磁気記録媒体及び磁気記録装置
【課題】書き込み性能と熱揺らぎ耐性とを両立させることが可能な磁気記録媒体及び磁気記録装置を提供すること。
【解決手段】基材１と、基材１の上に形成された下地層１２と、下地層１２の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層７と、主記録層７の上又は下に該主記録層７に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層８とを有し、異方性磁界Hk1、Hk2と傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たすことを特徴とする磁気記録媒体１１による。
【解決手段】基材１と、基材１の上に形成された下地層１２と、下地層１２の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層７と、主記録層７の上又は下に該主記録層７に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層８とを有し、異方性磁界Hk1、Hk2と傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たすことを特徴とする磁気記録媒体１１による。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体及び磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータ等で処理される情報量は目覚しい勢いで増大しており、そのコンピュータと共に使用される記録装置に対して、更なる高記録密度が求められている。数ある記録媒体の中で、磁気ディスク等の磁気記録媒体は、他の媒体に比べて歴史的に古く、一般に広く普及している。
【０００３】
現在まで市場に供給されている磁気記録媒体の大部分は、記録層に記録された磁化の方向が面内方向に向いた面内磁気記録媒体と呼ばれるものである。この面内磁気記録媒体において高記録密度を得る方法としては、例えば、記録層を薄くすると共に該記録層を構成する磁性結晶粒を微細化し、磁性結晶粒同士の相互作用を低減する方法がある。しかしながら、このように磁性結晶粒を微細化すると、その磁性結晶粒の熱安定性が低下し、磁気ディスクに熱が加わったときに情報が消失する現象が起きてしまう。このような現象は、熱揺らぎ現象と呼ばれ、高記録密度化を阻む一つの要因となっている。
【０００４】
そこで、磁性結晶粒を微細化せずに高記録密度を達成する磁気記録媒体として、記録層における磁化の方向を、記録層の面内方向の垂直方向に向ける垂直磁気記録媒体が近年脚光を浴びている。
【０００５】
この垂直磁気記録媒体によれば、面内磁気記録媒体と比較して、記録層の表面における一つ一つの磁区の面積が小さくなるので、より大きな記録密度を達成することが可能となる。更に、記録層の面内方向の垂直方向に磁化が向いているので、記録層の厚さを厚くすることが可能となり、記録層を薄膜化した場合に発生する熱揺らぎ現象が起き難い。
【０００６】
このような垂直磁気記録媒体の記録層として最近注目されているものに、グラニュラー記録層がある。グラニュラー記録層は、記録層の垂直方向に長い柱状の磁性結晶粒同士が、酸化物又は窒化物によって互いに分離されてなり、例えばCoPt合金等がその磁性結晶粒として用いられる。
【０００７】
ところで、そのグラニュラー記録層では、酸化物や窒化物の含有量を増やすと垂直磁気異方性が必要以上に高められる。こうなると、磁気ヘッドを用いてグラニュラー記録層の磁化を反転させるのが困難となり、グラニュラー記録層への情報の書き込みが難しくなる。
【０００８】
一方、これとは逆に、酸化物や窒化物の含有量を減らすと、グラニュラー記録層の磁気異方性が低減されて書き込みが行い易くなるものの、熱によって磁性結晶粒の磁化の向きが反転し易くなり、既述の熱揺らぎ現象が発生してしまう。
【０００９】
このように、グラニュラー記録層を用いた垂直磁気記録媒体では、書き込み性能と熱揺らぎ耐性とがトレードオフの関係にあり、例えば今後２００Gbit/in2以上の高記録密度を達成するには、これらの特性をどのようにして両立させるかが課題となる。
【００１０】
なお、本願に関連する技術として、特許文献１には、酸化物含有量の異なる複数のグラニュラー磁性層で記録層を構成し、最下層のグラニュラー磁性層における酸化物含有量を記録層の中で最も高くする点が開示されている。
【００１１】
また、特許文献２には、記録層の下に形成される軟磁性層として、垂直磁気異方性を持つ軟磁性層と、面内磁気異方性を持つ軟磁性層とをこの順に形成する点が開示されている。
【００１２】
その他に、本願に関連する技術が特許文献３及び特許文献４にも開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２５９４２３号公報
【特許文献２】特開２００４−２２７６６６号公報
【特許文献３】特開２００１−１４８１０９号公報
【特許文献４】特開２００５−０４４４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、書き込み性能と熱揺らぎ耐性とを両立させることが可能な磁気記録媒体及び磁気記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一観点によれば、基材と、前記基材の上に形成された下地層と、前記下地層の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層と、前記主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層とを有し、前記異方性磁界Hk1、Hk2と前記傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たす磁気記録媒体が提供される。
【００１５】
本発明によれば、主記録層と書き込み補助層のそれぞれの異方性磁界Hk1、Hk2と、上記の傾きα1、α2とが、Hk2＜Hk1及びα2＞α1を満たす。このような特性は、主記録層の垂直磁気異方性が書き込み層のそれよりも大きい場合に見られるものであるため、本発明では、垂直磁気異方性が大きな主記録層と、それが小さな書き込み層とを積層した構造が得られる。
【００１６】
主記録層は、垂直磁気異方性が大きいため、それ単独では外部磁界によって磁化が反転し難く、磁気情報を書き込み難い。ところが、上記のように垂直磁気異方性が弱く外部磁界によって磁化が容易に反転する書き込み補助層をその主記録層に接して設けると、これらの層のスピン同士の相互作用によって、書き込み補助層の磁化が外部磁界により反転するのにつられて主記録層の磁化も反転するようになり、主記録層への磁気情報の書き込みが容易になる。
【００１７】
しかも、主記録層の垂直磁気異方性が大きいため、主記録層のそれぞれの磁区における磁化同士がそれらの相互作用によってその向きが安定するので、磁気情報を担う磁化の向きが熱によって反転し難くなり、主記録層の熱揺らぎ耐性が高くなる。
【００１８】
これらにより、本発明では、書き込み性能と熱揺らぎ耐性とが両立された磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【００１９】
また、本発明の別の観点によれば、基材と、前記基材の上に形成された下地層と、前記下地層の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層と、前記主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層とを有する磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に対向して設けられた磁気ヘッドとを有し、前記異方性磁界Hk1、Hk2と前記傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たす磁気記録装置が提供される。
【００２０】
本発明によれば、上記のように書き込み性能と熱揺らぎ特性とが両立された磁気記録媒体を備えるので、書き込み動作が容易であると共に、情報保持の信頼性が長期にわたって保証される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、主記録層と書き込み補助層とを積層し、それぞれの異方性磁界Hk1、Hk2と磁化曲線の反転部の傾きα1＜α2が、Hk2＜Hk1及びα2＞α1を満たすようにした。その結果、主記録層の垂直磁気異方性が書き込み補助層のそれよりも大きくなり、主記録層の熱揺らぎ耐性が向上すると共に、垂直磁気異方性の小さな書き込み補助層によって主記録層での磁化の反転が補助され、主記録層に磁気情報を書き込み易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（１）本発明の実施の形態
次に、本発明の実施の形態に係る磁気記録媒体について、その製造工程を追いながら詳細に説明する。
【００２３】
図１〜図２は、本実施形態に係る磁気記録媒体の製造途中の断面図である。この磁気記録媒体は、記録層における磁化の方向が面内方向の垂直方向に向いた垂直磁気記録媒体である。
【００２４】
最初に、図１（ａ）に示すように、表面の化学処理によって剛性が高められたガラス基板等の非磁性の基材１の上に、成膜圧力を約０．３〜０．８Paとするスパッタ法によりCr（クロム）層を厚さ約３nmに形成してそれを第１シード層２とする。なお、第１シード層２の成長レートは特に限定されないが、本実施形態では例えば１nm/secとする。この第１シード層２は、後の工程で積層される膜に基材１の表面状態を伝えないようにする役割を担うと共に、密着層としての機能も有し、これを形成しなくても後の膜の結晶性に問題が無いなら、第１シード層２を省略してもよい。
【００２５】
また、基材１はガラス基板に限定されず、記録媒体がハードディスクのようなソリッドな媒体の場合には、プラスチック基板、NiPめっきアルミ合金基板、及びシリコン基板を基材１として採用してもよい。また、記録媒体が可撓性のテープ状である場合には、PET(Poly Ethylene Telephtharate)基材、PEN(Ploy Ethylene Naphthalate)基材、ポリイミド基材等を基材１として使用してもよい。
【００２６】
次に、図１（ｂ）に示すように、成膜圧力を０．３〜０．８Pa、成長レートを５nm/secとするスパッタ法により、第１シード層２の上に下側軟磁性裏打層３ａとして軟磁性のアモルファスCoZr（コバルト‐ジルコニウム合金）層を厚さ約３０nmに形成する。なお、上記のCoZrにTa（タンタル）又はNb（ニオブ）を添加してもよい。また、下側軟磁性裏打層３ａを構成する軟磁性のアモルファス材料はCoZrに限定されず、FeC（鉄‐炭素合金）で下側軟磁性裏打層３ａを構成してもよい。その場合、FeCにCo（コバルト）又はNi（ニッケル）を添加してもよい。
【００２７】
そして、この下側軟磁性裏打層３ａの上に、スパッタ法により極薄い非磁性層、例えば厚さ約０．５nm〜０．８nmのRu（ルテニウム）層を形成し、それを磁区制御層３ｂとする。なお、ルテニウム層に代えて銅層を磁区制御層３ｂとして形成してもよい。
【００２８】
更に、既述の下側軟磁性裏打層３ａと同じ成膜条件を採用するスパッタ法を用いて、上側軟磁性裏打層３ｃとして厚さ約３０nmのアモルファスCoZr層を磁区制御層３ｂの上に形成する。既述の下側軟磁性裏打層３ａと同様に、上側軟磁性裏打層３ｃは軟磁性のアモルファス材料で構成されれば良く、FeC層を上側軟磁性裏打層３ｃとして形成してもよい。
【００２９】
これにより、第１シード層５の上には、下側軟磁性裏打層３ａ、磁区制御層３ｂ、及び上側軟磁性裏打層３ｃをこの順に形成してなる裏打層３が形成されたことになる。
【００３０】
このような構造の裏打層３では、磁区制御層３ｂを介して下側軟磁性裏打層３ａと上側軟磁性裏打層３ｃとが反強磁性結合をするため、各軟磁性層３ａ、３ｂの磁化M1は互いに反並行の状態で安定する。上側軟磁性層３aもしくは下側軟磁性層３bの膜面内に隣り合う磁化が反対方向を向く場合に見られる「突合せ」が存在しても、そこから漏れる磁束は３ａ、３cの軟磁性層の磁化が反並行状態にあるため裏打層３内で還流する。その結果、磁壁を発生源とする磁束が裏打層３の上方に延び難くなるため、後述の磁気ヘッドがその磁束を拾わなくなり、上記の磁束に起因して読み取り時に発生するスパイクノイズを減少させることが可能となる。
【００３１】
なお、このようにスパイクノイズを減少させる構造としては、反強磁性体層の上に単層の軟磁性裏打層を形成する構造もある。この場合の反強磁性層は、例えばIrMnやFeMn等で構成される。
【００３２】
続いて、図１（ｃ）に示すように、裏打層３の上に第２シード層４としてタンタル層を厚さ約３nmに形成する。そのタンタル層はスパッタ法により形成され、例えば成膜圧力０．３〜０．８Pa、成長レート１nm/secが成膜条件として採用される。なお、タンタル層に代えて、炭素層を第２シード層４として形成してもよい。
【００３３】
その後に、第２シード層４の上に、成膜圧力を０．３〜０．８Pa、成長をレート１nm/secとするスパッタ法により、軟磁性のNiFe（ニッケル鉄合金）層を厚さ約５nmに形成し、それを配向制御層５とする。
【００３４】
配向制御層５を構成するNiFe層は、その下に第２シード層４を形成したことで、裏打層３の表面状態を拾わずに良好なfcc構造の結晶構造となる。このようなfcc構造を持つ配向制御層５は、NiFeの他に、Pt（白金）、Pd（パラジウム）、NiFeSi（ニッケル鉄シリコン合金）、Al（アルミニウム）、Cu（銅）、及びIn（インジウム）のいずれかでも構成され得る。
【００３５】
また、その配向制御層５を上記のようなNiFe等の軟磁性材料で構成すると、配向制御層５が上側軟磁性裏打層３ｃの機能をも兼ねるようになるので、後述の磁気ヘッドから上側軟磁性裏打層３ｃまでの距離が見かけ上短くなり、磁気ヘッドによって磁気情報を感度良く拾うことができる。
【００３６】
次いで、図１（ｄ）に示すように、成膜圧力を４〜１０Paとするスパッタ法により、配向制御層５の上に非磁性層６としてRu層を厚さ約１０nmに形成する。そのRu層の成長レートはなるべく低いのが好ましく、本実施形態では０．５nm/secとする。
【００３７】
非磁性層６を構成するRu層の結晶構造はhcp(hexagonal close-packed)構造であるが、このhcp構造は配向制御層５の結晶構造であるfcc(face-centered cubic)構造と格子マッチングがよい。更に、配向制御層５は、その下の第２シード層４の上面の凹凸を吸収するようにも機能する。このような配向制御層５の作用によって、配向が一方向に揃えられて良好な結晶性を有する非磁性層６が配向制御層５上に成長する。
【００３８】
なお、Ru層に代えて、Co、Cr、W（タングステン）、及びRe（レニウム）のいずれかとRuよりなるRu合金により、hcp構造の非磁性層６を構成するようにしてもよい。
【００３９】
ここまでの工程により、基材１の上に、上記の各層２〜６を積層してなる下地層１２が形成されたことになる。
【００４０】
次に、図２（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００４１】
まず、Co70Cr10Pt20ターゲットとSiO2ターゲットとが設けられたスパッタチャンバ内に基材１を入れる。次いで、微量のO2、例えば流量比で０．２%〜２%のO2をArガスに添加してなるガスをスパッタガスとしてチャンバ内に導入して圧力を比較的高圧な約３〜７Paに安定させる。
【００４２】
そして、このような状態で、上記のターゲットと基材１との間に、パワーが１００〜２０００Wの高周波電力を印加することにより、Co70Cr10Pt20とSiO2とのスパッタを開始する。その高周波電力の周波数は特に限定されず、例えば１３．５６MHzでよい。更に、そのような高周波電力に代えて、パワーが１００〜２０００W程度のDC電力を用い、チャンバ内で放電を行ってもよい。
【００４３】
上記のように、スパッタ法において比較的高圧（約３〜７Pa）の成膜条件を採用すると、低圧且つ高温で成膜する場合と比較して疎な膜ができる。そのため、非磁性層６の上では、ターゲット材料のCo70Cr10Pt20とSiO2とが互いに混ざり合わず、酸化シリコン（SiO2）よりなる非磁性材料７ａ中にCo70Cr10Pt20よりなる磁性粒子７ｂが分散されたグラニュラー構造の主記録層７が形成される。その主記録層７では、非磁性材料７ａの含有率が約５〜１５at%であるのが好ましく、本実施形態ではその含有率が７at%である(Co70Cr10Pt20)93(SiO2)7層が主記録層７として形成される。また、主記録層７の厚さは特に限定されないが、本実施形態では例えば１２nmである。そして、主記録層７の成長レートを例えば５nm/secとする。
【００４４】
そして、主記録層７の下のhcp構造の非磁性層６は、面内方向の垂直方向に磁性粒子７ｂの配向を揃えるように機能するため、磁性粒子７ｂは、非磁性層６と同じように垂直方向に延びたhcp構造の結晶構造となると共に、hcp構造の六角柱の高さ方向が磁化容易軸になり、主記録層７が垂直磁気異方性を呈するようになる。
【００４５】
このようなグラニュラー構造の主記録層７では、それぞれの磁性粒子７ｂが磁化容易軸を揃えて孤立化しているため、主記録層７でのノイズを低減することが可能になる。
【００４６】
また、磁性粒子７ｂにおいて、Pt含有率を２５at%以上とすると、主記録層７の磁気異方性定数Kuが低下するので、磁性粒子７ｂでのPt含有率は２５at%未満とするのが好ましい。
【００４７】
更に、上記のように、スパッタガス中に流量比で０．２%〜２%程度の微量のO2を添加することにより、主記録層７における磁性粒子７ｂの孤立化が促進され、電磁変換特性を向上させることが可能になる。
【００４８】
なお、磁性粒子７ｂの孤立化、つまり各磁性粒子７ｂ同士の間隔の拡大は、主記録層７の下の非磁性層６の表面の凹凸を大きくすることによっても促進することができる。このように凹凸を大きくするには、非磁性層６を構成するRu層を、既述のような０．５nm/sec程度の低成長レートで成長すればよい。
【００４９】
そして、上記では、非磁性材料７ａとして酸化シリコンを採用したが、酸化シリコン以外の酸化物を非磁性材料７ａとして用いてもよい。そのような酸化物としては、例えば、Ti（チタン）、Cr、及びZr（ジルコニウム）のいずれかの酸化物がある。更に、Si（シリコン）、Ti、Cr、及びZrのいずれかの窒化物を非磁性材料７ｂとしてもよい。
【００５０】
更に、磁性粒子７ｂとして、CoとFe（鉄）とを含むCoFe合金で構成される粒子を採用してもよい。このCoFe合金を使用する場合、主記録層７に対して熱処理を施し、磁性粒子７ｂの結晶構造をHCT(Honeycomb Chained Triangle)構造にするのが好ましい。また、そのCoFe合金に銅又は銀を添加してもよい。
【００５１】
次に、Arガスをスパッタガスとするスパッタ法により、CoとCrとを含む合金層、例えばCo66Cr20Pt10B4層を主記録層７の上に厚さ約６nmに形成し、それを書き込み補助層８とする。書き込み補助層８の成膜条件は特に限定されないが、本実施形態では、例えば成膜圧力０．３〜０．８Pa、成長レート３nm/secを採用する。
【００５２】
書き込み補助層８を構成するCo66Cr20Pt10B4層は、その下の主記録層７中の磁性粒子７ｂと同じ結晶構造のhcp構造を有するため、磁性粒子７ｂと補助層８との格子マッチングは良好であり、結晶性の良い書き込み補助層８が主記録層７上に成長する。
【００５３】
また、そのCo66Cr20Pt10B4層では、CrとPtがそれぞれ２０at%及び１０at%の含有率で含有されているのに対し、主記録層７の磁性粒子７ｂを構成するCo70Cr10Pt20では、CrとPtがそれぞれ１０at%及び２０at%の含有率で含有されている。このように、書き込み補助層８と比較して、磁性粒子７ｂにおけるCrの含有率を低く、且つPtの含有率を高くすることにより主記録層７の垂直磁気異方性が書き込み補助層８よりも一層高められる。その結果、主記録層７での磁気データの分解能が高まって書き込みコア幅を狭くすることが可能となり、主記録層７の高記録密度化を図ることができる。
【００５４】
更に、CrとPtの含有率を上記のようにすることで、主記録層７の抗磁力Hcが増大し、主記録層でのノイズの一部、例えば遷移ノイズをより一層低減することも可能となる。
【００５５】
以上により、主記録層７と書き込み補助層８とをこの順に積層してなる記録層９が非磁性層６上に形成されたことになる。
【００５６】
なお、書き込み補助層８を構成するCo66Cr20Pt10B4層に、Ta（タンタル）、Cu（銅）、及びNi（ニッケル）のいずれかを添加してもよい。
【００５７】
その後に、図２（ｂ）に示すように、C2H2ガスを反応ガスとするRF-CVD(Radio Frequency-Chemical Vapor Deposition)法により、記録層９の上に保護層１０としてDLC(Diamond Like Carbon)層を厚さ約４nmに形成する。この保護層１０の成膜条件は、例えば、成膜圧力約４Pa、高周波電力のパワー１０００W、及び基材‐シャワーヘッド間のバイアス電圧２００Vである。
【００５８】
以上により、本実施形態に係る磁気記録媒体１１の基本構造が完成した。
【００５９】
図３は、この磁気記録媒体１１への書き込み動作を説明するための断面図である。
【００６０】
書き込みを行うには、図３に示すように、主磁極１３ｂとリターンヨーク１３ａよりなる磁気ヘッド１３を磁気記録媒体１１に対向させ、断面積の小さな主磁極１３ｂで発生した磁束密度が高い記録磁界Hを記録層９に通す。このようにすると、垂直磁気異方性を有する主記録層７のうち、主磁極１３ｂの直下にある磁区では、この記録磁界Hによって磁化が反転し、情報が書き込まれる。
【００６１】
記録磁界Hは、このように主記録層７を垂直に貫いた後、磁気ヘッド１３と共に磁束回路を構成する裏打層３を面内方向に走り、再び主記録層９を通って、断面積の大きなリターンヨーク１３ａに低い磁束密度で帰還される。
【００６２】
そして、磁気記録媒体１１と磁気ヘッド１３とを面内において図のAの方向に相対移動させつつ、記録信号に応じて記録磁界Hの向きを変えることにより、垂直方向に磁化された複数の磁区が記録媒体１１のトラック方向に連なって形成され、記録信号が磁気記録媒体１１に記録されることになる。
【００６３】
その磁気記録媒体１１では、主記録層７と書き込み補助層８との二層が協同して記録層９を構成するが、このような構造により得られる利点を説明するために、各層の磁気特性について次に説明する。
【００６４】
図４（ａ）の実線の曲線は、書き込み補助層８を形成しない場合において、主記録層７にその磁化容易軸方向の磁界を印加したときの磁化曲線であり、横軸が磁界H、縦軸が磁化Mを表す。また、同図において、点線の曲線は、上記の場合において、主記録層７に面内方向の磁界を印加したときの磁化曲線である。
【００６５】
既述のように、主記録層７は、非磁性材料７ａと磁性粒子７ｂとで構成されるグラニュラー構造を有する。このような構造では、主記録層７における非磁性材料７ａの含有率を多くして磁性粒子７ｂ同士の間隔を広めると、磁性粒子７ａ同士の相互作用が小さくなって、主記録層７の磁気異方性が高められる。そのため、主記録層７に外部磁界を印加しても、磁性粒子７ａの磁化がその外部磁界によって反転し難くなり、磁化曲線と横軸との成す角a1が小さくなると共に、異方性磁界Hk1が大きくなる。
【００６６】
このように、磁気異方性は、上記の角a1と異方性磁界Hk1によって表すことができるが、そのうちの角a1に等価な指標として、磁化曲線の反転部の傾きα1がある。その傾きα1は、磁化反転パラメータ等とも呼ばれ、次の数１によって定義される。
【００６７】
【数１】
なお、数１において、Hc1は抗磁力であり、磁化曲線と横軸との交点における磁界Hの値である。
【００６８】
グラニュラー構造の磁性層では、磁性粒子同士の間隔が広くなって各磁性粒子の孤立化度が高まるほど傾きαが最小値である１に近づき、上記の間隔が狭くなり各磁性粒子の相互作用が大きくなるほどαが大きくなる。
【００６９】
そして、書き込み補助層８を形成しない場合、主記録層７の傾きα1は、典型的には１〜２程度と小さな値になり、異方性磁界Hk1は８〜２０kOe程度と大きな値になる。
【００７０】
一方、図４（ｂ）は、主記録層７を形成せずに、書き込み補助層８のみを非磁性層６上に形成した場合における、書き込み補助層８の磁化曲線である。図４（ａ）と同様に、実線の曲線は、書き込み補助層８にその磁化容易軸方向（垂直方向）の磁界を印加したときのものであり、点線は、面内方向に磁界を印加したときの磁化曲線である。
【００７１】
書き込み補助層８を構成するCo66Cr20Pt10B4層は、上記した主記録層７と比較して磁気異方性が低い。そのため、書き込み補助層８の磁化反転パラメータ（磁化曲線の傾き）α2は、主記録層の磁化反転パラメータα1よりも大きくなり、５〜３０程度の値になる。また、異方性磁界Hk2は３〜１０kOe程度になり、主記録層７単独の異方性磁界Hk1よりも小さくなる。
【００７２】
これに対し、図４（ｃ）は、図２（ｂ）のように主記録層７と書き込み補助層８とを積層した記録層１１の磁化曲線である。図４（ｃ）においても、図４（ａ）、（ｂ）と同様に、主記録層７にその磁化容易軸方向の磁界を印加した場合の磁化曲線を実線で表し、面内方向の磁界を印加した場合の磁化曲線を点線で表している。
【００７３】
同図に示されるように、記録層１１の磁化曲線の傾きα0は、主記録層７と補助層８のそれぞれの傾きα1、α2の中間の値となり、また、異方性磁界Hk0も上記のHk1、Hk2の中間の値となる。これは、記録層１１が外部磁界に曝されると、磁気異方性が小さく外部磁界に反応し易い書き込み補助層８中の磁化が反転し、これにつられて主記録層７の磁化も反転するので、主記録層７単独の場合よりも記録層１１の磁気異方性が小さくなるためである。
【００７４】
このように、書き込み補助層８は、それよりも磁気異方性が大きい主記録層７の磁化の反転を補助する機能を有するので、書き込み補助層８が無い場合と比較して、主記録層７の磁化を反転させるのが容易となり、磁気ヘッドから出る書き込み用の磁界を強めなくても、主記録層７への情報の書き込みが容易となる。
【００７５】
しかも、主記録層７自体は、書き込み補助層８と比較して磁気異方性が大きく、それぞれの磁区内における磁化が互いに強く結合しているので、熱が印加されても磁化の向きが反転し難く、熱揺らぎ耐性に優れている。
【００７６】
これらにより、本実施形態では、書き込み性能と熱揺らぎ耐性とが両立された磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【００７７】
本願発明者は、この磁気記録媒体１１の熱揺らぎ耐性が実際に向上されていることを確かめるため、次のような調査を行った。その調査では、書き込み補助層８を形成せずに主記録層７だけで記録層９を構成したものを比較例とし、その比較例と上記の磁気記録媒体１１のそれぞれに対し、読み取り時のS/N比が調査された。その結果を表１に示す。
【００７８】
【表１】
なお、表１において、高周波及び低周波とは、それぞれ５００kFCI(Flux Change per Inch)と５０kFCIの記録密度で書き込まれている磁気情報を読み取ったことを示す。
【００７９】
表１に示されるように、本実施形態では、高周波（５００kFCI）では２dB、そして低周波（５０kFCI）では４dBだけ比較例よりもS/N比が改善されている。このことから、上記した磁気記録媒体１１において、ノイズが実際に低減できることが理解できる。
【００８０】
本願発明者は、この磁気記録媒体１１の書き込み補助層８の飽和磁化（Ms）を変化させた媒体を作製し、R(Read)/W(Write)評価を行う事で、書き込み補助層８に最適なMsの範囲を見出す調査を行った。
【００８１】
この調査では、Co66Cr20Pt10B4ターゲット、Crターゲット、及びCoターゲットが独立して設けられたチャンバを用い、各々のターゲットに印加する電力を独立に制御して堆積レートを調整することにより、書き込み補助層８のMsが異なる複数のサンプルを作成した。各々の媒体の膜厚は、Msと膜厚との積がCo66Cr20Pt10B4を６nm積層したものと同じになるように調整した。その他の成膜条件は第１実施形態の媒体と同じとした。
【００８２】
図５（ａ）、（ｂ）は、上記調査の結果を示すグラフである。
【００８３】
これらのうち、図５（ａ）は、書き込み補助層８のMsによって全S/N比がどのように変化するかを示すグラフである。なお、全S/N比とは、磁気記録媒体１１、磁気ヘッド１３、及び制御用回路の全てを合わせたS/N比のことである。
【００８４】
磁気記録媒体１１が実使用に耐え得るには、本調査で用いた磁気ヘッドで５dB以上の全S/N比が必要である。そのような全S/N比を得るには、書き込み補助層８のMsを３５０emu/cc以上８５０emu/cc以下にすればよいことが図５（ａ）から分かる。
【００８５】
一方、図５（ｂ）は、書き込み補助層８のMsによって書き込み層８のオーバーライト特性がどのように変化するかを示すグラフである。
【００８６】
磁気記録媒体１１が実使用に耐え得るには、書き込み補助層８のオーバーライト特性が−３５dB以下であることが必要であるが、図５（ｂ）によれば、このようなオーバーライト特性は書き込み補助層８のMsを３００emu/cc以上８５０emu/cc以下とすることにより得られる。
【００８７】
これらの結果から、書き込み補助層８のMsを３５０emu/cc以上８５０emu/cc以下とする事で、良好なオーバーライト特性と全S/N比とが得られる事が分かる。
【００８８】
（２）第２実施形態
上記した第１実施形態では、主記録層７の上に書き込み補助層８を形成したが、これらの形成順序は特に限定されない。本実施形態では、これらの層７、８を第１実施形態とは逆の順序で形成する。
【００８９】
図６は、本実施形態に係る磁気記録媒体の断面図である。同図において、第１実施形態で説明した要素には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００９０】
図６に示されるように、この磁気記録媒体１５では、磁気異方性の小さな書き込み補助層８の上に、それと接して磁気異方性の大きな主記録層７が形成される。これ以外の構成は第１実施形態と同じであり、また、この磁気記録媒体１５を構成する各層の成膜条件も第１実施形態と同じである。
【００９１】
上記のように、主記録層７と書き込み補助層８との形成順序を第１実施形態の逆にしても、記録層９が外部磁界に曝されることにより、磁気異方性が小さな書き込み補助層８において磁化が容易に反転する。そして、この磁化の反転に伴い、書き込み補助層８と主記録層９のそれぞれのスピン同士の相互作用によって、磁気異方性が大きくそれ単独だけでは磁化が反転し難い主記録層７の磁化も反転する。
【００９２】
このように、磁気異方性が小さい書き込み補助層８とそれが大きな主記録層７とを組み合わせることで、主記録層７への磁気情報の書き込みが書き込み補助層８によって容易になると共に、磁気異方性が強く熱揺らぎ耐性に優れた主記録層７によって、書き込まれた磁気情報が主記録層７に安定して保持される。
【００９３】
（３）第３実施形態
本実施形態では、第１実施形態で説明した主記録層７だけでなく、書き込み補助層８もグラニュラー構造にする。
【００９４】
図７は、本実施形態に係る磁気記録媒体の断面図である。同図において、第１実施形態で説明した要素には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００９５】
図７に示すように、本実施形態における書き込み補助層８は、非磁性材料８ａ中に磁性粒子８ｂを分散させてなるグラニュラー構造を有する。このような書き込み補助層８は、非磁性材料８ａ用のターゲットと、磁性粒子８ｂ用のターゲットとが同一チャンバ内に設けられたスパッタ装置により成膜され得る。
【００９６】
非磁性材料８ａとしては、第１実施形態と同様に、Si、Ti、Cr、及びZrのいずれかの酸化物又は窒化物が採用される。そして、磁性粒子８ｂとしては、CoCr合金又はCoよりなる粒子が用いられる。なお、CoCr合金を用いる場合は、それにPt、Ta、B、Cu、及びNiのいずれかを添加してもよい。
【００９７】
このような書き込み補助層８は、外部磁界に対して磁化が容易に反転され易くするために、主記録層７よりも垂直磁気異方性が小さい必要がある。垂直磁気異方性を小さくするには、主記録層７における非磁性材料７ａの含有率と比較して、書き込み補助層８における非磁性材料８ａの含有率を低くすればよい。このようにすると、非磁性材料８ａによって隣接する磁性粒子８ｂ同士の間隔が狭くなるので、該磁性粒子８ｂの間の相互作用が強まり、書き込み補助層８の垂直異方性が小さくなる。その結果、書き込み補助層８単独での磁化反転パラメータα2が、図４（ｂ）で説明したように主記録層７の磁化反転パラメータα1よりも大きくなると共に、その異方性磁界Hk2が主記録層７の異方性磁界Hk1よりも小さくなる。
【００９８】
これらにより、第１実施形態と同様に、垂直磁気異方性の小さな書き込み補助層８の磁化が外部磁界によって容易に反転し、それにつられて主記録層７の磁化も反転するため、垂直記録層７への書き込みが容易になる。更に、主記録層７の垂直磁気異方性が書き込み補助層８よりも大きいため、主記録層７の磁化が熱によって揺らぎ難くなり、主記録層７の熱揺らぎ耐性が向上する。
【００９９】
（４）第４実施形態
本実施形態では、上記した第１実施形態の磁気記録媒体１１を備えた磁気記録装置について説明する。
【０１００】
図８は、その磁気記録装置の平面図である。この磁気記録装置は、パーソナルコンピュータやテレビの録画装置に搭載されるハードディスク装置である。
【０１０１】
この磁気記録装置では、磁気記録媒体１１が、スピンドルモータ等によって回転可能な状態でハードディスクとして筐体１７に収められる。更に、筐体１７の内部には、軸１６を中心にしてアクチュエータ等により回転可能なキャッリッジアーム１４が設けられており、このキャリッジアーム１４の先端に設けられた磁気ヘッド１３が磁気記録媒体１１を上方から走査し、磁気記録媒体１１への磁気情報の書き込みと読み取りが行われる。
【０１０２】
なお、磁気ヘッド１３の種類は特に限定されず、GMR(Giant Magnetro Resistive)素子やTMR(Ferromagnetic Tunnel Junction Magnetro Resistive)素子で磁気ヘッドを構成してよい。
【０１０３】
このようにしてなる磁気記録装置によれば、磁気記録媒体１１において、書き込み性能と熱揺らぎ耐性との両立が図られているので、書き込み動作が容易であると共に、情報保持の信頼性が長期にわたって保証される。
【０１０４】
なお、磁気記録装置は、上記のようなハードディスク装置に限定されず、可撓性のテープ状の磁気記録媒体に対して磁気情報を記録するための装置であってもよい。
【０１０５】
以下に、本発明の特徴について付記する。
【０１０６】
（付記１） 基材と、
前記基材の上に形成された下地層と、
前記下地層の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層と、
前記主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層とを有し、
前記異方性磁界Hk1、Hk2と前記傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たすことを特徴とする磁気記録媒体。
【０１０７】
（付記２） 前記主記録層は、磁性粒子を非磁性材料内に分散させてなるグラニュラー構造を有することを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。
【０１０８】
（付記３） 前記書き込み補助層の飽和磁化(Ms)は、３５０emu/cc以上８５０emu/ccの範囲にあることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。
【０１０９】
（付記４） 前記書き込み補助層と前記磁性粒子は、Co（コバルト）、Cr（クロム）、及びPt（プラチナ）を含む合金で構成されることを特徴とする付記２に記載の磁気記録媒体。
【０１１０】
（付記５） 前記書き込み補助層と比較して、前記磁性粒子におけるCrの含有率を低くし、且つPtの含有率を高くすることを特徴とする付記４に記載の磁気記録媒体。
【０１１１】
（付記６） 前記磁性粒子は、コバルトと鉄とを含む合金で構成されることを特徴とする付記２に記載の磁気記録媒体。
【０１１２】
（付記７） 前記磁性粒子に、銅又は銀を添加したことを特徴とする付記６に記載の磁気記録媒体。
【０１１３】
（付記８） 前記非磁性材料は、シリコン、チタン、クロム、及びジルコニウムのいずれかの酸化物若しくは窒化物であることを特徴とする付記２に記載の磁気記録媒体。
【０１１４】
（付記９） 前記書き込み補助層は、コバルトとクロムとを含む合金層よりなることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。
【０１１５】
（付記１０） 前記コバルトとクロムとを含む合金層に、白金、タンタル、ホウ素、銅、及びニッケルのいずれかを添加したことを特徴とする付記９に記載の磁気記録媒体。
【０１１６】
（付記１１） 前記下地層は、軟磁性層を有する裏打層と、最上層に形成された非磁性層とを含む積層膜であることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。
【０１１７】
（付記１２） 前記軟磁性層は、軟磁性のアモルファス材料で構成されることを特徴とする付記１１に記載の磁気記録媒体。
【０１１８】
（付記１３） 前記アモルファス軟磁性材料は、コバルト‐ジルコニウム合金、又は鉄‐炭素合金であることを特徴とする付記１２に記載の磁気記録媒体。
【０１１９】
（付記１４） 前記非磁性層の上に前記主記録層が接して形成されると共に、該主記録層が、磁性粒子を非磁性材料内に分散させてなるグラニュラー構造を有し、
前記非磁性層の結晶構造と前記磁性粒子の結晶構造とが同じであることを特徴とする付記１１に記載の磁気記録媒体。
【０１２０】
（付記１５） 前記結晶構造はhcp構造であることを特徴とする付記１４に記載の磁気記録媒体。
【０１２１】
（付記１６） 前記下地層は結晶構造がfcc構造の配向制御層を含み、該配向制御層の上に前記非磁性層が形成されたことを特徴とする付記１５に記載の磁気記録媒体。
【０１２２】
（付記１７） 前記配向制御層は、白金、パラジウム、ニッケル鉄合金、ニッケル鉄シリコン合金、アルミニウム、銅、及びインジウムのいずれかで構成されることを特徴とする付記１６に記載の磁気記録媒体。
【０１２３】
（付記１８） 基材と、
前記基材の上に形成された下地層と、
前記下地層の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層と、
前記主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層とを有する磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対向して設けられた磁気ヘッドとを有し、
前記異方性磁界Hk1、Hk2と前記傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たすことを特徴とする磁気記録装置。
【０１２４】
（付記１９） 前記主記録層は、磁性粒子を非磁性材料内に分散させてなるグラニュラー構造を有することを特徴とする付記１８に記載の磁気記録装置。
【０１２５】
（付記２０） 前記書き込み補助層と前記磁性粒子は、Co（コバルト）、Cr（クロム）、及びPt（プラチナ）を含む合金で構成されることを特徴とする付記１８に記載の磁気記録媒体。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体の製造途中の断面図（その１）である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体の製造途中の断面図（その２）である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体への書き込み動作を説明するための断面図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第１実施形態において、書き込み補助層を形成しない場合の主記録層の磁化曲線であり、図４（ｂ）は、主記録層を形成せずに書き込み補助層のみを非磁性層上に形成した場合における書き込み補助層の磁化曲線であり、図４（ｃ）は、主記録層と書き込み補助層とを積層した記録層の磁化曲線である。
【図５】図５（ａ）は、書き込み補助層の飽和磁化（Ms）によって全S/N比がどのように変化するかを示すグラフであり、図５（ｂ）は、書き込み補助層の飽和磁化によって書き込み層のオーバーライト特性がどのように変化するかを示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係る磁気記録媒体の断面図である。
【図７】図７は、本発明の第３実施形態に係る磁気記録媒体の断面図である。
【図８】図８は、本発明の第４実施形態に係る磁気記録装置の平面図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１…基材、２…第１シード層、３ａ…下側軟磁性裏打層、３…裏打層、３ｂ…磁区制御層、３ｃ…上側軟磁性裏打層、４…第２シード層、５…配向制御層、６…非磁性層、７…主記録層、７ａ…非磁性材料、７ｂ…磁性粒子、８…書き込み補助層、９…記録層、１０…保護層、１１、１５…磁気記録媒体、１２…下地層、１３…磁気ヘッド、１３ａ…リターンヨーク、１３ｂ…主磁極、１４…キャリッジアーム、１６…軸、１７…筐体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体及び磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータ等で処理される情報量は目覚しい勢いで増大しており、そのコンピュータと共に使用される記録装置に対して、更なる高記録密度が求められている。数ある記録媒体の中で、磁気ディスク等の磁気記録媒体は、他の媒体に比べて歴史的に古く、一般に広く普及している。
【０００３】
現在まで市場に供給されている磁気記録媒体の大部分は、記録層に記録された磁化の方向が面内方向に向いた面内磁気記録媒体と呼ばれるものである。この面内磁気記録媒体において高記録密度を得る方法としては、例えば、記録層を薄くすると共に該記録層を構成する磁性結晶粒を微細化し、磁性結晶粒同士の相互作用を低減する方法がある。しかしながら、このように磁性結晶粒を微細化すると、その磁性結晶粒の熱安定性が低下し、磁気ディスクに熱が加わったときに情報が消失する現象が起きてしまう。このような現象は、熱揺らぎ現象と呼ばれ、高記録密度化を阻む一つの要因となっている。
【０００４】
そこで、磁性結晶粒を微細化せずに高記録密度を達成する磁気記録媒体として、記録層における磁化の方向を、記録層の面内方向の垂直方向に向ける垂直磁気記録媒体が近年脚光を浴びている。
【０００５】
この垂直磁気記録媒体によれば、面内磁気記録媒体と比較して、記録層の表面における一つ一つの磁区の面積が小さくなるので、より大きな記録密度を達成することが可能となる。更に、記録層の面内方向の垂直方向に磁化が向いているので、記録層の厚さを厚くすることが可能となり、記録層を薄膜化した場合に発生する熱揺らぎ現象が起き難い。
【０００６】
このような垂直磁気記録媒体の記録層として最近注目されているものに、グラニュラー記録層がある。グラニュラー記録層は、記録層の垂直方向に長い柱状の磁性結晶粒同士が、酸化物又は窒化物によって互いに分離されてなり、例えばCoPt合金等がその磁性結晶粒として用いられる。
【０００７】
ところで、そのグラニュラー記録層では、酸化物や窒化物の含有量を増やすと垂直磁気異方性が必要以上に高められる。こうなると、磁気ヘッドを用いてグラニュラー記録層の磁化を反転させるのが困難となり、グラニュラー記録層への情報の書き込みが難しくなる。
【０００８】
一方、これとは逆に、酸化物や窒化物の含有量を減らすと、グラニュラー記録層の磁気異方性が低減されて書き込みが行い易くなるものの、熱によって磁性結晶粒の磁化の向きが反転し易くなり、既述の熱揺らぎ現象が発生してしまう。
【０００９】
このように、グラニュラー記録層を用いた垂直磁気記録媒体では、書き込み性能と熱揺らぎ耐性とがトレードオフの関係にあり、例えば今後２００Gbit/in2以上の高記録密度を達成するには、これらの特性をどのようにして両立させるかが課題となる。
【００１０】
なお、本願に関連する技術として、特許文献１には、酸化物含有量の異なる複数のグラニュラー磁性層で記録層を構成し、最下層のグラニュラー磁性層における酸化物含有量を記録層の中で最も高くする点が開示されている。
【００１１】
また、特許文献２には、記録層の下に形成される軟磁性層として、垂直磁気異方性を持つ軟磁性層と、面内磁気異方性を持つ軟磁性層とをこの順に形成する点が開示されている。
【００１２】
その他に、本願に関連する技術が特許文献３及び特許文献４にも開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２５９４２３号公報
【特許文献２】特開２００４−２２７６６６号公報
【特許文献３】特開２００１−１４８１０９号公報
【特許文献４】特開２００５−０４４４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、書き込み性能と熱揺らぎ耐性とを両立させることが可能な磁気記録媒体及び磁気記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一観点によれば、基材と、前記基材の上に形成された下地層と、前記下地層の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層と、前記主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層とを有し、前記異方性磁界Hk1、Hk2と前記傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たす磁気記録媒体が提供される。
【００１５】
本発明によれば、主記録層と書き込み補助層のそれぞれの異方性磁界Hk1、Hk2と、上記の傾きα1、α2とが、Hk2＜Hk1及びα2＞α1を満たす。このような特性は、主記録層の垂直磁気異方性が書き込み層のそれよりも大きい場合に見られるものであるため、本発明では、垂直磁気異方性が大きな主記録層と、それが小さな書き込み層とを積層した構造が得られる。
【００１６】
主記録層は、垂直磁気異方性が大きいため、それ単独では外部磁界によって磁化が反転し難く、磁気情報を書き込み難い。ところが、上記のように垂直磁気異方性が弱く外部磁界によって磁化が容易に反転する書き込み補助層をその主記録層に接して設けると、これらの層のスピン同士の相互作用によって、書き込み補助層の磁化が外部磁界により反転するのにつられて主記録層の磁化も反転するようになり、主記録層への磁気情報の書き込みが容易になる。
【００１７】
しかも、主記録層の垂直磁気異方性が大きいため、主記録層のそれぞれの磁区における磁化同士がそれらの相互作用によってその向きが安定するので、磁気情報を担う磁化の向きが熱によって反転し難くなり、主記録層の熱揺らぎ耐性が高くなる。
【００１８】
これらにより、本発明では、書き込み性能と熱揺らぎ耐性とが両立された磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【００１９】
また、本発明の別の観点によれば、基材と、前記基材の上に形成された下地層と、前記下地層の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層と、前記主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層とを有する磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に対向して設けられた磁気ヘッドとを有し、前記異方性磁界Hk1、Hk2と前記傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たす磁気記録装置が提供される。
【００２０】
本発明によれば、上記のように書き込み性能と熱揺らぎ特性とが両立された磁気記録媒体を備えるので、書き込み動作が容易であると共に、情報保持の信頼性が長期にわたって保証される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、主記録層と書き込み補助層とを積層し、それぞれの異方性磁界Hk1、Hk2と磁化曲線の反転部の傾きα1＜α2が、Hk2＜Hk1及びα2＞α1を満たすようにした。その結果、主記録層の垂直磁気異方性が書き込み補助層のそれよりも大きくなり、主記録層の熱揺らぎ耐性が向上すると共に、垂直磁気異方性の小さな書き込み補助層によって主記録層での磁化の反転が補助され、主記録層に磁気情報を書き込み易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（１）本発明の実施の形態
次に、本発明の実施の形態に係る磁気記録媒体について、その製造工程を追いながら詳細に説明する。
【００２３】
図１〜図２は、本実施形態に係る磁気記録媒体の製造途中の断面図である。この磁気記録媒体は、記録層における磁化の方向が面内方向の垂直方向に向いた垂直磁気記録媒体である。
【００２４】
最初に、図１（ａ）に示すように、表面の化学処理によって剛性が高められたガラス基板等の非磁性の基材１の上に、成膜圧力を約０．３〜０．８Paとするスパッタ法によりCr（クロム）層を厚さ約３nmに形成してそれを第１シード層２とする。なお、第１シード層２の成長レートは特に限定されないが、本実施形態では例えば１nm/secとする。この第１シード層２は、後の工程で積層される膜に基材１の表面状態を伝えないようにする役割を担うと共に、密着層としての機能も有し、これを形成しなくても後の膜の結晶性に問題が無いなら、第１シード層２を省略してもよい。
【００２５】
また、基材１はガラス基板に限定されず、記録媒体がハードディスクのようなソリッドな媒体の場合には、プラスチック基板、NiPめっきアルミ合金基板、及びシリコン基板を基材１として採用してもよい。また、記録媒体が可撓性のテープ状である場合には、PET(Poly Ethylene Telephtharate)基材、PEN(Ploy Ethylene Naphthalate)基材、ポリイミド基材等を基材１として使用してもよい。
【００２６】
次に、図１（ｂ）に示すように、成膜圧力を０．３〜０．８Pa、成長レートを５nm/secとするスパッタ法により、第１シード層２の上に下側軟磁性裏打層３ａとして軟磁性のアモルファスCoZr（コバルト‐ジルコニウム合金）層を厚さ約３０nmに形成する。なお、上記のCoZrにTa（タンタル）又はNb（ニオブ）を添加してもよい。また、下側軟磁性裏打層３ａを構成する軟磁性のアモルファス材料はCoZrに限定されず、FeC（鉄‐炭素合金）で下側軟磁性裏打層３ａを構成してもよい。その場合、FeCにCo（コバルト）又はNi（ニッケル）を添加してもよい。
【００２７】
そして、この下側軟磁性裏打層３ａの上に、スパッタ法により極薄い非磁性層、例えば厚さ約０．５nm〜０．８nmのRu（ルテニウム）層を形成し、それを磁区制御層３ｂとする。なお、ルテニウム層に代えて銅層を磁区制御層３ｂとして形成してもよい。
【００２８】
更に、既述の下側軟磁性裏打層３ａと同じ成膜条件を採用するスパッタ法を用いて、上側軟磁性裏打層３ｃとして厚さ約３０nmのアモルファスCoZr層を磁区制御層３ｂの上に形成する。既述の下側軟磁性裏打層３ａと同様に、上側軟磁性裏打層３ｃは軟磁性のアモルファス材料で構成されれば良く、FeC層を上側軟磁性裏打層３ｃとして形成してもよい。
【００２９】
これにより、第１シード層５の上には、下側軟磁性裏打層３ａ、磁区制御層３ｂ、及び上側軟磁性裏打層３ｃをこの順に形成してなる裏打層３が形成されたことになる。
【００３０】
このような構造の裏打層３では、磁区制御層３ｂを介して下側軟磁性裏打層３ａと上側軟磁性裏打層３ｃとが反強磁性結合をするため、各軟磁性層３ａ、３ｂの磁化M1は互いに反並行の状態で安定する。上側軟磁性層３aもしくは下側軟磁性層３bの膜面内に隣り合う磁化が反対方向を向く場合に見られる「突合せ」が存在しても、そこから漏れる磁束は３ａ、３cの軟磁性層の磁化が反並行状態にあるため裏打層３内で還流する。その結果、磁壁を発生源とする磁束が裏打層３の上方に延び難くなるため、後述の磁気ヘッドがその磁束を拾わなくなり、上記の磁束に起因して読み取り時に発生するスパイクノイズを減少させることが可能となる。
【００３１】
なお、このようにスパイクノイズを減少させる構造としては、反強磁性体層の上に単層の軟磁性裏打層を形成する構造もある。この場合の反強磁性層は、例えばIrMnやFeMn等で構成される。
【００３２】
続いて、図１（ｃ）に示すように、裏打層３の上に第２シード層４としてタンタル層を厚さ約３nmに形成する。そのタンタル層はスパッタ法により形成され、例えば成膜圧力０．３〜０．８Pa、成長レート１nm/secが成膜条件として採用される。なお、タンタル層に代えて、炭素層を第２シード層４として形成してもよい。
【００３３】
その後に、第２シード層４の上に、成膜圧力を０．３〜０．８Pa、成長をレート１nm/secとするスパッタ法により、軟磁性のNiFe（ニッケル鉄合金）層を厚さ約５nmに形成し、それを配向制御層５とする。
【００３４】
配向制御層５を構成するNiFe層は、その下に第２シード層４を形成したことで、裏打層３の表面状態を拾わずに良好なfcc構造の結晶構造となる。このようなfcc構造を持つ配向制御層５は、NiFeの他に、Pt（白金）、Pd（パラジウム）、NiFeSi（ニッケル鉄シリコン合金）、Al（アルミニウム）、Cu（銅）、及びIn（インジウム）のいずれかでも構成され得る。
【００３５】
また、その配向制御層５を上記のようなNiFe等の軟磁性材料で構成すると、配向制御層５が上側軟磁性裏打層３ｃの機能をも兼ねるようになるので、後述の磁気ヘッドから上側軟磁性裏打層３ｃまでの距離が見かけ上短くなり、磁気ヘッドによって磁気情報を感度良く拾うことができる。
【００３６】
次いで、図１（ｄ）に示すように、成膜圧力を４〜１０Paとするスパッタ法により、配向制御層５の上に非磁性層６としてRu層を厚さ約１０nmに形成する。そのRu層の成長レートはなるべく低いのが好ましく、本実施形態では０．５nm/secとする。
【００３７】
非磁性層６を構成するRu層の結晶構造はhcp(hexagonal close-packed)構造であるが、このhcp構造は配向制御層５の結晶構造であるfcc(face-centered cubic)構造と格子マッチングがよい。更に、配向制御層５は、その下の第２シード層４の上面の凹凸を吸収するようにも機能する。このような配向制御層５の作用によって、配向が一方向に揃えられて良好な結晶性を有する非磁性層６が配向制御層５上に成長する。
【００３８】
なお、Ru層に代えて、Co、Cr、W（タングステン）、及びRe（レニウム）のいずれかとRuよりなるRu合金により、hcp構造の非磁性層６を構成するようにしてもよい。
【００３９】
ここまでの工程により、基材１の上に、上記の各層２〜６を積層してなる下地層１２が形成されたことになる。
【００４０】
次に、図２（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００４１】
まず、Co70Cr10Pt20ターゲットとSiO2ターゲットとが設けられたスパッタチャンバ内に基材１を入れる。次いで、微量のO2、例えば流量比で０．２%〜２%のO2をArガスに添加してなるガスをスパッタガスとしてチャンバ内に導入して圧力を比較的高圧な約３〜７Paに安定させる。
【００４２】
そして、このような状態で、上記のターゲットと基材１との間に、パワーが１００〜２０００Wの高周波電力を印加することにより、Co70Cr10Pt20とSiO2とのスパッタを開始する。その高周波電力の周波数は特に限定されず、例えば１３．５６MHzでよい。更に、そのような高周波電力に代えて、パワーが１００〜２０００W程度のDC電力を用い、チャンバ内で放電を行ってもよい。
【００４３】
上記のように、スパッタ法において比較的高圧（約３〜７Pa）の成膜条件を採用すると、低圧且つ高温で成膜する場合と比較して疎な膜ができる。そのため、非磁性層６の上では、ターゲット材料のCo70Cr10Pt20とSiO2とが互いに混ざり合わず、酸化シリコン（SiO2）よりなる非磁性材料７ａ中にCo70Cr10Pt20よりなる磁性粒子７ｂが分散されたグラニュラー構造の主記録層７が形成される。その主記録層７では、非磁性材料７ａの含有率が約５〜１５at%であるのが好ましく、本実施形態ではその含有率が７at%である(Co70Cr10Pt20)93(SiO2)7層が主記録層７として形成される。また、主記録層７の厚さは特に限定されないが、本実施形態では例えば１２nmである。そして、主記録層７の成長レートを例えば５nm/secとする。
【００４４】
そして、主記録層７の下のhcp構造の非磁性層６は、面内方向の垂直方向に磁性粒子７ｂの配向を揃えるように機能するため、磁性粒子７ｂは、非磁性層６と同じように垂直方向に延びたhcp構造の結晶構造となると共に、hcp構造の六角柱の高さ方向が磁化容易軸になり、主記録層７が垂直磁気異方性を呈するようになる。
【００４５】
このようなグラニュラー構造の主記録層７では、それぞれの磁性粒子７ｂが磁化容易軸を揃えて孤立化しているため、主記録層７でのノイズを低減することが可能になる。
【００４６】
また、磁性粒子７ｂにおいて、Pt含有率を２５at%以上とすると、主記録層７の磁気異方性定数Kuが低下するので、磁性粒子７ｂでのPt含有率は２５at%未満とするのが好ましい。
【００４７】
更に、上記のように、スパッタガス中に流量比で０．２%〜２%程度の微量のO2を添加することにより、主記録層７における磁性粒子７ｂの孤立化が促進され、電磁変換特性を向上させることが可能になる。
【００４８】
なお、磁性粒子７ｂの孤立化、つまり各磁性粒子７ｂ同士の間隔の拡大は、主記録層７の下の非磁性層６の表面の凹凸を大きくすることによっても促進することができる。このように凹凸を大きくするには、非磁性層６を構成するRu層を、既述のような０．５nm/sec程度の低成長レートで成長すればよい。
【００４９】
そして、上記では、非磁性材料７ａとして酸化シリコンを採用したが、酸化シリコン以外の酸化物を非磁性材料７ａとして用いてもよい。そのような酸化物としては、例えば、Ti（チタン）、Cr、及びZr（ジルコニウム）のいずれかの酸化物がある。更に、Si（シリコン）、Ti、Cr、及びZrのいずれかの窒化物を非磁性材料７ｂとしてもよい。
【００５０】
更に、磁性粒子７ｂとして、CoとFe（鉄）とを含むCoFe合金で構成される粒子を採用してもよい。このCoFe合金を使用する場合、主記録層７に対して熱処理を施し、磁性粒子７ｂの結晶構造をHCT(Honeycomb Chained Triangle)構造にするのが好ましい。また、そのCoFe合金に銅又は銀を添加してもよい。
【００５１】
次に、Arガスをスパッタガスとするスパッタ法により、CoとCrとを含む合金層、例えばCo66Cr20Pt10B4層を主記録層７の上に厚さ約６nmに形成し、それを書き込み補助層８とする。書き込み補助層８の成膜条件は特に限定されないが、本実施形態では、例えば成膜圧力０．３〜０．８Pa、成長レート３nm/secを採用する。
【００５２】
書き込み補助層８を構成するCo66Cr20Pt10B4層は、その下の主記録層７中の磁性粒子７ｂと同じ結晶構造のhcp構造を有するため、磁性粒子７ｂと補助層８との格子マッチングは良好であり、結晶性の良い書き込み補助層８が主記録層７上に成長する。
【００５３】
また、そのCo66Cr20Pt10B4層では、CrとPtがそれぞれ２０at%及び１０at%の含有率で含有されているのに対し、主記録層７の磁性粒子７ｂを構成するCo70Cr10Pt20では、CrとPtがそれぞれ１０at%及び２０at%の含有率で含有されている。このように、書き込み補助層８と比較して、磁性粒子７ｂにおけるCrの含有率を低く、且つPtの含有率を高くすることにより主記録層７の垂直磁気異方性が書き込み補助層８よりも一層高められる。その結果、主記録層７での磁気データの分解能が高まって書き込みコア幅を狭くすることが可能となり、主記録層７の高記録密度化を図ることができる。
【００５４】
更に、CrとPtの含有率を上記のようにすることで、主記録層７の抗磁力Hcが増大し、主記録層でのノイズの一部、例えば遷移ノイズをより一層低減することも可能となる。
【００５５】
以上により、主記録層７と書き込み補助層８とをこの順に積層してなる記録層９が非磁性層６上に形成されたことになる。
【００５６】
なお、書き込み補助層８を構成するCo66Cr20Pt10B4層に、Ta（タンタル）、Cu（銅）、及びNi（ニッケル）のいずれかを添加してもよい。
【００５７】
その後に、図２（ｂ）に示すように、C2H2ガスを反応ガスとするRF-CVD(Radio Frequency-Chemical Vapor Deposition)法により、記録層９の上に保護層１０としてDLC(Diamond Like Carbon)層を厚さ約４nmに形成する。この保護層１０の成膜条件は、例えば、成膜圧力約４Pa、高周波電力のパワー１０００W、及び基材‐シャワーヘッド間のバイアス電圧２００Vである。
【００５８】
以上により、本実施形態に係る磁気記録媒体１１の基本構造が完成した。
【００５９】
図３は、この磁気記録媒体１１への書き込み動作を説明するための断面図である。
【００６０】
書き込みを行うには、図３に示すように、主磁極１３ｂとリターンヨーク１３ａよりなる磁気ヘッド１３を磁気記録媒体１１に対向させ、断面積の小さな主磁極１３ｂで発生した磁束密度が高い記録磁界Hを記録層９に通す。このようにすると、垂直磁気異方性を有する主記録層７のうち、主磁極１３ｂの直下にある磁区では、この記録磁界Hによって磁化が反転し、情報が書き込まれる。
【００６１】
記録磁界Hは、このように主記録層７を垂直に貫いた後、磁気ヘッド１３と共に磁束回路を構成する裏打層３を面内方向に走り、再び主記録層９を通って、断面積の大きなリターンヨーク１３ａに低い磁束密度で帰還される。
【００６２】
そして、磁気記録媒体１１と磁気ヘッド１３とを面内において図のAの方向に相対移動させつつ、記録信号に応じて記録磁界Hの向きを変えることにより、垂直方向に磁化された複数の磁区が記録媒体１１のトラック方向に連なって形成され、記録信号が磁気記録媒体１１に記録されることになる。
【００６３】
その磁気記録媒体１１では、主記録層７と書き込み補助層８との二層が協同して記録層９を構成するが、このような構造により得られる利点を説明するために、各層の磁気特性について次に説明する。
【００６４】
図４（ａ）の実線の曲線は、書き込み補助層８を形成しない場合において、主記録層７にその磁化容易軸方向の磁界を印加したときの磁化曲線であり、横軸が磁界H、縦軸が磁化Mを表す。また、同図において、点線の曲線は、上記の場合において、主記録層７に面内方向の磁界を印加したときの磁化曲線である。
【００６５】
既述のように、主記録層７は、非磁性材料７ａと磁性粒子７ｂとで構成されるグラニュラー構造を有する。このような構造では、主記録層７における非磁性材料７ａの含有率を多くして磁性粒子７ｂ同士の間隔を広めると、磁性粒子７ａ同士の相互作用が小さくなって、主記録層７の磁気異方性が高められる。そのため、主記録層７に外部磁界を印加しても、磁性粒子７ａの磁化がその外部磁界によって反転し難くなり、磁化曲線と横軸との成す角a1が小さくなると共に、異方性磁界Hk1が大きくなる。
【００６６】
このように、磁気異方性は、上記の角a1と異方性磁界Hk1によって表すことができるが、そのうちの角a1に等価な指標として、磁化曲線の反転部の傾きα1がある。その傾きα1は、磁化反転パラメータ等とも呼ばれ、次の数１によって定義される。
【００６７】
【数１】
なお、数１において、Hc1は抗磁力であり、磁化曲線と横軸との交点における磁界Hの値である。
【００６８】
グラニュラー構造の磁性層では、磁性粒子同士の間隔が広くなって各磁性粒子の孤立化度が高まるほど傾きαが最小値である１に近づき、上記の間隔が狭くなり各磁性粒子の相互作用が大きくなるほどαが大きくなる。
【００６９】
そして、書き込み補助層８を形成しない場合、主記録層７の傾きα1は、典型的には１〜２程度と小さな値になり、異方性磁界Hk1は８〜２０kOe程度と大きな値になる。
【００７０】
一方、図４（ｂ）は、主記録層７を形成せずに、書き込み補助層８のみを非磁性層６上に形成した場合における、書き込み補助層８の磁化曲線である。図４（ａ）と同様に、実線の曲線は、書き込み補助層８にその磁化容易軸方向（垂直方向）の磁界を印加したときのものであり、点線は、面内方向に磁界を印加したときの磁化曲線である。
【００７１】
書き込み補助層８を構成するCo66Cr20Pt10B4層は、上記した主記録層７と比較して磁気異方性が低い。そのため、書き込み補助層８の磁化反転パラメータ（磁化曲線の傾き）α2は、主記録層の磁化反転パラメータα1よりも大きくなり、５〜３０程度の値になる。また、異方性磁界Hk2は３〜１０kOe程度になり、主記録層７単独の異方性磁界Hk1よりも小さくなる。
【００７２】
これに対し、図４（ｃ）は、図２（ｂ）のように主記録層７と書き込み補助層８とを積層した記録層１１の磁化曲線である。図４（ｃ）においても、図４（ａ）、（ｂ）と同様に、主記録層７にその磁化容易軸方向の磁界を印加した場合の磁化曲線を実線で表し、面内方向の磁界を印加した場合の磁化曲線を点線で表している。
【００７３】
同図に示されるように、記録層１１の磁化曲線の傾きα0は、主記録層７と補助層８のそれぞれの傾きα1、α2の中間の値となり、また、異方性磁界Hk0も上記のHk1、Hk2の中間の値となる。これは、記録層１１が外部磁界に曝されると、磁気異方性が小さく外部磁界に反応し易い書き込み補助層８中の磁化が反転し、これにつられて主記録層７の磁化も反転するので、主記録層７単独の場合よりも記録層１１の磁気異方性が小さくなるためである。
【００７４】
このように、書き込み補助層８は、それよりも磁気異方性が大きい主記録層７の磁化の反転を補助する機能を有するので、書き込み補助層８が無い場合と比較して、主記録層７の磁化を反転させるのが容易となり、磁気ヘッドから出る書き込み用の磁界を強めなくても、主記録層７への情報の書き込みが容易となる。
【００７５】
しかも、主記録層７自体は、書き込み補助層８と比較して磁気異方性が大きく、それぞれの磁区内における磁化が互いに強く結合しているので、熱が印加されても磁化の向きが反転し難く、熱揺らぎ耐性に優れている。
【００７６】
これらにより、本実施形態では、書き込み性能と熱揺らぎ耐性とが両立された磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【００７７】
本願発明者は、この磁気記録媒体１１の熱揺らぎ耐性が実際に向上されていることを確かめるため、次のような調査を行った。その調査では、書き込み補助層８を形成せずに主記録層７だけで記録層９を構成したものを比較例とし、その比較例と上記の磁気記録媒体１１のそれぞれに対し、読み取り時のS/N比が調査された。その結果を表１に示す。
【００７８】
【表１】
なお、表１において、高周波及び低周波とは、それぞれ５００kFCI(Flux Change per Inch)と５０kFCIの記録密度で書き込まれている磁気情報を読み取ったことを示す。
【００７９】
表１に示されるように、本実施形態では、高周波（５００kFCI）では２dB、そして低周波（５０kFCI）では４dBだけ比較例よりもS/N比が改善されている。このことから、上記した磁気記録媒体１１において、ノイズが実際に低減できることが理解できる。
【００８０】
本願発明者は、この磁気記録媒体１１の書き込み補助層８の飽和磁化（Ms）を変化させた媒体を作製し、R(Read)/W(Write)評価を行う事で、書き込み補助層８に最適なMsの範囲を見出す調査を行った。
【００８１】
この調査では、Co66Cr20Pt10B4ターゲット、Crターゲット、及びCoターゲットが独立して設けられたチャンバを用い、各々のターゲットに印加する電力を独立に制御して堆積レートを調整することにより、書き込み補助層８のMsが異なる複数のサンプルを作成した。各々の媒体の膜厚は、Msと膜厚との積がCo66Cr20Pt10B4を６nm積層したものと同じになるように調整した。その他の成膜条件は第１実施形態の媒体と同じとした。
【００８２】
図５（ａ）、（ｂ）は、上記調査の結果を示すグラフである。
【００８３】
これらのうち、図５（ａ）は、書き込み補助層８のMsによって全S/N比がどのように変化するかを示すグラフである。なお、全S/N比とは、磁気記録媒体１１、磁気ヘッド１３、及び制御用回路の全てを合わせたS/N比のことである。
【００８４】
磁気記録媒体１１が実使用に耐え得るには、本調査で用いた磁気ヘッドで５dB以上の全S/N比が必要である。そのような全S/N比を得るには、書き込み補助層８のMsを３５０emu/cc以上８５０emu/cc以下にすればよいことが図５（ａ）から分かる。
【００８５】
一方、図５（ｂ）は、書き込み補助層８のMsによって書き込み層８のオーバーライト特性がどのように変化するかを示すグラフである。
【００８６】
磁気記録媒体１１が実使用に耐え得るには、書き込み補助層８のオーバーライト特性が−３５dB以下であることが必要であるが、図５（ｂ）によれば、このようなオーバーライト特性は書き込み補助層８のMsを３００emu/cc以上８５０emu/cc以下とすることにより得られる。
【００８７】
これらの結果から、書き込み補助層８のMsを３５０emu/cc以上８５０emu/cc以下とする事で、良好なオーバーライト特性と全S/N比とが得られる事が分かる。
【００８８】
（２）第２実施形態
上記した第１実施形態では、主記録層７の上に書き込み補助層８を形成したが、これらの形成順序は特に限定されない。本実施形態では、これらの層７、８を第１実施形態とは逆の順序で形成する。
【００８９】
図６は、本実施形態に係る磁気記録媒体の断面図である。同図において、第１実施形態で説明した要素には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００９０】
図６に示されるように、この磁気記録媒体１５では、磁気異方性の小さな書き込み補助層８の上に、それと接して磁気異方性の大きな主記録層７が形成される。これ以外の構成は第１実施形態と同じであり、また、この磁気記録媒体１５を構成する各層の成膜条件も第１実施形態と同じである。
【００９１】
上記のように、主記録層７と書き込み補助層８との形成順序を第１実施形態の逆にしても、記録層９が外部磁界に曝されることにより、磁気異方性が小さな書き込み補助層８において磁化が容易に反転する。そして、この磁化の反転に伴い、書き込み補助層８と主記録層９のそれぞれのスピン同士の相互作用によって、磁気異方性が大きくそれ単独だけでは磁化が反転し難い主記録層７の磁化も反転する。
【００９２】
このように、磁気異方性が小さい書き込み補助層８とそれが大きな主記録層７とを組み合わせることで、主記録層７への磁気情報の書き込みが書き込み補助層８によって容易になると共に、磁気異方性が強く熱揺らぎ耐性に優れた主記録層７によって、書き込まれた磁気情報が主記録層７に安定して保持される。
【００９３】
（３）第３実施形態
本実施形態では、第１実施形態で説明した主記録層７だけでなく、書き込み補助層８もグラニュラー構造にする。
【００９４】
図７は、本実施形態に係る磁気記録媒体の断面図である。同図において、第１実施形態で説明した要素には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００９５】
図７に示すように、本実施形態における書き込み補助層８は、非磁性材料８ａ中に磁性粒子８ｂを分散させてなるグラニュラー構造を有する。このような書き込み補助層８は、非磁性材料８ａ用のターゲットと、磁性粒子８ｂ用のターゲットとが同一チャンバ内に設けられたスパッタ装置により成膜され得る。
【００９６】
非磁性材料８ａとしては、第１実施形態と同様に、Si、Ti、Cr、及びZrのいずれかの酸化物又は窒化物が採用される。そして、磁性粒子８ｂとしては、CoCr合金又はCoよりなる粒子が用いられる。なお、CoCr合金を用いる場合は、それにPt、Ta、B、Cu、及びNiのいずれかを添加してもよい。
【００９７】
このような書き込み補助層８は、外部磁界に対して磁化が容易に反転され易くするために、主記録層７よりも垂直磁気異方性が小さい必要がある。垂直磁気異方性を小さくするには、主記録層７における非磁性材料７ａの含有率と比較して、書き込み補助層８における非磁性材料８ａの含有率を低くすればよい。このようにすると、非磁性材料８ａによって隣接する磁性粒子８ｂ同士の間隔が狭くなるので、該磁性粒子８ｂの間の相互作用が強まり、書き込み補助層８の垂直異方性が小さくなる。その結果、書き込み補助層８単独での磁化反転パラメータα2が、図４（ｂ）で説明したように主記録層７の磁化反転パラメータα1よりも大きくなると共に、その異方性磁界Hk2が主記録層７の異方性磁界Hk1よりも小さくなる。
【００９８】
これらにより、第１実施形態と同様に、垂直磁気異方性の小さな書き込み補助層８の磁化が外部磁界によって容易に反転し、それにつられて主記録層７の磁化も反転するため、垂直記録層７への書き込みが容易になる。更に、主記録層７の垂直磁気異方性が書き込み補助層８よりも大きいため、主記録層７の磁化が熱によって揺らぎ難くなり、主記録層７の熱揺らぎ耐性が向上する。
【００９９】
（４）第４実施形態
本実施形態では、上記した第１実施形態の磁気記録媒体１１を備えた磁気記録装置について説明する。
【０１００】
図８は、その磁気記録装置の平面図である。この磁気記録装置は、パーソナルコンピュータやテレビの録画装置に搭載されるハードディスク装置である。
【０１０１】
この磁気記録装置では、磁気記録媒体１１が、スピンドルモータ等によって回転可能な状態でハードディスクとして筐体１７に収められる。更に、筐体１７の内部には、軸１６を中心にしてアクチュエータ等により回転可能なキャッリッジアーム１４が設けられており、このキャリッジアーム１４の先端に設けられた磁気ヘッド１３が磁気記録媒体１１を上方から走査し、磁気記録媒体１１への磁気情報の書き込みと読み取りが行われる。
【０１０２】
なお、磁気ヘッド１３の種類は特に限定されず、GMR(Giant Magnetro Resistive)素子やTMR(Ferromagnetic Tunnel Junction Magnetro Resistive)素子で磁気ヘッドを構成してよい。
【０１０３】
このようにしてなる磁気記録装置によれば、磁気記録媒体１１において、書き込み性能と熱揺らぎ耐性との両立が図られているので、書き込み動作が容易であると共に、情報保持の信頼性が長期にわたって保証される。
【０１０４】
なお、磁気記録装置は、上記のようなハードディスク装置に限定されず、可撓性のテープ状の磁気記録媒体に対して磁気情報を記録するための装置であってもよい。
【０１０５】
以下に、本発明の特徴について付記する。
【０１０６】
（付記１） 基材と、
前記基材の上に形成された下地層と、
前記下地層の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層と、
前記主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層とを有し、
前記異方性磁界Hk1、Hk2と前記傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たすことを特徴とする磁気記録媒体。
【０１０７】
（付記２） 前記主記録層は、磁性粒子を非磁性材料内に分散させてなるグラニュラー構造を有することを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。
【０１０８】
（付記３） 前記書き込み補助層の飽和磁化(Ms)は、３５０emu/cc以上８５０emu/ccの範囲にあることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。
【０１０９】
（付記４） 前記書き込み補助層と前記磁性粒子は、Co（コバルト）、Cr（クロム）、及びPt（プラチナ）を含む合金で構成されることを特徴とする付記２に記載の磁気記録媒体。
【０１１０】
（付記５） 前記書き込み補助層と比較して、前記磁性粒子におけるCrの含有率を低くし、且つPtの含有率を高くすることを特徴とする付記４に記載の磁気記録媒体。
【０１１１】
（付記６） 前記磁性粒子は、コバルトと鉄とを含む合金で構成されることを特徴とする付記２に記載の磁気記録媒体。
【０１１２】
（付記７） 前記磁性粒子に、銅又は銀を添加したことを特徴とする付記６に記載の磁気記録媒体。
【０１１３】
（付記８） 前記非磁性材料は、シリコン、チタン、クロム、及びジルコニウムのいずれかの酸化物若しくは窒化物であることを特徴とする付記２に記載の磁気記録媒体。
【０１１４】
（付記９） 前記書き込み補助層は、コバルトとクロムとを含む合金層よりなることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。
【０１１５】
（付記１０） 前記コバルトとクロムとを含む合金層に、白金、タンタル、ホウ素、銅、及びニッケルのいずれかを添加したことを特徴とする付記９に記載の磁気記録媒体。
【０１１６】
（付記１１） 前記下地層は、軟磁性層を有する裏打層と、最上層に形成された非磁性層とを含む積層膜であることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。
【０１１７】
（付記１２） 前記軟磁性層は、軟磁性のアモルファス材料で構成されることを特徴とする付記１１に記載の磁気記録媒体。
【０１１８】
（付記１３） 前記アモルファス軟磁性材料は、コバルト‐ジルコニウム合金、又は鉄‐炭素合金であることを特徴とする付記１２に記載の磁気記録媒体。
【０１１９】
（付記１４） 前記非磁性層の上に前記主記録層が接して形成されると共に、該主記録層が、磁性粒子を非磁性材料内に分散させてなるグラニュラー構造を有し、
前記非磁性層の結晶構造と前記磁性粒子の結晶構造とが同じであることを特徴とする付記１１に記載の磁気記録媒体。
【０１２０】
（付記１５） 前記結晶構造はhcp構造であることを特徴とする付記１４に記載の磁気記録媒体。
【０１２１】
（付記１６） 前記下地層は結晶構造がfcc構造の配向制御層を含み、該配向制御層の上に前記非磁性層が形成されたことを特徴とする付記１５に記載の磁気記録媒体。
【０１２２】
（付記１７） 前記配向制御層は、白金、パラジウム、ニッケル鉄合金、ニッケル鉄シリコン合金、アルミニウム、銅、及びインジウムのいずれかで構成されることを特徴とする付記１６に記載の磁気記録媒体。
【０１２３】
（付記１８） 基材と、
前記基材の上に形成された下地層と、
前記下地層の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層と、
前記主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層とを有する磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対向して設けられた磁気ヘッドとを有し、
前記異方性磁界Hk1、Hk2と前記傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たすことを特徴とする磁気記録装置。
【０１２４】
（付記１９） 前記主記録層は、磁性粒子を非磁性材料内に分散させてなるグラニュラー構造を有することを特徴とする付記１８に記載の磁気記録装置。
【０１２５】
（付記２０） 前記書き込み補助層と前記磁性粒子は、Co（コバルト）、Cr（クロム）、及びPt（プラチナ）を含む合金で構成されることを特徴とする付記１８に記載の磁気記録媒体。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体の製造途中の断面図（その１）である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体の製造途中の断面図（その２）である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る磁気記録媒体への書き込み動作を説明するための断面図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第１実施形態において、書き込み補助層を形成しない場合の主記録層の磁化曲線であり、図４（ｂ）は、主記録層を形成せずに書き込み補助層のみを非磁性層上に形成した場合における書き込み補助層の磁化曲線であり、図４（ｃ）は、主記録層と書き込み補助層とを積層した記録層の磁化曲線である。
【図５】図５（ａ）は、書き込み補助層の飽和磁化（Ms）によって全S/N比がどのように変化するかを示すグラフであり、図５（ｂ）は、書き込み補助層の飽和磁化によって書き込み層のオーバーライト特性がどのように変化するかを示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係る磁気記録媒体の断面図である。
【図７】図７は、本発明の第３実施形態に係る磁気記録媒体の断面図である。
【図８】図８は、本発明の第４実施形態に係る磁気記録装置の平面図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１…基材、２…第１シード層、３ａ…下側軟磁性裏打層、３…裏打層、３ｂ…磁区制御層、３ｃ…上側軟磁性裏打層、４…第２シード層、５…配向制御層、６…非磁性層、７…主記録層、７ａ…非磁性材料、７ｂ…磁性粒子、８…書き込み補助層、９…記録層、１０…保護層、１１、１５…磁気記録媒体、１２…下地層、１３…磁気ヘッド、１３ａ…リターンヨーク、１３ｂ…主磁極、１４…キャリッジアーム、１６…軸、１７…筐体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の上に形成された下地層と、
前記下地層の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層と、
前記主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層とを有し、
前記異方性磁界Hk1、Hk2と前記傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たすことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
前記主記録層は、磁性粒子を非磁性材料内に分散させてなるグラニュラー構造を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
前記書き込み補助層の飽和磁化(Ms)は、３５０emu/cc以上８５０emu/ccの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
前記書き込み補助層と前記磁性粒子は、Co（コバルト）、Cr（クロム）、及びPt（プラチナ）を含む合金で構成されることを特徴とする請求項２に記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
前記書き込み補助層と比較して、前記磁性粒子におけるCrの含有率を低くし、且つPtの含有率を高くすることを特徴とする請求項４に記載の磁気記録媒体。
【請求項６】
前記下地層は、軟磁性層を有する裏打層と、最上層に形成された非磁性層とを含む積層膜であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項７】
前記非磁性層の上に前記主記録層が接して形成されると共に、該主記録層が、磁性粒子を非磁性材料内に分散させてなるグラニュラー構造を有し、
前記非磁性層の結晶構造と前記磁性粒子の結晶構造とが同じであることを特徴とする請求項６に記載の磁気記録媒体。
【請求項８】
前記結晶構造はhcp構造であることを特徴とする請求項７に記載の磁気記録媒体。
【請求項９】
基材と、
前記基材の上に形成された下地層と、
前記下地層の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層と、
前記主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層とを有する磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対向して設けられた磁気ヘッドとを有し、
前記異方性磁界Hk1、Hk2と前記傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たすことを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１０】
前記主記録層は、磁性粒子を非磁性材料内に分散させてなるグラニュラー構造を有することを特徴とする請求項９に記載の磁気記録装置。
【請求項１】
基材と、
前記基材の上に形成された下地層と、
前記下地層の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層と、
前記主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層とを有し、
前記異方性磁界Hk1、Hk2と前記傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たすことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
前記主記録層は、磁性粒子を非磁性材料内に分散させてなるグラニュラー構造を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
前記書き込み補助層の飽和磁化(Ms)は、３５０emu/cc以上８５０emu/ccの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
前記書き込み補助層と前記磁性粒子は、Co（コバルト）、Cr（クロム）、及びPt（プラチナ）を含む合金で構成されることを特徴とする請求項２に記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
前記書き込み補助層と比較して、前記磁性粒子におけるCrの含有率を低くし、且つPtの含有率を高くすることを特徴とする請求項４に記載の磁気記録媒体。
【請求項６】
前記下地層は、軟磁性層を有する裏打層と、最上層に形成された非磁性層とを含む積層膜であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項７】
前記非磁性層の上に前記主記録層が接して形成されると共に、該主記録層が、磁性粒子を非磁性材料内に分散させてなるグラニュラー構造を有し、
前記非磁性層の結晶構造と前記磁性粒子の結晶構造とが同じであることを特徴とする請求項６に記載の磁気記録媒体。
【請求項８】
前記結晶構造はhcp構造であることを特徴とする請求項７に記載の磁気記録媒体。
【請求項９】
基材と、
前記基材の上に形成された下地層と、
前記下地層の上に形成され、異方性磁界がHk1で磁化曲線の反転部の傾きがα1である垂直磁気異方性を有する主記録層と、
前記主記録層の上又は下に該主記録層に接して形成され、異方性磁界がHk2で磁化曲線の反転部の傾きがα2である書き込み補助層とを有する磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対向して設けられた磁気ヘッドとを有し、
前記異方性磁界Hk1、Hk2と前記傾きα1、α2とが、それぞれHk2＜Hk1及びα2＞α1を満たすことを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１０】
前記主記録層は、磁性粒子を非磁性材料内に分散させてなるグラニュラー構造を有することを特徴とする請求項９に記載の磁気記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３０９９２２（Ｐ２００６−３０９９２２Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３２８８（Ｐ２００６−５３２８８）
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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