JP2002367138A

JP2002367138A - 磁気情報記録媒体

Info

Publication number: JP2002367138A
Application number: JP2001172988A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Morikawa; 剛森河
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2002-12-20
Also published as: US20020187369A1; US6761983B2

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、磁気情報記録媒体に関し、高飽
和磁化と低媒体ノイズ化を図り、室温かつ外部磁界を印
加せすに裏打ち層を形成することを課題とする。【解決手段】ＦｅとＣを主成分とし、実質的に非晶質
構造を有し、かつ面内方向に磁化容易軸を有する裏打ち
層と、垂直方向に磁化容易軸を有し情報を記録する磁性
層とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁気情報記録媒
体に関し、特に、軟磁性膜からなる裏打ち層を有する垂
直磁気記録方式の磁気情報記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気情報記録媒体として、ハード
ディスクが用いられている。このハードディスクは、円
板状のガラスなどの非磁性基板上に、ＣｏＣｒ合金など
からなる磁性層を積層したものである。また、ハードデ
ィスク装置は、ハードディスクを高速で回転させ、記録
再生のための磁気ヘッドをこのハードディスクに近づけ
てデータの記録・再生を行うものである。従来のハード
ディスクは、ディスクの面内方向に異方性を有する面内
磁気記録方式が用いられており、現在この方式で２０Ｇ
ｂｉｔ／ｉｎｃｈ²程度の容量のディスクが実現されて
いる。また、近年、さらなる高密度化の要求に対応する
ため、ディスクの線記録密度（トラック方向の密度）を
高めた垂直磁気記録方式が提案されている。

【０００３】垂直磁気記録方式のハードディスクは、垂
直磁気異方性を有する磁性膜（例えばＴｂＦｅＣｏ）に
情報を記録する。また、垂直磁気記録方式では、この磁
性膜に高密度かつ高効率で情報を記録再生するために、
基板と磁性膜との間に、裏打ち層としての軟磁性膜を設
けたものが提案されている（特開平６−７６２０２号公
報）。

【０００４】裏打ち層は面内磁気異方性を有する膜とし
て形成されるが、これは、磁気ヘッドと裏打ち層との間
に生ずる磁気的な相互作用により大きな磁界を得て、効
率よく磁性膜に垂直磁気記録をするものである。ここ
で、記録再生効率の観点から、裏打ち層には、保持力の
小さな磁性材料が用いられている。たとえば、裏打ち層
には、ＦｅＮｉ系合金膜（ＦｅＮｉ）、ＣｏＺｒ系合金
膜（ＣｏＺｒＮｂ）、または金属間化合膜（ＦｅＴａ
Ｃ）などが用いられている。

【０００５】また、基板上への裏打ち層の形成は、Ｆｅ
Ｎｉなどの合金ターゲットまたはＦｅＴａＣなどの金属
間化合物ターゲットを用い、１００エルステッド（Ｏ
ｅ）程度の外部磁界を印加して２５０℃程度の高温状態
で、基板上にスパッタリングを行うことにより行ってい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来用いられ
ていた裏打ち層は、低周波数領域に媒体ノイズが発生す
ること、飽和磁化が小さいこと、あるいは面内磁気異方
性の形成が困難であることなどの問題があり、特に、記
録再生の信号品質の高信頼性化という点で実用化レベル
に達していなかった。

【０００７】たとえば、裏打ち層としてＦｅＮｉ系合金
を用いた場合、飽和磁化Ｍｓは１５００ｅｍｕ／ｃｃ程
度と十分に大きいため、記録効率の点では問題ないが、
記録再生に必要な面内磁気異方性を形成するためには、
前記したように外部磁界を印加して、２５０℃程度に加
熱した状態でこの裏打ち層を形成する必要があり、この
温度、磁界の調整は容易ではなかった。また、磁区サイ
ズが大きいため、低周波数領域の媒体ノイズ（約８０μ
Ｖｒｍｓ）が大きく発生していた。

【０００８】また、裏打ち層としてＣｏＺｒ系合金を用
いた場合、記録再生にとって良好な面内磁気異方性を形
成することができるが、飽和磁化Ｍｓが９００ｅｍｕ／
ｃｃ程度と小さいので、記録効率の点で問題がある。ま
た、低周波数領域の媒体ノイズも１０μＶｒｍｓ程度発
生し、実用上十分な信頼性が得られない。

【０００９】さらに、裏打ち層としてＦｅＴａＣを用い
た場合、記録再生に必要な面内磁気異方性を形成するた
めには、外部磁界を印加して、３５０℃程度に加熱した
状態で形成する必要があり、飽和磁化Ｍｓも１１００ｅ
ｍｕ／ｃｃ程度でありＦｅＮｉ系合金に比べて小さく、
記録効率の点で問題がある。また、低周波数領域の媒体
ノイズも３０μＶｒｍｓ程度発生し、実用上十分な信頼
性が得られない。

【００１０】したがって、従来用いられていたような材
料からなる裏打ち層では、実用上望まれる大きな飽和磁
化を備えたまま、低周波領域の媒体ノイズを抑制するこ
とは難しく、実用上問題とならない記録再生の信頼性を
確保することが困難であった。さらに、ＦｅＮｉ系合金
などでは、裏打ち層の形成時に記録再生にとって十分な
面内磁気異方性を形成するために、外部磁界の印加と高
温という条件のもとで合金材料のスパッタリングをする
必要があった。

【００１１】この発明は、以上のような事情を考慮して
なされたものであり、実質的に非晶質構造の軟磁性膜か
らなる裏打ち層を備えることにより、飽和磁化Ｍｓが大
きく、かつ低周波数領域の媒体ノイズの小さい磁気情報
記録媒体を提供することを課題とする。また、外部磁界
を印加することなく、室温環境で、実用的な面内磁気異
方性を有する裏打ち層を形成することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、ＦｅとＣを
主成分とし、実質的に非晶質構造を有し、かつ面内方向
に磁化容易軸を有する裏打ち層と、垂直方向に磁化容易
軸を有し情報を記録する磁性層とを備えたことを特徴と
する磁気情報記録媒体を提供するものである。

【００１３】また、この発明の磁気情報記録媒体は、媒
体サイズの低減の観点から前記裏打ち層と磁性層との間
に、非磁性中間層を備えることが好ましい。ここで、前
記裏打ち層の飽和磁化の値が１２００ｅｍｕ／ｃｃ以上
であり、かつ、異方性磁界が１５Ｏｅより大きくなるよ
うにすることが好ましい。

【００１４】実質的に非晶質構造とは、いわゆるアモル
ファスの他、微結晶の状態も含む構造をいう。この発明
において、微結晶とは、Ｘ線回折では明瞭なピークを示
さないが電子顕微鏡ではハローパターンとスポットパタ
ーンを示すものをいい、非晶質構造とは、Ｘ線回折では
明瞭なピークを示さず、また、電子顕微鏡ではハローパ
ターンのみを示すものをいう。

【００１５】この発明によれば、高飽和磁化を維持した
ままで、媒体ノイズが少なく、面内方向の磁気異方性の
大きい磁気情報記録媒体を提供することができる。特
に、良好な磁気特性を備えるためには、前記裏打ち層を
構成するＦｅ組成比が、９０ａｔ％以下、かつ５０ａｔ
％以上であることが好ましい。

【００１６】また、この発明は、基板上に裏打ち層及び
磁性層をこの順に形成する磁気情報記録媒体の形成方法
であって、前記裏打ち層が、ＦｅターゲットとＣターゲ
ットを用い、室温かつ外部磁界を印加しない状態で所定
のスパッタガスの雰囲気中でコスパッタリングをするこ
とにより形成されることを特徴とする磁気情報記録媒体
の形成方法を提供するものである。この発明によれば、
基板上に裏打ち層を形成する際に、加熱及び外部磁界の
印加をしないので、裏打ち層の形成が従来よりも容易に
でき、また、生産効率もよく、制御性もよいという効果
もある。

【００１７】この発明の磁気情報記録媒体は、ガラス、
シリコン、アルミニウムなどの基板上に、裏打ち層を備
え、この裏打ち層よりも上層に磁性層を備えればよく、
非磁性中間層はなくてもよい。また、磁性層の損傷を防
止するため、最上層にカーボンなどからなる保護層を備
えることが好ましい。

【００１８】また、主として、磁性層は、基板に対して
垂直方向に磁化容易軸を有する、いわゆる垂直磁気記録
膜で形成されたものを対象とする。垂直磁気記録膜は、
たとえば、ＴｂＦｅＣｏ、Ｐｄ／Ｃｏ多層膜、ＣｏＣｒ
Ｐｔ合金などの磁気材料で形成することができる。また
磁性層は、単層の垂直磁気記録膜で形成されるものの
他、複数の垂直磁気記録膜を積層して多層膜で形成して
もよい。

【００１９】また、この発明では、ＦｅターゲットとＣ
ターゲットを用いたコスパッタリングによりＦｅＣ膜か
らなる裏打ち層を形成するが、形成後のＦｅＣ膜が微結
晶または非晶質構造を有するようにする。裏打ち層がこ
のような構造を有するためには、基板が一回転する間
に、Ｆｅは０．１Å以上かつ１０Å以下、Ｃは０．１Å
以上かつ１Å以下程度に積層されるように、基板の回転
速度、ターゲットへの投入電力及びスパッタガス圧を調
整することが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態に基
づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発
明が限定されるものではない。

【００２１】［１］構成の概要図１に、この発明の磁気情報記録媒体の一実施例の概略
断面図を示す。図１に示すこの発明の磁気情報記録媒体
は、基板１の上に、順に裏打ち層２、非磁性中間層３、
磁性層４及び保護層５を形成したものである。ここで、
非磁性中間層３は、飽和磁化を大きくすることや、裏打
ち層２の面内磁気異方性には関係しないので、形成しな
くてもよい。ただし、媒体ノイズの低減の観点からはこ
の位置に形成した方が好ましい。

【００２２】図１において、基板１は、ガラス、シリコ
ン、アルミニウムなどの材料で形成され、板厚０．６〜
０．８ｍｍ程度の円板状の薄板である。基板１の上に
は、膜厚２００ｎｍ程度の裏打ち層２が形成されるが、
この発明では、裏打ち層２として、軟磁性膜であるＦｅ
Ｃ膜を用いる。ただし、少なくとも微結晶または非晶質
構造を有し、かつ面内方向に磁化容易軸を有するような
他の軟磁性膜を用いてもよい。

【００２３】この発明では、従来裏打ち層としては採用
されていなかった、「微結晶または非晶質構造を持つＦ
ｅＣ膜」を、裏打ち層として用いているので、後述する
ように、従来では実現できなかった高飽和磁化と低周波
数領域での低媒体ノイズ化の両方の特性を持つ磁気情報
記録媒体が実現できた。

【００２４】また、このＦｅＣ膜の形成は、後述するよ
うに、室温で、外部磁界を加えることなく、いわゆるコ
スパッタリング法により実施でき、このような条件下で
も実用上十分な面内磁気異方性を有する裏打ち層２が形
成できる。

【００２５】非磁性中間層３は、裏打ち層２を形成した
媒体構造の上に、スパッタリングにより形成されるが、
たとえば、膜厚６０ｎｍ程度のＮｉＰ膜から構成され
る。非磁性中間層３は、ＮｉＰ膜の他、ＳｉＯ₂、Ｓｉ
Ｎなどを用いてもよい。

【００２６】磁性層４は、非磁性中間層３の上に形成さ
れる膜厚１０〜４０ｎｍ程度の層であるが、垂直磁気異
方性を有する磁性材料をスパッタリングすることにより
形成される。また、磁性層４は、単層の磁性膜で形成し
てもよいが、２層以上の複数の多層磁性膜で形成しても
よい。たとえば、垂直磁気異方性を有する材料であるＴ
ｂＦｅＣｏを組成比を変えて積層する。

【００２７】保護層５は、磁性膜の物理的な劣化を防止
するために磁性層４の上に形成される膜厚１５ｎｍ程度
の層であるが、たとえば、カーボンＣをスパッタリング
することにより形成される。保護層５としては、カーボ
ンの他、ＳｉＯ₂、ＳｉＮなどを用いることができる。

【００２８】この発明の磁気情報記録媒体は、以上のよ
うな層構造を有するが、少なくとも高飽和磁化Ｍｓと低
媒体ノイズ化を実現できる構成であることが必要である
が、この層構造に限定されるものではなく、要求される
性能に対応して他の層を付加してもよい。特に高飽和磁
化Ｍｓと低媒体ノイズ化の観点からは、少なくとも微結
晶または非晶質構造のＦｅＣ膜からなる裏打ち層２と、
垂直磁気異方性を持つ磁性層４とを備えればよい。

【００２９】また、高分解能の観点から、非磁性中間層
３と、磁性層４との間にカーボンＣの中間層を形成して
もよい。さらに、基板上に形成される裏打ち層２、非磁
性中間層３、磁性層４及び保護層５は、すべてＡｒガス
雰囲気中で、それぞれ所定の材料のターゲットを用いた
スパッタリングにより形成できる。

【００３０】［２］裏打ち層の構造次に、この発明の磁気情報記録媒体において、最も特徴
的な層である裏打ち層について説明する。裏打ち層２
は、コスパッタリング法による製膜時には、Ｆｅ膜層と
Ｃ膜層とを交互に積層するが、形成完了後にはＦｅとＣ
とが混合され、単層のＦｅＣ膜となる。裏打ち層２の形
成には、基板１が回転するタイプの自公転式スパッタ装
置や、スパッタ材料のターゲットが移動するタイプの回
転カソード型スパッタ装置が用いられる。また、ターゲ
ットとしてＦｅターゲットとＣターゲットが個別に用い
られる。

【００３１】ＦｅＣ膜のコスパッタリングは、外部磁界
を印加せずかつ室温で、Ａｒガス雰囲気中において行
う。自公転式スパッタ装置を用いた場合、基板１がター
ゲット近辺を一回転する間、すなわち一積層周期あた
り、たとえば３Å程度のＦｅ膜と、０．５Å程度のＣ膜
を交互に積層し、最終的に、膜厚２００ｎｍ程度となる
まで、この積層を行う。

【００３２】ここで、一積層周期あたりのＦｅ及びＣの
積層量はこの値に限るものではなく、ＦｅＣ膜として微
結晶または非晶質構造が形成されるように、積層周期を
選択すればよい。ＦｅＣ膜が微結晶または非晶質構造を
持つように形成するのは、円板状の媒体の円周方向に対
して磁化困難軸を有し、かつ半径方向に対して磁化容易
軸を有した面内磁気異方性を形成されやすいからであ
る。

【００３３】微結晶または非晶質構造を有するＦｅＣ膜
を形成するためには、Ｆｅ及びＣの積層周期及びＦｅＣ
膜におけるＦｅ濃度（含有量）を適切に選択する必要が
あるが、具体的には、基板の回転速度やＦｅ及びＣの投
入電力を適切に調整して行う。

【００３４】図２、図３、図４及び図５に、Ｆｅターゲ
ットの投入電力Ｐｗｆを８００Ｗ一定値とし、Ｃターゲ
ットの投入電力Ｐｗｃを２００Ｗ，４００Ｗ，８００Ｗ
及び１０００Ｗに変化させたときに形成されたＦｅＣ層
のＸ線回折パターンのグラフを示す。ここで、基板の回
転数は７０回／分とした。これらのグラフの横軸は回折
角度（ｄｅｇ）であり、縦軸は回折ピーク強度を示して
いる。

【００３５】図２のグラフ（Ｆｅ投入電力Ｐｗｆ＝８０
０Ｗ、Ｃ投入電力Ｐｗｃ＝２００Ｗ）によれば、Ｆｅ
（１１０）の回折ピークが大きく検出されており、Ｆｅ
の結晶構造が形成されていることがわかる。すなわち、
この場合には、ＦｅＣ膜は、微結晶及び非晶質構造とな
っていないと言える。同様に、図３のグラフ（Ｆｅ投入
電力Ｐｗｆ＝８００Ｗ、Ｃ投入電力Ｐｗｃ＝４００
Ｗ）、図４のグラフ（Ｆｅ投入電力Ｐｗｆ＝８００Ｗ、
Ｃ投入電力Ｐｗｃ＝８００Ｗ）においても、Ｆｅ（１１
０）の回折ピークが検出されているため、微結晶及び非
晶質構造が形成されていない。

【００３６】一方、図５のグラフ（Ｆｅ投入電力Ｐｗｆ
＝８００Ｗ、Ｃ投入電力Ｐｗｃ＝１０００Ｗ）では、Ｆ
ｅ（１１０）の回折ピークが検出されていないので、こ
の場合はＦｅＣ膜は微結晶または非晶質構造を有してい
ると考えられる。図５の場合には、１周期当たりのＦｅ
の積層量を２．９７Å、Ｃの積層量を０．５３Åとし、
ＦｅＣ膜形成後はＦｅの濃度が６４％、Ｃの濃度が３６
％であった。

【００３７】図５の場合、磁気特性を振動試料型磁力計
あるいはＢ−Ｈループトレーサにより測定すると３０Ｏ
ｅ程度の良好な異方性磁界が得られ、飽和磁化Ｍｓも１
３６０ｅｍｕ／ｃｃ程度の高いＭｓが得られた。さら
に、従来のＦｅＮｉ系合金の場合では８０μＶｒｍｓと
いう高媒体ノイズが発生していたのに対し、図５の場合
には、６μＶｒｍｓ程度に媒体ノイズが低減された。

【００３８】したがって、ＦｅＣ膜が微結晶または非晶
質構造を持つようにＦｅＣ膜におけるＦｅの濃度を調整
すれば、高飽和磁化Ｍｓを有し、かつ低媒体ノイズとい
う特性を持つ裏打ち層２を形成することができることが
わかる。

【００３９】次に、ＦｅＣ膜としてはどの程度のＦｅ濃
度を持つことが好ましいかについて説明する。図６に、
ＦｅＣ膜のＦｅ濃度に対する異方性磁界Ｈｋ（Ｏｅ）と
媒体ノイズＮｍ（μＶｒｍｓ）のグラフを示す。図６に
よれば、Ｆｅ濃度が低くなるほど、ＦｅＣ膜の異方性磁
界Ｈｋは大きくなり、Ｆｅ濃度が５０％程度のときに最
大値（３８Ｏｅ）を示している。また、媒体ノイズＮｍ
は、Ｆｅ濃度が９０％程度で２０μＶｒｍｓ、８０％程
度以下では１０μＶｒｍｓとなり、Ｆｅ濃度が低くなる
ほど小さくなることがわかる。

【００４０】すなわち、図６のグラフからは、Ｆｅ濃度
が９０％以下とすれば、実用的な記録再生を行う上で良
好な異方性磁界Ｈｋが得られ、媒体ノイズＮｍを抑制で
きることがわかる。

【００４１】図７に、ＦｅＣ膜のＦｅ濃度に対する飽和
磁化Ｍｓ（ｅｍｕ／ｃｃ）と、オーバーライト（Ｏ／
Ｗ）特性のグラフを示す。ここで、飽和磁化Ｍｓは、Ｆ
ｅ濃度が５０％以上では１３００ｅｍｕ／ｃｃという高
い値を示し、６０％以上でほぼ一定値（１５００ｅｍｕ
／ｃｃ）を示しているが、逆にＦｅ濃度が４０％以下に
減少すると、飽和磁化Ｍｓも１０００ｅｍｕ／ｃｃ以下
の値となる。

【００４２】また、オーバーライトＯ／Ｗ特性は、５０
ｋｆｃｉの信号の上に４００ｋｆｃｉの信号を記録した
場合に、５０ｋｆｃｉの信号が消された割合（ｄＢ）を
示しており、この数値が低いほど、良好な特性であると
言える。図７によれば、オーバーライトＯ／Ｗ特性は、
Ｆｅ濃度が５０％以上では−５０ｄＢという低い数値を
示し良好であるが、Ｆｅ濃度が５０％以下では、オーバ
ーライトＯ／Ｗ特性は急激に悪化することがわかる。こ
のＯ／Ｗ特性の悪化は、飽和磁化Ｍｓが減少したことに
起因すると考えられる。

【００４３】図７のグラフからたとえば−３０ｄＢ程度
以下となるオーバーライトＯ／Ｗ特性を確保するために
は、ＦｅＣ膜の飽和磁化Ｍｓは、少なくとも１０００ｅ
ｍｕ／ｃｃ程度以上あった方がよいことがわかる。した
がって、図６及び図７のグラフより、ＦｅＣ膜を垂直磁
気記録媒体の裏打ち層用の軟磁性膜として用いる場合
に、情報の記録再生にとって望ましい高い飽和磁化Ｍ
ｓ、低媒体ノイズＮｍ、及び高い異方性磁界を得るため
には、Ｆｅの濃度を、５０％から９０％程度の範囲とな
るようにすることが好ましいと言える。

【００４４】［３］実施例（構成及び形成工程）次に、この発明の磁気情報記録媒体の一実施例の具体的
な構成及び形成方法について説明する。図８に、この発
明の磁気情報記録媒体の一実施例の構成断面図を示す。
この実施例では、ガラス基板１の上に、裏打ち層２（Ｆ
ｅＣ膜）、非磁性中間層３（ＮｉＰ膜）、非磁性の中間
層６（Ｃ膜）、磁性層４−１，４−２，４−３（ＴｂＦ
ｅＣｏ膜）、保護層５をこの順に形成した。

【００４５】ここで、磁性層は、組成の異なる３つの層
で形成した。下層の磁性層４−１としてＴｂ２０Ｆｅ６
３Ｃｏ１７を用い、中央の磁性層４−２としてＴｂ２３
Ｆｅ５９Ｃｏ１８を用い、上層の磁性層４−３としてＴ
ｂ２０Ｆｅ６３Ｃｏ１７を用いた。

【００４６】各層の膜厚は、ＦｅＣ膜２が２００ｎｍ、
ＮｉＰ膜３が６０ｎｍ、Ｃ膜６が２ｎｍ、ＴｂＦｅＣｏ
膜４−１が５ｎｍ、ＴｂＦｅＣｏ膜４−２が１３ｎｍ、
ＴｂＦｅＣｏ膜４−３が５ｎｍ、保護層用Ｃ膜５が１５
ｎｍである。

【００４７】各層の形成工程は、各層形成用のターゲッ
トを自公転式スパッタ装置の所定の位置に準備し、基板
１の上の下層から順に、室温（３０℃）かつＡｒガスの
雰囲気中で各材料のスパッタリングをすることにより行
った。外部磁界は印加していない。

【００４８】まず、裏打ち層２であるＦｅＣ膜の形成の
ために、ＦｅターゲットとＣターゲットを自公転式スパ
ッタ装置に装着し、基板１を回転テーブルに設置する。
スパッタリングは、スパッタレート＝４０ｎｍ／ｍｉ
ｎ、スパッタガスＡｒのガス圧＝０．５Ｐａ、投入電
力：Ｆｅ＝８００Ｗ、Ｃ＝１０００Ｗ、回転速度７０回
／分として、いわゆるコスパッタリング法により行っ
た。

【００４９】このスパッタリングにより、基板が１回転
するごとに、Ｆｅが約２．９７Å、Ｃが約０．５３Å交
互に積層され、膜厚２００ｎｍ程度のＦｅＣ膜が形成さ
れたとき、ＦｅとＣが混合された状態の膜となる。この
とき、ＦｅＣ膜のＦｅの含有量は６４．０２％、Ｃの含
有量は３５．９８％であった。この場合も、前記したよ
うに、Ｘ線回折の測定によればＦｅＣ膜は微結晶または
非晶質構造を有していた。

【００５０】次に、ＦｅＣ膜２の上に、ＮｉＰ膜３を形
成する。ここで、ターゲットとしてＮｉ４Ｐ１を用い、
スパッタレート＝３０ｎｍ／ｍｉｎ、スパッタガスＡｒ
の圧力＝１．０Ｐａ、投入電力＝６００Ｗという条件で
行った。次に、ＮｉＰ膜３の上に、Ｃ膜６を形成する。
ここで、ターゲットとしてＣを用い、スパッタレート＝
２０ｎｍ／ｍｉｎ、スパッタガスＡｒの圧力＝０．５Ｐ
ａ、投入電力＝１５００Ｗという条件で行った。

【００５１】次に３つの磁性層の形成を行う。磁性層の
うち、下層４−１の形成には、ターゲットとしてＴｂ２
０Ｆｅ６３Ｃｏ１７を用い、スパッタレート＝２０ｎｍ
／ｍｉｎ、スパッタガスＡｒの圧力＝０．５Ｐａ、投入
電力＝６００Ｗという条件で行った。中央の磁性層４−
２の形成には、ターゲットとしてＴｂ２３Ｆｅ５９Ｃｏ
１８を用い、スパッタレート＝１５ｎｍ／ｍｉｎ、スパ
ッタガスＡｒの圧力＝１．０Ｐａ、投入電力＝４００Ｗ
という条件で行った。磁性層のうち上層４−３の形成
は、下層４−１と同条件（ターゲットＴｂ２０Ｆｅ６３
Ｃｏ１７、スパッタレート＝２０ｎｍ／ｍｉｎ、スパッ
タガスＡｒのガス圧＝０．５Ｐａ、投入電力＝６００
Ｗ）で行った。

【００５２】最後に、上層の磁性層４−３の上に、保護
層としてのＣ膜５を形成する。ターゲットとしてカーボ
ンＣを用い、スパッタレート＝５６ｎｍ／ｍｉｎ、スパ
ッタガスＡｒの圧力＝０．５Ｐａ、投入電力＝１５００
Ｗという条件で行った。

【００５３】このようにして形成された図８の磁気情報
記録媒体について飽和磁化Ｍｓと媒体ノイズＮｍを測定
した結果を図９に示す。ここで、磁気ヘッドのリードコ
ア幅が０．８μｍ、リードギャップ層を０．１５μｍと
した。また、図９には、同条件で測定した従来の裏打ち
層を用いた磁気情報記録媒体の飽和磁化Ｍｓと媒体ノイ
ズＮｍも示す。いずれも膜厚は２００ｎｍである。

【００５４】図９によれば、裏打ち層２としてこの発明
のＦｅＣ膜を用いた場合、飽和磁化Ｍｓは、１３２０
（ｅｍｕ／ｃｃ）程度であり、ＦｅＴａＣを用いた場合
よりも大きく、ＦｅＮｉを用いた場合よりも小さいが、
裏打ち層の機能としては十分に高いＭｓを維持している
ことがわかる。また、媒体ノイズＮｍについては、この
発明のＦｅＣ膜を用いた場合、５．８μＶｒｍｓとな
り、他の従来のものよりもかなり抑制されていることが
わかる。すなわち、裏打ち層２としてこの発明のＦｅＣ
膜を用いた場合、従来と同程度の高い飽和磁化を維持し
たままで、低媒体ノイズ化を図ることができると言え
る。

【００５５】また、前記したようにこの磁気情報記録媒
体の形成工程は、従来のものとは異なり、室温で、外部
磁界を印加せずに行っている。したがって、ターゲット
への投入電力、基板の回転速度、スパッタガス圧などを
制御する必要はあるが、形成条件のうち温度条件と外部
磁界の条件を考慮する必要がないので、従来よりも媒体
を構成する各層の形成が容易である。

【００５６】上記の媒体の各層の形成は、自公転式スパ
ッタ装置を用いて行ったが、同様に、ターゲット自体が
基板の近傍を回転する回転カソード型スパッタ装置を用
いて行ってもよい。回転カソード型スパッタ装置を用い
た場合も、裏打ち層としてＦｅＣを用いた場合には図９
と同様に良好な飽和磁化Ｍｓ及び低ノイズの媒体を形成
することができた。

【００５７】また、ＦｅＣ膜の形成において、Ｆｅ及び
Ｃの別々のターゲットを用いたコスパッタリングを行っ
たが、１つのＦｅＣターゲットを用いて行ってもよい。
ただし、回転カソード型スパッタ装置に、ＦｅＣターゲ
ットを装着してＦｅＣ膜の形成を行った場合、膜厚２０
０μｍ程度のＦｅＣ膜を形成するのに１２分程度かか
る。一方、前記したＦｅ及びＣの別々のターゲットを用
いたコスパッタリングでは、同じ膜厚のＦｅＣ膜は５分
程度で形成でき、製造時間短縮の点では、ＦｅＣターゲ
ットを用いるよりも別々のターゲットを用いる方が有利
である。

【００５８】また、２つのＦｅターゲットと１つのＣタ
ーゲットを用いた３ターゲット構成のコスパッタリング
では、２００μｍ程度のＦｅＣ膜は、２分程度で形成で
きる。したがって、ＦｅＣ膜形成の時間短縮のために
は、この３ターゲット構成のコスパッタリングを採用し
てもよい。

【００５９】［４］裏打ち層の磁気特性の変化次に、ＦｅＣ膜の形成において、ＦｅまたはＣの投入電
力のどちらか一方を変化させた場合の磁気特性の変化に
ついて説明する。まず、Ｆｅターゲットの投入電力を一
定値Ｐｗｆ＝８００Ｗとし、Ｃターゲットの投入電力を
変化させた場合の飽和磁化Ｍｓと媒体ノイズＮｍについ
て説明する。図１０に、Ｃターゲットの投入電力Ｐｗｃ
を２００Ｗから１６００Ｗまで変化させた場合の濃度
（含有量）、飽和磁化Ｍｓ及び媒体ノイズＮｍを示す。
Ｆｅの投入電力Ｐｗｆは８００Ｗで一定とした。

【００６０】また、スパッタガス圧＝０．５Ｐａとし、
ＦｅＣ膜の膜厚は１５０ｎｍとした。このとき、一積層
周期当たりのＦｅの積層量は２．９７Å（一定値）であ
り、Ｃの投入電力の変化により、一積層周期当たりのＣ
の積層量は０．１０Åから０．８４Åまで変化した。図
１０の媒体ノイズＮｍによれば、Ｃの投入電力を８００
Ｗ以上に高くした場合、１０μＶｍｓ以下となってお
り、図９に示した従来の裏打ち層よりもかなり低媒体ノ
イズ化ができることがわかる。

【００６１】一方、図１０の飽和磁化Ｍｓによれば、Ｃ
の投入電力を上げて、Ｆｅの濃度を減少させるほど、飽
和磁化が減少することがわかる。特に、Ｃの投入電力を
１４００Ｗ以上とした場合、飽和磁化は１０００ｅｍｕ
／ｃｃよりも小さくなり、裏打ち層としての機能を果た
す上では十分でなくなる。

【００６２】そこで、この実施例の場合は、Ｃの投入電
力を１０００Ｗから１２００Ｗ程度とし、Ｆｅの一積層
周期当たりの積層量が２．９７Å程度に対してＣの一積
層周期当たりの積層量が０．５から０．７Å程度、言い
かえれば、従来と比較して高飽和磁化の維持と低媒体ノ
イズ化を図るためには、Ｆｅの濃度を７０％から５０％
程度とすることが好ましいと言える。

【００６３】次に、Ｃターゲットの投入電力を一定値Ｐ
ｗｃ＝１００Ｗとし、Ｆｅターゲットの投入電力を変化
させた場合の飽和磁化Ｍｓと媒体ノイズＮｍについて説
明する。図１１は、Ｆｅ投入電力を変化させた場合の、
Ｆｅ濃度と媒体ノイズＮｍの関係グラフである。また、
図１２は、Ｆｅ投入電力を変化させた場合の、Ｆｅ濃度
と飽和磁化Ｍｓの関係である。ここで、Ｆｅターゲット
の投入電力Ｐｗｆは、５０Ｗから１２００Ｗまで変化さ
せた。また、スパッタガス圧＝０．５Ｐａ、ＦｅＣ膜の
膜厚は１５０ｎｍとした。

【００６４】図１１によれば、Ｆｅの投入電力が１００
０Ｗ以上となると、Ｆｅの濃度が９０％以上となり、媒
体ノイズも２０μＶｒｍｓ以上となる。したがって、低
媒体ノイズ化のためには、Ｆｅの投入電力は１００Ｗ以
下で、Ｆｅ濃度は９０％以下となるようにすればよい。

【００６５】一方、図１２によれば、Ｆｅの投入電力が
５００Ｗ以上で、Ｆｅ濃度が６０％以上となったとき、
飽和磁化Ｍｓは１５００ｅｍｕ／ｃｃ程度以上という高
Ｍｓ値を示し、Ｆｅの投入電力が４００Ｗ以下、Ｆｅ濃
度が４０％以下となったとき、飽和磁化Ｍｓは１０００
ｅｍｕ／ｃｃを下回る。したがって、高飽和磁化の維持
のためには、少なくともＦｅの投入電力は４５０Ｗ以上
で、Ｆｅ濃度を５０％程度以上とすることが好ましい。

【００６６】そこで、この実施例の場合は、Ｆｅの投入
電力を４５０Ｗから１０００Ｗ程度とし、Ｆｅの濃度を
５０％から９０％程度とすることが好ましいと言える。
以上、Ｆｅ又はＣターゲットの投入電力のどちらか一方
を変化させた場合の実施例を説明したが、この他に裏打
ち層の高飽和磁化Ｍｓと低媒体ノイズ化は、基板の回転
速度の調整や、ＦｅとＣターゲットへの投入電力比を調
整することによっても実現できる。

【００６７】［５］非磁性中間層の膜厚また、以下に示すように、非磁性中間層３の膜厚を調整
すれば、媒体ノイズを小さくすることができる。基板上
に、膜厚１５０ｎｍ、Ｆｅ濃度＝８０％、Ｆｅ投入電力
＝８００Ｗ、Ｃ投入電力＝１０００ＷとしてＦｅＣ膜を
形成した後に、その上に非磁性中間層３となるＮｉＰ膜
を、膜厚を０から１００ｎｍまで変化させて形成した。

【００６８】図１３に、このときの非磁性中間層３の膜
厚と、媒体ノイズＮｍとの関係グラフを示す。図１３に
よれば、非磁性中間層３がないときは、かなり大きな媒
体ノイズ（５６μＶｒｍｓ）が発生しているが、非磁性
中間層３の膜厚が厚くなるに従って媒体ノイズは低減し
ていき、膜厚が５０ｎｍを超えると、媒体ノイズＮｍは
１０μＶｒｍｓ以下となる。

【００６９】また、膜厚が１００ｎｍを超えると媒体ノ
イズはほぼ一定（５μＶｒｍｓ）となり、これ以上膜厚
を厚くすると裏打ち層２の機能に影響を及ぼし、逆に記
録効率の点で好ましくない。したがって、裏打ち層２の
上に非磁性中間層３を設けた方がよいが、媒体ノイズの
低減の観点から、その膜厚は５０ｎｍ以上８０ｎｍ以下
の程度の厚さとすることが好ましい。また、非磁性中間
層３として、ＳｉＯ₂またはＳｉを用いることができる
が、これらの場合についても、媒体ノイズについて図１
３に示したのと同様の傾向が確認できた。

【００７０】［６］反応性ガスの添加媒体ノイズを低減させるためには、裏打ち層２の形成工
程において、スパッタガスであるＡｒに、反応性ガスで
あるＮ₂を添加してもよい。

【００７１】図１４に、Ｎ₂の添加比率と媒体ノイズＮ
ｍの関係グラフ、図１５に、Ｎ₂の添加比率と飽和磁化
Ｍｓの関係グラフを示す。図の横軸は、ＡｒガスとＮ₂
ガスの総流量に対するＮ₂ガスの流量比率（Ｎ₂／（Ａｒ
＋Ｎ２））％を示している。ここで、裏打ち層２である
ＦｅＣ膜の形成を、自公転式スパッタ装置を用い、室温
（３０℃）、外部磁界を印加せずに、Ｆｅ投入電力６０
０Ｗ、Ｃ投入電力８００Ｗという条件のもとで行い、Ｎ
₂ガスの流量比を０％から１５％までそれぞれ変えてＦ
ｅＣ膜を形成した。

【００７２】図１４によれば、Ｎ₂ガスの添加量を増加
するほど、媒体ノイズが減少していることがわかり、５
％以上添加しても媒体ノイズは３μＶｒｍｓ以下になる
ことはなかった。したがって、スパッタガスに、Ｎ₂ガ
スを１％から７％程度添加することにより媒体ノイズを
低減することができる。これは、Ｎ₂ガスを添加したこ
とにより、半径方向への異方性が増大したためであると
考えられる。

【００７３】一方、図１５によれば、添加するＮ₂ガス
が増加するほど、飽和磁化Ｍｓが減少しており、Ｎ２の
添加量が６％を超えると、１０００ｅｍｕ／ｃｃを下回
っている。

【００７４】さらに、Ｎ₂ガスの添加量が１５％のとき
には、飽和磁化Ｍｓはほぼ０となり、非磁性化してしま
う。したがって、裏打ち層として適切な磁気特性を有す
るためには、過剰なＮ₂ガスの添加は好ましくなく、１
０００ｅｍｕ／ｃｃ以上の高飽和磁化Ｍｓを有するため
には、Ｎ₂の添加量は０％から６％程度の範囲が適切で
あると言える。以上より、高飽和磁化と低媒体ノイズ化
をするためには、スパッタガスとして流量比１％から６
％程度のＮ₂ガスを添加することが好ましい。上記のＮ₂
添加による媒体ノイズの低減効果は、回転カソード型ス
パッタ装置を用いた場合も同様である。

【００７５】

【発明の効果】この発明の磁気情報記録媒体によれば、
基板上に実質的に非晶質構造を持つ裏打ち層、特にＦｅ
Ｃ膜からなる裏打ち層を形成しているので、裏打ち層と
して十分な面内磁気異方性と高飽和磁化を維持したま
ま、媒体ノイズを低減させることができる。また、裏打
ち層を、室温で、外部磁界を印加せずに形成しているの
で、形成条件の調整が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の磁気情報記録媒体の一実施例の構造
断面図である。

【図２】この発明の磁気情報記録媒体のＸ線回折パター
ン（Ｆｅ８００Ｗ，Ｃ２００Ｗ）である。

【図３】この発明の磁気情報記録媒体のＸ線回折パター
ン（Ｆｅ８００Ｗ，Ｃ４００Ｗ）である。

【図４】この発明の磁気情報記録媒体のＸ線回折パター
ン（Ｆｅ８００Ｗ，Ｃ８００Ｗ）である。

【図５】この発明の磁気情報記録媒体のＸ線回折パター
ン（Ｆｅ８００Ｗ，Ｃ１０００Ｗ）である。

【図６】この発明の磁気情報記録媒体のＦｅ濃度変化に
対する異方性磁界Ｈｋと媒体ノイズＭｎのグラフであ
る。

【図７】この発明の磁気情報記録媒体のＦｅ濃度変化に
対する飽和磁化Ｍｓとオーバーライト特性Ｏ／Ｗのグラ
フである。

【図８】この発明の磁気情報記録媒体の一実施例の構造
断面図である。

【図９】磁気情報記録媒体の飽和磁化と媒体ノイズの測
定結果である。

【図１０】この発明の一実施例において、Ｃターゲット
の投入電力を変化させた場合の濃度、飽和磁化、媒体ノ
イズの測定結果である。

【図１１】この発明の一実施例において、Ｆｅ濃度と媒
体ノイズとの関係グラフである。

【図１２】この発明の一実施例において、Ｆｅ濃度と飽
和磁化との関係グラフである。

【図１３】この発明の一実施例において、非磁性中間層
の膜厚と媒体ノイズとの関係グラフである。

【図１４】この発明の一実施例において、Ｎ₂ガスの添
加比率と媒体ノイズとの関係グラフである。

【図１５】この発明の一実施例において、Ｎ₂ガスの添
加比率と飽和磁化との関係グラフである。

【符号の説明】

１基板２裏打ち層３非磁性中間層４磁性層５保護層６中間層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｆ 41/18 Ｈ０１Ｆ 41/18 Ｆターム(参考） 5D006 CA03 CA05 CA06 DA03 DA08 EA03 FA09 5D112 AA04 AA24 BD03 FA04 FB04 FB05 FB20 5E049 AA01 BA06 CB02 DB00 GC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＦｅとＣを主成分とし、実質的に非晶質
構造を有し、かつ面内方向に磁化容易軸を有する裏打ち
層と、垂直方向に磁化容易軸を有し情報を記録する磁性
層とを備えたことを特徴とする磁気情報記録媒体。
【請求項２】前記裏打ち層と磁性層との間に、非磁性
中間層を備えたことを特徴とする請求項１の磁気情報記
録媒体。
【請求項３】前記裏打ち層の飽和磁化の値が１２００
ｅｍｕ／ｃｃ以上であり、かつ、異方性磁界が１５Ｏｅ
より大きいことを特徴とする請求項１または２の磁気情
報記録媒体。
【請求項４】前記裏打ち層を構成するＦｅ組成比が、
９０ａｔ％以下、かつ５０ａｔ％以上であることを特徴
とする請求項３の磁気情報記録媒体。
【請求項５】基板上に裏打ち層及び磁性層をこの順に
形成する磁気情報記録媒体の形成方法であって、前記裏
打ち層が、ＦｅターゲットとＣターゲットを用い、室温
かつ外部磁界を印加しない状態で所定のスパッタガスの
雰囲気中でコスパッタリングをすることにより形成され
ることを特徴とする磁気情報記録媒体の形成方法。