JP2005025890A - 磁気ヘッド用磁性膜 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦｅＣｏを磁性膜とし、磁極自体の漏洩磁界による記録消去を抑制し、とくに垂直記録方式での高密度記録に好適に利用することができる磁気ヘッド用磁性膜を提供する。
【解決手段】磁極自体の漏洩磁界による記録消去の改善策としては、磁性層自体への一軸磁気異方性の付与、静磁結合型の磁性／非磁性多層膜による閉磁路化、さらに、交換結合を利用することで磁性層間の反並行磁化配列の助長により飽和磁界Ｈｓを増大させるなどが挙げられる。そのため、膜中の残留応力を極力抑え、一軸磁気異方性を付与する非磁性下地層あるいは中間層で、かつ磁性層間の閉磁路化および反強磁性結合を誘発する物質にする。また、磁性層の表面が粗いと非磁性層で磁性層間の磁気的分断が出来ないため、磁性層間の閉磁路化や反強磁性的結合が消失する。したがって、表面粗さを抑制する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ヘッドのライトヘッド、特に垂直記録方式における磁気ヘッドの書き込み磁界を高め、磁気応答性を良好として高密度記録を可能にする磁気ヘッド用磁性膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から異種元素を交互積層させた多層膜において、特異の特性を得る目的で多くの物質創製が試みられている。磁気記録関連に着目すると、Ｐｈｙ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．、ｖｏｌ．６２、ｐ．２４７２ （１９８８）のＦｅ／Ｃｒ多層膜での巨大磁気抵抗の発見を契機としてスピンバルブ膜が開発されリードヘッドとして用いられている。媒体においても、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、ｖｏｌ．８７、 ｐ．６８８７ （１９８８） のＣｏ／Ｐｄ多層膜などは、現状用いられているＣｏＣｒ系合金よりも垂直磁気異方性が大きく、次世代の媒体材料の候補として注目されている。これらの積層周期は数ｎｍ程度であり、数原子層の極薄膜から構成されている。
【０００３】
一方、ライトヘッドの磁極材料としては、従来、Ｂｓ＝１〜１．５Ｔを有するＮｉＦｅ単層膜が用いられているが、その膜厚は数μｍであり、かなりの厚膜である。今後、磁気ディスク装置における転送速度はより増加することが予想され、このような厚膜においては渦電流損失のために、ライトヘッドの記録性能の劣化が懸念される。そのため、以前から磁性層と絶縁層とを交互積層した多層膜が研究されている。この場合、高抵抗の絶縁層を用い、且つ磁性層自体を高抵抗化し、膜厚をサブミクロンにして表皮厚さ以下とすることで渦電流損失の抑制が図られている。
【０００４】
この磁性層としては、磁気異方性を極力小さくし良好な軟磁性を得るために、アモルファス、微結晶、グラニュラー磁性膜が候補として研究が進められてきた。さらに、多層化は、磁極形状にパターニングされたときに、磁性層同士が静磁結合により閉磁路化され、周波数応答が改善されるという報告もなされている。Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．ｖｏｌ．１４、 ｐ．３７９ （１９９０）、 や Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ． ｖｏｌ．１５、 ｐ．３９１ （１９９１） に記載されている大沼らの研究では、磁性膜としてアモルファスＣｏＮｂＺｒ、微結晶ＦｅＳｉＮが用いられている。これらの磁性膜のＢｓは０．８〜１．８５ Ｔである。しかしながら、記録密度はますます増大しており、より小さな記録ビットを書き込むために磁極先端部のトラック幅、ポール長ともに縮小していくことが予想される。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第５５２３１７２号公報
【特許文献２】
米国特許第５５７８３８５号公報
【特許文献３】
米国特許第７００５８８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さらに、磁性微粒子の磁化の熱擾乱抑制のため媒体保磁力を増加させる傾向にある。したがって、より高いライト磁界を発生させるために磁極材料は高いＢｓを持つことが必要不可欠である。このことから、Ｂｓ＝０．８〜１．８５ Ｔのアモルファスや微結晶材料では、十分なライト磁界が得られない。 ＦｅＣｏ合金は最大でＢｓ＝２．４５Ｔを示す熱平衡磁性合金として知られているが、磁歪定数が λ＝３０〜７０×１０^−６と大きく、成膜中に膜中に残留する等方的な応力に起因した逆磁歪の効果が無視できなくなるために、ＦｅＣｏ単層膜では一軸異方性を有する軟磁性を得ることが非常に難しい。等方的な磁気特性を有する磁性材料を磁極に用いた場合には、残留磁化Ｂｒ成分に対応する漏洩磁界で媒体の記録情報を消去してしまう恐れもある。
【０００７】
特に、このライトヘッド自体によるイレーズは、面内記録方式のリングヘッドよりも、垂直磁気記録方式の単磁極ヘッドにおいて顕著となる。さらに、垂直磁気記録方式の単磁極ヘッドでは、磁極先端部が針状となり、もしベタ膜状態で磁極材料自体が一軸磁気異方性を有し困難軸でのＢｒ低減化がなされたとしても、磁極形状に起因した形状磁気異方性で漏洩磁界を生じ記録を消去してしまう可能性もある。そのため、高Ｂｓを有し、且つ一軸磁気異方性の付与と形状異方性抑制を助長する磁極材料の開発が必要である。
また、高Ｂｓ化には結晶成長を抑制するような不純物元素の添加は極力抑えなければならなくなるが、ＦｅＣｏなどの結晶性の磁性材料は、アモルファスやグラニュラー合金膜に比べて柱状成長や膜厚方向の結晶粒の粗大化がより顕著となる。そのため、膜表面の粗さ、すなわち結晶粒の起伏が異種物質との多層化を阻害することとなる。したがって、膜表面の荒さも十分に考慮し材料設計を行う必要がある。
【０００８】
ＦｅＣｏ単層膜では軟磁性を得る目的で、ＦｅＣｏ合金膜直下に下地層を設ける手法により、高Ｂｓを維持しつつ軟磁性を付与する材料開発がなされている。ＩＥＥＥ．Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．ｖｏｌ．３６ ｐ．２５０６−２５０８（２０００） において報告があるように、ＦｅＣｏＮ組成で２．４Ｔ程度の高Ｂｓを有する軟磁性膜が得られている。しかしながら、ＦｅＣｏＮ単層膜では磁気異方性の制御が難しく、ＦｅＣｏＮ層をパーマロイＮｉ_８０Ｆｅ_２０下地層上に成膜、あるいはＮｉ_８０Ｆｅ_２０層でサンドイッチ構造とすることで軟磁性の改善が図られている。なお、この報告はＦｅＣｏＮ膜厚が０．１μｍでの結果であり、０．１μｍ以上では軟磁性が得られるかは不明である。書込み磁界を増大させるためには、磁極先端部に用いる高Ｂｓ膜を０．１μｍ以上に厚くすることが有効である。このＮｉＦｅ下地を配することによる軟磁性の改善は、ＦｅＣｏＮが成膜時にＮｉＦｅ下地と磁気的に結合することに起因し、成膜時に生ずる膜中の残留応力による磁気弾性異方性は支配的ではないと結論付けられている。
【０００９】
一方、ＩＥＥＥ．Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ． ｖｏｌ．３８ ｐ．２２２５−２２２７（２００２）では下地として非磁性のＮｉＦｅＣｒを用いた場合にも、ＮｉＦｅ下地同様にＦｅＣｏの軟磁性の改善が得られている。これは、上述の下地とＦｅＣｏＮの磁気的結合が軟磁性改善の本質ではないことを意味する。高保磁力を有する高密度記録媒体に対する書き込み精度と磁気応答性を確保するためには、高Ｂｓと軟磁性とを併せ持つ磁性膜が求められるのであるが、ＦｅＣｏ系合金においては、このような磁性膜を得るための開発指標は、未だ不明確である。
【００１０】
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、ＦｅＣｏを磁性膜として使用し、磁極自体の漏洩磁界による記録消去を抑制することができ、とくに垂直記録方式での高密度記録に好適に利用することが可能であり、また、高Ｂｓと軟磁性とを併せ持ち、高密度記録を可能とする磁気ヘッド用磁性膜を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、磁気ヘッド用磁性膜において、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄのうちから選択した一つあるいは複数の元素を含む非磁性層と、ＦｅとＣｏからなる磁性層とが積層して形成され、０．８ ｋＡ／ｍ以上の飽和磁界を有すること、また、飽和磁界が０．８ ｋＡ／ｍ以上の一軸磁気異方性を有し、膜中の残留応力が±０．５ＧＰａ以下であることを特徴とする。
また、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄのうちから選択した一つあるいは複数の元素を含む非磁性層が下地層及び中間層として形成され、ＦｅとＣｏからなる磁性層と前記非磁性層とが交互に積層され、かつ、ＦｅとＣｏからなる各々の磁性層の厚さが１００ ｎｍ以下に設けられていることを特徴とし、また、Ｆｅを４０〜８０ａｔ％含有するＦｅとＣｏからなる合金磁性層と前記非磁性層とが交互積層され、かつ、ＦｅとＣｏからなる各々の合金磁性層の厚さが１００ ｎｍ以下に設けられたことを特徴とし、また、前記非磁性層に接する磁性層の界面が、Ｆｅを３０〜６５ａｔ％含有するＦｅとＣｏからなる合金磁性層により部分置換され、前記合金磁性層に挟まれた磁性層の中央層が、Ｆｅを４０〜８０ａｔ％含有するＦｅとＣｏからなる合金磁性層からなることを特徴とする。
【００１２】
また、磁気ヘッド用磁性膜において、ＦｅとＣｏを主成分とするｂｃｃ磁性膜であって、膜成長方向の（１１０）と（２１１）面の強度比がＩ（２１１）／Ｉ（１１０）＝２〜１００％であることを特徴とする。また、膜成長方向の（１１０）と（２１１）面の強度比がＩ（２１１）／Ｉ（１１０）＝２〜１００％となるように下地層が設けられていることを特徴とする。
また、前記磁気ヘッド用磁性膜であって、一つの磁化容易軸と磁化困難軸からなる一軸磁気異方性を有することを特徴とし、また、磁化困難軸の保磁力Ｈｃｅが０．８ ｋＡ／ｍ以下であること、また、磁化困難軸での残留磁化比Ｂｒｈ／Ｂｓｈが３０％以下であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の概要】
磁極自体の漏洩磁界による記録消去の改善策としては、磁性層自体への一軸磁気異方性の付与、静磁結合型の磁性／非磁性多層膜による閉磁路化、さらに、交換結合を利用することで磁性層間の反並行磁化配列の助長により飽和磁界Ｈｓを増大させるなどが挙げられる。そのため、膜中の残留応力を極力抑え、一軸磁気異方性を付与する非磁性下地層あるいは中間層で、かつ磁性層間の閉磁路化および反強磁性結合を誘発する物質にする必要がある。さらに、ＦｅＣｏ層の表面が粗いと非磁性層でＦｅＣｏ磁性層間の磁気的分断が出来ないため、磁性層間の閉磁路化や反強磁性的結合が消失してしまう。したがって、表面粗さも抑制する必要がある。
【００１４】
本発明によれば、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏからなる磁性層とＲｕ、 Ｒｈ、 Ｉｒ、 Ｃｒ、 Ｃｕ、 Ａｕ、Ａｇ、 Ｐｔ、 Ｐｄのうちの一種、もしくはこれらの合金とした場合、もしくは、これらの元素に他元素を微量添加した非磁性層とを交互に積層した膜構造において、 磁性層の残留応力を成膜圧力制御により±０．５ ＧＰａの範囲内とし一軸磁気異方性を持たせ、積層して形成される各々の磁性層一層の厚さを１００ ｎｍ以下とすることで表面粗さを抑制することにより、磁極から媒体側への漏洩磁界による記録消去を抑制する磁化配列を持った磁性膜を得ることが可能になる。
【００１５】
また、磁気ヘッド用磁性膜において、ＦｅとＣｏを主成分とするｂｃｃ磁性膜であって、膜成長方向の（１１０）と（２１１）面の強度比Ｉ（２１１）／Ｉ（１１０）を指標とすることで、高Ｂｓと良好な軟磁性を有する磁性膜を得ることが可能となる。本発明方法によれば、鉄Ｆｅ，コバルトをＣｏ主成分とする磁性膜の結晶配向性をＸ線回折の強度比をもとに制御することによって、軟磁気特性を改善し、高Ｂｓを維持する材料を開発することができ、記録磁界を増大させ、磁極部の磁界応答性を向上させることが可能となることから、高密度記録が可能な磁気ヘッド用磁性膜として好適に利用することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、詳細に説明する。
本実施形態においては、磁性層としてＦｅＣｏ、非磁性層としてＲｕを使用し、スパッタリングにより磁性膜を形成してサンプルとし、その特性を調べた。同一真空容器内で、Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０およびＲｕをスパッタさせて磁性膜を形成した。ＦｅＣｏの組成はａｔ％表記である。Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０およびＲｕターゲットの純度は９９．９％以上とした。スパッタ時の圧力は０．２〜０．８ Ｐａ、スパッタ投入電力密度は１〜１０×１０^−４ Ｗ／ｍ^２、アルゴンＡｒ流量は５０〜１００ ｓｃｃｍとした。ターゲットと基板間の間隔は９０〜１８０ｍｍである。基板にはＡｌ_２Ｏ_３付きＴｉＣを用いた。
なお、本実施形態では、Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０と組み合わせる物質としてＲｕを使用したが、Ｒｈ、 Ｉｒ、 Ｃｒ、 Ｃｕ、 Ａｕ、Ａｇ、 Ｐｔ、 Ｐｄとした場合、これらの合金とした場合、または、これらの元素に他元素を微量添加した場合でも成膜条件を調整することにより類似の結果が得られている。
【００１７】
図１は、Ｒｕ下地が有る場合（図１（ａ））と無い場合（図１（ｂ））でのＦｅ_７０Ｃｏ_３０膜の容易軸および困難軸でのＢ−Ｈ曲線を示す。ＲｕおよびＦｅ_７０Ｃｏ_３０膜の成膜圧力はそれぞれ０．５ Ｐａと０．８ Ｐａである。膜厚はＦｅ_７０Ｃｏ_３０ 〜１００ ｎｍ、Ｒｕ〜０．７５ ｎｍとした。
図１（ａ）において、Ａｌ_２Ｏ_３／ＴｉＣ基板直上にＦｅ_７０Ｃｏ_３０を成膜した場合には、困難軸でのＢ−Ｈにおいてヒステリシスが見られ、困難軸での残留磁化Ｂｒｈ、保磁力Ｈｃｈ共に大きくなっている。これに対し、図１ （ｂ）に示すように、Ｒｕ ０．７５ ｎｍ下地上にＦｅ_７０Ｃｏ_３０を成膜した場合には明瞭な一軸磁気異方性が出現し、飽和磁界Ｈｓ＝０．８ ｋＡ／ｍとなっている。困難軸での残留磁化成分Ｂｒｈも減少し、残留磁化比Ｂｒｈ／Ｂｓｈは５％以下となっている。さらに、この異方性は成膜圧力、ターゲット−基板間距離などにより制御可能であり、即ち、Ｈｓを０．８ ｋＡ／ｍ以上にすることが出来る。
【００１８】
図１の結果は、Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０成膜圧力０．８ Ｐａ での結果であるが、Ｒｕ ０．７５ ｎｍ ／Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０ １００ ｎｍの膜構成において、Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０の成膜圧力のみを変えてＢ−Ｈ曲線を測定した。その結果から、容易軸および困難軸の保磁力Ｈｃｅ、 Ｈｃｈ、困難軸での残留磁化比Ｂｒｈ／ＢｓｈをＦｅ_７０Ｃｏ_３０の成膜圧力に対し整理したのが図２である。
図２（ａ）、 （ｂ）から０．４ Ｐａの成膜以下では Ｈｃ、 Ｂｒｈ／Ｂｓｈともに急激に増大している。これは、低圧成膜することにより、一軸磁気異方性が崩れ、等方的になっていることを意味する。
【００１９】
図３は、上記の同様の膜において、膜中の残留応力を成膜圧力に対し示したものである。残留応力はＸ線回折により算出した格子定数とＢｕｌｋの格子定数との差から見積もった。膜の堆積前後の基板の反りの差からも応力を見積もったがほぼ同様の結果であった。図中、負の値は圧縮応力、正の値は引張り応力である。残留応力はＦｅ_７０Ｃｏ_３０の成膜圧力の増加とともに、圧縮応力から引張り応力に直線的に遷移している。良好な磁気特性は±０．５ ＧＰａの低応力範囲で得られている。
【００２０】
０．４ Ｐａ以下で磁気特性が等方的となった理由として、Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０の磁歪定数が４０×１０^−６と大きいために、膜中の等方的な残留応力により逆磁歪の効果が顕著となったことが一因として挙げられる。ここで、成膜圧力というのは、成膜装置の排気口径や真空計の取り付け位置などに強く依存し、真空計が同一圧力指示値であっても成膜装置が異なると、磁気特性に差異が生じてくる。したがって、膜中の残留応力によって規定することが望ましく、本結果によれば、Ｒｕ下地を使用し、かつ残留応力が±０．５ ＧＰａの範囲内において一軸異方性を有する膜が得られている。さらに、同様な結果は高Ｂｓの得られるＦｅ_ｘＣｏ_{１００−ｘ}合金の全組成域（ｘ＝４０〜８０ ａｔ％）で得られている。
【００２１】
以上の結果から、良好な一軸磁気異方性を有する軟磁性膜が±０．５ ＧＰａ範囲内の残留応力で得られている。この一軸異方性を有する軟磁性は面内磁気記録方式のリングヘッドりしては十分使用可能である。しかしながら、垂直磁気記録方式の単磁極ヘッドにおける磁極自体の漏洩磁界抑制として閉磁路化やＲｕ層を介した磁性層間の磁化の反並行配列を利用する場合には、Ｒｕ／ＦｅＣｏの多層化が必須となる。この場合には、極薄（例えば、０．７５ ｎｍ）のＲｕを周期的にＦｅＣｏ層間に挿入する必要があり、ＦｅＣｏ表面粗さが粗いとＲｕ層が不連続膜化し、磁性層間の強磁性結合を生じてしまうため、ＦｅＣｏ表面状態、すなわち、表面粗さが重要となってくる。
【００２２】
そこで、Ｒｕ ０．７５ ｎｍ 下地上に、１００ ｎｍ、 ２００ ｎｍ、 ７００ ｎｍと膜厚の異なるＦｅ_７０Ｃｏ_３０膜において成膜圧力を変えて、表面粗さＲａを原子間力顕微鏡ＡＦＭにより調査した結果が図４である。Ｒａは成膜圧力、および膜厚増加により増大する傾向にある。良好な軟磁性が得られる０．６Ｐａ以上の成膜圧力においてＲａが大きいと言うことは、ＦｅＣｏをＲｕと積層しＦｅＣｏ磁性層間の磁気的分断による閉磁路化・反強磁性結合を得るためには、ＦｅＣｏ層厚に上限があることを意味する。
図５は、０．８Ｐａでより細かくＦｅ_７０Ｃｏ_３０膜厚を変えて成膜した場合のＲａを示す。膜厚２００ ｎｍ 以上ではＲａが２ ｎｍを超えており、Ｒｕを介したＦｅＣｏ層間の反強磁性的な結合は消失してしまう結果となった。したがって、Ｒｕ／ＦｅＣｏ多層膜におけるＦｅＣｏ層の厚さの上限は１００ ｎｍとなる。
【００２３】
図６は、（Ｒｕ ０．７５ ｎｍ ／ Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０ ７．５ ｎｍ）× ２７ 多層膜および（Ｒｕ ０．７５ ｎｍ ／ Ｆｅ_５０Ｃｏ_５０ ０．５ ｎｍ ／ Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０ ６．５ ｎｍ ／ Ｆｅ_５０Ｃｏ_５０ ０．５ ｎｍ）× ２７ 多層膜のＢ−Ｈ曲線を示す。 Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０成膜条件は前述のものと同様である。
図６ （ａ）に示すように、磁化の飽和する磁界、すなわち飽和磁界Ｈｓは２４０ｋＡ／ｍとなり、非磁性層を介した磁性層間の反強磁性的結合に由来する高Ｈｓが観測される。さらに、図６ （ｂ）に示すように、Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０ 層の両側にＦｅ_５０Ｃｏ_５０層を挿入した （Ｒｕ ０．７５ ｎｍ ／ Ｆｅ_５０Ｃｏ_５０ ０．５ ｎｍ ／ Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０ ６．５ ｎｍ ／ Ｆｅ_５０Ｃｏ_５０ ０．５ ｎｍ） × ２７とすることでＨｓは更に増加し、３６０ｋＡ／ｍとなる。このＨｓ増大の効果は、Ｆｅ_ｘＣｏ_{１００−ｘ} 、ｘ＝３０￣６５ ａｔ％の組成範囲で得られている。このように、Ｈｓを増加させることにより、垂直磁気記録用単磁極ヘッドにける磁極先端部の形状異方性を低減し、磁極自体による記録消去の抑制が期待できる。
【００２４】
【表１】

表１は、上述の多層膜および、同様の膜構成でＲｕ中間層を成膜する前に、ＦｅＣｏ表面を５００Ｗ、０．１Ｐａの条件で逆スパッタリングにより僅かにエッチングする操作を繰り返し行った多層膜のＢｓおよびＨｓを示す。エッチングによりＢｓが２．２Ｔ以上のままで、Ｈｓが増加することがわかる。このエッチングによるＨｓの増加は、エッチングすることでＦｅＣｏ膜表面が平坦化されることにより、Ｒｕ層を介したＦｅＣｏ層間の反強磁性的結合が強まったことに起因すると考えられる。ガスクラスタイオンビームＧＣＩＢによるＦｅＣｏ表面の平坦化においても同様のＨｓの増加が見られた。また表１中、このような多層化によるＨｓは、多層膜に形成されたＦｅＣｏ膜の全体厚にほぼ等しいＦｅＣｏ単層膜のそれよりも数百倍高く出来ることがわかる。また、非磁性層との多層化においては、当然、多層膜の全体積あたりの飽和磁束密度Ｂｓを減少させるが、非磁性層および磁性層の膜厚調整によりＢｓ≧２．０ Ｔとなっている。
【００２５】
以上説明したように、異方性制御と反強磁性結合に寄与する非磁性層の適用と成膜条件を最適化することで応力低減により磁性層の一軸磁気異方性の付与と反強磁性結合による飽和磁界Ｈｓ増大化を行い、かつ表面粗さを２ ｎｍ以下に抑制するために磁性層の膜厚を０．１μｍ以下し、Ｂｓを２．０ Ｔ以上になるよう膜厚周期を設計することにより、記録磁界の増大と並行し磁極自体による漏洩磁界での記録消去の抑制が可能となり、記録能力の信頼性向上と高密度記録化を図ることができ、とくに垂直方式の記録用ヘッドとして好適に使用することが可能になる。
密度記録ヘッドが提供可能となる．
【００２６】
図７〜１３は、高Ｂｓと軟磁性を併せ有するＦｅＣｏ系合金の開発指標について検討した結果を示す。
この実施形態においては、ＦｅＣｏ膜厚は２００−８００ ｎｍの間で変化させ、Ｒｕ下地膜厚を０．８ ｎｍ一定として試験を行った。真空チャンバー内を１０^−５ Ｐａ以下に排気した後、スパッタ時の圧力はＦｅＣｏ成膜に対し０．６ Ｐａ、Ｒｕに対し０．５ Ｐａとした。スパッタ投入電力密度はＦｅＣｏに対し６×１０^４ Ｗ／ｍ^２、Ｒｕに対し１．５×１０^４ Ｗ／ｍ^２で調整し、アルゴンＡｒ流量は５０ ｓｃｃｍとした。ターゲットと基板間の間隔は９０ ｍｍである。ターゲットには純度９９．９５％以上のＦｅＣｏとＲｕを用いた。
ＦｅＣｏターゲット組成はＣｏを１０〜６０ ａｔ％変化させ、基板にはＳｉ、ガラス、およびＡｌ_２Ｏ_３付きＴｉＣを用いたが、種々の組合せにおいて同様の結果が得られている。本実施形態では、Ｆｅ_{１００−ｘ}Ｃｏ_ｘ、ｘ＝３０ａｔ％でＳｉ基板を用いた場合について示す。また、Ｒｕ以外の元素や合金を用いた下地の場合、ＦｅＣｏに少量不純物を添加した場合にも同様の結果が得られた。
【００２７】
図７は、Ｒｕ下地膜を使用せず、異なる膜厚でＦｅＣｏを直接Ｓｉ基板上に成膜した場合のＢ−Ｈ曲線である。ＦｅＣｏ膜厚増加とともに一軸磁気異方性が出現し、磁化困難軸と磁化容易軸とのＢ−Ｈ曲線の差異が明瞭となる。
図８はＳｉ基板上にＲｕを０．８ ｎｍ成膜し、その後、異なる膜厚でＦｅＣｏを成膜した場合のＢ−Ｈ曲線である。図７の結果とは逆傾向で、ＦｅＣｏ膜厚が薄い場合に一軸磁気異方性が明瞭であり、厚くなると一軸磁気異方性が崩れてくる。
【００２８】
図９は図７と図８の結果から抽出した容易軸および困難軸の保磁力Ｈｃｅ、ＨｃｈをＦｅＣｏ膜厚に対し示した。低保磁力は軟磁気特性の一指標である。Ｈｃｅ、ＨｃｈはＦｅＣｏ膜厚の増加とともに、Ｒｕ下地無しのＦｅＣｏ単層の場合は減少するのに対し、Ｒｕ下地有りのＲｕ／ＦｅＣｏ膜の場合は増加傾向にある。
図１０は図７と図８の結果より抽出した困難軸の飽和磁束密度Ｂｓｈおよび残留磁束密度Ｂｒｈから求めた残留磁束密度比Ｂｒｈ／ＢｓｈをＦｅＣｏ膜厚に対し示したグラフである。 Ｂｒｈに相当する漏洩磁界は、励磁しない状態で記録を消失させる要因となるため、これを抑制するためにはＢｒｈ／Ｂｓｈが小さいことが好ましい。Ｂｒｈ／ＢｓｈはＦｅＣｏ膜厚の増加とともに、Ｒｕ下地無しのＦｅＣｏ単層の場合は減少し、一方、Ｒｕ下地有りのＲｕ／ＦｅＣｏ膜の場合は増加する。
【００２９】
以上の結果から、Ｒｕ下地有無のＦｅＣｏ膜においては、ＨｃおよびＢｒｈ／ＢｓｈのＦｅＣｏ膜厚依存性が逆傾向にあることがわかる。これらの結果を結晶構造の面から検討するために、Ｒｕ下地有無のＦｅＣｏ膜においてθ−２θ走査によりＣｕ−Ｋα線を用いＸ線回折を行った。
図１１はＲｕ下地有無のＦｅＣｏ膜におけるｂｃｃ−ＦｅＣｏの（１１０）と（２１１）面の回折強度比Ｉ_{（２１１）}／Ｉ_{（１１０）}のＦｅＣｏ膜厚依存性である。Ｒｕ下地無しのＦｅＣｏ膜においては、Ｒｕ下地有りと比べＩ_{（２１１）}／Ｉ_{（１１０）}が低い、すなわち、（１１０）配向が強くなっている。そして、ＦｅＣｏ膜厚が厚くなるに従いＩ_{（２１１）}／Ｉ_{（１１０）}が大きくなり、（１１０）配向が崩れてくる。一方、Ｒｕ下地有りの場合は、ＦｅＣｏ膜厚が薄いときでもＩ_{（２１１）}／Ｉ_{（１１０）}が高く、すなわち、（１１０）配向しておらず、ＦｅＣｏ膜を厚くするとＩ_{（２１１）}／Ｉ_{（１１０）}がより強まり、（２１１）配向する傾向にある。
図１２は図９及び図１１の結果から、Ｈｃｅ、ＨｃｈとＩ_{（２１１）}／Ｉ_{（１１０）} の関係を示す。Ｈｃｅ、Ｈｃｈは共にＩ_{（２１１）}／Ｉ_{（１１０）}が１０−３０％付近で極小となっている。ライトヘッドにおいては、困難軸の可逆な磁化反転を利用することが理想的であり、Ｈｃｈが小さいことが望ましい。Ｈｃｈの指標として０．８ｋＡ／ｍとした場合に、Ｉ_{（２１１）}／Ｉ_{（１１０）}＝２〜１００％となる。このＩ_{（２１１）}／Ｉ_{（１１０）}の範囲において、図１３からＢｒｈ／Ｂｓｈ＝３０％となっていることがわかる。
【００３０】
以上の結果から、ＨｃｈおよびＢｒｈ／Ｂｓｈを低く抑えるためには、極端に（１１０）配向あるいは（２１１） 配向しない結晶組織状態が必要であり、その指標として回折強度比がＩ_{（２１１）}／Ｉ_{（１１０）}＝２〜１００％となることが望ましい。このことは、ＦｅＣｏを連続成膜する場合にはある程度ランダム結晶配向した方が、結晶磁気異方性の平均化により有効磁気異方性の減少を助長し、その結果、低保磁力化に影響しているものと推察される。また、ＦｅＣｏの連続成膜であるので、ＦｅＣｏ自体のＢｓが得られる。上記実施形態のＦｅ７０Ｃｏ３０でのＢｓは２．４〜２．４５ Ｔとなっている。
【００３１】
（付記１） Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄのうちから選択した一つあるいは複数の元素を含む非磁性層と、ＦｅとＣｏからなる磁性層とが積層して形成され、０．８ ｋＡ／ｍ以上の飽和磁界を有することを特徴とする磁気ヘッド用磁性膜。
（付記２） 飽和磁界が０．８ ｋＡ／ｍ以上の一軸磁気異方性を有し、膜中の残留応力が±０．５ＧＰａ以下であることを特徴とする付記１記載の磁気ヘッド用磁性膜。
（付記３） Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄのうちから選択した一つあるいは複数の元素を含む非磁性層が下地層及び中間層として形成され、ＦｅとＣｏからなる磁性層と前記非磁性層とが交互に積層され、かつ、ＦｅとＣｏからなる各々の磁性層の厚さが１００ ｎｍ以下に設けられていることを特徴とする磁気ヘッド用磁性膜。
（付記４） 前記磁性層はＦｅを４０〜８０ａｔ％含有することを特徴とする付記３記載の磁気ヘッド用磁性膜。
（付記５） Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄのうちから選択した一つあるいは複数の元素を含む非磁性層が下地層及び中間層として形成され、前記非磁性層に接する磁性層の界面が、Ｆｅを３０〜６５ａｔ％含有するＦｅとＣｏからなる合金磁性層により部分置換され、前記合金磁性層に挟まれた磁性層の中央層が、Ｆｅを４０〜８０ａｔ％含有するＦｅとＣｏからなる合金磁性層からなることを特徴とする磁気ヘッド用磁性膜。
（付記６） 非磁性層の中間に形成された、Ｆｅを３０〜６５ａｔ％含有する合金磁性層と、Ｆｅを４０〜８０ａｔ％含有する合金磁性層とからなる磁性層の厚さが１００ｎｍ以下に設けられていることを特徴とする付記５記載の磁気ヘッド用磁性膜。
（付記７） ＦｅとＣｏからなる磁性層の表面粗さが２ｎｍ以下に設けられていることを特徴とする付記１〜６のいずれか一項記載の磁気ヘッド用磁性膜。
（付記８） 非磁性層と磁性層の膜厚が、膜全体としての飽和磁束密度が２．０Ｔ以上となるように設けていることを特徴とする付記１〜７のいずれか一項記載の磁気ヘッド用磁性膜。
（付記９） ＦｅとＣｏを主成分とするｂｃｃ（体心立方法格子）磁性膜であって、膜成長方向の（１１０）と（２１１）面の強度比がＩ（２１１）／Ｉ（１１０）＝２〜１００％であることを特徴とする磁気ヘッド用磁性膜。
（付記１０） 付記９記載の磁気ヘッド用磁性膜であって、一つの磁化容易軸と磁化困難軸からなる一軸磁気異方性を有することを特徴とする磁気ヘッド用磁性膜。
（付記１１） 付記１０記載の磁気ヘッド用磁性膜であって、磁化困難軸の保磁力Ｈｃｅが０．８ ｋＡ／ｍ以下であることを特徴とする磁気ヘッド用磁性膜。
（付記１２） 付記１０記載の磁気ヘッド用磁性膜であって、磁化困難軸での残留磁化比Ｂｒｈ／Ｂｓｈが３０％以下であることを特徴とする磁気ヘッド用磁性膜。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係る磁気ヘッド用磁性膜は、高い書込み磁界と良好な磁界応答性を有する磁性膜として提供することができ、これによって高密度記録が可能な磁気ヘッド用の磁性膜として好適に利用することができる。また、非磁性層と磁性層との積層構造とすることで、記録磁界を増大させることと併せて、磁極自体からの漏洩磁界による記録消去を抑えることにより、記録能力の信頼性向上と高密度記録化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０ １００ ｎｍ単層膜（ａ）及びＲｕ下地を用いたＲｕ０．７５ ｎｍ／ Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０ １００ ｎｍ複合膜（ｂ）の容易軸及び困難軸でのＢ−Ｈ曲線である。
【図２】Ｒｕ０．７５ ｎｍ／ Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０ １００ ｎｍ複合膜におけるＦｅ_７０Ｃｏ_３０成膜時の圧力に対する容易軸と困難軸の保磁力Ｈｃｅ， Ｈｃｈ （ａ）， および困難軸での残留磁化比Ｂｒｈ／Ｂｓｈ （ｂ）を示すグラフである。
【図３】Ｒｕ０．７５ ｎｍ／ Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０ １００ ｎｍ複合膜におけるＦｅ_７０Ｃｏ_３０成膜時の圧力に対する膜中の残留応力σを示すグラフである。
【図４】Ｒｕ０．７５ ｎｍ／ Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０ １００ ｎｍ複合膜におけるＦｅ_７０Ｃｏ_３０成膜時の圧力に対する表面粗さＲａを示すグラフである。
【図５】Ｒｕ０．７５ ｎｍ／ Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０ 膜における表面粗さＲａ のＦｅ_７０Ｃｏ_３０膜厚依存性を示すグラフである。
【図６】（Ｒｕ ０．７５ ｎｍ ／ Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０ ７．５ ｎｍ） ×２７ 多層膜 （ａ），および（Ｒｕ ０．７５ ｎｍ ／ Ｆｅ_５０Ｃｏ_５０ ０．５ ｎｍ ／ Ｆｅ_７０Ｃｏ_３０ ６．５ ｎｍ ／ Ｆｅ_５０Ｃｏ_５０ ０．５ ｎｍ）×２７ 多層膜（ｂ）のＢ−Ｈ曲線である。
【図７】異なる膜厚を持つＦｅ７０Ｃｏ３０単層膜におけるＢ−Ｈ曲線である。
【図８】Ｒｕ下地厚０．８ ｎｍ一定としてＦｅ７０Ｃｏ３０膜厚を変化させた場合のＢ−Ｈ曲線である。
【図９】Ｒｕ下地有り無しＦｅＣｏ膜の磁化容易軸および磁化困難軸の保磁力Ｈｅｃ、ＨｃｈのＦｅＣｏ膜厚依存性を示すグラフである。
【図１０】Ｒｕ下地有り無しＦｅＣｏ膜の磁化困難軸での残留磁化比Ｂｒｈ／ＢｓｈのＦｅＣｏ膜厚依存性を示すグラフである。
【図１１】Ｒｕ下地有り無しＦｅＣｏ膜の（２１１）と（１１０）結晶面の回折強度比Ｉ_{（２１１）}／Ｉ_{（１１０）}のＦｅＣｏ膜厚依存性を示すグラフである。
【図１２】Ｒｕ下地有り無しＦｅＣｏ膜の保磁力Ｈｅｃ、Ｈｃｈと回折強度比Ｉ_{（２１１）}／Ｉ_{（１１０）}の関係を示すグラフである。
【図１３】Ｒｕ下地有り無しＦｅＣｏ膜の残留磁化比Ｂｒｈ／Ｂｓｈと回折強度比Ｉ_{（２１１）}／Ｉ_{（１１０）}の関係を示すグラフである。

Claims (4)

1. Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄのうちから選択した一つあるいは複数の元素を含む非磁性層と、ＦｅとＣｏからなる磁性層とが積層して形成され、
   ０．８ ｋＡ／ｍ以上の飽和磁界を有することを特徴とする磁気ヘッド用磁性膜。
2. Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄのうちから選択した一つあるいは複数の元素を含む非磁性層が下地層及び中間層として形成され、
   ＦｅとＣｏからなる磁性層と前記非磁性層とが交互に積層され、かつ、ＦｅとＣｏからなる各々の磁性層の厚さが１００ ｎｍ以下に設けられていることを特徴とする磁気ヘッド用磁性膜。
3. Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄのうちから選択した一つあるいは複数の元素を含む非磁性層が下地層及び中間層として形成され、
   前記非磁性層に接する磁性層の界面が、Ｆｅを３０〜６５ａｔ％含有するＦｅとＣｏからなる合金磁性層により部分置換され、
   前記合金磁性層に挟まれた磁性層の中央層が、Ｆｅを４０〜８０ａｔ％含有するＦｅとＣｏからなる合金磁性層からなることを特徴とする磁気ヘッド用磁性膜。
4. ＦｅとＣｏを主成分とするｂｃｃ（体心立方法格子）磁性膜であって、膜成長方向の（１１０）と（２１１）面の強度比がＩ（２１１）／Ｉ（１１０）＝２〜１００％であることを特徴とする磁気ヘッド用磁性膜。

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