。また、軟磁性を有することにより、記録ヘッド−軟磁性裏打ち層間のスペーシングを低減することができる。下地層３１は例えば、スパッタ法、真空蒸着法などの真空プロセスにより形成され、磁束スリット層１４を形成する際の雰囲気ガス圧力よりも低い雰囲気ガス圧力、例えば２Ｐａ以下に設定することが好ましい。良質の成長核あるいは初期成長層を形成することができる。
本変形例によれば、磁束スリット層１４の軟磁性粒子の結晶性が向上するので、非磁性中間層１５を介して形成される記録層１６の磁性粒子の結晶性を一層向上することができる。その結果、記録層１６の異方性磁界を向上し、保磁力を向上することが出来る。
図３は、第１の実施の形態の第２の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図３を参照するに、垂直磁気記録媒体３５は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、磁束スリット層３６、シード層１３、非磁性中間層１５、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。本変形例に係る垂直磁気記録媒体３５は、磁性裏打ち層１２上に接して磁束スリット層３６を設けていることに特徴がある。
磁束スリット層３６は、上述した図１に示す磁束スリット層１４と略同様である。磁束スリット層３６は厚さが０．３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲に設定されることが好ましく、磁束スリット層３６の面内異方性は、軟磁性裏打ち層１２の面内異方性と同程度あるいはそれよりも大きく設定されることが好ましい。磁束スリット層３６の薄膜化により面内異方性を高め、スパイクノイズ等の軟磁性裏打ち層１２起因のノイズを抑制することができる。また、磁束スリット層３６が軟磁性裏打ち層１２に接しているので、軟磁性裏打ち層１２表面での磁束の広がりを効果的に抑制することができ、記録層１６での磁束の狭窄効果を一層高めることができる。
また、磁束スリット層３６は垂直異方性よりも面内磁気異方性が大であるので、再生時に軟磁性裏打ち層１２の磁化が面に垂直方向に揺らぐことにより発生するスパイクノイズを一層低減することができる。
本変形例の垂直磁気記録媒体では、第１の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の効果に加え、上述したように、記録時の磁束狭窄効果を一層高め、さらに軟磁性裏打ち層１２に起因するノイズを低減することができる。
なお、第１の実施の形態の垂直磁気記録媒体または第１の変形例と、第２の変形例とを組み合わせてもよい。
以下に本実施の形態に係る実施例及び本発明によらない比較例を示す。
［実施例１］
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＮｂＺｒ膜（１８０ｎｍ）／シード層：Ｔａ膜（５ｎｍ）／磁束スリット層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ膜（Ｘｎｍ）／記録層：（Ｃｏ76Ｃｒ9Ｐｔ15）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／保護膜：カーボン膜（４ｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１膜（１．５ｎｍ）とした。潤滑層以外はＡｒガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、ＣｏＮｂＺｒ膜、Ｔａ膜の成膜時の雰囲気ガス圧力を０．５Ｐａ、ＮｉＦｅ膜とＲｕ膜の雰囲気ガス圧力を４．０Ｐａとした。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表し、Ｒｕ膜の膜厚Ｘは、Ｘ＝７、１０、１５、２０ｎｍと異ならせたサンプルを作製した。
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＮｂＺｒ膜（１８０ｎｍ）／シード層：Ｔａ膜（５ｎｍ）／磁束スリット層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ膜（Ｘｎｍ）／記録層：（Ｃｏ76Ｃｒ9Ｐｔ15）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／保護膜：カーボン膜（４ｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１膜（１．５ｎｍ）とした。潤滑層以外はＡｒガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、ＣｏＮｂＺｒ膜、Ｔａ膜の成膜時の雰囲気ガス圧力を０．５Ｐａ、ＮｉＦｅ膜とＲｕ膜の雰囲気ガス圧力を４．０Ｐａとした。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表し、Ｒｕ膜の膜厚Ｘは、Ｘ＝７、１０、１５、２０ｎｍと異ならせたサンプルを作製した。
［実施例２］
実施例１のシード層：Ｔａ膜（５ｎｍ）と磁束スリット層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）との間に、さらに雰囲気ガス圧力を０．５Ｐａに設定して下地層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）を形成した以外は実施例１と同様にした。
実施例１のシード層：Ｔａ膜（５ｎｍ）と磁束スリット層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）との間に、さらに雰囲気ガス圧力を０．５Ｐａに設定して下地層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）を形成した以外は実施例１と同様にした。
［比較例１］
実施例１の磁束スリット層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）を雰囲気ガス圧力０．５Ｐａに設定して形成した以外は実施例１と同様にした。
実施例１の磁束スリット層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）を雰囲気ガス圧力０．５Ｐａに設定して形成した以外は実施例１と同様にした。
図４は、実施例１、２、及び比較例１に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。図中のαは記録層に対して垂直方向に磁界を印加して測定した磁化曲線の保磁力付近の傾き４π×ΔＭ／ΔＨを示し、αが１に近いほど磁性粒子の磁気的な孤立化が進んでいることを示す。
図４を参照するに、αについては、比較例１では４．１〜４．９であるのに対して、実施例１及び２では１．７〜３．１であるので、実施例１及び２の方が磁性粒子の孤立化が進んでいることが分かる。
規格化保磁力については、比較例１が０．２３〜０．３１であるのに対して、実施例１及び２では０．３３〜０．４５であり大幅に増加している。規格化保磁力は大であるほど、磁性粒子間の磁気的相互作用が小であることを示しているので、実施例１及び２の方が比較例１に対して磁気的相互作用が小さくなっていることが分かる。その結果として媒体ノイズが比較例１に対して実施例１及び２が大幅に低減され、Ｓ／Ｎｍが向上していることが分かる。なお、図示はしないが、実施例２の垂直磁気記録媒体の断面ＴＥＭ観察によれば、磁束スリット層のＮｉＦｅ膜上のＲｕ膜ではほぼ柱状構造の結晶粒子が形成され、さらに記録層の磁性粒子が孤立して形成されていることが確認された。
実施例１と実施例２とを比較すると、Ｓ／Ｎｍについては実施例２の方が実施例１よりも大となっている。実施例２では、実施例１に対して雰囲気ガス圧力を０．５Ｐａに設定して形成したＮｉＦｅ膜（膜厚５ｎｍ）が形成されているので、その上に形成された磁束スリット層としてのＮｉＦｅ膜（雰囲気ガス圧力：４．０Ｐａ、膜厚５ｎｍ）の結晶性が向上し、その優れた結晶性の効果により記録層の磁性粒子の結晶性が向上したものと考えられる。
なお保磁力Ｈｃ及び異方性磁界ＨｋはＶＳＭを用いて測定した。また、媒体ノイズ及びＳ／Ｎｍは、浮上量１７ｎｍの複合型磁気ヘッド（記録ヘッド：単磁極ヘッド、ライトコア幅０．５μｍ、再生ヘッド（ＧＭＲ素子）：リードコア幅０．２５μｍ）を用いて測定し、記録密度は４００ｋＦＣＩとした。
［実施例３］
本実施例に係る垂直磁気記録媒体として、以下の構成の垂直磁気記録媒体を作製した。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＮｂＺｒ膜（１９０ｎｍ）／磁束スリット層：ＣｏＮｂＺｒ膜（１０ｎｍ）／シード層：Ｔａ膜（２ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ膜（１５ｎｍ）／記録層：（Ｃｏ71Ｃｒ9Ｐｔ20）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／保護膜：カーボン（４ｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１（１．５ｎｍ）とした。潤滑層以外はＡｒガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、軟磁性裏打ち層のＣｏＮｂＺｒ膜、Ｔａ膜の雰囲気ガス圧力を０．５Ｐａ、磁束スリット層のＣｏＮｂＺｒ膜とＲｕ膜の雰囲気ガス圧力を４．０Ｐａとした。
本実施例に係る垂直磁気記録媒体として、以下の構成の垂直磁気記録媒体を作製した。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＮｂＺｒ膜（１９０ｎｍ）／磁束スリット層：ＣｏＮｂＺｒ膜（１０ｎｍ）／シード層：Ｔａ膜（２ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ膜（１５ｎｍ）／記録層：（Ｃｏ71Ｃｒ9Ｐｔ20）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／保護膜：カーボン（４ｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１（１．５ｎｍ）とした。潤滑層以外はＡｒガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、軟磁性裏打ち層のＣｏＮｂＺｒ膜、Ｔａ膜の雰囲気ガス圧力を０．５Ｐａ、磁束スリット層のＣｏＮｂＺｒ膜とＲｕ膜の雰囲気ガス圧力を４．０Ｐａとした。
［比較例２］
実施例３の磁束スリット層のＣｏＮｂＺｒ膜を雰囲気ガス圧力０．５Ｐａに設定して形成した以外は実施例１と同様にした。
実施例３の磁束スリット層のＣｏＮｂＺｒ膜を雰囲気ガス圧力０．５Ｐａに設定して形成した以外は実施例１と同様にした。
図５は、実施例３及び比較例２に係る垂直磁気記録媒体のＳ／Ｎｍ特性を示す図である。図５を参照するに、Ｓ／Ｎｍは、２００ｋＦＣＩ以上の記録密度では比較例２に対して実施例３の方が大となっていることが分かる。例えば、４００ｋＦＣＩでは比較例２に対して実施例３の方が１．７ｄＢ増加している。磁束スリット層のＣｏＮｂＺｒ膜を４．０Ｐａの雰囲気ガス圧力で成膜したことにより、比較例２の０．５Ｐａで成膜したＣｏＮｂＺｒ膜より、磁気的な孤立化が促進され記録ヘッドからの磁束の広がりが抑制され、媒体ノイズが低減されたものと推察される。なお、Ｓ／Ｎｍ特性は上述した測定条件と同様である。
（第２の実施の形態）
非磁性中間層及び記録層の非磁性粒子及び磁性粒子が非固溶相に囲まれて分離されて形成された、本発明の第２の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
非磁性中間層及び記録層の非磁性粒子及び磁性粒子が非固溶相に囲まれて分離されて形成された、本発明の第２の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図６を参照するに、垂直磁気記録媒体４０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層４１、記録層４２、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
記録層４２は、厚さが例えば６ｎｍ〜２０ｎｍで、柱状構造を有する磁性粒子４２ａと、磁性粒子４２ａを囲み、隣り合う磁性粒子４２ａを物理的に離隔する非磁性材料からなる第２非固溶相４２ｂから構成されている。磁性粒子４２ａの柱状構造は膜厚方向に延びており、面内方向に配置された多数の磁性粒子４２ａのそれぞれの間を第２非固溶相４２ｂが充填するように形成されている。
磁性粒子４２ａは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金からなる群のうちいずれかの材料から構成される。ここで、Ｍは、Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ及びこれらの合金から選択される。磁性粒子４２ａは膜厚方向に磁化容易軸を有し、磁性粒子４２ａを構成する強磁性合金がｈｃｐ構造を有する場合は、膜厚方向すなわち成長方向が（００１）面となることが好ましい。
磁性粒子４２ａがＣｏＣｒＰｔ合金よりなる場合は、Ｃｏ含有量が５０原子％〜８０原子％、Ｃｒ含有量が５原子％〜２０原子％、Ｐｔ含有量が１５原子％〜３０原子％に設定される。Ｐｔ含有量を従来の磁気記録媒体と比較して多く含有させることにより、垂直異方性磁界を増加して高保磁力化を図ることができる。特にこのような高Ｐｔ含有量は、Ｃｒ系下地に対してエピタキシャル成長が困難であることとされてきたが、本実施の形態の非磁性粒子４２ａの材料を用いることにより結晶性の優れた磁性粒子４２ａを形成することができる。
第２非固溶相４２ｂは、磁性粒子４２ａを形成する強磁性合金と固溶あるいは化合物を形成しない非磁性材料から構成され、非磁性材料は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、Ｔｉ、及びＭｇから選択されるいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｎ、及びＣから選択される少なくともいずれか１種の元素との化合物からなり、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＭｇＯなどの酸化物や、Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、Ｍｇ3Ｎ2などの窒化物や、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＴｉＣなどの炭化物が挙げられる。磁性粒子４２ａはこのような非磁性材料よりなる第２非固溶相４２ｂによって、隣り合う磁性粒子４２ａと物理的に離隔されるので磁気的相互作用が低減され、その結果、媒体ノイズを低減することができる。
第２非固溶相４２ｂを構成する非磁性材料は絶縁性材料であることが好ましい。強磁性を担う電子のトンネル効果による磁性粒子４２ａ間相互作用を低減することができる。
第２非固溶相４２ｂの体積濃度は、記録層４２の体積を基準として、２ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％の範囲に設定されることが好ましい。２ｖｏｌ％を割ると磁性粒子４２ａ間を十分に離隔することができないので磁性粒子４２ａの孤立化を十分に図れず、４０ｖｏｌ％を超えると記録層４２の飽和磁化が著しく低下し再生時の出力が低下する。さらに、第２非固溶相４２ｂの体積濃度は、磁性粒子４２ａの孤立化及び垂直配向分散の点から８ｖｏｌ％〜３０ｖｏｌ％の範囲に設定されることが特に好ましい。
非磁性中間層４１は、例えば厚さが３ｎｍ〜４０ｎｍであり、非磁性材料からなる結晶質の非磁性粒子４１ａと、非磁性粒子４１ａを囲み非磁性粒子４１ａと固溶しない材料からなる第１非固溶相４１ｂから構成される。
非磁性粒子４１ａは、ｈｃｐ構造あるいはｆｃｃ構造を有する、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｈｆ、及びこれらの合金から選択された少なくとも１種の非磁性材料から構成され、例えばＲｕやＣｏＣｒＲｕが挙げられる。非磁性粒子４１ａがｈｃｐ構造の場合は（００１）面、ｆｃｃ構造の場合は（１１１）面が面内方向に対して略平行であることが好ましい。非磁性中間層４１と記録層４２との界面において、非磁性粒子４１ａ上に磁性粒子４２ａをエピタキシャル成長させることができ、非磁性粒子４１ａの粒径及び隣り合う非磁性粒子４１ａとの間隙を制御することにより、磁性粒子４２ａの粒径と隣り合う磁性粒子４２ａの間隙を同時に制御することできる。
また、第１非固溶相４１ｂは、上述した第２非固溶相４２ｂと同様の材料から構成される。第１非固溶相４１ｂの体積濃度は、非磁性中間層４１の体積を基準として、２ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％の範囲に設定されることが好ましい。さらに、第１非固溶相４１ｂの体積濃度は第２非固溶相４２ｂの体積濃度と同等か大きいことが特に好ましく、第１非固溶相４１ｂの体積濃度：第２非固溶相４２ｂの体積濃度＝１：１〜１．５：１の関係を有することがとりわけ好ましい。磁性粒子４２ａが非磁性粒子４１ａ上に成長して粒径が大となる傾向があるので、第１非固溶相４１ｂの体積濃度を第２非固溶相４２ｂの体積濃度に対して同等か大とすることにより、磁性粒子４２ａの孤立化を図ることができる。
非磁性中間層４１の下側に形成した下地層３１により非磁性粒子４１ａの粒径を制御することが好ましい。下地層３１は第１の実施の形態において説明した下地層３１の材料により構成される。下地層３１が非磁性粒子４１ａの成長核として機能することにより、非磁性粒子４１ａの配置を制御し、さらに結晶配向性及び結晶性を向上することができる。
下地層３１の材料のうち、ｆｃｃ構造を有して（１１１）面が基板面に略平行であり、非磁性粒子４１ａとの格子不整合の割合が１０％以下であることが好ましい。すなわち、結晶学的に、下地層３１：ｆｃｃ構造（１１１）面／／非磁性中間層４１：ｆｃｃ構造（１１１）面又はｈｃｐ構造（００１）であり、かつ格子不整合の割合が１０％以下であることが好ましい。
また、下地層３１を軟磁性材料により形成することにより、下地層３１が軟磁性裏打ち層１２の一部として機能するので、磁気ヘッドから軟磁性裏打ち層１２表面までのスペーシングを低減することができ、電磁変換特性を向上することができる。なお、下地層３１は設けてもよく、設けなくてもよい。
なお、本実施の形態の垂直磁気記録媒体４０では、下地層３１の下側にシード層を設けている。第１の実施の形態において説明した機能を有する。なお、下地層３１は設けてもよく、設けなくてもよい。
以下、非磁性中間層４１及び記録層４２を形成する方法を説明する。
非磁性中間層４１及び記録層４２をスパッタ法、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタ装置、ＥＣＲスパッタ装置等を用い、絶縁性材料を含む場合は、ＲＦマグネトロンスパッタ装置等を用いて形成する。
非磁性中間層４１を形成する場合は、非磁性粒子４１ａとなる非磁性材料のスパッタターゲットと、第１非固溶相４１ｂとなる材料のスパッタターゲットを同時にスパッタリングしてもよく、非磁性粒子４１ａとなる非磁性材料と第１非固溶相４１ｂとなる材料とを複合化した材料を用いてもよい。記録層４２を形成する場合は、非磁性中間層４１の場合と同様に、磁性粒子４２ａの磁性材料と第２非固溶相４２ｂの非磁性材料のそれぞれについてスパッタターゲットを用いてもよく、複合化したものを用いてもよい。
成膜時の雰囲気ガス圧力は、２Ｐａ〜８Ｐａの範囲に設定することが好ましい。非磁性粒子４１ａまたは磁性粒子４２ａの孤立化を促進することができる。また、雰囲気ガスはＡｒガス、又は酸素ガスを添加したＡｒガスを用いることが好ましい。
本実施の形態によれば、記録層４２の下側に設けられる非磁性中間層４１が非磁性粒子４１ａ及び第１非固溶相４１ｂから形成され、非磁性粒子４１ａが自己形成的に離隔して配置され、更に非磁性粒子４１ａの表面から記録層４２の磁性粒子４２ａが結晶成長するので、磁性粒子４２ａの粒径及び隣り合う磁性粒子４２ａの間隙を制御することができる。したがって、磁性粒子４２ａの微細化及び孤立化を同時に実現することができる。
［実施例４］
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＮｂＺｒ膜（１２０ｎｍ）／シード層：Ｔａ膜（５ｎｍ）／下地層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ８６ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）１４ｖｏｌ％膜（２０ｎｍ）／記録層：（Ｃｏ76Ｃｒ9Ｐｔ15）７６ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）２４ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／保護膜：カーボン膜（４ｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１（１．５ｎｍ）とした。Ａｒガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、ＣｏＮｂＺｒ膜、Ｔａ膜、ＮｉＦｅ膜、カーボン膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、圧力を０．５Ｐａに設定して成膜した。また非磁性中間層及び記録層はＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、ガス圧力を４．０Ｐａとした。成膜時の基板温度は室温とした。潤滑層は浸漬法により塗布した。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表す。
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＮｂＺｒ膜（１２０ｎｍ）／シード層：Ｔａ膜（５ｎｍ）／下地層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ８６ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）１４ｖｏｌ％膜（２０ｎｍ）／記録層：（Ｃｏ76Ｃｒ9Ｐｔ15）７６ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）２４ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／保護膜：カーボン膜（４ｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１（１．５ｎｍ）とした。Ａｒガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、ＣｏＮｂＺｒ膜、Ｔａ膜、ＮｉＦｅ膜、カーボン膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、圧力を０．５Ｐａに設定して成膜した。また非磁性中間層及び記録層はＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、ガス圧力を４．０Ｐａとした。成膜時の基板温度は室温とした。潤滑層は浸漬法により塗布した。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表す。
［実施例５］
実施例４の非磁性中間層に代えて、Ｒｕ６０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）３５ｖｏｌ％膜（２０ｎｍ）を用いて形成した以外は、実施例４と同様にした。
実施例４の非磁性中間層に代えて、Ｒｕ６０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）３５ｖｏｌ％膜（２０ｎｍ）を用いて形成した以外は、実施例４と同様にした。
［比較例３］
実施例４の非磁性中間層に代えて、Ｒｕ膜（２０ｎｍ）を用いた以外は、実施例４と同様にした。
実施例４の非磁性中間層に代えて、Ｒｕ膜（２０ｎｍ）を用いた以外は、実施例４と同様にした。
図７Ａ〜７Ｃは、各々実施例４、５、及び比較例３に係る垂直磁気記録媒体の記録層を平面視したＴＥＭ写真の模式図である。図中の曲線は磁性粒子４２ａ、４２ａ−１の輪郭を表している。
図７Ａ〜７Ｃを参照するに、図７Ａ及び図７Ｂに示す実施例４及び実施例５に係る垂直磁気記録媒体の記録層は、図７Ｃに示すＲｕ膜を非磁性中間層に用いた比較例３と比較して、磁性粒子４２ａの孤立化及び微細化が促進されていることが分かる。磁性粒子の平均粒径は、実施例４：５．６ｎｍ、実施例５：５．５ｎｍ、比較例３：７．７ｎｍであった。
特に実施例５では、隣り合う磁性粒子４２ａの間隙、すなわちＳｉＯ2からなる第２非固溶相４２ｂの部分を挟んだ磁性粒子４２ａ間の距離が実施例４よりも大きくなっている。また、図７Ｃに示す非固溶相４２ｂ−１に対して、実施例５では磁性粒子４２ａを均一に第２非固溶相４２ｂが囲んでいることが分かる。
非磁性中間層の第１非固溶相の体積濃度を１４ｖｏｌ％から３５ｖｏｌ％として磁性層の第２非固溶相の体積濃度である２４ｖｏｌ％よりも高くすることにより、記録層の磁性粒子同士の間隙が増加することが分かる。
図８は、実施例４及び５に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。図８を参照するに、αについては実施例４より実施例５が１に近くなっている。αは上述したように１に近いほど磁性粒子の磁気的な孤立化が進んでいることを示し、実施例５が実施例４よりも磁気的な孤立化が進んでいることが分かる。なお、上述した平面ＴＥＭ写真の物理的な孤立化と一致していることが分かる。
Ｓ／Ｎｍについては、実施例４が１１ｄＢに対して実施例５は１８ｄＢと大幅に向上している。αの結果と合わせると磁性粒子の孤立化が促進されることにより、媒体ノイズが低減してＳ／Ｎｍが向上したことが分かる。
また、Ｄ５０も同様に実施例４に対して実施例５が大きくなっている。このことから一層高密度記録が可能であることが分かる。
したがって、本実施例によれば、非磁性中間層をＲｕ−（ＳｉＯ2）膜とすることにより、Ｒｕ膜と比較して磁性粒子の孤立化及び微細化を図ることができる。また、磁性粒子間の間隙を非磁性中間層の第１非固溶相の体積濃度により制御可能であり、磁性粒子の磁気的な孤立化が可能である。更に非磁性中間層の第１非固溶相の体積濃度を記録層の第２非固溶相の体積濃度よりも高くすることにより、磁性粒子の孤立化を一層図ることができ、Ｓ／Ｎｍ及びＤ５０を向上することができる。
なお、図示はしないが実施例４及び５の垂直磁気記録媒体の断面ＴＥＭ観察により、非磁性中間層４１及び記録層４２において非磁性粒子と磁性粒子が膜厚方向に延びる柱状構造を有していることを確認した。
なお、平均粒径の測定方法は、平面ＴＥＭ写真（写真上で２００万倍）の磁性粒子の輪郭を抽出してスキャナーでＰＣに取り込んで磁性粒子の面積を求め、その面積に相当する真円の直径を磁性粒子の粒径とし、１５０個の磁性粒子をランダムに選択してそれらの粒径の平均値を求め平均粒径とした。
また、垂直保磁力、飽和磁化、αは第１の実施の形態に係る実施例１及び２と同様の条件により測定した。また、Ｓ／Ｎｍ及びＤ５０は、浮上量１７ｎｍの複合型磁気ヘッド（記録ヘッド：単磁極ヘッド、ライトコア幅０．５μｍ、再生ヘッド（ＧＭＲ素子）：リードコア幅０．２５μｍ）を用いて測定した。
（第３の実施の形態）
記録層上に軟磁性遮蔽層が設けられた本発明の第３の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
記録層上に軟磁性遮蔽層が設けられた本発明の第３の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図９を参照するに、垂直磁気記録媒体５０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、軟磁性遮蔽層５１、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
軟磁性遮蔽層５１は、第１または第２の実施の形態において説明した記録層１６上に形成され、例えば厚さが２〜５０ｎｍの高透磁率の軟磁性材料から構成されている。軟磁性遮蔽層５１に用いられる軟磁性材料としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃ、Ｂから選択された少なくとも１種類の元素を含む非晶質もしくは微結晶の合金、またはこれらの合金の積層膜から構成される。例えば、Ｎｉ80Ｆｅ20、Ｎｉ50Ｆｅ50、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＣｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒ、ＮｉＦｅＮｂなどを用いることができる。
軟磁性遮蔽層５１は、磁化容易軸方向が面内方向であることが好ましい。さらに、磁化容易軸方向がトラックの長手方向に対して垂直方向すなわち記録方向に対して垂直方向であることが特に好ましい。軟磁性遮蔽層５１中にノイズ源となる磁壁が生じることを極力抑制することができる。例えば、垂直磁気記録媒体５０が磁気ディスクの場合は、磁化容易軸は半径方向、ラテラル型の磁気テープの場合は磁気テープの幅方向に磁化容易軸を設定する。
軟磁性遮蔽層５１は透磁率が２０〜２０００の範囲の軟磁性材料であることが好ましい。高周波の記録磁界に対する追従性が良好となる。
また、軟磁性遮蔽層５１は、飽和磁化が０．１Ｔ〜２．４Ｔの範囲であることが好ましい。２．４Ｔを超えると記録ヘッドの磁極材料の選択の範囲が限定されてしまう。
さらに、軟磁性遮蔽層５１は、記録ヘッドの主磁極の磁性材料の飽和磁束密度をＢｓＨ、主磁極先端部の厚さをｔＨとすると、軟磁性遮蔽層５１の飽和磁束密度ＢｓＳ、膜厚ｔＳは、ＢｓＳ×ｔＳ＜ＢｓＨ×ｔＨに設定されることが好ましい。軟磁性遮蔽層５１を主磁極からの磁界により確実に磁気飽和させることができる。
本実施の形態の垂直磁気記録媒体５０では、記録層１６上に軟磁性遮蔽層５１が設けられているので、記録磁界の大きさが所定量より小さい場合は、記録磁界が軟磁性遮蔽層５１に吸い込まれ記録層に到達することができない。記録磁界を軟磁性遮蔽層５１を磁気飽和させる磁界の大きさ以上にすることによって、記録磁界が軟磁性遮蔽層５１を通過して記録層を磁化することができる。
図１０は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の記録の様子を示す図である。なお、説明の便宜のため、図１０〜図１２については保護膜１８及び潤滑層１９の図示を省略する。
図１０を参照するに、記録の際は、磁気記憶装置の垂直磁気記録媒体５０に対向する記録ヘッドの主磁極５５の先端部から記録磁界Ｈｗが垂直磁気記録媒体５０に印加される。記録磁界が印加されると、記録磁界が軟磁性遮蔽層５１を磁気飽和させる磁界以下の場合は、記録ヘッドからの磁束は軟磁性遮蔽層５１が吸い込んでしまい記録層１６に届くことはない。さらに記録磁界が増加すると、主磁極の先端部のほぼ中央部分に対向する軟磁性遮蔽層５１の領域５１ａが磁気飽和する。磁気飽和すると記録磁界は軟磁性遮蔽層５１を透過し記録層１６に到達し、さらに軟磁性裏打ち層１２に到達する。このようにして、記録層１６ａに記録磁界が印加され磁化Ｍａが生じる。ここで、主磁極５５先端部の周辺部から漏洩する磁界Ｈｗｂは中心部と比較して弱く、このような磁界Ｈｗｂは軟磁性遮蔽層５１に吸い込まれてしまう。中心部から漏洩した磁界Ｈｗａが軟磁性遮蔽層５１を磁気飽和させるので、軟磁性遮蔽層５１が飽和する領域１６ａの面内方向の大きさは、主磁極先端部５５の大きさよりも小さくすることができる。
図１１は、図１０を平面視した図である。図１１を参照するに、軟磁性遮蔽層５１が飽和する領域は、主磁極５５先端部のほぼ直下に形成される。垂直磁気記録媒体５０が移動する方向（矢印で示す方向Ｍｖ）に沿って記録信号に応じた磁化遷移領域１６ａに囲まれたビットが形成される。一方、トラック幅方向については、軟磁性遮蔽層５１が飽和する領域の幅とほぼ同じ幅のトラックＴｋnを形成することができる。すなわち、飽和領域５１ａの幅をトラックＴｋn幅と同程度に制御することにより隣接トラックＴｋn-1、Ｔｋn+1の磁化を消去してしまう問題、すなわちサイドトラックイレーズを解決することができる。例えば飽和領域５１ａの幅は記録電流値、軟磁性遮蔽層５１の透磁率や膜厚などにより制御することができる。
図１２は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の再生の様子を示す図である。図１２を参照するに、再生ヘッド５６はＭＲ素子を垂直磁気記録媒体５０の移動方向に沿ってシールドにより挟んで構成されたものを用いる。再生ヘッド５６を垂直磁気記録媒体５０に近づけると、ＭＲ素子に流れるセンス電流や軟磁性遮蔽層５１の磁化の影響によりシールド５８ａ−軟磁性遮蔽層５１−シールド５８ｂに磁界が生じ、シールド５８ａ、５８ｂに対向する軟磁性遮蔽層５１とその間の領域５１ｃを磁気飽和させることができる。軟磁性遮蔽層５１は磁化容易軸が面内方向にあり、軟磁性遮蔽層５１中では磁界の方向が面内方向になるので、弱い磁界で磁気飽和させることが可能である。例えば、Ｎｉ50Ｆｅ50の軟磁性材料では２４０Ａ／ｍ程度の磁界で磁気飽和させることができる。その結果、軟磁性遮蔽層５１の飽和領域５１ｃを通じて下側の記録層１６の磁化Ｍａから漏洩する磁界を透過して、再生ヘッド５６のＭＲ素子５９に達する。したがって、記録層１６の磁化状態を再生することができる。
図１３は、図１２を平面視した図である。図１３を参照するに、軟磁性遮蔽層５１の飽和領域５１ｃは、シールド５８ａ、５８ｂに対向する軟磁性遮蔽層５１とその間の領域となり、ＭＲ素子５９は記録層１６の磁化遷移領域１６ａに囲まれた磁化から漏洩する磁界を再生することができる。飽和領域５１ｃの幅をトラック幅と同等とすることにより、隣接トラックＴｋn-1、Ｔｋn+1からのクロストークを低減することができる。また、飽和領域５１ｃの幅に対してＭＲ素子５９の幅を小さくしてもよい。
以下、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体５０の製造方法を説明する。垂直磁気記録媒体５０は、図９に示す基板１１側から、第１の実施の形態または第２の実施の形態において説明した方法と同様にして、軟磁性裏打ち層１２から記録層１６までを形成する。
軟磁性遮蔽層５１は、スパッタ法、例えばＤＣマグネトロン装置を用いて行う。垂直磁気記録媒体５０の記録の際の移動方向に対して磁化容易軸を垂直方向に配向させる手法として、以下の２つの手法を用いることができる。
図１４は、磁界を印加して磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。図１４を参照するに、垂直磁気記録媒体５０の中心に磁極６０Ｎ、外周に磁極６０Ｓを配置して半径方向に直流磁界Ｈａｐを印加し、垂直磁気記録媒体５０を例えばＲｔ方向に回転させながら軟磁性遮蔽層５１のスパッタ粒子ＩＢを入射させる。ここで、直流磁界は８０ｋＡ／ｍ程度に設定する。なお、図中、直流磁界を垂直磁気記録媒体５０の一部に印加するように示しているが、外周の磁極６０Ｓを外周全体に配置して垂直磁気記録媒体５０全体に印加されるようにしてもよい。
図１５は、スパッタ粒子を斜めに入射させて磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。図１５を参照するに、垂直磁気記録媒体５０を例えばＲｔ方向に回転させながら軟磁性遮蔽層５１のスパッタ粒子ＩＢを入射させる。入射方向を、周方向θｒと垂直磁気記録媒体５０面に垂直な方向（Ｚ方向）が形成する面に対して、入射角θｉｎだけ垂直磁気記録媒体５０の外周方向に傾ける。入射角θｉｎは０度より大きく６０度以下に設定することが好ましい。次いで、保護膜１８及び潤滑層１９は第１の実施の形態と同様にして形成する。
以上により、軟磁性遮蔽層５１の磁化容易軸を記録の際の移動方向に対して垂直方向に配向させた磁気記録媒体５０を形成することができる。
本実施の形態によれば、記録層１６上に設けられた軟磁性遮蔽層５１の一部に記録磁界により飽和領域を形成して記録磁界を通すことにより、飽和領域の下側の記録層１６のみを磁化することができる。したがって、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制することができ、隣接トラックイレーズを防止することができる。また、記録ヘッドからの磁束が集中するので、記録磁界が高められ、記録層の書き込み性能を向上することができる。
図１６は、本実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図１６を参照するに、垂直磁気記録媒体５５は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、非磁性層５２、軟磁性遮蔽層５１、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっており、記録層１６と軟磁性遮蔽層５１との間に非磁性層５２が設けられている以外は第３の実施の形態の垂直磁気記録媒体と同様である。
非磁性層５２は、スパッタ法などにより形成され、厚さが０．５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲に設定され、非磁性材料より構成される。非磁性材料は特に限定されないが、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＴｉＣ、Ｃ、水素化カーボン等を用いることができる。
本実施の形態によれば、記録層１６と軟磁性遮蔽層５１との間に非磁性層を設けることにより、記録層１６と軟磁性遮蔽層５１が磁気的に結合することを防止することができる。
以下、本実施の形態の実施例を示す。
［実施例６］
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＮｂＺｒ膜（２００ｎｍ）／シード層：Ｔａ膜（５ｎｍ）／下地層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ膜（２０ｎｍ）／記録層：（Ｃｏ86Ｃｒ8Ｐｔ6）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／非磁性層：Ｔａ膜（４ｎｍ）／軟磁性遮蔽層：Ｎｉ80Ｆｅ20膜（Ｘｎｍ、飽和磁束密度１．１Ｔ）／保護膜：カーボン膜（１０−Ｘｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１（１．５ｎｍ）とした。軟磁性遮蔽層のＮｉＦｅ膜の膜厚Ｘを０〜１０ｎｍまで異ならせたサンプルを作製した。また、記録ヘッドから記録層表面までの距離を一定とするために、ＮｉＦｅ膜の膜厚Ｘｎｍに対して保護膜の膜厚を１０−Ｘｎｍとした。なお、Ａｒガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、ＣｏＮｂＺｒ膜、非磁性層のＴａ膜、軟磁性遮蔽層のＮｉＦｅ膜、及びカーボン膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、圧力を０．５Ｐａに設定して成膜した。また、シード層のＴａ膜、下地層のＮｉＦｅ膜、及びＲｕ膜はＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、ガス圧力を４．０Ｐａとした。記録層はＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、ガス圧力を４．０Ｐａとした。成膜時の基板温度は室温とした。潤滑層は浸漬法により塗布した。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表す。
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＮｂＺｒ膜（２００ｎｍ）／シード層：Ｔａ膜（５ｎｍ）／下地層：ＮｉＦｅ膜（５ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ膜（２０ｎｍ）／記録層：（Ｃｏ86Ｃｒ8Ｐｔ6）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／非磁性層：Ｔａ膜（４ｎｍ）／軟磁性遮蔽層：Ｎｉ80Ｆｅ20膜（Ｘｎｍ、飽和磁束密度１．１Ｔ）／保護膜：カーボン膜（１０−Ｘｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１（１．５ｎｍ）とした。軟磁性遮蔽層のＮｉＦｅ膜の膜厚Ｘを０〜１０ｎｍまで異ならせたサンプルを作製した。また、記録ヘッドから記録層表面までの距離を一定とするために、ＮｉＦｅ膜の膜厚Ｘｎｍに対して保護膜の膜厚を１０−Ｘｎｍとした。なお、Ａｒガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、ＣｏＮｂＺｒ膜、非磁性層のＴａ膜、軟磁性遮蔽層のＮｉＦｅ膜、及びカーボン膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、圧力を０．５Ｐａに設定して成膜した。また、シード層のＴａ膜、下地層のＮｉＦｅ膜、及びＲｕ膜はＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、ガス圧力を４．０Ｐａとした。記録層はＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ａｒ雰囲気ガス、ガス圧力を４．０Ｐａとした。成膜時の基板温度は室温とした。潤滑層は浸漬法により塗布した。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表す。
図１７は、実施例６のＳ／Ｎｍと軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。図１７を参照するに、軟磁性遮蔽層を設けない場合（膜厚＝０）よりも設けた場合がＳ／Ｎｍが高くなっていることが分かる。また、軟磁性遮蔽層膜厚を厚くすることにより、Ｓ／Ｎｍが増加し膜厚が８ｎｍで最大となる。このことから、膜厚が増加するに従って、記録ヘッドからの磁束を吸い込む磁束量が大となって記録層に磁束がしみ出す量が減少し、飽和領域の面積が減少して、狭小となった飽和領域だけに狭窄された磁束が通過して記録層が磁化され、その結果、高い記録磁界により主磁極と同等の大きさの狭い範囲の記録層が磁化されたことによるものと推察される。
なお、Ｓ／Ｎｍは、浮上量８ｎｍの複合型磁気ヘッド（記録ヘッド：単磁極ヘッド、ライトコア幅０．２μｍ、飽和磁束密度×ライトコア厚さ０．４μＴｍ、記録電流５ｍＡ、再生ヘッド（ＧＭＲ素子）：リードコア幅０．１２μｍ）を用いて測定し、記録密度は５００ｋＦＣＩとした。なお、後述する図１９、図２０の測定条件も同様とした。
図１８は、隣接トラックイレーズ試験における実施例６の再生出力低下率と軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。図１８を参照するに、軟磁性遮蔽層を設けない場合（膜厚＝０）よりも設けた場合が隣接トラックの再生出力の減少率が小さいことが分かる。また、軟磁性遮蔽層の膜厚を増加するにしたがって、隣接トラックの再生出力の減少率が単調に減少していることが分かる。このことにより、軟磁性遮蔽層がトラック幅方向に漏洩する磁束を抑制していることが分かる。
なお、隣接トラックイレーズ試験は、測定トラックに１００ｋＦＣＩの記録密度で記録して初期再生出力Ｖ０を測定後、記録ヘッドを０．２５μｍオフトラックさせてＤＣ消去動作を１００回繰り返し、その後、測定トラックにオントラックさせて測定トラックの再生出力Ｖ１を測定し、再生出力減少率（％）＝（Ｖ１−Ｖ０）／Ｖ０×１００％とした。
図１９は、実施例６のＳ／Ｎｍと記録電流との関係を示す図である。なお図１７においてＳ／Ｎｍが最大値を示す、軟磁性遮蔽層膜厚が８ｎｍのサンプルを用いた。
図１９を参照するに、記録電流に対してＳ／Ｎｍが最大値を示すことが分かる。このことから、軟磁性遮蔽層に適度の大きさの飽和領域が形成された場合に記録ヘッドからの磁束が集中し、十分に書き込みを行えることが分かる。
［実施例７］
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＴａＺｒ膜（２００ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ膜（２０ｎｍ）／記録層：（Ｃｏ79Ｃｒ8Ｐｔ13）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／非磁性層：Ｔａ膜（Ｘｎｍ）／軟磁性遮蔽層：Ｎｉ50Ｆｅ50膜（２０ｎｍ、飽和磁束密度１．３Ｔ）／保護膜：カーボン膜（４ｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１（１．５ｎｍ）とした。非磁性層のＴａ膜の膜厚Ｘを２〜１０ｎｍまで異ならせたサンプルを作製した。なお、成膜条件は実施例６と同様とした。
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板／軟磁性裏打ち層：ＣｏＴａＺｒ膜（２００ｎｍ）／非磁性中間層：Ｒｕ膜（２０ｎｍ）／記録層：（Ｃｏ79Ｃｒ8Ｐｔ13）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／非磁性層：Ｔａ膜（Ｘｎｍ）／軟磁性遮蔽層：Ｎｉ50Ｆｅ50膜（２０ｎｍ、飽和磁束密度１．３Ｔ）／保護膜：カーボン膜（４ｎｍ）／潤滑層：ＡＭ３００１（１．５ｎｍ）とした。非磁性層のＴａ膜の膜厚Ｘを２〜１０ｎｍまで異ならせたサンプルを作製した。なお、成膜条件は実施例６と同様とした。
図２０は、実施例７のＳ／Ｎｍと非磁性層膜厚との関係を示す図である。図２０を参照するに、Ｓ／Ｎｍは非磁性層膜厚が２ｎｍの場合が９．６ｄＢと最も高くなっている。非磁性層を設けない場合（膜厚＝０）よりも１．４ｄＢ向上していることが分かる。また、Ｓ／Ｎｍは非磁性層膜厚が増加するに従って単調に減少している。このことから、非磁性層を設けることにより記録層と軟磁性遮蔽層が磁気的に結合することを防止してＳ／Ｎｍを向上することができる。
（第４の実施の形態）
記録層上に、非磁性母相等にセミハードあるいは軟磁性の磁性粒子が配置された磁束スリット層が設けられた本発明の第４の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
記録層上に、非磁性母相等にセミハードあるいは軟磁性の磁性粒子が配置された磁束スリット層が設けられた本発明の第４の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図２１は、本発明の第４の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２１を参照するに、垂直磁気記録媒体５０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、磁束スリット層７１、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
磁束スリット層７１は、第１または第２の実施の形態において説明した記録層１６上に形成され、厚さが２ｎｍ〜２０ｎｍに形成され、セミハードあるいは軟磁性の磁性粒子が非磁性材料よりなる非磁性母相あるいは非磁性粒界に囲まれて形成され、膜厚方向に磁化容易軸を有するように形成される。磁性微粒子同士は面内方向には非磁性母相あるいは非磁性粒子により分離されているので磁気的に孤立化され、膜厚方向には磁化容易軸を有するので、記録ヘッドからの磁束は、非磁性母相あるいは非磁性粒子の部分よりも高い透磁率を有するセミハードあるいは軟磁性の磁性粒子に吸い込まれ、特に、記録ヘッドから最も近距離にある磁性粒子に吸い込まれる。吸い込まれた磁束は磁束スリット層７１に接する記録層１６を通過して軟磁性裏打ち層１２に達する。したがって、実質的に記録ヘッドが記録層１６に接するような効果を有し、記録磁界の増加及び記録磁界の空間分布を急峻にする効果を有する。
具体的には、磁束スリット層７１は、セミハードのフェライト膜、セミハードのフェライト粒子あるいは軟磁性微粒子を含むグラニュラー膜、あるいは軟磁性ナノ結晶膜から構成される。
セミハードのフェライト膜は、針状構造を持つγ酸化鉄（γ−Ｆｅ2Ｏ3）、マグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）、六角平板状のバリウムフェライト（ＢａＦｅ12Ｏ19）等が好適である。これらの材料をスパッタターゲットに用いて、スパッタ法により基板を加熱して形成し、形成後に磁場中熱処理により膜厚方向に磁気異方性を付与する。
また、セミハードのフェライト粒子あるいは軟磁性粒子を含むグラニュラー膜は、セミハードのフェライト粒子は上述したγ−Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4、ＢａＦｅ12Ｏ19などの粒子を用いることができ、また軟磁性粒子は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉから選択された少なくとも一種の元素を含む材料を用いることができる。非磁性母相は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｃ、Ｆｅ3Ｏ4から選択された少なくとも１種の材料から構成される。例えばγ−Ｆｅ2Ｏ3粒子やＦｅ3Ｏ4粒子は、粒子サイズが針状形状の長手方向の長さが１０ｎｍ程度であり、長手方向の保磁力が１５．８ｋＡ／ｍ（２００Ｏｅ）〜３５．６ｋＡ／ｍ（４５０Ｏｅ）、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ〜８０ｅｍｕ／ｇである。また、ＢａＦｅ12Ｏ19粒子は、六角形の大きさは数十ｎｍ程度であり、厚さは１０ｎｍ程度であり、厚さ方向の保磁力は１５．８ｋＡ／ｍ（２００Ｏｅ）〜４７．４ｋＡ／ｍ（６００Ｏｅ）、飽和磁化が５０ｅｍｕ／ｇ〜５８ｅｍｕ／ｇである。
軟磁性ナノ結晶膜は、例えばＦｅＭＢ（Ｍ＝Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ）膜やＦｅＭＯ（Ｍ＝Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｙ，Ｃｅ）膜などから形成され、α−Ｆｅを多く含む磁性粒子と、上記Ｍ及びＢまたはＯを多く含む非磁性かつ非晶質の粒界部から構成されている。磁性粒子は面内方向の粒径は１０ｎｍから１００ｎｍ程度であり、隣り合う磁性粒子との間に粒界部が磁性粒子を物理的に離隔している。例えば、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． ｖｏｌ．８１（１９９７） ｐ２７３６に記載されているように、ＦｅＭＢでは１原子％程度のＣｕの添加（例えば、Ｆｅ84Ｎｂ3.5Ｚｒ3.5Ｂ8Ｃｕ1）と化学合成の最適化により透磁率を向上することができ、また結晶の微細化にも効果がある。
軟磁性ナノ結晶膜は、スパッタ法などにより例えば厚さ８ｎｍのＦｅＺｒＢ膜を記録層１６上に形成する。結晶化処理前に低温で熱処理することにより結晶粒子のサイズを揃え、透磁率を向上することができる。
本実施の形態によれば、非磁性母相あるいは非磁性粒界に囲まれた磁性粒子が配置されてなる磁束スリット層７１が記録層１６上に設けられているので、記録ヘッドから磁束スリット層７１及び記録層１６を介して軟磁性裏打ち層１２に流通する磁束が、磁束スリット層７１において磁性粒子を通過するように狭窄され、記録ヘッドから記録層１６にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。
（第５の実施の形態）
記録層上に、強磁性母相中に非磁性粒子が配置された磁束スリット層が設けられた本発明の第５の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
記録層上に、強磁性母相中に非磁性粒子が配置された磁束スリット層が設けられた本発明の第５の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図２２は、本発明の第５の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２２を参照するに、垂直磁気記録媒体７５は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、磁束スリット層７６、保護膜１８及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
磁束スリット層７６は、厚さが２ｎｍ〜１０ｎｍであり、希土類金属と遷移金属との合金からなる強磁性母相７６ａ中に非磁性微粒子７６ｂを配置して構成される。強磁性母相１９の希土類金属はＴｂ、Ｇｄ、及びＤｙから選択され、１種あるいは２種以上を含んでもよい。また、遷移金属はＦｅ及びＣｏから選択され、１種あるいは２種を含んでもよい。強磁性母相７６ａは、例えばＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏなどが挙げられ、希土類とＦｅＣｏとの合金の場合は（Ｔｂ、Ｇｄ、Ｄｙ、又はこれらの合金）x（Ｆｅ100-yＣｏy）100-xと表した場合ｘ＝１０原子％〜３０原子％、ｙ＝４０原子％以下に設定されることが好ましい。このような範囲では、強磁性母相の磁化容易軸は膜厚方向となるので、記録ヘッドからの磁束の増減に応じて磁束を通すことできる。その結果、強磁性母相の磁気飽和を回避することができ、磁束を狭窄することができる。
非磁性微粒子７６ｂは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、及びＭｇからなる群のうちいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｃ、及びＮからなる群のうち少なくともいずれか１種の元素との化合物から選択される。具体的には、第２の実施の形態の第２非固溶相４２ｂと略同様の材料から選択される。これらの酸化物や、窒化物、炭化物等は共有結合性の化合物を形成するので、強磁性母層７６ａを構成する希土類金属−遷移金属合金材料と分離し易く、強磁性母相７６ａ中に微粒子状となって析出する。すなわち、非磁性微粒子７６ｂは強磁性母相１９中に自己形成的に形成される。
非磁性微粒子７６ｂは、Ｙ（イットリウム）を含むことが好ましい。非磁性微粒子７６ｂが酸素を含む場合、強磁性母相７６ａ中の希土類金属と酸素の選択的な結合（例えばＴｂ−Ｏ）が形成されることを阻害し、強磁性母相７６ａの飽和磁束密度の低下を防止することができる。
非磁性微粒子７６ｂの平均粒径は３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内に設定され、非磁性微粒子とその隣接する非磁性微粒子との平均間隙は０．５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内に設定されることが好ましい。このような範囲に設定することにより、記録されるビットの大きさに対して十分磁束を狭窄することができる。
磁束スリット層７６は、真空蒸着法、スパッタ法などにより形成され、例えばスパッタ法を用いる場合は、例えばＴｂＦｅＣｏのスパッタターゲットとＹＳｉＯ2スパッタターゲットを用いて同時にスパッタすることにより形成する。本実施の形態の一実施例として、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、記録層上にＴｂＦｅＣｏ（２０原子％Ｔｂ−７２原子％Ｆｅ−８原子％Ｃｏ）、ＹＳｉＯ2のスパッタターゲットを同時にスパッタし、磁束スリット層７６の体積を基準としてＹＳｉＯ2を７０体積％、厚さ１０ｎｍの磁束スリット層７６を形成した。なお、スパッタターゲットは、上記２枚のスパッタターゲットの他に、ＴｂＦｅＣｏとＹＳｉＯ2を混合したコンポジット型のスパッタターゲットを用いてもよい。
本実施の形態によれば、強磁性母相７６ａ中に非磁性微粒子７６ｂが配置されてなる磁束スリット層７６が記録層１６上に設けられているので、記録ヘッドから磁束スリット層７６及び記録層１６を介して軟磁性裏打ち層１２に流通する磁束が、磁束スリット層７６において非磁性粒子７６ｂ間の強磁性母相７６ａを通過するように狭窄され、記録ヘッドから記録層１６にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。
図２３は、第５の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。
本変形例に係る垂直磁気記録媒体８０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、シード層１３、下地層３１、非磁性中間層１５、記録層１６、磁束スリット層８１、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっており、図２２に示す磁束スリット層７６の代わりに、記録層１６の表面に形成された非磁性材料よりなる結晶成長核８１ｂと、隣り合う結晶成長核８１ｂの間隙に充填されてなる軟磁性材料の軟磁性母層８１ａから構成された磁束スリット層８１が設けられている以外は第５の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体と同様である。
磁束スリット層８１の結晶成長核８１ｂは、記録層１６の表面にスパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法などにより、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ及びこれらの合金から選択された非磁性材料により構成される。結晶成長核８１ｂは、成膜過程の初期に形成される結晶成長の核であり、結晶成長核８１ｂの大きさや、隣接する結晶成長核８１ｂとの間隙の大きさは、基板温度、蒸着量、蒸着速度などにより制御することができる。
軟磁性母層８１ａは、高飽和磁束密度の軟磁性材料、例えば軟磁性裏打ち層１２と略同様の材料により充填される。なお、軟磁性母層８１ａの厚さは結晶成長核８１ｂの厚さより薄いことが好ましい。磁束の広がりを防止して効果的に狭窄することができる。
本変形例によれば、記録層１６と保護膜１８との間に軟磁性母層８１ａに非磁性材料からなる結晶成長核８１ｂが離隔して配置されているので、記録時に、記録ヘッドからの磁束が結晶成長核８１ｂ間に充填された軟磁性材料に狭窄され、磁束の広がりを抑制することができ、記録層１６に磁束を集中することができる。なお、磁束スリット層７６、８１と記録層１６との間に厚さ１．０〜５．０ｎｍの非磁性層を設けてもよい。磁束スリット層７６、８１と記録層１６との磁気的な相互作用を切ることができる。
（第６の実施の形態）
軟磁性裏打ち層と記録層との間に軟磁性材料からなるティップ状磁性体が面内方向に配置された本発明の第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
軟磁性裏打ち層と記録層との間に軟磁性材料からなるティップ状磁性体が面内方向に配置された本発明の第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図２４は、本発明の第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２４を参照するに、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体９０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、非磁性中間層１５、ティップ状磁性体９１、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
ティップ状磁性体９１は、例えばスパッタ法により形成された保磁力が７９ｋＡ／ｍ以下のセミハード材料あるいは軟磁性材料からなり、膜厚方向に磁化容易軸を有している。膜厚方向に磁化容易軸を配向させる方法としては、膜厚方向に磁化容易軸が配向する材料、例えば、１９原子％〜２８原子％Ｇｄ−Ｆｅ膜、２０原子％〜３０原子％Ｎｄ−Ｆｅ膜、２０原子％〜３０原子％Ｎｄ−Ｃｏ膜が挙げられる。スパッタ法、例えばＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて形成することにより磁化容易軸を膜厚方向に配向させることができる。また、非磁性中間層１５にＲｕ膜やＰｄ膜を用いて、ティップ状磁性体９１をＣｏＣｒ膜としてもよい。
ティップ状磁性体９１は、例えば大きさが０．６ｎｍ〜２０ｎｍ×０．６ｎｍ〜２０ｎｍ、厚さが２ｎｍ〜１０ｎｍ、隣り合うティップ状磁性体９１の間隔を０．６ｎｍ〜２０ｎｍに構成され、非磁性中間層１５の表面に略均一に配置されている。ティップ状磁性体９１は、記録層１６に形成される記録ビットの大きさに対して、少なくとも２つ以上のティップ状磁性体９１が配置される大きさ及び間隔に設定されることが好ましい。記録ヘッドからの磁束を記録層１６に集中させることができる。
図２５は、第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体９０の平面図である。図２５を参照するに、垂直磁気記録媒体９０の表面には、ティップ状磁性体９１のパターン１８ａが現れ、いわゆるテクスチャとして機能する。図示されない磁気ヘッドが垂直磁気記録媒体９０の表面に停止した場合に、磁気ヘッドの吸着を防止することができる。
次にティップ状磁性体９１を形成する方法を以下に示す。
まず、非磁性中間層１５上にスパッタ法、蒸着法等によりティップ状磁性体９１となる軟磁性層を形成する。次いで、電子線レジスト膜をスピンコーターを用いて塗布し、ベーキング処理後、電子線一括投影露光法によって、縮小倍率４倍のステンシルマスクに描画されたテクスチャ形状パターンを転写する。
次いで、露光後ベーキング処理を行い、現像してレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとしてイオンミリング法により軟磁性層をエッチングし、非磁性中間層に達するまで行う。次いでレジストパターンを除去する。
このような工程により、現在のマスクデータのアドレスユニットが２．５ｎｍであり、縮小倍率４倍でパターニングされるので、最小約０．６ｎｍの大きさまでのティップ状磁性体９１を形成することができる。
なお、磁束スリット層９１は、図２５に示す平面視して得られる円状のパターンの代わりに、図２６に示す矩形のパターン１８ｂであってもよい。パターン１８ｂは矢印で示す垂直磁気記録媒体９０の移動方向Ｍｖに対してパターン１８ｂの辺が垂直交わるように形成されている。移動方向Ｍｖに対するティップ状磁性体９１の形状及び高さを制御することにより、磁気ヘッドが垂直磁気記録媒体９０の表面に接触してクラッシュする可能性を低減することができる。
また、ティップ状磁性体９１と記録層１６との間に非磁性層を設けてもよい。ティップ状磁性体９１と記録層１６との磁気的な結合を切ることができる。また、ティップ状磁性体９１を非磁性層により覆い、エッチング法あるいは化学的機械研磨法により研削して、ティップ状磁性体９１により形成される凹凸を調整してもよい。垂直磁気記録媒体９０の表面の粗さを低減して、テクスチャ効果の制御を行うことができる。
本実施の形態によれば、ティップ状磁性体９１が軟磁性裏打ち層１２と記録層１６との間に設けられ、ティップ状磁性体９１が膜厚方向に磁化容易軸を有するので、記録ヘッドからの磁束をティップ状磁性体９１によって集中し、記録層１６に磁束を集中させることができ、磁界勾配を急峻にすることができる。さらに、ティップ状磁性体９１の形状が膜厚方向に転写されるので、垂直磁気記録媒体９０の表面に凹凸のテクスチャーパターンが形成され、磁気ヘッドが表面に吸着することを防止し、また、ヘッドクラッシュが発生する可能性を低減することができる。
（第７の実施の形態）
軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料からなる磁束制御層が設けられた本発明の第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料からなる磁束制御層が設けられた本発明の第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図２７は、本発明の第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２７を参照するに、垂直磁気記録媒体１００は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、磁束制御層１０１、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
磁束制御層１０１は、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、レーザアブレーション法などを用いて、厚さ１０ｎｍ〜１０００ｎｍの超伝導材料から構成される。厚さは記録ヘッド（図示されず）−軟磁性裏打ち層１２間のスペーシングの点からは上記範囲において５０ｎｍ以下が好ましく、磁束制御層１０１からの磁束の漏洩の点では、磁界侵入長の１／３よりも大きい方が好ましい。
磁束制御層１０１に用いられる超伝導材料は特に限定されないが、超伝導臨界温度Ｔｃが９０Ｋ〜１２５ＫであるＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-δ（０＜δ＜１）、Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10、Ｔｉ2Ｂａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10などの酸化物超伝導体や、Ｎｂ3Ｇｅ、Ｎｂ3Ａｌなどが好ましい。
垂直磁気記録媒体１００が超伝導臨界温度Ｔｃに冷却されて磁束制御層１０１は超伝導状態となり、完全反磁性体となっているので、記録ヘッドからの磁束は磁束制御層１０１を通過することできず軟磁性裏打ち層１２に達することができない。すなわち、記録ヘッドからの磁束は広い範囲に広がってしまう。本実施の形態によれば、磁束制御層１０１の一部の領域を加熱して常伝導状態に変化させる。その結果、常伝導状態となった領域だけを磁束が通過することができるので、その領域に磁束を集中させ、記録層１６において磁束を集中させることができる。
以下、本実施の形態の垂直磁気記録媒体１００の記録再生方法を説明する。
図２８は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体に記録する様子を示す図である。垂直磁気記録媒体１００に対向して配置された複合型磁気ヘッド１１０は、主磁極１１１、主磁極１１１を励磁する記録用コイル１１３、及び主磁極１１１と磁気的に接続されたリターンヨーク１１２からなる記録ヘッドと、ＭＲ素子などの感磁素子１１５及びシールド１１４などからなる再生ヘッドと、半導体レーザなどのレーザ光源１１７に接続され、先端部が絞り込まれ、垂直磁気記録媒体１００の表面に光ビームＬＢを照射する光ファイバー１１６などから構成されている。なお、磁気ヘッド１１０及び垂直磁気記録媒体１００は、図示されない恒温容器あるいは恒温槽等に収納され、臨界温度Ｔｃ以下の雰囲気に保たれている。
垂直磁気記録媒体１００に情報を記録する際は、記録磁界の印加に加え、主磁極１１１及びリターンヨーク１１２の下方の磁束制御層１０１の領域を常伝導状態に変化させて記録ヘッド１１０からの磁束が記録ヘッド１１０と軟磁性裏打ち層１２との間で還流するようにして記録層１６を磁化する。具体的には、矢印方向Ｍｖに移動する垂直磁気記録媒体１００の上流側に光ファイバーによって光ビームを垂直磁気記録媒体１００の表面に照射して、熱伝導により磁束制御層１０１を臨界温度Ｔｃ以上に加熱し、常伝導状態の領域１０１ａを形成する。光ビームは、垂直磁気記録媒体１００の温度及び加熱する温度等により出力及び波長が適宜選択され、例えばパワーは数ｍＷ以下、ビーム径は１μｍ以下に設定される。
ここでは、１ビームだけで加熱しているので、常伝導状態の領域１０１ａは、それより上流の超伝導状態１０１ｂとの境界部１０１ｃより下流の領域１０１ａは常伝導状態になっている。したがって、主磁極１１１及びリターンヨーク１１２の直下の磁束制御層１０１は常伝導状態となっており非磁性状態であるので、例えば主磁極１１１からの磁束は、記録層１６ａ−磁束制御層１０１−軟磁性裏打ち層１２−磁束制御層１０１−記録層１６ｂを通ってリターンヨーク１１２に流れる。その結果、主磁極１１１に対向する記録層１６ａが磁化される。
図２９は、図２８に示す複合型磁気ヘッド側から見た磁束制御層の状態を説明するための図である。垂直磁気記録媒体１００は矢印方向Ｍｖに移動し、上流側が図の右側になるように示している。また、記録層１６に形成されるトラックＴｋn-1〜Ｔｋn+1を合わせて示している。
図２９を参照するに、磁束制御層１０１は、光ファイバーによって照射された光ビームＬＢによって加熱され、境界部１０１ｃを境に超伝導状態の領域１０１ｂの一部に常伝導状態の領域１０１ａが形成される。常伝導状態の領域１０１ａは、上流側はトラック幅方向に大きく広がっており下流側になるに従って細くなり、主磁極１１１に対向する領域では、トラック幅方向がトラック幅と略同等となるように設定される。したがって、主磁極１１１からの磁束は、トラック幅方向が制限されて記録層１６を通過するようになり、隣接するトラックＴｋn-1、Ｔｋn+1の磁化に影響を与えることがない。その結果隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。
また、トラックの長手方向は、１ビームの場合、常伝導状態の領域１０１ａに広がりがあるため磁化遷移領域により挟まれる１ビットの磁化領域程度に磁束を絞り込むことができないが、トラック幅方向の磁束の広がりが制限されているため、磁束密度すなわち記録磁界が強められ、オーバーライト特性やＮＬＴＳ特性などの書き込み性能が向上する。
なお、上記光ファイバーの代わりにマイクロレンズを用いてレーザ光を垂直磁気記録媒体１００の表面に集光してもよい。
図２８に戻り、垂直磁気記録媒体１００に記録された情報を再生する際は、従来の垂直磁気記録媒体と同様に、磁化された記録層１６からの漏洩磁界を再生ヘッドの感磁素子が検知する。なお、再生動作のみを行う場合は、磁束制御層１０１は常伝導状態であってもよい。
なお、主磁極１１１とリターンヨーク１１２を離隔して、主磁極１１１とリターンヨーク１１２との間に他の光ファイバーを設け、主磁極用とリターンヨーク用の２ビームの光ビームを照射してもよい。具体的には、リターンヨーク用の光ビームは図２９に示すような大きな径の常伝導状態の領域が形成されるように設定し、主磁極用の光ビームにより加熱して形成する常伝導状態の領域の大きさを主磁極１１１の厚さ×幅程度に設定する。さらに、主磁極１１１とリターンヨーク１１２を離隔することによりリターンヨーク用の常伝導状態の領域と主磁極用の常伝導状態の領域を分離する。このような構成とすることにより、主磁極１１１からの磁束密度すなわち記録磁界を一層強めることができ、記録磁界勾配を急峻にすることができる。
以下、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の効果を計算により求めた。
図３０Ａは、本実施の形態に係る実施例の垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図、図３０Ｂは、比較例に係る垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図である。なお説明の便宜のため、保護膜１８及び潤滑層１９を省略して示している。
図３０Ａを参照するに、実施例に係る垂直磁気記録媒体では、加熱により磁束制御層１０１に形成された常伝導領域が主磁極１１１と同等かそれより狭い領域である場合、鏡像効果により形成される主磁極１１１に対する仮想磁極ＭＰ１は、磁束が常伝導領域に絞り込まれているため、軟磁性裏打ち層１２の表面に形成されると考えられる。したがって、磁束ＭＦ１は記録層１６では集中した状態となる。また、スペーシングは主磁極１１１−仮想磁極ＭＰ１間の距離ＳＰとなる。
一方、図３０Ｂを参照するに、比較例に係る垂直磁気記録媒体は、軟磁性裏打ち層１２’と記録層１６’との間に磁束制御層が設けられていないので、主磁極１１１からの磁束は軟磁性裏打ち層１２’に向かって広がり、仮想磁極ＭＰ２は、軟磁性裏打ち層１２’の表面１２ａ’に対して対称に、表面１２ａ’から主磁極１１１−軟磁性裏打ち層表面１２ａ’間の距離ＳＰだけ下方に形成される。したがって、主磁極１１１−仮想磁極ＭＰ２間距離は２×ＳＰとなる。
また、線記録密度依存性を含む信号対雑音比（Ｓ／Ｎｍ）とスペーシングとの関係を以下の表のように仮定する。下記の表中のＳ／Ｎｍの変化率が負である場合は、スペーシングが増加に対してＳ／Ｎｍが低下することを示している。
〈線記録密度〉 〈スペーシング１ｎｍ当たりのＳ／Ｎｍの変化率〉
２００ｋＦＣＩ −０．１ｄＢ／ｎｍ
３７０ｋＦＣＩ −０．３ｄＢ／ｎｍ
４８０ｋＦＣＩ −０．４ｄＢ／ｎｍ
以上より、主磁極１１１−仮想磁極ＭＰ１、ＭＰ２間のスペーシングに基づいて、Ｓ／Ｎｍと線記録密度の関係を用いて計算すると以下に示す結果となる。ここで、距離ＳＰ＝５０ｎｍと仮定した。下記の表中のＳ／Ｎｍの増加分は比較例に対する実施例のＳ／Ｎｍの増加分を示し、正値は実施例の方が比較例よりもＳ／Ｎｍが高いことを示す。
２００ｋＦＣＩ −０．１ｄＢ／ｎｍ
３７０ｋＦＣＩ −０．３ｄＢ／ｎｍ
４８０ｋＦＣＩ −０．４ｄＢ／ｎｍ
以上より、主磁極１１１−仮想磁極ＭＰ１、ＭＰ２間のスペーシングに基づいて、Ｓ／Ｎｍと線記録密度の関係を用いて計算すると以下に示す結果となる。ここで、距離ＳＰ＝５０ｎｍと仮定した。下記の表中のＳ／Ｎｍの増加分は比較例に対する実施例のＳ／Ｎｍの増加分を示し、正値は実施例の方が比較例よりもＳ／Ｎｍが高いことを示す。
〈線記録密度〉 〈Ｓ／Ｎｍの増加分〉
２００ｋＦＣＩ ５ ｄＢ
３００ｋＦＣＩ １０ ｄＢ
４００ｋＦＣＩ １５ ｄＢ
５００ｋＦＣＩ ２０ ｄＢ
６００ｋＦＣＩ ２５ ｄＢ
上記表より、実施例が大幅にＳ／Ｎｍが向上していることが分かる。したがって、磁束制御層１０１を軟磁性裏打ち層１２と記録層１６との間に設けることによりＳ／Ｎｍが向上し、高密度記録化を図ることができる。
２００ｋＦＣＩ ５ ｄＢ
３００ｋＦＣＩ １０ ｄＢ
４００ｋＦＣＩ １５ ｄＢ
５００ｋＦＣＩ ２０ ｄＢ
６００ｋＦＣＩ ２５ ｄＢ
上記表より、実施例が大幅にＳ／Ｎｍが向上していることが分かる。したがって、磁束制御層１０１を軟磁性裏打ち層１２と記録層１６との間に設けることによりＳ／Ｎｍが向上し、高密度記録化を図ることができる。
また、本実施の形態の記録層１６は第１または第２の実施の形態において説明した記録層１６と同様であるが、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体１００は臨界温度Ｔｃ以下で用いられ、例えば、現在見出されている超伝導材料の臨界温度Ｔｃは１２０Ｋ程度あるいはそれ以下の低温であるので熱的安定性に起因する減磁の程度が小さい。したがって、従来の垂直磁気記録媒体より磁性粒子の体積の制限が緩くなり、記録層１６を構成する磁性粒子の一層の微細化を図ることができ、媒体ノイズの低減を一層容易に実現することができる。
なお、磁束制御層１０１と記録層１６との間に、第１の実施の形態において説明した図１に示す非磁性中間層１５を積層してもよい。記録層１６を構成する強磁性材料は磁束制御層１０１上にエピタキシャル成長し難くいので、非磁性中間層１５を設けることにより、記録層１６の結晶性及び結晶配向性を向上し、媒体ノイズを一層低減することができる。さらに、磁束制御層１０１と非磁性中間層１５との間に図１及び図２に示すシード層１３、下地層３１を設けてもよい。記録層１６の結晶性及び結晶配向性を一層向上することができる。
本実施の形態に係る実施例として、基板側から、ガラス基板／ＣｏＮｂＺｒ膜（１２０ｎｍ）／ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-δ膜（２０ｎｍ）／Ｔａ膜（１ｎｍ）／Ｒｕ膜（２ｎｍ）／（Ｃｏ76Ｃｒ9Ｐｔ15）９０ｖｏｌ％−（ＳｉＯ2）１０ｖｏｌ％膜（１０ｎｍ）／カーボン膜（４ｎｍ）／ＡＭ３００１膜（１．５ｎｍ）を形成した。ＡＭ３００１膜は引き上げ法により形成し、その他の膜はスパッタ法により形成した。上記括弧内の数値は膜厚を表している。
本実施の形態の変形例として、記録層上に超伝導材料からなる磁束制御層が設けられた垂直磁気記録媒体について説明する。
図３１は、第７の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図３１を参照するに、垂直磁気記録媒体１０５は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、記録層１６、磁束制御層１０６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
記録層１６上に設けられた磁束制御層１０６は本実施の形態の磁束制御層１０１と同様にして形成され、記録方法についても同様である。但し、図２８及び図２９に示す光ビームＬＢの出力やビームの大きさは、磁束制御層１０６の超伝導材料の種類及び膜厚に合せて適宜調整される。
本変形例に係る垂直磁気記録媒体を再生する場合は、図２８及び図２９に示す記録方法と同様にして光ビームを照射して磁束制御層１０６に常伝導状態の領域を形成し、記録層１６の磁化からの漏洩磁界が磁束制御層１０６の常伝導状態の領域を通って図示されない再生ヘッドの感磁素子が検知することにより再生を行う。
本変形例によれば、記録ヘッドと記録層１６との間で磁束を狭窄することができ、記録磁界が高く記録磁界勾配を大とすることができる。
なお、本実施の形態において、光ビームは垂直磁気記録媒体１００、１０５の表面から照射したが裏面から照射してもよい。
（第８の実施の形態）
軟磁性裏打ち層と記録層との間に、略均一に配置された非磁性材料よりなるティップ状非磁性体と、隣り合うティップ状非磁性体の間隙を充填する超伝導材料よりなる磁束スリット層が設けられた本発明の第８の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
軟磁性裏打ち層と記録層との間に、略均一に配置された非磁性材料よりなるティップ状非磁性体と、隣り合うティップ状非磁性体の間隙を充填する超伝導材料よりなる磁束スリット層が設けられた本発明の第８の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
図３２Ａは、本発明の第８の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図、図３２Ｂは、図３２ＡのＸ−Ｘ断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図３２Ａ及び図３２Ｂを参照するに、垂直磁気記録媒体１４０は、基板１１と、基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、磁束スリット層１４１、記録層１６、保護膜１８、及び潤滑層１９を順次積層した構成となっている。
磁束スリット層１０１は、厚さが２ｎｍ〜１０ｎｍであり、非磁性材料よりなるティップ状非磁性体１４１ａと、隣り合うティップ状非磁性体１４１ａの間隙を超伝導材料により充填した完全反磁性体部１４１ｂから構成されている。ティップ状非磁性体１４１ａに用いられる非磁性材料は、例えばＣｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｉ、Ｈｆ、及びこれらの合金などの非磁性材料から選択され、ｈｃｐ構造を有することが好ましい。記録層１６がｈｃｐ構造を有する場合は、エピタキシャル成長させることができる。ティップ状非磁性体１４１ａは、例えば大きさが０．６ｎｍ〜２０ｎｍ×０．６ｎｍ〜２０ｎｍ、隣り合うティップ状非磁性体１４１ａの間隙ＧＰが０．６ｎｍ〜２０ｎｍに構成される。
また、完全反磁性体部１４１ｂに用いられる超伝導材料としては、例えば第７の実施の形態の磁束制御層に用いられる材料と同様の材料が挙げられる。
磁束スリット層１０１は、第６の実施の形態のティップ状磁性体と略同様にして形成することができる。すなわち、軟磁性裏打ち層１２上にティップ状非磁性体１４１ａとなる非磁性膜を形成し、電子線レジスト膜と電子線一括投影露光法を用いてマスクを作製しエッチングしてティップ状非磁性体１４１ａを形成する。次いでティップ状非磁性体１４１ａを覆う超伝導材料膜を形成し、ＣＭＰ法などを用いてティップ状非磁性体１４１ａが露出するまで研削して平坦化する。
本実施の形態の垂直磁気記録媒体１４０は、第７の実施の形態と同様に臨界温度Ｔｃ以下の雰囲気中で用いられ、完全反磁性体部１４１ｂが超伝導状態で用いられる。記録ヘッドからの磁束は、完全反磁性体部１４１ｂは全く通過できず、ティップ状非磁性体１４１ａを通過する。したがって、記録ヘッドからの磁束がティップ状非磁性体１４１ａに集中されるので、記録層１６に磁束を集中することができる。
なお、ティップ状非磁性体１４１ａは磁束を一層集中させる点では軟磁性材料を用いて形成してもよい。
また、本実施の形態の垂直磁気記録媒体１４０は、第７の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体とは異なり、光ビームを用いることなく記録再生を行うことができるので、磁気ヘッドの構成が簡易である点で好ましい。
（第９の実施の形態）
第１〜第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体を備えた本発明の第９の磁気記憶装置について説明する。
第１〜第６の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体を備えた本発明の第９の磁気記憶装置について説明する。
図３３は、本発明の実施の形態の磁気記憶装置の要部を示す図である。図３３を参照するに、磁気記憶装置１２０は大略ハウジング１２１からなる。ハウジング１２１内には、スピンドル（図示されず）により駆動されるハブ１２２、ハブ１２２に固定され回転される垂直磁気記録媒体１２３、アクチュエータユニット１２４、アクチュエータユニット１２４に取り付けられ垂直磁気記録媒体１２３の半径方向に移動されるアーム１２５及びサスペンション１２６、サスペンション１２６に支持された垂直磁気記録ヘッド１２８が設けられている。
図３４は垂直磁気記録ヘッド及び垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図３４を参照するに、垂直磁気記録ヘッド１２８は、大略、主磁極１３５及びリターンヨーク１３６からなる記録ヘッド１３０とＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子１３３を用いた再生ヘッド１３１から構成されている。記録ヘッド１３０は、垂直磁気記録媒体１２３に記録磁界を印加するための軟磁性体よりなる主磁極１３５と、主磁極１３５に磁気的に接続されたリターンヨーク１３６と、主磁極１３５等に記録磁界を誘導するための記録用コイル１３８などから構成されている。また、再生ヘッド１３１は、リターンヨーク１３６を用いた下部シールドと、上部シールド１３７とに挟まれたＧＭＲ素子１３３から構成されている。
記録ヘッド１３０は、主磁極の先端部１３５−１から記録磁界を垂直磁気記録媒体１２３に対して垂直方向に印加して、記録層（図示せず。）に垂直方向の磁化を形成する。なお、主磁極の先端部１３５−１からの磁束は、さらに軟磁性裏打ち層（図示せず。）を通ってリターンヨーク１３６に還流する。主磁極の先端部１３５−１の軟磁性材料は飽和磁束密度の高い、例えば５０ａｔ％Ｎｉ−５０ａｔ％Ｆｅ、ＦｅＣｏＮｉ合金、ＦｅＣｏＡｌＯなどよりなることが好ましい。磁気飽和を防止して高い磁束密度の磁束を集中して記録層１３０に印加することができる。
また、再生ヘッド１３１は、垂直磁気記録媒体１２３の磁化が漏洩する磁界を感知して、その方向に対応するＧＭＲ素子１３３の抵抗値の変化により記録層に記録された情報を得ることができる。なお、ＧＭＲ素子１３３の替わりにＴＭＲ（Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子、バリスティックＭＲ素子を用いることができる。
本実施の形態の磁気記憶装置１２０は、垂直磁気記録媒体１２３に特徴がある。例えば、垂直磁気記録媒体１２３は第１〜第６の実施の形態及にそれらの変形例に係る垂直磁気記録媒体である。
磁気記憶装置１２０の基本構成は、図３３に示すものに限定されるものではない。本発明で用いる垂直磁気記録媒体１２３は、磁気ディスクに限定されず磁気テープであってもよい。
本実施の形態によれば、磁気記憶装置１２０は、垂直磁気記録媒体１２３が記録ヘッド１３０の主磁極１３５からの磁束を一層狭窄して記録層に集中することにより、狭トラック化及び線記録密度の向上を図ることができ、高密度記録が可能である。
以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、第９の実施の形態に係る磁気記憶装置では、垂直磁気記録媒体として磁気ディスクを例に説明したが、本発明の垂直磁気記録媒体は磁気ディスクに限定されず、基板にＰＥＴや、ＰＥＮ、ポリイミドよりなるフィルムを用いて、ヘリカルスキャンあるいはラテラル走行型の磁気テープであってもよく、カードの形態であってもよい。
Claims (56)
- 軟磁性裏打ち層と、
前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に磁束スリット層を有し、
前記磁束スリット層は、面内方向に磁気的に略孤立化した略柱状構造を有する軟磁性層であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 前記磁束スリット層と記録層との間に非磁性中間層を更に有し、
前記記録層が非磁性中間層上にエピタキシャル成長して形成されてなることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。 - 非磁性中間層がｈｃｐ結晶構造を有すると共に、（００１）面を結晶成長方向とし、
前記磁束スリット層がｈｃｐ結晶構造あるいはｆｃｃ結晶構造を有することを特徴とする請求項２記載の垂直磁気記録媒体。 - 前記磁束スリット層は、垂直磁気異方性より大なる面内磁気異方性を有することを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記面内磁気異方性の異方性磁界が７１１ｋＡ／ｍより大なることを特徴とする請求項４記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁束スリット層は、前記略柱状構造の結晶粒子と、結晶粒子間に形成された粒界部とよりなることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記結晶粒子と粒界部を形成する主成分が略同一であることを特徴とする請求項６記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記粒界部は、前記結晶粒子よりも多くの不活性ガスを含むことを特徴とする請求項７記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁束スリット層は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、及びＮｉ系合金の群のうち少なくともいずれか一種を主成分とすることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁束スリット層は、Ａｌ、Ｔａ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｎｂ、及びＣからなる群のうちいずれか１種を更に含むことを特徴とする請求項９記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁束スリット層は、軟磁性裏打ち層上に接して形成されることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁束スリット層の面内磁気異方性は、軟磁性裏打ち層の面内磁気異方性と同程度あるいはそれよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記記録層は、柱状構造を有する磁性粒子と、該磁性粒子を囲む非磁性の非固溶相を備え、
前記非固溶相が酸化物、窒化物、炭化物よりなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 軟磁性裏打ち層と、
前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層とを有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、
前記軟磁性裏打ち層を形成する工程と、
記録層を形成する工程と、を備え、
前記軟磁性裏打ち層を形成する工程と、記録層を形成する工程との間に、記録層を形成する工程よりも同程度以上の雰囲気ガス圧で軟磁性材料よりなる磁束スリット層を形成する工程を更に備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。 - 前記雰囲気ガス圧は、１Ｐａ〜８Ｐａの範囲に設定されることを特徴とする請求項１４記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記磁束スリット層を形成する工程において基板温度が１５０℃以下に設定されることを特徴とする請求項１４記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 軟磁性裏打ち層と、
前記軟磁性裏打ち層上に設けられた非磁性中間層と、
前記非磁性中間層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記非磁性中間層は、非磁性粒子と、該非磁性粒子を囲む非磁性の第１の非固溶相からなり、
前記記録層は、磁性粒子と、該磁性粒子を囲む非磁性の第２の非固溶相からなり、
前記磁性粒子は、柱状構造を有し、前記非磁性粒子上にエピタキシャル成長されてなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 前記非磁性粒子は柱状構造を有することを特徴とする請求項１７記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記非磁性中間層を基準として第１の非固溶相の体積濃度が２体積％〜４０体積％の範囲であり、
記録層の体積を基準として第２の非固溶相の体積濃度が２体積％〜４０体積％の範囲に設定されることを特徴とする請求項１７または１８記載の垂直磁気記録媒体。 - 前記第１の非固溶相の体積濃度は、前記第２の非固溶相の体積濃度と同等かそれよりも大きいことを特徴とする請求項１９記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記第１の固溶層及び第２の非固溶相が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、及びＭｇからなる群のうちいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｃ、及びＮからなる群のうち少なくともいずれか１種の元素との化合物であることを特徴とする請求項１７または１８記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁性粒子は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金からなる群のうちいずれか１種の材料からなることを特徴とする請求項１７または１８記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁性粒子は、Ｃｏを略５０原子％以上含み、（００１）面を基板面と略平行とするｈｃｐ結晶構造を有することを特徴とする請求項２２記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記記録層は、上部記録層と、下部記録層との２層からなり、
上部記録層は下部記録層よりも垂直保磁力が高いことを特徴とする請求項１７記載の垂直磁気記録媒体。 - 前記上部記録層は下部記録層よりも膜厚が小なることを特徴とする請求項２４記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記非磁性粒子は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｈｆ、及びこれらの合金からなる群のうちいずれか１種の非磁性材料からなることを特徴とする請求項１７または１８記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記非磁性中間層の下側に下地層が更に設けられ、
前記下地層は、（１１１．面を面内方向と略平行とするｆｃｃ結晶構造を有することを特徴とする請求項１７記載の垂直磁気記録媒体。 - 前記下地層は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、及びＮｉ系合金の群のうち少なくともいずれか一種を主成分とすること軟磁性材料よりなることを特徴とする請求項２７記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記下地層は、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ、及びＺｒからなる群のうちいずれか１種を更に含むことを特徴とする請求項２８記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記下地層の下側にシード層を更に設け、
前記シード層は、Ｔａ、Ｃ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｈｆ、及びＭｇからなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性材料からなることを特徴とする請求項２７記載の垂直磁気記録媒体。 - 軟磁性裏打ち層と、
前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記記録層上に軟磁性遮蔽層を有し、
所定の磁界量において磁気飽和した前記軟磁性遮蔽層の一部の領域を記録磁界が通過して前記記録層が磁化されることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 前記軟磁性遮蔽層は面内方向に磁化容易軸を有することを特徴とする請求項３１記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁化容易軸は、記録の際の当該垂直磁気記録媒体の移動方向に対して略垂直方向に形成されてなることを特徴とする請求項３２記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記記録層と軟磁性遮蔽層との間に非磁性層を更に設け、
前記非磁性層の膜厚は０．５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲に設定されることを特徴とする請求項３１記載の垂直磁気記録媒体。 - 前記軟磁性遮蔽層の膜厚は２〜５０ｎｍの範囲に設定されることを特徴とする請求項３１〜３４のうちいずれか一項記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記軟磁性遮蔽層の透磁率は２０〜２０００の範囲であることを特徴とする請求項３１〜３４のうちいずれか一項記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記軟磁性遮蔽層の飽和磁化は０．１〜２．４Ｔの範囲であることを特徴とする請求項３１〜３４のうちいずれか一項記載の垂直磁気記録媒体。
- 請求項３１記載の垂直磁気記録媒体に、記録ヘッドからの記録磁界を印加して磁性裏打ち層の一部である第１の領域を磁気飽和して、該第１の領域に接する記録層を磁化するステップを含む記録方法。
- 感磁素子と該感磁素子を挟む第１のシールド及び第２のシールドとよりなる再生ヘッドを請求項３１記載の垂直磁気記録媒体に近接して、第１のシールド及び第２のシールドの先端部分と対向する軟磁性遮蔽層とその間の軟磁性遮蔽層とからなる第２の領域を磁気飽和して、前記記録層から該第２の領域を通過する磁界を前記感磁素子が検知するステップを含む再生方法。
- 軟磁性裏打ち層と、
前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記記録層上に磁束スリット層を有し、
前記磁束スリット層は、磁性粒子が面内方向において磁気的に略孤立化して配置されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 前記磁束スリット層は、保磁力が７．９ｋＡ／ｍ〜７９ｋＡ／ｍの針状あるいは平板状のフェライトを含み、磁化容易軸が略膜厚方向に配置されてなることを特徴とする請求項４０記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁束スリット層は、軟磁性粒子と、該軟磁性粒子を囲む非固溶相よりなり、
前記軟磁性粒子は、Ｎｉ、Ｆｅ、及びＣｏからなる群のうち少なくとも１種の元素を含み、
前記非固溶相が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｙ、及びＭｇからなる群のうちいずれか１種の元素と、Ｏ、Ｃ、及びＮからなる群のうち少なくともいずれか１種の元素との化合物であることを特徴とする請求項４０記載の垂直磁気記録媒体。 - 前記磁束スリット層は、α−Ｆｅ粒子と、該α−Ｆｅ粒子を囲むアモルファスベースよりなることを特徴とする請求項４０記載の垂直磁気記録媒体。
- 軟磁性裏打ち層と、
前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、
前記記録層上に磁束スリット層を有し、
前記磁束スリット層は、強磁性材料よりなる強磁性母相と、面内方向に配置された非磁性粒子よりなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 前記強磁性材料は、Ｔｂ、Ｇｄ、およびＤｙからなる群のうち少なくとも１種と、Ｆｅ及びＣｏからなる群のうち少なくとも１種とよりなる合金であることを特徴とする請求項４４記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記非磁性粒子は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、Ｍｇ３Ｎ２、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、及びＴｉＣからなる群のうち、少なくともいずれか１種よりなることを特徴とする請求項４４記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記非磁性微粒子が前記記録層の表面に島状に配置されてなることを特徴とする請求項４４記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記記録層と磁性スリット層との間にさらに非磁性層を有することを特徴とする請求項４４記載の垂直磁気記録媒体。
- 請求項１、１７、３１、４０、及び４４のうち、いずれか一項記載の垂直磁気記録媒体と、
記録再生手段とを備えた磁気記憶装置。 - 軟磁性裏打ち層と、該軟磁性裏打ち層の上方に設けられた記録層を有し、
記録ヘッドからの磁束が前記記録層を通り軟磁性裏打ち層に流通して記録層が磁化される垂直磁気記録媒体であって、
前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料を含む磁束制御層を有し、
超伝導状態の前記磁束制御層の一部に常伝導状態の領域を形成して前記磁束を通すことを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 前記超伝導状態の磁束制御層の一部を変化させて常伝導状態の領域を形成することを特徴とする請求項５０記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記常伝導状態の領域は常伝導体である非磁性材料よりなることを特徴とする請求項５０記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記常伝導状態の領域は略矩形あるいは略円形よりなり、一辺あるいは直径が０．６ｎｍ〜２０ｎｍの範囲に設定されることを特徴とする請求項５２記載の垂直磁気記録媒体。
- ｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０、Ｔｉ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０、Ｎｂ３Ｇｅ、及びＮｂ３Ａｌからなる群のうちいずれか１種の材料であることを特徴とする請求項５０〜５３のうち、いずれか一項記載の垂直磁気記録媒体。
- 軟磁性裏打ち層と、該軟磁性裏打ち層の上方に設けられた記録層を有し、前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料を含む磁束制御層を有する垂直磁気記録媒体に、超伝導状態にある磁束制御層の一部の領域を加熱するステップと、
前記領域に記録磁界を印加するステップとを含み、
前記加熱により前記領域を常伝導状態に変化させる記録方法。 - 前記加熱は光ビームを照射することにより行うことを特徴とする請求項５５記載の記録方法。
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