WO2005034097A1

WO2005034097A1 - 垂直磁気記録媒体，その製造方法、記録方法及び再生方法

Info

Publication number: WO2005034097A1
Application number: PCT/JP2003/012538
Authority: WO
Inventors: Toshio Sugimoto; Ryosaku Inamura; Takuya Uzumaki; Maki Maeda; Kazumasa Shimoda; Takenori Ohshima; Atsushi Tanaka
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-14
Also published as: CN100440324C; US20060199043A1; CN1839429A; US7807278B2; JPWO2005034097A1

Abstract

垂直磁気記録媒体は、基板と、基板上に、軟磁性裏打ち層、シード層、磁束スリット層、非磁性中間層、記録層、保護膜、及び潤滑層を順次積層した構成とし、磁束スリット層１３は非磁性部分の境界部を有する略柱状構造の軟磁性粒子を有し、記録ヘッドからの磁束を軟磁性粒子の部分だけに狭窄して磁束の広がりを抑制する。また、磁束スリット層を記録層上に設けた垂直磁気記録媒体を開示する。

Description

垂直磁気記録媒体およぴ磁気記憶装置技術分野

本発明は垂直磁気記録媒体および磁気記憶装置に係り、特に高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体および磁気記憶装置に関する。背景技術

磁気記憶装置の急速な技術発展により、磁気記録媒体の面内方向に記録する面内記録方式では面記録密度 1 0 0 Gビット /平方インチの実用機がまもなく製品ィ匕されようとしている。しかしながら、 1 0 O Gビット/平方インチを境に、面内記録方式では記録単位のサイズを微小化するにつれて記録された磁化の熱的安定性が問題となってきている。今後、更なる改良により 2 5 O Gビット/平方ィンチまでは実用化可能であるといわれているが、面記録密度の限界にほぼ限界に達している。

—方、磁気記録媒体の垂直方向に記録する垂直記録方式においては、記録単位のサイズを微小化しても適切な厚さを設けることにより熱的安定性を確保できるため、面記録密度がテラ（T) ビット/平方インチ台まで向上可能であることが予想されている。

垂直磁気記録媒体では、記録層と基板との間に軟磁性裏打ち層を設ける、いわゆる 2層垂直磁気記録媒体が主流となっている。 2層垂直磁気記録媒体は軟磁性裏打ち層の鏡像効果により記録へッドの主磁極からの記録磁界を強め、記録磁界を空間的に集中させて記録磁界の勾配を増大させる働きがある。

しかしながら、主磁極に対向して軟磁性裏打ち層が広がって配置されているので、主磁極から出た磁束は軟磁性裏打ち層に向かつて広がり、記録層表面にぉレ、て広がつてしまうので、記録層に微細な記録ビットを形成することができないという問題を生じ、高記録密度化を図ることができない。

また、高記録密度化するに従つて再生出力の低下と共に媒体ノィズが増大するため、 S /Nの向上の検討が進められている。具体的には、記録層の磁性粒子の微細ィ匕 ·孤立化 ·配向制御 ·結晶性の向上を図ることが必要であることが知られている。記録層の磁性粒子は、例えば非磁性中間層上に形成されるが、非磁性中間層の結晶配向や結晶性の影響を受けるため、非磁性中間層の設計が重要である。しかしながら、例えば非磁性中間層の結晶性等を向上するために^を厚くすると、記録層の結晶性は向上するものの記録へッドから軟磁性裏打ち層とのスぺ一シングが增カ卩し磁束が広がってしまうという問題を生ずる。

特許文献 1 特開 2 0 0 2— 1 6 3 8 1 9号公報

特許文献 2 特開平 3— 1 3 0 9 0 4晉公報

特許文献 3 特開平 6— 2 9 5 4 3 1号公報

特許文献 4 特開平 1 0— 3 6 4 4号公報

特許文献 5 特開 2 0 0 1— 1 3 4 9 1 8号公報発明の開示

そこで、本発明は上記の課題を解決した新規かつ有用な垂直磁気記録媒体、その製造方法、及び磁気記憶装置を提供することを概括課題とする。

本発明のより具体的な課題は、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制して、記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻とする、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を提供することである。

本発明のより具体的な他の課題は、記録層の結晶粒子の微細化及び孤立ィ匕を同時に促進して S ZNを高めることができ、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を提供することである。

本発明の第一の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であつて、

前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に磁束スリツト層を有し、前記磁束スリツト層は、面内方向に磁気的に略孤立化した略柱状構造を有する軟磁性層であることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。

本発明によれば、軟磁性裏打ち層と記録層との間に設けられた磁束スリット層が、面内方向に磁気的に略孤立化した略柱状構造を有する軟磁性層であるので、記録へッドからの磁束が磁束スリツト層内で面内方向への広がりが抑制され、かつ柱状構造の部分が軟磁性であるので、磁束を集中させることができる。したがつて、記録層において記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻とすること力 ^sでき、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を実現することができる。

本発明の第二の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層とを有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、

前記軟磁性裏打ち層を形成する工程と、記録層を形成する工程と、を備え、前記軟磁性裏打ち層を形成する工程と、記録層を形成する工程との間に、記録層を形成する工程よりも同程度以上の雰囲気ガス圧で軟磁性材料よりなる磁束スリット層を形成する工程を更に備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法が提供される。

本発明によれば、軟磁性裏打ち層と記録層との間に設けられた磁束スリツト層は、記録層を成膜する場合と同程度かそれ以上の高い雰囲気ガス圧で成膜されているので、軟磁性材料中に雰囲気ガスが取り込まれ柱状構造が形成される。したがって、面内方向に磁気的に略孤立ィ匕した略柱状構造を有する軟磁性層が形成される。したがって、記録ヘッドからの磁束が磁束スリット層内で面内方向への広がりが抑制され、かつ柱状構造の部分が軟磁性であるので、磁束を集中させることができる。

本発明の第三の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた非磁性中間層と、前記非磁性中間層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、

前記非磁性中間層は、非磁性粒子と、該非磁性粒子を囲む «性の第 1の非固溶相からなり、前記記録層は、磁性粒子と、該磁性粒子を囲む非磁性の第 2の非固溶相からなり、前記磁性粒子は、柱状構造を有し、前記非磁性粒子上にェピタキシャル成長されてなることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。本発明によれば、記録層の下側に設けられる非磁性中間層が非磁性粒子及び第 1の非固溶相から形成され、非磁性粒子が自己形成的に離隔して配置される。更に非磁性粒子上に記録層の磁性粒子がェピタキシャル成長するので、磁性粒子の粒径及び隣り合う磁性粒子の間隙を制御することができる。したがって、磁性粒子の微細化及び孤立化を同時に実現することができ、媒体ノィズを低減して s Z

Nを高めることができ、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を実現することができる。

ここで、本明細書においてェピタキシャル成長は、下地となる第一層とその上に結晶成長する第二層において、膜の成長方向の結晶面についてほぼ格子整合 (約 1 0 %以下の第一層と第二層との格子不整合を含む）がとれた状態で第一層に対して結晶成長することを意味し、更に成長方向に垂直な方向、すなわち面内方向については、特定の結晶方位の関係を有する場合に加え、特定の結晶方位の関係を有しなレ、場合も含む。

本発明の第四の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、

前記記録層上に軟磁性遮蔽層を有し、所定の磁界量にぉヽて磁気飽和した前記軟磁性遮蔽層の一部の領域を記録磁界が通過して前記記録層が磁ィ匕されることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。

本発明によれば、記録層上に設けられた軟磁性遮蔽層の一部の領域を記録磁界により磁気的な飽和領域を形成して、飽和領域のみを記録磁界が通過することにより飽和領域の下側の記録層を磁化する。したがって、記録へッドからの磁束の広がりを抑制することができ、隣接トラックィレーズを防止することができる。また、記録ヘッドからの磁束が集中するので、記録磁界が高められ、記録層の書き込み性能を向上することができる。 '

本発明の第五の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、

前記記録層上に磁束スリツト層を有し、前記磁束スリツト層は、磁性粒子が面内方向において磁気的に略孤立化して配置されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体が樹共される。

本発明によれば、磁束スリット層が記録層上に設けられ、磁束スリット層を構成する磁性粒子が面内方向に磁気的に略孤立ィ匕して配置されているので、記録へッドから磁束スリツト層及び記録層を介して軟磁性裏打ち層に流通する磁束が、磁束スリツト層において磁性粒子を通過するように狭窄され、記録へッドから記録層にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。

本発明の第六の観点によれば、軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であって、

前記記録層上に磁束スリツト層を有し、前記磁束スリツト層は、強磁性材料よりなる強磁性母相と、面内方向に配置された非磁性粒子よりなることを特徴とする垂直磁気記録媒体が «される。

本明によれば、強磁性母相中に非磁性微粒子が配置されてなる磁束スリツト層が記録層上に設けられているので、記録へッドから磁束スリット層及ぴ記録層を介して軟磁性裏打ち層に流通する磁束が、磁束スリツト層において非磁性粒子間の強磁性母相を通過するように狭窄され、記録へッドから記録層にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。

本発明の第七の観点によれば、上記いずれかの垂直磁気記録媒体と、記録再生手段とを備えた磁気記憶装置が提供される。

本発明によれば、垂直磁気記録媒体は記録へッドからの磁束を記録層において記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻とすることができ、また、磁性粒子の微細化及ぴ孤立ィ匕を同時に実現して S /Nを高めることができるので、高密度記録の磁気記憶装置を実現することができる。

本発明の第八の観点によれば、磁性裏打ち層と、該軟磁性裏打ち層の上方に設けられた記録層を有し、記録へッドからの磁束が前記記録層を通り軟磁性裏打ち層に流通して記録層が磁化される垂直磁気記録媒体であつて、

前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝料を含む磁束制御層を有し、超伝導状態の前記磁束制御層の一部に常伝導状態の領域を形成して前記磁束を流通させることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。

本発明によれば、磁束制御層は超伝導状態となり、完全反磁性体となっているので、記録へッドからの磁束は磁束制御層において遮断される。磁束制御層の一部の領域をカロ熱して常伝導状態に変ィ匕させることにより、常伝導状態となった領域だけを磁束が通過することができるので、その領域に磁束が集中し、その領域に節した記録層に磁束を集中させることができる。したがって磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。

図 2は、第 1の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。

図 3は、第 1の実施の形態の第 2の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。

図 4は、実施例 1、 2、及び比較例 1に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。

図 5は、実施例 3及び比較例 2に係る垂直磁気記録媒体の S/Nm特性を示す図である。

図 6は、本発明の第 2の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。

図 7 A〜7 Cは、各々実施例 4、 5、及び比較例 3に係る垂直磁気記録媒体の記録層を平面視した T EM写真の模式図である。

図 8は、実施例 4及び 5に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。図 9は、本発明の第 3の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。

図 1 0は、第 3の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の記録の様子を示す図である。

図 1 1は、図 1 0を平面視した図である。

図 1 2は、第 3の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の再生の様子を示す図である。

図 1 3は、図 1 2を平面視した図である。

図 1 4は、磁界を印加して磁化容易軸を配向させる成置を模式的に示す図である。

図 1 5は、スパッタ粒子を斜めに入射させて磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。

図 1 6は、第 3の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。 ·

図 1 7は、実施例 6の S /Nmと軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。図 1 8は、隣接トラックィレーズ試験における実施例 6の再生出力低下率と軟磁性遮蔽層^ ffとの関係を示す図である。

図 1 9は、実施例 6の S /Nmと記録電流との関係を示す図である。

図 2 0は、実施例 7の S /Nmと非磁性層膜厚との関係を示す図である。

図 2 1は、本発明の第 4の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。

図 2 2は、本発明の第 5の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。

図 2 3は、第 5の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図で図 2 4は、本発明の第 6の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。

図 2 5は、第 6の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の平面図である。

図 2 6は、第 6の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の平面図である。図 2 7は、本楽明の第 7の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。

図 2 8は、第 7の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体に記録する様子を示す図である。

図 2 9は、図 2 8に示す垂直磁気記録媒体複合型磁気へッド側から見た磁束制御層の状態を説明するための図である。

図 3 O Aは、本実施の形態に係る実施例の垂直磁気記録媒体に記録へッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図、図 3 0 Bは、比較例に係る垂直磁気記録媒体に記録へッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図である。

図 3 1は、第 7の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。

図 3 2 Aは、本発明の第 8の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図、図 3 2 Bは、図 3 2 Aの X— X断面図である。

図 3 3は、本発明の第 9の実施の形態の磁気記憶装置の要部を示す図である。図 3 4は、垂直磁気記録へッド及び垂直磁気記録媒体の概略断面図である。発明を実施するための最良の態様

以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。

(第 1の実施の形態）

まず、軟磁性裏打ち層と記録層との間に軟磁性材料からなる略柱状構造の磁束スリツト層が設けられた、本発明の第 1の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。

図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図 1を参照するに、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体 1 0は、基板 1 1 と、基板 1 1上に、軟磁打ち層 1 2、シード層 1 3、磁束スリツト層 1 4、非磁性中間層 1 5、記録層 1 6、保護膜 1 8、及び潤滑層 1 9を順次積層した構成となっている。

基板 1 1は、例えば、結晶化ガラス基板、強化ガラス基板、 S i基板、アルミニゥム合金基板などから構成され、垂直磁気記録媒体 1 0がテープ状である場合はポリエステル（P E T)、ポリエチレンナフタレート (P EN)、耐熱性に優れたポリイミド（P I) などのフィルムを用いることができる。

軟磁性裏打ち層 12は、例えば、厚さが 50nm〜2/z mであり、 F e、 Co, Ni、 Al、 S i、 Ta、 T i、 Z r、 Hf、 V、 Nb、 C、 Bから選択された少なくとも 1種類の元素を含む非晶質もしくは微結晶の合金、またはこれらの合金の積層膜から構成される。記録磁界を集中することができる点では飽和磁束密度 B sが 1. 0 T以上の軟磁性材料が好ましい。例えば、 F e S i、 F e A 1 S i、 FeTaC、 CoNb Z r、 CoCrNb、 N i F e N bなどを用いることができる。軟磁性裏打ち層 12は、メツキ法、スパッタ法、蒸着法、 CVD法 (化学的気相成長法）などにより形成される。軟磁性裏打ち層 12は、記録へッドからのほぼ総ての磁束を吸収するためのもので、飽和記録するためには飽和磁束密度 B sと膜厚の積の値が大きい方が好ましい。また、軟磁性裏打ち層 12は、高転送レートでの書込性の点では高周波透磁率が高い方が好ましい。

シード層 13は、例えば厚さが 1. 0nm〜10nmであり、 Ta、 C、 Mo、 T i、 W、 Re、 Os、 Hf 、 Mg、及びこれらの合金から選択される。この上に形成される磁束スリット層 14の結晶性を高めると共に、磁束スリット層 14 と軟磁性裏打ち層 12との結晶配向又は結晶成長の関係を切り、さらに磁気的な相互作用を切ることができる。なお、シード層は設けてもよく、設けなくてもよい。

磁束スリット層 14は、例えば厚さが 0. 5 n m〜 20 n mであり、軟磁性材料から形成されている。磁束スリツト層 14は、軟磁性材料の軟磁性粒子と、隣り合う軟磁性粒子との境界部が軟磁性材料の低密度体から構成されている。軟磁性粒子は、膜面に対して垂直に延びており、底の部分は下地のシード層から成長し、表面は非磁性中間層 15に達する略柱状構造を有している。境界部は、軟磁性粒子を構成する軟磁性材料に H e、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe等の不活性ガスが取り込まれ、非晶質状態を形成している。したがって、境界部は軟磁性を失っている力、飽和磁束密度が軟磁性粒子と比較して低くなつている。なお、境界部には上記不活性ガスの他に酸素や窒素が含まれていてもよく、酸素や窒素が軟磁性材料と化合物を形成していてもよい。

軟磁性粒子の平均粒径は、（膜面方向に切つた断面図における軟磁性粒子の断面積に相当する円の直径を軟磁性粒子） 3 n m〜： L 0 n mに設定されることが好ましく、隣り合う軟磁性粒子の平均間隙は 0. 5 n m〜 3 n mに設定されることが好ましい。

磁束スリット層 14に用いられる軟磁性材料は、 Co、 Fe、 N i、 Co系合金、 F e系合金、及び N i系合金から選択された少なくともいずれカゝ一種を主成分する材料から形成される。さらに添加成分として、 Al、 Ta、 Ag、 Cu、 Pb、 S i、 B、 Z r、 Cr、 Ru、 Re、 Nb、及ぴ Cからなる群のうちいずれか 1種を更に含んでもよレヽ。例えば、軟磁性材料は、 CoNbZ r、 Co Z r Ta、 FeC、 F e C、 N i Fe、 F eTaC、 FeCoAl、 F e C膜 ,C膜の人工格子膜などが好適である。

後述する非磁性中間層 15が h c p構造を有する場合は、磁束スリット層 14 は h c p構造あるいは f c c構造を有することが好ましく、 h e p構造の（00 1) 面あるいは f c c構造の（111) 面が非磁性中間層 15との界面となることが好ましい。磁束スリット層 14をェピタキシャル成長させることができ、結晶性を向上することができる。

また、磁束スリット層 14の隣り合う軟磁性粒子が境界部により分離されているので、非磁性中間層 15に形成される結晶粒子も同様に分離されて形成される。その結果、非磁性中間層 15上に形成される記録層 16の磁性粒子も同様に分離されて成長するので、磁性粒子の物理的な分離が促進されて、隣り合う磁性粒子の磁気的相互作用を低減することができる。

磁束スリット層 14の磁気異方性は垂直磁気異方性よりも面内磁気異方性が大きい方が好ましい。垂直磁気異方性が大きい場合、再生時に膜面に対して垂直方向の磁化成分が揺らぐことによりノイズが增加する。

磁束スリット層 14は、スパッタ法、真空蒸着法などの真空プロセスにより形成される。具体的には、スパッタ法、例えば DCマグネトロンスッパタ法を用いて雰囲気を He、 Ne、 Ar、 Kr、 X e等の不活性ガス単体あるいは混合ガスを用いて所定のを形成する。成膜時の真空度は 1 P a〜 8 P aに設定することが好ましい。 1 Paより低い圧力では、軟磁性粒子と境界部からなる構造が形成され難く、 8 Paを超えると軟磁性粒子の割合が小となり、十分に磁束を通過させることができなくなる。また、隣り合う軟磁性粒子とのより完全な磁気的分離の点では 2 P a以上が好ましく、記録層 16の良好なェピタキシャノレ成長の点からは 6 P a以下が好ましい。また、成膜時の基板温度は 0°C〜150°C (特に 15 °C〜 80 °C) に設定することが好ましレヽ。なお、境界部の形成促進の点では、雰囲気ガスに軟磁性粒子の磁気的特性を劣ィ匕させない程度の窒素ガスや酸素ガスを混合してもよい。

前記非磁性中間層 15は、例えば厚さが 2 n m〜 30 n mであり、 C o、 C r 、 Ru、 Re、 R i、 Hf、及びこれらの合金などの非磁性材料より構成される。非磁性中間層 15は、例えば、 R u膜、 R u C o膜、 C o C r膜などが挙げられ、 h c p構造を有することが好ましい。記録層 16が h c p構造を有する場合はェピタキシャル成長させることができ、記録層 16の結晶性を向上することができる。

前記記録層 16は、膜厚方向に磁化容易軸を有するいわゆる垂直磁化膜であり、厚さ 3 nm〜30 nmの N i、 Fe、 Co、 N i系合金、 F e系合金、 C o C rTa、 CoCr P t、 C o C r P t— Mを含む C o系合金からなる群のうちいずれかの材料から構成される。ここで、 Mは、 B、 Mo、 Nb、 Ta、 W、 Cu 及びこれらの合金から選択される。このような強磁性合金は柱状構造を有し、 h c p構造の場合は、膜厚方向すなわち成長方向が（001) 面となり、膜厚方向に磁化容易軸を有する。記録層 16は、例えば、 CoCr P t B、 CoCr P t Ta、 CoCr P t TaNbなどが挙げられる。

また、記録層 16は、さらに S i、 Al、 Ta、 Z r、 Y、 Mgから選択された少なくともいずれか 1種の元素と、 0、 C、及び Nから選択された少なくともレ、ずれか 1種の元素との化合物からなる非磁性材料を含み、上述した強磁性合金の柱状構造の結晶粒子と、隣り合う結晶粒子を物理的に分離する非磁性相から構成されてもよレ、。記録層 16は、例えば、（Co P t) — （S i〇₂)、（CoCr P t) — （S i〇₂)、（CoC r P t B) ― (MgO) などが挙げられる。磁性粒子が柱状構造を形成し、非磁性相が磁性粒子を囲むように形成されるので、磁性粒子が互ヽに分離され、磁性粒子間の相互作用を効果的に抑制あるいは切って媒体ノィズを低減することができる。また、記録層 16は Co/Pd、 CoB/Pd, Co/P t、 CoB/P などの人工格子膜であってもよい。人工格子膜は、例えば Co B (厚さ： 0. 3n m) /P d (厚さ 0. 8 nm) を交互に各々を 5層から 30層を積層して構成される。これらの人工格子膜は垂直磁気異方性が大きいので熱的安定性に優れてレ、る。

保護膜 18は、スノヽ °ッタ法、 CVD法、 FCA (F i l t e r e d Ca t h o d i c Ar c) 法などにより形成され、例えば、厚さが 0. 5nm〜l 5n mのアモルファスカーボン、水素化カーボン、窒化カーボン、酸化アルミニウムなどにより構成される。

潤滑層 19は、引き上げ法、スピンコート法などにより塗布され、厚さが 0. 5 nm〜5 nm、パーフルォロポリエーテルが主鎖の潤滑剤などのより構成される。潤滑剤としては、例えば、 ZD o 1、 Z 25 (以上 Mo n t e F 1 u o s ネ ± ) Zテトラオール、 AM3001 (以上ァウジモントネ纖）等を用いることができる。

磁束スリット層が設けられていない従来の垂直磁気記録媒体では、記録の際に、磁気へッドからの磁束が軟磁性裏打ち層に向かって広がっていたのに対し、本実施の形態の垂直磁気記録媒体では、磁束スリット層 14が略柱状構造の軟磁性粒子と非磁性の境界部から形成され、磁束は透磁率の高い軟磁性粒子だけを通過するので、磁束を軟磁性粒子の部分だけに狭窄することで磁束の広がりを抑制し、記録層 16において磁束を集中させることができる。したがって、記録磁界を高め、カゝっ記録磁界の空間分布を急峻とすることができるので、高記録密度で記録することができる。

また、本実施の形態の垂直磁気記録媒体では、磁束シード層の軟磁性粒子が物理的に分離されているので、非磁性中間層 15を介して形成される記録層 16の磁性粒子の物理的な分離が促進される。その結果、隣り合う磁性粒子同士の磁気的相互作用を低減でき媒体ノィズを低減することができる。

図 2は、第 1の実施の形態の第 1の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図 2を参照するに、垂直磁気記録媒体 3 0は、基板 1 1と、基板 1 1上に、軟磁性裏打ち層 1 2、シード層 1 3、下地層 3 1、磁束スリット層 1 4、非磁性中間層 1 5、記録層 1 6、保護膜 1 8、及び潤滑層 1 9を順次積層した構成となつている。本変形例に係る垂直磁気記録媒体 3 0は、シード層 1 3と磁束スリット層 1 4との間に更に下地層 3 1を設けていることに特徴がある。

下地層 3 1は、例えば厚さが 0 . 5 n m〜2 0 n mであり、 C o、 F e、 N i、 C o系合金、 F e系合金、及ぴ N i系合金から選択される少なくともいずれか一種を主成分とする軟磁性材料から構成される。さらに添加成分として、 M o、 C r、 C u、 V、 N b、 A l、 S i、 B、 C、及ぴ Z rからなる群のうちいずれか 1種を更に含んでもよレ、。磁束スリット層 1 4の成長核として機能することにより、磁束スリツト層 1 4の軟磁性粒子の結晶性を向上し、あるいは孤立化を促進することができる。また、軟磁性を有することにより、記録へッド一軟磁性裏打ち層間のスペーシングを低減することができる。下地層 3 1は例えば、スパッタ法、真空蒸着法などの真空プロセスにより形成され、磁束スリット層 1 4を形成する際の雰囲気ガス圧力よりも低い雰囲気ガス圧力、例えば 2 P a以下に設定することが好ましレ、。良質の成長核あるいは初期成長層を形成することができる。本変形例によれば、磁束スリット層 1 4の軟磁性粒子の結晶性が向上するので、非磁性中間層 1 5を介して形成される記録層 1 6の磁性粒子の結晶性を一層向上することができる。その結果、記録層 1 6の異方' I"生磁界を向上し、保磁力を向上することが出来る。

図 3は、第 1の実施の形態の第 2の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図 3を参照するに、垂直磁気記録媒体 3 5は、基板 1 1と、基板 1 1上に、軟磁性裏打ち層 1 2、磁束スリット層 3 6、シード層 1 3、非磁性中間層 1 5、記録層 1 6、保護膜 1 8、及び潤滑層 1 9を順次積層した構成となっている。本変形例に係る垂直磁気記録媒体 3 5は、磁性裏打ち層 1 2上に接して磁束スリット層 3 6を設けていることに特徴がある。

磁束スリット層 3 6は、上述した図 1に示す磁束スリット層 1 4と略同様である。磁束スリット層 36は厚さは 0. 3 nm〜l 0 nmの範囲に設定されることが好ましく、磁束スリット層 36の面内異方性は、軟磁性裏打ち層 12の面内異方性と同程度あるいはそれよりも大きく設定されることが好ましい。磁束スリツト層 36の薄膜ィ匕により面内異方性を高め、スパイクノィズ等の軟磁性裏打ち層 12起因のノイズを抑制することができる。また、磁束スリット層 36が軟磁性裏打ち層 12に接しているので、軟磁性裏打ち層 12表面での磁束の広がりを効果的に抑制することができ、記録層 16での磁束の狭窄効果を一層高めることができる。

また、磁束スリット層 36は垂直異方性よりも面内磁気異方性が大であるので、再生時に軟磁性裏打ち層 12の磁化が面に垂直方向に摇らぐことにより発生するスパイクノィズを一層低減することができる。

本変形例の垂直磁気記録媒体では、第 1の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の効果に加え、上述したように、記録時の磁束狭窄効果を一層高め、さらに軟磁性裏打ち層 12に起因するノィズを低減することができる。

なお、第 1の実施の形態の垂直磁気記録媒体または第 1の変形例と、第 2の変形例とを組み合わせてもよい。

以下に本実施の形態に係る実施例及び本発明によらなレヽ比較例を示す。

[実施例 1]

本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板/軟磁性裏打ち層： CoNb Z r膜 (18 Onm) /シード層： Ta膜（5 nm) Z磁束スリット層： N i F e膜（5 nm) Z非磁性中間層： Ru膜（Xn m) /記録層： (C o₇₆C r₉P 1₁₅) 90 v o 1 %- ( S i 0₂) 10 v o 1 %膜 (10 nm) Z保護膜：カーボン膜（4 nm) /潤滑層： AM 3001膜（1. 5 nm) とした。潤滑層以外は A rガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、 CoNb Z r膜、 T a膜の成膜時の雰囲気ガス圧力を 0. 5P a、 Ni F e膜と Ru膜の雰囲気ガス圧力を 4. 0 P aとした。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表し、 Ru膜の醇 Xは、 X=7、 10、 15、 2 Onmと異ならせたサンプルを作製した。

[実施例 2] 実施例 1のシード層： T a膜（5 n m) と磁束スリツト層： N i F e膜 ( 5 n m) との間に、さらに雰囲気ガス圧力を 0. 5 P aに設定して下地層： N i F e 膜（ 5 n m) を形成した以外は実施例 1と同様にした。

[比較例 1 ]

実施例 1の磁束スリット層： N i F e膜（ 5 n m) を雰囲気ガス圧力 0 . 5 P aに設定して形成した以外は実施例 1と同様にした。

図 4は、実施例 2、及ぴ比較例 1に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。図中の αは記録層に対して垂直方向に磁界を印加して測定した磁化曲線の保磁力付近の傾き 4 π X ΔΜ/ Δ Ηを示し、ひが 1に近いほど磁性粒子の磁気的な孤立ィ匕が進んでいることを示す。

図 4を参照するに、 αについては、比較例 1では 4. 1〜4. 9であるのに対して、実施例 1及ぴ 2では 1 . 7〜3 . 1であるので、実施例 1及び 2の方が磁性粒子の孤立化が進んでいることが分かる。

規格化保磁力については、比較例 1が 0. 2 3〜0. 3 1であるのに対して、実施例 1及ぴ 2では 0. 3 3〜 0. 4 5であり大幅に増加している。規格化保磁カは大であるほど、磁性粒子間の磁気的相互作用が小であることを示しているので、実施例 1及び 2の方が比較例 1に対して磁気的相互作用が小さくなつていることが分かる。その結果として媒体ノィズが比較例 1に対して実施例 1及び 2が大幅に低減され、 SZNmが向上していることが分かる。なお、図示はしないが、実施例 2の垂直磁気記録媒体の断面 T EM観察によれば、磁束スリット層の N i F e膜上の R ti膜ではほぼ柱状構造の結晶粒子が形成され、さらに記録層の磁性粒子が孤立して形成されていることが確認された。

実施例 1と実施例 2とを比較すると、 S ZNmについては実施例 2の方が実施例 1よりも大となっている。実施例 2では、実施例 1に対して雰囲気ガス圧力を 0. 5 P aに設定して形成した N i F e膜（膜厚 5 n m) が形成されているので、その上に形成された磁束スリット層としての N i F e膜（雰囲気ガス圧力： 4. 0 P a、膜厚 5 n m) の結晶性が向上し、その優れた結晶性の効果により記録層の磁性粒子の結晶性が向上したものと考えられる。

なお保磁力 H c及び異方性磁界 H kは V SMを用いて測定した。また、媒体ノィズ及び SZNmは、浮上量 1 7 nmの複合型磁気へッド（記録へッド：単磁極ヘッド、ライトコア幅 0. 5 μιη、再生ヘッド（GMR素子）：リードコア幅 0. 2 5 βτα) を用いて測定し、記録密度は 400 k F C Iとした。 [実施例 3]

本実施例に係る垂直磁気記録媒体として、以下の構成の垂直磁気記録媒体を作製した。基板側からガラス基板/軟磁性裏打ち層： C oNb Z r膜（1 90 η m) Z磁束スリット層： CoNb Z r膜（10 nm) /シード層： T a膜（ 2 n m) /非磁性中間層： Ru膜（15 nm) /記録層： (C o ₇₁C r ₉P 1₂₀) 90 v o 1 %- (S i 0₂) 1 0 v o 1 %膜（1 0 nm) /保護膜：カーボン（4 n m) /潤滑層： AM 3001 (1. 5 nm) とした。潤滑層以外は A rガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、軟磁性裏打ち層の C o N b Z r膜、 T a膜の雰囲気ガス圧力を 0. 5 P a、磁束スリット層の CoNb Z r膜と Ru膜の雰囲気ガス圧力を 4. 0 P aとした。

[比較例' 1]

実施例 3の磁束スリット層の CoNb Z r膜を雰囲気ガス圧力 0. 5 P aに設定して形成した以外は実施例 1と同様にした。

図 5は、実施例 3及ぴ比較例 2に係る垂直磁気記録媒体の S /Nm特性を示す図である。図 5を参照するに、 S/Nmは、 200 k F C I以上の記録密度では比較例 2に対して実施例 3の方が大となっていることが分かる。例えば、 400 k F C Iでは比較例 2に対して実施例 3の方が 1. 7 d B増カ卩している。磁束スリット層の CoNb Z r膜を 4. OP aの雰囲気ガス圧力で成膜したことにより、比較例 2の 0. 5 P aで成膜した C o N b Z r膜より、磁気的な孤立化が促進され記録へッドからの磁束の広がりが抑制され、媒体ノィズが低減されたものと推察される。なお、 SZNm特性は上述した測定条件と同様である。

(第 2の実施の形態）

非磁性中間層及び記録層の非磁性粒子及び磁性粒子が非固溶相に囲まれて分離されて形成された、本発明の第 2の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。

図 6は、本発明の第 2の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図 6を参照するに、垂直磁気記録媒体 40は、基板 11と、基板 11上に、軟磁性裏打ち層 12、シード層 13、下地層 31、非磁性中間層 41、記録層 42、保護膜 18、及び潤滑層 19を順次積層した構成となっている。

記録層 42は、厚さが例えば 6 nm〜 20 nmで、柱状構造を有する磁性粒子 42 aと、磁性粒子 42 aを囲み、隣り合う磁性粒子 42 aを物理的に離隔する非磁性材料からなる第 2非固溶相 42 bから構成されている。磁性粒子 42 aの柱状構造は膜厚方向に延びており、面内方向に配置された多数の磁性粒子 42 a のそれぞれの間を第 2非固溶相 42 bが充填するように形成されている。

磁性粒子 42 aは、 N i、 Fe、 Co、 N i系合金、 F e系合金、 CoCr T a、 CoCr P t、 C o C r P t— Mを含む C o系合金からなる群のうちいずれかの材料から構成される。ここで、 Mは、 B、 Mo、 Nb、 Ta、 W、 Cu及ぴこれらの合金から選択される。磁性粒子 42 aは膜厚方向に磁化容易軸を有し、磁性粒子 42 aを構成する強磁性合金が h c p構造を有する場合は、醇方向すなわち成長方向が（001) 面となることが好ましい。

磁性粒子 42 aが CoCr P t合金よりなる場合は、 C o含有量が 50原子⁰ /₀ 〜 80原子⁰ /。、 C r含有量が 5原子％〜 20原子⁰/。、 P t含有量が 15原子⁰/。〜 30原子％に設定される。 P t含有量を従来の磁気記録媒体と比較して多く含有させることにより、垂直異方性磁界を増加して高保磁力化を図ることができる。特にこのような高 P t含有量は、 C r系下地に対してェピタキシャル成長が困難であることとされてきたが、本実施の形態の非磁性粒子 42 aの材料を用いることにより結晶性の優れた磁性粒子 42 aを形成することができる。

第 2非固溶相 42 bは、磁性粒子 42 aを形成する強磁性合金と固溶あるいはィ匕合物を形成しない非磁性材料から構成され、非磁性材料は、 S i、 Al、 Ta 、 Z r、 Y、 T i、及び Mgから選択されるいずれか 1種の元素と、 0、 N、及ぴ Cから選択される少なくともいずれか 1種の元素との化合物からなり、例えば、 S i〇2、 Α 1₂θ3、 Ta2〇5、 Z r〇2、 Y2O3, T i 0₂、 M g Oなどの酸化物や、 S iaN₄、 A1N、 T a N、 Z r N、 T i N、 Mg₃N₂などの窒化物や、 S i C、 TaC、 Z r C、 T i Cなどの炭化物が挙げられる。磁性粒子 42 aはこのような非磁性材料よりなる第 2非固溶相 42 bによって、隣り合う磁性粒子 42 aと物理的に離隔されるので磁気的相互作用が低減され、その結果、媒体ノィズを低減することができる。

第 2非固溶相 42 bを構成する非磁性材料は絶縁性材料であることが好ましい。強磁性を担う電子のトンネル効果による磁性粒子 42 a間相互作用を低減することができる。

第 2非固溶相 42 の体積濃度は、記録層 42の体積を基準として、 2 V o 1 %〜40 V o 1 %の範囲に設定されることが好ましい。 2 V o 1 %を割ると磁性粒子 42 a間を十分に離隔することができないので磁性粒子 42 aの孤立化を十分に図れず、 40 V o 1 %を超えると記録層 42の飽和磁化が著しく低下し再生時の出力が低下する。さらに、第 2非固溶相 42 bの濃度は、磁性粒子 4 2 aの孤立化及ぴ垂直配向分散の点から 8 V o 1 %〜30 V o 1 %の範囲に設定されることが特に好ましい。

非磁性中間層 41は、例えば厚さが 3 n m~ 40 n mであり、非磁性材料からなる結晶質の非磁性粒子 41 aと、非磁性粒子 41 aを囲み非磁性粒子 41 aと固溶しない材料からなる第 1非固溶相 41 bから構成される。

非磁'性粒子 4 l aは、 h c p構造あるいは f c c構造を有する、 Co、 Cr、 Ru、 Re、 T i、 Hf、及ぴこれらの合金から選択された少なくとも 1種の非磁性材料から構成され、例えば Ruや CoCr Ruが挙げられる。非磁性粒子 4 1 aが h c p構造の場合は（001) 面、 f c c構造の場合は（111) 面が面内方向に対して略平行であることが好ましい。 »性中間層 41と記録層 42との界面にぉレ、て、非磁性粒子 41 a上に磁十生粒子 42 aをェピタキシャル成長させることができ、非磁性粒子 41 aの粒径及ぴ隣り合う非磁性粒子 41 aとの間隙を制御することにより、磁性粒子 42 aの粒径と隣り合う磁性粒子 42 aの間隙を同時に制御することできる。

また、第 1非固溶相 41 bは、上述した第 2非固溶相 42 bと同様の材料から構成される。第 1非固溶相 4 l bの体積濃度は、非磁性中間層 41の体積を基準として、 2 V o 1 %〜40 V o 1 %の範囲に設定されることが好ましい。さらに、第 1非固溶相 41 bの体積濃度は第 2非-固溶相 42b 体積濃度と同等か大きレヽことが特に好ましく、第 1非固溶相 41 bの体積濃度：第 2非固溶相 42 bの体積濃度 1 ： 1-1. 5 : 1の関係を有することがとりわけ好ましい。磁性粒子 42 aが非磁性粒子 41 a上に成長して粒径が大となる傾向あるので、第 1非固溶相 41 bの濃度を第 2非固溶相 42 bの体積濃度に対して同等カゝ大とすることにより、磁性粒子 42 aの孤立ィ匕を図ることができる。

非磁性中間層 41の下側に形成した下地層 31により非磁性粒子 41 aの粒径を制御することが好ましい。下地層 31は第 1の実施の形態にぉレ、て説明した下地層 31の材料により構成される。下地層 31が非磁性粒子 41 aの成長核として機能することにより、非磁性粒子 41 aの配置を制御し、さらに結晶配向性及ぴ結晶性を向上することができる。

下地層 31の材料のうち、 f e e構造を有して（111) 面が基板面に略平行であり、非磁性粒子 41 aとの格子不整合の割合が 10 %以下であることが好ましい。すなわち、結晶学的に、下地層 31 ： f c c構造（111) 面,/非磁性中間層 41 ： f c c構造 (111) 面又は h c p構造 (001) であり、力、つ格子不整合の割合が 10 %以下であることが好ましレ、。

また、下地層 31を軟磁性材料により形成することにより、下地層 31が軟磁性裏打ち層 12の一部として機能するので、磁気へッドから軟磁性裏打ち層 12 表面までのスペーシングを低減することができ、電磁変換特性を向上することができる。なお、下地層 31は設けてもよく、設けなくてもよレヽ。

なお、本実施の形態の垂直磁気記録媒体 40では、下地層 31の下側にシード層を設けている。第 1の実施の形態において説明した機能を有する。なお、下地層 31は設けてもよく、設けなくてもよい。

以下、非磁性中間層 41及び記録層 42を形成する方法を説明する。

非磁性中間層 41及ぴ記録層 42をスパッタ法、例えば、 DCマグネトロンスパッタ装置、 ECRスパッタ装置等を用い、絶縁性材料を含む場合は、 RFマグネトロンスパッタ装置等を用いて形成する。非磁性中間層 41を形成する場合は、非磁性粒子 41 aとなる非磁性材料のスパッタターゲットと、第 1非固溶相 41 bとなる材料のスパッタターゲットを同時にスパッタリングしてもよく、非磁性粒子 41 aとなる非磁性材料と第 1非固溶相 41 bとなる材料とを複合化した材料を用いてもよい。記録層 42を形成する場合は、非磁性中間層 41の場合と同様に、磁性粒子 42 aの磁性材料と第 2 非固溶相 42bの非磁性材料のそれぞれにつレ、てスパッタターゲットを用いてもよく、複合ィヒしたものを用いてもよい。

成膜時の雰囲気ガス圧力は、 2 P a〜 8 P aの範囲に設定することが好ましい。非磁性粒子 41 aまたは磁性粒子 42 aの孤立ィ匕を促進することができる。また、雰囲気ガスは A rガス、又は酸素ガスを添加した A rガスを用いることが好ましい。

本実施の形態によれば、記録層 42の下側に設けられる非磁性中間層 41が非磁性粒子 41 a及び第 1非固溶相 41 bから形成され、非磁性粒子 41 aが自己形成的に離隔して配置され、更に非磁性粒子 41 aの表面から記録層 42の磁性粒子 42 aが結晶成長するので、磁性粒子 42 aの粒径及び隣り合う磁性粒子 4 2 aの間隙を制御することができる。したがって、磁性粒子 42 aの微細化及び孤立ィ匕を同時に実現することができる。

[実施例 4]

本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板 Z軟磁性裏打ち層： CoNbZ r膜 (120nm) Zシード層： Ta膜（5 nm) /下地層： N i F e膜 (5 nm) /非磁性中間層： Ru 86 v o 1 %- (S i 0₂) 14 v o 1 %膜（ 20 n m) /記録層：（C o ₇₆C r ₉P 1₁₅) 76 v o 1 %- (S i 0₂) 24 v o 1 %膜（10 nm) Z保護膜：カーボン膜（4 n m) /潤滑層： AM 3001 (1. 5 nm) とした。 A rガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、 CoNbZ r膜、 Ta膜、 N i F e膜、カーボン膜は、 D Cマグネトロンスパッタ装置を用いて、 A r雰囲気ガス、圧力を 0. 5 Paに設定して成膜した。また非磁性中間層及び記録層は RFマグネトロンスパッタ装置を用いて、 A r雰囲気ガス、ガス圧力を 4. OP aとした。成膜時の基板温度は室温とした。潤滑層は浸漬法により塗布した。なお、上記括弧内の数値は^?を表す。

[実施例 5]

実施例 4の非磁性中間層に代えて、 R u 60 V o 1 %— (S i 0₂) 35 v o 1%膜（20nm) を用いて形成した以外は、実施例 4と同様にした。

[比較例 3]

実施例 4の非磁性中間層に代えて、 Ru膜（20nm) を用いた以外は、実施例 4と同様にした。

図 7A〜7Cは、各々実施例 4、 5、及び比較例 3に係る垂直磁気記録媒体の記録層を平面視した TEM写真の模式図である。図中の曲,镰は磁 '性粒子 42 a、 42 a— 1の輪郭を表している。

図 7 A〜 7 Cを参照するに、図 7 A及び図 7 Bに示す実施例 4及ぴ実施例 5に係る垂直磁気記録媒体の記録層は、図 7 Cに示す R u膜を非磁性中間層に用いた比較例 3と比較して、磁性粒子 42 aの孤立化及び微細化が促進されていることが分かる。磁性粒子の平均粒径は、実施例 4 ： 5. 6nm、実施例 5 : 5. 5 n m、比較例 3 ： 7. 7nmであった。

特に実施例 5では、隣り合う磁性粒子 42 aの間隙、すなわち S i 0₂からなる第 2非固溶相 42 bの部分を挟んだ磁性粒子 42 a間の距離が実施例 4よりも大きくなつている。また、図 7Cに示す非固溶相 42b_lに対して、実施例 5 では磁性粒子 42 aを均一に第 2非固溶相 42 bが囲んでいることが分かる。非磁性中間層の第 1非固溶相の体積濃度を 14 V o 1 %から 35 V o 1 %として磁性層の第 2非固溶相の体積濃度である 24v o l%よりも高くすることにより、記録層の磁性粒子同士の間隙が増加することが分かる。

図 8は、実施例 4及ぴ 5に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。図 8 を参照するに、 αについては実施例 4より実施例 5が 1に近くなつている。ひは上述したように 1に近いほど磁性粒子の磁気的な孤立ィ匕が進んでいることを示し、実施例 5が実施例 4よりも磁気的な孤立化が進んでいることが分かる。なお、上述した平面 Τ ΕΜ写真の物理的な孤立ィ匕と一致していることが分かる。

S/Nmについては、実施例 4が 11 dBに対して実施例 5は 18 dBと大幅に向上している。なの結果と合わせると磁性粒子の孤立化が促進されることにより、媒体ノィズが低減して S /Nmが向上したことが分かる。

また、 D 5 0も同様に実施例 4に対して実施例 5が大きくなつている。このことから一層高密度記録が可能であることが分かる。

したがって、本実施例によれば、非磁性中間層を R u— ( S i 0₂) 膜とすることにより、 R u膜と比較して磁性粒子の孤立化及び微細ィヒを図ることができる。また、磁性お i子間の間隙を非磁性中間層の第 1非固溶相の体積濃度により制御可能であり、磁性粒子の磁気的な孤立化が可能である。更に非磁性中間層の第 1非固溶相の体積濃度を記録層の第 2非固溶相の体積濃度よりも高くすることにより、磁性粒子の孤立ィ匕を一層図ることができ、 S/Nm及び D 5 0を向上することができる。

なお、図示はしないが実施例 4及び 5の垂直磁気記録媒体の断面 T EM観察により、 »性中間層 4 1及び記録層 4 2において非磁性粒子と磁性粒子が酵方向に延びる柱状構造を有していることを確認した。

なお、平均粒径の測定方法は、平面 T EM写真（写真上で 2 0 0万倍）の磁性あ子の輪郭を抽出してスキャナーで P Cに取り込んで磁性粒子の面積を求め、その面積に相当する真円の直径を磁性粒子の粒径とし、 1 5 0個の磁性粒子をランダムに選択してそれらの粒径の平均値を求め平均粒径とした。

また、垂直保磁力、飽和磁化、 aは第 1の実施の形態に係る実施例 1及び 2と同様の条件により測定した。また、 S ZNm及び D 5 0は、浮上量 1 7 n mの複合型磁気へッド（記録へッド：単磁極へッド、ライトコア幅 0 . 5 w m 再生へッド（GMR素子）：リードコア幅 0. 2 5 /z m) を用いて測定した。

(第 3の実施の形態）

記録層上に軟磁性遮蔽層が設けられた本発明の第 3の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。

図 9は、本発明の第 3の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図 9を参照するに、垂直磁気記録媒体 50は、基板 11と、基板 11上に、軟磁性裏打ち層 12、シード層 13、下地層 31、非磁 'ト生中間層 15、記録層 16、軟磁性遮蔽層 51、保護膜 18、及び潤滑層 19を順次積層した構成となっている。

軟磁性遮蔽層 51は、第 1または第 2の実施の形態にお!/、て説明した記録層 1 6上に形成され、例えば厚さが 2〜 50 nmの高透磁率の軟磁性材料から構成されている。軟磁性遮蔽層 51に用いられる軟磁性材料としては、 Fe、 Co、 N i、 Al、 S i、 Ta、 T i、 Z r、 Hf 、 V、 Nb、 C、 Bから選択された少なくとも 1種類の元素を含む非晶質もしくは微結晶の合金、またはこれらの合金の積層膜から構成される。例えば、 N i ₈₀F e₂₀、 N i ₅₀F e₅₀、 F e S i、 F e Al S i、 FeTaC、 CoNb Z r、 CoCrNb、 CoTa Z r、 N i Fe Nbなどを用いることができる。

軟磁性遮蔽層.51は、磁化容易軸方向が面内方向であることが好ましい。さらに、磁化容易軸方向がトラックの長手方向に対して垂直方向すなわち記録方向に対して垂直方向であることが特に好ましレヽ。軟磁性遮蔽層 51中にノイズ源となる磁壁が生じることを極力抑制することができる。例えば、垂直磁気記録媒体 5 0が磁気ディスクの場合は、磁化容易軸は半径方向、ラテラル型の磁気テープの場合は磁気テープの幅方向に磁化容易軸を設定する。

軟磁性遮蔽層 51は透磁率が 20〜 2000の範囲の軟磁性材料であることが好ましい。高周波の記録磁界に対する追従性が良好となる。

また、軟磁性遮蔽層 51は、飽和磁化が 0. 1 T〜 2. 4 Tの範囲であることが好ましい。 2. 4Tを超えると記録へッドの磁極材料の選択の範囲が限定されてしまう。

さらに、軟磁性遮蔽層 51は、記録へッドの主磁極の磁性材料の飽和磁束密度を B _{S H}、主磁極先端部の厚さを 1; _Hとすると、軟磁性遮蔽層 51の飽和磁束密度 B s _s、膜厚 t _sは、 B s _SX t _S<B s_HX t_Hに設定されることが好ましレ、。軟磁性遮蔽層 51を主磁極からの磁界により確実に磁気飽和させることができる。本実施の形態の垂直磁気記録媒体 50では、記録層 16上に軟磁性遮蔽層 51 が設けられているので、記録磁界の大きさが所定量より小さい場合は、記録磁界が軟磁性遮蔽層 5 1に吸い込まれ記録層に到旨ることができない。記録磁界を軟磁性遮蔽層 5 1を磁気飽和させる磁界の大きさ以上にすることによって、記録磁界が軟磁性遮蔽層 5 1を通過して記録層を磁化することができる。

図 1 0は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の記録の様子を示す図である。なお、説明の便宜のため、図 1 0〜図 1 2については保護膜 1 8及び潤滑層 1 9 の図示を省略する。

図 1 0を参照するに、記録の際は、磁気記憶装置の垂直磁気記録媒体 5 0に対向する記録へッドの主磁極 5 5の先端部から記録磁界 Hwが垂直磁気記録媒体 5 0に印加される。記録磁界が印加されると、記録磁界が軟磁 '|4¾蔽層 5 1を磁気飽和させる磁界以下の場合は、記録へッドからの磁束は軟磁性遮蔽層 5 1が吸、込んでしまい記録層 1 6に届くことはない。さらに記録磁界が増加すると、主磁極の先端部のほぼ中央部分に対向する軟磁性遮蔽層 5 1の領域 5 1 aが磁気飽和する。磁気飽和すると記録磁界は軟磁性遮蔽層 5 1を透過し記録層 1 6に到達し、さらに軟磁性裏打ち層 1 2に到達する。このようにして、記録層 1 6 aに記録磁界が印加され磁化 M aが生じる。ここで、主磁極 5 5先端部の周辺部から漏洩する磁界 H w bは中心部と比較して弱く、このような磁界 H w bは軟磁性遮蔽層 5 1に吸い込まれてしまう。中心部から漏洩した磁界 Hw aが軟磁性遮蔽層 5 1を磁気飽和させるので、軟磁性遮蔽層 5 1が飽和する領域 1 6 aの面內方向の大きさは、主磁極先端部 5 5の大きさよりも小さくすることができる。

図 1 1は、図 1 0を平面視した図である。図 1 1を参照するに、軟磁性遮蔽層 5 1が飽和する領域は、主磁極 5 5先端部のほぼ直下に形成される。垂直磁気記録媒体 5 0が移動する方向（矢印で示す方向 Mv ) に沿って記録信号に応じた磁化遷移領域 1 6 aに囲まれたビットが形成される。一方、トラック幅方向については、軟磁性遮蔽層 5 1が飽和する領域の幅とほぼ同じ幅のトラック T k_nを形成することができる。すなわち、飽和領域 5 1 aの幅をトラック T k_n幅と同程度に制御することにより隣接トラック T kn-l、 T kn₊lの磁化を消去してしまう問題、すなわちサイドトラックィレーズを解決することができる。例えば飽和領域 5 1 aの幅は記録電流値、軟磁性遮蔽層 5 1の透磁率や膜厚などにより制御することができる。図 1 2は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の再生の様子を示す図である。図 1 2を参照するに、再生へッド 5 6は MR素子を垂直磁気記録媒体 5 0の移動方向に沿ってシールドにより挟んで構成されたものを用いる。再生へッド 5 6を垂直磁気記録媒体 5 0に近づけると、 MR素子に流れるセンス電流ゃ軟磁性遮蔽層 5 1の磁化の影響によりシールド 5 8 a—軟磁性遮蔽層 5 1 -シーノレド 5 8 b に磁界が生じ、シールド 5 8 a、 5 8 bに対向する軟磁性遮蔽層 5 1とその間の領域 5 1 cを磁気飽和させることができる。軟磁性遮蔽層 5 1は磁化容易軸が面内方向にあり、火磁性遮蔽層 5 1中では磁界の方向が面内方向になるので、弱い磁界で磁気飽和させることが可能である。例えば、 N i so F e ₅₀の軟磁性材料では 2 4 0 A/m程度の磁界で磁気飽和させることができる。その結果、軟磁性遮蔽層 5 1の飽和領域 5 1 cを通じて下側の記録層 1 6の磁化 M aから漏洩する磁界を透過して、再生ヘッド 5 6の MR素子 5 9に達する。したがって、記録層 1 6の磁化状態を再生することができる。

図 1 3は、図 1 2を平面視した図である。図 1 3を参照するに、軟磁性遮蔽層 5 1の飽和領域 5 1 cは、シールド 5 8 a、 5 8 bに対向する軟磁性遮蔽層 5 1 とその間の領域となり、 MR素子 5 9は記録層 1 6の磁化遷移領域 1 6 aに囲まれた磁化から漏洩する磁界を再生することができる。飽和領域 5 1 cの幅をトラック幅と同等とすることにより、隣接トラック T k_n+iからのクロストークを低減することができる。また、飽和領域 5 1 cの幅に対して MR素子 5 9 の幅を小さくしてもよい。

以下、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体 5 0の製造方法を説明する。垂直磁気記録媒体 5 0は、図 9に示す基板 1 1側から、第 1の実施の形態または第 2 の実施の形態において説明した方法と同様にして、軟磁性裏打ち層 1 2から記録層 1 6までを形成する。

軟磁性遮蔽層 5 1は、スパッタ法、例えば D Cマグネトロン装置を用いて行う。垂直磁気記録媒体⁵ 0の記録の際の移動方向に対して磁化容易軸を垂直方向に配向させる手法として、以下の 2つの手法を用いることができる。

図 1 4は、磁界を印加して磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。図 1 4を参照するに、垂直磁気記録媒体 5 0の中心に磁極 6 0 N、外周に磁極 6 0 Sを配置して雜方向に直流磁界 H a pを印加し、垂直磁気記録媒体 5 0を例えば R t方向に回転させながら軟磁性遮蔽層 5 1のスパッタ粒子 I Bを入射させる。ここで、直流磁界は 8 0 k AZm程度に設定する。なお、図中、直流磁界を垂直磁気記録媒体 5 0の一部に印加するように示しているが、外周の磁極 6 0 Sを外周全体に配置して垂直磁気記録媒体 5 0全体に印加されるようにしてもよい。

図 1 5は、スパッタ粒子を斜めに入射させて磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。図 1 5を参照するに、垂直磁気記録媒体 5 0を例えば R t方向に回転させながら軟磁性遮蔽層 5 1のスパッタ粒子 I Bを入射させる。入射方向を、周方向 Θ rと垂直磁気記録媒体 5 0面に垂直な方向（Z方向）が形成する面に対して、入射角 0 i nだけ垂直磁気記録媒体 5 0の外周方向に傾ける。入射角 0 i nは 0度より大きく 6 0度以下に設定することが好ましい。次いで、保護膜 1 8及び潤滑層 1 9は第 1の実施の形態と同様にして形成する。

以上により、軟磁性遮蔽層 5 1の磁化容易軸を記録の際の移動方向に対して垂直方向に配向させた磁気記録媒体 5 0を形成することができる。

本実施の形態によれば、記録層 1 6上に設けられた軟磁性遮蔽層 5 1の一部に記録磁界により飽和領域を形成して記録磁界を通すことにより、飽和領域の下側の記録層 1 6のみを磁化することができる。したがって、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制することができ、隣接トラックィレーズを防止することができる。また、記録ヘッドからの磁束が集中するので、記録磁界が高められ、記録層の書き込み性能を向上することができる。

図 1 6は、本実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図 1 6を参照するに、垂直磁気記録媒体 5 5は、基板 1 1と、基板 1 1上に、軟磁性裏打ち層 1 2、シード層 1 3、下地層 3 1、非磁性中間層 1 5、記録層 1 6、非磁性層 5 2、軟磁' I"生遮蔽層 5 1、保護膜 1 8、及び潤滑層 1 9を順次積層した構成となっており、記録層 1 6と軟磁性遮蔽層 5 1との間に非磁' I·生層 5 2が設けられている以外は第 3の実施の形態の垂直磁気記録媒体と同様である。非磁性層 52は、スパッタ法などにより形成され、厚さが 0. 5nm〜20n mの範囲に設定され、非磁性材料より構成される。非磁性材料は特に限定されないが、例えば、 S i 0₂、 Α ΐ2θ₃、 Τ i 0₂、 Τ i C、 C、水素化カーボン等を用いることができる。

本実施の形態によれば、記録層 16と軟磁性遮蔽層 51との間に非磁性層を設けることにより、記録層 16と軟磁性遮蔽層 51が磁気的に結合することを防止することができる。

以下、本実施の形態の実施例を示す。

[実施例 6]

本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板 Z軟磁性裏打ち層： CoNbZ r膜 (200nm) /シード層： Ta膜（5 nm) Z下地層： N i F e膜（5 nm) /非磁性中間層： Ru膜（20 nm) / 記録層： (C o₈₆C r₈P t₆) 90 v o 1 %- (S i 0₂) 10 v o 1 %膜（ 10 n m) Z非磁性層： T a膜（ 4 n m) Z軟磁性遮蔽層： N i ₈。F e ₂。膜（X n m、飽和磁束密度 1. 1 T) Z保護膜：カーボン膜 (10-Xnm) /潤滑層： AM 3001 (1. 5 nm) とした。軟磁性遮蔽層の N i F e膜の膜厚 Xを 0〜： L 0 nmまで異ならせたサンプルを作製した。また、記録ヘッドから記録層表面までの距離を一定とするために、 N i F e膜の膜厚 Xnmに対して保護膜の膜厚を 1 0— Xnmとした。なお、

A rガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、 C oNb Z r膜、非磁性層の T a膜、軟磁性遮蔽層の N i F e膜、及ぴカーボン膜は、 DCマグネトロンスパッタ装置を用いて、 Ar雰囲気ガス、圧力を 0. 5 P aに設定して成膜した。また、シード層の T a膜、下地層の N i F e膜、及ぴ R u膜は D Cマグネト口ンスパッタ装置を用いて、 A r雰囲気ガス、ガス圧力を 4. OPaとした。記録層は RF マグネトロンスパッタ装置を用いて、 A r雰囲気ガス、ガス圧力を 4. OPaとした。成膜時の基板温度は室温とした。潤滑層は浸漬法により塗布した。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表す。

図 17は、実施例 6の S /Nmと軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。図 17を参照するに、軟磁性遮蔽層を設けなレ、場合（膜厚 =0) よりも設けた場合が SZNmが高くなつていることが分かる。また、軟磁性遮蔽層 Hffを厚くすることにより、 SZNmが增加し膜厚が 8 nmで最大となる。このことから、膜厚が増加するに従って、記録へッドからの磁束を吸い込む磁束量が大となって記録層に磁束がしみ出す量が減少し、飽和領域の面積が減少して、狭小となった飽和領域だけに狭窄された磁束が通過して記録層が磁化され、その結果、高い記録磁界により主磁極と同等の大きさの狭レ、範囲の記録層が磁ィ匕されたことによるものと推察される。

なお、 S/Nmは、浮上量 8 nmの複合型磁気へッド（記録へッド：単磁極へッド、ライトコア幅 0. 2 μιη、飽和磁束密度 Xライトコア厚さ 0. 4 μ Τπι、記録電流 5mA、再生へッド（GMR素子）：リードコア幅 0. 1 2 ^m) を用いて測定し、記録密度は 500 k F C Iとした。なお、後述する図 1 9、図 20 の測定条件も同様とした。

図 18は、隣接トラックィレーズ試験における実施例 6の再生出力低下率と軟磁性遮蔽層膨享との関係を示す図である。図 18を参照するに、軟磁性遮蔽層を設けない場合 (llff=0) よりも設けた場合が隣接トラックの再生出力の減少率が小さいことが分かる。また、軟磁性遮蔽層のを増加するにしたがって、隣接トラックの再生出力の減少率が単調に減少していることが分かる。このことにより、軟磁性遮蔽層がトラック幅方向に漏洩する磁束を抑制していることが分かる。

なお、隣接トラックィレーズ試験は、測定トラックに 100 k F C Iの記録密度で記録して初期再生出力 V。を測定後、記録ヘッドを 0. 25 / mオフトラックさせて DC消去動作を 100回繰り返し、その後、測定トラックにオントラックさせて測定トラックの再生出力を測定し、再生出力減少率（％) = (V, -V₀) /V。X 100%とした。

図 1 9は、実施例 6の SZNmと記録電流との関係を示す図である。なお図 1 7において SZNmが最大値を示す、 $火磁性遮蔽層膜厚が 8 nmのサンプルを用いた。

図 1 9を参照するに、記録電流に対して SZNmが最大値を示すことが分かる。このことから、軟磁性遮蔽層に適度の大きさの飽和領域が形成された場合に記録へッドからの磁束が集中し、十分に書き込みを行えることが分かる。

[実施例 7]

本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板/軟磁性裏打ち層： CoTa Z r膜（200nm) /非磁性中間層： R u膜 (20 nm) Z記録層：（C o₇₉C r₈P t₁₃) 90 v o 1 %- (S i 0₂) 10 v o 1 %膜（ 10 n m) Z非磁性層： T a膜（X n m) Z軟磁性遮蔽層： N i ₅。F 膜（20nm、飽和磁束密度 1. 3 T) /保護膜：カーボン膜（4nm) / 潤滑層： AM 3001 (1. 5 nm) とした。非磁性層の T a膜の膜厚 Xを 2〜 1 Onmまで異ならせたサンプルを作製した。なお、成膜条件は実施例 6と同様とした。

図 20は、実施例 7の S ZNmと非磁性層との関係を示す図である。図 2 0を参照するに、 S/Nmは非磁性層膜厚が 2 nmの場合が 9. 6 dBと最も高くなつている。非磁性層を設けない場合（膜厚 =0) よりも 1. 4 dB向上していることが分かる。また、 S/Nmは非磁性層膜厚が増加するに従って単調に減少している。このことから、非磁性層を設けることにより記録層と軟磁性遮蔽層が磁気的に結合することを防止して S/Nmを向上することができる。

(第 4の実施の形態）

記録層上に、非磁性母相等にセミハードあるいは軟磁性の磁性粒子が配置された磁束スリツト層が設けられた本発明の第 4の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。

図 21は、本発明の第 4の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図 21を参照するに、垂直磁気記録媒体 50は、基板 11と、基板 11上に、軟磁性裏打ち層 12、シード層 13、下地層 31、非磁性中間層 15、記録層 1 6、磁束スリット層 71、保護膜 18、及び潤滑層 19を順次積層した構成となつている。

磁束スリット層 71は、'第 1または第 2の実施の形態において説明した記録層 16上に形成され、厚さが 2 ηπ！〜 20 nmに形成され、セミハードあるいは軟磁性の磁性粒子が非磁性材料よりなる非磁性母相あるいは非磁性粒界に囲まれて形成され、膜厚方向に磁化容易軸を有するように形成される。磁性微粒子同士は面内方向には非磁性母相あるいは非磁性粒子により分離されているので磁気的に孤立ィ匕され、膜厚方向には磁ィヒ容易軸を有するので、記録へッドからの磁束は、非磁性母相あるいは非磁性粒子の部分よりも高い透磁率を有するセミハードあるいは軟磁性の磁性粒子に吸い込まれ、特に、記録へッドから最も近距離にある磁性粒子に吸い込まれる。吸い込まれた磁束は磁束スリット層 71に接する記録層 16を通過して軟磁性裏打ち層 12に達する。したがって、実質的に記録へッド' が記録層 16に接するような効果を有し、記録磁界の増加及び記録磁界の空間分布を急峻にする効果を有する。

具体的には、磁束スリット層 71は、セミハードのフェライト膜、セミハードのフェライト粒子あるいは軟磁性微粒子を含むダラ-ユラ一膜、あるいは軟磁性ナノ結晶膜から構成される。

セミノ、ードのフェライト膜は、針状構造を持つ γ酸化鉄（γ— F e₂0₃)、マグネタイト（F e₃0₄)、六角平板状のバリウムフェライト（BaF ei₂Oi9) 等が好適である。これらの材料をスパッタターゲットに用いて、スパッタ法により基板を加熱して形成し、形成後に磁場中熱処理により膜厚方向に磁気異方性を付与する。

また、セミハードのフェライト粒子あるいは軟磁性粒子を含むダラ二ユラ一膜は、セミハードのフェライト粒子は上述した γ— F e₂〇3、 F e₃〇4、 B a F e 12O19などの粒子を用いることができ、また軟磁性粒子は、 Co、 Fe、 N iから選択された少なくとも一種の元素を含む材料を用いることができる。非磁性母相は、 S i〇2、 Α ΐ2θ₃、 C、 F e₃〇4から選択された少なくとも 1種の材料から構成される。例えば γ -F e₂0₃粒子や F e 3O4粒子は、粒子サイズが針状形状の長手方向の長さが 10 n m程度であり、長手方向の保磁力が 15. 8 k A/ m (2000 e) 〜35. 6 k A/m (450Oe)、飽和磁化が 70 emu/ g〜80 emuZgである。また、 B a F e 12O19粒子は、六角形の大きさは数十 nm程度であり、厚さは 10 nm程度であり、厚さ方向の保磁力は 15. 8k A/m (20 OOe) 〜47. 4k A/m ( 600 O e )、飽和磁化が 50 e m / g〜 58 emu/ gである。

軟磁性ナノ結晶膜は、例えば FeMB (M=Z r， Hf， Nb) 膜や F eMO (M=Z r， Hf， Nb, Y， Ce) 膜などから形成され、 α— Feを多く含む磁性粒子と、上記 M及び Bまたは Oを多く含む非磁性力、つ非晶質の粒界部から構成されている。磁性粒子は面内方向の粒径は 10 nmから 100 nm程度であり、隣り合う磁性粒子との間に粒界部が磁性粒子を物理的に離隔している。例えば、 J. Appl. Phys. vol.81(1997)， p2736に記載されているように、 F e MBでは 1原子⁰ /₀程度の Cuの添加（例えば、 F e₈4Nb₃.5Z rs—sBsCt ) と化学合成の最適化により透磁率を向上することができ、また結晶の微細化にも効果がある。軟磁性ナノ結晶膜は、スパッタ法などにより例えば厚さ 8 nmの F e Z r B膜を記録層 16上に形成する。結晶化処理前に低温で熱処理することにより結晶粒子のサイズを揃え、透磁率を向上することができる。

本実施の形態によれば、非磁性母相あるいは非磁性粒界に囲まれた磁性粒子が配置されてなる磁束スリット層 71が記録層 16上に設けられているので、記録へッドから磁束スリット層 71及び記録層 16を介して軟磁性裏打ち層 12に流通する磁束が、磁束スリット層 71において磁性粒子を通過するように狭窄され、記録へッドから記録層 16にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。

(第 5の実施の形態）

記録層上に、強磁性母相中に非磁性粒子が配置された磁束スリット層が設けられた本発明の第 5の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。

図 22は、本発明の第 5の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図 22を参照するに、垂直磁気記録媒体 75は、基板 11と、基板 11上に、軟磁性裏打ち層 12、シード層 13、下地層 31、非磁性中間層 15、記録層 1 6、磁束スリット層 76、保護膜 18及び潤滑層 19を順次積層した構成となつている。 .

磁束スリット層 76は、厚さが 2 nm〜 10 nmであり、希土類金属と遷移金属との合金からなる強磁性母相 76 a中に非磁性微粒子 76 bを配置して構成される。強磁性母相 19の希土類金属は T b、 G d、及び D yから選択され、 1種あるいは 2種以上を含んでもよい。また、遷移金属は F e及ぴ Coから選択され、 1種あるいは 2種を含んでもよい。強磁性母相 76 aは、例えば T b F e C o、 GdF eCo、 DyFeCoなどが挙げられ、希土類と F e C oとの合金の場合は（Tb、 Gd、 Dy、又はこれらの合金） (F elOO-yCoy) 100-x と表した場合 x=l 0原子％〜 30原子％、 y = 40原子％以下に設定されることが好ましい。このような範囲では、強磁性母相の磁化容易軸は膜厚方向となるので、記録ヘッドからの磁束の増減に応じて磁束を通すことできる。その結果、強磁性母相の磁気飽和を回避することができ、磁束を狭窄することができる。

非磁性微粒子 76 bは、 S i、 Al、 Ta、 Z r、 Y、及び Mgからなる群のうちいずれか 1種の元素と、〇、 C、及ぴ Nからなる群のうち少なくともいずれ力 1種の元素との化合物から選択される。具体的には、第 2の実施の形態の第 2 非固溶相 42 bと略同様の材料から選択される。これらの酸ィ匕物や、窒化物、炭化物等は共有結合性の化合物を形成するので、強磁性母層 76 aを構成する希土類金属一遷移金属合金材料と分離し易く、強磁性母相 76 a中に微粒子状となつて析出する。すなわち、非磁性微粒子 76 bは強磁性母相 19中に自己形成的に形成される。

非磁性微粒子 76 bは、 Y (イットリゥム）を含むことが好ましい。非磁性微粒子 76 bが酸素を含む場合、強磁性母相 76 a中の希土類金属と酸素の選択的な結合（例えば Tb— O) が形成されることを阻害し、強磁性母相 76 aの飽和磁束密度の低下を防止することができる。

非磁性微粒子 76 bの平均粒径は 3 nm〜： L 0 nmの範囲内に設定され、非磁性微粒子とその隣接する »性微粒子との平均間隙は 0. 5 η π！〜 10 n mの範囲内に設定されることが好ましい。このような範囲に設定することにより、記録されるビットの大きさに対して十分磁束を狭窄することができる。

磁束スリット層 76は、真空蒸着法、スパッタ法などにより形成され、例えばスパッタ法を用いる場合は、例えば TbFeCoのスパッタターゲットと YS i 0₂スパッタターゲットを用いて同時にスパッタすることにより形成する。本実施の形態の一実施例として、 RFマグネトロンスパッタ装置を用いて、記録層上に TbFeCo (20原子⁰ /₀Tb_72原子⁰ /oF e— 8原子⁰ /₀Co)、 Y S i 0₂ のスパッタターゲットを同時にスパックし、磁束スリツト層 76の体積を基準として Y S i 02を 70体積⁰ /₀、厚さ 10 nmの磁束スリット層 76を形成した。なお、スパッタターゲットは、上記 2枚のスパッタターゲットの他に、 TbFe Coと YS i 02を混合したコンポジット型のスパッタターゲットを用いてもよレ、。

本実施の形態によれば、強磁性母相 76 a中に非磁性微粒子 76 bが配置されてなる磁束スリット層 76が記録層 16上に設けられているので、記録へッドから磁束スリット層 76及び記録層 16を介して軟磁性裏打ち層 12に流通する磁束が、磁束スリット層 76において非磁性粒子 76 間の強磁性母相 76 aを通過するように狭窄され、記録へッドから記録層 16にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。

図 23は、第 5の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。

本変形例に係る垂直磁気記録媒体 80は、基板 11と、基板 11上に、軟磁性裏打ち層 12、シード層 13、下地層 31、非磁性中間層 15、記録層 16、磁束スリット層 81、保護膜 18、及び潤滑層 19を順次積層した構成となっており、図 22に示す磁束スリット層 76の代わりに、記録層 16の表面に形成された非磁性材料よりなる結晶成長核 81 bと、隣り合う結晶成長核 81 bの間隙に充填されてなる軟磁性材料の軟磁性母層 8 1 aから構成された磁束スリツト層 8 1が設けられている以外は第 5の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体と同様である。

磁束スリット層 8 1の結晶成長核 8 1 bは、記録層 1 6の表面にスパッタ法、真空蒸着法、 C VD法などにより、 A l、 T a、 T i、 A g、 C u、 P b、 S i 、 B、 Z r、 C r、 R u、 R e及ぴこれらの合金から選択された非磁性材料により構成される。結晶成長核 8 l bは、成膜過程の初期に形成される結晶成長の核であり、結晶成長核 8 1 bの大きさや、隣接する結晶成長核 8 1 bとの間隙の大きさは、基板温度、蒸着量、蒸着速度などにより制御することができる。

軟磁性母層 8 1 aは、高飽和磁束密度の軟磁性材料、例えば軟磁性裏打ち層 1 2と略同様の材料により充填される。なお、軟磁性母層 8 1 aの厚さは結晶成長核 8 1 bの厚さより薄いことが好ましい。磁束の広がりを防止して効果的に狭窄することができる。

本変形例によれば、記録層 1 6と保護膜 1 8との間に軟磁性母層 8 1 aに非磁性材料からなる結晶成長核 8 1 bが離隔して配置されているので、記録時に、記録へッドからの磁束が結晶成長核 8 1 b間に充填された軟磁性材料に狭窄され、磁束の広がりを抑制することができ、記録層 1 6に磁束を集中することができる。なお、磁束スリット層 7 6、 8 1と記録層 1 6との間に厚さ 1 . 0〜5 . O n mの非磁性層を設けてもよい。磁束スリット層 7 6、 8 1と記録層 1 6との磁気的な相互作用を切ることができる。

(第 6の実施の形態）

軟磁性裏打ち層と記録層との間に軟磁性材料からなるティップ状磁性体が面内方向に配置された本発明の第 6の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。

図 2 4は、本発明の第 6の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図 2 4を参照するに、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体 9 0は、基板 1 1 と、基板 1 1上に、軟磁性裏打ち層 12、非磁性中間層 15、ティップ状磁性体 91、記録層 16、保護膜 18、及び潤滑層 19を順次積層した構成となっている。

ティップ状磁性体 91は、例えばスパッタ法により形成された保磁力が 79k A/m以下のセミハード材料あるいは軟磁性材料からなり、 llff方向に磁化容易軸を有している。膜厚方向に磁化容易軸を配向させる方法としては、膜厚方向に磁化容易軸が配向する材料、例えば、 19原子％〜 28原子％ G d— F e膜、 2 0原子％〜 30原子％ N d— F e膜、 20原子％〜 30原子％ Nd-Co膜が挙げられる。スパッタ法、例えば D Cマグネト口ンスパッタ法を用いて形成することにより磁化容易軸を Hff方向に配向させることができる。また、非磁性中間層

15に Ru膜や Pd膜を用いて、ティップ状磁性体 91を Co Cr膜としてもよい。

ティップ状磁性体 91は、例えば大きさが 0. 6 nm〜20nmX 0. 6 n m〜20nm、厚さが 2 ηπ！〜 10 nm、隣り合うティップ状磁性体 91の間隔を 0. 6nm〜20 nmに構成され、非磁性中間層 15の表面に略均一に配置されて、る。テイツプ状磁性体 91は、記録層 16に形成される記録ビットの大きさに対して、少なくとも 2つ以上のティップ状磁性体 91が配置される大きさ及び間隔に設定されることが好ましい。記録へッドからの磁束を記録層 16に集中させることができる。

図 25は、第 6の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体 90の平面図である。図 25を参照するに、垂直磁気記録媒体 90の表面には、ティップ状磁性体 91のパターン 18 aが現れ、いわゆるテクスチャとして機能する。図示されない磁気へッドが垂直磁気記録媒体 90の表面に停止した場合に、磁気へッドの吸着を防止することができる。

次にティップ状磁性体 91を形成する方法を以下に示す。

まず、非磁性中間層 15上にスパッタ法、蒸着法等によりティップ状磁性体 9 1となる軟磁性層を形成する。次いで、電子線レジスト膜をスピンコーターを用いて塗布し、ベーキング処理後、電子線一括投影露光法によって、縮小倍率 4倍のステンシノレマスクに描画されたテクスチヤ形状パターンを転写する。次いで、露光後べ一キング処理を行い、現像してレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとしてイオンミリング法により軟磁性層をエッチングし、非磁性中間層に達するまで行う。次いでレジストパターンを除去する。このような工程により、現在のマスクデータのアドレスユニットが 2 . 5 n m であり、縮小倍率 4倍でパターエングされるので、最小約 0 . 6 n mの大きさまでのティップ状磁性体 9 1を形成することができる。

なお、磁束スリツト層 9 1は、図 2 5に示す平面視して得られる円状のパターンの代わりに、図 2 6に示す矩形のパターン 1 8 bであってもよい。パターン 1 8 bは矢印で示す垂直磁気記録媒体 9 0の移動方向 Mvに対してパターン 1 8 b の辺が垂直交わるように形成されている。移動方向 Mvに対するティップ状磁性体 9 1の形状及び高さを制御することにより、磁気へッドが垂直磁気記録媒体 9 0の表面に接触してクラッシュする可能性を低減することができる。

また、ティップ状磁性体 9 1と記録層 1 6との間に非磁性層を設けてもよい。テイツプ状磁性体 9 1と記録層 1 6との磁気的な結合を切ることができる。また、ティップ状磁性体 9 1を非磁性層により覆い、エッチング法あるいは化学的機械研磨法により研削して、ティップ状磁性体 9 1により形成される凹凸を調整してもよレヽ。垂直磁気記録媒体 9 0の表面の粗さを低減して、テクスチャ効果の制御を行うことができる。

本実施の形態によれば、ティップ状磁性体 9 1が軟磁性裏打ち層 1 2と記録層 1 6との間に設けられ、ティップ状磁性体 9 1が膜厚方向に磁化容易軸を有するので、記録ヘッドからの磁束をティップ状磁性体 9 1によって集中し、記録層 1 6に磁束を集中させることができ、磁界勾配を急峻にすることができる。さらに、ティップ状磁性体 9 1の形状が膜厚方向に転写されるので、垂直磁気記録媒体 9 0の表面に凹凸のテクスチャーパターンが形成され、磁気へッドが表面に吸着することを防止し、また、へッドクラッシュが発生する可能性を低減することがでさる。

(第 7の実施の形態）

軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料からなる磁束制御層が設けられた本努明の第 7の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。

図 27は、本発明の第 7の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図 27を参照するに、垂直磁気記録媒体 100は、基板 11と、基板 11上に、軟磁性裏打ち層 12、磁束制御層 101、記録層 16、保護膜 18、及び潤滑層 19を順次積層した構成となっている。

磁束制御層 101は、スパッタ法、真空蒸着法、 CVD法、レーザアブレーション法などを用いて、厚さ 10 nm〜l 000 nmの超伝導材料から構成される。厚さは記録ヘッド（図示されず）ー軟磁性裏打ち層 12間のスペーシングの点からは上記範囲において 50 nm以下が好ましく、磁束制御層 101からの磁束の漏洩の点では、磁界侵入長の 1/3よりも大きい方が好ましい。

磁束制御層 101に用いられる超伝^ "料は特に限定されないが、超伝導臨界温度 T cが 90K〜125Kである YB a₂Cu307-s (0く δく 1)、 B i₂S r ₂C a Cu₂0₈, B isS rsC a2Cu3〇io、 T i 2B a ₂C a ₂C U3O10などの酸化物超伝導体や、 NbsG e, N b 3 A 1などが好ましい。

垂直磁気記録媒体 100が超伝導臨界温度 T cに冷却されて磁束制御層 101 は超伝導状態となり、完全反磁性体となっているので、記録ヘッドか^の磁束は磁束制御層 101を通過することできず軟磁性裏打ち層 12に達することができない。すなわち、記録ヘッドからの磁束は広い範囲に広がってしまう。本実施の形態によれば、磁束制御層 101の一部の領域を加熱して常伝導状態に変化させる。その結果、常伝導状態となった領域だけを磁束が通過することができるので、その領域に磁束を集中させ、記録層 16において磁束を集中させることができる。以下、本実施の形態の垂直磁気記録媒体 100の記録再生方法を説明する。図 28は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体に記録する様子を示す図である。垂直磁気記録媒体 100に対向して配置された複合型磁気へッド 110は、主磁極 111、主磁極 111を励磁する記録用コイル 113、及ぴ主磁極 111 と磁気的に接続されたリターンヨーク 112からなる記録へッドと、 MR素子などの感磁素子 115及びシールド 114など力らなる再生へッドと、半導体レーザなどのレーザ光源 1 1 7に接続され、先端部が絞り込まれ、垂直磁気記録媒体 1 0 0の表面に光ビーム L Bを照射する光フアイパー 1 1 6などから構成されている。なお、磁気へッド 1 1 0及び垂直磁気記録媒体 1 0 0は、図示されない恒温容器あるいは恒温槽等に収納され、臨界温度 T c以下の雰囲気に保たれている。垂直磁気記録媒体 1 0 0に情報を記録する際は、記録磁界の印加に加え、主磁極 1 1 1及ぴリターンヨーク 1 1 2の下方の磁束制御層 1 0 1の領域を常伝導状態に変化させて記録へッド 1 1 0からの磁束が記録へッド 1 1 0と軟磁性裏打ち層 1 2との間で還流するようにして記録層 1 6を磁化する。具体的には、矢印方向 M Vに移動する垂直磁気記録媒体 1 0 0の上流側に光フアイバーによつて光ビームを垂直磁気記録媒体 1 0 0の表面に照射して、熱伝導により磁束制御層 1 0 1を臨界温度 T c以上に加熱し、常伝導状態の領域 1 O l aを形成する。光ビームは、垂直磁気記録媒体 1 0 0の ¾ ^及び加熱する温度等により出力及び波長が適宜選択され、例えばパワーは数 mW以下、ビーム径は 1 μ ηι以下に設定される。ここでは、 1ビームだけで加熱しているので、常伝導状態の領域 1 0 1 aは、それより上流の超伝導状態 1 0 1 bとの境界部 1 0 1 cより下流の領域 1 0 1 a は常伝導状態になっている。したがって、主磁極 1 1 1及ぴリターンヨーク 1 1 2の直下の磁束制御層 1 0 1は常伝導状態となっており非磁性状態であるので、例えば主磁極 1 1 1からの磁束は、記録層 1 6 a—磁束制御層 1 0 1—軟磁性裏打ち層 1 2—磁束制御層 1 0 1—記録層 1 6 bを通ってリターンヨーク 1 1 2に流れる。その結果、主磁極 1 1 1に対向する記録層 1 6 a力 S磁化される。

図 2 9は、図 2 8に示す複合型磁気へッド側から見た磁束制御層の状態を説明するための図である。垂直磁気記録媒体 1 0 0は矢印方向 M vに移動し、上流側が図の右側になるように示している。また、記録層 1 6に形成されるトラック Τ kn-l〜T kn+lを合わせて示している。

図 2 9を参照するに、磁束制御層 1 0 1は、光ファイバ一によつて照射された光ビーム L Bによって加熱され、境界部 1 0 1 cを境に超伝導状態の領域 1 0 1 bの一部に常伝導状態の領域 1 0 1 aが形成される。常伝導状態の領域 1 O l a は、上流側はトラック幅方向に大きく広がっており下流側になるに従って細くなり、主磁極 1 1 1に対向する領域では、トラック幅方向がトラック幅と略同等となるように設定される。したがって、主磁極 1 1 1からの磁束は、トラック幅方向が制限されて記録層 1 6を通過するようになり、隣接するトラック T kn-l、 T k n+1 の磁化に影響を与えることがない。その結果隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。

また、トラックの長手方向は、 1ビームの場合、常伝導状態の領域 1 0 1 aに広がりがあるため磁化遷移領域により挟まれる 1ビットの磁化領域程度に磁束を絞り込むことができないが、トラック幅方向の磁束の広がりが制限されているため、磁束密度すなわち記録磁界が強められ、オーバーライト特性や N L T S特性などの書き込み性能が向上する。

なお、上記光ファイバ一の代わりにマイクロレンズを用いてレーザ光を垂直磁気記録媒体 1 0 0の表面に集光してもよい。

図 2 8に戻り、垂直磁気記録媒体 1 0 0に記録された情報を再生する際は、従来の垂直磁気記録媒体と同様に、磁化された記録層 1 6からの漏洩磁界を再生へッドの感磁素子が検知する。なお、再生動作のみを行う場合は、磁束制御層 1 0 1は常伝導状態であってもよい。

なお、主磁極 1 1 1とリターンヨーク 1 1 2を離隔して、主磁極 1 1 1とリターンヨーク 1 1 2との間に他の光ファイバ一を設け、主磁極用とリターンヨーク用の 2ビームの光ビームを照射してもよい。具体的には、リターンヨーク用の光ビームは図 2 9に示すような大きな径の常伝導状態の領域が形成されるように設定し、主磁極用の光ビームにより加熱して形成する常伝導状態の領域の大きさを主磁極 1 1 1の厚さ X幅程度に設定する。さらに、主磁極 1 1 1とリターンョーク 1 1 2を離隔することによりリターンヨーク用の常伝導状態の領域と主磁極用の常伝導状態の領域を分離する。このような構成とすることにより、主磁極 1 1 1からの磁束密度すなわち記録磁界を一層強めることができ、記録磁界勾配を急峻にすることができる。

以下、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の効果を計算により求めた。図 3 O Aは、本実施の形態に係る実施例の垂直磁気記録媒体に記録へッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図、図 3 0 Bは、比較例に係る垂直磁気記録媒体に記録へッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図である。なお説明の便宜のため、保護膜 18及ぴ潤滑層 19を省略して示している。

図 3 OAを参照するに、実施例に係る垂直磁気記録媒体では、加熱により磁束制御層 101に形成された常伝導領域が主磁極 111と同等かそれより狭レ、領域である場合、鏡像効果により形成される主磁極 111に対する仮想磁極 MP 1は、磁束が常伝導領域に絞り込まれているため、軟磁性裏打ち層 12の表面に形成されると考えられる。したがって、磁束 MF 1は記録層 16では集中した状態となる。また、スペーシングは主磁極 111—仮想磁極 MP 1間の距離 SPとなる。一方、図 30 Bを参照するに、比較例に係る垂直磁気記録媒体は、軟磁性裏打ち層 12，と記録層 16，との間に磁束制御層が設けられていないので、主磁極 111からの磁束は軟磁性裏打ち層 12 ' に向かって広がり、仮想磁極 MP 2は、軟磁性裏打ち層 12' の表面 12 a' に対して対称に、表面 12 a' から主磁極 111—軟磁性裏打ち層表面 12 a ' 間の距離 S Pだけ下方に形成される。したがって、主磁極 111一仮想、磁極 MP 2間距離は 2 X S Pとなる。

また、線記録密度依存性を含む信号対雑音比（S/Nm) とスペーシングとの関係を以下の表のように仮定する。下記の表中の SZNmの変ィ匕率が負である場合は、スペーシングが增加に対して S/Nmが低下することを示している。

〈線記録密度〉〈スペーシング 1 n m当たりの S ZNmの変化率〉

200 k FC I -0. 1 dB/nm

370 kFC I 一 0. 3 dB/nm

480 kFC I —0. 4 dB/nm

以上より、主磁極 111—仮想磁極 MP 1、 MP 2間のスペーシングに基づいて、 S/Nmと線記録密度の関係を用いて計算すると以下に示す結果となる。ここで、距離 SP = 50 nmと仮定した。下記の表中の S ZNmの增加分は比較例に対する実施例の S/Nmの増加分を示し、正値は実施例の方が比較例よりも S ZNmが高いことを示す。

〈線記録密度〉く S /Nmの増加分〉

200 k FC I 5 dB

300 kFC I 10 dB

400 kFC I 15 dB 500 k FC I 20 dB

600 k FC I 25 dB

上記表より、実施例が大幅に S/Nmが向上していることが分かる。したがつて、磁束制御層 101を軟磁性裏打ち層 12と記録層 16との間に設けることにより S/Nmが向上し、高密度記録ィ匕を図ることができる。

また、本実施の形態の記録層 16は第 1または第 2の実施の形態において説明した記録層 16と同様であるが、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体 100は臨界温度 T c以下で用いられ、例えば、現在見出されている超伝導材料の臨界温度 T cは 120 K程度あるいはそれ以下の低温であるので熱的安定性に起因する減磁の程度が小さい。したがって、従来の垂直磁気記録媒体より磁性粒子の体積の制限が緩くなり、記録層 16を構成する磁性粒子の一層の微細化を図ることができ、媒体ノィズの低減を一層容易に実現することができる。

なお、磁束制御層 101と記録層 16との間に、第 1の実施の形態において説明した図 1に示す非磁性中間層 15を積層してもよレヽ。記録層 16を構成する強磁性材料は磁束制御層 101上にェピタキシャル成長し難くレ、ので、非磁性中間層 15を設けることにより、記録層 16の結晶性及び結晶配向性を向上し、媒体ノィズを一層低減することができる。さらに、磁束制御層 101と非磁性中間層 15との間に図 1及ぴ図 2に示すシード層 13、下地層 31を設けてもよい。記録層 16の結晶性及び結晶配向性を一層向上することができる。

本実施の形態に係る実施例として、基板側から、ガラス基板 ZC o N b Z r膜 ( 120 n m) ZYB a₂C u₃0₇-_s膜（20nm) /Ta膜（l nm) ノ Ru膜 (2 nm) / (C o₇₆C r ₉P 1₁₅) 90 v o 1 %- (S i 0₂) 10 v o 1 %膜 (l Onm) /カーボン膜 (4 nm) ZAM3001膜（1. 5 nm) を形成した。 AM3001膜は引き上げ法により形成し、その他の膜はスパッタ法により形成した。上記括弧内の数値は膜厚を表している。

本実施の形態の変形例として、記録層上に超伝導材料からなる磁束制御層が設けられた垂直磁気記録媒体にっレヽて説明する。

図 31は、第 7の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図 3 1を参照するに、垂直磁気記録媒体 1 0 5は、基板 1 1と、基板 1 1上に、車欠磁性裏打ち層: L 2、記録層 1 6、磁束制御層 1 0 6、保護膜 1 8、及び潤滑層 1 9を順次積層した構成となっている。

記録層 1 6上に設けられた磁束制御層 1 0 6は本実施の形態の磁束制御層 1 0 1と同様にして形成され、記録方法についても同様である。但し、図 2 8及び図 2 9に示す光ビーム L Bの出力やビームの大きさは、磁束制御層 1 0 6の超伝導材料の種類及び,に合せて適宜調整される。

本変形例に係る垂直磁気記録媒体を再生する場合は、図 2 8及び図 2 9に示す記録方法と同様にして光ビームを照射して磁束制御層 1 0 6に常伝導状態の領域を形成し、記録層 1 6の磁化からの漏洩磁界が磁束制御層 1 0 6の常伝導状態の領域を通って図示されない再生へッドの感磁素子が検知することにより再生を行 Ό ο

本変形例によれば、記録へッドと記録層 1 6との間で磁束を狭窄することができ、記録磁界が高く記録磁界勾配を大とすることができる。

なお、本実施の形態において、光ビームは垂直磁気記録媒体 1 0 0、 1 0 5の表面から照射したが裏面から照射してもよい。

(第 8の実施の形態）

軟磁性裏打ち層と記録層との間に、略均一に配置された非磁性材料よりなるティップ状非磁性体と、隣り合うテイツプ状非磁性体の間隙を充填する超伝導材料よりなる磁束スリット層が設けられた本発明の第 8の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。

図 3 2 Αは、本発明の第 8の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図、図 3 2 Bは、図 3 2 Aの X— X断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図 3 2 A及ぴ図 3 2 Bを参照するに、垂直磁気記録媒体 1 4 0は、基板 1 1と、基板 1 1上に、軟磁性裏打ち層 1 2、磁束スリツト層 1 4 1、記録層 1 6、保護膜 1 8、及び潤滑層 1 9を順次積層した構成となっている。磁束スリット層 101は、厚さが 2 no！〜 10 nmであり、非磁性材料よりなるティップ状非磁性体 141 aと、隣り合うティップ状非磁性体 141 aの間隙を超伝才料により充填した完全反磁性体部 141 b力ら構成されて！/、る。ティップ状非磁性体 141 aに用いられる非磁性材料は、例えば C o、 C r、 Ru、 R e、 R i、： H f、及びこれらの合金などの非磁性材料から選択され、 h c p構造を有することが好ましい。記録層 16が h c p構造を有する場合は、ェピタキシャル成長させることができる。ティップ状性体 141 aは、例えば大きさが 0 · 6 nm〜20nmX O. 6 ηπ！〜 20 nm、隣り合うティップ状非磁性体 141 aの間隙 GPが 0. 6 nm〜20 nmに構成される。

また、完磁性体部 141 bに用いられる超伝導材料としては、 '例えば第 7 の実施の形態の磁束制御層に用いられる材料と同様の材料が挙げられる。

磁束スリット層 101は、第 6の実施の形態のティップ状磁性体と略同様にして形成することができる。すなわち、車欠磁性裏打ち層 12上にティップ状非磁性体 141 aとなる非磁性膜を形成し、電子線レジスト膜と電子線一括投影露光法を用いてマスクを作製しエッチングしてティップ状非磁性体 141 aを形成する。次いでティップ状非磁性体 141 aを覆う超伝導材料膜を形成し、 CMP法などを用いてティップ状非磁性体 141 aが露出するまで研削して平坦化する。本実施の形態の垂直磁気記録媒体 140は、第 7の実施の形態と同様に臨界温度 Tc以下の雰囲気中で用いられ、完全反磁性体部 141 bが超伝導状態で用いられる。記録へッドからの磁束は、完全反磁性体部 141 bは全く通過できず、ティップ状非磁性体 141 aを通過する。したがって、記録へッドからの磁束がティップ状非磁性体 141 aに集中されるので、記録層 16に磁束を集中することができる。

なお、ティップ状非磁性体 141 aは磁束を一層集中させる点では軟磁性材料を用いて形成してもよレ、。

また、本実施の形態の垂直磁気記録媒体 14◦は、第 7の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体とは異なり、光ビームを用いることなく記録再生を行うことができるので、磁気へッドの構成が簡易である点で好ましい。 (第 9の実施の形態）

第 1〜第 6の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体を備えた本発明の第 9の磁気記憶装置について説明する。

図 33は、本発明の実施の形態の磁気記憶装置の要部を示す図である。図 33 を参照するに、磁気記憶装置 120は大略ハウジング 121からなる。ハウジング 121内には、スピンドル（図示されず）により駆動されるハブ 122、ハブ 122に固定され回転される垂直磁気記録媒体 123、ァクチユエータュニット 124、了クチユエータュニット 124に取り付けられ垂直磁気記録媒体 123 の方向に移動されるアーム 125及ぴサスペンション 126、サスペンション 126に支持された垂直磁気記録へッド 128が設けられている。

図 34は垂直磁気記録へッド及ぴ垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図 3 4を参照するに、垂直磁気記録へッド 128は、大略、主磁極 135及ぴリタ一ンヨーク 136からなる記録へッド 130と GMR (G i a n t Ma gn e t o Re s i s t i v e) 素子 133を用いた再生へッド 131から構成されてレヽる。記録へッド 130は、垂直磁気記録媒体 123に記録磁界を印加するための軟磁性体よりなる主磁極 135と、主磁極 135に磁気的に接続されたリタ一ンヨーク 136と、主磁極 135等に記録磁界を誘導するための記録用コイル 1 38などから構成されている。また、再生ヘッド 131は、リターンヨーク 13 6を用いた下部シールドと、上部シールド 137とに挟まれた GMR素子 133 力、ら構成されている。

記録へッド 130は、主磁極の先端部 135— 1から記録磁界を垂直磁気記録媒体 123に対して垂直方向に印加して、記録層（図示せず。）に垂直方向の磁化を形成する。なお、主磁極の先端部 135— 1からの磁束は、さらに聿夂磁个生裏打ち層（図示せず。）を通ってリターンヨーク 136に還流する。主磁極の先端部 135— 1の軟磁性材料は飽和磁束密度の高い、例えば 50 a t %N i - 50 a t%Fe、 FeCoNi合金、 F e C o A 1 Oなどよりなることが好ましい。磁気飽和を防止して高レヽ磁束密度の磁束を集中して記録層 130に印加することができる。

また、再生へッド 131は、垂直磁気記録媒体 123の磁化が漏洩する磁界を感知して、その方向に対応する GMR素子 133の每抗値の変化により記録層に記録された情報を得ることができる。なお、 GMR素子 133の替わりに TMR (Fe r r oma gn e t i c Tunn e l J un c t i on M a g n e t o Re s i s t i v e) 素子、バリスティック MR素子を用いることができる。

本実施の形態の磁気記憶装置 120は、垂直磁気記録媒体 123に特徴がある。例えば、垂直磁気記録媒体 123は第 1〜第 6の実施の形態及にそれらの変形例に係る垂直磁気記録媒体である。

磁気記憶装置 120の基本構成は、図 33に示すものに限定されるものではなレヽ。本発明で用いる垂直磁気記録媒体 123は、磁気ディスクに限定されず磁気テープであってもよい。

本実施の形態によれば、磁気記憶装置 120は、垂直磁気記録媒体 123が記録へッド 130の主磁極 135からの磁束を一層狭窄して記録層に集中することにより、狭トラック化及び線記録密度の向上を図ることができ、高密度記録が可能である。

以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形 ·変更が可能である。

例えば、第 9の実施の形態に係る磁気記憶装置では、垂直磁気記録媒体として磁気ディスクを例に説明したが、本発明の垂直磁気記録媒体は磁気ディスクに限定されず、基板に PETや、 PEN、ポリイミドよりなるフィルムを用いて、へリカルスキャンあるいはラテラル走行型の磁気テープであってもよく、カードの形態であってもよい。産業上の利用可能性

本発明によれば、軟磁性裏打ち層と記録層との間、あるいは記録層上に磁束スリット層、磁気遮蔽層、または磁束制御層を設けることにより、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制して、記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻として、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を実現することができる。また、軟磁性裏打ち層と記録層との間に、記録層の磁性粒子の粒径および分布を制御する非磁性中間層を設けることにより、記録層の結晶粒子の微細化と孤立化を同時に促進して S /Nを高めることができ、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体を実現することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 軟磁性裏打ち層と、

前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であつて、

前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に磁束スリツト層を有し、

前記磁束スリツト層は、面内方向に磁気的に略孤立ィ匕した略柱状構造を有する軟磁性層であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。

2 . 前記磁束スリット層と記録層との間に非磁性中間層を更に有し、前記記録層が非磁性中間層上にェピタキシャル成長して形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の垂直磁気記録媒体。

3 . 非磁性中間層が h c p結晶構造を有すると共に、（0 0 1 ) 面を結晶成長方向とし、

前記磁束スリツト層が h c p結晶構造あるいは f c c結晶構造を有することを特徴とする請求項 2記載の垂直磁気記録媒体。

4. 前記磁束スリット層は、垂直磁気異方性より大なる面内磁気異方性を有することを特徴とする請求項 1記載の垂直磁気記録媒体。

5 . 前記面内磁気異方性の異方性磁界が 7 1 1 k A/mより大なることを特徴とする請求項 4記載の垂直磁気記録媒体。

6 . 前記磁束スリット層は、前記略柱状構造の結晶粒子と、結晶粒子間に形成された粒界部とよりなることを特徴とする請求項 1記載の垂直磁気記録媒体。

7. 前記結晶粒子と粒界部を形成する主成分が略同一であることを特徴とする請求項 6記載の垂直磁気記録媒体。

8. 前記粒界部は、前記結晶粒子よりも多くの不活性ガスを含むことを特徴とする請求項 7記載の垂直磁気記録媒体。

9. 前記磁束スリット層は、 Co、 Fe、 Ni、 Co系合金、 F e系合金、及び N i系合金の群のうち少なくともいずれカゝ一種を主成分とすることを特徴とする請求項 1記載の垂直磁気記録媒体。

10. 前記磁束スリット層は、 Al、 Ta、 Ag、 Cu、 Pb、 S i、 B、 Z r、 Cr、 Ru、 Re、 Nb、及ぴ Cからなる群のうちいずれか 1種を更に含むことを特徴とする請求項 9記載の垂直磁気記録媒体。

11. 前記磁束スリット層は、軟磁性裏打ち層上に接して形成されることを特徴とする請求項 1記載の垂直磁気記録媒体。

12. 前記磁束スリット層の面内磁気異方性は、軟磁性裏打ち層の面内磁気異方性と同程度あるいはそれよりも大きいことを特徴とする請求項 1記載の垂直

13. 前記記録層は、柱状構造を有する磁性粒子と、該磁性粒子を囲む非磁性の非固溶相を備え、

前記非固溶相が酸化物、窒化物、炭化物よりなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。

14. 聿夂磁打ち層と、

前記軟磁性裏打ち層上に設けられた記録層とを有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、

前記軟磁性裏打ち層を形成する工程と、

記録層を形成する工程と、を備え、前記軟磁 tt¾打ち層を形成する工程と、記録層を形成する工程との間に、記録層を形成する工程よりも同程度以上の雰囲気ガス圧で軟磁性材料よりなる磁束スリット層を形成する工程を更に備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。

1 5 . 前記雰囲気ガス圧は、 1 P a〜 8 P aの範囲に設定されることを特徴とする請求項 1 4記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。

1 6 . 前記磁束スリット層を形成する工程にお!/ヽて基板温度が 1 5 0 °C以下に設定されることを特徴とする請求項 1 4記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。

1 7 . 軟磁性裏打ち層と、

前記軟磁性裏打ち層上に設けられた非磁性中間層と、

前記非磁性中間層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であつて、

前記非磁性中間層は、非磁性粒子と、該非磁性粒子を囲む非磁性の第 1の非固溶相からなり、

前記記録層は、磁性粒子と、該磁性粒子を囲む非磁性の第²の非固溶相からなり、

前記磁性粒子は、柱状構造を有し、前記非磁性粒子上にェピタキシャル成長されてなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。

1 8 . 前記非磁性粒子は柱状構造を有することを特徴とする請求項 1 7記載

1 9 . 前記非磁性中間層を基準として第 1の非固溶相の体積濃度が 2体積。 /₀ 〜 4 0体積％の範囲であり、

記録層の体積を基準として第 2の非固溶相の濃度が 2体積％〜 4 0 #¾% の範囲に設定されることを特徴とする請求項 1 7または 1 8記載の垂直磁気記録媒体。

20. 前記第 1の非固溶相の体積濃度は、前記第 2の非固溶相の体積濃度と同等かそれよりも大きいことを特徴とする請求項 19記載の垂直磁気記録媒体。

21 · 前記第 1の固溶層及び第 2の非固溶相が、 S i、 Al、 Ta、 Z r、 Y、及ぴ Mgからなる群のうちいずれか 1種の元素と、 0、 C、及ぴ Nからなる群のうち少なくともいずれか 1種の元素との化合物であることを特徴とする請求項 17または 18記載の垂直磁気記録媒体。

22. 前記磁性粒子は、 N i、 F e、 Co, N i系合金、 F e系合金、 C o CrTa、 CoCr P t、 C o C r P t— Mを含む C o系合金からなる群のうち V、ずれか 1種の材料からなることを特徴とする請求項 17または 18記載の垂直磁気記録媒体。

23. 前記磁性粒子は、 C oを略 50原子％以上含み、（001) 面を基板面と略亍とする h c p結晶構造を有することを特徴とする請求項 22記載の垂直磁気記録媒体。

24. 前記記録層は、上部記録層と、下部記録層との 2層からなり、上部記録層は下部記録層よりも垂直保磁力が高いことを特徴とする請求項 17 記載の垂直磁気記録媒体。

25. 前記上部記録層は下部記録層よりも膜厚が小なることを特徴とする請求項 24記載の垂直磁気記録媒体。

26. 前記非磁性粒子は、 Co、 Cr、 Ru、 Re、 T i、 Hf、及びこれらの合金からなる群のうちいずれか 1種の非磁性材料からなることを特徴とする請求項 17または 18記載の垂直磁気記録媒体。

2 7. 前記非磁性中間層の下側に下地層が更に設けられ、前記下地層は、（1 1 1 . 面を面内方向と略平行とする f c c結晶構造を有することを特徴とする請求項 1 7記載の垂直磁気記録媒体。

2 8 . 前記下地層は、 C o、 F e、 N i、 C o系合金、 F e系合金、及ぴ N i系合金の群のうち少なくともいずれカゝ一種を主成分とすること軟磁性材料よりなることを特徴とする請求項 2 7記載の垂直磁気記録媒体。

2 9 . 前記下地層は、 M o、 C r、 C u、 V、 N b、 A l、 S i、 B、 C、及び Z rからなる群のうちいずれか 1種を更に含むことを特徴とする請求項 2 8 記載の垂直磁気記録媒体。

3 0. 前記下地層の下側にシード層を更に設け、

前記シード層は、 T a、 C、 M o、 T i、 W、 R e、 O s、 H f 、及び M gからなる群のうち少なくとも 1種を含む非磁性材料からなることを特徴とする請求項 2 7記載の垂直磁気記録媒体。

3 1 . 軟磁性裏打ち層と、

前記記録層上に軟磁性遮蔽層を有し、

所定の磁界量にぉレ、て磁気飽和した前記軟磁性遮蔽層の一部の領域を記録磁界が通過して前記記録層が磁化されることを特徴とする垂直磁気記録媒体。

3 2. 前記軟磁性遮蔽層は面内方向に磁化容易軸を有することを特徴とする請求項 3 1記載の垂直磁気記録媒体。

3 3 . 前記磁化容易軸は、記録の際の当該垂直磁気記録媒体の移動方向に対して略垂直方向に形成されてなることを特徴とする請求項 3 2記載の垂直磁気記録媒体。

3 4. 前記記録層と軟磁性遮蔽層との間に非磁性層を更に設け、

前記 «性層の膜厚は 0 . 5 η π！〜 2 0 n mの範囲に設定されることを特徴とする請求項 3 1記載の垂直磁気記録媒体。

3 5 . 前記軟磁性遮蔽層の膜厚は 2〜 5◦ n mの範囲に設定されることを特徴とする請求項 3 1〜 3 4のうちいずれ力一項記載の垂直磁気記録媒体。

3 6 . 前記軟磁性遮蔽層の透磁率は 2 0〜 2 0 0 0の範囲であることを特徴とする請求項 3 1〜 3 4のうちいずれか一項記載の垂直磁気記録媒体。

3 7. 前記軟磁性遮蔽層の飽和磁化は 0 . 1〜 2 . 4 Tの範囲であることを特徴とする請求項 3 1〜 3 4のうちいずれ力一項記載の垂直磁気記録媒体。

3 8 . 請求項 3 1記載の垂直磁気記録媒体に、記録へッドからの記録磁界を印加して磁性裏打ち層の一部である第 1の領域を磁気飽和して、該第 1の領域に接する記録層を磁化するステップを含む記録方法。

3 9 . «素子と該感磁素子を挟む第 1のシールド及ぴ第 2のシールドとよりなる再生へッドを請求項 3 1記載の垂直磁気記録媒体に近接して、第 1のシールド及ぴ第 2のシールドの先端部分と対向する軟磁性遮蔽層とその間の軟磁性遮蔽層とからなる第 2の領域を磁気飽和して、前記記録層から該第 2の領域を通過する磁界を前記感磁素子が検知するステップを含む再生方法。

4 0 . 軟磁性裏打ち層と、

前記軟磁打ち層上に設けられた記録層と、を有する垂直磁気記録媒体であつて、前記記録層上に磁束スリット層を有し、

前記磁束スリツト層は、磁性粒子が面内方向において磁気的に略孤立ィ匕して配置されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。

4 1 . 前記磁束スリット層は、保磁力が 7 . 9 k A/n！〜 7 9 kA/m の針状あるいは平板状のフェライトを含み、磁化容易軸が略膜厚方向に配置されてなることを特徴とする請求項 4 0記載の垂直磁気記録媒体。

4 2. 前記磁束スリット層は、軟磁性粒子と、該軟磁性粒子を囲む非固溶相よりなり、

前記軟磁性粒子は、 N i、 F e、及ぴ C oからなる群のうち少なくとも 1種の元素を含み、

前記非固溶相が、 S i、 A l、 T a、 Z r、 Y、及び M gからなる群のうちいずれか 1種の元素と、 0、 C、及ぴ Nからなる群のうち少なくともいずれか 1種の元素との化合物であることを特徴とする請求項 4 0記載の垂直磁気記録媒体。

4 3 . 前記磁束スリット層は、 a— F e粒子と、該 α— F e粒子を囲むァモルファスベースよりなることを特徴とする請求項 4 0記載の垂直磁気記録媒体。

4 4 . 軟磁性裏打ち層と、

前記記録層上に磁束スリット層を有し、

前記磁束スリット層は、強磁性材料よりなる強磁性母相と、面内方向に配置された非磁性粒子よりなることを特徴とする垂直磁気記録媒体。

4 5 . 前記強磁性材料は、 T b、 G d、および D yからなる群のうち少なくとも 1種と、 F e及ぴ C oからなる群のうち少なくとも 1種とよりなる合金であることを特徴とする請求項 4 4記載の垂直磁気記録媒体。

46. 前記非磁性粒子は、 S i0₂、 A 1₂0₃、 Ta₂Os、 Z r 0₂、 Y₂0₃、 T i〇2、 Mg 0、 S i ₃N₄、 A 1 N、 T a N、 Z r N、 T i N、 Mg₃N₂,. S i C、 TaC、 Z rC、及び T i Cからなる群のうち、少なくともいずれか 1種よりなることを特徴とする請求項 44記載の垂直磁気記録媒体。

47. 前記非磁性微粒子が前記記録層の表面に島状に配置されてなることを特徴とする請求項 44記載の垂直磁気記録媒体。

48. 前記記録層と磁性スリット層との間にさらに非磁性層を有することを特徴とする請求項 44記載の垂直磁気記録媒体。

49. 請求項 1、 17、 31、 40、及ぴ 44のうち、いずれ力一項記載の垂直磁気記録媒体と、

記録再生手段とを備えた磁気記憶装置。

50. 軟磁性裏打ち層と、該軟磁性裏打ち層の上方に設けられた記録層を有し、

記録へッドからの磁束が前記記録層を通り軟磁性裏打ち層に流通して記録層が磁化される垂直磁気記録媒体であって、

前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料を含む磁束制御層を有し、超伝導状態の前記磁束制御層の一部に常伝導状態の領域を形成して前記磁束を通すことを特徴とする垂直磁気記録媒体。

51. 前記超伝導状態の磁束制御層の一部を変化させて常伝導状態の領域を形成することを特徴とする請求項 50記載の垂 ΐ磁気記録媒体。

52. 前記常伝導状態の領域は常伝導体である非磁性材料よりなることを特徴とする請求項 50記載の垂直磁気記録媒体。

53. 前記常伝導状態の領域は略矩形あるいは略円形よりなり、一辺あるいは直径が 0. 6 ηπ！〜 2 Onmの範囲に設定されることを特徴とする請求項 52 記載の垂直磁気記録媒体。

54. 前記超伝導材料は、 YB a2Cu3〇7- a、 B i 2 S r ₂C a C u₂〇8、 B 12S r₂C a₂Cu30io^ T i 2B a₂C a₂C u₃Oio_N Nb₃Ge、及ぴ Nb₃A l からなる群のうちいずれか 1種の材料であることを特徴とする請求項 50〜53 のうち、いずれ力一項記載の垂直磁気記録媒体。

55. 軟磁性裏打ち層と、該軟磁性裏打ち層の上方に設けられた記録層を有し、前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料を含む磁束制御層を有する垂直磁気記録媒体に、超伝導状態にある磁束制御層の一部の領域をカロ熱するステップと、

前記領域に記録磁界を印加するステップとを含み、

前記加熱により前記領域を常伝導状態に変化させる記録方法。

56. 前記加熱は光ビームを照射することにより行うことを特徴とする請求項 55記載の記録方法。