WO2004019322A1

WO2004019322A1 - 裏打ち磁性膜

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Publication number: WO2004019322A1
Application number: PCT/JP2002/008587
Authority: WO
Inventors: Hiroyasu Kawano; Takeshi Morikawa; Koji Matsumoto; Satomi Kubo
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2005-02-26
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Description

明細書裏打ち磁性膜技術分野

この発明は、裏打ち磁性膜に関し、特に、垂直磁気記録方式の情報記録媒体の裏打ち層として用いられる裏打ち磁性膜に関する。

背

従来から使用されているハードディスクは、ディスクの面内方向に磁気異方性を有する面内磁気記録方式が用いられているが、今日、デイスクの線記録密度（トラック方向の記録密度）を高めるために、垂直磁気記録方式が提案されている。

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 T b F e C o ) 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が設けられる（特開平 6 _ 7 6 2 0 2号公報参照）。

裏打ち層は、ディスクの面内方向に磁化方向を有する膜として形成されるが、これは磁気へ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く急峻な磁界を得て、効率よく磁性膜に垂直磁気記録をするためのものである。記録再生の効率の観点から、裏打ち層には、 F e N i系合金などの保磁力 H cが小さい磁性材料が用いられている。

<ノイズの種類 >

また、記録再生の信号品質の高信頼性化等のために、裏打ち層が原因となって発生するノィズの低減をすることと、飽和磁化 M sができるだけ大きいことが望まれている。裏打ち層によって発生するノイズには、

( a ) 縞状磁区ノイズ、（b ) スパイクノイズ、（c ) ランダム磁区による媒体ノィズの 3種類がある。

( a ) 縞状磁区ノイズ裏打ち層の膜厚を厚くした場合（たとえば 1 5 O nm以上）、磁化が膜面方向から垂直方向に傾くために発生するノィズ。

( b ) スパイクノイズ s p k

裏打ち層の膜厚を厚くした場合（たとえば 7 O nm以上）、ディスク内の磁気異方性が不均一な部分において発生するノイズ。これは裏打ち層が、プロヅホ磁壁を形成するために発生するノィズである。

( c ) ランダム磁区による媒体ノイズ Nm

裏打ち層が軟磁気特性を示していない場合にランダムで大きな磁区が形成されるために、低周波数から高周波数までの広帯域にわたって発生するノイズ。

このようなノィズを低減するために、いくつかの対策が提案されて、る。たとえば、縞状磁区ノイズは、裏打ち層を軟磁性層と非磁性層とをいく層か積層した積層構造とし、軟磁性層の膜厚を 1 0 O nm、非磁性層の膜厚を 5 nm程度とすることにより、低減される。

また、裏打ち層を上記のような積層構造とし、軟磁性層の膜厚を 2 0 nm、非磁性層の膜厚を 5 nm程度とし、この周期を数回繰り返すことにより、スパイクノイズ s p kの大きさ（振幅）が抑制される。また、スパイクノイズ s p kを低減させるためには、軟磁性層の磁化容易軸を円板状基板の半径方向に揃える必要があることが知られている。

一方、媒体ノイズ Nmを減らし裏打ち層が軟磁気特性を示すためには、一般的には、裏打ち層の磁区を小さくする必要がある。

<ノィズ低減のための対策 >

一般的に、裏打ち層の磁壁構造がブロッホ磁壁となっているとスパイクノイズ s p kが生じやすく、ネール磁壁となっている場合にはスパイクノイズ s p kは発生しないことが知られている。また、裏打ち層の膜厚が厚くなればなるほど、ブロッホ磁壁が支配的となり、膜厚が薄い場合（2 0 nm程度）にはネール磁壁が支配的であることが知られている。 ( 1 ) そこで、スパイクノイズを低減するために、裏打ち層の積層単位の Ji奠厚を薄くすることにより、磁壁構造をプロッホ磁壁からネール磁壁へ変化させるようにした軟磁性層と非磁性層の薄い膜からなる多層構造の磁気記録媒体が提案されている（特閧昭 61 - 5423号公報）。しかし、ここでは裏打ち層の一周期当りの膜厚が 100 nm程度以上であるので、スパイクノイズ s pkの低減は十分とは言えない。

(2) また、軟磁性裏打ち層内の磁壁から漏出する磁束によるノイズを低減するために、軟磁性膜（FeCo膜）と非磁性分断層（Cr膜）を交互に繰り返して積層した軟磁性裏打ち層が提案されている（特閧平 0 6 - 139542号公報）。しかし、 Fe Co膜および Cr膜のどちらも膜厚を l〃mとしており、非常に厚いので、この FeCo膜はブロヅホ磁壁を形成していると考えられる。したがって、漏出磁束によるノィズを低減できても、スパイクノイズ spkの大きさ（振幅）の抑圧は難しい。

(3) また、軟磁性層として: FeAl Si多層膜を用いた場合の媒体ノィズを低減する構成についても提案されている（IEEE Trans. Magn. , vol.37， 1586ページ， No.4, 2001年，「Low Noise FeAISi Soft Magnetic Under - Layer for CoPtCrO Double layered Perpendicular Recordingj ) ₀ これは、軟磁性の裏打ち層を、軟磁性層（FeAl Si層）と非磁性層（C層）を交互に積層した多層構成としている。この構成では、単層の FeAl S i膜の場合よりも媒体ノイズを飛躍的に低減させることはできるが、裏打ち層としての飽和磁化 Msは 800 emu/c c程度以下という低い値であり、記録効率の点で十分ではなく、またスパイクノィズ s pkの低減については言及されていない。

また、一般に、現在用いられている飽和磁化 Msが大きな材料は、軟磁性化と共に、磁化容易軸を媒体基板の半径方向に揃えることを両立させることは難しい。したがって、スパイクノイズ s pkの低減は難しい。

発明の開示

この発明は、飽和磁化 Msが大きく、磁化容易軸が基板の半径方向に揃えられ、ネール磁壁が優勢でスパイクノイズの大きさ（振幅）が抑圧された裏打ち磁性膜を提供するものである。この発明の裏打ち磁性膜は、鉄および炭素を主成分とする軟磁性層と、非磁性層とが交互に積層された構成を有し、基板の上に形成され、磁ィ匕容易軸が面内方向かつ基板の半径方向にあり、かつ、飽和磁化 M sが 1 0 0 0 e mu/ c c以上であることを特徴とする。

また、スパイクノイズ s p kの大きさ（振幅）を抑制し、飽和磁化 M sを M s > 1 0 0 0 e mu/ c cとするために、積層された軟磁性層と非磁性層の一周期あたりの合計膜厚が 1 0 nm以上 2 5 nm以下とすることが好ましい。

また、この発明では、前記軟磁性層の磁壁が主にネール磁壁構造を有していることを特徴とする。

さらに、ノイズの発生を抑えるために、前記軟磁性層は、 F eを主成分とする磁性材料と、メタロイド元素を含む非磁性材料とからなることが好ましく、前記非磁性層は、誘電体材料を主成分とし、非磁性層の比抵抗が前記軟磁性層の比抵抗より大きいことが好ましい。

また、この発明では、裏打ち磁性膜の磁化容易軸の方向に沿う保磁力 H_c0が、 H_c0く 0 . 5エルステッドであり、かつ軟磁性層自体の保磁力 H _clが H _el < 2エルステッドである裏打ち磁性膜が提供される。

さらに、この発明では、表面粗さ R aが、 R a < l nmに調整された裏打ち磁性膜が提供される。

図面の簡単な説明

図 1は、この発明の情報記録媒体の一実施例の構成図である。図 2は、この発明の裏打ち磁性膜の構成図である。

図 3は、この発明の実施例 1において、軟磁性層の膜厚に対する飽和磁化 M sのグラフである。図 4は、この発明の実施例 1において、軟磁性層の膜厚に対する保磁力 H eのグラフである。図 5は、この発明の実施例 1において、軟磁性層の膜厚に対する媒体ノィズ Nmのグラフである。図 6は、この発明の実施例 1において、軟磁性層の膜厚に対するスパイクノイズ振幅 s p kのグラフである。図 7は、この発明の実施例 1 において、保磁力 H eと媒体ノイズ Nmとの関係グラフである。図 8は、この発明の実施例 2において、非磁性層の材料の比抵抗のグラフである。図 9は、この発明の実施例 2において、非磁性層の材料に対する保磁力 Heのグラフである。図 10は、この発明の実施例 2において、非磁性層の材料に対する媒体ノイズ Nmのグラフである。図 11 は、この発明の実施例 2において、非磁性層の材料に対するスパイクノィズ振幅 s pkのグラフである。

図 12は、この発明の実施例 3において、非磁性層のスパヅ夕ガス圧に対する保磁力 Heのグラフである。図 13は、この発明の実施例 3において、非磁性層のスパヅ夕ガス圧に対する媒体ノイズ N mのグラフである。図 14は、実施例 3において、非磁性層のスパヅ夕ガス圧に対するスパイクノイズ振幅 spkのグラフである。図 15は、実施例 3において、非磁性層のスパヅ夕ガス圧に対する表面粗さ R aのグラフである。図 16は、実施例 3において、表面粗さ Raと媒体ノイズ Nmとの関係グラフである。

図 17は、この発明の実施例 4において、単層の軟磁性膜の膜厚に対する飽和磁化 Msを示すグラフである。図 18は、この発明の実施例 4 において、単層の軟磁性膜の膜厚に対する保磁力 Heを示すグラフである。図 19は、この発明の実施例 4において、単層の軟磁性膜の膜厚に対する媒体ノイズ Nmを示すグラフである。図 20は、この発明の実施例 4において、単層の軟磁性膜の膜厚に対するスパイクノイズ振幅 sp kを示すグラフである。図 21は、この発明の実施例 4において、保磁力 Heと媒体ノイズ Nmとの関係グラフである。

発明を実施するための最良の形態

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、これによつてこの発明が限定されるものではない。

この発明の裏打ち磁性膜は、軟磁性層と非磁性層を積層した多層構成の磁性膜である。

この発明は、次のような特性をすベて満たす裏打ち磁性膜を提供するものである。 ( 1 ) 軟磁性層の磁化容易軸が基板の面内方向でありかつ半径方向に揃つていること。

(2)飽和磁化 Msが 1000 emu/c cよりも大きいこと。

( 3 ) 軟磁性層の磁壁がネール磁壁構造を有していること。

(4)裏打ち磁性膜の磁化容易軸の方向に沿う保磁力 H_e。が H。_fl<0. 5 エルステヅドであり、軟磁性層自体の保磁力 H_clが H_cl<2エルステヅドであること。

(5) スパイクノイズ s pkの値が 200〃V以下であること。

(6)媒体ノイズ Nmが lAdVrms以下であること。

従来の裏打ち軟磁性膜では、これらの特性のいずれかを満たすものは実現されていたが、これらの特性をすベて満たすものはなかった。

この発明の裏打ち磁性膜 2は、これらの特性（1) 〜（6) を満たすために、図 2に示すように、軟磁性層 2 aと非磁性層 2 bとが交互に積層された構成を持ち、軟磁性層 2 aは、鉄および炭素を主成分とする材料で形成し、非磁性層 2 bは、誘電体材料を主成分とし、非磁性層 2 b の比抵抗を軟磁性層 2 aの比抵抗よりも大きな材料で形成する。

、また、積層する軟磁性層 2 aと非磁性層 2 bの一周期あたりの合計膜厚を 10 nm以上 25 nm以下とし、軟磁性層 2 aの材料として、 Fe CoS i Cまたは F e S i Cまたは F e Cを用いる。

特に、 Fe Co S i Cとしては、好ましくは（F e C o ) ₇₅S i₁₂C₁₃ を用い、さらに好ましくは、 Fe₆₅Co₁₀S i₁₂C₁₃を用いる。 FeSiC としては、 F e₇₅S i₁₂C₁₃を用いる。 FeCとしては、 Fe₈₀C₂₀を用いる。以下に、このような構造を持つ裏打ち磁性層の特性等について、他の材料を用いた場合と比較しながら、説明する。

<媒体の構成 >

図 1に、この発明の裏打ち磁性膜を有する情報記録媒体の一実施例の断面構造図を示す。

この発明の情報記録媒体は、通常の媒体と同様に、基板 1 (ガラス基板、シリコン基板等）の上に、裏打ち磁性膜 2、非磁性中間膜 3 (Ni P等）、垂直記録膜 4 (TbF e Co膜）、保護膜 5 ( S i N等）を、この順にスパヅ夕リング等の方法で製膜することにより形成される。この発明の裏打ち磁性膜 2を構成する軟磁性層 2 aは、一般に磁性元素と非磁性元素との混合膜として形成されるが、ここでは、鉄（Fe) および炭素（C) を主成分とする材料から構成する。

非磁性元素としては、炭素（C) に代表されるようなメタロイド元素 (S i, B， Pなど）を用いる。

また、非磁性層 2 bは、炭素のような誘電体材料を主成分とし、他の元素を含ませたものを用いてもよく、たとえば、絶縁物（C) の他、半導体（S i C) 、窒化物（S iN) 、酸化物（S iO, T iO) を用いることができる。また、後述する実施例 2に示すように非磁性層 2 bの材料は、その比抵抗 (j Q - cm) が軟磁性層 2 aの比抵抗よりも大きいことが好ましい。

さらに、後述する実施例 1に示すように、裏打ち磁性膜 2の一周期あたりの軟磁性層 2 aと非磁性層 2 bの合計膜厚は 10 nm以上 25 nm 以下とすることが好ましい。非磁性層 2 bを 5 nmとすると、軟磁性層 2 &は511111から2011111程度が好ましぃ。これは、裏打ち磁性層 2全体として十分な軟磁性特性を有し、かつスパイクノイズ spkの大きさ (振幅）を十分に抑えるようにするためである。ここで、十分な軟磁性特性とは、保磁力 Heが 2エルステッド（Oe) 程度以下であることをいうものとする。また、スパイクノイズ s pkの良好な値としては、最大 20 O Vを目安とする。

一般に、磁性膜の表面を偏光顕微鏡で観察すると、いわゆる枕木構造を見ることができるが、磁性膜の J3莫厚が薄いほどネール磁壁が主として形成され、磁性膜の膜厚が厚いほどブロッホ磁壁が主として形成されていることが観測できる。

また、主としてブロッホ磁壁が形成されている状態では、磁壁領域の磁化が磁性膜の面内に対して垂直方向を向いているので、この垂直磁化による磁束のためにスパイクノイズ s pkが発生する。一方、主としてネール磁壁が形成されている状態では、磁壁領域の磁化はすべて面内方向を向き、面内で回転するので、磁束は垂直方向には漏れていかない。すなわち、ネール磁壁のみが形成された状態ではスパイクノィズが発生することはない。

したがって、スパイクノイズ s pkの低減のためには、ネール磁壁が主として形成されるように軟磁性層 2 aの膜厚は薄い方が好ましい。 <実施例 1>

軟磁性層 2 aに各種材料を用いた裏打ち磁性膜 2の特性を比較するために、基板 1上に、裏打ち磁性膜 2、保護膜 5をこの順に形成した媒体を作成した。

基板 1 ： 2. 5インチ、ディスク状ガラス基板

軟磁性層 2 a： 5 nm、 10 nm、または 20 nmの磁性膜非磁性層 2 b ： 5 nmの炭素（ C) 膜

保護膜 5 ： 10nmのアモルファス C

裏打ち磁性膜 2は、 1つの軟磁性層 2 aと 1つの非磁性層 2 bとを積層したもの（1ュニヅトとよぶ）を何層か重ねて形成したものであるが、軟磁性層 2 aの合計膜厚を 100 nmとした。

たとえば、裏打ち磁性膜 2を 5ユニットで形成する場合、 1ユニット内の軟磁性層 2 aの膜厚は 2 Onmとする。また、 1ユニットあたり 5 nmの軟磁性層 2 aとする場合、裏打ち磁性膜 2は 20ュニヅ卜で形成れる。

軟磁性層 2 a、非磁性層 2b、保護膜 5のいずれもスパヅ夕リング法により製膜する。製膜は、たとえば、通常の DCマグネトロンスパッ夕装置を用いて製 Ji莫ガス Ar、ガス圧 0. 5 Pa、室温、スパヅ夕レート 3 Onm/ mi nで行う。

実施例 1では、軟磁性層 2 aの材料として、次の 5つのものを用いた。 a,) Fe₈₀Co₂₀ : F e©b

(b) F e₈。Al₁₍₎S 。： F eの b c c構造

(c) Co Z rNb ：アモルファス構造 (d) (F e Co) ₇₅S i_i2C₁₃：微結晶からアモルファス構造の中間的な

(e) Fe₈₀C₂₀：微結晶からアモルファス構造の中間的な構造このような媒体に対して、図 3から図 6に示すような特性値を測定した。図 3は飽和磁化 Ms (emu/c c)、図 4は保磁力 He (Oe)、図 5は媒体ノイズ Nm ( Vrms) 、図 6はスパイクノイズ振幅 s p k (j V) であり、各グラフの横軸は、 1ユニットあたりの軟磁性層 2 aの膜厚 (nm) である。

ここで、磁気特性（Ms, He) は、媒体の中の 5 mm X 5 mmの角片を切り出して、振動試料型磁力計（VSM) で測定した。ノイズ特性

(Nm, s p k) は、リードコア幅 =0. 7〃m、リードギャップ長 = 0. 15//mの GMRヘッドを用いて測定した。媒体ノイズ Nmは、 1 MHzから 100 MHzまでのノイズを積分して求めた。スパイクノィズ振幅 spkは、ディスク 1周内で最も大きな振幅をオシロスコープで測定した。

図 3は、 1ュニヅトあたりの軟磁性層 2 aの膜厚に対する裏打ち磁性膜 2の飽和磁化 Msを示している。図 3によれば、どの媒体も膜厚が薄くなると飽和磁化 Msは小さくなる傾向にある。また、（a) Fe Co、 (d) Fe Co S i C、 (e) Fe Cでは、いずれの膜厚でも飽和磁化 Msは 1000 emu/c c以上となり、比較的大きな値を有しているので好ましい。

図 4は、 1ュニヅトあたりの軟磁性層 2 aの膜厚に対する裏打ち磁性膜 2の保磁力 Heを示している。図 4によれば、（c) Co Z rNb,

(d) Fe Co S i C, (e) FeCでは、 1ユニットあたりの.軟磁性層 2 aの膜厚を 2 Onm程度まで厚くしても、保磁力 Heは 0. 5エルステヅドよりも小さいので、良好な軟磁性特性を有していることがわか。

図 5は、 1ュニヅトあたりの軟磁性層 2 aの膜厚に対する裏打ち磁性膜 2の媒体ノイズ Nmを示している。図 5によれば、（c) Co Z rN b、（d) FeCoSiC, (e) FeCでは、軟磁性層 2aの膜厚によらずに、媒体ノィズ N mはかなり低いことがわかる。

一方、（a) FeCoは、他のものに比べて大きな媒体ノイズ Nmを発生する。（b) FeAISiでは、軟磁性層 2 aの膜厚を 5 nm程度に薄くすれば媒体ノィズはかなり小さくなるが、膜厚が 5 nmの場合には飽和磁化 M sが小さくなつてしまう。

図 6は、 1ユニットあたりの軟磁性層 2 aの膜厚に対する裏打ち磁性膜 2のスパイクノイズの振幅 spkを示している。図 6によれば、保磁力 Heの小さい（c) CoZrNb、（d) FeCoSiC、 (e) F eCでは、 150 V程度以下となっており、良好な特性を示している。さらに、 VSMにより磁気特性を詳細に調べると、（c) Co Z rN b、 (d) FeCoSiC, (e) F e Cでは、裏打ち磁性膜の磁化容易軸は媒体の半径方向に形成されていた。一方、（a) FeCo、 (b) FeAlS iは、膜面内において等方的な磁気特性を示していた。

上記 3つの材料（c， d， e)で半径方向に磁化容易軸が形成されたのは、作成した媒体が、ディスク形状であるために磁歪の逆効果として磁気異方性が発現した可能性がある。また、スパッ夕粒子の入射方向が若干斜め方向を向いているために、半径方向に磁気クラス夕が形成されやすい状況ができ、一種の形状磁気異方性による磁気異方性が発現したとも考えられる。

図 3から図 6の特性のグラフより、前記した裏打ち磁性膜の特性を満たすためには、軟磁性層 2aとして（d) FeCoSiC、 (Θ) Fe Cを用い、軟磁性層 2 aの 1ュニヅトあたりの膜厚を 5〜2 Onm、すなわち裏打ち磁性膜 2の 1ユニットあたりの膜厚（軟磁性層 2 aと非磁性層 2 bの合計膜厚）を 10〜25nm程度とすることが好ましいと言え。

また、図 7に、図 4と図 5とから求めた保磁力 Heと媒体ノイズ Nm との関係グラフを示す。これによれば、保磁力 Heが小さいほど媒体ノィズ Nmが小さくなることがわかる。また、媒体ノイズ Nmをほぼゼロとするためには、保磁力 Heは 0. 5エルステッドより小さくすればよいことがわかる。ここでの保磁力 Heは、磁化容易軸の方向に沿う保磁力 H_e。を意味する。

<実施例 2>

ここでは、非磁性層 2 bの材料を変えた場合の特性について説明する。媒体として、実施例 1で用いた図 2と同様の構造とし、非磁性層 2わの材料を C, S i C， Cr, T iに変えたものをそれぞれ作成した。軟磁性層 2 aの材料としては、（F e C o) ₇₅S i₁₂C₁₃を用い、 1ユニットあたりの軟磁性層 2 aの膜厚を 20 nm、非磁性層 2 bの膜厚を 5 nm とし、軟磁性層 2 aの合計膜厚を 100 nmとした。

図 8に、非磁性層 2 bの各材料の比抵抗を示す。これによれば、絶縁物 C、半導体 S i Cの比抵抗はそれそれ 1375, 520と大きいが、金属 Cr, T iの比抵抗は、それそれ 13, 42と小さい。これに対し、軟磁性層 2 aである（Fe Co) ₇₅S i₁₂C₁₃の比抵抗は 150 (〃Ω · cm) であり、 Cや S i Cよりもかなり小さい。

図 9に、非磁性層 2 bの各材料を用いた裏打ち磁性膜 2の保磁力 H c を示す。これによれば、絶縁物 C、半導体 S i Cを用いた場合、保磁力 Heは 0. 3エルステッドでありかなり小さいが、金属 Cr, T iを用いた場合、保磁力 Heは、それそれ 2. 5， 2. 8エルステッドでありかなり大きな値となっている。すなわち、軟磁性特性の観点からは、保磁力 H cが小さくなる Cまたは S i Cを用いることが好ましい。

図 10に、非磁性層 2 bの各材料を用いた裏打ち磁性膜 2の媒体ノィズ Nmを示す。これによれば、絶縁物 C、半導体 S i Cを用いた場合、媒体ノイズ Nmはそれそれ 1, 1. 1 ( Vrms) でありかなり小さいが、金属 Cr， T iを用いた場合、媒体ノイズはそれそれ 5, 6 (ju Vrms) でありかなり大きい。すなわち、媒体ノイズ Nmの低減の観点からは、 Cまたは S i Cを用いることが好ましい。

図 1 1に、非磁性層 2 bの各材料を用いた裏打ち磁性膜 2のスパイクノイズ振幅 spkを示す。これによれば、非磁性層 2bの材料 C， S i C, Cr₃ T iのスパイクノイズ s pkは、それそれ 140， 130， 220, 250 (uV) であり、スパイクノイズ spkの低減の観点からも、 Cまたは S i Cを用いることが好ましい。

したがって、図 9から図 11の結果から、非磁性層 2bの材料としては、炭素（C) に代表される絶縁物や半導体 S i Cを用いることがよいことがわかる。

また、これらの他、 Cおよび S i Cと同様の保磁力 Hc、媒体ノイズ Nm、スパイクノイズ spkを示す窒化物（S iN)、酸化物（S iO, TiO) などを用いてもよい。言いかえれば、非磁性層 2bの材料としては、誘電体系の材料が好ましいと考えられる。

また、図 8の結果から非磁性層 2 bに用いる材料の比抵抗は、軟磁性層 2 aの比抵抗よりも大きい方が好ましいと言える。

<実施例 3>

ここでは、裏打ち磁性膜 2の表面粗さ R aとノイズ（Nm， spk) との関係について説明する。また、表面粗さ R aが小さいほどノイズも小さくなること、裏打ち磁性膜 2の表面粗さ R aを小さくするためには、非磁性層 2 bの形成時のスパヅ夕ガス圧を低くすることが必要であることを示す。

実施例 2では、非磁性層 2bの材料により、ノイズ（Nm, spk) がかなり異なることがわかったが、媒体ノイズ Nmやスパイクノイズ s p kは、裏打ち磁性膜 2の表面の粗さによっても異なる。表面の粗さは、軟磁性層 2 aや非磁性層 2 bの薄膜成長モ一ドに関連すると考えられる c 表面の粗さは、製膜時のスパヅ夕ガス圧によって変化させることができる。そこで、非磁性層 2 bとして炭素 Cを用いた場合に、非磁性層 2 bを形成するときのスパヅ夕ガス圧（Pa) を変化させて、各種特性値を測定し、裏打ち磁性膜 2の表面粗さ R aと媒体ノイズ Nmとの関係を調べた。

実施例 3でも、実施例 2と同様の層構成の媒体を作成し、軟磁性層 2 aとして（FeCo) ₇₅S i₁₂C₁₃ (1ュニットあたり 20 nm)、非磁性層 2 bとして炭素 C (1ユニットあたり 5 nm) を用いた。

図 12から図 15に、非磁性層 2 bのスパヅ夕ガス圧（Pa) に対する各特性値の変化のダラフを示す。

図 12によれば、スパッ夕ガス圧を変化させても、裏打ち磁性膜 2の保磁力 Heはほとんど変化しないことがわかる。図 13によれば、スパッ夕ガス圧を低くした方が、媒体ノィズ Nmは小さくなることがわかる。図 14によれば、スパッタガス圧を低くした方が、スパイクノイズ振幅 spkも小さくなることがわかる。図 15によれば、スパッ夕ガス圧を低くした方が、表面粗さ Raも小さくなることがわかる。図 16に、図 13と図 15から求めた表面粗さ Haと媒体ノイズの関係グラフを示す c 図 12から図 15の結果を総合すると、表面粗さ R aが小さいほど媒体ノイズ Nmおよびスパイクノイズ s pkが小さくなることがわかった c 特に、裏打ち磁性膜 2の表面粗さ R aを 1 nmよりも小さくした場合、媒体ノイズ Nmを 2 ( Vrms)以下に低減でき、スパイクノイズ s pkを 200〃V以下に低減できる。

以上より、媒体ノィズ Nmおよびスパイクノイズ s p kの低減のためには、裏打ち磁性膜 2の表面粗さ R aを 1 nmよりも小さくすることが好ましく、また非磁性層 2 bの製膜時のスパヅ夕ガス圧を 1 (Pa)程度よりも低くすることが好ましい。

<実施例 4>

ここでは、前記した（d) FeCoSiCや（e) FeCは、単層の軟磁性層 2 aとしても十分な軟磁性特性を有することを示す。 2. 5ィンチディスク基板 1上に、軟磁性層 2 a (5種類）と、保護層 5 (ァモルファス C；、 10 nm) をこの順に積層したものを作成した。

軟磁性層 2 aとしては、実施例 1に示した 5種類（a) ~ (e) の材料を用い、それそれ膜厚を 5 nm, 10 nm, 20 nm₃ 40 nm, 6 0 nm, 80 nm, 100 nmとしたものを作成した。非磁性層 2 bは積層していない。

図 17から図 20に、軟磁性層 2 aの膜厚に対する各種特性値のグラフを示す。図 2 1には、図 18と図 19とから求めた保磁力 Heと媒体ノィズ Nmの関係グラフを示す。

図 17は、膜厚に対する飽和磁ィ匕 Msを示しているが、（a) Fe C o、 (d) Fe Co S i C, ( e ) F e Cでは、いずれの膜厚でも 10 00 emu/c cという比較的高い飽和磁化 Msを示しているが、（b) FeAI S i, (c) Co Z rNbでは、飽和磁化 Msは 1000 em u/c よりも小さい。

すなわち大きな飽和磁化 M sを要求する観点からは、 5つの軟磁性層 2 aのうち、（a) F e Co、（d) F e Co S i C、（e) Fe C力 s 好ましい。

図 18は、膜厚に対する保磁力 Heを示しているが、（c) Co Z r Nb、 (d) Fe Co S i C, (e) Fe Cでは、いずれの膜厚でも保磁力 Heは 2ェルステツド以下であり、十分な軟磁性特性を有している。

(a) Fe Co、 (b) FeAl S iでは、膜厚が 20 nm以下の薄い場合には保磁力 Heは小さくなるが、それでも比較的大きな値を示し十分な軟磁性を示しているとは言えない。したがって、小さな保磁力 H cを要求する観点からは、（c) CoZ rNb, (d) F e C o S i C (e) Fe Cが好ましい。

図 19は、膜厚に対する媒体ノイズ Nmを示しているが、（c) Co Z rNb, (d) F e Co S i C、（ e ) F e Cでは、いずれの膜厚でも 3 Vrms以下というかなり低い値となっている。

一方、（a) Fe Co、 (b) FeAl S iでは、膜厚が 10 nm以下では媒体ノイズ Nmは小さくなるものの、 1 Ο zVrmsよりも大きな値となっている。したがって、媒体ノイズ Nmの低減の観点からは、保磁力 Heと同様に、（c) Co Z rNb, (d) Fe Co S i C、 (e) Fe Cが好ましい。

図 20は、膜厚に対するスパイクノイズ振幅 spkを示しているが、いずれの軟磁性層 2 aでも、 fl莫厚が厚くなるとスパイクノイズ s pkは大きくなる傾向にある。また、（c) CoZ rNb, (d) F e Co S iC、 (e) FeCでは、 20 nm以下の薄い膜厚の場合、スパイクノィズ spkは 50 /Vよりも小さくなる。したがって、スパイクノイズの低減の観点からも、（c) CoZrNb，（d) FeCoSiC、 (e) F e Cが好ましい。

また、図 21によれば、保磁力 Heの小さい軟磁性層 2 aを用いた媒体は、媒体ノイズ Nmが小さいことがわかる。同様に、保磁力 Heが小さい軟磁性層 2 aを用いた媒体はスパイクノイズ s p kが小さい。

以上のことから、単層の軟磁性層 2 aを用いた場合において、軟磁性層に要求される保磁力 Hc、媒体ノイズ Nmおよびスパイクノイズ s p kがいずれも小さく、かつ飽和磁ィ匕 Msができるだけ大きなものを選択するとすれば、（d) FeCoSiCと（e) FeCが該当する。

また、膜厚が 5 nm以上 20 nm以下の範囲内であれば、スパイクノィズ spkも 3 よりも小さくなるので、実施例 1のように軟磁性層 2 aを多層に積層してもスパイクノィズの増加が抑制される。

この実施例では、 6〇03;1〇として 6₆₅〇0₁₍₎3 :1₁₂。₁₃を用ぃ、 F e Cとして F e₈。C_2Dを用いたが、以上の結果からこの 2種類の材料の他、軟磁性層 2 aとしては、磁性元素である Feを主成分とし、 C、 S i、 B、 Pなどのメタロイド元素（非磁性元素）を添加した材料であれば、同様に優れた軟磁性特性およびノィズ特性を示すと考えられる。この発明によれば、裏打ち磁性膜を、軟磁性層と非磁性層の積層構造で、軟磁性層と非磁性層との一周期分の合計膜厚を 10 nm以上 25 n m以下とし、さらに軟磁性層の磁化容易軸が基板の面内方向であって半径方向となるように構成しているので、低保磁力、高飽和磁化、低スパイクノイズ、および軟磁性層の磁化のネール磁壁構造化を実現した裏打ち磁性層を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1. 鉄および炭素を主成分とする軟磁性層と、非磁性層とが交互に積層された構成を有し、かつ基板の上に形成され、磁化容易軸が面内方向かつ基板の半径方向にあることを特徴とする裏打ち磁性膜。

2.飽和磁化 Msが Ms > 1000 emu/c cであることを特徴とする請求項 1の裏打ち磁性膜。

3. 積層された軟磁性層と非磁性層の一周期あたりの合計膜厚が 10 n m以上 25 nm以下であることを特徴とする請求項 1の裏打ち磁性膜。

4. 前記軟磁性層の磁化がネール磁壁構造を有していることを特徴とする請求項 1の裏打ち磁性膜。

5. 前記軟磁性層が、 Feを主成分とする磁性材料と、メタロイド元素を含む非磁性材料とからなることを特徴とする請求項 1の裏打ち磁性膜。

6. 前記非磁性層が、誘電体材料を主成分とし、非磁性層の比抵抗が前記軟磁性層の比抵抗より大きいことを特徴とする請求項 1の裏打ち磁性膜。

7. 磁化容易軸の方向に沿う保磁力 H_eQが、 H_eQ<0. 5エルステッドであり、かつ軟磁性層自体の保磁力 H_clが H_cl<2エルステツドであることを特徴とする請求項 1の裏打ち磁性膜。

8. 表面粗さ R aが、 Ra< 1 nmに調整されたことを特徴とする請求項 1の裏打ち磁性膜。

9. 磁化容易軸が垂直方向の垂直記録膜と、

鉄および炭素を主成分とする軟磁性層と、非磁性層とが交互に積層された構成を有し、かつ基板の上に形成され、磁化容易軸が面内方向かつ基板の半径方向にあり、飽和磁化 Msが Ms > 1000 emuZc cである磁性膜とを有することを特徴とする磁気記録媒体。