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磁性记录媒体及其方法、以及磁性记录装置
    【技术领域】

    本发明涉及能够记录高密度的信息的垂直磁性记录媒体及其记录方法，和具有该磁性记录媒体的磁性记录装置。

    背景技术

    伴随着信息网络的发展和多媒体的普及，在为支撑这种进步的主要的信息记录装置的磁盘装置中，小型化、低价格化、大容量化和提高其的信赖性是重要课题。在这种状况中，垂直磁性记录媒体与面内磁性记录媒体相比热稳定性较强，可以进行高密度记录。有人提出了在垂直磁性记录媒体中，以CoCr系多结晶膜、多层交互层叠Co和Pd的所谓人工晶格膜或规格晶格合金膜等作为记录层。

    关于垂直记录媒体，本申请人在专利文献特开2002-216333号公报中公开了为了形成微小的磁区，邻接记录层附加面内磁化层的构造。由于记录层和面内磁化层交换结合，在两层的交界面附近的磁化相对于膜面稍微倾斜并稳定化，所以记录层的磁化包含面内成分。这里，公开了施加与记录层的磁化相反方向的外部磁场后，因为记录层的磁化包含面内成分，所以通过外部磁场更加容易进行反转，通过该方式，降低磁化反转开始磁场。

    但是，在具有100吉比特/平方英尺(Gb/in²)以上、特别是500吉比特/平方英尺以上的高密度记录的区域，必须使记录磁区的热稳定性进一步提高。在上述专利文献特开2002-216333号公报中，并没有公开对于这样高密度记录时的热干扰如何提高记录磁化的稳定性。也就是说，其并没有公开作为伴随高密度化实质上必要的条件及结构，该条件及结构用于辅助记录并且在保存中使被记录地磁化稳定化，同时发挥不易消除信息的功能，特别是没有公开磁性记录媒体的垂直方向的剩余磁化和面内方向的顽磁力的关系。

    【发明内容】

    本发明是为了解决垂直磁性记录媒体中的热稳定性的问题而做出的，目的在于提供能够在记录层稳定并保持微小磁区，具有优良的抗热干扰性的垂直磁性记录媒体及其记录方法，和具备该磁性记录媒体的磁性记录装置。本发明特别是在进行100吉比特/平方英尺以上的高密度记录的磁性记录媒体及具备该磁性记录媒体的磁性记录装置中有效。

    按照本发明的第1实施方式，提供具有基板、设在该基板上的磁性功能层、具有垂直磁各向异性的磁性记录层的磁性记录媒体，其特征在于：在设该磁性功能层的垂直磁各向异性常数为Ku、饱和磁化为Ms时，

    为-4×2πMs²≤Ku≤6×2πMs²     (1)；

    上述磁性功能层沿面内方向具有顽磁力。通过满足公式(1)，在记录时，磁性功能层的磁矩沿施加磁场方向旋转，该磁矩对于记录层的磁化，以辅助施加磁场的形式发挥作用。因此，能够提高在进行高密度记录时的再生信号的S/N。另外，能够降低进行记录所必要的磁场。

    按照本发明的第2实施方式，提供具有基板、直接或间接设在该基板上的具有沿垂直于基板面方向的易磁化轴的磁性记录层的磁性记录媒体，其特征在于：假设与上述磁性记录媒体的面内方向的记录磁道垂直的方向的顽磁力为Hc(Oe)、与基板面垂直的方向的剩余磁化为Mr(emu/cc)时，

    满足关系式0.05≤Hc/Mr≤2.5……(2)。

    Hc/Mr是表现记录磁化的稳定性的指标(以下，称为“磁化稳定因子”和“第1磁化稳定因子”)。如以后说明的，本发明人发现记录磁化的稳定性与磁化稳定因子Hc/Mr具有相当大的依赖性。从而，如图16所示，可以看出磁化稳定因子Hc/Mr在式(2)的范围内时在磁性记录媒体中可以得到良好的热稳定性。因此，通过在信息记录媒体的制造时将磁化稳定因子Hc/Mr调整到上述范围内，能够得到良好的S/N的磁性记录媒体。在本发明的磁性记录媒体中，上述Mr最好满足

    50≤Mr≤500        (3)。

    按照本发明的第3实施方式，提供具有基板、直接或间接设在该基板上的具有沿垂直于基板面方向的易磁化轴的磁性记录层的磁性记录媒体，其特征在于：在假设与上述磁性记录媒体的面内方向的记录磁道垂直的方向的顽磁力为Hc(Oe)、沿与上述基板面垂直的方向测定的单位面积剩余磁矩为M(emu/cm²)时，满足关系式

    0.8×10⁴≤Hc/M≤0.5×10⁷      (4)。

    Hc/M是由本发明人发现的表现记录磁化稳定性的指标(以下，称为“磁化稳定因子”和“第2磁化稳定因子”)。在第2磁化稳定因子在上述范围内时，可以在磁性记录媒体中得到良好的热稳定性。由此，能够得到良好S/N的磁性记录媒体。另外，在本发明的磁性记录媒体中，上述M最好满足

    0.03×10^-3≤M≤0.5×10^-3      (5)。

    第2和第3实施方式的磁性记录媒体能够包含与上述记录层一同设置的磁性功能层。在本发明中，上述磁性功能层可以采用至少包含Co、Pt或Pd的合金层、或包含Co的层和包含Pt或Pd的层的交互层叠多层膜。上述磁性功能层可以包含5～20原子％的氧。在上述记录层和上述磁性功能层由相同成分的多层膜形成的场合，在记录层和上述磁性功能层之间，可以存在多层膜的膜厚变化的边界部。上述磁性记录层可以采用包含Pd的层和包含Co的层交互层叠的多层膜。进一步，本发明的磁性记录媒体可以具备作为基底层的CoCrRu层。

    另外，在本发明中，提供具有：基板、设置在该基板上的磁性功能层、层叠在此磁性功能层上的具有垂直磁各向异性的磁性记录层的磁性记录媒体，其特征在于：上述磁性功能层的垂直磁各向异性能量与形状磁性各向异性能量大致相等；上述磁性功能层沿面内方向具有顽磁力。在本发明中，因为磁性功能层的垂直磁各向异性能量和形状磁各向异性能量大致相等，所以在记录时该磁性功能层的磁矩变得容易沿施加磁场方向旋转。这里，所谓“形状磁各向异性能量”是指依存于磁体的形状由发生在磁体内部的反磁场产生的外表上的的磁各向异性的能量。在饱和磁化为Ms的薄膜状的磁体沿与膜面垂直的方向磁化场合，相对于在面内磁化的状态，相当于2πMs²的形状磁各向异性能量成为附加的状态。

    按照本发明的第4实施方式，提供上述实施方式的磁性记录媒体的记录方法，其特征在于：在记录时加热上述磁性记录媒体的记录部分并施加记录磁场。

    按照本发明的第5实施方式，提供具备上述实施方式的磁性记录媒体的磁性记录装置，其特征在于，具有：用来记录和/或再生信息的磁头；用来相对上述磁头驱动上述磁性记录媒体的驱动装置。

    按照本发明的第6实施方式，提供具备上述实施方式的磁性记录媒体的磁性记录装置，其特征在于，具有：具有用来记录和/或再生信息的装置和使进行记录的部分的温度上升的光照射装置的磁头；用来相对上述磁头驱动上述磁性记录媒体的驱动装置。

    以下，对于本发明的磁性记录媒体的记录再生原理和作用，主要分为涉及记录的作用和涉及信息保持的作用进行说明。

    [涉及记录的作用]

    至少具有基板、支持在该基板上的磁性功能层、具有与该磁性功能层垂直的磁各向异性的磁性记录层，在假设该磁性功能层的垂直磁各向异性常数为Ku、饱和磁化为Ms时，

    -4×2πMs²≤Ku≤6×2πMs²      (1)；

    这样构成的话，在记录时，该磁性功能层的磁矩沿施加磁场方向旋转，该磁矩相对记录层的磁化，以辅助施加磁场的形式发挥作用。

    设定磁性功能层的磁性特性，以使磁矩容易沿记录磁场的方向旋转。磁性功能层对记录层的磁矩带来使其与磁性功能层的磁矩平行的交换结合力。其结果，在磁性功能层的磁矩沿记录磁场方向旋转时，由于该交换结合力的作用，记录层的磁矩也沿记录磁场方向旋转。通过记录磁场，沿记录磁场的方向旋转的磁性功能层的磁矩作为被附加在记录磁场的磁场即所谓偏置(bias)磁场对记录层的磁矩发挥作用。该偏置磁场沿磁性功能层的磁矩的方向作用于记录层。也就是说，在记录磁场向上时产生向上的偏置作用，在记录磁场向下时产生向下的偏置作用。由于该记录磁场的偏置作用，能够在微小的磁区可靠地记录磁化信息。

    本发明人定量地分析、调查了“磁性功能层的磁矩容易沿记录磁场方向旋转”的条件。一般情况下，磁体在采用薄膜形状时，产生磁矩向面内方向的作用。产生这样的作用的磁场称为反磁场。在假设磁性薄膜的饱和磁化为Ms的情况下，由于该反磁场，磁矩向面内方向的场合与磁矩向垂直方向的场合产生相当于2πMs²的能量差。因此，对该反磁场的能量，规定了沿垂直施加的磁场的方向容易磁化反转磁性薄膜的垂直磁各向异性能量的范围。该范围是如上述公式(1)所示的范围。

    在Ku-2πMs²为负的情况下，上述磁性功能层成为面内磁化层，在Ku-2πMs²为正的情况下，上述磁性功能层成为垂直磁化层。只要Ku在公式(1)的范围内，磁薄膜就成为在沿垂直方向施加磁场时其磁矩容易沿该方向旋转的状态。磁性功能层的磁矩沿记录磁场方向旋转，对记录层起交换结合等磁性的结合力的作用，由此起到辅助记录磁场的作用。Ku如果满足公式(1)的条件，如后述的实施例所示的，在进行高密度记录时的再生信号S/N表示良好值。这与在记录时施加的磁场的大小实效地增大的效果同样，也就是说，磁场的施加方向的切换时间被实质地缩短，相对记录磁场切换时间的记录媒体的行进距离被缩短，向上磁区和向下磁区的过渡区域的磁道方向的长度(宽度)变短(过渡区域变得明确)。在过渡区域内，通常发生磁壁的弯曲等，这成为信号中的噪声的发生原因之一。记录密度越高，过渡区域对磁化方向的反转周期的相对长度越长，因此，过渡区域的长度变短，其在信号的S/N上变得有效。

    [涉及信息保持的作用]

    在记录信息的保存时，磁性功能层的磁化在记录层中相邻的磁化方向相互逆向的2个位的磁化之间形成U字型的磁化取向，由于该磁性功能层的具有磁化的面内方向的顽磁力，记录层的磁化被安定化，具有避免伴随高密度记录的记录磁化的热不稳定性的作用(参照图6)。

    对本发明的相对磁性记录媒体中的热干扰确保稳定性的作用加以说明。

    在垂直磁性记录媒体中，为了通过与膜面垂直的方向的磁化进行记录，由各记录磁化产生的磁场具有相互使磁化稳定的作用。另一方面，如图5所示，在相邻的磁区之间由于交换相互作用(交换结合力)产生使相互的磁化朝向平行方向的作用。在该作用与垂直磁各向异性相比为较强力的情况下，随时间经过产生磁区的反转和磁壁移动。由于这样的现象，发生由于热干扰而引起的记录磁区的经时变化，成为记录信息的保持性能上的问题。

    作为用于解决此问题的手段，在本发明中，在基板与记录层之间层叠至少在面内方向具有顽磁力的磁性功能层。在此结构中，如以下所示，具有抑制相邻磁区之间的交换相互作用而引起的记录磁区的反转作用的效果。由此，能够使记录磁区的热稳定性得到提高。

    在图6中示意地表示层叠在基板上的磁性功能层和记录层的构造的一例。在磁性功能层3的顽磁力在某种程度上较低的情况下，如图6(a)所示，在处于将磁化信息记录沿箭头的指向在记录层4的状态下的磁性功能层3中，根据记录在记录层4的磁化模式产生面内方向的磁化模式。

    一般地，在垂直磁化膜和面内磁化膜交换结合或通过静磁结合而形成的情况下，由于在两层的界面附近的磁化模式相互平行而安定化。使磁性机能层3和为垂直磁化膜的记录层4磁性地结合后，如图6(d)所示，两层的界面近旁的磁化相对膜面连续倾斜地变化角度的同时，连结垂直磁化膜的磁化和面内磁化膜的磁化。

    垂直磁化膜和面内磁化膜的连结取向成记录磁区的磁化的闭合磁路。在图6(a)中，通过虚线表示此闭合磁路。在此状态下，可以考虑例如在图6(a)中向下的记录磁区A与相邻的磁区同样磁化反转为向上的情况。在记录磁区A如图6(b)所示反转为向上的场合，磁性功能层3的磁化的方向B在向右状态下是不安定的，变化为如图6(c)所示的向左状态从能量上变得稳定。反过来利用该能量的稳定性的话，在记录层4的磁化为如图6(a)的磁区A所示的向下状态时，由于使磁性功能层3的磁化的方向B从向右到向左困难，所以反而可能具有在向下状态下使记录层4的磁化安定的功能。因此，通过使磁性功能层3具有一定程度的顽磁力，具有提高记录层的磁区的热稳定性的作用。这是本发明中的“在面内方向具有顽磁力的磁性功能层”的作用。

    进一步，该磁性功能层的易磁化轴最好是在面内方向并且相对记录磁道垂直的方向，即在圆板状的媒体中位于半径方向。在这种场合，由于磁性功能层的磁矩容易朝向与记录磁道垂直的方向，所以沿连结相互邻接的磁道的记录层的磁矩的方向取向(即，为图6和图7所示的半径方向的剖面)。该情况下，从记录层的表面发出的磁束的方向在再生磁头中使用GMR元件的场合，相对GMR元件的薄膜成为其面内方向。因此可以更效率地检测出记录磁区的磁束，得到较强的再生信号的输出。

    如以上所述，在本发明中，附加磁性功能层，通过其作用使作为磁性记录媒体整体在其面内方向具有顽磁力。对于顽磁力的大小，为了得到上述作用必须为特定值以上，但是，在其值过大的情况下，根据记录层的磁化有可能不能够磁化反转或者在磁性功能层中不能够形成如图6(a)所示的磁化模式构成闭合磁路。此状态反而造成记录层的记录磁区不稳定。从而，磁性功能层最好具有由于来自记录层的泄漏磁场引起磁化反转程度以下的顽磁力。以下，对确定本发明的磁性记录媒体中的面内方向顽磁力的大小的合适范围的实验结果进行说明。

    由于有必要通过由记录层的剩余磁化产生的磁场改变磁性功能层的磁化的方向，一般地，磁性功能层的面内方向的顽磁力必须为与记录层的垂直方向的剩余磁化成比例的特定大小以下(存在上限)。另一方面，媒体的热稳定性本身也与磁性记录媒体的垂直方向的剩余磁化的相关。之所以如此，是因为一般地记录层的磁化越大与相邻磁化的交换结合也越强，变得热不稳定。从而，为了使得热稳定，由于磁性功能层的面内顽磁力引起的媒体的面内方向的顽磁力也必须在与记录层的垂直方向的剩余磁化对应的特定值以上(存在下限)。因此，要确定本发明的有效范围，为了确认在构成磁性记录媒体的状态下面内方向顽磁力的有效范围，不仅在构成磁性记录媒体的状态下对面内方向顽磁力而且对垂直方向剩余磁化也进行测定评价。

    以多个种类的组合层叠具有各种值的面内方向顽磁力的磁性功能层、Co和Pd的人工晶格膜的记录层构成磁性记录媒体，对其热稳定性进行评价。作为评价的方法，在媒体中进行记录，测定由于其后的时间经过而引起的再生信号的标准化输出的变化(称为热减磁率特性)。一般地，在热稳定性高的磁性记录媒体中，已知有经过1,000秒后其输出没有降低。图9是对在后述的实施例中进行的各磁性记录媒体的面内方向的顽磁力，描绘经过1,000秒后的标准化输出的变化的曲线图。

    本发明人根据图9所示的实验结果，从记录的容易性和记录信息的稳定性两方面，成功地将在构成磁性记录媒体的状态下(磁性记录媒体的)面内方向的顽磁力Hc和垂直方向的剩余磁化Mr的关系一般化。

    即，根据后述的实施例的分析结果，可以看出如果第1磁化稳定因子Hc/Mr在公式(2)的范围内的话，能够得到经过1,000秒后标准化输出的变化收敛在1％以内程度的稳定性。

    0.05≤Hc/Mr≤2.5      (2)

    进一步，如果在0.05≤Hc/Mr≤1.2      (6)

    的范围内的话，输出变化在误差范围内，几乎没有变化，因此为更适合的范围。

    以上述公式(2)和(6)的形式表示本发明的较好的磁性特性(第1磁化稳定因子)的范围，但是，作为发挥本发明的效果的构成，记录层和磁性功能层具有明确的分界面没有独立地存在的必要。例如，也可以采用在记录层和磁性功能层之间设两者的磁性特性连续地变化的过渡区域的方法。而且，在记录层或磁化对应层自身，为了在膜厚方向具有磁性特性的倾斜，沿膜厚方向设置有组成斜面，或者使制膜程序变化的同时进行层叠。在采用这样的构造的场合，由于成为各层的磁矩的结合力沿膜厚方向连续地变化的结构，所以从记录层到磁性功能层的磁矩的取向描绘为平滑的曲线。由此，发挥在记录时通过外部磁场来自沿该方向旋转的磁性功能层的磁矩的交换结合力高效率地旋转记录层的磁矩的作用。而且，在信息保存时，通过上述的平滑的磁矩的取向，磁束闭合效果提高，能够使热稳定性得到提高。

    作为实际的构成例，可以举出例如后述的实施例2的情况。在实施例2中，在记录层和磁性功能层的双方使用Co/Pd的人工晶格膜，通过分别调整Co层、Pd层的膜厚，调整各层的磁性特性。而且，在两层之间设置过渡区域，使层叠周期及Co层、Pd层的膜厚在两层之间连续地变化。该概略结构图如图3所示。如以后所述，为了具有垂直磁各向异性在相当于记录层的部分选择层叠构造，为了具有面内磁各向异性在相当于磁性功能层的部分选择层叠构造。在记录层和磁性功能层之间，通过使层叠构造连续地变化，作为磁性特性也从垂直磁各向异性向面内磁各向异性连续地变化。其间，可以采用磁矩沿膜厚方向成为连续地角度的构成。

    如以上所述，在本发明中也可以采用在两层之间或两层之内通过任意的设计要素使磁性特性连续地变化的构造。在这种场合，成为剩余磁化Mr的值沿膜厚方向变化的构造。因此，这样在磁性记录媒体的膜厚方向Mr的值变化的场合，如何表示上述公式(2)的面内顽磁力Hc的范围，以下进行说明。

    假设磁性记录媒体的厚度方向的位置为z，由于根据各位置z，Mr的值变化，因此将其假设为Mr(z)。将以z对其积分的结果设为M。

    数学公式1

    M＝∫Mr(z)dz

    对于本公式中z的积分范围是从磁性记录媒体的基板上的薄膜层叠部分的最下部到最上部，实质上为记录膜的膜厚范围。即假设记录膜的下面位置为t0，上面位置为t1，积分范围实质为从z＝t0到z＝t1(记录膜的膜厚设为t的话，成为t1-t0＝t)。此时的M值与单位面积内的剩余磁矩的值相当。即，将通过样本振动式磁化测定装置(VSM)等的磁化测定检测出的测定样品的剩余磁矩的值除以此样品面积所得的值为此M值。

    接下来，将公式(2)变形为上述积分能够适用的形式。

    一般地，剩余磁化Mr为单位面积的剩余磁矩。从而，因为测定的Mr是Mr(z)的膜厚方向的平均值，

    数学公式2

    Mr＝(∫Mr(z)dz)/t＝M/t

    那么，表示第1磁化稳定因子的条件的式(2)成为：

    0.05≤Hc/(M/t)≤2.5      (2A)。

    该右侧的不等式为：

    t≤2.5×M/Hc      (2AR)。

    另外，左侧不等式成为：

    0.05×M/Hc≤t     (2AL)。

    如以后所述，t的合适范围成为：

    5≤t≤60      (nm)。

    将单位变换为(cm)的话，为

    5×10^-7≤t≤60×10^-7(cm)      (12)，

    因此，通过公式(2AR)，成为：

    5×10-7≤t≤2.5×M/Hc      (13)。

    因此，可以得到

    Hc≤0.5×10⁷×M。

    另外，根据公式(12)和公式(2AL)，为：

    0.05×M/Hc≤t≤60×10^-7。

    因此，可以得到

    0.8×10⁴×M≤Hc。

    通过以上，可以得到M(单位面积的剩余磁矩值)和Hc的关系(面内顽磁力Hc的范围)：

    0.8×10⁴×M≤Hc≤0.5×10⁷×M。

    将其变形的话，可以得到Hc/M的范围：

    0.8×10⁴≤Hc/M≤0.5×10⁷。      (4)

    Hc/M是本发明中的第2磁化稳定因子。

    进一步，将表示合适范围的公式(6)进行以下过渡：

    0.05≤Hc/(M/t)≤1.2

    该右侧的不等式能够变形为：

    t≤1.2×M/Hc。

    另外，左侧的不等式能够设为：

    0.05×M/Hc≤t。

    t的合适范围将单位变换为(cm)的话，为：

    5×10^-7≤t≤60×10^-7(cm)，

    因此成为：

    5×10^-7≤t≤1.2×M/Hc。

    从而，成为：

    Hc≤0.24×10⁷×M。

    另外，成为：

    0.05×M/Hc≤t≤60×10^-7。

    从而，为：

    0.8×10⁴×M≤Hc

    通过以上，

    0.8×10⁴×M≤Hc≤0.24×10⁷×M

    即，可以得到

    0.8×10⁴≤Hc/M≤0.24×10⁷×M      (7)。

    这样可以得到第2磁化稳定因子的条件式(4)的更合适的范围。

    另外，关于单位，由于剩余磁化Mr使用(emu/cm³)，对于膜厚t也以(cm)对待。这时，M的单位成为(emu/cm²)。该M的值成为检测层叠的磁性记录媒体，通过VSM等的磁化测定测得的膜面垂直方向的剩余磁矩Mr×V(emu，G-cm3)的值除以上述被测物的面积(cm²)的值。另外，Hc如前文所述，是磁性记录媒体的面内方向的顽磁力，单位是(Oe)。另外，该顽磁力的方向最好是上述面内方向中与记录磁道垂直的方向(即在圆板状媒体中是半径方向)。

    另外，关于层叠多个磁性层的媒体中的M的值，假设第i层磁性层的剩余磁化为Mri、其厚度为ti，为

    数学公式3

    M＝∑(Mri×ti)＝∫Mr(z)dz

    包含在上述的范畴中。

    M值是主要依赖记录膜的磁性特性的数值，上述公式(2)、公式(4)、公式(6)和公式(7)从上述信息保存的观点表示规定的适当范围。

    [Mr与S/N的关系]

    另一方面，从涉及记录的要素出发，M值也存在合适范围。对于记录性能合适的M值的范围，即规定能够有效地发挥本发明的效果的M值的范围。一般地，在剩余磁化Mr较大的场合，再生信号输出增大，同时噪声也增大。对于该信号和噪声两者的增大，总体是噪声的影响较强，S/N在Mr超出特定范围后较低。将相对在后述的实施例中进行的记录层的Mr，S/N的变化的测定例表示在图14中。对于测定条件和记录膜的详细情况在后述的实施例中叙述。根据此实验结果，可以看到在本发明的记录层的剩余磁化Mr满足下述公式(3)的场合，能够得到20dB以上的S/N，为合适的范围。

    50≤Mr≤500(emu/cc)      (3)。

    对于记录层膜厚度，从后述的实施例，可以看出在膜厚5nm～60nm的记录层中能够得到20dB以上的S/N，为合适的范围。

    因为剩余磁化Mr和膜厚度t存在合适的范围，因此作为M值也存在合适的范围。对于本发明的各种磁性记录媒体，将其记录再生特性对于M值进行整理的结果如图15所示。为了得到20dB以上的S/N，作为M值满足下述公式(5)是合适的。该结果与上述的Mr和t的结果一致。

    0.03×10^-3≤M≤3×10^-3(emu/cm³)……(5)。

    Ku-2πMs²为负的场合，上述磁性功能层成为面内磁化层，Ku-2πMs²为正的场合，上述磁性功能层成为垂直磁化膜。在为负的场合，即，磁功能性层为面内磁化膜的场合，该易磁化轴为面内方向而且与记录磁道相垂直的方向是合适的。即，磁性功能层的顽磁力必须是在面内方向而且沿与记录磁道垂直的方向所具有的磁性特性。另一方面，在为正的场合，即，磁性功能层为垂直磁化膜，并且沿面内方向测定的场合，必须具有顽磁力。为了实现这样的磁性特性，磁性功能层具有垂直磁各向异性的分散是合适的。对于用于付与该磁性特性的方法在后叙述。使分散的方向自面内的各方向中与记录磁道垂直的方向偏移更合适。另一方面，使上述的记录性能和信息保持性能分别独立地满足功能是可能的。即，通过作为分别独立的性质使磁性记录媒体满足公式(1)、(3)和(5)与公式(2)、(4)、(6)和(7)，能够分别提高磁性记录媒体的记录性能和信息保持性能。

    根据本发明，可以提供能够容易地在记录层记录微小磁区而且具有优良的抗热干扰性的垂直磁性记录媒体及其记录方法、和具有该磁性记录媒体的磁性记录装置。

    【附图说明】

    图1是本发明的实施例1的磁性记录媒体的概况剖面图。

    图2是本发明的实施例2的磁性记录媒体的概况剖面图。

    图3是表示实施例2的磁性记录媒体的一部分剖面的图。

    图4是本发明的实施例3中的磁性记录媒体的概况剖面图。

    图5是说明垂直磁性记录膜的热不稳定性的原因的示意图。

    图6是说明通过本发明的磁性记录媒体，改善热稳定性的作用的示意图。

    图7是示意地表示本发明的磁性记录媒体的典型的层叠构造的概况剖面的图。

    图8是本发明的磁性记录媒体与比较例中的热磁减率的测定结果。

    图9是使本发明的磁性记录媒体所使用的磁性功能层的顽磁力变化时的热减磁率的测定结果。

    图10是表示面内顽磁力相对PtCo合金薄膜的组成比而变化的图。

    图11是表示磁各向异性相对Co/Pd人工晶格膜中的Co膜厚而变化的图。

    图12是本发明的磁性记录装置的概况构成图。

    图13是表示S/N相对记录层的膜厚而变化的图表。

    图14是表示S/N相对记录层的Mr而变化的图表。

    图15是表示S/N的值相对记录层的M值而变化的图表。

    图16是表示经过1000秒之后本发明的磁性记录媒体的标准化输出相对磁化稳定因子Hc/Mr而变化的图表。

    【具体实施方式】

    以下对于本发明的磁性记录媒体及使用该磁性记录媒体的磁性记录装置的实施例进行具体地说明。在以下的实施例中，作为磁性记录媒体，制作磁盘(硬盘)，但本发明也可以适用于软盘、磁带、磁卡等其它形态的磁性记录媒体或磁性记录装置。

    在本发明的磁性记录媒体中，可以使用各种垂直磁化膜作为记录层材质，但是，在使用CoCr系多结晶膜、或交互层叠多层Co与Pd的所谓人工晶格膜的场合特别有效。在使用这些结晶系的记录层的场合，记录层的面内方向的交换结合力可以通过如后所述的记录层的结晶粒子的大小或面内方向的连续性等的结晶粒构造来控制。由此，能够得到能够记录微细磁区的性能和通过磁性功能层承担的记录的辅助及信息保存时的热稳定化的复合效果。

    另外，在本说明书中，术语“人工晶格”是指以单原子或多原子的厚度沿一个方向相互周期性地层叠多种不同物质而得到的构造。也将具有这样的人工晶格构造的膜称为人工晶格膜或交互层叠多层膜。在本说明书中以例如“Co/Pd”来标记此膜的构成。

    作为在记录层中使用人工晶格膜的例子，主要以多原子或单原子程度的厚度交互层叠铂族元素和过渡金属元素的人工晶格膜较适宜。铂族元素利用例如Pt和Pd的至少一方得到。而且，过渡金属元素利用例如Co、Fe等得到。这样的膜能够在室温或比较低的基板温度下成膜，而且因为具有大的磁各向异性，所以适合作为高密度记录用的记录层。

    进一步详细地说，作为记录层，最好为交互层叠具有从0.05nm～0.5nm的范围选择的膜厚的Co层和具有从0.5nm～2nm的范围选择的膜厚的Pd层的Co/Pd人工晶格膜、或者交互层叠具有从0.05nm～0.5nm的范围选择的膜厚的Co层和具有从0.1nm～2nm的范围选择的膜厚的Pt层的Co/Pt人工晶格膜。这样构造的人工晶格膜最容易发现垂直磁各向异性。

    在利用这些人工晶格层形成记录层的场合，不管哪一层包含添加元素都可以。通过使其包含添加元素，发生组成的摇动，能够降低记录层的面内方向的磁性交换结合力。添加元素可选用Si、Zr、C或B，特别地最好选用B。

    本发明中，记录层可以使用通常的喷溅装置制膜，例如，可以通过并列设置由不同材料构成的两个以上的靶，使基板托架相对各个靶交互地相对移动而形成。或者，也可以通过将直径不同的至少两种环形靶配置在同一平面而且同轴配置，使基板配置成与这些靶相对，使环形靶交互放电来制膜。

    作为记录膜的膜厚度，从记录再生特性出发存在合适范围。将记录层的膜厚增厚的话，记录磁区的边界容易乱，这成为噪声的原因。而且，微小磁区的形成也变得困难。另一方面，记录层非常地薄的话，再生信号输出降低，而且，记录磁区的热稳定性降低，在室温下伴随时间的经过产生再生输出降低的问题。在选择合适的范围作为记录层的膜厚的场合，记录层的材质或磁性特性成为规定的主要因素。在本发明中，特别是利用CoCr系多结晶膜、Co/Pd人工晶格膜、Co/Pt人工晶格膜构成各种磁性记录媒体，调查由于膜厚而引起的S/N值的变化。根据后述的实施例的结果(参照图13)可以看出，在记录层的膜厚为5nm～60nm的场合，能够得20dB以上的S/N，为较合适的范围。该膜厚度的范围是后述的t的范围。另外，从记录性能的出发，记录层在相对基板表面垂直的方向测量时的顽磁力为1.5[kOe]～10[kOe(千奥斯特)]为宜。

    作为构成本发明中的磁性记录媒体的记录层的其它材料，CoCr系的多结晶膜等较为适宜。该材料也可以通过结晶粒子的大小、面内方向的连续性等、或结晶粒构造控制记录层的面内方向的交换结合力。作为CoCr系材料，可以举出CoCrPt、CoNiCr、CoCrTa等，但是，从能够得到高顽磁力观点出发，CoCrPt特别适宜。

    进一步，通过添加氧元素，记录层具有磁性结晶粒子被氧化物包围的构造，可以降低结晶粒之间的磁性的相互作用，成为低噪声的磁性记录媒体。在这种场合，记录膜中的氧元素含有率为5～20at％较适宜。在氧元素含有量比5at％少的情况下，磁性粒子之间的分离不充分，媒体噪声的降低也不充分。另外，氧元素含有量比20at％多的情况下，因为氧元素被摄入磁性结晶粒内，由于磁性特性的降低，S/N比降低。使氧元素含量在5at％以上的话，磁性粒子之间进一步分离，实现媒体噪声的降低，另外，使氧元素含量在20at％以下的话，氧元素不会被摄入磁性结晶粒内，能够得到良好的S/N比。

    含有氧元素的CoPtCr合金磁性膜可以通过将含有氧元素的CoPtCr合金作为靶材料进行喷溅而形成。另外，通过利用氩(Ar)氧的混合气体作为喷溅气体，适当调节该混合比，可以在CoPtCr合金磁性膜中导入氧元素。

    进一步，在含有氧元素的CoPtCr合金磁性膜中，最好含有3～15at％的Si或Mg。通过在含有氧元素的CoPtCr合金磁性膜中，以3～15at％的含量混入Si或Mg，可以提高磁性记录媒体的顽磁力和实现低噪声化。

    作为在含有氧元素的CoPtCr合金磁性膜中混入Si或Mg的方法，有利用使SiO₂或MgO以几％～几十％的比率混入CoPtCr靶中的靶进行喷溅的方法。在该方法中，不仅可以调整Si或Mg的含有量而且还能够调整氧元素的含有量，形成的CoCrPt合金磁性膜成为在Co磁性结晶粒周围存在SiO₂或MgO的构造。

    为了使为CoPtCr合金磁性膜的记录层的易磁化轴方向相对膜面朝向垂直方向，使记录层为所谓的垂直磁化膜，设用于控制结晶取向性的基底层。例如，作为基底层，可以使用以CoCrRu为主体的合金膜。因为CoCrRu膜的结晶构造与记录层相同具有hcp构造，所以通过利用此取向膜作为基底层，能够使为记录层的易磁化轴的c轴相对面内沿垂直方向结晶取向。

    另外，该CoCrRu除了控制记录层的结晶取向性的作用之外，还具有控制记录层和磁性功能层的磁性结合的状态的作用。例如，在磁性功能层的顽磁力比较大的场合(例如，后述实施例3的场合)，作为磁性功能层和记录层的磁性结合，交换结合是适宜的。在此例中，交换结合主要能够在CoCrRu膜具有磁性的场合，或由于与记录层或者磁性功能层的接触而在CoCrRu膜感应出磁性的场合被发现。作为CoCrRu膜的组成比的条件，在Co对Cr的组成比率中，Cr为50原子％以下即可。作为膜厚，在50nm以下能够发挥上述效果。另一方面，厚度低于5nm的话，记录层的结晶取向性降低。另外，膜厚比20nm还厚的话，第2基底层的结晶粒粗大化，产生媒体噪声增大记录特性降低等其它问题的主要因素。从而，作为第2基底层的膜厚为5～20nm比较适宜。在这样的方式中，通过使记录层和磁性功能层交换结合，能够进一步达到本发明的作用和效果。

    在本发明中，“在面内方向具有顽磁力的磁性功能层”由模拟软磁体构成，并且在构成磁性记录媒体的状态下，面内方向的顽磁力在公式(2)、较佳公式(6)(或者是公式(4)、较佳公式(7))所示的范围内。作为磁性功能层所采用的材料，第一可以通过含有Pt、Pd、Rh、Au、AgCu中的至少一个的贵金属和Fe、Co、Ni中的至少一个过渡金属的合金构成。特别是，含有Pt或Pd和Co或Fe的合金层较适宜。

    这些合金膜具有易磁化轴在面内而且在面内方向具有顽磁力的模拟软磁性特性。例如，在PtCo合金中，能够通过Pt和Co的组成比和制膜条件，控制顽磁力等的磁性特性。通过后述的实施例的实验，发现使PtCo合金的组成比在Co10～70原子％和85～100原子％的范围内的话，顽磁力能够调整在大约10～6000e范围内。在该范围的顽磁力Hc中，依据公式(6)，反过来计算剩余磁化Mr的较佳范围为200～500(emu/cc)。

    进一步，在上述PtCo合金中，为了付加面内方向的磁各向异性，可以设基底层。该基底层通过使磁性功能层相对基底层晶体取向接长地成长来付加面内方向的磁各向异性。从结晶晶格的匹配性的观点出发，可以使用Cr或CrTi、CrV等的Cr合金、或Mo、W等的材料。

    另外，作为构成磁性功能层的第2材料，人工晶格膜较适宜。例如可以采用交互层叠具有从0.8nm～3.0nm的范围选择的膜厚并至少包含Co的层、具有从1.0nm～10.0nm的范围选择的膜厚并包含Pt和Pd的至少一方的铂族的层而形成的Co/Pd或Co/Pt等人工晶格膜。人工晶格膜一般地能够通过调整其层叠周期或者是铂族层的厚度或Co层的厚度得到特定的磁性特性，但是，在采用上述的层叠构造的场合，人工晶格膜成为磁性功能层。

    作为构成磁性功能层的第3材料，具有使从Ta、Nb、Z的中选择的至少一种元素的氮化物或碳化物均匀分散在Fe中的微结晶构造的磁性膜，例如FeTaC等较适宜。另外，也可以是以CoZr为主体，在其中含有从Ta、Nb、Ti中选择的至少1种的元素的非晶质合金。作为具体的材料，可以采用具有高导磁率的CoTaZr、CoNbZr等。

    作为构成磁性功能层的其它材料，可以采用例如NiFe、ErFeCo、GdFeCo、Co、Fe、TmFeCo、或CoCr系多结晶膜等材料。另外，作为磁性功能层的材料，使用在与膜面垂直的方向具有高导磁率的物质为宜。

    在上述CoCr系的多结晶膜中，也可以进一步添加氧元素。例如，CoCrPt膜可以通过添加氧元素控制其面内方向的顽磁力。在后述的实施例3的组成的面内磁化膜(磁性功能层)中，在不添加氧元素的膜中具有大约2.1(kOe)的顽磁力，但是，在添加氧元素的场合，伴随添加量的增加面内方向的顽磁力降低。在这样的CoCrPt系的面内磁化膜中，全体地由于氧元素的添加而顽磁力降低。从而，氧元素添加量超过大约40原子％的话，变成非磁性。因此，在40原子％以下的范围内添加氧元素控制面内方向的顽磁力，作为磁性记录媒体可以调整构成时的磁性特性以满足公式(2)、较佳公式(6)、或者公式(4)、较佳公式(7)。

    在采用任意的材料的场合，为了使其具有磁性功能层的功能，控制其组成比或层叠构造。即，调整并使用上述材料，以便作为磁性特性，磁性功能层的垂直磁各向异性常数Ku满足公式(1)，并且/或者磁性记录媒体构成时的面内方向的顽磁力满足公式(2)、较佳公式(6)、或者是公式(4)、较佳公式(7)。作为顽磁力的控制方法，最好采用对磁性功能层所采用的上述材料，微量地添加氧元素或氮元素并进行调整的方法。

    对如上述作为磁性功能层的材料举出的系微量地添加氧元素和氮元素的话，成为这些金属的氧化物或氮化物的相混存在合金相中的状态。这样氧化物相或氮化物相的点成为磁壁沿面内方向移动时或磁化反转时的阻塞点(pinning point)，成为发生顽磁力的主要因素。因此，通过氧元素或氮元素的添加的程度能够控制顽磁力的大小。

    对于用于得到合适的顽磁力的氧元素或者氮元素的添加量，如以下所述。首先，为了产生适当的顽磁力，添加0.1原子百分比(％)以上的氧元素或氮元素。接下来，添加30原子百分比以下的氧元素或氮元素的话，磁性功能层和记录层的交换结合变强，可以充分得到为本发明的目的的磁化的稳定化效果。从而，使氧元素和氮元素合起来，添加0.1原子厚百分比以上30原子百分比以下是适宜的。可以看出这对于上述的磁性功能层的材料全体有效。在各系中，可以进行各种调整，以该浓度范围进行氧元素或氮元素的添加，调整磁性特性，以便使Ku满足公式(1)，并且/或者使磁性记录媒体构成时的面内方向的顽磁力满足公式(2)，较佳公式(6)、或者公式(4)、较佳公式(7)，成为特定的值。另外，作为磁性功能层的膜厚，全体在20～150nm的范围内调整，从得到较佳特性上讲是适当的。

    作为上述磁性功能层的制造方法，采用氩(Ar)和氧的混合气体作为喷溅气体，适当调节氩(Ar)和氧的混合比。由此，可以在分散的状态下将氧元素导入面内磁性层中。

    在记录层使用人工晶格膜、在磁性功能层也使用相同材料系的人工晶格膜的场合，在记录层和磁性功能层，成为各层厚度或层叠周期不同的层叠构造。磁性功能层在面内具有易磁化轴，能够调整其面内方向的顽磁力等。层叠在磁性功能层上的记录层在与膜面垂直的方向具有易磁化轴，控制层叠构造以便成为沿其垂直方向具有1.5kOe～10kOe的顽磁力的垂直磁化膜。于是，综合地进行调整以便使磁性记录媒体构成时的面内方向的顽磁力和垂直方向的剩余磁化等满足公式(2)、较佳公式(6)或者是公式(4)、较佳公式(7)。

    另外，这样在记录层和磁性功能层中都采用人工晶格膜的场合，如图3所示，通过在记录层和磁性功能层之间设置的过渡区域以使其层叠周期或各层的膜厚等连续地变化，由于能够提高磁束的密闭性等，所以可以进一步取得热稳定性提高的效果。

    在图11中表示在后述的实施例进行的磁各向异性相对Co/Pd人工晶格膜的Co膜厚而变化的测定例。如图11所示，人工晶格膜一般在Co层薄的区域显示垂直磁各向异性。因此，最好将Co层为0.8nm以下的人工晶格膜作为记录层的构造的基础，除此之外，将Co层厚0.8nm以上的范围的人工晶格膜作为磁性功能层的构造的基础，分别进行控制以便成为适当磁性特性。

    从其它的磁性特性的必要性出发，在本发明中，作为磁性功能层，例如交互地层叠具有从0.8nm～3.0nm的范围选择的膜厚并至少含有Co的层、具有从1.0nm～10.0nm的范围选择的膜厚并含有Pt和Pd的至少一方的铂族的层而形成的Co/Pd或Co/Pt等人工晶格膜是适宜的。

    另外，通过在磁性功能层和记录层中分别适当地添加不同的元素，能够进行磁性特性的调整。这样通过在磁性功能层中使用与记录层相同系的人工晶格膜，给两层带来层叠在磁性功能层的下方的晶种层的效果即控制结晶取向性或晶粒直径使其适当化的效果，能够实现记录性能的良好状态。

    作为晶种层的材料，可以使用例如Pd元素和从由Si、B、C及Zr构成的群中选择的至少一种元素。特别是，由Pd和Si、或Pd和B构成较适宜。膜厚最好在1nm～30nm的范围内。

    进一步，在本发明中，也可以在上述磁性功能层的下方设置软磁性基底层。该软磁性基底层在垂直磁性记录媒体中使用单磁极磁头进行记录时，从记录用磁头的主磁极发出的磁束通过记录层后使其沿面内方向通过软磁性基底层内，回流至记录用磁头的辅助磁极，形成闭合磁场回路。由此降低磁束回流的损失，通过能够高效率地向记录层施加强磁场，提高记录特性。因为软磁性基底层不产生面内方向的顽磁力和垂直方向的剩余磁化，不会对涉及表示本发明的效果范围的公式(2)及公式(6)、公式(4)、公式(7)的测定带来影响，所以能够在层叠该层的状态下进行评价。另外，通过使软磁基底层具有本发明的磁性功能层的磁性特性，能够发挥与上述磁性功能层相同的效果。

    本发明的磁性记录媒休的基板可以使用例如铝·镁(Al·Mg)合金基板、玻璃基板、石墨基板等非磁性基板。也可以在铝·镁(Al·Mg)合金基板上以镍·磷(Ni·P)镀表面。也可以使基板边旋转边向基板表面喷金刚颗粒或通过研磨用沙布对基板表面进行平坦处理。

    为了使基板与层叠在其上的磁性薄膜的密接性提高，也可以在基板上形成Ti、Si、Cr等的粘接层。

    在记录层上可以具有保护层。作为保护层，可以采用例如非晶质碳、含有硅的非晶质碳、含有氮的非晶质碳、含有硼的非晶质碳、氧化硅、氧化锆(Zr)和立方晶系氮化硼中的任意一个。

    为了使其具有良好的耐磨性，可以在保护层上涂敷润滑剂。作为润滑剂，使用主链构造由碳、氟、氧3种元素组成的全氟聚醚系高分子润滑剂。或者也可以使用氟取代烷基化合物作为润滑剂。如果具有稳定地滑动和持久性的材料的话，也可以使用其它有机系润滑剂或无机系润滑剂。作为润滑剂层的膜厚，作为平均值为0.5nm～3nm较适宜。

    [实施例1]

    图1表示磁性记录媒体100的概况剖面图。磁性记录媒体100在基板1上依次具有粘接层2、磁性功能层3、记录层4、保护层5和润滑剂层6。在磁性功能层3中使用添加氧元素的PtCo合金、在记录层4中使用Co/Pd人工晶格膜。主要通过磁控管喷溅法形成具有这样的层叠构造的垂直磁性记录媒体100。喷溅时达到的真空度各层都设定为高于5×10^-6Pa的高真空，作为喷溅气体，主要使用纯度为6N以上的Ar气、Kr气或者以这些气体为主体的混合气体。另外，制造膜时的基板温度为室温。以下对各层的制造方法进行说明。

    (粘接层)

    首先，准备直径65mm的玻璃基板1，通过连续喷溅装置在玻璃基板1上制造厚度为5nm的Ti膜作为粘接层2。

    (磁性功能层)

    接下来，在粘接层2上形成添加氧元素的PtCo合金膜作为磁性功能层3。

    在本实施例中，添加氧元素的PtCo合金的磁性功能层3通过使Pt和Co的二个靶同时放电即所谓的共同喷涂法来制膜。作为喷溅气体，导入含有分压比1.5％的氧元素的Ar来进行制膜，来向膜中添加氧元素。其结果得到原子组成比Pt∶Co∶O＝63∶35∶2的氧元素添加PtCo合金。其膜厚为50nm。另外，在磁性功能层3的制膜时，沿媒体基板的半径方向放射状地施加约50～1500Oe的磁场。由此，可以使磁性功能层3成为在面内方向中与记录磁道垂直的方向即媒体半径方向具有易磁化轴的磁性膜。

    (记录层)

    在磁性功能层3上制膜，以形成Co和Pd的人工晶格构造的记录层4。在记录层4的制膜时，在Ar气体中交互开闭Co靶和Pd靶的开闭器进行喷溅制膜。由此，形成交互层叠Co层和Pd层的人工晶格构造的记录层4。Co层的1层的膜厚为0.11nm，Pd层的1层的膜厚为0.92nm，Pd层和Co层的层叠数目是Pd层为26层、Co层为25层。

    (保护层)

    接下来，在记录层4上，通过DC磁控管喷溅法形成由非晶形碳构成的保护层，膜厚3nm。

    (润滑剂层)

    接下来，通过浸渍法在保护层5上形成膜厚1nm的全氟聚醚等润滑剂层作为润滑剂层6。这样，制作如图1所示的具有层叠构造的磁性记录媒体100。

    如本实施例所述，在记录层4和磁性功能层3直接接触的层叠构造中，交换结合力在两者之间起作用。其样子示意地表示在图7中。进行记录后，由于该交换相互作用，磁性功能层3的表面的磁矩都朝向记录层4的磁化方向。进一步，磁矩沿从记录层4的磁化产生的磁束定向，在磁性功能层3内形成连接记录层4的磁区间的微型闭合磁路。在这样的磁性构造中，从记录层4的表面的磁极发生的磁束有效地被再生用磁头检测出，因此，可以实现高输出。

    [Mr和Hc的关系]

    为了调查磁性功能层的面内方向顽磁力Hc与记录层的垂直方向的剩余磁化Mr的适当关系进行如下实验。控制在各实施例中所述的记录层和磁性功能层的层叠构造或组成比，制作Mr和Hc为各种各样组成的各种磁性记录媒体，评价热稳定性。在制造实施例1的磁性记录媒体时，通过使构成记录层的Pd层和Co层的多层膜构成中的Co层的膜厚变化，调制记录层的剩余磁化Mr的值。另外，通过变更添加氧元素的PtCo合金的组成比和氧元素添加量进行调制，以使磁性功能层具有各种面内方向顽磁力Hc。另外，在CoCr系多结晶膜的记录层中，调整Co组成比控制剩余磁化Mr。另外，在采用Pd/Co人工晶格膜的磁性功能层中，调整成膜时的喷溅气压等处理参数，进行面内方向顽磁力Hc的控制。这样，调制组合具有各种面内方向顽磁力Hc的磁性功能层和具有各种剩余磁化Mr的记录层的磁性记录媒体，对其热稳定性进行评价。制作的媒体的Mr是50、210、330、420和500(emu/cc)。作为评价方法，在媒体中进行记录，测定此后由于时间经过而引起的再生信号的标准化输出的变化(称为热减磁率特性)。使测定环境为70℃，在更严格的条件下进行测定。一般地，在热稳定性高的磁性记录媒体中，经过1,000秒后其输出没有降低。该测定利用在后述的实施例5中所述的装置和方法进行。

    将对各磁性记录媒体的面内方向的顽磁力，描绘其经过1,000秒后的标准化输出的变化的图表表示在图9中。另外，将以第1磁化稳定因子Hc/Mr为基准再次描绘这些数据的图表表示在图16中。本验证是对具有各种磁性特性(Mr＝50、210、330、420、500)的多个磁性记录媒体进行的，从此图表可以看出图表上的数据示出了连贯的倾向。即记录磁化的稳定性依赖于本发明人发现的磁化稳定因子Hc/Mr，通过将磁化稳定因子Hc/Mr调整在限定的范围内，能够极其稳定地保持记录磁化。具体地讲，该图表表示经过1,000秒后的标准化输出的变化收敛在1％以内(第1)的磁化稳定因子Hc/Mr为0.05≤Hc/Mr≤2.5。通过图16的结果，可以看到与磁化稳定因子Hc/Mr极小的媒体相比，具有一定程度的大的值的媒体热稳定性变高。于是，在磁化稳定因子Hc/Mr高的一侧，可以看到热稳定性再次变得恶化。这是因为磁性功能层的顽磁力过大，在记录时磁性功能层不能按照记录磁区的磁化方向磁化反转，不能构成磁化的稳定化所必要的闭合磁路。因为如果不能形成该闭合磁路的话，会反过来向使记录磁区活动的方向发挥作用，作为结果，热稳定性恶化。另外，因为在该状态下在记录时不能在记录磁区记录特定大小的磁区，所以与其它媒体相比，S/N也恶化。

    [组成与磁性功能层的顽磁力的关系]

    在实施例1的媒体中，在对磁性功能层的PtCo合金薄膜的组成进行种种变更的场合，对于面内方向的顽磁力(Hc)如何变化进行调查。将PtCo合金薄膜的由于组成比而引起的面内方向的顽磁力(Hc)的变化表示在图10中。根据该结果，使PtCo合金的组成比在Co10～70原子％及85～100原子％的范围内的话，顽磁力为大约10～6000e。对于该范围的顽磁力Hc，按照公式(6)对剩余磁化Mr的合适范围进行逆运算为200～500(emu/cc)。基本上在本发明中，按照公式(2)、较佳公式(6)、或者公式(4)、较佳公式(7)设定记录层和磁性功能层的磁性特性，但是，在垂直记录媒体中，记录层的剩余磁化Mr作为典型值为200～500(emu/cc)的范围。可以看出通过采用上述的材料，能够容易地将顽磁力调整在大约10～6000e的范围内，特别适于本发明的磁性功能层。

    [实施例2]

    接下来，说明在记录层和磁性功能层的两方使用Co和Pd的人工晶格膜的磁性记录媒体的实施方式。将该磁性记录媒体20的概况剖面图表示在图2中。

    (粘接层)

    与实施例1同样，在玻璃基板21上制膜形成粘接层22。

    (软磁性基底层)

    接下来，在粘接层22上层叠软磁性基底层23。以Fe₇₉Ta₉C₁₂作为材料制膜，膜厚200nm。进一步，在真空中通过石墨加热器在450℃的温度下对制膜的Fe₇₉Ta₉C₁₂加热30秒后，慢慢冷却。

    (晶种层)

    接下来，作为最佳控制记录层27的结晶取向性的层形成晶种层24。在本实施例中，在软磁基底层23上形成膜厚5nm的Pd₆₀B₄₀作为晶种层24。制膜通过共同喷涂法即将氩气导入喷溅室内，向Pd靶施加DC电压(直流电压)，向B靶施加RF电压(射频电压)来进行。

    (磁性功能层)

    人工晶格膜的磁性功能层25利用Co靶和Pd靶交互开闭开闭器的同时进行喷溅而制膜，交互层叠Co层和Pd层。并且，作为喷溅气体导入Ar，使其压力为4mTorr。为了使该系的人工晶格膜为面内磁化膜，作为喷溅Ar气压为5mTorr以下较适宜。Co层的1层的膜厚为1.2nm，Pd层的1层的膜厚为5.7nm，层叠数目是Pd层为11层、Co层为10层。另外，在磁性功能层25的制膜时与实施例1同样，在媒体基板的半径方向放射状施加约50～1500Oe的磁场，使磁性功能层25的易磁化轴方向在面内方向并且为与记录磁道垂直的方向(媒体半径方向)。

    (记录层)

    在本实施例中，通过与实施例1相同的方法对人工晶格膜的记录层27进行制膜。交互层叠Co层和Pd层的人工晶格构造的记录层27的Co层的1层的膜厚为0.11nm、Pd层的1层的膜厚为0.92nm，Pd层和Co层的层叠数是Pd层为26层、Co层为25层。

    并且，在本实施例中，在记录层25和磁性功能层27之间设置过渡区域26。通过设置过渡区域26，使记录层25和磁性功能层27之间的层叠构造连续地变化。如图3所示，过渡区域26具有5周期层叠Co/Pd的构造，过渡区域的Co层和Pd层的膜厚连续地变化以便从磁化对应层25中的Co层和Pd层的膜厚接近记录层27的Co层和Pd层的膜厚。由此，记录层25和磁性功能层27通过膜厚呈线形变化的过渡区域26连接起来。

    在记录层27上形成的保护层28和润滑剂层29(参照图2)的制造程序和材料与实施例1同样构成。

    [磁各向异性与Co/Pd人工晶格膜中的Co膜厚的关系]

    使在该实施例中制作的Co/Pd人工晶格膜的Co膜厚以各种值变化，对重直磁各向异性能量的变化进行调查。此时的Pd层的厚度为0.8mm、1.6mm、3.2mm、6.4mm的各膜厚，使其分别与各膜厚的Co层组合制作(磁性媒体)。将磁各向异性相对Co/Pd人工晶格膜的Co膜厚的变化的测定结果表示在图11中。如图11所示，Co层在薄的区域显示出垂直磁各向异性。另外，也可以看出垂直磁各向异性能量基本不依存于Pd层的厚度，其几乎存在于图11的图表的直线上。

    [实施例3]

    参照图4说明本发明的另一不同的实施方式。将在本实施例中制作的磁性记录媒体的概况剖面图表示在图4中。如图4所示，磁性记录媒体40具有在基板41上依次层叠第1基底层42、磁性功能层43、第2基底层44、记录层45、保护层46和润滑材料层47的构造。在磁性功能层43和记录层45中，都使用CoCr系多结晶膜，具体地讲使用添加氧元素的CoCrPt。磁性功能层43在面内方面具有易磁化轴，记录层45在与膜面垂直的方向具有易磁化轴。通过由第1基底层42和第2基底层44分别控制磁性功能层43和记录层45的结晶取向性，控制磁性功能层43和记录层45的易磁化轴方向。另外，基板41、保护层46和润滑材料层47与上述实施例同样地形成。

    (第1基底层)

    使用直径65mm的圆板状玻璃基板41，在其上层叠厚度10nm的Cr作为第1基底层42。

    (磁性功能层)

    在本实施例中，作为CoCr系材料的磁性功能层43，使用添加氧元素的CoCrPt膜。通过CoCrPt膜添加氧元素，能够控制其面内方向的顽磁力。例如，在不添加氧元素的面内磁性层(磁性功能层)的场合，面内方向的顽磁力大约为2.1(kOe)，与此相对，在添加氧元素的面内磁性层(磁性功能层)的场合，伴随氧元素的添加量的增加，面内方向的顽磁力降低。

    在本实施例中，通过DC磁控管喷溅装置，使用Co₇₄Cr₁₄Pt₁₂作为喷溅靶，在第1基底层42上形成CpCrPt-O的磁性功能层43。在制膜时使用氩与氧的混合气体作为喷溅气体，对混合气体的全压进行调节使其为10mTorr。氧元素通过将其分压在0～15×10^-5Torr的压力范围内适当调节，能够在磁性层中添加特定的量。在本实施例中，使氧分压为4.5×10^-5Torr而制膜，得到在膜中含有约22原子％氧元素的CoCrPt-O的面内磁层(磁性功能层)43。该膜厚为30nm。另外，在磁性功能层43的制膜时，沿媒体基板的半径方向放射状地施加约50～1500Oe的磁场，使磁性功能层43的易磁化轴的方向在面内方向并且成为与记录磁道垂直的方向(媒体半径方向)。

    (第2基底层)

    在本实施例的磁性记录媒体中，为了控制为含有氧元素的CoPtCr合金磁性膜的记录层45的结晶取向性，使用以CoCrRu为主体的合金膜作为第2基底层44。

    靶的组成为Co₆₀Cr₂₀Ru₂₀(at％)，喷溅条件为气压3.0Pa、输入功率500W。第2基底层44的膜厚为10nm。

    (记录层)

    在本实施例的磁性记录媒体中，使用含有氧元素的CoPtCr合金磁性膜作为记录层45。

    在本实施例中，通过RF喷溅在第2基底层44上形成含有氧元素的CoPtCr合金磁性膜作为记录层45。喷溅条件为氩气压3.0Pa、输入功率500W，靶的组成为Co₆₆Pt₂₀Cr₁₄(at％)一O(CoPtCr∶O＝91∶9mol％)。记录层45的膜厚为20nm。

    (保护层及润滑材料层)

    与上述实施例同样，通过DC喷溅在记录层45上形成C(碳)膜的保护层46，进一步在保护层46上涂敷润滑剂形成润滑剂层47。与上述实施例同样，将这样得到的磁性记录媒体40安装在磁性记录装置内，评价其记录再生特性。

    对于通过上述实施例1～3制造的各磁性记录媒体，分别测定与基板面垂直方向的剩余磁化Mr、基板面内方向的与记录磁道垂直的方向的顽磁力Hc0、与基板面垂直的方向的顽磁力Hc1及与基板垂直的方向的单位面积的剩余磁矩M。其结果如表1所示。

    [表1]Mr(emu/cc)Hc1(kOe)    Hc0    (Oe) 公式(2) 公式(6) M(×10^-3emu /cm²) 公式(4) 公式(7)实施例1约420约3.6    80 21≤Hc≤1050 21≤Hc≤504 1.13 9.0≤Hc≤5650 9.0≤Hc≤2712实施例2约440约3.2    140 22≤Hc≤1100 22≤Hc≤528 1.17 9.4≤Hc≤5850 9.4≤Hc≤2808实施例3约450约4.4    930 22.5≤Hc≤1125 22.5≤Hc≤540 0.90 7.2≤Hc≤4500 7.2≤Hc≤2160

    已知实施例1和实施例2的磁性记录媒体满足公式(2)、(6)、(4)和(7)，实施例3的磁性记录媒体满足公式(2)、(4)和(7)。

    以上对于依据本发明的磁性记录媒体的实施例进行了说明，但是，记录层和磁性功能层等的各层的构成或组合，不限定于上述的实施例，可以任意地选择并调整适宜的磁性特性实施本发明，以在构成磁性记录媒体的状态下，满足公式(2)、最佳公式(6)、或者公式(4)、最佳公式(7)。

    [实施例4]

    除使磁性功能层为交互层叠Co层和Pt层的Co/Pt的人工晶格膜，Co层的每1层的膜厚为0.4nm，Pt层的每1层的膜厚为1.1nm，Pt层和Co层的层叠数目Pt层为15层、Co层为15层以外，与实施例1同样制作磁性记录媒体。

    (比较例1)

    在实施例2中，除没有设置磁性功能层和过渡区域以外，与实施例2同样制作磁性记录媒体。

    (比较例2)

    在实施例1中，除使磁性功能层为Co/Pt的人工晶格膜，Co层的每1层的膜厚为1.5nm，Pt层的每1层的膜厚为5.7nm，Pt层和Co层的层叠数目Pt层为9层、Co层为9层以外，与实施例1同样制作磁性记录媒体。

    (比较例3)

    在实施例1中，除使磁性功能层为Co/Pt的人工晶格膜，Co层的每1层的膜厚为0.4nm，Pt层的每1层的膜厚为1.1nm，Pt层和Co层的层叠数目Pt层为65层、Co层为65层以外，与实施例1同样制作磁性记录媒体。

    在实施例1～4及比较例1～3中制作的磁性记录媒体的磁性特性及记录再生特性(S/N值)如表2所示。

    [表2]  Ms  (emu/cc)  t  (nm)  2πMs²  (10⁶erg/cc)  Ku  (10⁶erg/cc)  Ku/2πMs²  S/N  (Db)实施例1  440  50  1.216  1.1  0.9047481  26.3实施例2  220  75  0.304  -1.2  -3.947992  25.7实施例3  450  30  1.272  -2.5  -1.965872  25.3实施例4  250  22.5  0.393  2.3  5.8598726  22.4比较例2  240  65  0.362  -1.8  -4.976115  18.5比较例3  210  65  0.277  1.7  6.1383364  19.2比较例1  -  -  -  -  -  19.4

    根据该结果，将该磁各向异性能量Ku的范围汇总为具体的值。在表2的实验结果中，利用为反磁场能量的2πMs²表示成为S/N值超过20dB的范围的Ku范围的话，可以确认调整磁性特性以满足

    -4×2πMs≤Ku≤6×2πMs²……(1)的关系的媒体，作为高密度记录时的S/N值，都显示了20dB以上的良好的记录再生特性。

    [记录层的Mr和S/N的关系]

    利用在上述实施例中制造的各磁性记录媒体，调查适于记录的剩余磁化Mr和S/N的关系。在剩余磁化Mr的调整中，控制记录层的组成比和成膜条件。在Pd/Co人工晶格膜的记录层中，主要使Co层的膜厚变化。另外，在CoCr系多结晶膜的记录层中，使Co的组成比变化。将其结果表示在图14中。S/N的测定条件与后述的实施例5相同。可以看出该结果示出S/N值对于各材质的记录层大致同样的变化。另外，可以看出在记录层的剩余磁化Mr满足50≤Mr≤500(emu/cc)的场合，能够得到20dB以上的S/N。

    [记录层的Mr与膜厚的关系]

    另外，对于记录层的膜厚的适宜范围，利用在上述实施例中制造的磁性记录媒体，调查其与S/N的关系。利用Pd/Co人工晶格膜及CoCr系多结晶膜作为记录层，变化各种膜厚制作媒体。在与后述实施例5同样的测定条件下调查S/N。可以看出该结果示出S/N值对于各材质的记录层大致同样的变化，在如图13所示的膜厚在5nm～60nm范围内的记录层中，可以得到20dB以上的S/N。

    [磁性记录装置]

    以下，对于本发明的磁性记录装置进行说明。

    由于本发明的磁性记录装置具备上述磁性记录媒体，所以能够以高的面记录密度记录信息，并且具有热稳定性优良的信息保持能力。

    在本发明的磁性记录装置中，磁头可以由用于在磁性记录媒体中记录信息的记录用磁性头、用于再生记录在磁性记录媒体中的信息的再生用磁头构成。记录用磁头的间隙长最好是0.2μm～0.02μm。间隙长超过0.2μm的话，以400kFCI以上高线记录密度进行记录是困难的。

    再生用磁头能够利用磁阻效应元件构成。再生用磁头的再生屏蔽间隔最好是0.2μm～0.02μm。再生屏蔽间隔与再生分解能直接相关，越短分解能越高。再生屏蔽间隔的下限值最好根据元件的稳定性、信赖性、耐电压特性、输出等在上述范围内适当选择。

    在本发明的磁性记录装置中，驱动装置可利用使磁性记录媒体旋转驱动的轴构成，轴(spindle)的旋转速度最好是每分钟3000转～20000转。慢于每分钟3000转的话因为数据传输速度变低所以不是所希望的。而且，如果超过每分钟20000转的话，因为轴的噪声和发热变大也不是所希望的。考虑其旋转速度，磁性记录媒体和磁头最合适的相对速度为2m/秒～30m/秒。

    [实施例5]

    通过上述的各磁性记录媒体的制造工序，制作多枚磁性记录媒体。如图12所示，将该磁性记录媒体200装入磁性记录装置500。在本实施例中，制造分别采用涉及上述实施例1～实施4的磁性记录媒体作为磁性记录媒体200的4种磁性记录装置500。

    磁性记录装置500具备：磁性记录媒体200、用来旋转驱动磁性记录媒体200的旋转驱动装置89、磁头82、使磁头82在磁性记录媒体上移动到所希望的位置的头驱动装置90、记录再生电路86。头驱动装置88由传动装置84和驱动电路85构成。进一步，磁性记录装置500具备：吊架83、记录再生电路86、定位电路87、接口控制电路88等。

    磁头82是将记录用磁头(图中未示出)和再生用磁头(图中未示出)一体化的磁头。记录用磁头是薄膜磁头，该薄膜磁头包含使用具有2.1T的高饱和磁束密度的软磁性层的单磁极型写入元件，再生用磁头是具有巨大磁阻效应的双重旋转阀(dual spin valve)型GMR(GiantMagneto-Resistiv)磁头。

    该一体型的磁头82通过吊架83保持，吊架83被由传动装置84和驱动电路85组成的磁头驱动装置90控制。吊架83及驱动电路85分别与定位电路87连接。定位电路87与接口控制电路88连接，接口控制电路88与记录再生电路86连接。而且，记录再生电路86通过吊架83与磁头82连接。

    磁头82的单磁极型写入元件能够在信息记录时根据记录在磁性记录媒体中的数据施加磁场在磁性记录媒体中记录信息。磁头82的GMR读入元件能够检测出来自磁性记录媒体的泄漏磁场的变化对记录在磁性记录媒体中的信息进行再生。记录再生电路86能够将记录在磁性记录媒体200中的数据符号化，并向磁头82的单磁极型写入元件发送记录信号。另外，记录再生电路86能够通过磁头82的GMR读入元件对检测出的来自磁性记录媒体200的再生信号进行译码。

    在这样构成的磁性记录装置500中，多个磁性记录媒体200通过旋转驱动装置89同轴旋转，在磁性记录媒体200的旋转时，进行控制使磁头82的底面与磁性记录媒体200的表面的距离为13nm。

    驱动这样的磁性记录装置500，将磁性间距(磁头82的主磁极表面与磁性记录媒体200的记录层表面的距离)维持在13nm，在线记录密度为1000kBPI、磁道密度为150kTPI的条件下记录信息，再生记录的信息并评价记录再生特性，作为总的S/N，分别得到在实施例1的媒体中为26.3dB，在实施例2的媒体中为25.7dB，在实施例3的媒体中为25.3dB。进一步，可以以面记录密度100～500吉比特/平方英尺的记录密度进行记录再生。

    而且，作为基本性能试验，使磁头从磁性记录媒体上的内周到外周进行100万次寻道，在这样的磁头寻道试验后测定磁性记录媒体的比特误差，比特误差数为10比特/面以下，能够达到30万时间的平均故障间隔。

    另外，上述S/N使用下述公式求得。

    S/N＝20log(S_O-P/Nrms)

    公式中，S_o-p是从零点到峰值(zero to peak)的再生信号振幅的一半的值，Nrms是通过频谱分析器测定的噪声的振幅平方平均值。

    [热辅助记录]

    本发明的媒体通过在记录时至少使进行记录的部分的温度上升并施加磁场，能够进一步在高密度的记录中得到高信号品质。

    利用实施例1的构造的磁性记录媒体，在包含施加记录磁场位置的直径约0.76μm的区域内，照射聚光的激光，使该区域的温度上升到最高点的200℃以上。激光通过使用波长650nm、透镜NA0.85的物镜的光学系统照射。于是，以线记录密度1000kBPI、磁道密度700Ktpi进行试记录。在再生时不照射激光，在常温状态下使用上述GMR磁头进行再生。其结果，作为上述记录密度下的记录再生信号，得到S/N值23.2dB。对相同的媒体，不使温度上升进行同样的记录，记录再生信号的S/N为20.7dB。能够确认通过使温度上升进行记录，可以提高记录再生信号的S/N。

    这可以认为是由于磁性功能层的磁矩向记录磁场方向的旋转由于温度上升在小的磁场中容易发生而引起的。一般情况下，磁各向异性能量，伴随温度的上升在垂直和面内的饱和磁化都以指数函数减少。与此相伴，可以确认磁矩对单位外部磁场的旋转角伴随温度上升而增大，特别是在居里温度附近急剧增加。可以确认由于该作用，在温度上升的状态下，磁性功能层的磁化朝向施加磁场方向，更有效地发挥该磁化对磁性记录层的磁化辅助施加磁场的作用，能够在高S/N下进行记录再生。

    [热减磁率的测定]

    接下来，对磁性记录媒体进行热减磁率的测定。该测定如以上所述是评价磁性记录媒体的热稳定性的手段。作为热减磁率的具体的测定方法，在70℃的环境下，调查再生以线记录密度100kFCI记录的信号时的再生信号振幅相对时间的变化的比率。在图8中表示其测定结果。为了进行比较，作为现有的磁性记录媒体，示出了在不具有磁性功能层(以及过渡区域)的比较例1的磁性记录媒体中，进行同样的热减磁率的测定的结果。如图8所示，在比较例1的磁性记录媒体中，伴随时间的经过标准化输出降低，于此相对，在上述实施例1～3的磁性记录媒体中，即使时间经过标准化输出几乎没有减低，没有热减磁。即，可以看出热稳定性得到了极大的改善。

    在本发明的磁性记录媒体中，由于磁性功能层高效地兼备软磁性基底层的作用，所以可以如实施例1或实施例3省略软磁性基底层而构成磁性功能层。但是，为了达到进一步改善记录特性的效果，也可以在基板和记录层之间付加软磁性基底层。实施例2典型地示出了其构成例，但是，也可以利用公知的各种材料来构成。无论采用何种方式，在与本发明中的磁性记录媒体组合的场合，软磁性基底层的膜厚即使很薄也没有关系。已往，膜厚必须为200～500nm程度，而在本发明的磁性记录媒体中，可以以150～200nm的膜厚达到充分的效果。由此，能够确保优良的记录再生特性。

    另外，在层叠于垂直记录媒体中的软磁性基底层中，对磁性特性进行调整以便在面内方向发现顽磁力，并使磁性特性满足式(1)、较佳式(3)、或式(2)，较佳式(6)的，可以得到本发明的作用效果。

    另外，涉及本发明的磁性记录装置的构成不限定于上述的实施例，可以进行适宜的选择、调整而构成。

    另外，本说明书中的垂直方向的剩余磁化Mr、面内方向的顽磁力Hc等基本上是在作为磁性记录媒体结束层叠的状态下进行测定的结果。但是，在磁性记录媒体中涉及垂直方向的剩余磁化，磁性记录层的磁化是主要的，另一方面，面内方向的顽磁力主要是由面内磁化膜(磁性功能层)产生。因此，以在各自单独的状态下测定这些层的数值，评价磁性记录媒体也是可能的。在测定时，在垂直方向、面内方向都使用VSM，施加最大10～15kOe的外部磁场并进行测定。

    另外，一般情况下，与记录磁道平行的方向的记录密度(线记录密度)比与记录磁道垂直的方向的记录密度(磁道记录密度)高，因此，面内方向的磁性测定重要的是相对于记录磁道方向平行地进行测定。

    另一方面，在本发明的实施例中，付加在面内方向具有顽磁力的面内磁化膜(磁性功能层)是典型的手段，磁性功能层的易磁化轴在面内方向，且与记录磁道相垂直的方向，即在圆板状的媒体上位于半径方向是适宜的。因此，在确认本发明的效果或使其发挥上，在进行面内方向的磁性的测定时，相对于记录磁道的方向进行垂直测定也是重要的。在上述实施例中，面内方向的顽磁力在与记录磁道垂直的方向(媒体半径方向)进行测定。

    本发明的磁性记录媒体是至少具备直接或间接地设在基板上的、在与基板面垂直的方向上具有易磁化轴的记录层的磁性记录媒体，通过使其满足上述的式(1)、(2)以及(3)、或者(4)及(5)的关系式，提高了进行高密度记录时的S/N值，而且能够实现记录信息的热稳定性高的磁性记录媒体以及磁性记录装置。因此，本发明的磁性记录媒体以及包含该磁性记录媒体的磁性记录再生装置，在100吉比特/平方英寸以上的高密度记录种是极为有效的。