倒立型Ｈｋ構造を有する垂直磁気記録媒体
【課題】 倒立型Ｈｋ構造を有する垂直磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】 一実施形態によれば、垂直磁気記録媒体は、磁気異方性Ｋｕ１を特徴とする第１粒状記録層と、磁気異方性Ｋｕ２を特徴とする第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、磁気異方性Ｋｕ３を特徴とする第２粒状記録層上方の第３粒状記録層と、を含み、Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１である。別の実施形態によれば、磁気媒体は、第１比率Ｘ１における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第１記録層と、第１記録層上方に位置し、且つ、第２比率Ｘ２における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第２記録層と、第３比率Ｘ３における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第２記録層上方の第３記録層と、を含み、各比率は、それぞれのＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定され、Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１である。
【解決手段】 一実施形態によれば、垂直磁気記録媒体は、磁気異方性Ｋｕ１を特徴とする第１粒状記録層と、磁気異方性Ｋｕ２を特徴とする第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、磁気異方性Ｋｕ３を特徴とする第２粒状記録層上方の第３粒状記録層と、を含み、Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１である。別の実施形態によれば、磁気媒体は、第１比率Ｘ１における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第１記録層と、第１記録層上方に位置し、且つ、第２比率Ｘ２における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第２記録層と、第３比率Ｘ３における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第２記録層上方の第３記録層と、を含み、各比率は、それぞれのＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定され、Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録媒体に関し、且つ、更に詳しくは、倒立型Ｈｋ構造を有する大容量の情報を記録することができる垂直磁気媒体及びこれを利用した磁気ストレージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録装置の容量を増大させるには、磁化情報（磁気記録ビット）の熱安定性を維持しつつ、書き込み性及び信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を改善することにより、垂直磁気記録媒体の性能を向上させることが有利である。現在市販されている多くの垂直磁気記録媒体は、例えば、（特許文献１）、（特許文献２）、及び（特許文献３）に開示されているように、酸化物を含み且つ粒状構造を有する粒状記録層と、酸化物を含まず且つ明瞭な粒状構造を有していない強磁性金属層と、を有する積層構造を有する。強磁性金属層は、相対的に低い磁気異方性を有する材料から形成されており、このため、小さなスイッチング磁界を有し、従って、書き込み性を改善するべく機能する。粒状記録層は、高い磁気異方性を有する材料から形成されており、且つ、従って、熱安定性を改善するべく機能する。更には、粒状記録層は、磁気クラスタサイズを低減すると共にノイズを低減するべく、機能する。粒状記録層は、通常、酸化物及び窒化物などの非磁性化合物をＣｏＣｒＰｔ合金と混合した材料から形成される。この層内においては、主にＣｏ原子によって形成された磁性粒子が非磁性Ｃｒ酸化物及び／又はその他の追加された酸化物又は窒化物によって取り囲まれている。この結果、磁気クラスタサイズが低減され、且つ、これにより、ノイズが低減される。このように粒状記録層と強磁性金属層を組み合わせることにより、熱安定性を維持しつつ、高い書き込み性と、高いＳＮＲと、を実現することができる。
【０００３】
その値が上部層に向かって小さくなるように、粒状記録層の磁気異方性がグラデーションを有している場合には、インコヒーレントな磁気モーメントの回転モードが促進され、且つ、これにより、しばしば、書き込み性の更なる改善が可能となる。
【０００４】
例えば、（特許文献４）及び（特許文献５）は、基板面上に形成された下部粒状記録層を相対的に高い磁気異方性を有する磁性合金から形成し、且つ、連続的に、その上部に交換結合制御層を形成し、その上部に相対的に低い磁気異方性を有する粒状記録層を形成し、且つ、その上部に非粒状材料から形成された強磁性金属層を形成した記録媒体を開示している。磁気異方性が上部層に向かって小さくなるようなグラデーションを粒状記録層が有する場合には、インコヒーレントな回転モードが促進され、これにより、書き込み性が改善される。更には、（特許文献６）も、同種の構成を開示している。磁化転移幅の拡大の問題を抑制するべく、低い磁気異方性を有する粒状記録層を強磁性金属層の直接下部に形成している。この結果、ＳＮＲ及び分解能を改善することができることが開示されている。更には、（非特許文献１）は、粒状層が２又は３層構造によって形成されると共に磁気異方性が上部層に向かって段階的に小さくなっている構成を開示している。この構成は、インコヒーレントな回転モードを促進し、且つ、従って、書き込み性を維持しつつ、強磁性金属層の膜厚を低減することができることが開示されている。強磁性金属層の膜厚の低減により、磁気クラスタサイズが低減され、且つ、これにより、ＳＮＲ及びＡＴＩ（Ａｄｊａｃｅｎｔ Ｔｒａｃｋ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）特性を改善することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３１４４号公報
【特許文献２】特開２００３−９１８０８号公報
【特許文献３】特開２００３−１６８２０７号公報
【特許文献４】特開２００９−１８７５９７号公報
【特許文献５】特開２００９−１１０６０号公報
【特許文献６】特開２００９−５９４０２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｋ． Ｔａｎａｈａｓｈｉ、Ｈ． Ｎａｋａｇａｗａ、Ｒ． Ａｒａｉ、Ｈ． Ｋａｓｈｉｗａｓｅ、Ｈ． Ｎｅｍｏｔｏによる「Ｄｕａｌ Ｓｅｇｒｅｇａｎｄ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｍｅｄｉａ Ｗｉｔｈ Ｇｒａｄｅｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇｎ．、４５（２００９）７９９
【非特許文献２】Ｑｕｉｎｇｚｈｉ Ｐｅｎｇ及びＨａｎｓ Ｊ． Ｒｉｃｈｔｅｒによる「Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｅｅｐ Ｒａｔｅ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ Ｍｅｄｉａ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇｎ．、４０（２００４）２４４６
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態によれば、垂直磁気記録媒体は、磁気異方性Ｋｕ１を有する第１粒状記録層と、磁気異方性Ｋｕ２を有する第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、磁気異方性Ｋｕ３を有する第２粒状記録層上方の第３粒状記録層と、を含み、それぞれの磁気異方性は、Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１という数学的関係を有する。
【０００８】
別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第１比率Ｘ１における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第１粒状記録層と、第１粒状記録層の上方に位置し、且つ、第２ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第２比率Ｘ２における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第２粒状記録層と、第２粒状記録層の上方に位置し、且つ、第３ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したとものして規定される第３比率Ｘ３における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第３粒状記録層と、を含み、それぞれの比率は、Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１という数学的関係に準拠している。
【０００９】
更に別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１粒状記録層と、第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、第２粒状記録層上方の交換結合制御層と、交換結合制御層上方の第３粒状記録層と、を含み、交換結合制御層は、約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下の飽和磁化を有する。
【００１０】
これらの実施形態は、そのいずれもが、ディスクドライブシステムなどの磁気データストレージシステム内において実装されてもよく、この磁気データストレージシステムは、磁気ヘッドと、ヘッドの上方において磁気ストレージ媒体（例えば、ハードディスク）を通過させる駆動メカニズムと、ヘッドの動作を制御するべくヘッドに電気的に結合された制御ユニットと、を含んでもよい。
【００１１】
本発明のその他の態様及び利点については、本発明の原理を一例として示している添付図面との関連において以下の詳細な説明を参照することにより、明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示的一実施形態による垂直磁気記録媒体の断面概略図である。
【図２】ＰｔとＣｒの濃度比率Ｘと磁気異方性Ｋｕの間の関係を示す。
【図３】最大のＫｕを有する層の膜厚とＫｕＶ／ＫＢＴの間の関係を示す。
【図４】ＰｔとＣｒの濃度比率Ｘを変化させた際の分解能とＫｕＶ／ＫＢＴの間の関係を示す。
【図５】ＰｔとＣｒの濃度比率Ｘを変化させた際のオーバーライトとＫｕＶ／ＫＢＴの間の関係を示す。
【図６】ＰｔとＣｒの濃度比率Ｘを変化させた際のＳＮＲとＫｕＶ／ＫＢＴの間の関係を示す。
【図７】第１粒状記録層内のＣｒ濃度とＳＮＲの間の関係を示す。
【図８】第１粒状記録層内のＣｒ濃度とＫｕＶ／ＫＢＴの間の関係を示す。
【図９】例示的一実施形態による垂直磁気記録媒体の断面概略図である。
【図１０】例示的一実施形態による磁気記録装置の断面概略図である。
【図１１】磁気ヘッドと磁気記録媒体の間の関係を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明は、本発明の一般的な原理を例示することを目的として提供されるものであり、従って、本明細書においてその権利が主張されている本発明の概念を限定することを意味するものではない。更には、本明細書に記述されている個々の特徴は、様々な可能な組合せ及び変形のそれぞれにおいて、その他の記述されている特徴と組み合わせて使用することができる。
【００１４】
本明細書に特記されていない限り、すべての用語に対しては、本明細書から含意される意味と、当業者によって理解され且つ／又は辞書や条約などに規定されている意味と、を含むそれぞれの可能な最も広範な解釈を付与することを要する。
【００１５】
又、本明細書及び添付の請求項に使用されている単数形「１つ（ａ、ａｎ、及びｔｈｅ）」は、特記されていない限り、複数のものを含むことに留意されたい。
【００１６】
一般的な一実施形態によれば、垂直磁気記録媒体は、磁気異方性Ｋｕ１を有する第１粒状記録層と、磁気異方性Ｋｕ２を有する第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、磁気異方性Ｋｕ３を有する第２粒状記録層上方の第３粒状記録層と、を含み、それぞれの磁気異方性は、Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１という数学的関係を有する。
【００１７】
別の一般的な実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第１比率Ｘ１における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第１粒状記録層と、第１粒状記録層の上方に位置し、且つ、第２ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第２比率Ｘ２における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第２粒状記録層と、第２粒状記録層の上方に位置し、且つ、第３ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第３比率Ｘ３における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第３粒状記録層と、を含み、それぞれの比率は、Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１という数学的関係に準拠している。
【００１８】
更に別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１粒状記録層と、第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、第２粒状記録層上方の交換結合制御層と、交換結合制御層上方の第３粒状記録層と、を含み、交換結合制御層は、約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下の飽和磁化を有する。
【００１９】
垂直磁気記録媒体の記録密度を向上させるには、媒体内において、高線密度の記録パターンを明瞭に書き込み、且つ、保持してもよい。このため、記録パターンの分解能の改善が重要である。これを実現する１つの方法は、一実施形態によれば、磁気クラスタサイズを低減するステップを伴う。この理由は、磁気クラスタサイズが低減されると、磁化転移幅が狭くなり、且つ、これにより、高線密度の記録パターンが可能となるためである。例えば、１つの方式によれば、粒状記録層内のＣｏＣｒＰｔ合金の酸化物の含有量を増大させると共に磁性粒子の境界幅を物理的に増大させることにより、磁気クラスタサイズを低減することができる。しかしながら、酸化物の量が過剰である場合には、酸化物が磁性粒子（磁性粒子コア）の内部に浸透し、この結果、磁性粒子の磁気異方性の劣化と、スイッチング磁界分布の増大と、がもたらされることになり、この結果、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が劣化する。これは、合金の組成及び酸化物の含有量を変更することによる分解能の改善には限度が存在するということを意味している。
【００２０】
磁気記録媒体の分解能を改善する別の有効且つ有望な方法は、相対的に薄い記録層を使用するステップを伴う。１つの方式によれば、記録層の厚さが低減されると、記録層が受け取る磁気ヘッドからの有効磁界強度及び磁界勾配が増大し、これにより、磁化転移幅が低減されうる。この結果、高線密度の記録パターンが明瞭になり、これにより、分解能が改善される。しかしながら、単純なスケーリングによって記録層の厚さを低減（薄化）した場合には、磁気体積が減少するため、熱安定性が劣化する。記録層内における熱安定性と膜厚の間の関係は、トレードオフの関係にある。
【００２１】
一実施形態によれば、熱安定性を維持しつつ記録層の膜厚を低減させた垂直磁気記録媒体が可能であり、且つ、高い分解能と、高い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）と、が実現される。別の実施形態においては、前述の垂直磁気記録媒体を利用した磁気記録装置と共に、前述の垂直磁気記録媒体を製造する方法が提供される。
【００２２】
図１は、例示的一実施形態による垂直磁気記録媒体の構造を示している。この垂直磁気記録媒体においては、基板１０上に、接着層１１と、軟磁性裏打ち層１２と、シード層１３と、第１中間層（第１介在層）１４と、第２中間層１５と、からなる層を連続的に形成している。この上部に、粒状記録層１６及び強磁性金属記録層１７を記録層として連続的に形成し、且つ、この上部に、オーバーコート層１８及び潤滑剤層１９を連続的に形成する。これらの層のうち、粒状記録層１６を構築する方法は、この垂直磁気記録媒体における特に興味深い特徴であり、その他の層の材料及び構築方法については、それらの層が本説明を参照した際に当業者に理解されるように形成される限り、特段の制限は存在しない。
【００２３】
１つの方式によれば、粒状記録層１６は、Ｃｏ、Ｃｒ、及びＰｔを主成分とする磁性合金から形成されており、且つ、酸化物を含む。具体的には、磁性合金は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｍｏ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ合金などと、更には、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｂ、Ｗ、及びＣｒなどの酸化物のうちの１つ又は複数のものと、を含んでもよい。第１粒状記録層１６−１、第２粒状記録層１６−２、及び第３粒状記録層１６−３を基板面から連続的に形成する。第１粒状記録層は、第２粒状記録層内における熱安定性及び磁性粒子間の隔離を少なくとも部分的に促進するべく、形成される。第２粒状記録層は、主記録層であり、且つ、少なくとも部分的に、熱安定性を改善し、磁気クラスタサイズを低減し、且つ、ノイズを低減するべく、形成される。第３粒状記録層は、様々な実施形態において、少なくとも部分的に、強磁性金属層１７から第２粒状記録層にスイッチングトルクを効果的に伝達し、これにより、インコヒーレントな磁化の回転を促進し、且つ、書き込み性を改善するべく、形成される。
【００２４】
この垂直磁気記録媒体は、第１粒状記録層の磁気異方性Ｋｕ１と、第２粒状記録層の磁気異方性Ｋｕ２と、第３粒状記録層の磁気異方性Ｋｕ３と、の間に、次の関係が満足されることを特徴とする。
【００２５】
Ｋｕ２＞Ｋｕ１、Ｋｕ２＞Ｋｕ３ 式１
一実施形態においてＫｕ２が相対的に大きい理由は、以下のように説明することができる。２つの隣接する層は、一般に、これらの２つの隣接する層の境界面に存在する磁気モーメントによる交換相互作用を経験する。交換相互作用により、高い磁気異方性（Ｋｕ）を有する層は、低い磁気異方性Ｋｕを有する隣接する層内に存在する磁気モーメントの熱擾乱を抑制する。全体としての薄膜の熱安定性は、最大のＫｕを有する層との接触状態にある層の数が大きいほど、改善される。この結果、熱安定性を維持しつつ、粒状記録層の膜厚を低減することができる。以上のことから理解できるように、最大のＫｕを有する層を粒状層の中心に配置することが、粒状記録層の膜厚を低減するのに有用である。
【００２６】
第１粒状記録層の磁気異方性Ｋｕ１が第２粒状記録層の磁気異方性Ｋｕ２よりも小さい理由は、以下のように説明することができる。熱安定性の改善のみを検討している際には、Ｋｕ１が大きいほど、大きな改善が結果的に得られる。しかしながら、粒状記録層の最下部層に位置したセクションは、書込みヘッドから離れており、且つ、従って、ヘッドの磁界強度が急激に減少する。これは、Ｋｕ１が過大であると、第１粒状記録層の磁気モーメントをヘッドの磁界によってスイッチングすることができず、且つ、従って、書き込み性が相当に劣化することを意味している。一方、Ｋｕ１をＫｕ２よりも小さくなるように設定した場合には、書き込み性の大きな劣化は存在しない。この理由は、この場合には、第２粒状記録層の磁気モーメントがスイッチング（回転）すると、第１粒状記録層の磁気モーメントも、スイッチング（回転）することができるためである。従って、Ｋｕ１が、Ｋｕ２未満の値の範囲内にあると共に一緒に使用されるヘッドとマッチングするように適切に設定されることが有用である。一方、第１粒状記録層の飽和磁化(磁化飽和モーメント）（Ｍｓ）は、ノイズを制限する観点から、過大ではないことが好ましい。粒子境界が不明瞭である領域が、中間層１５との接触状態にある粒状記録層の初期成長領域内に存在する。粒子境界が不明瞭である領域内においては、磁性粒子が磁気的に結合され、且つ、従って、Ｍｓが大きいと、磁気クラスタサイズが増大する。この結果、ノイズが増大する。従って、第１粒状記録層のＭｓは、主記録層である第２粒状記録層のＭｓよりも小さいことが好ましい。この条件は、前述の式１とも矛盾しない。この理由は、ＭｓがＣｏＣｒＰｔ合金によって低減された場合に、Ｋｕも同時に低減されるためである。
【００２７】
いくつかの実施形態においてＫｕ３がＫｕ２よりも小さいことを要する理由は、以下のように説明されよう。強磁性金属層は、一般に、書き込み性を維持するべく、粒状記録層よりもはるかに低い磁気異方性を有する材料から形成される。大きなＫｕを有する層を第３粒状記録層として使用すると、強磁性金属層と粒状記録層のＫｕの差が過大となり、これにより、強磁性金属層からのスイッチングトルクが、もはや、下方の粒状記録層に対して効果的に伝達されなくなる。この結果、インコヒーレントなスイッチングの回転モードが抑制され、且つ、これにより、書き込み性が劣化する。従って、Ｋｕ３は、いくつかの実施形態においては、十分な書き込み性を実現するべく、Ｋｕ２よりも小さくなるように設定することを要する。
【００２８】
以上のことから、式１が満足されるようにそれぞれの粒状層内のＫｕを設定した場合には、熱安定性を維持しつつ、記録層内における熱安定性の改善と膜厚の低減の間のトレードオフの関係を改善することができることが理解される。粒状記録層が３層構造を有する最も一般的な垂直磁気記録媒体の場合には、磁気異方性は、Ｋｕ１＞Ｋｕ２＞Ｋｕ３という関係を有している。この場合には、最大のＫｕを有する層に隣接する層が１つであり、且つ、従って、熱安定性を改善する効果は大きくない。この結果、粒状記録層の膜厚を低減した場合に、熱安定性が劣化し、且つ、十分な性能を実現することができない。
【００２９】
一実施形態によれば、垂直磁気記録媒体は、磁気異方性（Ｋｕ１）を有する第１粒状記録層と、第１粒状記録層上方の第２粒状記録層であって、磁気異方性（Ｋｕ２）を有する第２粒状記録層と、第２粒状記録層上方の第３粒状記録層であって、磁気異方性（Ｋｕ３）を有する第３粒状記録層と、を含み、Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１である。
【００３０】
一実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、Ｋｕ３＜Ｋｕ１となるような比率を有することを特徴としてもよい。
【００３１】
別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１粒状記録層１６−１下方の中間層（第１及び第２中間層１４、１５を含む）と、中間層下方の軟磁性裏打ち層１２と、第３粒状記録層上方の強磁性金属層１７と、を更に含んでもよい。更なる実施形態によれば、中間層は、軟磁性裏打ち層上方に配置された第１中間層１４と、第１中間層上方に配置された第２中間層１５と、を含んでもよい。
【００３２】
１つの方式によれば、強磁性金属層１７は、第３粒状記録層１６−３の直接上部に配置してもよい。強磁性金属層は、基本的に（妥当な限度内において、当技術分野において既知の任意のタイプの）酸化物を含んでいなくてもよく、且つ、第１粒状記録層、第２粒状記録層、及び第３粒状記録層は、それぞれ、当技術分野において既知の任意のタイプの、且つ、様々な実施形態に従って本明細書に記述されている濃度を有する、酸化物を有してもよい。
【００３３】
前述の実施形態に加えて、ＣｏＣｒＰｔ合金中のＣｒ及びＰｔの濃度比率を調節することにより、ＣｏＣｒＰｔ合金内のＫｕを調節することができる。
【００３４】
Ｘ＝（Ｐｔ濃度）／（Ｃｒ濃度） 式２
具体的には、前述の式２に規定されているように、Ｘは、ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔとＣｒの濃度の比率である。Ｋｕ及びＸの値は、正比例することが判明している。従って、垂直磁気記録媒体の１つの特徴を表している式１は、第１粒状記録層内におけるＰｔとＣｒの濃度比率Ｘ１と、第２粒状記録層内におけるＰｔとＣｒの濃度比率Ｘ２と、第３粒状記録層内におけるＰｔとＣｔの濃度比率Ｘ３と、を使用し、以下のように表現してもよい。
【００３５】
Ｘ２＞Ｘ１；Ｘ２＞Ｘ３ 式３
更には、第１粒状記録層は、磁性粒子の間を磁気的に分離するべく、形成してもよく、且つ、従って、そのＣｒ含有量は、好ましくは、少なくとも約１８ａｔ．％である。粒状記録層内に含まれているＣｒ原子が酸化してＣｒ酸化物が形成され、磁性粒子が隔離され、且つ、磁性粒子間の磁気結合が分割される。しかしながら、Ｃｒ濃度が約１８ａｔ．％以下である場合には、磁性粒子間の磁気結合が過大になり、且つ、これにより、ノイズが増大する。第２粒状記録層は、約５．０×１０６ｅｒｇ／ｃｃ以上の磁気異方性を有することが好ましいが、これは、ヘッドとの組合せによって左右される。このために、１つの方式によれば、好ましくは、Ｘ２を約１．０以上に設定してもよい。Ｘ２が約１．０未満である場合には、十分な熱安定性を実現することができなくなり、且つ、磁気クラスタサイズも増大し、これにより、ノイズが増大する。１つの方式によれば、第２粒状記録層の膜厚は、好ましくは、約２．５ｎｍと約５．５ｎｍの間に設定してもよいが、これは、この層を形成する合金のＫｕと、ヘッドとの組合せと、によって左右される。約２．５ｎｍ未満の厚さを使用すると、十分な熱安定性が実現され得ない一方、１つの方式によれば、これが約５．５ｎｍを上回ると、書き込み性が劣化し得る。
【００３６】
磁気記録システム内において使用されるヘッドの磁界強度が小さく、且つ、書き込み性が不十分である際には、１つの方式によれば、第２粒状記録層と第３粒状記録層の間に、約１ｎｍの厚さを有する交換相互作用制御層を挿入してもよい。当然のことながら、当業者には理解されるように、約０．７５ｎｍ、１．２５ｎｍ、１．５ｎｍ、２ｎｍなどの任意の厚さを使用してもよい。この層により、第２粒状記録層と第３粒状記録層の間に適切な交換相互作用を提供することによって、インコヒーレントな回転モードを促進し、且つ、結果的に書き込み性を改善することができる。交換結合制御層の飽和磁化は、好ましくは、約２５０ｅｍｕ／ｃｃ以下、約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下、約３５０ｅｍｕ／ｃｃ以下、約４００ｅｍｕ／ｃｃ以下などである。飽和磁化が約３００ｅｍｕ／ｃｃを上回ると、第２粒状記録層と第３粒状記録層の間の交換相互作用が過大となり、これにより、書き込み性の改善の効果が提供されないかもしれない。
【００３７】
交換結合制御層の材料については、その飽和磁化が約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下であると共に第３粒状記録層と第２粒状記録層の交換結合を制御するべく挿入される限り、制限は存在しないが、この材料は、好ましくは、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｍｏ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ合金などと、更には、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｂ、Ｗ、及びＣｒなどの酸化物のうちの１つ又は複数のものと、を含む粒状材料であってよい。更には、Ｃｒ濃度は、更に好ましくは、交換結合制御層の飽和磁化を約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下に維持するべく、約２５ａｔ．％以上、約３０ａｔ．％以上、約３５ａｔ．％以上などであってよい。
【００３８】
別の実施形態によれば、垂直磁気記録媒体は、第１比率（第１ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものによって規定されるＸ１）における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第１粒状記録層と、第１粒状記録層上方の第２粒状記録層であって、第２比率（第２ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものによって規定されるＸ２）における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第２粒状記録層と、第２粒状記録層上方の第３粒状記録層であって、第３比率（第３ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものによって規定されるＸ３）における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第３粒状記録層と、を含んでもよく、Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１である。
【００３９】
別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、Ｘ３＜Ｘ１となる比率を有することを特徴としてもよい。
【００４０】
別の実施形態によれば、第１粒状記録層内のＣｒ濃度は、約１８ａｔ．％と約３０ａｔ．％の間、約２１ａｔ．％と約２７ａｔ．％の間、約２０ａｔ．％と約２５ａｔ．％の間などであってよい。
【００４１】
更に別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１粒状記録層下方の中間層と、中間層下方の軟磁性裏打ち層と、第３粒状記録層上方の強磁性金属層と、を更に含んでもよい。更なる実施形態においては、中間層は、軟磁性裏打ち層上方の第１中間層と、第１中間層上方の第２中間層と、を含んでもよい。
【００４２】
別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１粒状記録層と、第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、第２粒状記録層上方の交換結合制御層と、交換結合制御層上方の第３粒状記録層と、を含み、交換結合制御層は、約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下の飽和磁化を有する。
【００４３】
１つの方式によれば、垂直磁気記録媒体は、少なくとも約２５ａｔ．％の、少なくとも約３０ａｔ．％の、約２０ａｔ．％〜約５０ａｔ．％の範囲内のなどの交換結合制御層内におけるＣｒ濃度を有してもよい。
【００４４】
別の実施形態においては、任意の実施形態における前述の垂直磁気記録媒体は、磁気異方性（Ｋｕ１）を有する第１粒状記録層と、磁気異方性（Ｋｕ２）を有する第２粒状記録層と、磁気異方性（Ｋｕ３）を有する第３粒状記録層と、を有してもよい。更には、それぞれの層の磁気異方性は、Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１という関係により、且つ、更には、いくつかの構成においては、Ｋｕ３＜Ｋｕ１という関係により、比較の観点において表現してもよい。
【００４５】
以下、粒状記録層以外の要素との関係において、垂直磁気記録媒体の好適な実施形態について説明する。基板１０としては、ガラス基板、アルミニウム合金基板、プラスチック基板、シリコン基板などの様々な種類の基板を使用してもよい。
【００４６】
接着層１１の材料については、基板１０に対して良好に接着すると共に優れた平坦性を有している限り、特段の制限は存在しないが、接着層は、好ましくは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔａ、及びＮｂから選択された少なくとも２つの材料を有する材料を含んでもよい。具体的には、例えば、ＴｉＡｌ、ＮｉＴａ、ＴｉＣｒ、ＡｌＣｒ、ＮｉＴａＺｒ、ＣｏＮｂＺｒ、ＴｉＡｌＣｒ、ＮｉＡｌＴｉ、及びＣｏＡｌＴｉを使用することができる。膜厚は、約２ｎｍ〜約４０ｎｍの範囲であることが好ましい。２ｎｍ未満であると、接着層としての効果が損なわれることになり、且つ、膜厚が約４０ｎｍを上回るように形成した場合にも、接着層としての性能が改善されることはなく、従って、効果が乏しく、且つ、その結果、生産性が低下することになるため、これは、望ましくない。
【００４７】
軟磁性裏打ち層１２は、磁気ヘッドによって生成される磁界の拡張を制御すると共に記録層１６を効果的に磁化するべく、機能する。１つの方式によれば、軟磁性裏打ち層の材料については、その飽和磁束密度（Ｂｓ）が少なくとも約１テスラ以上であり、単軸異方性がディスク基板の半径方向において付与されており、ヘッドの運動方向において計測される保磁力が約２．４ｋＡ／ｍ以下であり、且つ、表面の平坦性が優れている限り、特段の制限は存在しない。
【００４８】
具体的には、前述の特徴は、Ｃｏ又はＦｅを主成分とし、且つ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｂ、Ｃｒなどがこれに追加されたアモルファス合金を使用することにより、容易に得られよう。１つの方式によれば、最適な膜厚値は、軟磁性裏打ち層１２から記録層１６までの距離及び材料と、その媒体と共に使用される磁気ヘッドと、に従って変化するが、好ましくは、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲を使用してもよい。更には、軟磁性裏打ち層１２の一部に、ｆｃｃ構造を有する合金を使用することもできる。これは、軟磁性裏打ち層１２上方に形成されるシード層１３の結晶方位を制御するために形成され、且つ、具体的には、様々な方式において、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｂ、ＶなどをＣｏＦｅに追加した材料を使用することができる。１つの方式によれば、膜厚は、好ましくは、約１ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲であってよい。１つの方式によれば、シード層１３は、中間層１４の結晶方位と、粒子サイズと、を制御するべく機能する。このために、ｆｃｃ構造を有する金属又はアモルファス材料を使用することができる。ｆｃｃ構造を有する具体的な材料は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔなどを含み、且つ、好ましい結晶方位は、例えば、Ｃｒ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＮｂから選択された１つ又は複数の元素を追加することによって実現される。
【００４９】
更には、同時にｆｃｃ構造をも有する磁気材料を使用することにより、軟磁性裏打ち層のものに類似した働きを付与することも可能であり、且つ、磁気ヘッドと軟磁性層の間の距離を低減することができる。具体的には、１つの方式によれば、１０ａｔ．％以下のＴａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｂなどをｆｃｃ構造を有する組成のＮｉＦｅ又はＣｏＦｅに追加してもよい。シード層の最適な膜厚値は、中間層及び記録層の材料及び膜厚と、ヘッドと、に従って変化するが、いくつかの方式によれば、約２ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲を使用してもよい。これが約２ｎｍ未満であると、結晶方位が劣化しうることになり、これは、望ましくない。これが約１０ｎｍを上回ると、記録層内の結晶粒子サイズが増大しうることになり、これも望ましくない。更には、記録層内の結晶粒子サイズを低減する必要がある場合には、アモルファス材料を使用することができる。具体的には、このような材料は、Ｔａ、ＴｉＡｌ、ＣｒＴｉ、ＮｉＴａなどを含み、且つ、膜厚が約１ｎｍ〜約４ｎｍの範囲にある際に、好ましい結晶方位が実現されうる。
【００５０】
第１中間層１４は、記録層１６の結晶方位を向上させるべく形成されており、且つ、更には、記録層１６内の粒子の分離をも促進する。具体的には、Ｒｕ又はＲｕ合金を使用することにより、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｏなどから選択された元素がＲｕに追加されたｈｃｐ構造を形成することができる。形成条件の変更及び材料の変更により、本明細書に開示されている方法において結晶方位及び粒子分離の両方に対処することができる。具体的には、１つの形成技法は、結晶方位を向上させるために、膜形成の開始時点において、可能な低ガス圧において層を形成するステップと、膜形成の終了時点の直前において、粒子分離のためにガス圧を上昇させるステップと、を含んでもよく、或いは、ガス圧及び材料を変化させるという条件において、２段構造又は３段構造を製造することも同様に可能である。低ガス圧とは、具体的には、約１Ｐａ以下を意味している。高ガス圧とは、約２Ｐａと約６Ｐａの間の範囲を意味しており、且つ、この範囲を採用した際には、Ｒｕの表面粗度が増大し、且つ、空隙が粒子境界に形成される。１つの方式によれば、膜厚は、好ましくは、約８ｎｍ〜約２０ｎｍの範囲である。膜厚が約８ｎｍ未満になると、結晶方位が劣化し、膜厚が約２０ｎｍを上回ると、磁気ヘッドと軟磁性裏打ち層の間の距離が増大し、且つ、これにより、書き込み性が劣化する。
【００５１】
第２中間層１５は、記録層１６の粒子分離を促進するべく、形成される。具体的には、１つの方式によれば、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉなどから選択された元素がＲｕに追加されたＲｕ合金を使用することができる。又、１つの方式によれば、追加される元素のうちのいくつかが酸化物の形態を有するＲｕ合金を使用することもできる。強磁性金属層１７内においては、１つの方式によれば、ＣｏＣｒＰｔを主成分としつつ、Ｂ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｍｎから選択された少なくとも１つの元素が追加されることが好ましい。それぞれの組成及び膜厚については、それらが軟磁性裏打ち層の膜厚及び磁気ヘッドの性能に適するように調節可能であると共にそれらが熱安定性を維持することができる範囲内にある限り、特段の制限は存在しない。
【００５２】
オーバーコート層１８は、１つの方式によれば、好ましくは、炭素オーバーコートなどの約２ｎｍと約５ｎｍの間の厚さの炭素を主成分として有する薄膜を使用して形成してもよい。更には、潤滑剤層１９は、好ましくは、パーフルオロアルキルポリエーテルなどの潤滑剤を利用する。この結果、非常に信頼性の高い磁気記録媒体を得ることができる。
【００５３】
一実施形態によれば、垂直磁気記録媒体内において熱安定性を維持すると共に記録層の膜厚を低減することが可能であり、且つ、従って、分解能及びＳＮＲを改善することができる。高分解能及び高ＳＮＲを有する垂直磁気記録媒体は、記録密度を増大させるために極めて重要であり、且つ、この種の垂直磁気記録媒体を使用することにより、小型であり且つ高容量の磁気記録装置を提供することができる。
【００５４】
一実施形態においては、任意の実施形態における前述の垂直磁気記録媒体は、第１ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第１比率（Ｘ１）における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を含む第１粒状記録層と、第２ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第２比率（Ｘ２）における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を含む第２粒状記録層と、第３ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第３比率（Ｘ３）における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を含む第３粒状記録層と、を有してもよい。更には、この実施形態においては、それぞれの比率は、Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１となるような数学的な関係を有してもよく、且つ、更には、いくつかの方式によれば、それぞれの比率は、Ｘ３＜Ｘ１となるような数学的関係を有してもよい。
【００５５】
別の構成においては、前述の垂直磁気記録媒体は、約１８ａｔ．％と約３０ａｔ．％の間、約２１ａｔ．％と約２７ａｔ．％の間、約２０ａｔ．％と約２５ａｔ．％の間などの第１粒状記録層内におけるＣｒ濃度を有してもよい。
【００５６】
一実施形態によれば、磁気データストレージシステムは、少なくとも１つの磁気ヘッドと、本明細書においていずれかの実施形態に従って記述されている垂直磁気記録媒体と、磁気ヘッドの上方において垂直磁気記録媒体を通過させる駆動メカニズムと、磁気ヘッドに電気的に結合され、且つ、磁気ヘッドの動作を制御する能力を有するコントローラと、を含んでもよい。
【００５７】
実験結果
図１は、例示的一実施形態（例示的実施形態１）を構成する垂直磁気記録媒体の断面を概略的に示している。この例示的実施形態における垂直磁気記録媒体は、Ｉｎｔｅｖａｃ， Ｉｎｃ．社によって製造された２００ＬＥＡＮスパッタリング装置を使用して製造した。すべてのチャンバを約２×１０−５Ｐａ以下の真空状態にまで排気し、その後に、プロセスを連続的に実行するべく、基板がその上部に搭載されたキャリアをプロセスチャンバのそれぞれに移動させた。ＤＣマグネトロンスパッタリングを使用することにより、基板１０上に、接着層１１と、軟磁性裏打ち層１２と、シード層１３と、第１中間層１４と、第２中間層１５と、粒状記録層１６と、強磁性金属層１７と、を連続的に形成し、且つ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）を炭素オーバーコート１８として形成した。最後に、パーフロオロアルキルポリエーテルに基づいた材料をフルオロカーボン材料によって希釈した潤滑剤を液体潤滑剤層１９として塗布した。
【００５８】
約０．８ｎｍの厚さ及び約６５ｎｍの直径のガラス基板を基板１０として使用した。基板を加熱することなしに、約０．５ＰａのＡｒガス圧の条件下において、接着層１１として、Ｎｉ−３７．５Ｔａを約１５ｎｍに形成し、且つ、約０．４ＰａのＡｒガス圧の条件下において、２つの層として、即ち、約０．４ｎｍの厚さのＲｕ薄膜の介在を伴う約２０ｎｍの厚さのＣｏ−２８Ｆｅ−３Ｔａ−５Ｚｒ合金薄膜として、軟磁性裏打ち層１２を形成した。この上部に、シード層１３として、約７ｎｍの厚さのＮｉ−１４Ｆｅ−６Ｗ薄膜を形成した。約０．５ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第１中間層１４として、約４ｎｍの厚さのＲｕを形成し、且つ、更には、約３．３ＰａのＡｒガス圧の条件下において、約５ｎｍの厚さのＲｕを形成し、且つ、その上部に、約６．０ＰａのＡｒガス圧の条件下において、約５ｎｍの厚さのＲｕを形成した。Ｒｕ−２０Ｔｉ−１０ＴｉＯ２ターゲットを使用し、４ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第２中間層１５を形成した。第１粒状記録層、第２粒状記録層、及び第３粒状記録層のすべてを異なるチャンバ内において形成した。［Ｃｏ−１８Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約４ＰａのＡｒガス圧及び約２００Ｖの基板バイアスの条件下において、第１粒状記録層を形成し、且つ、Ｐｔ及びＣｒ濃度比率Ｘ１を変化させるべく、Ｐｔ濃度を約２２．５ａｔ．％に上昇させた。膜厚を約４ｎｍに固定した。［Ｃｏ−１８Ｃｒ−２２．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約４ＰａのＡｒガス圧及び約３００Ｖの基板バイアスの条件下において、第２粒状記録層を形成し、且つ、Ｐｔ及びＣｒ濃度比率Ｘ２を変化させるべく、Ｐｔ濃度を約１０．５ａｔ．％に低減した。膜厚を約４ｎｍに固定した。［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約０．９ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第３粒状記録層を約４．５ｎｍの膜厚に形成した。これにより、媒体表面の平坦性を改善することができた。第３粒状記録層の場合の膜厚及びスパッタリング条件は、一定であった。Ｃｏ−１５Ｃｒ−１４Ｐｔ−８Ｂターゲットを使用し、強磁性金属層１７を約４ｎｍの膜厚に形成した。約２．５ｎｍの厚さのＤＬＣ薄膜をオーバーコート層１８として形成した。最後に、パーフルオロアルキルをフルオロカーボン材料によって希釈したポリエーテルに基づいた材料の潤滑剤を潤滑剤層１９として塗布した。
【表１】
【００５９】
表１は、製造されたサンプルにおける第１粒状記録層、第２粒状記録層、及び第３粒状記録層のターゲット組成、そのときのＸ１、Ｘ２、及びＸ３、及びその平均値、読取り／書込み計測値を使用することによって得られた分解能、並びに、ＫｕＶ／ＫＢＴを示している。
【００６０】
Ｘ１、Ｘ２、及びＸ３の平均値が変化したため、薄膜全体の磁気異方性も変化しているが、すべてのサンプルについて、Ｘ１、Ｘ２、及びＸ３の平均値を同一にした。スピンスタンドを使用することにより、媒体の読取り／書込み特性を評価した。評価においては、約７０ｎｍのトラック幅を有する単極型の書込み素子と、トンネル磁気抵抗を利用した約６０ｎｍのトラック幅を有する読取り素子と、を有する磁気ヘッドを利用しており、評価のための条件は、周速が約１０ｍ／秒であり、スキュー角が約０°であり、且つ、磁気間隔が約８ｎｍであった。Ｋｅｒｒ磁力計を使用することにより、ＫｕＶ／ＫＢＴを計測した。磁界掃引速度（掃引速度）は、約２１２ｋＡ／（ｍ・秒）、約１０６ｋＡ／（ｍ・秒）、約５３ｋＡ／（ｍ・秒）、約２７ｋＡ／（ｍ・秒）、及び約１３ｋＡ（ｍ・秒）において変化させた。磁界をサンプルの薄膜表面に対して垂直の方向に印加しつつ、Ｋｅｒｒループを計測し、且つ、保磁力（磁力を保持する力）の減衰プロセスからＫｕＶ／ＫＢＴを得た。
【００６１】
ＫｕＶ／ＫＢＴを評価する方法は、例えば、（非特許文献２）に開示されている。
【００６２】
表１に示されている結果によれば、サンプルは、いずれも、一定の膜厚を有し、且つ、従って、分解能は、概ね不変であるが、ＫｕＶ／ＫＢＴは、Ｘに伴って増大している。具体的には、Ｘ１がＸ２を下回っている際には、ＫｕＶ／ＫＢＴは、明らかに小さく、且つ、熱安定性が劣化している。従って、同一の膜厚条件下において、Ｘ１、Ｘ２、及びＸ３の平均値を比較した際に、Ｘ１を上回るようにＸ２を設定した際に熱安定性が改善されることが明らかである。
【００６３】
ここで、Ｘと磁気異方性（Ｋｕ）の関係を調査するべく、粒状記録層が中間層１５上の約１３ｎｍの単層構造として形成されたサンプルを用意した。トルク磁力計を使用することによって計測された磁気トルクの磁界角度依存性により、磁気異方性を評価した。振動試料磁力計により、飽和磁化Ｍｓを計測した。磁性粒子の内部における磁気異方性として、磁気異方性を判定した。又、磁性粒子の内部における飽和磁化として、飽和磁化を判定した。具体的には、合計薄膜容積から酸化物の含有物の容積を減算することによって得られた値を薄膜内に含まれる磁性粒子の容積として取得し、且つ、この磁性粒子の容積を使用することにより、磁性粒子の内部における磁気異方性を得た。
【表２】
【００６４】
表２に示されている合金組成について前述の計測を実行した際の磁性粒子の内部におけるＸとＫｕの間の関係を図２に示した。図２から、Ｘが増大した際に、Ｋｕも同時に増大することが明らかである。従って、式１と式３が等価であることが明らかである。
【００６５】
以上のことから、表１の結果は、同一の膜厚条件下においてＫｕ１、Ｋｕ２、及びＫｕ３の平均値を比較した際に、Ｋｕ２を上回るようにＫｕ１を設定することにより、Ｋｕ１、Ｋｕ２、及びＫｕ３の平均値及び合計膜厚が同一であるかどうかとは無関係に、熱安定性が改善されることを示している。
【００６６】
粒状記録層１６を除いて、例示的実施形態１におけると同一のプロセスを使用し、別の実施形態(例示的実施形態２）による垂直磁気記録媒体を用意した。［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１８．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約４ＰａのＡｒガス圧及び約２００Ｖの基板バイアスの条件下において、第１粒状記録層を約３ｎｍの膜厚に形成した。［Ｃｏ−１８Ｃｒ−２２．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏターゲットを使用し、４ＰａのＡｒガス圧及び約３００Ｖの基板バイアスの条件下において、第２粒状記録層を形成し、且つ、Ｐｔ及びＣｔの濃度比率Ｘ２を変化させるべく、Ｐｔ濃度を約１０．５ａｔ．％に低減させた。膜厚を４ｎｍに固定した。［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約０．９ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第３粒状記録層を形成し、且つ、Ｐｔ及びＣｔの濃度比率Ｘ３を変化させるべく、Ｐｔ濃度を約２２．５ａｔ．％に上昇させた。膜厚を４ｎｍに固定した。第１粒状記録層の場合における膜厚及びスパッタリング条件は、一定であり、上述のサンプルを使用し、Ｘ２及びＸ３の平均値が一定であると共にＸ２及びＸ３を変化させた際の磁気特性及び読取り／書込み特性を調査した。媒体の磁気特性及び読取り／書込み特性を評価する方法は、以前の例示的実施形態におけるものと同一ある。
【表３】
【００６７】
表３は、製造されたサンプルにおける第１粒状記録層、第２粒状記録層、及び第３粒状記録層のターゲット組成、そのときのＸ１、Ｘ２、及びＸ３、及びその平均値、読取り／書込み計測値によって得られた分解能及びオーバーライトを示している。Ｘ１、Ｘ２、及びＸ３の平均値が変化した際に、薄膜全体の磁気異方性も変化しており、且つ、従って、Ｘ１、Ｘ２、及びＸ３の平均値がすべてのサンプルついて同一となるように、ターゲット組成を選択したことに留意されたい。表３に示されている結果によれば、サンプルのすべてにおいて、分解能及びＫｕＶ／ＫＢＴは、概ね不変であるが、Ｘ３が大きいほど、オーバーライトが小さくなっている。具体的には、Ｘ３がＸ２を上回っている際に、オーバーライトが相当に劣化しており、且つ、従って、書き込み性が劣化している。Ｘ３がＸ２を上回っている際には、強磁性金属層１７からのスイッチングトルクが、もはや、下方の粒状記録層に対して効果的に伝達されず、且つ、従って、書き込み性が劣化するものと考えられる。従って、十分な書き込み性を実現するには、Ｘ３がＸ２を下回るべきである。
【００６８】
粒状記録層１６を除いて、例示的実施形態１におけるものと同一のプロセスを使用し、別の例示的実施形態（例示的実施形態３）による垂直磁気記録媒体を用意した。３つのタイプのターゲット、即ち、［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１８．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏ４、［Ｃｏ−１０．５Ｃｒ−２２．５Ｐｔ］−５ＳｉＯ２−５ＴｉＯ２−１．５Ｃｏ３Ｏ４、及び［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−１Ｃｏ３Ｏ４を、粒状記録層１６用のターゲットとして用意し、且つ、表４に示されているように、異なる積層順序を有するサンプルを製造した。
【表４】
【００６９】
これらのうち、最大のＫｕ（最大のＸ）を有するターゲット組成である［Ｃｏ−１０．５Ｃｒ−２２．５Ｐｔ］−５ＳｉＯ２−５ＴｉＯ２−１．５Ｃｏ３Ｏ４を、約４ＰａのＡｒガス圧及び約３００Ｖの基板バイアスの条件下において形成し、且つ、膜厚を約１．５ｎｍと約６．５ｎｍの間において変化させた。２番目に大きいＫｕ（２番目に大きいＸ）を有する［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１８．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏ４を、約４ＰａのＡｒガス圧及び約−２００Ｖの基板バイアスの条件下において形成し、且つ、膜厚を約３ｎｍに固定した。粒状層のうちで最小のＫｕ（最小Ｘ）を有する［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−１Ｃｏ３Ｏ４を、約０．９ＰａのＡｒガス圧の条件下において形成し、且つ、膜厚を約４．５ｎｍに固定した。例４−１及び例４−２は、前述の式１を満足する構造を有すると共にこの実施形態の特徴を有する垂直磁気記録媒体に関係している。比較サンプルは、材料が固定されると共に積層順序のみが変更された際の前述の式１に準拠しない積層構造を有するすべての組合せをカバーしている。
【００７０】
前述のサンプルを使用し、磁気特性及び読取り／書込み特性を評価し、且つ、前述の式１を満足する構造を有するサンプルの優位性を確認した。媒体の磁気特性及び読取り／書込み特性を評価する方法は、例示的実施形態１におけるものと同一である。
【００７１】
図３は、最大のＫｕを有する層の膜厚を変化させた際のそれぞれのサンプルにおけるＫｕＶ／ＫＢＴの値を示している。最大のＫｕを有する層の膜厚を増大させた際には、ＫｕＶ／ＫＢＴが増大し、且つ、熱安定性が改善されることが明らかである。更には、同一の膜厚において比較した場合に、比較例４−１及び比較例４−２においては、熱安定性が劣化していることが明らかである。比較例４−１における構造は、現在市場に存在している多数の垂直磁気記録媒体の構造と同一の構造であり、最大のＫｕを有する層が最下部層であり、且つ、Ｋｕが上部層に向かって小さくなる構造を有する。垂直磁気記録媒体の熱安定性を満足させるには、ＫｕＶ／ＫＢＴは、一般に、少なくとも約８０でなければならない。ＫｕＶ／ＫＢＴが約８０に到達するには、比較例４−１及び比較例４−２においては、最大のＫｕを有する層の厚さを少なくとも４．５ｎｍにすることが必要となり、且つ、例４−１においては、最大のＫｕを有する層の膜厚が、少なくとも約２．５ｎｍであるべきであることが明らかである。従って、第２粒状記録層が最大のＫｕを有する層である例４−１及び例４−２によれば、比較例４−１及び比較例４−２と比べて、依然として熱安定性を維持しつつ、膜厚を、約２ｎｍだけ、低減することができることが明らかである。従って、例４−２においては、熱安定性及び記録層の膜厚の傾向が改善されていると言える。
【００７２】
図４は、垂直軸の水平分解能に対してＫｕＶ／ＫＢＴを示している。同一値のＫｕｂ／ＫＢＴについて比較を行った場合に、比較例４−１及び比較例４−２と比べて、例４−１及び例４−２においては、約３ポイントの分解能の改善を観察することができる。
【００７３】
比較例４−３及び比較例４−４における熱安定性及び分解能の傾向は、例４−１及び例４−２のものと等価であり、且つ、一見したところでは、比較例４−３及び比較例４−４は、十分な性能が実現されていることを示している。しかしながら、図５に示されているように、同一値のＫｕＶ／ＫＢＴとの関係におけるオーバーライト特性は、例４−１及び例４−２と比べて、比較例４−３及び比較例４−４は、乏しく、且つ、熱安定性及び書き込み性の傾向が劣化していると言える。
【００７４】
図６の結果は、それぞれのサンプルにおけるＫｕＶ／ＫＢＴに対するＳＮＲの結果である。同一のＫｕＶ／ＫＢＴにおいて比較を行った場合に、ＳＮＲは、例４−１及び例４−２においては、比較サンプルのいずれのものにおけるよりも高い。更には、例４−１と例４−２を比較した場合に、ＳＮＲは、例４−１においては、同一の熱安定性において高い。従って、最小のＫｕを有する層は、第３粒状記録層に配置することが更に好ましいことが明らかである。
【００７５】
以上の内容を要約すれば、例４−１及び例４−２においては、熱安定性及び分解能の傾向が、比較例４−１及び比較例４−２とは対照的に、改善されており、且つ、熱安定性及び書き込み性と熱安定性及びＳＮＲの傾向が、比較例４−３及び比較例４−４とは対照的に、改善されており、且つ、従って、これらの媒体構造は、密度を増大させるのに適していることが明らかである。
【００７６】
粒状記録層１６を除いて、例示的実施形態１におけるものと同一のプロセスを使用し、別の例示的実施形態（例示的実施形態４）による垂直磁気記録媒体を用意した。
【表５】
【００７７】
Ｃｒ濃度を表５に示されているものに変化させたいくつかのターゲットを使用し、４ＰａのＡｒガス圧及び約２００Ｖの基板バイアスの条件下において、第１粒状記録層を約３ｎｍの膜厚に形成した。［Ｃｏ−１０．５Ｃｒ− ２２．５Ｐｔ］−５ＳｉＯ２−５ＴｉＯ２−１．５Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約４ＰａのＡｒガス圧及び約−３００Ｖの基板バイアスの条件下において、第２粒状記録層を約２．５ｎｍの膜厚に形成した。［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−１Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約０．９ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第３粒状記録層を約４．５ｎｍの膜厚に形成した。
【００７８】
前述のサンプルを使用し、第１粒状記録層内のＣｒ濃度の変化との関係におけるＫｕＶ／ＫＢＴ及びＳＮＲの変化を調査した。媒体の磁気特性及び読取り／書込み特性を評価する方法は、例示的実施形態１におけるものと同一である。
【００７９】
図７は、第１粒状記録層内のＣｒ濃度の変化との関係におけるＳＮＲの変化を示している。Ｃｒ濃度が約１８ａｔ．％以上である際には、十分に高いＳＮＲが明らかであるが、Ｃｒ濃度が約１８ａｔ．％未満である際には、ＳＲＮが急激に低下している。Ｃｒ濃度が約１８ａｔ．％未満である際には、磁性粒子が磁気的に結合され、且つ、これにより、ノイズが増大するものと考えられる。
【００８０】
一方、図８のＫｕＶ／ＫＢＴの結果から、Ｃｒ濃度が約３２ａｔ．％以上である際にも、熱安定性が急激に劣化することが明らかである。Ｃｒ濃度が約３２ａｔ．％以上である際には、磁気異方性及び飽和磁化が急激に減少すると共に磁性がもはや現れなくなり、且つ、従って、記録層の有効容積が低減され、これにより、熱安定性が劣化するものと考えられる。上述のＳＮＲ及びＫｕＶ／ＫＢＴの結果から、第１粒状記録層内のＣｒ濃度は、約１８ａｔ．％と約３０ａｔ．％の間であるべきであることが明らかである。
【００８１】
粒状記録層１６を除いて、例示的実施形態１におけるものと同一のプロセスを使用し、別の例示的実施形態（例示的実施形態５）による垂直磁気記録媒体を用意した。４ＰａのＡｒガス圧及び約２００ｖの基板バイアスの条件下において、第１粒状記録層を形成した。約４ＰａのＡｒガス圧及び約３００Ｖの基板バイアスの条件下において、第２粒状記録層を形成した。約０．９ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第３粒状記録層を形成した。表６には、粒状記録層のそれぞれを形成するべく使用したターゲット組成及び膜厚が示されている。
【表６】
【００８２】
表６は、例示的実施形態４において使用した比較サンプルを比較対象として含んでいる。前述のサンプルを使用し、酸化物濃度を変化させた際及び追加の元素をＣｏＣｒＰｔ合金に追加した際の磁気特性及び読取り／書込み特性を調査した。表６に示されているように、追加の元素をＣｏＣｒＰｔ合金に追加した際には、且つ、酸化物濃度を変化させた際には、熱安定性を維持しつつ、良好な分解能、オーバーライト、及びＳＮＲが実証されることが明らかである。
【００８３】
図９は、別の実施形態（例示的実施形態６）による垂直磁気記録媒体の断面を概略的に示している。この例示的実施形態における垂直磁気記録媒体は、Ｉｎｔｅｖａｃ， Ｉｎｃ．社によって製造された２００ＬＥＡＮスパッタリング装置を使用して製造した。すべてのチャンバを約２×１０−５Ｐａ以下の真空状態にまで排気し、その後に、プロセスを連続的に実行するべく、基板がその上部に搭載されたキャリアをプロセスチャンバのそれぞれに移動させた。ＤＣマグネトロンスパッタリングを使用することにより、基板６１０上に、接着層６１１、軟磁性裏打ち層６１２、シード層６１３、第１中間層６１４、第２中間層６１５、粒状記録層６１６、及び強磁性金属層６１７を連続的に形成し、且つ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）をオーバーコート層６１８として形成した。最後に、パーフルオロアルキルポリエーテルに基づいた材料をフルオロカーボン材料によって希釈した潤滑剤を液体潤滑剤層６１９として塗布した。
【００８４】
約０．８ｍｍの厚さ及び約６５ｍｍの直径のガラス基板を基板６１０として使用し、基板を加熱することなしに、約０．５ＰａのＡｒガス圧の条件下において、接着層６１１として、Ｎｉ−３７．５Ｔａを約１５ｎｍに形成し、且つ、約０．４ＰａのＡｒガス圧の条件下において、２つの層として、即ち、約０．４ｎｍの厚さのＲｕ薄膜の介在を伴う約２０ｎｍの厚さのＣｏ−２８Ｆｅ−３Ｔａ−５Ｚｒ合金薄膜として、軟磁性裏打ち層６１２を形成した。その上部に、シード層６１３として、約７ｎｍの厚さのＮｉ−１４Ｆｅ−６Ｗ薄膜を形成した。約０．５ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第１中間層６１４として、４ｎｍの厚さのＲｕを形成し、且つ、更には、約３．３ＰａのＡｒガス圧の条件下において、約５ｎｍの厚さのＲｕを形成し、且つ、その上部に、約６．０ＰａのＡｒガス圧の条件下において、約５ｎｍの厚さのＲｕを形成した。約４ＰａのＡｒガス圧の条件下において、Ｒｕ−２０Ｔｉ−１０ＴｉＯ２ターゲットを使用し、第２中間層６１５を形成した。第１粒状記録層６１６−１、第２粒状記録層６１６−２、及び第３粒状記録層６１６−４のすべてを異なるチャンバにおいて形成した。［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１８．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約４ＰａのＡｒガス圧及び約２００Ｖの基板バイアスの条件下において、第１粒状記録層を約３ｎｍの膜厚に形成した。［Ｃｏ−１０．５Ｃｒ−２２．５Ｐｔ］−５ＳｉＯ２−５ＳｉＯ２−１．５Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約４ＰａのＡｒガス圧及び−３００Ｖの基板バイアスの条件下において、第２粒状記録層を約２．５ｎｍの厚さに形成した。［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−１Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約０．９ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第３粒状記録層を約４．５ｎｍの膜厚に形成した。第２粒状記録層と第３粒状記録層の間に、これらの層の交換相互作用を制御するべく、表７に示されている交換結合制御層６１６−３を形成した。約４ＰａのＡｒガス圧及び約２００Ｖの基板バイアスの条件下において、交換結合制御層を１ｎｍの厚さに形成した。
【００８５】
１つの方式によれば、軟磁性裏打ち層６１２は、第１粒状記録層６１６−１の下方に配置してもよく、第１中間層６１４は、軟磁性裏打ち層６１２の上方に配置してもよく、第２中間層６１５は、第１中間層６１４の上方に配置してもよく、且つ、強磁性金属層６１７は、第３粒状記録層６１６−４の直接上部に又はその上方に配置してもよい。強磁性金属層は、基本的に、（妥当な限度内において、当技術分野において既知の任意のタイプの）酸化物を含まなくてもよく、第１粒状記録層、第２粒状記録層、及び第３粒状記録層は、それぞれ、当技術分野において既知のタイプの、且つ、様々な実施形態に従って本明細書に記述されている濃度を有する、酸化物を有してもよい。
【００８６】
低磁界強度を有するヘッドを使用し、前述のサンプルの読取り／書込み性能を調査した。スピンスタンドを使用することにより、媒体のオーバーライト特性を評価した。評価においては、前述の例示的実施形態において使用されたヘッドよりも狭いトラック幅と、小さな磁界強度と、を有するヘッドを利用した。具体的には、評価においては、約６０ｎｍのトラック幅を有する単極型の書込み素子と、トンネル磁気抵抗を利用した約５５ｎｍのトラック幅を有する読取り素子と、を有する磁気ヘッドを利用しており、評価の条件は、周速が約１０ｍ／秒であり、スキュー角が約０°であり、且つ、磁気間隔が約８．５ｎｍであった。評価結果が表７に示されている。
【表７】
【００８７】
狭いトラック幅を有する前述のヘッドを利用した際に、例示的実施形態４、即ち、例４−１において製造された媒体のオーバーライト値は、約３０ｄＢ以下であった。一般に、垂直磁気記録媒体を磁気記録装置に内蔵するには、オーバーライト特性は、少なくとも約３０ｄＢであることが好ましい。従って、低磁界強度を有する前述のヘッドとの組合せにおいて使用された際に、例示的実施形態４において製造された媒体は、十分に動作しない可能性が存在する。一方、オーバーライト値は、約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下の飽和磁化を有する材料から形成された交換結合制御層を含むこの例示的実施形態において製造された垂直磁気記録媒体の場合には改善されており、且つ、従って、書き込み性も改善されている。この理由は、交換結合制御層の存在によってインコヒーレントな回転モードが促進されるためであると考えられる。一方、約３００ｅｍｕ／ｃｃ超の飽和磁化を有する材料から形成された交換結合制御層を使用した際には、書き込み性は、改善されないか又は劣化する。この理由は、交換結合制御層の飽和磁化が過大になった際には、第２粒状記録層と第３粒状記録層の間の交換相互作用が過大になり、これにより、インコヒーレントな回転モードが抑制されるためであると考えられる。以上の結果から、媒体が組み合わせられるヘッドにマッチングするように、第２粒状記録層と第３粒状記録層の間の交換相互作用の大きさを適切に調節するべきであり、且つ、ヘッドの磁界強度が媒体のスイッチング磁界との関係において相対的に小さい場合には、３００ｅｍｕ／ｃｃ以下の飽和磁化を有する材料から形成された交換結合制御層を導入するべきであることが明らかである。
【００８８】
一実施形態に従い、別の実施形態による磁気記録装置が図１０Ａ及び図１０Ｂに概略的に示されている。磁気記録媒体１００は、前述の例示的実施形態のうちの１つによる媒体を含み、且つ、磁気記録装置は、媒体を駆動する駆動ユニット１０１と、記録部及び再生部を有する磁気ヘッド１０２と、磁気記録媒体１００との関係において磁気ヘッド１０２を運動させるメカニズム１０３と、信号を磁気ヘッド１０２に対して入出力するメカニズム１０４と、を有する。
【００８９】
一実施形態に従い、磁気ヘッド１０２と磁気記録媒体１００の関係が図１１に示されている。１つの方式によれば、磁気ヘッドと媒体の最上部の間の距離（磁気間隔）は、約７ｎｍに設定されており、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子を読取り部１１０内の読取り素子１１１に使用してもよく、且つ、書込み部１１２の主磁極１１３の周りにラップアラウンド遮蔽体１１４を有するようにヘッドを形成してもよい。このように書込み部の主磁極の周りに遮蔽体を形成した磁気ヘッド１０２を使用することにより、媒体の高いＳＮＲを維持しつつ、オーバーライト特性を改善することが可能であり、且つ、センチメートル当たりの線記録密度を約７２８，０００ビットに、そして、センチメートル当たりのトラック密度を約１６７，０００トラックに設定することにより、約１２１ギガバイト／平方センチメートル（Ｇｂ／ｃｍ２）における動作を確認することができる。
【００９０】
一実施形態によれば、磁気データストレージシステムは、少なくとも１つの磁気ヘッドと、本明細書の任意の実施形態において記述されている垂直磁気記録媒体と、磁気ヘッドの上方において垂直磁気記録媒体を通過させる駆動メカニズムと、磁気ヘッドに電気的に結合され、且つ、磁気ヘッドの動作を制御する能力を有するコントローラと、を含んでもよい。
【００９１】
以上、様々な実施形態について説明したが、これらは、限定を目的としてではなく、例示を目的として提示されたものに過ぎないことを理解されたい。従って、本発明の実施形態の広さ及び範囲は、前述の例示的実施形態のいずれによっても限定されるものではなく、添付の請求項及びそれらの等価物によってのみ規定されることを要する。
【符号の説明】
【００９２】
１２ 軟磁性裏打ち層
１４ 第１中間層
１５ 第２中間層
１６−１ 第１粒状記録層
１６−２ 第２粒状記録層
１６−３ 第３粒状記録層
１７ 強磁性金属層
１００ 磁気記録媒体
１０３ 駆動メカニズム
１０２ 磁気ヘッド
６１６−１ 第１粒状記録層
６１６−２ 第２粒状記録層
６１６−３ 交換結合制御層
６１６−４ 第３粒状記録層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録媒体に関し、且つ、更に詳しくは、倒立型Ｈｋ構造を有する大容量の情報を記録することができる垂直磁気媒体及びこれを利用した磁気ストレージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録装置の容量を増大させるには、磁化情報（磁気記録ビット）の熱安定性を維持しつつ、書き込み性及び信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を改善することにより、垂直磁気記録媒体の性能を向上させることが有利である。現在市販されている多くの垂直磁気記録媒体は、例えば、（特許文献１）、（特許文献２）、及び（特許文献３）に開示されているように、酸化物を含み且つ粒状構造を有する粒状記録層と、酸化物を含まず且つ明瞭な粒状構造を有していない強磁性金属層と、を有する積層構造を有する。強磁性金属層は、相対的に低い磁気異方性を有する材料から形成されており、このため、小さなスイッチング磁界を有し、従って、書き込み性を改善するべく機能する。粒状記録層は、高い磁気異方性を有する材料から形成されており、且つ、従って、熱安定性を改善するべく機能する。更には、粒状記録層は、磁気クラスタサイズを低減すると共にノイズを低減するべく、機能する。粒状記録層は、通常、酸化物及び窒化物などの非磁性化合物をＣｏＣｒＰｔ合金と混合した材料から形成される。この層内においては、主にＣｏ原子によって形成された磁性粒子が非磁性Ｃｒ酸化物及び／又はその他の追加された酸化物又は窒化物によって取り囲まれている。この結果、磁気クラスタサイズが低減され、且つ、これにより、ノイズが低減される。このように粒状記録層と強磁性金属層を組み合わせることにより、熱安定性を維持しつつ、高い書き込み性と、高いＳＮＲと、を実現することができる。
【０００３】
その値が上部層に向かって小さくなるように、粒状記録層の磁気異方性がグラデーションを有している場合には、インコヒーレントな磁気モーメントの回転モードが促進され、且つ、これにより、しばしば、書き込み性の更なる改善が可能となる。
【０００４】
例えば、（特許文献４）及び（特許文献５）は、基板面上に形成された下部粒状記録層を相対的に高い磁気異方性を有する磁性合金から形成し、且つ、連続的に、その上部に交換結合制御層を形成し、その上部に相対的に低い磁気異方性を有する粒状記録層を形成し、且つ、その上部に非粒状材料から形成された強磁性金属層を形成した記録媒体を開示している。磁気異方性が上部層に向かって小さくなるようなグラデーションを粒状記録層が有する場合には、インコヒーレントな回転モードが促進され、これにより、書き込み性が改善される。更には、（特許文献６）も、同種の構成を開示している。磁化転移幅の拡大の問題を抑制するべく、低い磁気異方性を有する粒状記録層を強磁性金属層の直接下部に形成している。この結果、ＳＮＲ及び分解能を改善することができることが開示されている。更には、（非特許文献１）は、粒状層が２又は３層構造によって形成されると共に磁気異方性が上部層に向かって段階的に小さくなっている構成を開示している。この構成は、インコヒーレントな回転モードを促進し、且つ、従って、書き込み性を維持しつつ、強磁性金属層の膜厚を低減することができることが開示されている。強磁性金属層の膜厚の低減により、磁気クラスタサイズが低減され、且つ、これにより、ＳＮＲ及びＡＴＩ（Ａｄｊａｃｅｎｔ Ｔｒａｃｋ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）特性を改善することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３１４４号公報
【特許文献２】特開２００３−９１８０８号公報
【特許文献３】特開２００３−１６８２０７号公報
【特許文献４】特開２００９−１８７５９７号公報
【特許文献５】特開２００９−１１０６０号公報
【特許文献６】特開２００９−５９４０２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｋ． Ｔａｎａｈａｓｈｉ、Ｈ． Ｎａｋａｇａｗａ、Ｒ． Ａｒａｉ、Ｈ． Ｋａｓｈｉｗａｓｅ、Ｈ． Ｎｅｍｏｔｏによる「Ｄｕａｌ Ｓｅｇｒｅｇａｎｄ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｍｅｄｉａ Ｗｉｔｈ Ｇｒａｄｅｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇｎ．、４５（２００９）７９９
【非特許文献２】Ｑｕｉｎｇｚｈｉ Ｐｅｎｇ及びＨａｎｓ Ｊ． Ｒｉｃｈｔｅｒによる「Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｅｅｐ Ｒａｔｅ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ Ｍｅｄｉａ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇｎ．、４０（２００４）２４４６
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態によれば、垂直磁気記録媒体は、磁気異方性Ｋｕ１を有する第１粒状記録層と、磁気異方性Ｋｕ２を有する第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、磁気異方性Ｋｕ３を有する第２粒状記録層上方の第３粒状記録層と、を含み、それぞれの磁気異方性は、Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１という数学的関係を有する。
【０００８】
別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第１比率Ｘ１における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第１粒状記録層と、第１粒状記録層の上方に位置し、且つ、第２ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第２比率Ｘ２における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第２粒状記録層と、第２粒状記録層の上方に位置し、且つ、第３ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したとものして規定される第３比率Ｘ３における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第３粒状記録層と、を含み、それぞれの比率は、Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１という数学的関係に準拠している。
【０００９】
更に別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１粒状記録層と、第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、第２粒状記録層上方の交換結合制御層と、交換結合制御層上方の第３粒状記録層と、を含み、交換結合制御層は、約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下の飽和磁化を有する。
【００１０】
これらの実施形態は、そのいずれもが、ディスクドライブシステムなどの磁気データストレージシステム内において実装されてもよく、この磁気データストレージシステムは、磁気ヘッドと、ヘッドの上方において磁気ストレージ媒体（例えば、ハードディスク）を通過させる駆動メカニズムと、ヘッドの動作を制御するべくヘッドに電気的に結合された制御ユニットと、を含んでもよい。
【００１１】
本発明のその他の態様及び利点については、本発明の原理を一例として示している添付図面との関連において以下の詳細な説明を参照することにより、明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示的一実施形態による垂直磁気記録媒体の断面概略図である。
【図２】ＰｔとＣｒの濃度比率Ｘと磁気異方性Ｋｕの間の関係を示す。
【図３】最大のＫｕを有する層の膜厚とＫｕＶ／ＫＢＴの間の関係を示す。
【図４】ＰｔとＣｒの濃度比率Ｘを変化させた際の分解能とＫｕＶ／ＫＢＴの間の関係を示す。
【図５】ＰｔとＣｒの濃度比率Ｘを変化させた際のオーバーライトとＫｕＶ／ＫＢＴの間の関係を示す。
【図６】ＰｔとＣｒの濃度比率Ｘを変化させた際のＳＮＲとＫｕＶ／ＫＢＴの間の関係を示す。
【図７】第１粒状記録層内のＣｒ濃度とＳＮＲの間の関係を示す。
【図８】第１粒状記録層内のＣｒ濃度とＫｕＶ／ＫＢＴの間の関係を示す。
【図９】例示的一実施形態による垂直磁気記録媒体の断面概略図である。
【図１０】例示的一実施形態による磁気記録装置の断面概略図である。
【図１１】磁気ヘッドと磁気記録媒体の間の関係を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明は、本発明の一般的な原理を例示することを目的として提供されるものであり、従って、本明細書においてその権利が主張されている本発明の概念を限定することを意味するものではない。更には、本明細書に記述されている個々の特徴は、様々な可能な組合せ及び変形のそれぞれにおいて、その他の記述されている特徴と組み合わせて使用することができる。
【００１４】
本明細書に特記されていない限り、すべての用語に対しては、本明細書から含意される意味と、当業者によって理解され且つ／又は辞書や条約などに規定されている意味と、を含むそれぞれの可能な最も広範な解釈を付与することを要する。
【００１５】
又、本明細書及び添付の請求項に使用されている単数形「１つ（ａ、ａｎ、及びｔｈｅ）」は、特記されていない限り、複数のものを含むことに留意されたい。
【００１６】
一般的な一実施形態によれば、垂直磁気記録媒体は、磁気異方性Ｋｕ１を有する第１粒状記録層と、磁気異方性Ｋｕ２を有する第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、磁気異方性Ｋｕ３を有する第２粒状記録層上方の第３粒状記録層と、を含み、それぞれの磁気異方性は、Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１という数学的関係を有する。
【００１７】
別の一般的な実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第１比率Ｘ１における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第１粒状記録層と、第１粒状記録層の上方に位置し、且つ、第２ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第２比率Ｘ２における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第２粒状記録層と、第２粒状記録層の上方に位置し、且つ、第３ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第３比率Ｘ３における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第３粒状記録層と、を含み、それぞれの比率は、Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１という数学的関係に準拠している。
【００１８】
更に別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１粒状記録層と、第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、第２粒状記録層上方の交換結合制御層と、交換結合制御層上方の第３粒状記録層と、を含み、交換結合制御層は、約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下の飽和磁化を有する。
【００１９】
垂直磁気記録媒体の記録密度を向上させるには、媒体内において、高線密度の記録パターンを明瞭に書き込み、且つ、保持してもよい。このため、記録パターンの分解能の改善が重要である。これを実現する１つの方法は、一実施形態によれば、磁気クラスタサイズを低減するステップを伴う。この理由は、磁気クラスタサイズが低減されると、磁化転移幅が狭くなり、且つ、これにより、高線密度の記録パターンが可能となるためである。例えば、１つの方式によれば、粒状記録層内のＣｏＣｒＰｔ合金の酸化物の含有量を増大させると共に磁性粒子の境界幅を物理的に増大させることにより、磁気クラスタサイズを低減することができる。しかしながら、酸化物の量が過剰である場合には、酸化物が磁性粒子（磁性粒子コア）の内部に浸透し、この結果、磁性粒子の磁気異方性の劣化と、スイッチング磁界分布の増大と、がもたらされることになり、この結果、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が劣化する。これは、合金の組成及び酸化物の含有量を変更することによる分解能の改善には限度が存在するということを意味している。
【００２０】
磁気記録媒体の分解能を改善する別の有効且つ有望な方法は、相対的に薄い記録層を使用するステップを伴う。１つの方式によれば、記録層の厚さが低減されると、記録層が受け取る磁気ヘッドからの有効磁界強度及び磁界勾配が増大し、これにより、磁化転移幅が低減されうる。この結果、高線密度の記録パターンが明瞭になり、これにより、分解能が改善される。しかしながら、単純なスケーリングによって記録層の厚さを低減（薄化）した場合には、磁気体積が減少するため、熱安定性が劣化する。記録層内における熱安定性と膜厚の間の関係は、トレードオフの関係にある。
【００２１】
一実施形態によれば、熱安定性を維持しつつ記録層の膜厚を低減させた垂直磁気記録媒体が可能であり、且つ、高い分解能と、高い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）と、が実現される。別の実施形態においては、前述の垂直磁気記録媒体を利用した磁気記録装置と共に、前述の垂直磁気記録媒体を製造する方法が提供される。
【００２２】
図１は、例示的一実施形態による垂直磁気記録媒体の構造を示している。この垂直磁気記録媒体においては、基板１０上に、接着層１１と、軟磁性裏打ち層１２と、シード層１３と、第１中間層（第１介在層）１４と、第２中間層１５と、からなる層を連続的に形成している。この上部に、粒状記録層１６及び強磁性金属記録層１７を記録層として連続的に形成し、且つ、この上部に、オーバーコート層１８及び潤滑剤層１９を連続的に形成する。これらの層のうち、粒状記録層１６を構築する方法は、この垂直磁気記録媒体における特に興味深い特徴であり、その他の層の材料及び構築方法については、それらの層が本説明を参照した際に当業者に理解されるように形成される限り、特段の制限は存在しない。
【００２３】
１つの方式によれば、粒状記録層１６は、Ｃｏ、Ｃｒ、及びＰｔを主成分とする磁性合金から形成されており、且つ、酸化物を含む。具体的には、磁性合金は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｍｏ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ合金などと、更には、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｂ、Ｗ、及びＣｒなどの酸化物のうちの１つ又は複数のものと、を含んでもよい。第１粒状記録層１６−１、第２粒状記録層１６−２、及び第３粒状記録層１６−３を基板面から連続的に形成する。第１粒状記録層は、第２粒状記録層内における熱安定性及び磁性粒子間の隔離を少なくとも部分的に促進するべく、形成される。第２粒状記録層は、主記録層であり、且つ、少なくとも部分的に、熱安定性を改善し、磁気クラスタサイズを低減し、且つ、ノイズを低減するべく、形成される。第３粒状記録層は、様々な実施形態において、少なくとも部分的に、強磁性金属層１７から第２粒状記録層にスイッチングトルクを効果的に伝達し、これにより、インコヒーレントな磁化の回転を促進し、且つ、書き込み性を改善するべく、形成される。
【００２４】
この垂直磁気記録媒体は、第１粒状記録層の磁気異方性Ｋｕ１と、第２粒状記録層の磁気異方性Ｋｕ２と、第３粒状記録層の磁気異方性Ｋｕ３と、の間に、次の関係が満足されることを特徴とする。
【００２５】
Ｋｕ２＞Ｋｕ１、Ｋｕ２＞Ｋｕ３ 式１
一実施形態においてＫｕ２が相対的に大きい理由は、以下のように説明することができる。２つの隣接する層は、一般に、これらの２つの隣接する層の境界面に存在する磁気モーメントによる交換相互作用を経験する。交換相互作用により、高い磁気異方性（Ｋｕ）を有する層は、低い磁気異方性Ｋｕを有する隣接する層内に存在する磁気モーメントの熱擾乱を抑制する。全体としての薄膜の熱安定性は、最大のＫｕを有する層との接触状態にある層の数が大きいほど、改善される。この結果、熱安定性を維持しつつ、粒状記録層の膜厚を低減することができる。以上のことから理解できるように、最大のＫｕを有する層を粒状層の中心に配置することが、粒状記録層の膜厚を低減するのに有用である。
【００２６】
第１粒状記録層の磁気異方性Ｋｕ１が第２粒状記録層の磁気異方性Ｋｕ２よりも小さい理由は、以下のように説明することができる。熱安定性の改善のみを検討している際には、Ｋｕ１が大きいほど、大きな改善が結果的に得られる。しかしながら、粒状記録層の最下部層に位置したセクションは、書込みヘッドから離れており、且つ、従って、ヘッドの磁界強度が急激に減少する。これは、Ｋｕ１が過大であると、第１粒状記録層の磁気モーメントをヘッドの磁界によってスイッチングすることができず、且つ、従って、書き込み性が相当に劣化することを意味している。一方、Ｋｕ１をＫｕ２よりも小さくなるように設定した場合には、書き込み性の大きな劣化は存在しない。この理由は、この場合には、第２粒状記録層の磁気モーメントがスイッチング（回転）すると、第１粒状記録層の磁気モーメントも、スイッチング（回転）することができるためである。従って、Ｋｕ１が、Ｋｕ２未満の値の範囲内にあると共に一緒に使用されるヘッドとマッチングするように適切に設定されることが有用である。一方、第１粒状記録層の飽和磁化(磁化飽和モーメント）（Ｍｓ）は、ノイズを制限する観点から、過大ではないことが好ましい。粒子境界が不明瞭である領域が、中間層１５との接触状態にある粒状記録層の初期成長領域内に存在する。粒子境界が不明瞭である領域内においては、磁性粒子が磁気的に結合され、且つ、従って、Ｍｓが大きいと、磁気クラスタサイズが増大する。この結果、ノイズが増大する。従って、第１粒状記録層のＭｓは、主記録層である第２粒状記録層のＭｓよりも小さいことが好ましい。この条件は、前述の式１とも矛盾しない。この理由は、ＭｓがＣｏＣｒＰｔ合金によって低減された場合に、Ｋｕも同時に低減されるためである。
【００２７】
いくつかの実施形態においてＫｕ３がＫｕ２よりも小さいことを要する理由は、以下のように説明されよう。強磁性金属層は、一般に、書き込み性を維持するべく、粒状記録層よりもはるかに低い磁気異方性を有する材料から形成される。大きなＫｕを有する層を第３粒状記録層として使用すると、強磁性金属層と粒状記録層のＫｕの差が過大となり、これにより、強磁性金属層からのスイッチングトルクが、もはや、下方の粒状記録層に対して効果的に伝達されなくなる。この結果、インコヒーレントなスイッチングの回転モードが抑制され、且つ、これにより、書き込み性が劣化する。従って、Ｋｕ３は、いくつかの実施形態においては、十分な書き込み性を実現するべく、Ｋｕ２よりも小さくなるように設定することを要する。
【００２８】
以上のことから、式１が満足されるようにそれぞれの粒状層内のＫｕを設定した場合には、熱安定性を維持しつつ、記録層内における熱安定性の改善と膜厚の低減の間のトレードオフの関係を改善することができることが理解される。粒状記録層が３層構造を有する最も一般的な垂直磁気記録媒体の場合には、磁気異方性は、Ｋｕ１＞Ｋｕ２＞Ｋｕ３という関係を有している。この場合には、最大のＫｕを有する層に隣接する層が１つであり、且つ、従って、熱安定性を改善する効果は大きくない。この結果、粒状記録層の膜厚を低減した場合に、熱安定性が劣化し、且つ、十分な性能を実現することができない。
【００２９】
一実施形態によれば、垂直磁気記録媒体は、磁気異方性（Ｋｕ１）を有する第１粒状記録層と、第１粒状記録層上方の第２粒状記録層であって、磁気異方性（Ｋｕ２）を有する第２粒状記録層と、第２粒状記録層上方の第３粒状記録層であって、磁気異方性（Ｋｕ３）を有する第３粒状記録層と、を含み、Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１である。
【００３０】
一実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、Ｋｕ３＜Ｋｕ１となるような比率を有することを特徴としてもよい。
【００３１】
別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１粒状記録層１６−１下方の中間層（第１及び第２中間層１４、１５を含む）と、中間層下方の軟磁性裏打ち層１２と、第３粒状記録層上方の強磁性金属層１７と、を更に含んでもよい。更なる実施形態によれば、中間層は、軟磁性裏打ち層上方に配置された第１中間層１４と、第１中間層上方に配置された第２中間層１５と、を含んでもよい。
【００３２】
１つの方式によれば、強磁性金属層１７は、第３粒状記録層１６−３の直接上部に配置してもよい。強磁性金属層は、基本的に（妥当な限度内において、当技術分野において既知の任意のタイプの）酸化物を含んでいなくてもよく、且つ、第１粒状記録層、第２粒状記録層、及び第３粒状記録層は、それぞれ、当技術分野において既知の任意のタイプの、且つ、様々な実施形態に従って本明細書に記述されている濃度を有する、酸化物を有してもよい。
【００３３】
前述の実施形態に加えて、ＣｏＣｒＰｔ合金中のＣｒ及びＰｔの濃度比率を調節することにより、ＣｏＣｒＰｔ合金内のＫｕを調節することができる。
【００３４】
Ｘ＝（Ｐｔ濃度）／（Ｃｒ濃度） 式２
具体的には、前述の式２に規定されているように、Ｘは、ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔとＣｒの濃度の比率である。Ｋｕ及びＸの値は、正比例することが判明している。従って、垂直磁気記録媒体の１つの特徴を表している式１は、第１粒状記録層内におけるＰｔとＣｒの濃度比率Ｘ１と、第２粒状記録層内におけるＰｔとＣｒの濃度比率Ｘ２と、第３粒状記録層内におけるＰｔとＣｔの濃度比率Ｘ３と、を使用し、以下のように表現してもよい。
【００３５】
Ｘ２＞Ｘ１；Ｘ２＞Ｘ３ 式３
更には、第１粒状記録層は、磁性粒子の間を磁気的に分離するべく、形成してもよく、且つ、従って、そのＣｒ含有量は、好ましくは、少なくとも約１８ａｔ．％である。粒状記録層内に含まれているＣｒ原子が酸化してＣｒ酸化物が形成され、磁性粒子が隔離され、且つ、磁性粒子間の磁気結合が分割される。しかしながら、Ｃｒ濃度が約１８ａｔ．％以下である場合には、磁性粒子間の磁気結合が過大になり、且つ、これにより、ノイズが増大する。第２粒状記録層は、約５．０×１０６ｅｒｇ／ｃｃ以上の磁気異方性を有することが好ましいが、これは、ヘッドとの組合せによって左右される。このために、１つの方式によれば、好ましくは、Ｘ２を約１．０以上に設定してもよい。Ｘ２が約１．０未満である場合には、十分な熱安定性を実現することができなくなり、且つ、磁気クラスタサイズも増大し、これにより、ノイズが増大する。１つの方式によれば、第２粒状記録層の膜厚は、好ましくは、約２．５ｎｍと約５．５ｎｍの間に設定してもよいが、これは、この層を形成する合金のＫｕと、ヘッドとの組合せと、によって左右される。約２．５ｎｍ未満の厚さを使用すると、十分な熱安定性が実現され得ない一方、１つの方式によれば、これが約５．５ｎｍを上回ると、書き込み性が劣化し得る。
【００３６】
磁気記録システム内において使用されるヘッドの磁界強度が小さく、且つ、書き込み性が不十分である際には、１つの方式によれば、第２粒状記録層と第３粒状記録層の間に、約１ｎｍの厚さを有する交換相互作用制御層を挿入してもよい。当然のことながら、当業者には理解されるように、約０．７５ｎｍ、１．２５ｎｍ、１．５ｎｍ、２ｎｍなどの任意の厚さを使用してもよい。この層により、第２粒状記録層と第３粒状記録層の間に適切な交換相互作用を提供することによって、インコヒーレントな回転モードを促進し、且つ、結果的に書き込み性を改善することができる。交換結合制御層の飽和磁化は、好ましくは、約２５０ｅｍｕ／ｃｃ以下、約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下、約３５０ｅｍｕ／ｃｃ以下、約４００ｅｍｕ／ｃｃ以下などである。飽和磁化が約３００ｅｍｕ／ｃｃを上回ると、第２粒状記録層と第３粒状記録層の間の交換相互作用が過大となり、これにより、書き込み性の改善の効果が提供されないかもしれない。
【００３７】
交換結合制御層の材料については、その飽和磁化が約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下であると共に第３粒状記録層と第２粒状記録層の交換結合を制御するべく挿入される限り、制限は存在しないが、この材料は、好ましくは、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｍｏ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｒｕ合金などと、更には、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｂ、Ｗ、及びＣｒなどの酸化物のうちの１つ又は複数のものと、を含む粒状材料であってよい。更には、Ｃｒ濃度は、更に好ましくは、交換結合制御層の飽和磁化を約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下に維持するべく、約２５ａｔ．％以上、約３０ａｔ．％以上、約３５ａｔ．％以上などであってよい。
【００３８】
別の実施形態によれば、垂直磁気記録媒体は、第１比率（第１ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものによって規定されるＸ１）における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第１粒状記録層と、第１粒状記録層上方の第２粒状記録層であって、第２比率（第２ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものによって規定されるＸ２）における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第２粒状記録層と、第２粒状記録層上方の第３粒状記録層であって、第３比率（第３ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものによって規定されるＸ３）における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第３粒状記録層と、を含んでもよく、Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１である。
【００３９】
別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、Ｘ３＜Ｘ１となる比率を有することを特徴としてもよい。
【００４０】
別の実施形態によれば、第１粒状記録層内のＣｒ濃度は、約１８ａｔ．％と約３０ａｔ．％の間、約２１ａｔ．％と約２７ａｔ．％の間、約２０ａｔ．％と約２５ａｔ．％の間などであってよい。
【００４１】
更に別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１粒状記録層下方の中間層と、中間層下方の軟磁性裏打ち層と、第３粒状記録層上方の強磁性金属層と、を更に含んでもよい。更なる実施形態においては、中間層は、軟磁性裏打ち層上方の第１中間層と、第１中間層上方の第２中間層と、を含んでもよい。
【００４２】
別の実施形態においては、垂直磁気記録媒体は、第１粒状記録層と、第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、第２粒状記録層上方の交換結合制御層と、交換結合制御層上方の第３粒状記録層と、を含み、交換結合制御層は、約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下の飽和磁化を有する。
【００４３】
１つの方式によれば、垂直磁気記録媒体は、少なくとも約２５ａｔ．％の、少なくとも約３０ａｔ．％の、約２０ａｔ．％〜約５０ａｔ．％の範囲内のなどの交換結合制御層内におけるＣｒ濃度を有してもよい。
【００４４】
別の実施形態においては、任意の実施形態における前述の垂直磁気記録媒体は、磁気異方性（Ｋｕ１）を有する第１粒状記録層と、磁気異方性（Ｋｕ２）を有する第２粒状記録層と、磁気異方性（Ｋｕ３）を有する第３粒状記録層と、を有してもよい。更には、それぞれの層の磁気異方性は、Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１という関係により、且つ、更には、いくつかの構成においては、Ｋｕ３＜Ｋｕ１という関係により、比較の観点において表現してもよい。
【００４５】
以下、粒状記録層以外の要素との関係において、垂直磁気記録媒体の好適な実施形態について説明する。基板１０としては、ガラス基板、アルミニウム合金基板、プラスチック基板、シリコン基板などの様々な種類の基板を使用してもよい。
【００４６】
接着層１１の材料については、基板１０に対して良好に接着すると共に優れた平坦性を有している限り、特段の制限は存在しないが、接着層は、好ましくは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔａ、及びＮｂから選択された少なくとも２つの材料を有する材料を含んでもよい。具体的には、例えば、ＴｉＡｌ、ＮｉＴａ、ＴｉＣｒ、ＡｌＣｒ、ＮｉＴａＺｒ、ＣｏＮｂＺｒ、ＴｉＡｌＣｒ、ＮｉＡｌＴｉ、及びＣｏＡｌＴｉを使用することができる。膜厚は、約２ｎｍ〜約４０ｎｍの範囲であることが好ましい。２ｎｍ未満であると、接着層としての効果が損なわれることになり、且つ、膜厚が約４０ｎｍを上回るように形成した場合にも、接着層としての性能が改善されることはなく、従って、効果が乏しく、且つ、その結果、生産性が低下することになるため、これは、望ましくない。
【００４７】
軟磁性裏打ち層１２は、磁気ヘッドによって生成される磁界の拡張を制御すると共に記録層１６を効果的に磁化するべく、機能する。１つの方式によれば、軟磁性裏打ち層の材料については、その飽和磁束密度（Ｂｓ）が少なくとも約１テスラ以上であり、単軸異方性がディスク基板の半径方向において付与されており、ヘッドの運動方向において計測される保磁力が約２．４ｋＡ／ｍ以下であり、且つ、表面の平坦性が優れている限り、特段の制限は存在しない。
【００４８】
具体的には、前述の特徴は、Ｃｏ又はＦｅを主成分とし、且つ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｂ、Ｃｒなどがこれに追加されたアモルファス合金を使用することにより、容易に得られよう。１つの方式によれば、最適な膜厚値は、軟磁性裏打ち層１２から記録層１６までの距離及び材料と、その媒体と共に使用される磁気ヘッドと、に従って変化するが、好ましくは、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲を使用してもよい。更には、軟磁性裏打ち層１２の一部に、ｆｃｃ構造を有する合金を使用することもできる。これは、軟磁性裏打ち層１２上方に形成されるシード層１３の結晶方位を制御するために形成され、且つ、具体的には、様々な方式において、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｂ、ＶなどをＣｏＦｅに追加した材料を使用することができる。１つの方式によれば、膜厚は、好ましくは、約１ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲であってよい。１つの方式によれば、シード層１３は、中間層１４の結晶方位と、粒子サイズと、を制御するべく機能する。このために、ｆｃｃ構造を有する金属又はアモルファス材料を使用することができる。ｆｃｃ構造を有する具体的な材料は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔなどを含み、且つ、好ましい結晶方位は、例えば、Ｃｒ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＮｂから選択された１つ又は複数の元素を追加することによって実現される。
【００４９】
更には、同時にｆｃｃ構造をも有する磁気材料を使用することにより、軟磁性裏打ち層のものに類似した働きを付与することも可能であり、且つ、磁気ヘッドと軟磁性層の間の距離を低減することができる。具体的には、１つの方式によれば、１０ａｔ．％以下のＴａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｂなどをｆｃｃ構造を有する組成のＮｉＦｅ又はＣｏＦｅに追加してもよい。シード層の最適な膜厚値は、中間層及び記録層の材料及び膜厚と、ヘッドと、に従って変化するが、いくつかの方式によれば、約２ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲を使用してもよい。これが約２ｎｍ未満であると、結晶方位が劣化しうることになり、これは、望ましくない。これが約１０ｎｍを上回ると、記録層内の結晶粒子サイズが増大しうることになり、これも望ましくない。更には、記録層内の結晶粒子サイズを低減する必要がある場合には、アモルファス材料を使用することができる。具体的には、このような材料は、Ｔａ、ＴｉＡｌ、ＣｒＴｉ、ＮｉＴａなどを含み、且つ、膜厚が約１ｎｍ〜約４ｎｍの範囲にある際に、好ましい結晶方位が実現されうる。
【００５０】
第１中間層１４は、記録層１６の結晶方位を向上させるべく形成されており、且つ、更には、記録層１６内の粒子の分離をも促進する。具体的には、Ｒｕ又はＲｕ合金を使用することにより、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｏなどから選択された元素がＲｕに追加されたｈｃｐ構造を形成することができる。形成条件の変更及び材料の変更により、本明細書に開示されている方法において結晶方位及び粒子分離の両方に対処することができる。具体的には、１つの形成技法は、結晶方位を向上させるために、膜形成の開始時点において、可能な低ガス圧において層を形成するステップと、膜形成の終了時点の直前において、粒子分離のためにガス圧を上昇させるステップと、を含んでもよく、或いは、ガス圧及び材料を変化させるという条件において、２段構造又は３段構造を製造することも同様に可能である。低ガス圧とは、具体的には、約１Ｐａ以下を意味している。高ガス圧とは、約２Ｐａと約６Ｐａの間の範囲を意味しており、且つ、この範囲を採用した際には、Ｒｕの表面粗度が増大し、且つ、空隙が粒子境界に形成される。１つの方式によれば、膜厚は、好ましくは、約８ｎｍ〜約２０ｎｍの範囲である。膜厚が約８ｎｍ未満になると、結晶方位が劣化し、膜厚が約２０ｎｍを上回ると、磁気ヘッドと軟磁性裏打ち層の間の距離が増大し、且つ、これにより、書き込み性が劣化する。
【００５１】
第２中間層１５は、記録層１６の粒子分離を促進するべく、形成される。具体的には、１つの方式によれば、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉなどから選択された元素がＲｕに追加されたＲｕ合金を使用することができる。又、１つの方式によれば、追加される元素のうちのいくつかが酸化物の形態を有するＲｕ合金を使用することもできる。強磁性金属層１７内においては、１つの方式によれば、ＣｏＣｒＰｔを主成分としつつ、Ｂ、Ｔａ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｍｎから選択された少なくとも１つの元素が追加されることが好ましい。それぞれの組成及び膜厚については、それらが軟磁性裏打ち層の膜厚及び磁気ヘッドの性能に適するように調節可能であると共にそれらが熱安定性を維持することができる範囲内にある限り、特段の制限は存在しない。
【００５２】
オーバーコート層１８は、１つの方式によれば、好ましくは、炭素オーバーコートなどの約２ｎｍと約５ｎｍの間の厚さの炭素を主成分として有する薄膜を使用して形成してもよい。更には、潤滑剤層１９は、好ましくは、パーフルオロアルキルポリエーテルなどの潤滑剤を利用する。この結果、非常に信頼性の高い磁気記録媒体を得ることができる。
【００５３】
一実施形態によれば、垂直磁気記録媒体内において熱安定性を維持すると共に記録層の膜厚を低減することが可能であり、且つ、従って、分解能及びＳＮＲを改善することができる。高分解能及び高ＳＮＲを有する垂直磁気記録媒体は、記録密度を増大させるために極めて重要であり、且つ、この種の垂直磁気記録媒体を使用することにより、小型であり且つ高容量の磁気記録装置を提供することができる。
【００５４】
一実施形態においては、任意の実施形態における前述の垂直磁気記録媒体は、第１ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第１比率（Ｘ１）における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を含む第１粒状記録層と、第２ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第２比率（Ｘ２）における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を含む第２粒状記録層と、第３ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものとして規定される第３比率（Ｘ３）における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を含む第３粒状記録層と、を有してもよい。更には、この実施形態においては、それぞれの比率は、Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１となるような数学的な関係を有してもよく、且つ、更には、いくつかの方式によれば、それぞれの比率は、Ｘ３＜Ｘ１となるような数学的関係を有してもよい。
【００５５】
別の構成においては、前述の垂直磁気記録媒体は、約１８ａｔ．％と約３０ａｔ．％の間、約２１ａｔ．％と約２７ａｔ．％の間、約２０ａｔ．％と約２５ａｔ．％の間などの第１粒状記録層内におけるＣｒ濃度を有してもよい。
【００５６】
一実施形態によれば、磁気データストレージシステムは、少なくとも１つの磁気ヘッドと、本明細書においていずれかの実施形態に従って記述されている垂直磁気記録媒体と、磁気ヘッドの上方において垂直磁気記録媒体を通過させる駆動メカニズムと、磁気ヘッドに電気的に結合され、且つ、磁気ヘッドの動作を制御する能力を有するコントローラと、を含んでもよい。
【００５７】
実験結果
図１は、例示的一実施形態（例示的実施形態１）を構成する垂直磁気記録媒体の断面を概略的に示している。この例示的実施形態における垂直磁気記録媒体は、Ｉｎｔｅｖａｃ， Ｉｎｃ．社によって製造された２００ＬＥＡＮスパッタリング装置を使用して製造した。すべてのチャンバを約２×１０−５Ｐａ以下の真空状態にまで排気し、その後に、プロセスを連続的に実行するべく、基板がその上部に搭載されたキャリアをプロセスチャンバのそれぞれに移動させた。ＤＣマグネトロンスパッタリングを使用することにより、基板１０上に、接着層１１と、軟磁性裏打ち層１２と、シード層１３と、第１中間層１４と、第２中間層１５と、粒状記録層１６と、強磁性金属層１７と、を連続的に形成し、且つ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）を炭素オーバーコート１８として形成した。最後に、パーフロオロアルキルポリエーテルに基づいた材料をフルオロカーボン材料によって希釈した潤滑剤を液体潤滑剤層１９として塗布した。
【００５８】
約０．８ｎｍの厚さ及び約６５ｎｍの直径のガラス基板を基板１０として使用した。基板を加熱することなしに、約０．５ＰａのＡｒガス圧の条件下において、接着層１１として、Ｎｉ−３７．５Ｔａを約１５ｎｍに形成し、且つ、約０．４ＰａのＡｒガス圧の条件下において、２つの層として、即ち、約０．４ｎｍの厚さのＲｕ薄膜の介在を伴う約２０ｎｍの厚さのＣｏ−２８Ｆｅ−３Ｔａ−５Ｚｒ合金薄膜として、軟磁性裏打ち層１２を形成した。この上部に、シード層１３として、約７ｎｍの厚さのＮｉ−１４Ｆｅ−６Ｗ薄膜を形成した。約０．５ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第１中間層１４として、約４ｎｍの厚さのＲｕを形成し、且つ、更には、約３．３ＰａのＡｒガス圧の条件下において、約５ｎｍの厚さのＲｕを形成し、且つ、その上部に、約６．０ＰａのＡｒガス圧の条件下において、約５ｎｍの厚さのＲｕを形成した。Ｒｕ−２０Ｔｉ−１０ＴｉＯ２ターゲットを使用し、４ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第２中間層１５を形成した。第１粒状記録層、第２粒状記録層、及び第３粒状記録層のすべてを異なるチャンバ内において形成した。［Ｃｏ−１８Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約４ＰａのＡｒガス圧及び約２００Ｖの基板バイアスの条件下において、第１粒状記録層を形成し、且つ、Ｐｔ及びＣｒ濃度比率Ｘ１を変化させるべく、Ｐｔ濃度を約２２．５ａｔ．％に上昇させた。膜厚を約４ｎｍに固定した。［Ｃｏ−１８Ｃｒ−２２．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約４ＰａのＡｒガス圧及び約３００Ｖの基板バイアスの条件下において、第２粒状記録層を形成し、且つ、Ｐｔ及びＣｒ濃度比率Ｘ２を変化させるべく、Ｐｔ濃度を約１０．５ａｔ．％に低減した。膜厚を約４ｎｍに固定した。［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約０．９ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第３粒状記録層を約４．５ｎｍの膜厚に形成した。これにより、媒体表面の平坦性を改善することができた。第３粒状記録層の場合の膜厚及びスパッタリング条件は、一定であった。Ｃｏ−１５Ｃｒ−１４Ｐｔ−８Ｂターゲットを使用し、強磁性金属層１７を約４ｎｍの膜厚に形成した。約２．５ｎｍの厚さのＤＬＣ薄膜をオーバーコート層１８として形成した。最後に、パーフルオロアルキルをフルオロカーボン材料によって希釈したポリエーテルに基づいた材料の潤滑剤を潤滑剤層１９として塗布した。
【表１】
【００５９】
表１は、製造されたサンプルにおける第１粒状記録層、第２粒状記録層、及び第３粒状記録層のターゲット組成、そのときのＸ１、Ｘ２、及びＸ３、及びその平均値、読取り／書込み計測値を使用することによって得られた分解能、並びに、ＫｕＶ／ＫＢＴを示している。
【００６０】
Ｘ１、Ｘ２、及びＸ３の平均値が変化したため、薄膜全体の磁気異方性も変化しているが、すべてのサンプルについて、Ｘ１、Ｘ２、及びＸ３の平均値を同一にした。スピンスタンドを使用することにより、媒体の読取り／書込み特性を評価した。評価においては、約７０ｎｍのトラック幅を有する単極型の書込み素子と、トンネル磁気抵抗を利用した約６０ｎｍのトラック幅を有する読取り素子と、を有する磁気ヘッドを利用しており、評価のための条件は、周速が約１０ｍ／秒であり、スキュー角が約０°であり、且つ、磁気間隔が約８ｎｍであった。Ｋｅｒｒ磁力計を使用することにより、ＫｕＶ／ＫＢＴを計測した。磁界掃引速度（掃引速度）は、約２１２ｋＡ／（ｍ・秒）、約１０６ｋＡ／（ｍ・秒）、約５３ｋＡ／（ｍ・秒）、約２７ｋＡ／（ｍ・秒）、及び約１３ｋＡ（ｍ・秒）において変化させた。磁界をサンプルの薄膜表面に対して垂直の方向に印加しつつ、Ｋｅｒｒループを計測し、且つ、保磁力（磁力を保持する力）の減衰プロセスからＫｕＶ／ＫＢＴを得た。
【００６１】
ＫｕＶ／ＫＢＴを評価する方法は、例えば、（非特許文献２）に開示されている。
【００６２】
表１に示されている結果によれば、サンプルは、いずれも、一定の膜厚を有し、且つ、従って、分解能は、概ね不変であるが、ＫｕＶ／ＫＢＴは、Ｘに伴って増大している。具体的には、Ｘ１がＸ２を下回っている際には、ＫｕＶ／ＫＢＴは、明らかに小さく、且つ、熱安定性が劣化している。従って、同一の膜厚条件下において、Ｘ１、Ｘ２、及びＸ３の平均値を比較した際に、Ｘ１を上回るようにＸ２を設定した際に熱安定性が改善されることが明らかである。
【００６３】
ここで、Ｘと磁気異方性（Ｋｕ）の関係を調査するべく、粒状記録層が中間層１５上の約１３ｎｍの単層構造として形成されたサンプルを用意した。トルク磁力計を使用することによって計測された磁気トルクの磁界角度依存性により、磁気異方性を評価した。振動試料磁力計により、飽和磁化Ｍｓを計測した。磁性粒子の内部における磁気異方性として、磁気異方性を判定した。又、磁性粒子の内部における飽和磁化として、飽和磁化を判定した。具体的には、合計薄膜容積から酸化物の含有物の容積を減算することによって得られた値を薄膜内に含まれる磁性粒子の容積として取得し、且つ、この磁性粒子の容積を使用することにより、磁性粒子の内部における磁気異方性を得た。
【表２】
【００６４】
表２に示されている合金組成について前述の計測を実行した際の磁性粒子の内部におけるＸとＫｕの間の関係を図２に示した。図２から、Ｘが増大した際に、Ｋｕも同時に増大することが明らかである。従って、式１と式３が等価であることが明らかである。
【００６５】
以上のことから、表１の結果は、同一の膜厚条件下においてＫｕ１、Ｋｕ２、及びＫｕ３の平均値を比較した際に、Ｋｕ２を上回るようにＫｕ１を設定することにより、Ｋｕ１、Ｋｕ２、及びＫｕ３の平均値及び合計膜厚が同一であるかどうかとは無関係に、熱安定性が改善されることを示している。
【００６６】
粒状記録層１６を除いて、例示的実施形態１におけると同一のプロセスを使用し、別の実施形態(例示的実施形態２）による垂直磁気記録媒体を用意した。［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１８．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約４ＰａのＡｒガス圧及び約２００Ｖの基板バイアスの条件下において、第１粒状記録層を約３ｎｍの膜厚に形成した。［Ｃｏ−１８Ｃｒ−２２．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏターゲットを使用し、４ＰａのＡｒガス圧及び約３００Ｖの基板バイアスの条件下において、第２粒状記録層を形成し、且つ、Ｐｔ及びＣｔの濃度比率Ｘ２を変化させるべく、Ｐｔ濃度を約１０．５ａｔ．％に低減させた。膜厚を４ｎｍに固定した。［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約０．９ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第３粒状記録層を形成し、且つ、Ｐｔ及びＣｔの濃度比率Ｘ３を変化させるべく、Ｐｔ濃度を約２２．５ａｔ．％に上昇させた。膜厚を４ｎｍに固定した。第１粒状記録層の場合における膜厚及びスパッタリング条件は、一定であり、上述のサンプルを使用し、Ｘ２及びＸ３の平均値が一定であると共にＸ２及びＸ３を変化させた際の磁気特性及び読取り／書込み特性を調査した。媒体の磁気特性及び読取り／書込み特性を評価する方法は、以前の例示的実施形態におけるものと同一ある。
【表３】
【００６７】
表３は、製造されたサンプルにおける第１粒状記録層、第２粒状記録層、及び第３粒状記録層のターゲット組成、そのときのＸ１、Ｘ２、及びＸ３、及びその平均値、読取り／書込み計測値によって得られた分解能及びオーバーライトを示している。Ｘ１、Ｘ２、及びＸ３の平均値が変化した際に、薄膜全体の磁気異方性も変化しており、且つ、従って、Ｘ１、Ｘ２、及びＸ３の平均値がすべてのサンプルついて同一となるように、ターゲット組成を選択したことに留意されたい。表３に示されている結果によれば、サンプルのすべてにおいて、分解能及びＫｕＶ／ＫＢＴは、概ね不変であるが、Ｘ３が大きいほど、オーバーライトが小さくなっている。具体的には、Ｘ３がＸ２を上回っている際に、オーバーライトが相当に劣化しており、且つ、従って、書き込み性が劣化している。Ｘ３がＸ２を上回っている際には、強磁性金属層１７からのスイッチングトルクが、もはや、下方の粒状記録層に対して効果的に伝達されず、且つ、従って、書き込み性が劣化するものと考えられる。従って、十分な書き込み性を実現するには、Ｘ３がＸ２を下回るべきである。
【００６８】
粒状記録層１６を除いて、例示的実施形態１におけるものと同一のプロセスを使用し、別の例示的実施形態（例示的実施形態３）による垂直磁気記録媒体を用意した。３つのタイプのターゲット、即ち、［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１８．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏ４、［Ｃｏ−１０．５Ｃｒ−２２．５Ｐｔ］−５ＳｉＯ２−５ＴｉＯ２−１．５Ｃｏ３Ｏ４、及び［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−１Ｃｏ３Ｏ４を、粒状記録層１６用のターゲットとして用意し、且つ、表４に示されているように、異なる積層順序を有するサンプルを製造した。
【表４】
【００６９】
これらのうち、最大のＫｕ（最大のＸ）を有するターゲット組成である［Ｃｏ−１０．５Ｃｒ−２２．５Ｐｔ］−５ＳｉＯ２−５ＴｉＯ２−１．５Ｃｏ３Ｏ４を、約４ＰａのＡｒガス圧及び約３００Ｖの基板バイアスの条件下において形成し、且つ、膜厚を約１．５ｎｍと約６．５ｎｍの間において変化させた。２番目に大きいＫｕ（２番目に大きいＸ）を有する［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１８．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏ４を、約４ＰａのＡｒガス圧及び約−２００Ｖの基板バイアスの条件下において形成し、且つ、膜厚を約３ｎｍに固定した。粒状層のうちで最小のＫｕ（最小Ｘ）を有する［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−１Ｃｏ３Ｏ４を、約０．９ＰａのＡｒガス圧の条件下において形成し、且つ、膜厚を約４．５ｎｍに固定した。例４−１及び例４−２は、前述の式１を満足する構造を有すると共にこの実施形態の特徴を有する垂直磁気記録媒体に関係している。比較サンプルは、材料が固定されると共に積層順序のみが変更された際の前述の式１に準拠しない積層構造を有するすべての組合せをカバーしている。
【００７０】
前述のサンプルを使用し、磁気特性及び読取り／書込み特性を評価し、且つ、前述の式１を満足する構造を有するサンプルの優位性を確認した。媒体の磁気特性及び読取り／書込み特性を評価する方法は、例示的実施形態１におけるものと同一である。
【００７１】
図３は、最大のＫｕを有する層の膜厚を変化させた際のそれぞれのサンプルにおけるＫｕＶ／ＫＢＴの値を示している。最大のＫｕを有する層の膜厚を増大させた際には、ＫｕＶ／ＫＢＴが増大し、且つ、熱安定性が改善されることが明らかである。更には、同一の膜厚において比較した場合に、比較例４−１及び比較例４−２においては、熱安定性が劣化していることが明らかである。比較例４−１における構造は、現在市場に存在している多数の垂直磁気記録媒体の構造と同一の構造であり、最大のＫｕを有する層が最下部層であり、且つ、Ｋｕが上部層に向かって小さくなる構造を有する。垂直磁気記録媒体の熱安定性を満足させるには、ＫｕＶ／ＫＢＴは、一般に、少なくとも約８０でなければならない。ＫｕＶ／ＫＢＴが約８０に到達するには、比較例４−１及び比較例４−２においては、最大のＫｕを有する層の厚さを少なくとも４．５ｎｍにすることが必要となり、且つ、例４−１においては、最大のＫｕを有する層の膜厚が、少なくとも約２．５ｎｍであるべきであることが明らかである。従って、第２粒状記録層が最大のＫｕを有する層である例４−１及び例４−２によれば、比較例４−１及び比較例４−２と比べて、依然として熱安定性を維持しつつ、膜厚を、約２ｎｍだけ、低減することができることが明らかである。従って、例４−２においては、熱安定性及び記録層の膜厚の傾向が改善されていると言える。
【００７２】
図４は、垂直軸の水平分解能に対してＫｕＶ／ＫＢＴを示している。同一値のＫｕｂ／ＫＢＴについて比較を行った場合に、比較例４−１及び比較例４−２と比べて、例４−１及び例４−２においては、約３ポイントの分解能の改善を観察することができる。
【００７３】
比較例４−３及び比較例４−４における熱安定性及び分解能の傾向は、例４−１及び例４−２のものと等価であり、且つ、一見したところでは、比較例４−３及び比較例４−４は、十分な性能が実現されていることを示している。しかしながら、図５に示されているように、同一値のＫｕＶ／ＫＢＴとの関係におけるオーバーライト特性は、例４−１及び例４−２と比べて、比較例４−３及び比較例４−４は、乏しく、且つ、熱安定性及び書き込み性の傾向が劣化していると言える。
【００７４】
図６の結果は、それぞれのサンプルにおけるＫｕＶ／ＫＢＴに対するＳＮＲの結果である。同一のＫｕＶ／ＫＢＴにおいて比較を行った場合に、ＳＮＲは、例４−１及び例４−２においては、比較サンプルのいずれのものにおけるよりも高い。更には、例４−１と例４−２を比較した場合に、ＳＮＲは、例４−１においては、同一の熱安定性において高い。従って、最小のＫｕを有する層は、第３粒状記録層に配置することが更に好ましいことが明らかである。
【００７５】
以上の内容を要約すれば、例４−１及び例４−２においては、熱安定性及び分解能の傾向が、比較例４−１及び比較例４−２とは対照的に、改善されており、且つ、熱安定性及び書き込み性と熱安定性及びＳＮＲの傾向が、比較例４−３及び比較例４−４とは対照的に、改善されており、且つ、従って、これらの媒体構造は、密度を増大させるのに適していることが明らかである。
【００７６】
粒状記録層１６を除いて、例示的実施形態１におけるものと同一のプロセスを使用し、別の例示的実施形態（例示的実施形態４）による垂直磁気記録媒体を用意した。
【表５】
【００７７】
Ｃｒ濃度を表５に示されているものに変化させたいくつかのターゲットを使用し、４ＰａのＡｒガス圧及び約２００Ｖの基板バイアスの条件下において、第１粒状記録層を約３ｎｍの膜厚に形成した。［Ｃｏ−１０．５Ｃｒ− ２２．５Ｐｔ］−５ＳｉＯ２−５ＴｉＯ２−１．５Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約４ＰａのＡｒガス圧及び約−３００Ｖの基板バイアスの条件下において、第２粒状記録層を約２．５ｎｍの膜厚に形成した。［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−１Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約０．９ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第３粒状記録層を約４．５ｎｍの膜厚に形成した。
【００７８】
前述のサンプルを使用し、第１粒状記録層内のＣｒ濃度の変化との関係におけるＫｕＶ／ＫＢＴ及びＳＮＲの変化を調査した。媒体の磁気特性及び読取り／書込み特性を評価する方法は、例示的実施形態１におけるものと同一である。
【００７９】
図７は、第１粒状記録層内のＣｒ濃度の変化との関係におけるＳＮＲの変化を示している。Ｃｒ濃度が約１８ａｔ．％以上である際には、十分に高いＳＮＲが明らかであるが、Ｃｒ濃度が約１８ａｔ．％未満である際には、ＳＲＮが急激に低下している。Ｃｒ濃度が約１８ａｔ．％未満である際には、磁性粒子が磁気的に結合され、且つ、これにより、ノイズが増大するものと考えられる。
【００８０】
一方、図８のＫｕＶ／ＫＢＴの結果から、Ｃｒ濃度が約３２ａｔ．％以上である際にも、熱安定性が急激に劣化することが明らかである。Ｃｒ濃度が約３２ａｔ．％以上である際には、磁気異方性及び飽和磁化が急激に減少すると共に磁性がもはや現れなくなり、且つ、従って、記録層の有効容積が低減され、これにより、熱安定性が劣化するものと考えられる。上述のＳＮＲ及びＫｕＶ／ＫＢＴの結果から、第１粒状記録層内のＣｒ濃度は、約１８ａｔ．％と約３０ａｔ．％の間であるべきであることが明らかである。
【００８１】
粒状記録層１６を除いて、例示的実施形態１におけるものと同一のプロセスを使用し、別の例示的実施形態（例示的実施形態５）による垂直磁気記録媒体を用意した。４ＰａのＡｒガス圧及び約２００ｖの基板バイアスの条件下において、第１粒状記録層を形成した。約４ＰａのＡｒガス圧及び約３００Ｖの基板バイアスの条件下において、第２粒状記録層を形成した。約０．９ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第３粒状記録層を形成した。表６には、粒状記録層のそれぞれを形成するべく使用したターゲット組成及び膜厚が示されている。
【表６】
【００８２】
表６は、例示的実施形態４において使用した比較サンプルを比較対象として含んでいる。前述のサンプルを使用し、酸化物濃度を変化させた際及び追加の元素をＣｏＣｒＰｔ合金に追加した際の磁気特性及び読取り／書込み特性を調査した。表６に示されているように、追加の元素をＣｏＣｒＰｔ合金に追加した際には、且つ、酸化物濃度を変化させた際には、熱安定性を維持しつつ、良好な分解能、オーバーライト、及びＳＮＲが実証されることが明らかである。
【００８３】
図９は、別の実施形態（例示的実施形態６）による垂直磁気記録媒体の断面を概略的に示している。この例示的実施形態における垂直磁気記録媒体は、Ｉｎｔｅｖａｃ， Ｉｎｃ．社によって製造された２００ＬＥＡＮスパッタリング装置を使用して製造した。すべてのチャンバを約２×１０−５Ｐａ以下の真空状態にまで排気し、その後に、プロセスを連続的に実行するべく、基板がその上部に搭載されたキャリアをプロセスチャンバのそれぞれに移動させた。ＤＣマグネトロンスパッタリングを使用することにより、基板６１０上に、接着層６１１、軟磁性裏打ち層６１２、シード層６１３、第１中間層６１４、第２中間層６１５、粒状記録層６１６、及び強磁性金属層６１７を連続的に形成し、且つ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）をオーバーコート層６１８として形成した。最後に、パーフルオロアルキルポリエーテルに基づいた材料をフルオロカーボン材料によって希釈した潤滑剤を液体潤滑剤層６１９として塗布した。
【００８４】
約０．８ｍｍの厚さ及び約６５ｍｍの直径のガラス基板を基板６１０として使用し、基板を加熱することなしに、約０．５ＰａのＡｒガス圧の条件下において、接着層６１１として、Ｎｉ−３７．５Ｔａを約１５ｎｍに形成し、且つ、約０．４ＰａのＡｒガス圧の条件下において、２つの層として、即ち、約０．４ｎｍの厚さのＲｕ薄膜の介在を伴う約２０ｎｍの厚さのＣｏ−２８Ｆｅ−３Ｔａ−５Ｚｒ合金薄膜として、軟磁性裏打ち層６１２を形成した。その上部に、シード層６１３として、約７ｎｍの厚さのＮｉ−１４Ｆｅ−６Ｗ薄膜を形成した。約０．５ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第１中間層６１４として、４ｎｍの厚さのＲｕを形成し、且つ、更には、約３．３ＰａのＡｒガス圧の条件下において、約５ｎｍの厚さのＲｕを形成し、且つ、その上部に、約６．０ＰａのＡｒガス圧の条件下において、約５ｎｍの厚さのＲｕを形成した。約４ＰａのＡｒガス圧の条件下において、Ｒｕ−２０Ｔｉ−１０ＴｉＯ２ターゲットを使用し、第２中間層６１５を形成した。第１粒状記録層６１６−１、第２粒状記録層６１６−２、及び第３粒状記録層６１６−４のすべてを異なるチャンバにおいて形成した。［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１８．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−２．５Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約４ＰａのＡｒガス圧及び約２００Ｖの基板バイアスの条件下において、第１粒状記録層を約３ｎｍの膜厚に形成した。［Ｃｏ−１０．５Ｃｒ−２２．５Ｐｔ］−５ＳｉＯ２−５ＳｉＯ２−１．５Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約４ＰａのＡｒガス圧及び−３００Ｖの基板バイアスの条件下において、第２粒状記録層を約２．５ｎｍの厚さに形成した。［Ｃｏ−２６Ｃｒ−１０．５Ｐｔ］−４ＳｉＯ２−１Ｃｏ３Ｏ４ターゲットを使用し、約０．９ＰａのＡｒガス圧の条件下において、第３粒状記録層を約４．５ｎｍの膜厚に形成した。第２粒状記録層と第３粒状記録層の間に、これらの層の交換相互作用を制御するべく、表７に示されている交換結合制御層６１６−３を形成した。約４ＰａのＡｒガス圧及び約２００Ｖの基板バイアスの条件下において、交換結合制御層を１ｎｍの厚さに形成した。
【００８５】
１つの方式によれば、軟磁性裏打ち層６１２は、第１粒状記録層６１６−１の下方に配置してもよく、第１中間層６１４は、軟磁性裏打ち層６１２の上方に配置してもよく、第２中間層６１５は、第１中間層６１４の上方に配置してもよく、且つ、強磁性金属層６１７は、第３粒状記録層６１６−４の直接上部に又はその上方に配置してもよい。強磁性金属層は、基本的に、（妥当な限度内において、当技術分野において既知の任意のタイプの）酸化物を含まなくてもよく、第１粒状記録層、第２粒状記録層、及び第３粒状記録層は、それぞれ、当技術分野において既知のタイプの、且つ、様々な実施形態に従って本明細書に記述されている濃度を有する、酸化物を有してもよい。
【００８６】
低磁界強度を有するヘッドを使用し、前述のサンプルの読取り／書込み性能を調査した。スピンスタンドを使用することにより、媒体のオーバーライト特性を評価した。評価においては、前述の例示的実施形態において使用されたヘッドよりも狭いトラック幅と、小さな磁界強度と、を有するヘッドを利用した。具体的には、評価においては、約６０ｎｍのトラック幅を有する単極型の書込み素子と、トンネル磁気抵抗を利用した約５５ｎｍのトラック幅を有する読取り素子と、を有する磁気ヘッドを利用しており、評価の条件は、周速が約１０ｍ／秒であり、スキュー角が約０°であり、且つ、磁気間隔が約８．５ｎｍであった。評価結果が表７に示されている。
【表７】
【００８７】
狭いトラック幅を有する前述のヘッドを利用した際に、例示的実施形態４、即ち、例４−１において製造された媒体のオーバーライト値は、約３０ｄＢ以下であった。一般に、垂直磁気記録媒体を磁気記録装置に内蔵するには、オーバーライト特性は、少なくとも約３０ｄＢであることが好ましい。従って、低磁界強度を有する前述のヘッドとの組合せにおいて使用された際に、例示的実施形態４において製造された媒体は、十分に動作しない可能性が存在する。一方、オーバーライト値は、約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下の飽和磁化を有する材料から形成された交換結合制御層を含むこの例示的実施形態において製造された垂直磁気記録媒体の場合には改善されており、且つ、従って、書き込み性も改善されている。この理由は、交換結合制御層の存在によってインコヒーレントな回転モードが促進されるためであると考えられる。一方、約３００ｅｍｕ／ｃｃ超の飽和磁化を有する材料から形成された交換結合制御層を使用した際には、書き込み性は、改善されないか又は劣化する。この理由は、交換結合制御層の飽和磁化が過大になった際には、第２粒状記録層と第３粒状記録層の間の交換相互作用が過大になり、これにより、インコヒーレントな回転モードが抑制されるためであると考えられる。以上の結果から、媒体が組み合わせられるヘッドにマッチングするように、第２粒状記録層と第３粒状記録層の間の交換相互作用の大きさを適切に調節するべきであり、且つ、ヘッドの磁界強度が媒体のスイッチング磁界との関係において相対的に小さい場合には、３００ｅｍｕ／ｃｃ以下の飽和磁化を有する材料から形成された交換結合制御層を導入するべきであることが明らかである。
【００８８】
一実施形態に従い、別の実施形態による磁気記録装置が図１０Ａ及び図１０Ｂに概略的に示されている。磁気記録媒体１００は、前述の例示的実施形態のうちの１つによる媒体を含み、且つ、磁気記録装置は、媒体を駆動する駆動ユニット１０１と、記録部及び再生部を有する磁気ヘッド１０２と、磁気記録媒体１００との関係において磁気ヘッド１０２を運動させるメカニズム１０３と、信号を磁気ヘッド１０２に対して入出力するメカニズム１０４と、を有する。
【００８９】
一実施形態に従い、磁気ヘッド１０２と磁気記録媒体１００の関係が図１１に示されている。１つの方式によれば、磁気ヘッドと媒体の最上部の間の距離（磁気間隔）は、約７ｎｍに設定されており、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子を読取り部１１０内の読取り素子１１１に使用してもよく、且つ、書込み部１１２の主磁極１１３の周りにラップアラウンド遮蔽体１１４を有するようにヘッドを形成してもよい。このように書込み部の主磁極の周りに遮蔽体を形成した磁気ヘッド１０２を使用することにより、媒体の高いＳＮＲを維持しつつ、オーバーライト特性を改善することが可能であり、且つ、センチメートル当たりの線記録密度を約７２８，０００ビットに、そして、センチメートル当たりのトラック密度を約１６７，０００トラックに設定することにより、約１２１ギガバイト／平方センチメートル（Ｇｂ／ｃｍ２）における動作を確認することができる。
【００９０】
一実施形態によれば、磁気データストレージシステムは、少なくとも１つの磁気ヘッドと、本明細書の任意の実施形態において記述されている垂直磁気記録媒体と、磁気ヘッドの上方において垂直磁気記録媒体を通過させる駆動メカニズムと、磁気ヘッドに電気的に結合され、且つ、磁気ヘッドの動作を制御する能力を有するコントローラと、を含んでもよい。
【００９１】
以上、様々な実施形態について説明したが、これらは、限定を目的としてではなく、例示を目的として提示されたものに過ぎないことを理解されたい。従って、本発明の実施形態の広さ及び範囲は、前述の例示的実施形態のいずれによっても限定されるものではなく、添付の請求項及びそれらの等価物によってのみ規定されることを要する。
【符号の説明】
【００９２】
１２ 軟磁性裏打ち層
１４ 第１中間層
１５ 第２中間層
１６−１ 第１粒状記録層
１６−２ 第２粒状記録層
１６−３ 第３粒状記録層
１７ 強磁性金属層
１００ 磁気記録媒体
１０３ 駆動メカニズム
１０２ 磁気ヘッド
６１６−１ 第１粒状記録層
６１６−２ 第２粒状記録層
６１６−３ 交換結合制御層
６１６−４ 第３粒状記録層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気異方性（Ｋｕ１）を有する第１粒状記録層と、
前記第１粒状記録層上方の第２粒状記録層であって、磁気異方性（Ｋｕ２）を有する第２粒状記録層と、
前記第２粒状記録層上方の第３粒状記録層であって、磁気異方性（Ｋｕ３）を有する第３粒状記録層と、
を有し、
Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１である、垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
Ｋｕ３＜Ｋｕ１である請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
前記第１粒状記録層下方の中間層と、
前記中間層下方の軟磁性裏打ち層と、
前記第３粒状記録層上方の強磁性金属層と、
を更に有する請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
前記強磁性金属層は、基本的に酸化物を含まず、且つ、前記第３粒状記録層の直接上部に位置しており、且つ、前記第１粒状記録層、前記第２粒状記録層、及び前記第３粒状記録層は、それぞれ、酸化物を有する請求項３に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
少なくとも１つの磁気ヘッドと、
請求項１に記載の垂直磁気記録媒体と、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの上方において前記垂直磁気記録媒体を通過させる駆動メカニズムと、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの動作を制御するべく前記少なくとも１つの磁気ヘッドに電気的に結合されたコントローラと、
を有する磁気データストレージシステム。
【請求項６】
第１比率（Ｘ１）における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第１粒状記録層であって、Ｘ１は、前記第１ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度で除算したものによって規定される、第１粒状記録層と、
前記第１粒状記録層上方の第２粒状記録層であって、前記第２粒状記録層は、第２比率（Ｘ２）における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を有し、Ｘ２は、前記第２ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度で除算したものによって規定される、第２粒状記録層と、
前記第２粒状記録層上方の第３粒状記録層であって、前記第３粒状記録層は、第３比率（Ｘ３）における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を有し、Ｘ３は、前記第３ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度で除算したものによって規定される、第３粒状記録層と、
を有し、
Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１である、垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
Ｘ３＜Ｘ１である請求項６に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
前記第１粒状記録層内の前記Ｃｒ濃度は、約１８ａｔ．％と約３０ａｔ．％の間である請求項６に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
前記第１粒状記録層下方の中間層と、
前記中間層下方の軟磁性裏打ち層と、
前記第３粒状記録層の直接上部の強磁性金属層と、
を更に有する請求項６に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１０】
前記中間層は、
前記軟磁性裏打ち層上方の第１中間層と、
前記第１中間層上方の第２中間層と、
を有する請求項９に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１１】
少なくとも１つの磁気ヘッドと、
請求項６に記載の垂直磁気記録媒体と、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの上方において前記垂直磁気記録媒体を通過させる駆動メカニズムと、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの動作を制御するべく前記少なくとも１つの磁気ヘッドに電気的に結合されたコントローラと、
を有する磁気データストレージシステム。
【請求項１２】
第１粒状記録層と、
前記第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、
前記第２粒状記録層上方の交換結合制御層と、
前記交換結合制御層上方の第３粒状記録層と、
を有し、
前記交換結合制御層は、約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下の飽和磁化を有する、垂直磁気記録媒体。
【請求項１３】
前記交換結合制御層内のＣｒ濃度は、少なくとも約２５ａｔ．％である請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１４】
前記第１粒状記録層は、磁気異方性（Ｋｕ１）を有し、前記第２粒状記録層は、磁気異方性（Ｋｕ２）を有し、且つ、前記第３粒状記録層は、磁気異方性（Ｋｕ３）を有し、且つ、
Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１である請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１５】
Ｋｕ３＜Ｋｕ１である請求項１４に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１６】
前記第１粒状記録層は、第１比率（Ｘ１）における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を有し、Ｘ１は、前記第１ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものによって規定され、
前記第２粒状記録層は、第２比率（Ｘ２）における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を有し、Ｘ２は、前記第２ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものによって規定され、
前記第３粒状記録層は、第３比率（Ｘ３）における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を有し、Ｘ３は、前記第３ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものによって規定され、且つ、
Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１である請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１７】
Ｘ３＜Ｘ１である請求項１６に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１８】
前記第１粒状記録層内のＣｒ濃度は、約１８ａｔ．％と約３０ａｔ．％の間である請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１９】
前記第１粒状記録層下方の軟磁性裏打ち層と、
前記軟磁性裏打ち層上方の第１中間層と、
前記第１中間層上方の第２中間層と、
前記第３粒状記録層の直接上部の強磁性金属層と、
を更に有し、
前記強磁性金属層は、基本的に酸化物を含まず、且つ、前記第３粒状記録層の直接上部に位置しており、且つ、
前記第１粒状記録層、前記第２粒状記録層、及び前記第３粒状記録層は、それぞれ、酸化物を有する請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項２０】
少なくとも１つの磁気ヘッドと、
請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体と、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの上方において前記垂直磁気記録媒体を通過させる駆動メカニズムと、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの動作を制御するべく前記少なくとも１つの磁気ヘッドに電気的に結合されたコントローラと、
を有する磁気データストレージシステム。
【請求項１】
磁気異方性（Ｋｕ１）を有する第１粒状記録層と、
前記第１粒状記録層上方の第２粒状記録層であって、磁気異方性（Ｋｕ２）を有する第２粒状記録層と、
前記第２粒状記録層上方の第３粒状記録層であって、磁気異方性（Ｋｕ３）を有する第３粒状記録層と、
を有し、
Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１である、垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
Ｋｕ３＜Ｋｕ１である請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
前記第１粒状記録層下方の中間層と、
前記中間層下方の軟磁性裏打ち層と、
前記第３粒状記録層上方の強磁性金属層と、
を更に有する請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
前記強磁性金属層は、基本的に酸化物を含まず、且つ、前記第３粒状記録層の直接上部に位置しており、且つ、前記第１粒状記録層、前記第２粒状記録層、及び前記第３粒状記録層は、それぞれ、酸化物を有する請求項３に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項５】
少なくとも１つの磁気ヘッドと、
請求項１に記載の垂直磁気記録媒体と、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの上方において前記垂直磁気記録媒体を通過させる駆動メカニズムと、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの動作を制御するべく前記少なくとも１つの磁気ヘッドに電気的に結合されたコントローラと、
を有する磁気データストレージシステム。
【請求項６】
第１比率（Ｘ１）における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を有する第１粒状記録層であって、Ｘ１は、前記第１ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度で除算したものによって規定される、第１粒状記録層と、
前記第１粒状記録層上方の第２粒状記録層であって、前記第２粒状記録層は、第２比率（Ｘ２）における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を有し、Ｘ２は、前記第２ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度で除算したものによって規定される、第２粒状記録層と、
前記第２粒状記録層上方の第３粒状記録層であって、前記第３粒状記録層は、第３比率（Ｘ３）における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を有し、Ｘ３は、前記第３ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度で除算したものによって規定される、第３粒状記録層と、
を有し、
Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１である、垂直磁気記録媒体。
【請求項７】
Ｘ３＜Ｘ１である請求項６に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項８】
前記第１粒状記録層内の前記Ｃｒ濃度は、約１８ａｔ．％と約３０ａｔ．％の間である請求項６に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項９】
前記第１粒状記録層下方の中間層と、
前記中間層下方の軟磁性裏打ち層と、
前記第３粒状記録層の直接上部の強磁性金属層と、
を更に有する請求項６に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１０】
前記中間層は、
前記軟磁性裏打ち層上方の第１中間層と、
前記第１中間層上方の第２中間層と、
を有する請求項９に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１１】
少なくとも１つの磁気ヘッドと、
請求項６に記載の垂直磁気記録媒体と、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの上方において前記垂直磁気記録媒体を通過させる駆動メカニズムと、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの動作を制御するべく前記少なくとも１つの磁気ヘッドに電気的に結合されたコントローラと、
を有する磁気データストレージシステム。
【請求項１２】
第１粒状記録層と、
前記第１粒状記録層上方の第２粒状記録層と、
前記第２粒状記録層上方の交換結合制御層と、
前記交換結合制御層上方の第３粒状記録層と、
を有し、
前記交換結合制御層は、約３００ｅｍｕ／ｃｃ以下の飽和磁化を有する、垂直磁気記録媒体。
【請求項１３】
前記交換結合制御層内のＣｒ濃度は、少なくとも約２５ａｔ．％である請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１４】
前記第１粒状記録層は、磁気異方性（Ｋｕ１）を有し、前記第２粒状記録層は、磁気異方性（Ｋｕ２）を有し、且つ、前記第３粒状記録層は、磁気異方性（Ｋｕ３）を有し、且つ、
Ｋｕ３＜Ｋｕ２＞Ｋｕ１である請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１５】
Ｋｕ３＜Ｋｕ１である請求項１４に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１６】
前記第１粒状記録層は、第１比率（Ｘ１）における第１ＣｏＣｒＰｔ合金を有し、Ｘ１は、前記第１ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものによって規定され、
前記第２粒状記録層は、第２比率（Ｘ２）における第２ＣｏＣｒＰｔ合金を有し、Ｘ２は、前記第２ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものによって規定され、
前記第３粒状記録層は、第３比率（Ｘ３）における第３ＣｏＣｒＰｔ合金を有し、Ｘ３は、前記第３ＣｏＣｒＰｔ合金中におけるＰｔの濃度をＣｒの濃度によって除算したものによって規定され、且つ、
Ｘ３＜Ｘ２＞Ｘ１である請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１７】
Ｘ３＜Ｘ１である請求項１６に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１８】
前記第１粒状記録層内のＣｒ濃度は、約１８ａｔ．％と約３０ａｔ．％の間である請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項１９】
前記第１粒状記録層下方の軟磁性裏打ち層と、
前記軟磁性裏打ち層上方の第１中間層と、
前記第１中間層上方の第２中間層と、
前記第３粒状記録層の直接上部の強磁性金属層と、
を更に有し、
前記強磁性金属層は、基本的に酸化物を含まず、且つ、前記第３粒状記録層の直接上部に位置しており、且つ、
前記第１粒状記録層、前記第２粒状記録層、及び前記第３粒状記録層は、それぞれ、酸化物を有する請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項２０】
少なくとも１つの磁気ヘッドと、
請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体と、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの上方において前記垂直磁気記録媒体を通過させる駆動メカニズムと、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの動作を制御するべく前記少なくとも１つの磁気ヘッドに電気的に結合されたコントローラと、
を有する磁気データストレージシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２５２７７４（Ｐ２０１２−２５２７７４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２３０５０（Ｐ２０１２−１２３０５０）
【出願日】平成２４年５月３０日（２０１２．５．３０）
【出願人】（５０３１１６２８０）エイチジーエスティーネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月３０日（２０１２．５．３０）
【出願人】（５０３１１６２８０）エイチジーエスティーネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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