JP2005092918A - アモルファス軟磁性膜を有する垂直磁気記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い飽和磁束密度、低い抗磁力、優れた表面平坦性、および優れた熱安定性を有するＦｅ基アモルファス軟磁性膜を備える垂直磁気記録媒体、並びにスパイクノイズの低減に有効な交換結合型裏打ち層を備える垂直磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】非磁性基板上に少なくとも裏打ち層と、垂直磁気記録層とを備え、前記裏打ち層が次式、（Ｆｅx−Ｃｏ(1-x)）k−（Ｓｉy−Ｇｅ(1-y)）l−Ｂm−Ｃnの組成の軟磁性膜から構成されていることを特徴とする。但し、ｘ、ｙ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは原子分率であり、ｘ≧０．７、ｙ≧０．５、０．７４≦ｋ≦０．８０、０．０５≦ｌ≦０．２０、０．０５≦ｍ≦０．２１、ｎ≦０．１、ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎ＝１である。
【選択図】 図１
【解決手段】非磁性基板上に少なくとも裏打ち層と、垂直磁気記録層とを備え、前記裏打ち層が次式、（Ｆｅx−Ｃｏ(1-x)）k−（Ｓｉy−Ｇｅ(1-y)）l−Ｂm−Ｃnの組成の軟磁性膜から構成されていることを特徴とする。但し、ｘ、ｙ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは原子分率であり、ｘ≧０．７、ｙ≧０．５、０．７４≦ｋ≦０．８０、０．０５≦ｌ≦０．２０、０．０５≦ｍ≦０．２１、ｎ≦０．１、ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎ＝１である。
【選択図】 図１
Description
本発明は、高密度磁気記録技術に係わり、特に垂直磁気記録媒体を構成する裏打ち層において、優れた磁気特性と表面平坦性と熱安定性を実現するアモルファス軟磁性膜の組成に関するものである。
磁気記録技術は、膨大な情報量を記録する技術として広く用いられている。この中で、コンピュータ用ハードディスク装置に用いられる磁気記録媒体および磁気ヘッドは、近年、盛んに研究開発が行われており、非常な勢いで記録面密度の高密度化が進んでいる。
この高密度化をさらに促進する記録方式として、垂直磁気記録方式が注目されている。
垂直磁気記録方式における記録媒体には、裏打ち層と呼ばれる軟磁性膜と記録層と呼ばれる垂直磁気異方性を示す磁性膜の二種類の磁性膜から構成される二層膜磁気記録媒体が用いられる。
さらに、実用性を高める目的から、下地膜と交換結合型裏打ち層と非磁性層と垂直磁気記録層を順次備える構造の二層膜磁気記録媒体が盛んに研究されている。
ここで、交換結合型裏打ち層は、反強磁性膜と軟磁性層との積層構造（非特許文献１）、硬質磁性膜と軟磁性膜との積層構造（非特許文献２）、または軟磁性膜と非磁性膜と軟磁性膜との積層構造（非特許文献３および４）からなり、裏打ち層として機能する。
この交換結合型構造の目的は、軟磁性膜における磁化ベクトルを固定し、磁壁の発生または発生した磁壁の動きを抑制することにあり、その効果として、記録情報の再生時に生ずるスパイクノイズを低減することができる。また、下地層は、交換結合型裏打ち層における交換結合磁界を大きくしたり、軟磁性膜の抗磁力を低減する機能を有する。さらに、非磁性層は、記録層の垂直磁気異方性を高める機能を有している。
二層膜磁気記録媒体における上記の裏打ち層は、記録および再生時に磁気ヘッドと磁路を構成し、記録分解能、記録感度および再生感度の向上に寄与する。この時、裏打ち層と磁気ヘッドの間隔（以下、磁気スペーシングと記述する）は狭いほど、大きな記録磁場と急峻な磁場勾配が得られることから、高密度記録に適する。従って、記録媒体の表面が平坦であるほど、磁気スペーシングを狭くでき、高密度記録に有利である。
裏打ち層を構成する軟磁性膜は、通常５０ｎｍ程度から５００ｎｍ程度の膜厚であり、他の層の膜厚より厚いことから、軟磁性膜の表面の平坦性が記録媒体の表面平坦性に大きく影響する。従って、裏打ち層用軟磁性膜に要求される特性としては、磁気特性とともに表面平坦性は非常に重要な特性である。
現在、二層膜磁気記録媒体の裏打ち層に用いる軟磁性膜としては、Ｆｅ基合金からなる結晶性の膜とＣｏ基アモルファス合金膜が主に研究されている。
Ｆｅ基合金からなる結晶性の膜は、組成により、飽和磁束密度として１．５Ｔ以上の高い値が得られるものの、裏打ち層に用いる膜厚においては、膜成長過程で結晶粒が大きくなり易く、それに伴い膜表面の平坦性を損なう。この際、前述の磁気スペーシングが大きくなることから、高密度記録を困難にする。また、優れた軟磁性特性、即ち１Ｏｅ以下の
低い抗磁力を得るためには、結晶粒径の制御およびその配向性の制御が必要となる。これらの課題を改善するため、現在、下地層の探索、結晶粒を微細化する微量元素の添加、さらに多層膜化等の検討が進められている。
低い抗磁力を得るためには、結晶粒径の制御およびその配向性の制御が必要となる。これらの課題を改善するため、現在、下地層の探索、結晶粒を微細化する微量元素の添加、さらに多層膜化等の検討が進められている。
一方、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂアモルファス合金、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｔａアモルファス合金などのＣｏ基アモルファス合金は、表面平坦性の良好な膜を得ることが容易である。さらに、これらの膜は、１Ｏｅ以下の優れた抗磁力が得られ易い。しかしながら、飽和磁束密度が約１．２Ｔと低く、さらに３５０℃以上の熱処理により一部結晶化が起こり、軟磁気特性だけでなく、表面平坦性、さらに形成されていた媒体層構造の界面を乱し、例えば垂直磁気記録層の結晶配向性を損なう等の問題を生ずる。このため、高温成膜が必要となる。例えばＬ１0型結晶構造の規則合金薄膜を垂直磁気記録層として用いることが困難である。
一方、上記の従来裏打ち層として研究されている軟磁性材料に対し、液体超急冷法を用いて作製されるＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金（非特許文献５および６）、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ合金（非特許文献７）等のＦｅ基アモルファス薄帯は、その組成により、高い飽和磁束密度が得られることが知られている。
しかしながら、これまでのところ垂直磁気記録媒体への適用の報告はなく、裏打ち層として用いることの出来る組成および作製方法、さらに交換結合膜構造は不明である。
上記したように、現在の磁気記録技術においては、さらなる高密度化と高性能化が要求されており、垂直磁気記録媒体に用いる裏打ち層として、より高い飽和磁束密度、低い抗磁力、優れた表面平坦性を有する軟磁性膜の開発と、スパイクノイズの低減に有効な交換結合型裏打ち層の開発が強く求められている。特に、高温成膜が必要なＬ１0形規則合金薄膜を記録層とする垂直磁気記録媒体の裏打ち層に適用可能な熱安定性を有する軟磁性膜が切望されている。
K.Tanahashi, A.Kikukawa, N.Shimizu, and Y.Hosoe; Journal of Applied Physics, vol.91, pp.8049-8051(2002) T.Ando and T.Nishihara; IEEE Transactions on Magnetics, vol. 33, pp.2983-2985(1997) 斉藤伸、平井健一、橋本篤志、角田匡清、高橋研；日本応用磁気学会誌、vol.27, pp.224-229(2003) 島津武仁、本間一人、渡辺功、村岡裕明、中村慶久；日本応用磁気学会誌、vol.27, pp.230-233(2003) K.I.Arai and N.Tsuya; Journal of Applied Physics, vol.49, pp.1718-1720(1978) M.A.Mitchell, A.E.Clark, H.T.Savage, and R.J.Abbundi; IEEE Transactions on Magnetics, vol.14, pp.1169-1171(1978) M.Mitera, T.Masumoto and N.S.Kazama; Journal of Applied Physics, vol.50, pp.7609-7611(1979)
K.Tanahashi, A.Kikukawa, N.Shimizu, and Y.Hosoe; Journal of Applied Physics, vol.91, pp.8049-8051(2002) T.Ando and T.Nishihara; IEEE Transactions on Magnetics, vol. 33, pp.2983-2985(1997) 斉藤伸、平井健一、橋本篤志、角田匡清、高橋研；日本応用磁気学会誌、vol.27, pp.224-229(2003) 島津武仁、本間一人、渡辺功、村岡裕明、中村慶久；日本応用磁気学会誌、vol.27, pp.230-233(2003) K.I.Arai and N.Tsuya; Journal of Applied Physics, vol.49, pp.1718-1720(1978) M.A.Mitchell, A.E.Clark, H.T.Savage, and R.J.Abbundi; IEEE Transactions on Magnetics, vol.14, pp.1169-1171(1978) M.Mitera, T.Masumoto and N.S.Kazama; Journal of Applied Physics, vol.50, pp.7609-7611(1979)
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高い飽和磁束密度、低い抗磁力、優れた表面平坦性、および優れた熱安定性を有するＦｅ基アモルファス軟磁性膜を備える垂直磁気記録媒体、並びにスパイクノイズの低減に有効な交換結合型裏打ち層を備える垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上に少なくとも裏打ち層と、垂直磁気記録層とを備え、前記裏打ち層が次式、（Ｆｅx−Ｃｏ(1-x)）k−（Ｓｉy−Ｇｅ(1-y)）l−Ｂm−Ｃnの組成の軟磁性膜から構成されていることを特徴とする。但し、ｘ、ｙ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは原子分率であり、ｘ≧０．７、ｙ≧０．５、０．７４≦ｋ≦０．８０、０．０５≦ｌ≦０．２０、０．０５≦ｍ≦０．２１、ｎ≦０．１、ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎ＝１である。
本発明の他の態様に係る垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上に下地膜と、交換結合型裏打ち層と、非磁性層と、垂直磁気記録層とを備え、前記交換結合型裏打ち層が、次式、（Ｆｅx−Ｃｏ(1-x)）k−（Ｓｉy−Ｇｅ(1-y)）l−Ｂm−Ｃnの組成の軟磁性膜を備えることを特徴とする。但し、ｘ、ｙ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは原子分率であり、ｘ≧０．７、ｙ≧０．５、０．７４≦ｋ≦０．８０、０．０５≦ｌ≦０．２０、０．０５≦ｍ≦０．２１、ｎ≦０．１、ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎ＝１である。
本発明に係る垂直磁気記録媒体は、さらに、前記交換結合型裏打ち層が、反強磁性Ｍｎ−Ｉｒ合金膜と、前記の式で表わされる組成の軟磁性膜とを備えることを特徴とする。
本発明に係る垂直磁気記録媒体は、さらに、前記交換結合型裏打ち層が、反強磁性Ｍｎ−Ｉｒ合金膜と、Ｃｏ−Ｆｅ合金膜と、前記の式で表わされる組成の軟磁性膜とを備えることを特徴とする。
本発明に係る垂直磁気記録媒体は、さらに、前記垂直磁気記録層が、Ｌ１0形規則合金薄膜であることを特徴とする。
本発明に係る垂直磁気記録媒体は、さらに、前記Ｌ１0形規則合金薄膜が、ＦｅＰｔ規則合金、ＣｏＰｔ規則合金及びＦｅＰｄ規則合金、並びにこれらの合金からなる群から選択されることを特徴とする。
本発明のアモルファス軟磁性膜は、優れた磁気特性と熱安定性を有していることから、高温成膜が必要となる、例えばＬ１0形規則合金薄膜を記録層とする垂直磁気記録媒体の裏打ち層として適用が可能である。また、優れた表面平坦性を有していることから、磁気スペーシングを低減でき、高密度記録に有望な垂直磁気記録媒体を提供できる。さらに、本発明のアモルファス軟磁性膜を用いる交換結合型裏打ち層は、良好な交換結合磁界を発現でき、垂直磁気記録媒体のスパイクノイズの低減にも有効となる。
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるわけではない。
図１に、本発明の一態様に係る垂直磁気記録媒体の構造を示す。非磁性基板１の上に裏打ち層（軟磁性膜）５と非磁性層７と垂直磁気記録層８が順次積層された層構造である。ここで、裏打ち層を構成する軟磁性膜５は、下記（式１）の組成を有する。
（Ｆｅx−Ｃｏ(1-x)）k−（Ｓｉy−Ｇｅ(1-y)）l−Ｂm−Ｃn （式１）
但し、ｘ、ｙ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは原子分率であり、ｘ≧０．７、ｙ≧０．５、０．７４≦ｋ≦０．８０、０．０５≦ｌ≦０．２０、０．０５≦ｍ≦０．２１、ｎ≦０．１、ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎ＝１である。
但し、ｘ、ｙ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは原子分率であり、ｘ≧０．７、ｙ≧０．５、０．７４≦ｋ≦０．８０、０．０５≦ｌ≦０．２０、０．０５≦ｍ≦０．２１、ｎ≦０．１、ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎ＝１である。
図２に、本発明の他の態様に係る垂直磁気記録媒体の構造を示す。非磁性基板１の上に下地膜２と交換結合型裏打ち層６と非磁性層７と垂直磁気記録層８が順次積層された層構造である。ここで、前記交換結合型裏打ち層は、（式１）の組成の軟磁性膜を備える。
交換結合型裏打ち層６は、反強磁性膜と（式１）の組成の軟磁性膜との積層構造、硬質磁性膜と（式１）の組成の軟磁性膜との積層構造、または（式１）の組成の軟磁性膜と非磁性膜と該軟磁性膜との積層構造を用いることができる。
図３に、本発明の他の態様に係る垂直磁気記録媒体の構造を示す。非磁性基板１の上に下地膜２と反強磁性Ｍｎ−Ｉｒ合金膜３と（式１）の組成の軟磁性膜５と非磁性層７と垂直磁気記録層８が順次積層された層構造である。
図４に、本発明の他の態様に係る垂直磁気記録媒体の構造を示す。非磁性基板１の上に下地膜２と反強磁性Ｍｎ−Ｉｒ合金膜３とＣｏ−Ｆｅ合金膜４と（式１）の組成の軟磁性膜５と非磁性膜７と垂直磁気記録層８が順次積層された層構造である。
（式１）の組成の軟磁性膜５は、各元素の組成のうち、本発明の目的とする、優れた磁気特性と膜表面平坦性と熱安定性の実現のためには、ｋの値の範囲が特に重要となる。すなわち、ｋの値を大きくするに伴い、飽和磁束密度は増加するが、一方、熱安定性は低下しそれに伴い膜表面平坦性を損ねる。従って、（式１）の組成範囲において、ｋを上記範囲にすることにより、従来用いられているＣｏ基アモルファス材料の飽和磁束密度１．２Ｔより大きな飽和磁束密度、すなわち１．３Ｔから１．６Ｔの飽和磁束密度が達成でき、さらに３５０℃以上の熱処理においてもアモルファス状態に維持でき、１Ｏｅ以下の低い抗磁力と優れた膜表面平坦性を得ることが出来る。
前記ｋの値の範囲で、より大きな飽和磁束密度を得るためには、ｘの値を０．７以上にすることが好ましい。また、ｙの値を小さくすると熱安定性が低下する傾向が見られることから、ｙの値は０．５以上が好ましい。一方、Ｃ元素の添加は、抗磁力の熱処理温度による変化を小さくする傾向が見られ媒体作製上望ましいが、添加量ｎの増加は飽和磁束密度を小さくすることから、ｎの値は０．１以下にすることが好ましい。
なお、（式１）の組成の軟磁性膜５の製造方法は、スパッタ成膜法を用いるとアモルファス相が形成し易くなり好ましい。
次に、図面に示された他の構成部材について説明する。
非磁性基板１は、基板の種類には特に制約はなく、磁気記録媒体に用いられるガラス基板および多結晶基板を用いることができる。
下地膜２は、例えば、Ｍｎ−Ｉｒ合金と同じ結晶構造である面心立方格子のパーマロイ合金膜、Ｃｕ膜、Ｐｄ膜等を用いると大きな交換結合磁界を得ることができ好ましい。さらに、必要に応じて、これらの膜のさらに下地にＴａ膜、ＭｇＯ膜を用いることも可能である。また、下地膜２の膜厚は、特に制約はないが、約５ｎｍ以上２０ｎｍ以下で表面平坦性に優れる交換結合膜を得ることができる。
パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）合金とは、例えば「磁性体ハンドブック」（近角聡信、太田恵造、安達健吾、津屋昇、石川義和編集、（株）朝倉書店発行、第９刷、p. 1081-1090）に記載されているように、二元系Ｎｉ−Ｆｅ合金、およびＣｒ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ等を添加した多元系Ｎｉ−Ｆｅ合金を指す。この時、合金膜組成については、結晶構造が面心立方格子となる組成範囲であることが好ましい。例えば、二元系Ｎｉ−Ｆｅ合金であれば、Ｎｉ元素の原子分率は７０％〜９０％が好ましい。また、多元系Ｎｉ−Ｆｅ合金においては、数％の添加元素を含有していてもよい。さらに、本発明においては、多元系Ｎｉ−Ｆｅ合金が強磁性を示す必要はなく、非磁性組成、例えば、（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ合金でＣｒ元素を原子分率で２０％以上添加した合金も用いることが出来る。以下においては、このようなＮｉ−Ｆｅ合金をパーマロイ合金ということがある。
反強磁性Ｍｎ−Ｉｒ合金膜３の組成に関しては、Ｍｎ元素が原子分率で５０％未満または８０％を超えると交換結合磁界が低下することが一般的に知られていることから、Ｍｎ元素の原子分率は５０％から８０％の範囲が好ましい。また、反強磁性Ｍｎ−Ｉｒ合金膜３の膜厚は、特に制約はないが、約５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の膜厚において大きな交換結合磁界が得られ、かつ膜表面平坦性に優れる交換結合膜を得ることができることからこの範囲が好ましい。
Ｃｏ−Ｆｅ合金膜４の組成に関しては、Ｃｏ元素の原子分率が５０％から８０％の範囲で特に大きな交換結合磁界が得られることから、この範囲が特に好ましい。また、Ｃｏ−Ｆｅ合金膜４の膜厚は、約１ｎｍ以上でその効果が見られる。しかしながら、１０ｎｍ以上になると交換結合膜の抗磁力が大きくなる傾向にある。従って、膜厚は１ｎｍから１０ｎｍ、特に好ましい範囲は３ｎｍから約８ｎｍである。
非磁性層７は、垂直磁気記録層の垂直磁気異方性を高める層を設けることが好ましく、例えば、Ｌ１0形規則合金薄膜であればＭｇＯ膜、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系膜であれば、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、Ｒｕ膜等を用いることができる。
垂直磁気記録層８としては、Ｌ１0形規則合金薄膜、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金膜、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金に酸化物を添加した膜、さらにＣｏ／Ｐｄ人工格子膜を用いることができ、特に、高温成膜を必要とするＦｅＰｔ規則合金、ＣｏＰｔ規則合金及びＦｅＰｄ規則合金、並びにこれらの合金から選ばれるＬ１0形規則合金薄膜を用いることができる。
（実施例）
以下、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるわけではない。
以下、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるわけではない。
以下の各実施例において作製した垂直磁気記録媒体については、次の４つの方法で評価を行っている。
（１）垂直磁気記録層の磁気特性は、記録媒体の膜面法線方向に最大１３ｋＯｅの磁界を印加することにより、極カー効果を用いてヒステリシスループを測定し、垂直抗磁力および角型比を求めた。なお、角型比は、残留磁化状態におけるカー回転角と最大印加磁界におけるカー回転角の比とする。
（２）裏打ち層の磁気特性は、記録媒体の膜面方向に最大２００Ｏｅの磁界を印加することにより、軟磁性用振動試料型磁力計を用いてヒステリシスループを測定し、抗磁力と飽和磁束密度を求めた。なお、抗磁力は、磁化容易軸方向の値を評価した。また、交換結合膜型裏打ち層の交換結合磁界は、ヒステリシスループのシフト量とした。
（３）結晶構造の評価は、Ｃｕ−Ｋα線を用いたＸ線回折により行った。
（４）表面粗さの評価は、原子間力顕微鏡を用いて表面形態を観測し、その平均粗さＲａを求めて行った。このＲａは、測定試料の基準面に対する表面の凹凸の平均値である。なお、以下の実施例で用いたハードディスク用ガラスディスク基板のＲａの値は、０．３２ｎｍから０．４５ｎｍの範囲の値である。
（実施例１）
図１に示す垂直磁気記録媒体を以下のように作製した。
ハードディスク用ガラスディスク基板１上に、裏打ち層５として膜厚１００ｎｍのＦｅ0.74Ｓｉ0.088Ｂ0.132Ｃ0.04膜（すなわち、本発明の（式１）において、ｘ＝１、ｙ＝１、ｋ＝０．７４、ｌ＝０．０８８、ｍ＝０．１３２、ｎ＝０．０４）をＤＣマグネトロンスパッタ法により作製し、次に、非磁性層７として膜厚１０ｎｍのＭｇＯ膜をＲＦマグネトロンスパッタ法により作製し、さらに、記録層８として膜厚７．５ｎｍのＦｅＰｔ規則合金膜をＲＦスパッタ法で作製した。この時、裏打ち層６と非磁性層７は基板温度５０℃で作製し、記録層８は基板温度３７５℃で作製した。また、スパッタ成膜にはＡｒガスを用い、スパッタガス圧及びターゲット基板間距離はそれぞれ、裏打ち層では０．０７Ｐａと５０ｍｍ、ＭｇＯ膜では０．２Ｐａと５０ｍｍ、ＦｅＰｔ膜では５０Ｐａと９５ｍｍとした。
図１に示す垂直磁気記録媒体を以下のように作製した。
ハードディスク用ガラスディスク基板１上に、裏打ち層５として膜厚１００ｎｍのＦｅ0.74Ｓｉ0.088Ｂ0.132Ｃ0.04膜（すなわち、本発明の（式１）において、ｘ＝１、ｙ＝１、ｋ＝０．７４、ｌ＝０．０８８、ｍ＝０．１３２、ｎ＝０．０４）をＤＣマグネトロンスパッタ法により作製し、次に、非磁性層７として膜厚１０ｎｍのＭｇＯ膜をＲＦマグネトロンスパッタ法により作製し、さらに、記録層８として膜厚７．５ｎｍのＦｅＰｔ規則合金膜をＲＦスパッタ法で作製した。この時、裏打ち層６と非磁性層７は基板温度５０℃で作製し、記録層８は基板温度３７５℃で作製した。また、スパッタ成膜にはＡｒガスを用い、スパッタガス圧及びターゲット基板間距離はそれぞれ、裏打ち層では０．０７Ｐａと５０ｍｍ、ＭｇＯ膜では０．２Ｐａと５０ｍｍ、ＦｅＰｔ膜では５０Ｐａと９５ｍｍとした。
極カー効果を用いたＦｅＰｔ規則合金膜の磁気特性を測定した結果、垂直抗磁力５．１ｋＯｅ、角型比１が得られ、垂直磁気記録媒体における記録層として優れた磁気特性であることがわかった。さらに、媒体の表面の平均粗さＲａは０．４３ｎｍであり、用いた基板と同等で表面性に優れていることがわかった。
次に、実施例１で作製した垂直磁気記録媒体における裏打ち層の特性を評価するため、以下の試料を作製した。すなわち、ハードディスク用ガラスディスク基板上に、実施例１と同じ条件で裏打ち層のみを作製し、その後、真空度２×１０-5Ｐａ〜３×１０-5Ｐａにおいて、基板温度を実施例１の記録層成膜温度と同じ３７５℃にして、１時間の加熱試験を行った。
この裏打ち層の磁気特性および膜表面の平均粗さを評価した結果を表１に示す（裏打ち層１）。飽和磁束密度が１．３７Ｔであり、抗磁力が０．４４Ｏｅであることから、裏打ち層として、優れた特性であることがわかる。また、膜表面の平均粗さＲａは０．３６ｎｍであり、良好な表面性を有している。Ｘ線回折測定では、回折線は観測されなかったことから、アモルファス相であることがわかった。すなわち、３７５℃の加熱試験においても、裏打ち層として要求される優れた軟磁気特性と表面平坦性と熱安定性を有していることがわかった。
さらに、裏打ち層の組成を変えて試料を作製した。組成以外の条件はすべて同じである。作製した（Ｆｅx−Ｃｏ(1-x)）k−（Ｓｉy−Ｇｅ(1-y)）l−Ｂm−Ｃn膜の組成を表１に示す。
作製した裏打ち膜の磁気特性および膜表面の平均粗さを評価した結果を同じく表１に示す（裏打ち層２〜７）。本発明の組成の範囲においては、飽和磁束密度は１．３Ｔ以上、さらに抗磁力は１Ｏｅ以下の優れた値が得られた。また、膜表面の平均粗さは０．４５ｎｍ以下である。Ｘ線回折測定では、回折線は観測されなかったことから、アモルファス相であることがわかった。従って、本発明の範囲の組成においては、３７５℃の加熱試験においても、裏打ち層として要求される、優れた軟磁気特性と表面平坦性と熱安定性を有する軟磁性裏打ち層が得られることから、高い成膜温度が必要な、例えばＦｅＰｔ規則合金膜を記録層として用いても優れた二層膜磁気記録媒体を得ることができる。さらに、磁気スペーシングの低減に有利な表面性であることから、高密度記録に適する二層膜磁気記録媒体を提供できる。
（実施例２）
図３に示す垂直磁気記録媒体を以下のように作製した。
図３に示す垂直磁気記録媒体を以下のように作製した。
ハードディスク用ガラスディスク基板１上に、第一の下地膜として膜厚２０ｎｍのＴａ膜を作製し第二の下地膜として膜厚５ｎｍのパーマロイ合金膜を作製し、次に、膜厚１０ｎｍの反強磁性Ｍｎ−Ｉｒ合金膜３を作製し、さらに、裏打ち層５として膜厚５０ｎｍのＦｅ0.74Ｓｉ0.088Ｂ0.132Ｃ0.04膜（すなわち、本発明の（式１）において、ｘ＝１、ｙ＝１、ｋ＝０．７４、ｌ＝０．０８８、ｍ＝０．１３２、ｎ＝０．０４）を作製し、その後、非磁性層７として膜厚１０ｎｍのＭｇＯ膜を作製し、最後に、記録層８として膜厚７．５ｎｍのＦｅＰｔ規則合金膜を作製した。なお、ＦｅＰｔ膜は基板温度３７５℃で作製し、他の膜は５０℃で作製した。また、スパッタ成膜にはＡｒガスを用い、スパッタガス圧は、Ｔａ膜では０．４Ｐａ、パーマロイ膜とＭｇＯ膜では０．２Ｐａ、Ｍｎ−Ｉｒ膜では０．５Ｐａ、裏打ち層では０．０７Ｐａ、ＦｅＰｔ膜では５０Ｐａである。ターゲット基板間距離はＭｎ−Ｉｒ膜とＦｅＰｔ膜で９５ｍｍ、その他の膜は５０ｍｍである。また、パーマロイ合金膜の作製は原子分率でＮｉ0.81Ｆｅ0.16Ｎｂ0.03合金のスパッタターゲットを、Ｍｎ−Ｉｒ合金膜の作製にはＭｎ0.8Ｉｒ0.2合金のスパッタターゲットを用いた。
実施例２で作製した垂直磁気記録媒体に対して、極カー効果を用いたＦｅＰｔ規則合金膜の磁気特性を測定した結果、垂直抗磁力５．３ｋＯｅ、角型比１が得られ、垂直磁気記録媒体における記録層として優れた磁気特性であることがわかった。さらに、媒体の表面の平均粗さＲａは０．４２ｎｍであり、用いた基板と同等で表面性に優れていることがわかった。
次に、実施例２で作製した垂直磁気記録媒体における交換結合型裏打ち層の磁気特性を評価するため、以下の試料を作製した。すなわち、ハードディスク用ガラスディスク基板上に、実施例２と同じ条件で第一の下地膜、第二の下地膜、反強磁性膜、さらに軟磁性膜を作製し、その後、真空度２×１０-5Ｐａ〜３×１０-5Ｐａにおいて、基板温度を実施例２の記録層成膜温度と同じ３７５℃にして、１時間の加熱試験を行った。
この交換結合型裏打ち層の磁気特性を評価した結果を表２に示す（交換結合型裏打ち層１）。この交換結合型裏打ち層の交換結合磁界は１９Ｏｅであり、すなわち、軟磁性層の磁化ベクトルが固定されていることを示す。従って、高い成膜温度が必要な記録層を用いた二層膜磁気記録媒体で、スパイクノイズを低減する交換結合型裏打ち層を提供できる。
さらに、交換結合型裏打ち層の下地層を変えて試料を作製した。他の膜および作製条件は同じである。用いた下地層材料とその膜厚を表２に示す（交換結合型裏打ち層２〜６）。
作製した交換結合型裏打ち層の磁気特性を評価した結果を同じく表２に示す。表に示す下地層を用いた交換結合膜で交換結合磁界が得られていることから、このような下地膜を本発明の記録媒体で用いることが出来る。
以上、実施例２の交換結合型裏打ち層は、交換結合により裏打ち層の磁化ベクトルが固定されていることが示されている。従って、スパイクノイズの原因となる裏打ち層の磁壁の発生およびその動きを抑制でき、しかも、高い成膜温度が必要な、例えばＦｅＰｔ規則合金膜を記録層とする二層膜磁気記録媒体に適用でき、実用的な記録媒体を提供できる。
（実施例３）
図４に示す垂直磁気記録媒体を以下のように作製した。
実施例２における反強磁性Ｍｎ−Ｉｒ合金膜３と軟磁性Ｆｅ0.74Ｓｉ0.088Ｂ0.132Ｃ0.04膜５の間に膜厚５ｎｍのＣｏ0.7Ｆｅ0.3合金膜４を設けることにより、本実施例の垂直磁気記録媒体を作製した。この時、Ｃｏ0.7Ｆｅ0.3合金膜は基板温度５０℃、スパッタガス圧０．２Ｐａの条件で成膜し、他の膜および作製条件については実施例２と同じとした。
図４に示す垂直磁気記録媒体を以下のように作製した。
実施例２における反強磁性Ｍｎ−Ｉｒ合金膜３と軟磁性Ｆｅ0.74Ｓｉ0.088Ｂ0.132Ｃ0.04膜５の間に膜厚５ｎｍのＣｏ0.7Ｆｅ0.3合金膜４を設けることにより、本実施例の垂直磁気記録媒体を作製した。この時、Ｃｏ0.7Ｆｅ0.3合金膜は基板温度５０℃、スパッタガス圧０．２Ｐａの条件で成膜し、他の膜および作製条件については実施例２と同じとした。
本実施例における交換結合型裏打ち層の磁気特性を評価した結果、８４Ｏｅの交換結合磁界が得られた。この値は、極めて大きな値であることから、高い成膜温度が必要な記録層を用いた二層膜磁気記録媒体で、スパイクノイズを低減するのに有効な交換結合型裏打ち層となる。
以上、好適な実施形態例と具体的な複数の実施例に従って本発明を説明したが、本発明はこれらにより限定されるものではなく、例えば、成膜される層の膜厚、下地膜の種類および非磁性層の種類などは、本発明の交換結合膜の層構造が実質的に等価である限り適宜変更、組み合わせができる。そのほかにも本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
１：非磁性基板、２：下地膜、３：反強磁性Ｍｎ−Ｉｒ合金膜、４：Ｃｏ−Ｆｅ合金膜、５：裏打ち層（軟磁性膜）、６：交換結合型裏打ち層、７：非磁性層、８：垂直磁気記録層
Claims (6)
- 非磁性基板上に、少なくとも裏打ち層と、垂直磁気記録層とを備える垂直磁気記録媒体において、前記裏打ち層が下記（式１）の組成の軟磁性膜から構成されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
（Ｆｅx−Ｃｏ(1-x)）k−（Ｓｉy−Ｇｅ(1-y)）l−Ｂm−Ｃn （式１）
但し、ｘ、ｙ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは原子分率であり、以下の条件を満たす。
ｘ≧０．７；ｙ≧０．５；０．７４≦ｋ≦０．８０；０．０５≦ｌ≦０．２０；０．０５≦ｍ≦０．２１；ｎ≦０．１；ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎ＝１ - 非磁性基板上に、下地膜と、交換結合型裏打ち層と、非磁性層と、垂直磁気記録層とを備えた垂直磁気記録媒体において、前記交換結合型裏打ち層が、下記（式１）の組成の軟磁性膜を備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
（Ｆｅx−Ｃｏ(1-x)）k−（Ｓｉy−Ｇｅ(1-y)）l−Ｂm−Ｃn （式１）
但し、ｘ、ｙ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎは原子分率であり、以下の条件を満たす。
ｘ≧０．７；ｙ≧０．５；０．７４≦ｋ≦０．８０；０．０５≦ｌ≦０．２０；０．０５≦ｍ≦０．２１；ｎ≦０．１；ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎ＝１ - 前記交換結合型裏打ち層が、反強磁性Ｍｎ−Ｉｒ合金膜と、前記（式１）の組成の軟磁性膜とを備えることを特徴とする請求項２に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記交換結合型裏打ち層が、反強磁性Ｍｎ−Ｉｒ合金膜と、Ｃｏ−Ｆｅ合金膜と、前記（式１）の組成の軟磁性膜とを備えることを特徴とする請求項２に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記垂直磁気記録層が、Ｌ１0形規則合金薄膜であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記Ｌ１0形規則合金薄膜が、ＦｅＰｔ規則合金、ＣｏＰｔ規則合金及びＦｅＰｄ規則合金、並びにこれらの合金からなる群から選択されることを特徴とする請求項５に記載の垂直磁気記録媒体。
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2004
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