(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、記録部と再生部を備える磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して駆動するヘッド駆動部と、前記磁気ヘッドに対する入力信号及び出力信号を処理する信号処理部とを有する磁気記憶装置において、
前記磁気ヘッドの記録部は、主磁極と、補助磁極と、前記主磁極の少なくともトレーリング側に非磁性のギャップ層を介して設けられた記録磁界勾配を向上させるための磁気シールドとを有し、
前記磁気記録媒体は、軟磁性下地層と、前記軟磁性下地層の上に形成された配向制御偏析促進下地層と、前記配向制御偏析促進下地層の上に形成されたCoを主成分としCrとPtを含む六方稠密構造の強磁性結晶粒とSi酸化物、Ta酸化物、Nb酸化物、Ti酸化物のいずれかの酸化物を含む結晶粒界を有し膜厚が8nm-18nmの範囲内であり、前記酸化物の濃度が16at.%-25at.%である第一記録層と、前記第一記録層の上に直接形成されたCoを主成分としCrを含み酸化物を含まない合金からなり膜厚が4nm-12nmの範囲内である第二記録層とを有する垂直磁気記録媒体であり、
前記第一記録層の飽和磁化Ms１(kA/m）と前記第二記録層の飽和磁化Ms2(kA/m）と前記軟磁性下地層の膜厚ts(nm)が次の関係を満たしていることを特徴とする磁気記憶装置。
20+0.033*ts2+2.3*ts≦4/3*Ms1-Ms2≦329-0.024*ts2+1.9*ts
【請求項２】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、記録部と再生部を備える磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して駆動するヘッド駆動部と、前記磁気ヘッドに対する入力信号及び出力信号を処理する信号処理部とを有する磁気記憶装置において、
前記磁気ヘッドの記録部は、主磁極と、補助磁極と、前記主磁極の少なくともトレーリング側に非磁性のギャップ層を介して設けられた記録磁界勾配を向上させるための磁気シールドとを有し、
前記磁気記録媒体は、軟磁性下地層を含まず、配向制御偏析促進下地層と、前記配向制御偏析促進下地層の上に形成されたCoを主成分としCrとPtを含む六方稠密構造の強磁性結晶粒とSi酸化物、Ta酸化物、Nb酸化物、Ti酸化物のいずれかの酸化物を含む結晶粒界を有し膜厚が8nm-18nmの範囲内であり、前記酸化物の濃度が16at.%-25at.%である第一記録層と、前記第一記録層の上に直接形成されたCoを主成分としCrを含み酸化物を含まない合金からなり膜厚が4nm-12nmの範囲内である第二記録層とを有する垂直磁気記録媒体であり、
前記第一記録層の飽和磁化Ms１(kA/m）と前記第二記録層の飽和磁化Ms2(kA/m）が次の関係を満たしていることを特徴とする磁気記憶装置。
20≦4/3*Ms1-Ms2≦329
【請求項３】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、記録部と再生部を備える磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して駆動するヘッド駆動部と、前記磁気ヘッドに対する入力信号及び出力信号を処理する信号処理部とを有する磁気記憶装置において、
前記磁気ヘッドの記録部は、主磁極と、補助磁極と、前記主磁極の少なくともトレーリング側に非磁性のギャップ層を介して設けられた記録磁界勾配を向上させるための磁気シールドとを有し、
前記磁気記録媒体は、軟磁性下地層と、前記軟磁性下地層の上に形成された配向制御偏析促進下地層と、前記配向制御偏析促進下地層の上に形成されたCoを主成分としCrとPtを含む六方稠密構造の強磁性結晶粒とSi酸化物、Ta酸化物、Nb酸化物、Ti酸化物のいずれかの酸化物を含む結晶粒界を有し膜厚が8nm-18nmの範囲内であり、前記酸化物の濃度が16at.%-25at.%である第一記録層と、前記第一記録層の上に直接形成されたCoを主成分としCrを含み酸化物を含まない合金からなり膜厚が4nm-12nmの範囲内である第二記録層とを有する垂直磁気記録媒体であり、
前記第一記録層に含まれるCoとCrとPtの総量に対するCr濃度C１(at.%）と前記第二記録層に含まれるCoとCr及びPtが含まれる場合にはPtを加えた総量に対するCr濃度C2(at.%）と前記軟磁性下地層の膜厚をts(nm)が次の関係を満たしていることを特徴とする磁気記憶装置。
-1.0+0.00084*ts2+0.059*ts≦C2-1.02*C1≦6.9-0.00061*ts2+0.049*ts
【請求項４】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、記録部と再生部を備える磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して駆動するヘッド駆動部と、前記磁気ヘッドに対する入力信号及び出力信号を処理する信号処理部とを有する磁気記憶装置において、
前記磁気ヘッドの記録部は、主磁極と、補助磁極と、前記主磁極の少なくともトレーリング側に非磁性のギャップ層を介して設けられた記録磁界勾配を向上させるための磁気シールドとを有し、
前記磁気記録媒体は、軟磁性下地層を含まず、配向制御偏析促進下地層と、前記配向制御偏析促進下地層の上に形成されたCoを主成分としCrとPtを含む六方稠密構造の強磁性結晶粒とSi酸化物、Ta酸化物、Nb酸化物、Ti酸化物のいずれかの酸化物を含む結晶粒界を有し膜厚が8nm-18nmの範囲内であり、前記酸化物の濃度が16at.%-25at.%である第一記録層と、前記第一記録層の上に直接形成されたCoを主成分としCrを含み酸化物を含まない合金からなり膜厚が4nm-12nmの範囲内である第二記録層とを有する垂直磁気記録媒体であり、
前記第一記録層に含まれるCoとCrとPtの総量に対するCr濃度C１(at.%）と前記第二記録層に含まれるCoとCr及びPtが含まれる場合にはPtを加えた総量に対するCr濃度C2(at.%）が次の関係を満たしていることを特徴とする磁気記憶装置。
-1.0≦ C2-1.02*C1 ≦ 6.9
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大容量の情報を記録可能な磁気記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータの扱う情報量が増大し、補助記憶装置としてハードディスク装置の大容量化が一段と求められている。さらに、家庭用の電気製品へのハードディスク装置の搭載が進むことにより、ハードディスク装置の小型化、大容量化の要望は強くなる一方である。
【０００３】
現在の磁気ディスク装置に用いられている面内磁気記録方式では、媒体に記録された磁化が互いに逆向きに向き合って隣接するため、線記録密度を高めるには記録層の保磁力を増大させるとともに膜厚を減少させる必要がある。ところが、記録層の保磁力が増大すると記録ヘッドの書き込み能力が不足するという問題が生じ、記録層の膜厚が小さくなると熱減磁により記録情報が失われるという問題が生じる。このような問題のため、面内記録方式を用いて記録密度を向上させることが難しくなってきている。これらの問題を解決するため、垂直磁気記録方式が注目されている。垂直磁気記録方式は、記録媒体の磁化を媒体面に垂直に、かつ隣り合う記録ビット内の磁化が互いに反平行になるように記録ビットを形成する方式であり、面内記録方式に比べて磁化遷移領域での反磁界が小さいため媒体ノイズを低減でき、高密度記録時の記録磁化を安定に保持できる。また、垂直磁気記録媒体と基板との間に磁束のリターンパスとして働く軟磁性下地層を設けた二層垂直磁気記録媒体が提案されており、記録磁界勾配を向上させるための磁気シールドのない単磁極型ヘッド（以下単純に単磁極ヘッドもしくはSPTヘッドと呼ぶ）との組み合わせで記録密度の向上が検討されていた。
【０００４】
垂直磁気記録媒体の磁気記録層としては、結晶粒の周囲を酸化物や窒化物などの非磁性化合物で取り囲んだグラニュラー構造が提案されている。例えば、特開2002-342908号公報には、CoCrPt合金を主体としてSi酸化物を含有し、かつ、そのSiの含有量がSi原子に換算して8at.%以上16at.%以下であるような記録層であって、その記録層をArガス圧0.133Pa以上2.66Pa以下としたチャンバ内でスパッタリングにより製造する方法が開示されている。また、IEEE Transactions on Magnetics, Vol.40, No.4, July 2004, pp. 2498-2500, “Role of Oxygen Incorporation in Co-Cr-Pt-Si-O Perpendiculr Magentic Recording Media”には、CoCrPt合金とSiO2を含有する複合型ターゲットを用い、アルゴン酸素混合ガス雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタによりグラニュラー構造を有する記録層の形成方法が開示されている。厚さ160nmのCo-Ta-Zrからなる軟磁性下地層上に、Ta/Ru中間層を介してCo-Cr-Pt-Si-Oからなる記録層を形成し、記録層中の酸素濃度を15%程度とした場合に保磁力が最大となり、記録再生特性が向上することが報告されている。
【０００５】
これらの技術は、非磁性の酸化物を結晶粒界に偏析させて磁性粒子を磁気的に孤立化させることにより、記録再生特性を向上させるのが目的である。しかし、記録再生特性と熱安定性の両立を図るためには、磁性粒子の磁気的な孤立化だけでなく磁性粒子の磁気異方性を大きくする必要があり、この場合には保磁力が大きくなりすぎてヘッドによる記録が困難になるという問題があった。
【０００６】
この問題を解決するために、酸化物を結晶粒界に偏析させたグラニュラー構造の記録層に酸化物を含まないCo-Cr系合金層を積層した構造が提案されている。例えば、特開2004-310910号公報にはCoを主成分とするとともにCrを含み酸化物を含まない層とCoを主成分とするとともにPt及び酸化物を含んだ層とからなる垂直磁気記録層の構成が開示されている。酸化物を含む層の酸化物の含有量としてはCoとCrとPtの総量に対して3mol%以上12mol%以下が好ましく、より好ましくは5mol%以上10mol%以下であることが記載されている。上記範囲以上の場合には酸化物が磁性粒子中に残留し、磁性粒子の結晶配向性を損ね、磁性粒子の上下に酸化物が析出して磁性粒子が柱状構造をとらなくなるために好ましくないことが記されている。また、軟磁性下地層の膜厚としては50nmから400nmの範囲が好ましく、軟磁性下地層の飽和磁束密度を0.6T以上とし、軟磁性下地層の飽和磁束密度Bs(T)と膜厚t(nm)の積Bs*tを20(T*nm)以上とすることが好ましいことが記されている。実施例には膜厚100nmのCo-Nb-Zr軟磁性下地層を有する垂直磁気記録媒体を単磁極ヘッドと組み合わせて評価した結果、オーバーライト（OW）特性が向上すると共にS/N比も向上することが示されている。
【０００７】
近年、記録磁界勾配を向上させるために、磁気ヘッドの記録部が従来の単純な構造の単磁極型ヘッドの構造に、少なくとも主磁極のトラック方向トレーリング側に非磁性のギャップ層を介して磁気シールドが設けられた構造を有する磁気ヘッドを用いて垂直磁気記録媒体の評価が行われている。以下ではこの磁気シールドをトレーリングシールド又は簡単にシールドと呼び、トレーリングシールドを設けたヘッドをシールドヘッドもしくはトレーリングシールドヘッドと呼ぶ。例えばUS2002/0176214A1あるいは特開2005-190518号公報にシールドヘッドの例が開示されている。シールドヘッドは、記録磁界強度は低下するものの記録磁界勾配を高めることができるため、OW特性を確保すれば、高い線記録密度を実現できる可能性がある。
【０００８】
例えば、IEEE Transactions on Magnetics, Vol.41, No.10, October 2005, pp.3145-3147, “Anisotropy Enhanced Dual Magnetic Layer Media Design for High-Density Perpendicular Recording”には、厚さ90nmの反強磁性結合した軟磁性下地層とTa層上にRu層を積層した中間層とCo-Cr-Pt-Oからなるグラニュラー層とCo-Cr-Pt-Bからなる酸化物を含まない層を積層した垂直磁気記録層を有する媒体をシールドヘッドで評価した結果が開示されている。飽和磁化が約300kA/mのCo-Cr-Pt-Oからなるグラニュラー層と飽和磁化が約340kA/mのCo-Cr-Pt-Bからなる層を積層することによりS/N比が向上することが示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開2004-310910号公報
【特許文献２】US2002/0176214A1
【特許文献３】特開2005-190518号公報
【非特許文献１】IEEE Transactions on Magnetics, Vol.41, No.10, October 2005, pp.3145-3147
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
酸化物を含まないCoCr系合金層と酸化物を含んだCoCrPt合金層を積層した構造の垂直磁気記録媒体を単磁極ヘッドと組み合わせた場合には、OW特性を改善させることはできても、線記録密度を大幅に向上させることはできなかった。
【００１１】
単磁極ヘッドの代わりにシールドヘッドを用いることで磁界勾配が増加するため、線記録密度の向上が期待される。軟磁性下地層が厚い場合には、単磁極ヘッドに比べて線記録密度は向上するが十分でなく、また、トラック幅方向の書き滲みのためトラック密度を同時に高めることが難しかった。単純に軟磁性下地層を薄くするだけでは、トラック方向の書き滲みが抑えられて高密度記録に適した十分に狭い書き込み幅は得られるもののOW特性の劣化に伴って線記録密度が低下してしまい、結果として面記録密度を向上させることが難しいことがわかった。
【００１２】
本発明はこのような検討に基づいてなされたものであり、その目的は、シールドヘッドとの組み合わせに於いて良好な記録再生特性を示す垂直磁気記録媒体を用いることによって、従来より高密度の記録が可能な磁気記憶装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明では以下の構成を採用した。
本発明の磁気記憶装置は、垂直磁気記録媒体とシールドヘッドを組み合わせて用いる。前記シールドヘッドは、主磁極と補助磁極を有する単磁極型ヘッドの構造からなり、前記主磁極の少なくともトラック方向トレーリング側を覆うように非磁性のギャップ層を介して磁気シールドが設けられている。垂直磁気記録媒体は、軟磁性下地層と、軟磁性下地層の上に形成された配向制御偏析促進下地層と、配向制御偏析促進下地層の上に形成されたCoを主成分としCrとPt含む強磁性結晶粒と酸化物を含む結晶粒界を有する第一記録層と、第一記録層の上に形成されたCoを主成分としCrを含み酸化物を含まない合金からなる第二記録層とを有する垂直磁気記録媒体であり、第一記録層の飽和磁化Ms１(kA/m）と第二記録層の飽和磁化Ms2(kA/m）と軟磁性下地層の膜厚ts(nm)が次の関係を満たしているものを用いる。
20+0.033*ts2+2.3*ts≦4/3*Ms1-Ms2≦329-0.024*ts2+1.9*ts
【００１４】
また、垂直磁気記録媒体は必ずしも軟磁性下地層を備える必要はなく、軟磁性下地層を持たない垂直磁気記録媒体の場合、第一記録層の飽和磁化Ms１(kA/m）と第二記録層の飽和磁化Ms2(kA/m）が次の関係を満たしているものを用いる。
20≦4/3*Ms1-Ms2≦329
【００１５】
第一記録層は低ノイズ化を実現するために酸化物を粒界に偏析させた構造を持つ必要がある。このような構造を持つ記録層は、一般的に粒径分散や磁気異方性分散に起因して、磁化反転の起こる磁界強度の分散（以下ではこれを反転磁界分散と呼ぶ）が大きい。反転磁界分散が大きいと急峻な磁化遷移の形成が困難となり、ノイズが増大する。反転磁界分散を小さくするためには、酸化物を含まずCoを主成分としCrを含む第二記録層を積層した構成とするのが効果的である。第二記録層は結晶粒界が不明瞭で組織的に均一な膜構造を持ち、結晶粒間に強い交換結合が働いている。
【００１６】
この第二記録層内の膜面内方向に働く交換結合が、第一記録層を含めた記録層全体の反転磁界分散を小さくする働きをする。第二記録層の飽和磁化Ms2が大きく交換結合が強い程反転磁界分散低減の効果が顕著になるが、一方で記録過程における磁壁移動的な振る舞いが強くなり、これがノイズ増加の原因となる。この磁壁移動的な振る舞いを抑制するためには、第一記録層の酸化物を粒界に偏析させた構造をピニングサイトとして機能させることが重要である。このピニングのエネルギーは第一記録層の飽和磁化Ms1と相関があり、Ms1が大きい程ピニング力は強くなる。
【００１７】
発明者らは、優れた記録再生特性を示す垂直磁気記録媒体を得るためには、第一記録層の磁壁移動のピニングの機能と第二記録層の反転磁界分散を小さくする機能とのバランスが重要であることを見出した。
【００１８】
また、第一記録層及び第二記録層の飽和磁化Ms1とMs2は磁化反転が起こる磁界強度（以下ではこれを反転磁界強度と呼ぶ）を変化させる働きがある。Ms1を大きくすると、個々の粒子の磁気異方性エネルギーが大きくなり、記録層の反転磁界強度は大きくなる。一方、Ms2を大きくすると結晶粒間の交換結合が強くなり、反転磁界強度は小さくなる。この反転磁界強度をヘッドの磁界勾配が大きくなるようなヘッド磁界強度とマッチングさせることにより、媒体上への急峻な磁化遷移の形成が可能となり高密度記録が実現できる。すなわち、Ms1を大きくした場合、Ms2も大きくするというようなMs1とMs2の関係が重要であることを見出した。
【００１９】
Ms1とMs2の関係を決めるためにはヘッド磁界強度を知る必要がある。様々な媒体を様々なヘッドを組み合わせて記録再生特性を詳細に検討した結果、シールドヘッドを記録に用いた場合にはヘッド磁界強度と磁界勾配の関係が軟磁性下地層の膜厚に強く依存することが解った。
【００２０】
軟磁性下地層の膜厚tsが100nmと大きい場合には、ヘッドの磁界強度が大きいためにトラック幅方向の書き滲みが生じトラック密度が低下する。また、記録磁界勾配が最大となる磁界強度も大きいため、Ms2が比較的小さく記録層の反転磁界強度が大きい場合に、記録磁界勾配が最大となる磁界強度とのマッチングが良くなる。しかしながら、記録層の反転磁界分散がそれ程小さくないために線記録密度を高めることができず、結果として面記録密度が低下する。
【００２１】
tsを60nm以下に小さくしていくと、ヘッド磁界強度と共に、記録磁界勾配が最大となる磁界強度が小さくなる。このため、Ms2の大きな第二記録層を用いて記録層の反転磁界強度を小さくした場合に、記録磁界勾配が最大となる磁界強度とのマッチングが良くなる。この際、記録層の反転磁界分散も小さく抑えられるため、急峻な磁化遷移の形成が可能となり線記録密度を大きく向上させることができる。シールドヘッドの記録磁界強度が小さくなることにより、記録層の反転磁界強度とのマッチングがとれれば、トラック幅方向の書き滲みを抑えることができ、トラック密度を高めることができる。結果として、高い面記録密度を実現できる。
【００２２】
更にtsを30nm以下に小さくした場合、あるいは軟磁性下地層をなくした場合にはヘッドの磁界強度及び記録磁界勾配が最大となる磁界強度が低下するため、Ms2を更に大きくして記録層の反転磁界強度を下げ且つ反転磁界分散を小さくすることで、より高い面記録密度を実現できる。
【００２３】
様々な垂直磁気記録媒体とシールドヘッドと組み合わせ記録再生特性を評価した結果、第一記録層の飽和磁化Ms1、第二記録層の飽和磁化Ms2、軟磁性下地層の膜厚tsに関する前記の関係式を見出した。この関係を満す垂直磁気記録媒体とシールドヘッドを組み合わせることにより、シールドヘッドの磁界勾配が最大となる磁界強度と記録層全体の反転磁界強度のマッチングをとり、且つ、記録層の反転磁界分散を小さくできるため、高いS/N比と狭いトラック幅を実現できる。その結果、高い線記録密度と高いトラック密度を実現でき、面記録密度を大きく向上させることができる。
【００２４】
上述したような第一記録層及び第二記録層の飽和磁化を得るためには第一記録層及び第二記録層に含まれるCr濃度を選ぶ必要がある。第一記録層に含まれるCoとCrとPtの総量に対するCr濃度をC1(at.%)、第二記録層に含まれるCoとCr及びPtが含まれる場合にはPtを加えた総量に対するCr濃度をC2(at.%）、軟磁性下地層の膜厚をts(nm）とした場合、以下の関係を満たす必要がある。
-1.0+0.00084*ts2+0.059*ts≦C2-1.02*C1≦6.9-0.00061*ts2+0.049*ts
【００２５】
軟磁性下地層がない場合には、ts=0とした次式を満たす必要がある。
-1.0≦C2-1.02*C1≦6.9
【００２６】
Coを主成分とし、少なくともCrとPtを含み酸化物を含む第一記録層としては、Co-Cr-Pt-B合金、Co-Cr-Pt-Mo合金、Co-Cr-Pt-Nb合金、Co-Cr-Pt-Ta合金とSi酸化物、Ta酸化物、Nb酸化物、Ti酸化物などからなるグラニュラー膜を用いることができる。第一記録層に含まれる酸化物の含有量を16mol%以上25mol%以下とし、これらの酸化物を粒界に偏析させることで、低ノイズのグラニュラー層を形成できる。例えば、第一記録層がCoとCrとPtとSiとOの元素からなる場合には、全元素中に占めるSiとOの濃度(at.%)の和を16at.%以上25at.%以下とする。上記範囲以下では十分な結晶粒界が形成できずにノイズが増加し、上記範囲以上では結晶粒内に酸化物が残留することにより磁気異方性が大きく劣化して熱安定性が劣化するため好ましくない。また、第一記録層の膜厚は熱安定性が満足される範囲内で設定すればよく、通常8nmから18nm程度の値が用いられる。第一記録層のCr濃度C1としては6at.%から18at.%程度の値を用いると、低ノイズ性と熱安定性を両立できるので好ましい。第一記録層の飽和磁化Ms1としては300kA/mから650kA/m程度の値を用いると、低ノイズ性と熱安定性を両立できるので好ましい。また、第一記録層に含まれるCoとCrとPtの総量に対するPt濃度としては15at.%から30at.%程度の値を用いることにより十分な磁気異方性を得ることができ、十分な熱安定性が得られる。
【００２７】
第二記録層を構成するCoを主成分とし少なくともCrを含み酸化物を含まない層を構成する材料としては、Co-Cr合金、Co-Cr-B合金、Co-Cr-Mo合金、Co-Cr-Nb合金、Co-Cr-Ta合金、Co-Cr-Pt-B合金、Co-Cr-Pt-Mo合金、Co-Cr-Pt-Nb合金、Co-Cr-Pt-Ta合金などを用いることができる。また、第二記録層の膜厚は、反転磁界分散を低減でき、且つ、熱安定性が満足される範囲内で設定すればよく、通常4nm-12nm程度の値が用いられる。
【００２８】
軟磁性下地層を構成する材料としては、FeCoTaZr合金、FeCoTaZrCr合金、CoTaZr合金、CoTaZrCr合金、FeCoB合金、FeCoCrB合金、CoNbZr合金、CoTaNb合金などを用いることができる。軟磁性下地層の膜厚が100nmと厚い場合に高いスループットを実現するためには軟磁性下地層を多数のチャンバで形成する必要があるが、前記関係式を満たすことにより記録密度を犠牲にすることなく必要な軟磁性下地層の膜厚を大きく低減することが可能となり、軟磁性下地層形成に必要なチャンバ数を半減できる。その結果、既存のスパッタ装置でも垂直磁気記録媒体の形成が可能となり、生産性を大きく向上できる。また、軟磁性下地層の膜厚を薄くすることにより磁気記録媒体の機械的強度が改善され、耐衝撃信頼性を向上できることを見出した。
【００２９】
配向と偏析を制御する下地層（配向制御偏析促進層）は、記録層の結晶配向性や結晶粒径を制御し、記録層の結晶粒間の交換結合の低減に重要な役割を果たす。配向制御偏析促進層の膜厚、構成、材料は、上記効果が得られる範囲で設定すればよい。例えば、Taなどの微結晶層、NiTaなどのアモルファス層、面心立方格子（fcc）構造を有する金属層上にRuもしくはRu合金層を形成した構成を用いることができる。
【００３０】
Taなどの微結晶層、NiTaなどのアモルファス層、面心立方格子（fcc）構造を有する金属層の役割はRuの膜面垂直方向のｃ軸配向性を高めることである。特に、fcc金属はTaなどの微結晶系やNiTaなどのアモルファス系の材料に比べて粒径及び凹凸の制御に優れており、記録層の偏析の促進と熱安定性を大きく向上できるため好ましい。面心立方格子（fcc）構造を有する金属としては、Pd，Pt，Cu，Niやこれらを含有する合金を用いることができる。特に、Niを主成分とする少なくともWもしくはCrもしくはVもしくはCuを含む合金とすると、適度な粒径と凹凸を形成でき記録層の偏析を促進できるため好ましい。例えば、Ni-6at.%W合金、Ni-8at.%W合金、Ni-6at.%V合金、Ni-10at.%Cr合金、Ni-10at.%Cr-3at.%W合金、Ni-10at.%Cr-3at.%Nb合金、Ni-10at.%Cr-3at.%B合金、Ni-20at.%Cu合金、Ni-20at.%Cu-3at/%W、Ni-20at.%Cu-3at.%Ti合金、Ni-20at.%Cu-3at.%Ta合金などを用いるこができる。膜厚は、通常2ｎｍから12ｎｍ程度の値が用いられる。
【００３１】
ｆcc金属の直下に、Cr-Ti合金、Cr-Ta合金、Ni-Ta合金、Al-Ti合金などのアモルファス層を設けることによりfcc層の（111）配向性を高めることができるため好ましい。膜厚は、通常1nmから5nm程度の値が用いられる。
【００３２】
本発明の磁気記憶装置に用いるシールドヘッドとして、特に、主磁極と補助磁極を有する単磁極型ヘッドの構造からなり、且つ、主磁極のトラック幅方向及びトラック方向トレーリング側を覆うように非磁性のギャップ層を介して磁気シールドが設けられた構造のシールドヘッド（以下トレーリングサイドシールドヘッドもしくはラップアラウンドシールドヘッドもしくはWASヘッドと呼ぶ）とすることで、トラック幅方向の書き滲みが更に抑えられてラック密度を向上できるため、より好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、トラック幅方向の書き滲みを抑えると共にビット誤り率を低減できるので、従来よりも高密度記録が可能な磁気記憶装置を提供できる。また、隣接トラック消去を抑制でき、データの記録及び消去に十分な記録能力を有する磁気記憶装置を問題なく実用に供することができる。また、軟磁性下地層の膜厚を薄くすることで垂直磁気記録媒体の機械的強度を向上させることができるため、信頼性の高い磁気記憶装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に本発明の実施例を挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。
［実施例１］
図1は、本発明による磁気記憶装置の一実施形態を表した模式図である。この磁気記憶装置は、垂直磁気記録媒体10と、垂直磁気記録媒体を駆動する駆動部11と、記録部と再生部からなる磁気ヘッド12と、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対運動させる手段13と、磁気ヘッドへの信号の入出力を行うための手段14を有する。磁気ヘッド12と垂直磁気記録媒体10の関係を図2に示す。磁気ヘッドの磁気的な浮上量は8nmである。再生部20は一対の磁気シールドで挟まれた再生素子を有し、再生素子2１には巨大磁気抵抗効果素子（GMR）を用いた。再生素子21としては、巨大磁気抵抗効果素子の他にトンネル磁気抵抗効果素子（TMR）や、素子膜面垂直方向に電流を流す巨大磁気抵抗効果素子（CPP-GMR）を用いることもできる。記録部22は、主磁極と補助磁極25と薄膜導体コイル26を有する単磁極型ヘッドの構造からなり、主磁極は主磁極ヨーク部23’と主磁極先端部23からなり、主磁極先端部23のトラック幅方向及びトラック方向トレーリング側を覆うようにシールド24が形成されている。
【００３５】
このトレーリングサイドシールドヘッド(ラップアラウンドシールドヘッド、WASヘッド)の記録部をABS面から見た模式図を、図3(a)に示す。主磁極先端部の幾何学的なトラック幅としては、通常80〜150nm程度を用いることができるが、ここでは100nmとした。主磁極−トレーリングシールド間の距離としては、通常40〜150nm程度を用いることができるが、ここでは50nmとした。主磁極−サイドシールド間距離としては40〜200nm程度を用いることができるが、ここでは100nmとした。シールド24の高さとしては通常50〜250nmのものを用いることができるが、ここでは100nmとした。巨大磁気抵抗効果を利用した再生素子21の幾何学的なトラック幅としては、通常60〜100nm程度が用いられるが、ここでは70nmとした。
【００３６】
図4に、本発明の垂直磁気記録媒体10の一実施形態を表した断面構造の模式図を示す。本発明の垂直磁気記録媒体はアネルバ株式会社製のスパッタリング装置(C-3010)を用いて形成した。このスパッタリング装置は10個のプロセスチャンバと1個の基板導入チャンバからなり、各チャンバは独立に排気されている。すべてのプロセスチャンバを1×10-5Pa以下の真空度まで排気した後、基板を乗せたキャリアを各プロセスチャンバに移動させることにより順にプロセスを実施した。スパッタ用のプロセスチャンバには磁石回転型のマグネトロンスパッタカソードを設置し、金属膜及びカーボン膜はDCスパッタにより形成した。媒体の各層の組成はX線光電子分光法（XPS）を用いて求めた。加速電圧500Vのイオン銃でサンプル表面からスパッタして深さ方向に掘り進み、アルミニウムのKα線をエックス線源として、長さ1.5mmで幅0.1mmの範囲を分析した。Cの1s電子、Oの１ｓ電子、Siの2s電子、Crの2p電子、Coの2p電子、Ruの3d電子、Ptの4f電子などのそれぞれに対応するエネルギー近傍のスペクトルを検出することにより各元素の含有率を求めた。
【００３７】
基板41には直径63.5ｍｍのガラス基板を用いた。基板41上に、基板との密着性を高めるためにNiTa合金からなる膜厚10ｎｍの密着層42を形成した。ここでNiTa合金としては、Ni-37.5at.%Taを用いた。密着層42は基板と密着層の上の層の両方に対する密着力を確保できれば良く、Ni系合金、Co系合金、Al系合金等いずれも使用可能である。例えば、AlTi合金、NiAl合金、CoTi合金、AlTa合金などを用いることができる。
【００３８】
次に、軟磁性下地層43は、CoTaZr合金を薄いRuを介して積層した三層構造とした。ここでCoTaZr合金としては、92at.%Co-3at.%Ta-5at.%Zrを用いた。このようなAFC（反強磁性結合）構成とすることで、上下のCoTaZr合金層がRu層を介して反強磁性的に結合し、軟磁性下地層に起因するノイズを低減することができる。この時のRuの膜厚はAFCの結合が保たれる範囲で設定すればよく、ここでは0.7nmとした。また、AFCの結合が保たれる範囲でRuに添加元素を加えても良い。一層当りのCoTaZr合金の膜厚としては、5nm，10nm，15nm，20nm，25nm，30nm，40nm，50nmとした媒体を作製した。軟磁性下地層止めのサンプルも作製し、振動型磁力計を用いて膜面内方向に最大1035kA/mの磁界を印加して飽和磁束密度を評価したところ1.25Tであった。
【００３９】
軟磁性下地層の構成としては、一層のCoTaZr合金などの軟磁性材料からなる軟磁性下地層の下に軟磁性下地層の磁区を固定するための磁区制御層を設けた構造や、AFC構造の下に磁区制御層を設けた構造を用いても良い。
【００４０】
配向制御偏析促進層44は、膜厚2ｎｍのNi-37.5at.%Taと膜厚9nmのNi-10at.%Cr-3at.%Wと膜厚16nmのRuを順次形成した構成とした。配向制御偏析促進層44は、記録層の結晶配向性や結晶粒径を制御し、記録層の結晶粒間の交換結合の低減に重要な役割を果たす。配向制御偏析促進層44の膜厚、構成、材料は、上記効果が得られる範囲で設定すればよく、特に上記の膜厚、構成、材料に限定するものではない。
【００４１】
上記の配向制御偏析促進層44の構成において、NiTa層の役割はNiCrW層の配向を制御し、NiCrWの（111）配向性を高めることである。これが満足される範囲で膜厚を設定すればよく、通常1nmから5nm程度の値が用いられる。NiTa合金の代わりに、AlTi合金、CrTi合金、CrTa合金などのアモルファス材料や、Taなどの微結晶材料を用いることができる。
【００４２】
配向制御偏析促進層44においてNiCrW層の役割は、Ruの膜面垂直方向のｃ軸配向性を高めることと粒径及び凹凸の制御である。これが満足される範囲で膜厚を設定すればよく、通常2nmから12nm程度の値が用いられる。NiCrW合金の代わりに、面心立方格子（fcc）構造を有するPd，Pt，Cu，Niやこれらを含有する合金を用いることができる。特に、Niを主成分とする少なくともWもしくはCrもしくはVもしくはCuを含む合金とすることで、記録層の偏析を促進できるため好ましい。
【００４３】
Ru層の役割は記録層の結晶粒径、結晶配向性の制御と結晶粒間の交換結合の低減である。これが満足される範囲で膜厚を設定すればよく、通常3nmから30nm程度の値が用いられる。本実施例に於いては、配向制御偏析促進層44のRu層を二層に分けて形成し、下層半分をガス圧1Pa、4nm/s、上層半分をガス圧6.5Pa、1.5nm/sで形成した。下層Ruを低ガス圧、高レートで、上層Ruを高ガス圧、低レートで形成することにより、配向の劣化を抑えて、記録層の偏析が促進できるため好ましい。ここでは、スパッタガスとしてアルゴンガスを用いたが、Arに微量の酸素や窒素を添加したものを用いても良い。また、Ruの代わりにRuを主成分とする合金やRuにSiO2などの酸化物を含有させたものを用いても良い。
【００４４】
Coを主成分としCrとPt含み更に酸化物を含んだ第一記録層45を形成する際には、CoCrPt合金とSiO2を含有する複合型のターゲットを用いた。第一記録層45の形成時には、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを用い、総ガス圧5Pa、酸素濃度1.67%とした。第一記録層45の膜厚は14nmとし、3nm/sの製膜レートで基板バイアス-200Vの条件で形成した。第一記録層の組成(at.%)の比率は、次の通りである。
(Co+Cr+Pt):(Si+O)=83.4:16.6，
Co：Cr：Pt=60.6:14.1:25.3，
O：Si=3.2：1
【００４５】
図4において、軟磁性下地層43、第二記録層46を省いたサンプルを作製し、第一記録層の飽和磁化（Ms1）を振動型磁力計（VSM）を用いて評価した。サンプルを8mm角に切り出した後、サンプルの膜面垂直方向に最大1035kA/mの磁界を印加して測定した磁化曲線から飽和磁化Ms1を求めたところ、410kA/mであった。
【００４６】
CoとCrとPtを含み酸化物を含む第一記録層としては、Co-Cr-Pt-B合金、Co-Cr-Pt-Mo合金、Co-Cr-Pt-Nb合金、Co-Cr-Pt-Ta合金とSi酸化物、Ta酸化物、Nb酸化物、Ti酸化物などからなるグラニュラー膜を用いることができる。
【００４７】
Coを主成分としCrを含み酸化物を含まない第二記録層46を形成する際にはCoCrPt合金ターゲットを用い、スパッタガスとしてアルゴンを用い、ガス圧は1Paとし、製膜レートは2nm/sとした。第二記録層46の膜厚は9nmとし、組成は、72at.%Co-12.5at.%Cr-15.5at.%Pt、71.1at.%Co-13.5at.%Cr-15.4at.%Pt、70.5at.%Co-14.5at.%Cr-15at.%Pt、69.7at.%Co-15.5at.%Cr-14.8at.%Pt、68.8at.%Co-16.6at.%Cr-14.6at.%Pt、68at.%Co-17.5at.%Cr-14.5at.%Pt、67.3at.%Co-18.5at.%Cr-14.2at.%Pt、66.6at.%Co-19.4at.%Cr-14at.%Pt、66.3at.%Co-20.5at.%Cr-13.2at.%Pt、65.5at.%Co-21.5at.%Cr-13at.%Pt、65at.%Co-22.4at.%Cr-12.6at.%Pt、64at.%Co-23.6at.%Cr-12.4at.%Ptとした。
【００４８】
CoとCrを含み酸化物を含まない第二記録層としては、Co-Cr合金、Co-Cr-B合金、Co-Cr-Mo合金、Co-Cr-Nb合金、Co-Cr-Ta合金、Co-Cr-Pt-B合金、Co-Cr-Pt-Mo合金、Co-Cr-Pt-Nb合金、Co-Cr-Pt-Ta合金などを用いることができる。
【００４９】
図4において、軟磁性下地層43、第一記録層45を省いたサンプルを作製し、同様の方法で第二記録層の飽和磁化（Ms2）を求めた。
【００５０】
続いて、保護層47として厚さ4nmのDLC（ダイアモンドライクカーボン）膜を形成した。膜厚は4nmとした。その表面に有機系の潤滑剤を塗布して潤滑層を形成した。
【００５１】
磁気特性の評価は、室温においてカー効果測定装置を用いて行った。測定波長は350nm、レーザーのスポット径は約1mmである。磁界は試料膜面垂直方向に印加し、最大磁界は1580kA/m（20kOe）とし、掃引速度一定で60秒間でカーループの測定を行った。記録層の膜厚が薄い場合にはレーザー光が軟磁性下地層まで到達するため、軟磁性下地層の磁化に起因するKerr回転角の変化が記録層からの信号に加算される。軟磁性下地層に起因する信号は磁化が膜面垂直方向に飽和するまでは磁界に対してリニアに変化するので、395〜1580kA/m（5-10kOe）付近の傾きが0になるように補正した。
【００５２】
補正後の状態を図5に示す。その後、保磁力（Hc）、飽和磁界(Hs)を求めた。HsはKerr回転角が飽和値の95%となるときの磁界として定義した。
【００５３】
記録再生特性評価は、ある線記録密度でデータを記録して108ビットのデータを読み出したときの（誤りビット数）/（読み出しビット数）をビット誤り率（BER）とした。BERが-5乗（Log10(BER）=-5)となる線記録密度を求め、該線記録密度においてトラック間隔を変えて複数のトラックに情報を記録した際、ビット誤り率が10-3以下となるオフトラック許容量が、前記トラック間隔の30％となるときのトラック間隔よりトラック密度を算出し、前記線記録密度及びトラック密度条件で決まる面記録密度での動作確認を行った。
【００５４】
これらの媒体の磁気特性は軟磁性下地層43の膜厚には殆ど依存しないため、代表として軟磁性下地層43を省いた媒体のHc，Hs，Hs−Hc，-Hnの値を図6に示す。図6から第二記録層の飽和磁化Ms2を大きくする（Cr濃度を下げる）ことで、Hc，Hs，Hs-Hcが減少することが解る。Hc，Hsの減少に伴って、OW特性の向上が見られた。第二記録層の飽和磁化の増加に伴って第二記録層内の交換結合が増加することにより、Hs-Hcが減少する。これは、第二記録層の飽和磁化Ms2が大きくなる程、記録層の反転磁界分散を小さくすることができることを示している。
【００５５】
これらの媒体の線記録密度、トラック密度、面記録密度の第二記録層の飽和磁化Ms依存性を図7(a)，図7(b)，図7(c)にそれぞれ示す。
【００５６】
軟磁性下地層の膜厚tsが80nmから100nmと大きい場合にはヘッドの記録磁界強度が大きいため、Hc，Hsが大きく記録層の反転磁界強度が大きい場合、すなわち第二記録層の飽和磁化Ms2が比較的小さい132kA/mから171kA/m程度の場合にヘッドの記録磁界強度とのマッチングが良くなり線記録密度及び面記録密度が最大となる。しかしながら、反転磁界分散が大きい（Hs-Hc>279kA/m）ために急峻な磁化遷移が形成できず、高い線記録密度が得られない。第二記録層の飽和磁化Ms2を171kA/mより大きくした時の面記録密度の劣化は、ヘッドの記録磁界に対して記録層の反転磁界強度が小さくなり過ぎて、トラック幅方向だけでなくトラック方向にも書き滲みが起こったためと考えられる。
【００５７】
軟磁性下地層の膜厚tsを60nm以下に小さくしていくと、ヘッドの記録磁界強度及び記録磁界勾配が最大となる記録磁界強度が小さくなる。このため、トラック幅方向の書き滲みが抑えられてトラック密度を向上できる。この時、線記録密度の劣化を抑えることができればトラック密度を大きくできるため面記録密度を大きく向上できる可能性がある。
【００５８】
線記録密度の劣化を抑えるためにはヘッドの記録磁界勾配が最大となる記録磁界強度とのマッチングを取る必要があり、第二記録層の飽和磁化Ms2を大きくして記録層の反転磁界強度を小さくする必要がある。
【００５９】
例えば軟磁性下地層の膜厚tsが60nmの場合には、第二記録層の飽和磁化Ms2を210kA/mから249kA/m程度とすることで記録層の反転磁界強度を調整でき、軟磁性下地層の膜厚tsが100nmと大きい従来の場合よりも高い面記録密度が得られる。これは、軟磁性下地層の膜厚tsが100nmと大きい従来の場合よりも大きなMs2の第二記録層を用いることで反転磁界分散が小さく抑えられ(Hs-Hc〜239kA/m)、急峻な磁化遷移が形成されたためと考えられる。第二記録層の飽和磁化Ms2を171kA/m以下に小さくすると、ヘッドの記録磁界に対して記録層の反転磁界強度が大きくなって記録能力（OW特性）が大幅に低下する。このため、線記録密度が大幅に低下し、面記録密度が急激な劣化を引き起こしている。一方、第二記録層の飽和磁化Ms2を288kA/m以上に大きくすると、ヘッドの記録磁界に対して記録層の反転磁界強度が小さくなり過ぎて、トラック幅方向だけでなくトラック方向にも書き滲みが起こり線記録密度、トラック密度ともに急激に低下し、結果として、面記録密度が急激に劣化する。
【００６０】
軟磁性下地層の膜厚tsを50nmとした場合には、第二記録層の飽和磁化Ms2が210kA/mから327kA/m程度とより大きい場合に従来よりも高い面記録密度が得られる。軟磁性下地層の膜厚tsを40nmとした場合には、第二記録層の飽和磁化Ms2の適正範囲の中心は更に大きい側にシフトし、210kA/mから366kA/m程度とより大きい場合に従来よりも高い面記録密度が得られる。
【００６１】
これは、軟磁性下地層の膜厚tsを小さくしていくとシールドヘッドの記録磁界強度及び記録磁界勾配が最大となる記録磁界強度が小さくなるため、第二記録層の飽和磁化Ms2を大きくして記録層の反転磁界強度を小さくした場合にマッチングが良くなるためである。また、軟磁性下地層の膜厚が薄くなるほど到達面記録密度が向上することが図7(c)よりわかる。これは、第二記録層の飽和磁化Ms2が大きいことにより記録層全体の反転磁界分散がより小さくなり、より急峻な磁化遷移が形成できるようになってより高い線記録密度が実現されるようになり、且つ、記録磁界強度の減少に伴ってトラック幅方向の書き滲みが抑えられてトラック密度が向上するためと考えられる。
【００６２】
特に軟磁性下地層の膜厚tsを30nm以下と非常に小さくすると、より大きなMs2の第二記録層を用いて記録層の反転磁界分散を非常に小さく抑えた場合に記録層の反転磁界強度とシールドヘッドの磁界勾配が最大となる記録磁界強度とのマッチングが最も良くなるため、29.5Gbit/cm2(1平方センチあたり29.5ギガビット)を超えるような従来よりも非常に高い記録密度も実現できることを見出した。また、Ms1が410kA/mの第一記録層を用いた場合、第一記録層の反転磁界強度が比較的小さいため、軟磁性下地層がない場合に最も高い面記録密度が得られることが解った。
【００６３】
第二記録層の飽和磁化Ms2が適正範囲を超えて大きくなると、急激に面記録密度が劣化することがわかる。これは、ヘッドの記録磁界に対して記録層の反転磁界強度が小さくなり過ぎてトラック幅方向だけでなくトラック方向にも書き滲みが起こること、また、第二記録層の飽和磁化Ms2が非常に大きい領域では第一記録層による磁壁のピニングが外れ、記録過程において磁壁移動的な振る舞いが強くなってノイズが急激に増加することが原因と考えられる。一方、第二記録層の飽和磁化Ms2が適正範囲より小さくなった場合にも、急激な面記録密度の劣化が見られる。これは、記録層の反転磁界分散が大きくなること、且つ、反転磁界強度がシールドヘッドの記録磁界強度と比較して大きくなるため記録能力が大きく劣化することが原因と考えられる。
【００６４】
以上の結果から、記録層の反転磁界分散を低減し、且つ、シールドヘッドの磁界勾配が最大となる記録磁界強度と記録層の反転磁界強度のマッチングをとるために必要な軟磁性下地層の膜厚ts(nm)と第二記録層の飽和磁化Ms2(kA/m)の関係は、次のようになる。
218+0.024*ts2-1.9*ts≦Ms2≦527-0.033*ts2-2.3*ts    …(1-1)
【００６５】
式(1-1)は、図7(c)より軟磁性下地層が厚い従来の場合よりも優れた23.3Gbit/cm2(1平方センチあたり23.3ギガビット)以上の面記録密度が得られた軟磁性下地層の膜厚tsと第二記録層の飽和磁化Ms2から境界として求めた。図7(c)の横軸を軟磁性下地層の膜厚、縦軸を第二記録層の飽和磁化とし、軟磁性下地層が厚い従来の場合よりも優れた23.3Gbit/cm2以上の面記録密度が得られた場合を○、それより小さい面記録密度の場合場合を×としてプロットしたものを図８に示す。図８中の上部の境界は、式(1-1)の右側の関係式であり、図８中の下部の境界は式(1-1)の左側の関係式を表している。図８より、(1-1)の範囲にあれば軟磁性下地層が厚い従来の場合よりも優れた23.3Gbit/cm2以上の面記録密度が得られることがわかる。
【００６６】
図2に示した磁気ヘッド以外に、図9(a)〜図9(e)に示したような磁気ヘッドと組み合わせた場合にも同様の効果が得られた。
【００６７】
図9(a)は、本発明の磁気ヘッド12と垂直磁気記録媒体10の別の組み合わせの関係を示したものである。再生部20は一対の磁気シールドで挟まれた再生素子を有し、再生素子21には巨大磁気抵抗効果素子（GMR）もしくはトンネル磁気抵抗効果型素子（TMR）、素子膜面垂直方向に電流を流す巨大磁気抵抗効果素子（CPP-GMR）などを使用している。記録部22は、主磁極、二つの補助磁極25，25’、二つの薄膜導体コイル26，26’を有する単磁極型ヘッドの構造からなり、主磁極は主磁極ヨーク部23’と主磁極先端部23からなり、主磁極先端部23の周りには非磁性のギャップ層を介して少なくとも主磁極のトラック方向トレーリング側を覆うようにシールド24が形成されている。補助磁極が二つありその間にコイルが二つ配置されている。主磁極に同じ向きの磁束が流れるようにコイル26，26’には反対向きの電流が流される。
【００６８】
図9(b)は、本発明の磁気ヘッド12と垂直磁気記録媒体10の別の組み合わせの関係を示したものである。再生部20は一対の磁気シールドで挟まれた再生素子を有し、再生素子21には巨大磁気抵抗効果素子（GMR）もしくはトンネル磁気抵抗効果型素子（TMR）、素子膜面垂直方向に電流を流す巨大磁気抵抗効果素子（CPP-GMR）などを使用している。記録部22は、主磁極、二つの補助磁極25，25’、薄膜導体コイル26を有する単磁極型ヘッドの構造からなり、主磁極は主磁極ヨーク部23’と主磁極先端部23からなり、主磁極先端部23の周りには非磁性のギャップ層を介して少なくとも主磁極のトラック方向トレーリング側を覆うようにシールド24が形成されている。コイル26が主磁極に巻かれている構造である。
【００６９】
図9(c)は、本発明の磁気ヘッド12と垂直磁気記録媒体10の別の組み合わせの関係を示したものである。再生部20は一対の磁気シールドで挟まれた再生素子を有し、再生素子21には巨大磁気抵抗効果素子（GMR）もしくはトンネル磁気抵抗効果型素子（TMR）、素子膜面垂直方向に電流を流す巨大磁気抵抗効果素子（CPP-GMR）などを使用している。記録部22は、主磁極、補助磁極25、二つの薄膜導体コイル26，26’を有する単磁極型ヘッドの構造からなり、主磁極は主磁極ヨーク部23’と主磁極先端部23からなり、主磁極先端部23の周りには非磁性のギャップ層を介して少なくとも主磁極のトラック方向トレーリング側を覆うようにシールド24が形成されている。コイルが主磁極のトレーリング側とリーディング側の両方に配置されている。主磁極に同じ向きの磁束が流れるようにコイル26，26’には反対向きの電流が流される。さらに主磁極と再生シールドの間には主磁極からの再生素子への磁束の流れ込みを防ぐために磁性体からなる補助シールド27が設けられている。
【００７０】
図9(d)は、本発明の磁気ヘッド12と垂直磁気記録媒体10の別の組み合わせの関係を示したものである。再生部20は一対の磁気シールドで挟まれた再生素子を有し、再生素子21には巨大磁気抵抗効果素子（GMR）もしくはトンネル磁気抵抗効果型素子（TMR）、素子膜面垂直方向に電流を流す巨大磁気抵抗効果素子（CPP-GMR）などを使用している。記録部22は、主磁極、補助磁極25、二つの薄膜導体コイル26，26’を有する単磁極型ヘッドの構造からなり、主磁極は主磁極ヨーク部23’と主磁極先端部23からなり、主磁極先端部23の周りには非磁性のギャップ層を介して少なくとも主磁極のトラック方向トレーリング側を覆うようにシールド24が形成されている。コイルが主磁極のトレーリング側とリーディング側の両方にあるのが特徴である。主磁極に同じ向きの磁束が流れるようにコイル26，26’には反対向きの電流が流される。
【００７１】
図9(e)は、本発明の磁気ヘッド12と垂直磁気記録媒体10の別の組み合わせの関係を示したものである。再生部20は一対の磁気シールドで挟まれた再生素子を有し、再生素子21には巨大磁気抵抗効果素子（GMR）もしくはトンネル磁気抵抗効果型素子（TMR）、素子膜面垂直方向に電流を流す巨大磁気抵抗効果素子（CPP-GMR）などを使用している。記録部22は、主磁極、補助磁極25、薄膜導体コイル26を有する単磁極型ヘッドの構造からなり、主磁極は主磁極ヨーク部23’と主磁極先端部23からなり、主磁極先端部23の周りには非磁性のギャップ層を介して少なくとも主磁極のトラック方向トレーリング側を覆うようにシールド24が形成されている。さらに主磁極と再生シールドの間には主磁極からの再生素子への磁束の流れ込みを防ぐために磁性体からなる補助シールド27が設けられている。
【００７２】
前記の媒体の機械的強度をスクラッチ痕の深さにより評価した。スクラッチ試験は、3次元粗さ計（Kosaka instruments社製）を用いて、5μmRの触針を200μNの一定荷重で基板に押し付けながら0.01nm/s速さで走査して行った。AFM（原子間力顕微鏡）を用いて基板表面に作成されたスクラッチ痕の深さを計測し，押し込み荷重とスクラッチ深さの関係から媒体の機械的強度を求めた。
【００７３】
これらの媒体のスクラッチ強度は第二記録層の組成には殆ど依存しないため、代表として図10に第二記録層が、68at.%Co-17.5at.%Cr-14.5at.%Ptの場合のスクラッチ深さの軟磁性下地層膜厚依存性を示す。スクラッチ深さは、軟磁性下地層の膜厚tsが100nmの値で規格化している。軟磁性下地層の膜厚tsを60nm以下まで小さくすることにより、スクラッチ痕の深さはts=100nmの場合と比較して約15%以上低減され、媒体の機械的強度を大きく向上できる。また、軟磁性下地層の膜厚tsを30nm以下まで薄くするとスクラッチ痕の深さはts=100nmの場合と比較して約30%以上低減され、媒体の機械的強度を大きく向上できることを見出した。図1に示す装置に組み込んで耐衝撃性を評価したところ10%以上の大きな向上が見られた。機械的強度改善の観点からは、軟磁性下地層は60nm以下であることが望ましく、より好ましくは30nm以下である。特に、軟磁性下地層がない場合にはクラッチ痕の深さを約半分にすることができるため、非常に好ましい。
【００７４】
［実施例２］
本実施例の磁気記憶装置は、垂直磁気記録媒体10を除いて、実施例1と同じ構成である。
垂直磁気記録媒体10は、上述した実施例1と同様なスパッタリング装置及び層構成及びプロセス条件で作製した。ただし、密着層42としては、NiTa合金の代わりに膜厚5nmのAl-50at.%Tiを用いた。また、軟磁性下地層43としてはCoTaZr合金の代わりに51at.%Fe-34at.%Co-10at.%Ta-5at.%Zrを用いた。AFC構造のRuの膜厚は0.45nmとした。一層当りのFeCoTaZr合金の膜厚としては、5nm，10nm，15nm，20nm，25nm，30nm，40nm，50nmとした媒体を作製した。軟磁性下地層止めのサンプルも作製し、振動型磁力計を用いて膜面内方向に最大1035kA/mの磁界を印加して飽和磁束密度を評価したところ1.14Tであった。
【００７５】
また、配向制御偏析促進層44は、膜厚2ｎｍのCr-50at.%Tiと膜厚8nmのNi-8at.%Wと膜厚16nmのRuを順次形成した構成とした。
【００７６】
Coを主成分としCrとPt含み更に酸化物を含んだ第一記録層45を形成する際には、CoCrPt合金とSiO2を含有する複合型のターゲットを用いた。第一記録層45形成時には、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを用い、総ガス圧5Pa、酸素濃度1.67%とした。第一記録層45の膜厚は13nmとし、3nm/sの製膜レートで基板バイアス-200Vの条件で形成した。第一記録層の組成(at.%)の比率は、次の通りである。
(Co+Cr+Pt):(Si+O)=83.5:16.5，
Co：Cr：Pt=62.5:12.1:25.4，
O：Si=3.1：１
【００７７】
また、図4において、軟磁性下地層43、第二記録層46を省いたサンプルを作製し、第一記録層の飽和磁化Ms1を評価したところ、飽和磁化Ms1は470kA/mであった。
【００７８】
また、Coを主成分としCrを含み酸化物を含まない第二記録層46としては厚さ8nmの、73.6at.%Co-10.4at.%Cr-16at.%Pt、72.6at.%Co-11.6at.%Cr-15.8at.%Pt、72at.%Co-12.5at.%Cr-15.5at.%Pt、71.1at.%Co-13.5at.%Cr-15.4at.%Pt、70.5at.%Co-14.5at.%Cr-15at.%Pt、69.7at.%Co-15.5at.%Cr-14.8at.%Pt、68.8at.%Co-16.6at.%Cr-14.6at.%Pt、68at.%Co-17.5at.%Cr-14.5at.%Pt、67.3at.%Co-18.5at.%Cr-14.2at.%Pt、66.6at.%Co-19.4at.%Cr-14at.%Pt、66.3at.%Co-20.5at.%Cr-13.2at.%Pt、65.5at.%Co-21.5at.%Cr-13at.%Ptとした。
【００７９】
図4において、軟磁性下地層43、第一記録層45を省いたサンプルを作製し、実施例1と同様の方法で第二記録層の飽和磁化（Ms2）を求めた。
【００８０】
これらの媒体の磁気特性は軟磁性下地層43の膜厚には殆ど依存しないため、代表として軟磁性下地層43を省いた媒体のHc，Hs，Hs−Hc，-Hnの値を図11に示す。図11から第二記録層の飽和磁化Ms2を大きくすることで、実施例1の場合と同様にHc，Hs，Hs-Hcが減少することが解る。第二記録層の飽和磁化の増加に伴って第二記録層内の交換結合が増加することにより、記録層の反転磁界分散を小さくすることができることを示している。また、図6に示した第一記録層のMs1が410kA/mの実施例1の場合と比較して、記録層の反転磁界分布を同程度に小さくためにより大きなMs2の第二記録層が必要であることが解る。Hc，Hsの減少に伴って、OW特性の向上が見られた。
【００８１】
これらの媒体の線記録密度、トラック密度、面記録密度の第二記録層の飽和磁化Ms依存性を図12(a)，図12(b)，図12(c)にそれぞれ示す。
【００８２】
軟磁性下地層の膜厚tsが80nmから100nmと大きい場合にはヘッドの記録磁界強度が大きいため、Hc，Hsが大きく記録層の反転磁界強度が大きい場合、すなわち第二記録層の飽和磁化Ms2が210kA/mから249kA/m程度の場合にヘッドの記録磁界強度とのマッチングが良くなり、線記録密度及び面記録密度が最大となる。しかしながら、反転磁界分散が大きい（Hs-Hc＞279kA/m）ために急峻な磁化遷移が形成できず、高い線記録密度が得られない。また、トラック幅方向に書き滲みが生じるためトラック密度が低下する。結果として、高い面記録密度を得ることができない。
【００８３】
軟磁性下地層の膜厚tsを60nm以下に小さくしていくと、ヘッドの記録磁界強度及び記録磁界勾配が最大となる記録磁界強度が小さくなる。このため、トラック幅方向の書き滲みが抑えられてトラック密度を向上できるため、線記録密度の劣化を抑えることができればトラック密度を大きくできるため面記録密度を大きく向上できる可能性がある。
【００８４】
線記録密度の劣化を抑えるためにはヘッドの記録磁界勾配が最大となる記録磁界強度とのマッチングを取る必要があり、第二記録層の飽和磁化Ms2を大きくして記録層の反転磁界強度を小さくする必要がある。
【００８５】
軟磁性下地層の膜厚tsが60nmの場合には、第二記録層の飽和磁化Ms2を288kA/mから327kA/m程度とすることで記録層の反転磁界強度をシールドヘッドの記録磁界勾配が最大となる記録磁界強度付近に調整できる。この時、軟磁性下地層の膜厚tsが100nmと大きい従来の場合と比較して第二記録層の飽和磁化Ms2が大きいため、反転磁界分散が小さく抑えられ(Hs-Hc〜239kA/m)、急峻な磁化遷移が形成できるようになり、従来よりも高い面記録密度を得ることが可能となったと考えられる。また、図7(c)に示した第一記録層のMs1が410kA/mの実施例1の場合と比較して、従来よりも高い面記録密度を得るために必要な第二記録層の飽和磁化Ms2が約80kA/m程度大きくなることが解る。第一記録層の飽和磁化Ms1が大きくなると第一記録層の個々の磁性粒子の磁気異方性が大きくなるために第一記録層の反転磁界強度が大きくなり、記録層全体の反転磁界強度を小さくするために第二記録層の飽和磁化Ms2を大きくする必要があることを示している。第二記録層の飽和磁化Ms2を249kA/m以下とした時の面記録密度の劣化は、ヘッドの記録磁界強度に対して記録層全体の反転磁界強度が大きくなって記録能力（OW特性）が大幅に低下したためと考えられる。一方、第二記録層の飽和磁化Ms2を366kA/mより大きくした時の面記録密度の劣化は、ヘッドの記録磁界に対して記録層の反転磁界強度が小さくなり過ぎて、トラック幅方向だけでなくトラック方向にも書き滲みが起こったためと考えられる。
【００８６】
軟磁性下地層の膜厚tsを50nmとした場合には、第二記録層の飽和磁化Ms2が288kA/mから405kA/m程度とより大きい場合に従来よりも高い面記録密度が得られる。軟磁性下地層の膜厚tsを40nmとした場合には、第二記録層の飽和磁化Ms2の適性範囲の中心は更に大きい側にシフトし、288kA/mから444kA/m程度とより大きい場合に従来よりも高い面記録密度が得られる。
【００８７】
これは、軟磁性下地層の膜厚tsを小さくしていくとシールドヘッドの記録磁界強度及び記録磁界勾配が最大となる記録磁界強度が小さくなるため、第二記録層の飽和磁化Ms2を大きくして記録層の反転磁界強度を小さくした場合にマッチングが良くなるためである。また、軟磁性下地層の膜厚が薄くなるほど到達面記録密度が向上することが図12(c)よりわかる。これは、第二記録層の飽和磁化Ms2が大きいことにより記録層全体の反転磁界分散がより小さくなり、より急峻な磁化遷移が形成できるようになってより高い線記録密度が実現されるようになり、且つ、記録磁界強度の減少に伴ってトラック幅方向の書き滲みが抑えられてトラック密度が向上するためと考えられる。軟磁性下地層の膜厚tsが50nm、40nmどちらの場合も、図7(c)に示した第一記録層のMs1が410kA/mの実施例1の場合と比較して、従来よりも高い面記録密度が得るために必要な第二記録層の飽和磁化Ms2が約80kA/m程度大きい側にシフトしていることがわかる。第一記録層の飽和磁化Ms1が大きくなると第一記録層の個々の磁性粒子の磁気異方性が大きくなるために第一記録層の反転磁界強度が大きくなり、記録層全体の反転磁界強度を小さくするために第二記録層の飽和磁化Ms2を大きくする必要があることを示している。
【００８８】
特に軟磁性下地層の膜厚tsを30nm以下と非常に小さくすると、より大きなMs2の第二記録層を用いて記録層の反転磁界分散を非常に小さく抑えた場合に記録層の反転磁界強度とシールドヘッドの磁界勾配が最大となる記録磁界強度とのマッチングが最も良くなるため、29.5Gbit/cm2を超えるような従来よりも非常に高い記録密度も実現できることを見出した。
【００８９】
第二記録層の飽和磁化Ms2が適正範囲を超えて大きくなると、急激に面記録密度が劣化する。これは、ヘッドの記録磁界に対して記録層の反転磁界強度が小さくなり過ぎてトラック幅方向だけでなくトラック方向にも書き滲みが起こること、また、第二記録層の飽和磁化Ms2が非常に大きい領域では第一記録層による磁壁のピニングが外れ、記録過程において磁壁移動的な振る舞いが強くなってノイズが急激に増加するためと考えられる。一方、第二記録層の飽和磁化Ms2が適正範囲より小さい場合にも、急激に面記録密度が劣化する。これは、記録層の反転磁界分散が大きくなり、且つ、反転磁界強度がシールドヘッドの記録磁界強度と比較して大きくなるため記録能力が大きく劣化するためと考えられる。
【００９０】
つまり、軟磁性下地層の膜厚tsを小さくしていくと、シールドヘッドの記録磁界強度及び記録磁界勾配が最大となる記録磁界強度が更に小さくなるため、第二記録層の飽和磁化Ms2を更に大きくして記録層の反転磁界強度を小さくした場合にマッチングが良くなること、記録層の反転磁界分散をより小さく抑えることができるため更に高い面記録密度が得られることがわかる。
【００９１】
以上の結果から、記録層の反転磁界分散を低減し、且つ、シールドヘッドの磁界勾配が最大となる記録磁界強度と記録層の反転磁界強度のマッチングをとるために必要な軟磁性下地層の膜厚tsと第二記録層の飽和磁化Ms2の関係は、次のようになる。
【００９２】
298+0.024*ts2-1.9*ts≦Ms2≦607-0.033*ts2-2.3*ts    …(2-1)
式(2-1)は、図12(c)より軟磁性下地層が厚い従来の場合よりも優れた23.3Gbit/cm2(1平方センチあたり23.3ギガビット)以上の面記録密度が得られた軟磁性下地層の膜厚tsと第二記録層の飽和磁化Ms2から境界として求めた。図12(c)の横軸を軟磁性下地層の膜厚、縦軸を第二記録層の飽和磁化とし、軟磁性下地層が厚い従来の場合よりも優れた23.3Gbit/cm2以上の面記録密度が得られた場合を○、それより小さい面記録密度の場合場合を×としてプロットしたものを図13に示す。図13中の上部の境界は、式(2-1)の右側の関係式であり、図13中の下部の境界は式(2-1)の左側の関係式を表している。図13より、(2-1)の範囲にあれば軟磁性下地層が厚い従来の場合よりも優れた23.3Gbit/cm2以上の面記録密度が得られることがわかる。
【００９３】
図8と図13及び式(1-1)，(2-1)の比較から適切な第二記録層の飽和磁化は、第一記録層の飽和磁化を410kA/mから470kA/mに60kA/m増加させたことにより、約80kA/m高Ms側にシフトすることが明らかとなった。これは、第一記録層のCr濃度が減少して磁化が大きくなると、磁化反転の起こる磁界の分散を小さくするためには、第二記録層の磁化を大きくして交換結合をより強くする必要があるためと考えられる。
【００９４】
図2に示した磁気ヘッド以外に図9(a)〜図9(e)に示したような磁気ヘッドと組み合わせた場合にも同様の効果が得られた。
【００９５】
前記の媒体の機械的強度をスクラッチ痕の深さにより評価した。これらの媒体のスクラッチ強度は第二記録層の組成には殆ど依存しないため、代表として図14に第二記録層が69.7at.%Co-15.5at.%Cr-14.8at.%Ptの場合の、スクラッチ痕の深さの軟磁性下地層膜厚依存性を示す。スクラッチ痕の深さは、軟磁性下地層の膜厚tsが100nmの値で規格化している。軟磁性下地層の膜厚tsを60nm以下まで小さくすることにより、スクラッチ痕の深さはts=100nmの場合と比較して約15%以上低減され、媒体の機械的強度を大きく向上できる。また、軟磁性下地層の膜厚tsを30nm以下まで薄くすると、スクラッチ痕の深さはts=100nmの場合と比較して約30%以上低減され、媒体の機械的強度を大きく向上できることを見出した。図1に示す装置に組み込んで耐衝撃性を評価したところ10%以上の大きな向上が見られた。機械的強度改善の観点からは、軟磁性下地層は60nm以下であることが望ましく、より好ましくは30nm以下である。特に、軟磁性下地層がない場合にはクラッチ痕の深さを約半分にすることができるため、非常に好ましい。
【００９６】
［実施例３］
本実施例の磁気記憶装置は、垂直磁気記録媒体10を除いて、実施例1と同じ構成である。
垂直磁気記録媒体10は、上述した実施例1と同様なスパッタリング装置を用いて、同様な層構成及びプロセス条件で作製した。ただし、密着層42としては、NiTa合金の代わりに膜厚5nmのAl-50at.%Tiを用いた。また、軟磁性下地層43としてはCoTaZr合金の代わりにFe-30at.%Co-15at.%Bを用いた。AFC構造のRuの膜厚は0.6nmとした。一層当りのFeCoB合金の膜厚としては、5nm，10nm，15nm，20nm，25nm，30nm，40nm，50nmとした媒体を作製した。軟磁性下地層止めのサンプルも作製し、振動型磁力計を用いて膜面内方向に最大1035kA/mの磁界を印加して飽和磁束密度を評価したところ1.5Tであった。
【００９７】
また、配向制御偏析促進層44は、膜厚3ｎｍのTa-30at.%Crと膜厚7nmのNi-10at.%Cr-3at.%Nbと膜厚16nmのRuを順次形成した構成とした。
【００９８】
また、Coを主成分としCrとPt含み更に酸化物を含んだ第一記録層45を形成する際には、CoCrPt合金とSiO2を含有する複合型のターゲットを用いた。第一記録層45形成時には、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを用い、総ガス圧5Ｐａ、酸素濃度1.67%とした。第一記録層45の膜厚は12nmとし、3nm/sの製膜レートで基板バイアス-200Vの条件で形成した。第一記録層の組成(at.%)の比率は、次の通りである。
(Co+Cr+Pt):(Si+O)=83.5:16.5，
Co：Cr：Pt=63.9:10.1:26，
O：Si=3.3：１である。
【００９９】
図4において、軟磁性下地層43、第二記録層46を省いたサンプルを作製し、第一記録層の飽和磁化Ms1を評価したところ、飽和磁化Ms1は530kA/mであった。
【０１００】
また、Coを主成分としCrを含み酸化物を含まない第二記録層46としては、厚さ7nmの、75at.%Co-8.6at.%Cr-16.4at.%Pt、74.3at.%Co-9.5at.%Cr-16.2at.%Pt、73.6at.%Co-10.4at.%Cr-16at.%Pt、72.6at.%Co-11.6at.%Cr-15.8at.%Pt、72at.%Co-12.5at.%Cr-15.5at.%Pt、71.1at.%Co-13.5at.%Cr-15.4at.%Pt、70.5at.%Co-14.5at.%Cr-15at.%Pt、69.7at.%Co-15.5at.%Cr-14.8at.%Pt、68.8at.%Co-16.6at.%Cr-14.6at.%Pt、68at.%Co-17.5at.%Cr-14.5at.%Pt、67.3at.%Co-18.5at.%Cr-14.2at.%Pt、66.6at.%Co-19.4at.%Cr-14at.%Ptとした。
【０１０１】
これらの媒体の磁気特性は軟磁性下地層43の膜厚には殆ど依存しないため、代表として軟磁性下地層43を省いた媒体のHc，Hs，Hs−Hc，-Hnの値を図15に示す。図15から第二記録層の飽和磁化Ms2を大きくすることで、実施例1及び実施例2の場合と同様にHc，Hs，Hs-Hcの減少することが解る。第二記録層の飽和磁化の増加に伴って第二記録層内の交換結合が増加することにより、記録層の反転磁界分散を小さくすることができることを示している。また、図6、図11と比較して、第一記録層の飽和磁化Ms1が大きく磁気異方性が大きい場合には、記録層全体の反転磁界分布を同程度に小さくするためにより大きなMs2の第二記録層が必要であることが解る。Hc，Hsの減少に伴って、OW特性の向上が見られた。
【０１０２】
これらの媒体の線記録密度、トラック密度、面記録密度の第二記録層の飽和磁化Ms2依存性を図16(a)，図16(b)，図16(c)にそれぞれ示す。
【０１０３】
軟磁性下地層の膜厚tsが80nmから100nmと大きい場合にはヘッドの記録磁界強度が大きいため、Hc，Hsが大きく記録層の反転磁界強度が大きい場合、すなわち第二記録層の飽和磁化Ms2が288kA/mから327kA/m程度の場合にヘッドの記録磁界強度とのマッチングが良くなり線記録密度及び面記録密度が最大となる。しかしながら、反転磁界分散が大きい（Hs-Hc＞279kA/m）ために急峻な磁化遷移が形成できず、高い線記録密度が得られない。また、トラック幅方向に書き滲みが生じるためトラック密度が低下する。結果として、高い面記録密度を得ることができない。
【０１０４】
軟磁性下地層の膜厚tsを60nm以下に小さくしていくと、ヘッドの記録磁界強度及び記録磁界勾配が最大となる記録磁界強度が小さくなる。このため、トラック幅方向の書き滲みが抑えられてトラック密度を向上できるため、線記録密度の劣化を抑えることができればトラック密度を大きくできるため面記録密度を大きく向上できる可能性がある。
【０１０５】
線記録密度の劣化を抑えるためにはヘッドの記録磁界勾配が最大となる記録磁界強度とのマッチングを取る必要があり、第二記録層の飽和磁化Ms2を大きくして記録層の反転磁界強度を小さくする必要がある。
【０１０６】
軟磁性下地層の膜厚tsが60nmの場合には、第二記録層の飽和磁化Ms2を370kA/mから410kA/m程度とすることで記録層の反転磁界強度をシールドヘッドの記録磁界勾配が最大となる記録磁界強度付近に調整できる。この時、軟磁性下地層の膜厚tsが100nmと大きい従来の場合と比較して第二記録層の飽和磁化Ms2が大きいため、反転磁界分散が小さく抑えられ(Hs-Hc〜239kA/m)、急峻な磁化遷移が形成できるようになり、従来よりも高い面記録密度を得ることが可能となったと考えられる。
【０１０７】
また、図7(c)や図12(c)に示した第一記録層のMs1が410kA/mや470kA/mの場合と比較から、第一記録層の飽和磁化Ms1が60kA/m増加した時、従来よりも高い面記録密度を得るために必要な第二記録層の飽和磁化Ms2は約80kA/mの割合で大きくなることがわかった。第一記録層の飽和磁化Ms1が大きくなると、第一記録層の個々の磁性粒子の磁気異方性が大きくなるために第一記録層の反転磁界強度が大きくなり、記録層全体の反転磁界強度を小さくするために第二記録層の飽和磁化Ms2を大きくする必要があるためと考えられる。第二記録層の飽和磁化Ms2を327kA/m以下とした時の面記録密度の劣化は、ヘッドの記録磁界強度に対して記録層全体の反転磁界強度が大きくなって記録能力（OW特性）が大幅に低下したためと考えられる。一方、第二記録層の飽和磁化Ms2を444kA/m以上と時の面記録密度の劣化は、ヘッドの記録磁界に対して記録層の反転磁界強度が小さくなり過ぎて、トラック幅方向だけでなくトラック方向にも書き滲みが起こったためと考えられる。
【０１０８】
軟磁性下地層の膜厚tsを50nmとした場合には、第二記録層の飽和磁化Ms2が366kA/mから483kA/m程度とより大きい場合に従来よりも高い面記録密度が得られる。軟磁性下地層の膜厚tsを40nmとした場合には、第二記録層の飽和磁化Ms2の適性範囲の中心は更に大きい側にシフトし、366kA/mから522kA/m程度とより大きい場合に従来よりも高い面記録密度が得られる。
【０１０９】
これは、軟磁性下地層の膜厚tsを小さくしていくとシールドヘッドの記録磁界強度及び記録磁界勾配が最大となる記録磁界強度が小さくなるため、第二記録層の飽和磁化Ms2を大きくして記録層の反転磁界強度を小さくした場合にマッチングが良くなるためである。また、軟磁性下地層の膜厚が薄くなると到達面記録密度が向上することが図16(c)よりわかる。これは、第二記録層の飽和磁化Ms2が大きいことにより記録層全体の反転磁界分散がより小さくなり、より急峻な磁化遷移が形成できるようになってより高い線記録密度が実現されるようになり、且つ、記録磁界強度の減少に伴ってトラック幅方向の書き滲みが抑えられてトラック密度が向上するためと考えられる。図7(c)や図12(c)に示した第一記録層のMs1が410kA/mや470kA/mの場合との比較から、軟磁性下地層の膜厚tsが50nm，40nmいずれの場合にも、第一記録層の飽和磁化Ms1が60kA/m増加すると、従来よりも高い面記録密度を得るために必要な第二記録層の飽和磁化Ms2は約80kA/mの割合で大きくなることがわかる。これは、第一記録層のCr濃度が減少して磁化が大きくなると、磁化反転の起こる磁界の分散を小さくするためには、第二記録層の磁化を大きくして交換結合をより強くする必要があるためと考えられる。
【０１１０】
また、軟磁性下地層の膜厚tsを30nm以下と非常に小さくすると、より大きなMs2の第二記録層を用いて記録層の反転磁界分散を非常に小さく抑えた場合に記録層の反転磁界強度とシールドヘッドの磁界勾配が最大となる記録磁界強度とのマッチングが最も良くなるため、29.5Gbit/cm2を超えるような従来よりも非常に高い記録密度も実現できることを見出した。
【０１１１】
第二記録層の飽和磁化Ms2が適正範囲を超えて大きくなると、急激に面記録密度が劣化する。これは、ヘッドの記録磁界に対して記録層の反転磁界強度が小さくなり過ぎて、トラック幅方向だけでなくトラック方向にも書き滲みが起こること、また、第二記録層の飽和磁化Ms2が非常に大きい領域では第一記録層による磁壁のピニングが外れ、記録過程において磁壁移動的な振る舞いが強くなってノイズが急激に増加するためと考えられる。一方、第二記録層の飽和磁化Ms2が適正範囲より小さい場合にも、急激に面記録密度が劣化する。これは、記録層の反転磁界分散が大きくなり、且つ、反転磁界強度がシールドヘッドの記録磁界強度と比較して大きくなるため記録能力が大きく劣化するためと考えられる。
【０１１２】
以上の結果から、記録層の反転磁界分散を低減し、且つ、シールドヘッドの磁界勾配が最大となる記録磁界強度と記録層の反転磁界強度のマッチングをとるために必要な軟磁性下地層の膜厚tsと第二記録層の飽和磁化Ms2の関係は、次のようになる。
378+0.024*ts2-1.9*ts≦Ms2≦687-0.033*ts2-2.3*ts    …(3-1)
【０１１３】
式(3-1)は、図16(c)より軟磁性下地層が厚い従来の場合よりも優れた23.3Gbit/cm2(1平方センチあたり23.3ギガビット)以上の面記録密度が得られた軟磁性下地層の膜厚tsと第二記録層の飽和磁化Ms2から境界として求めた。図16(c)の横軸を軟磁性下地層の膜厚、縦軸を第二記録層の飽和磁化とし、軟磁性下地層が厚い従来の場合よりも優れた23.3Gbit/cm2以上の面記録密度が得られた場合を○、それより小さい面記録密度の場合場合を×としてプロットしたものを図17に示す。図17中の上部の境界は、式(3-1)の右側の関係式であり、図17中の下部の境界は式(3-1)の左側の関係式を表している。図17より、(3-1)の範囲にあれば軟磁性下地層が厚い従来の場合よりも優れた23.3Gbit/cm2以上の面記録密度が得られることがわかる。
【０１１４】
図8、図13、図17及び式(1-1)，(2-1)，(3-1)の比較から、記録層全体の反転磁界分散を低減し、且つ、記録層の反転磁界強度とシールドヘッドの磁界勾配が最大となる磁界強度とのマッチングを取るために必要な第二記録層の飽和磁化Ms2と軟磁性下地層tsの関係は、第一記録層の飽和磁化Ms1が410kA/m、470kA/m、530kA/mと60kA/mずつ変化した時に、80kA/mずつ高Ms側にシフトすることが明らかとなった。つまり、第一飽和磁化の変化量をΔMs1、第二記録層の変化量をΔMs2とすると、境界はΔMs2=4/3*ΔMs1だけシフトする。すなわち、第一記録層のMs1(kA/m)と第二記録層の飽和磁化Ms2(kA/m)、軟磁性下地層の膜厚ts(nm)とすると、(1-1)式から(1-3)式は、次式のようにまとめることができる。
20+0.033*ts2+2.3*ts≦4/3*Ms1-Ms2≦329-0.024*ts2+1.9*ts    …(3-2)
【０１１５】
(3-2)式を満たすことにより、記録層全体の反転磁界分散を低減し、且つ、記録層の反転磁界強度とシールドヘッドの磁界勾配が最大となる磁界強度とのマッチングを取ることができる。
【０１１６】
軟磁性下地層がない場合には、ts=0とした次式が成り立つ。
20≦4/3*Ms1-Ms2≦329    …(3-3)
【０１１７】
図8、図13、図17の縦軸を(4/3*Ms1-Ms2)としてプロットした結果を図18に示す。図18中の境界は式(3-2)である。(3-2)式は、軟磁性下地層の膜厚tsによりシールドヘッドの記録磁界勾配が最大となる記録磁界強度と記録層の反転磁界強度とのマッチングを取るために必要な関係、及び、記録層の反転磁界分散を小さくすると共に記録過程における磁壁移動的な磁化遷移を抑制するために必要となる第二記録層の飽和磁化Ms2と第一記録層の飽和磁化Ms1の関係から決まる。4/3*Ms1-Ms2が小さくなって図18中の下側の境界を越える、すなわち(3-2)の左側の式を満たさない場合は、ヘッドの記録磁界に対して記録層の反転磁界強度が小さくなり過ぎてトラック幅方向だけでなくトラック方向にも書き滲みが起こることや第一記録層による磁壁のピニングが外れることにより記録過程において磁壁移動的な振る舞いが強くなってノイズが急激に増加することにより、面記録密度が大きく劣化する。また、4/3*Ms1-Ms2が大きくなって図18中の上側の境界を越える、すなわち(3-2)の右側の式を満たさない場合は、ヘッドの記録磁界に対して記録層の反転磁界強度が大きくなり過ぎて記録能力が大幅に劣化することや記録層の反転磁界分散が大きくなることにより、面記録密度が大きく劣化する。
【０１１８】
以上の結果から、式(3-2)を満たすことにより、シールドヘッドの最大の記録磁界勾配が得られる記録磁界強度と記録層の反転磁界強度とのマッチングを取ることが可能となり、且つ、記録層の反転磁界分散を小さくすると共に記録過程における磁壁移動的な磁化遷移を抑制することが可能となり、結果として、従来よりも優れた23.3Gbit/cm2以上の面記録密度が得られることが明らかとなった。
【０１１９】
図2に示した磁気ヘッド以外に図9(a)〜図9(e)に示したような磁気ヘッドと組み合わせた場合にも同様の効果が得られた。
【０１２０】
上述したような第一記録層及び第二記録層の飽和磁化を得るためには第一記録層に含まれるCr濃度を選ぶ必要がある。実施例１から実施例３より、第一記録層及び第二記録層の飽和磁化は、Cr濃度に対してほぼ線形に変化することが確認された。つまり、第一記録層に含まれるCoとCrとPtの総量に対するCr濃度をC1(at.%)、第二記録層に含まれるCoとCr及びPtが含まれる場合にはPtを加えた総量に対するCr濃度をC2(at.%）、軟磁性下地層の膜厚をts(nm）とした場合、Ms1=833-30*C1, Ms2=1050.2-39.1*C2という関係が成り立ち、（3-2）式は以下のように書き換えることができる。
-1.0+0.00084*ts2+0.059*ts≦C2-1.02*C1≦6.9-0.00061*ts2+0.049*ts …(3-4)
【０１２１】
軟磁性下地層がない場合には、ts=0とした次式が成り立つ。
-1.0≦C2-1.02*C1≦6.9    …(3-5)
【０１２２】
第一記録層のCr濃度C1(at.%)、縦軸に第二記録層のCr濃度C2(at.%)とした時に図18の縦軸を(C2-1.02*C1)としてプロットした結果を図19に示す。図19の境界は、式(3-4)である。図19より、式(3-4)を満たすことにより、シールドヘッドの最大の記録磁界勾配が得られる記録磁界強度と記録層の反転磁界強度とのマッチングを取ることが可能となり、且つ、記録層の反転磁界分散を小さくすると共に記録過程における磁壁移動的な磁化遷移を抑制することが可能となるため、従来よりも優れた23.3Gbit/cm2以上の面記録密度が得られることが明らかとなった。
【０１２３】
これらの媒体の機械的強度をスクラッチ痕の深さにより評価した。これらの媒体のスクラッチ強度は第二記録層の組成には殆ど依存しないため、代表として図20に第二記録層が73at.%Co-17at.%Cr-10at.%Ptの場合のスクラッチ深さの軟磁性下地層膜厚依存性を示す。スクラッチ痕の深さは、軟磁性下地層の膜厚tsが100nmの値で規格化している。軟磁性下地層の膜厚tsを60nm以下まで小さくすることにより、スクラッチ痕の深さはts=100nmの場合と比較して約15%以上低減され、媒体の機械的強度を大きく向上できる。また、軟磁性下地層の膜厚tsを30nm以下まで薄くするとスクラッチ痕の深さはts=100nmの場合と比較して約30%以上低減され、媒体の機械的強度を大きく向上できることを見出した。図1に示す装置に組み込んで耐衝撃性を評価したところ10%以上の大きな向上が見られた。機械的強度改善の観点からは、軟磁性下地層は60nm以下であることが望ましく、より好ましくは30nm以下である。特に、軟磁性下地層がない場合にはクラッチ痕の深さを約半分にすることができるため、非常に好ましい。
【０１２４】
［実施例４］
本実施例の磁気記憶装置は、垂直磁気記録媒体10を除いて、実施例1と同じ構成である。垂直磁気記録媒体10は、上述した実施例2と同様なスパッタリング装置を用いて、同様な層構成及びプロセス条件で作製した。ただし、軟磁性下地層の膜厚ts(nm)は表１に示す通りとした。軟磁性下地層43の材料、AFC構成のRuの膜厚は実施例２と同様である。
【０１２５】
また、第一記録層はCoCrPt合金とSiO2を含有する複合型ターゲットを用いて形成し、飽和磁化Ms1(kA/m)、Cr濃度C1(at.%)、膜厚は、表1に示す通りとした。ここで、第一記録層の酸化物の濃度としては、CoとCrとPtとSiとOの濃度(at.%)の総量を100とした時のSiとOの濃度(at.%)の和を18at.%とし、Si濃度：O濃度を1：4.1 とした。第一記録層のPt濃度としては、CoとCrとPtの濃度(at.%)の総量を100とした時のPt濃度を27at.%とした。
【０１２６】
また、第二記録層はCoCrPt合金膜とし、Pt濃度は14.8at.%で固定し、飽和磁化Ms2(kA/m)、Cr濃度C2(at.%)、膜厚は、表1に示す通りとした。
【０１２７】
【表１】
0004628294.tif 000002
【０１２８】
表１に示す媒体と実施例１と同じシールドヘッドとの組み合わせで23.3Gbit/cm2での動作確認を行い、その結果を、縦軸に(4/3*Ms1-Ms2)をとり、横軸に軟磁性下地層膜厚tsをとって、プロットしたものを図21に示す。図21中の境界は式(3-2)である。図21を縦軸に(C2-1.02*C1)としてプロットしなおしたものを図22に示す。図22中の境界は式(3-4)である。図21及び図22より、(3-2)式及び(3-4)式を満たすことで、記録層全体の反転磁界分散を低減し、且つ、記録層の反転磁界強度とシールドヘッドの磁界勾配が最大となる磁界強度とのマッチングを取ることができるため、従来より優れた23.3Gbit/cm2の記録密度を実現できることがわかる。
【０１２９】
次に、1cmあたりの線記録密度を374016ビット、1cmあたりのトラック密度を62205トラックとした条件で複数トラックに渡ってデータを記録し、あるトラックにデータを１回記録した後の隣接トラックのビット誤り率BER(1回)と、あるトラックにデータを10000回記録した後の隣接トラックのビット誤り率BER(10000回)を測定し、隣接トラックにおけるビット誤り率の劣化量をその比の対数Log10(BER(10000回)/BER(1回))から求めた。隣接トラックにおけるビット誤り率の劣化量が１を超えるとハードディスクドライブを使用する際に、データ消去（隣接トラック消去）が頻繁に起こるようになり実用上問題を生じる。OW特性は19685fr/mmの信号の上に3937fr/mmの信号を重ね書きした後の記録密度19685fr/mmの信号の消え残り成分と3937fr/mmの信号強度の比を用いて評価した。OWが-20dB以上になるとハードディスクドライブを使用する際に、データの記録及び消去が十分にできなくなり実用上問題を生じる。表1に結果を示す。
【０１３０】
表1の結果から、(3-2)式もしくは(3-4)式の左側の式を満たさない場合には、隣接トラック消去が起こってハードディスクドライブの実用上問題が生じることがわかった。これは、ヘッドの記録磁界に対して記録層の反転磁界強度が小さくなり過ぎてトラック幅方向に書き滲みが起こるためと考えられる。また、(3-2)式もしくは(3-4)式の右側の式を満たさない場合には、OW特性の劣化が起こってデータの記録及び消去が十分にできなくなりハードディスクドライブの実用上問題が生じることがわかった。これは、ヘッドの記録磁界に対して記録層の反転磁界強度が大きくなり過ぎたためと考えられる。実施例1-3に記載の装置に於いても、同様の振る舞いが見られた。
【０１３１】
以上の結果から、(3-2)式及び(3-4)式を満たすことにより、記録層全体の反転磁界分散を低減し、且つ、記録層の反転磁界強度とシールドヘッドの磁界勾配が最大となる磁界強度とのマッチングを取ることができるため、従来より優れた23.3Gbit/cm2以上の記録密度を実現するだけでなく、隣接トラック消去の抑制やデータの記録及び消去に十分な記録能力を確保しハードディスクドライブを問題なく実用に供することができることが解った。
【０１３２】
［実施例５］
本実施例の磁気記憶装置には、実施例1から実施例4と同じ構成を用いた。ただし、磁気ヘッド12として、構造の異なる様々なヘッドを用いて記録再生特性評価を行い、実施例1から実施例4の結果と比較を行った。
【０１３３】
記録ヘッドとして、主磁極とトラック方向リーディング側に設けられた補助磁極からなる単磁極型ヘッドの構造に、非磁性のギャップ層を介して主磁極のトラック方向トレーリング側を覆うように磁気シールドが設けられたヘッド（以下TSヘッドと呼ぶ）を用いた。図2にヘッドの断面模式図を、図3(b)にヘッドのABS面から見たTSヘッド記録部の模式図を示す。巨大磁気抵抗効果を利用した幾何学的なトラック幅70nmの再生ヘッドと、主磁極先端部の幾何学的なトラック幅100nm、主磁極−トレーリングシールド間距離50nm、シールド24の高さ100nmのTSヘッドを用いた。図3(a)に示すWASヘッドとの違いは、主磁極のトラック幅方向にシールド（サイドシールド）が存在しないことのみであり、トラック幅、主磁極-トレーリングシールド間距離、シールドの高さは実施例1に記載した範囲のものを用いることができる。
【０１３４】
比較として、従来垂直媒体用に用いられてきたSPTヘッドを用いた。図3(c)にSPTヘッドのABS面から見た模式図を示す。幾何学的なトラック幅100nmの単磁極タイプの記録素子とトラック幅80nmの巨大磁気抵抗効果を利用した再生素子からなるヘッドを用いて評価を行った。
【０１３５】
また、従来、面内磁気記録用媒体用に用いられているリング（RING）ヘッドとして、幾何学的なトラック幅180nm、ギャップ長80nmの記録素子と、幾何学的なトラック幅100nmの巨大磁気抵抗効果を利用した再生素子からなるヘッド用いて比較評価を行った。
【０１３６】
TSヘッドを用いた場合にも、第一記録層の飽和磁化Ms1、第二記録層の飽和磁化Ms2、軟磁性下地層の膜厚tsの関係を(3-2)式の範囲とする事により、記録層全体の反転磁界分散を低減し、且つ、記録層の反転磁界強度とシールドヘッドの磁界勾配が最大となる磁界強度とのマッチングを取ることができ、軟磁性下地層が100nmと厚い従来の場合よりも線記録密度とトラック密度を向上でき、結果として、面記録密度を向上させることができるというトレーリングサイドシールドヘッド（WASヘッド）の場合と同様の効果が得られることが解った。ただし、サイドシールドがなくなることで、平均的に5nm程度のトラック幅の増加が見られた。トラック密度を向上できるという観点で、WASヘッドとの組み合わせの方がより好ましいということが解った。
【０１３７】
一方、従来、垂直磁気記録媒体との組み合わせで良く用いられてきていたSPTヘッドや面内記録用のリングヘッドを用いた場合は、軟磁性下地層の膜厚が100nm程度の厚い場合にもBERが-5乗となる線記録密度は、WASヘッドやTSヘッドと比較して平均的に150kBPI以上低く、WASヘッドやTSヘッドの場合と異なり、軟磁性下地層を100nmより薄くしても線記録密度や面記録密度の向上は見られなかった。
【０１３８】
とりわけ、SPTヘッドの場合は、軟磁性下地層の膜厚の低下と共に、面記録密度が大きく低下することが解った。トレーリングシールドが存在しないSPTヘッドの場合には、軟磁性下地層の膜厚が100nm以下に薄くなると、主磁極から補助磁極への磁束のリターンパスとしての機能が低下するために、急激に記録磁界強度が低下すると共に、記録磁界勾配が大幅に劣化して磁界が広がるため、トラック密度、線記録密度共に大幅に劣化するためと考えられる。
【０１３９】
これに対し、WASヘッドやTSヘッドでは磁束が主磁極の補助磁極に比べて距離的に近いトレーリングシールド側にも流れるため、軟磁性下地層の膜厚を薄くしても有効的な記録磁界強度、記録磁界勾配がそれ程変化せずに最大磁界勾配の得られる記録磁界強度を低減でき、結果として、(3-2)式、(3-3)式の範囲を満たした垂直磁気記録媒体と組み合わせることで、記録層全体の反転磁界分散を低減し、且つ、記録層の反転磁界強度とシールドヘッドの磁界勾配が最大となる磁界強度とのマッチングを取ることが可能となり、急峻な記録パターンが狭い形成トラック幅で形成され、結果として、軟磁性下地層が100nmと厚い従来の場合よりも高い面記録密度が実現できたと考えられる。図2に示した断面構造を持つ磁気ヘッド以外に図9(a)〜図9(e)に示したような磁気ヘッドと組み合わせた場合にも同様の効果が得られた。また、図2及び図9(a)〜図9(e)の再生素子21には、巨大磁気抵抗効果素子の他にトンネル磁気抵抗効果素子を用いてもよい。
【０１４０】
一方、リングヘッドの場合は、もともと垂直方向の磁界勾配がそれ程高くないため線記録密度もWASヘッドやTSヘッドに比べて非常に低くなり、結果として面記録密度も低くなっていると考えられる。
【０１４１】
一例として、実施例1記載の垂直磁気記録媒体の中から、軟磁性下地層43を省いたサンプルを組み込んだ磁気記憶装置の面記録密度を図23にそれぞれ示す。図23からも明らかなように、従来、面内磁気記録媒体用に用いられてきたリングヘッドや、垂直磁気記録媒体用に用いられてきたSPTヘッドとの組み合わせでは面記録密度が非常に悪く、従来のシールドのない単磁極ヘッドの構造に非磁性のギャップ層を介して少なくとも主磁極のトラック方向トレーリング側を覆うように磁気シールドが設けられた構造を有するシールドヘッドを用いることが重要であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の一実施例である磁気記憶装置を示す断面模式図。
【図２】磁気ヘッドと磁気記録媒体の関係を示す模式図。
【図３】ABS面からみた磁気ヘッドの記録部の模式図であり、(a)はトレーリングサイドシールドヘッド、(b)はトレーディングシールドヘッド、(c)は従来のシールドのない単磁極型ヘッドの図。
【図４】本発明による垂直磁気記録媒体の一実施形態を表した断面構造の模式図。
【図５】軟磁性下地層のある二層垂直磁気記録媒体の補正後のカーループと飽和磁界(Hs)の定義を表す図。
【図６】第一記録層の飽和磁化が410kA/mの媒体、保磁力、逆磁区核形成磁界、飽和磁界、飽和磁界と保磁力の差の第二記録層の飽和磁化の依存性を表す図。
【図７（ａ）】第一記録層の飽和磁化が410kA/mの場合に、媒体の線記録密度の第二記録層の飽和磁化に対する依存性を表す図。
【図７（ｂ）】第一記録層の飽和磁化が410kA/mの場合に、媒体のトラック密度の第二記録層の飽和磁化に対する依存性を表す図。
【図７（ｃ）】第一記録層の飽和磁化が410kA/mの場合に、媒体の面記録密度の第二記録層の飽和磁化に対する依存性を表す図。
【図８】第一記録層の飽和磁化が410kA/mの場合に、軟磁性下地層の膜厚と第二記録層の飽和磁化に求められる関係を表す図。
【図９（ａ）】磁気ヘッドと磁気記録媒体の関係を示す模式図。
【図９（ｂ）】磁気ヘッドと磁気記録媒体の関係を示す模式図。
【図９（ｃ）】磁気ヘッドと磁気記録媒体の関係を示す模式図。
【図９（ｄ）】磁気ヘッドと磁気記録媒体の関係を示す模式図。
【図９（ｅ）】磁気ヘッドと磁気記録媒体の関係を示す模式図。
【図１０】規格化したスクラッチ痕の深さの軟磁性下地層に対する依存性を表す図。
【図１１】第一記録層の飽和磁化が470kA/mの媒体、保磁力、逆磁区核形成磁界、飽和磁界、飽和磁界と保磁力の差の第二記録層の飽和磁化の依存性を表す図。
【図１２（ａ）】第一記録層の飽和磁化が470kA/mの場合に、媒体の線記録密度の第二記録層の飽和磁化に対する依存性を表す図。
【図１２（ｂ）】第一記録層の飽和磁化が470kA/mの場合に、媒体のトラック密度の第二記録層の飽和磁化に対する依存性を表す図。
【図１２（ｃ）】第一記録層の飽和磁化が470kA/mの場合に、媒体の面記録密度の第二記録層の飽和磁化に対する依存性を表す図。
【図１３】第一記録層の飽和磁化が470kA/mの場合に、軟磁性下地層の膜厚と第二記録層の飽和磁化に求められる関係を表す図。
【図１４】規格化したスクラッチ痕の深さの軟磁性下地層に対する依存性を表す図。
【図１５】第一記録層の飽和磁化が530kA/mの媒体、保磁力、逆磁区核形成磁界、飽和磁界、飽和磁界と保磁力の差の第二記録層の飽和磁化の依存性を表す図。
【図１６（ａ）】第一記録層の飽和磁化が530kA/mの場合に、媒体の線記録密度の第二記録層の飽和磁化に対する依存性を表す図。
【図１６（ｂ）】第一記録層の飽和磁化が530kA/mの場合に、媒体のトラック密度の第二記録層の飽和磁化に対する依存性を表す図。
【図１６（ｃ）】第一記録層の飽和磁化が530kA/mの場合に、媒体の面記録密度の第二記録層の飽和磁化に対する依存性を表す図。
【図１７】第一記録層の飽和磁化が530kA/mの場合に、軟磁性下地層の膜厚と第二記録層の飽和磁化に求められる関係を表す図。
【図１８】軟磁性下地層の膜厚tsと、第一記録層の飽和磁化Ms1と第二記録層の飽和磁化Ms2に求められる関係を表す図。
【図１９】軟磁性下地層の膜厚tsと、第一記録層のCr濃度C1と第二記録層のCr濃度C2に求められる関係を表す図。
【図２０】規格化したスクラッチ痕の深さの軟磁性下地層に対する依存性を表す図。
【図２１】軟磁性下地層の膜厚tsと、第一記録層の飽和磁化Ms1と第二記録層の飽和磁化Ms2に求められる関係を表す図。
【図２２】軟磁性下地層の膜厚tsと、第一記録層のCr濃度C1と第二記録層のCr濃度C2に求められる関係を表す図。
【図２３】軟磁性下地層がない媒体をWASヘッド、TSヘッド、SPTヘッド、RINGヘッドで面記録密度を評価した結果を表す図。
【符号の説明】
【０１４３】
10：垂直磁気記録媒体、1１：磁気記録媒体駆動部、12：磁気ヘッド、1３：磁気ヘッド駆動部、1４：信号処理系、20：再生部、2１：再生素子、22：記録部、23：主磁極先端部、23’：主磁極ヨーク部、2４：シールド（トレーリングシールド、サイドシールド）、25：補助磁極、25’：補助磁極、26：薄膜導体コイル、27：補助シールド、41：基板、42：密着層、43：軟磁性下地層、44：配向制御偏析促進層、45：第一記録層、46：第二記録層、47：保護層
【図１】
0004628294.tif 000003
【図２】
0004628294.tif 000004
【図３】
0004628294.tif 000005
【図４】
0004628294.tif 000006
【図５】
0004628294.tif 000007
【図６】
0004628294.tif 000008
【図７（ａ）】
0004628294.tif 000009
【図７（ｂ）】
0004628294.tif 000010
【図７（ｃ）】
0004628294.tif 000011
【図８】
0004628294.tif 000012
【図９（ａ）】
0004628294.tif 000013
【図９（ｂ）】
0004628294.tif 000014
【図９（ｃ）】
0004628294.tif 000015
【図９（ｄ）】
0004628294.tif 000016
【図９（ｅ）】
0004628294.tif 000017
【図１０】
0004628294.tif 000018
【図１１】
0004628294.tif 000019
【図１２（ａ）】
0004628294.tif 000020
【図１２（ｂ）】
0004628294.tif 000021
【図１２（ｃ）】
0004628294.tif 000022
【図１３】
0004628294.tif 000023
【図１４】
0004628294.tif 000024
【図１５】
0004628294.tif 000025
【図１６（ａ）】
0004628294.tif 000026
【図１６（ｂ）】
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【図１６（ｃ）】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0004628294.tif 000031
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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