(57)【要約】この発明は、裏打ち磁性膜に関し、スパイクノイズｓｐｋおよび媒体ノイズＮｍが小さく、飽和磁化Ｍｓが大きな良好な軟磁性特性を有する裏打ち磁性膜を提供するものであり、基板の上に形成され、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、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。
2004019322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項２】
飽和磁化ＭｓがＭｓ＞１０００ｅｍｕ／ｃｃであることを特徴とする請求項１の裏打ち磁性膜。
【請求項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１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１の裏打ち磁性膜。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項７】
磁化容易軸の方向に沿う保磁力Ｈｃ０が、Ｈｃ０＜０．５エルステッドであり、かつ軟磁性層自体の保磁力Ｈｃ１がＨｃ１＜２エルステッドであることを特徴とする請求項１の裏打ち磁性膜。
【請求項８】
表面粗さＲａが、Ｒａ＜１ｎｍ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。
【請求項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＞１０００ｅｍｕ／ｃｃ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。
【発明の詳細な説明】
【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。
【背景技術】  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、ディスクの線記録密度（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が設けられる（特開平６−７６２０２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、ＦｅＮｉ系合金などの保磁力Ｈｃ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イズの低減をすることと、飽和磁化Ｍｓ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イズの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１５０ｎｍ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イズ。
（ｂ）スパイクノイズｓｐｋ
裏打ち層の膜厚を厚くした場合（たとえば７０ｎｍ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、ブロッホ磁壁を形成するために発生するノイズである。
（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。
このようなノイズを低減するために、いくつかの対策が提案されている。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１００ｎｍ、非磁性層の膜厚を５ｎｍ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２０ｎｍ、非磁性層の膜厚を５ｎｍ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ｓｐｋの大きさ（振幅）が抑制される。また、スパイクノイズｓｐｋ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。
＜ノイ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ｓｐｋ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ｓｐｋ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（２０ｎｍ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膜厚を薄くすることにより、磁壁構造をブ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（特開昭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１００ｎｍ程度以上であるので、スパイクノイズｓｐｋ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（特開平０６−１３９５４２号公報）。しかし、ＦｅＣｏ膜およびＣｒ膜のどちらも膜厚を１μｍとしており、非常に厚いので、このＦｅＣｏ膜はブロッホ磁壁を形成していると考えられる。したがって、漏出磁束によるノイズを低減できても、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ＦｅＡｌＳｉ多層膜を用いた場合の媒体ノイ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  ＦｅＡｌＳｉ  Ｓｏｆｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｕｎｄｅｒ−Ｌａｙｅｒ  ｆｏｒ  ＣｏＰｔＣｒＯ  Ｄｏｕｂｌｅ  ｌａｙｅｒｅｄ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ」）。
これは、軟磁性の裏打ち層を、軟磁性層（ＦｅＡｌＳｉ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ＦｅＡｌＳｉ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８００ｅｍｕ／ｃｃ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、またスパイクノイズｓｐｋ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ｓｐｋ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、磁化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Ｍｓが１０００ｅｍｕ／ｃｃ以上であることを特徴とする。
また、スパイクノイズｓｐｋの大きさ（振幅）を抑制し、飽和磁化ＭｓをＭｓ＞１０００ｅｍｕ／ｃｃ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１０ｎｍ以上２５ｎｍ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、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Ｈｃ０が、Ｈｃ０＜０．５エルステッドであり、かつ軟磁性層自体の保磁力Ｈｃ１がＨｃ１＜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Ｒａが、Ｒａ＜１ｎｍ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Ｍｓ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Ｈｃ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イズ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ｓｐｋ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Ｈｃ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Ｈｃ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イズ振幅ｓｐｋのグラフである。
図１２は、この発明の実施例３において、非磁性層のスパッタガス圧に対する保磁力Ｈｃのグラフである。図１３は、この発明の実施例３において、非磁性層のスパッタガス圧に対する媒体ノイズＮｍのグラフである。図１４は、実施例３において、非磁性層のスパッタ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、非磁性層のスパッタガス圧に対する表面粗さＲａ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Ｈｃ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ｓｐｋ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Ｈｃ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、これによっ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べ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っていること。
（２）飽和磁化Ｍｓが１０００ｅｍｕ／ｃｃ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Ｈｃ０がＨｃ０＜０．５エルステッドであり、軟磁性層自体の保磁力Ｈｃ１がＨｃ１＜２エルステッドであること。
（５）スパイクノイズｓｐｋの値が２００μＶ以下であること。
（６）媒体ノイズＮｍが１μＶｒｍｓ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、これらの特性をすべ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２ａと非磁性層２ｂとが交互に積層された構成を持ち、軟磁性層２ａは、鉄および炭素を主成分とする材料で形成し、非磁性層２ｂは、誘電体材料を主成分とし、非磁性層２ｂの比抵抗を軟磁性層２ａ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２ａと非磁性層２ｂの一周期あたりの合計膜厚を１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下とし、軟磁性層２ａの材料として、ＦｅＣｏＳｉＣまたはＦｅＳｉＣまたはＦｅＣを用いる。
特に、ＦｅＣｏＳｉＣとしては、好ましくは（ＦｅＣｏ）７５Ｓｉ１２Ｃ１３を用い、さらに好ましくは、Ｆｅ６５Ｃｏ１０Ｓｉ１２Ｃ１３を用いる。ＦｅＳｉＣとしては、Ｆｅ７５Ｓｉ１２Ｃ１３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（ＮｉＰ等）、垂直記録膜４（ＴｂＦｅＣｏ膜）、保護膜５（ＳｉＮ等）を、この順にスパッタ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２ａ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（Ｓｉ，Ｂ，Ｐなど）を用いる。
また、非磁性層２ｂ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（ＳｉＣ）、窒化物（ＳｉＮ）、酸化物（ＳｉＯ，ＴｉＯ）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２ｂの材料は、その比抵抗（μΩ・ｃｍ）が軟磁性層２ａ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２ａと非磁性層２ｂの合計膜厚は１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下とすることが好ましい。非磁性層２ｂを５ｎｍとすると、軟磁性層２ａは５ｎｍから２０ｎｍ程度が好ましい。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Ｈｃ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ｓｐｋの良好な値としては、最大２００μＶ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、磁性膜の膜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ｓｐｋ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イズが発生することはない。
したがって、スパイクノイズｓｐｋ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２ａの膜厚は薄い方が好ましい。
【実施例１】  軟磁性層２ａ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２ａ：５ｎｍ、１０ｎｍ、または２０ｎｍの磁性膜
非磁性層２ｂ：５ｎｍ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２ａと１つの非磁性層２ｂとを積層したもの（１ユニットとよぶ）を何層か重ねて形成したものであるが、軟磁性層２ａの合計膜厚を１００ｎｍ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２ａの膜厚は２０ｎｍとする。また、１ユニットあたり５ｎｍの軟磁性層２ａとする場合、裏打ち磁性膜２は２０ユニットで形成される。
軟磁性層２ａ、非磁性層２ｂ、保護膜５のいずれもスパッタ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タ装置を用いて製膜ガスＡｒ、ガス圧０．５Ｐａ、室温、スパッタレート３０ｎｍ／ｍｉｎで行う。
実施例１では、軟磁性層２ａの材料として、次の５つのものを用いた。
（ａ）Ｆｅ８０Ｃｏ２０：Ｆｅのｂｃｃ構造
（ｂ）Ｆｅ８０Ａｌ１０Ｓｉ１０：Ｆｅのｂｃｃ構造
（ｃ）ＣｏＺｒＮｂ：アモルファス構造
（ｄ）（ＦｅＣｏ）７５Ｓｉ１２Ｃ１３：微結晶からアモルファス構造の中間的な構造
（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／ｃｃ）、図４は保磁力Ｈｃ（Ｏｅ）、図５は媒体ノイズＮｍ（μＶｒｍｓ）、図６はスパイクノイズ振幅ｓｐｋ（μＶ）であり、各グラフの横軸は、１ユニットあたりの軟磁性層２ａの膜厚（ｎｍ）である。
ここで、磁気特性（Ｍｓ，Ｈｃ）は、媒体の中の５ｍｍ×５ｍｍ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，ｓｐｋ）は、リードコア幅＝０．７μｍ、リードギャップ長＝０．１５μｍのＧＭＲヘッドを用いて測定した。媒体ノイズＮｍは、１ＭＨｚから１００ＭＨｚまでのノイズを積分して求めた。スパイクノイズ振幅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ユニットあたりの軟磁性層２ａ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）ＦｅＣｏ、（ｄ）ＦｅＣｏＳｉＣ、（ｅ）ＦｅＣでは、いずれの膜厚でも飽和磁化Ｍｓは１０００ｅｍｕ／ｃｃ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ユニットあたりの軟磁性層２ａの膜厚に対する裏打ち磁性膜２の保磁力Ｈｃを示している。図４によれば、（ｃ）ＣｏＺｒＮｂ、（ｄ）ＦｅＣｏＳｉＣ、（ｅ）ＦｅＣでは、１ユニットあたりの軟磁性層２ａの膜厚を２０ｎｍ程度まで厚くしても、保磁力Ｈｃは０．５エルステッ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る。
図５は、１ユニットあたりの軟磁性層２ａ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）ＣｏＺｒＮｂ、（ｄ）ＦｅＣｏＳｉＣ、（ｅ）ＦｅＣでは、軟磁性層２ａの膜厚によらずに、媒体ノイズＮｍ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）ＦｅＡｌＳｉでは、軟磁性層２ａの膜厚を５ｎｍ程度に薄くすれば媒体ノイズはかなり小さくなるが、膜厚が５ｎｍの場合には飽和磁化Ｍｓが小さくなってしまう。
図６は、１ユニットあたりの軟磁性層２ａ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Ｈｃの小さい（ｃ）ＣｏＺｒＮｂ、（ｄ）ＦｅＣｏＳｉＣ、（ｅ）ＦｅＣでは、１５０μＶ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）ＣｏＺｒＮｂ、（ｄ）ＦｅＣｏＳｉＣ、（ｅ）ＦｅＣ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）ＦｅＡｌＳｉ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、スパッタ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タ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、（ｅ）ＦｅＣを用い、軟磁性層２ａの１ユニットあたりの膜厚を５〜２０ｎｍ、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２ａと非磁性層２ｂの合計膜厚）を１０〜２５ｎｍ程度とすることが好ましいと言える。
また、図７に、図４と図５とから求めた保磁力Ｈｃ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Ｈｃが小さいほど媒体ノイズ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Ｈｃ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Ｈｃは、磁化容易軸の方向に沿う保磁力Ｈｃ０を意味する。
【実施例２】  ここでは、非磁性層２ｂ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２ｂの材料をＣ，ＳｉＣ，Ｃｒ，Ｔｉに変えたものをそれぞれ作成した。軟磁性層２ａの材料としては、（ＦｅＣｏ）７５Ｓｉ１２Ｃ１３を用い、１ユニットあたりの軟磁性層２ａの膜厚を２０ｎｍ、非磁性層２ｂの膜厚を５ｎｍとし、軟磁性層２ａの合計膜厚を１００ｎｍとした。
図８に、非磁性層２ｂの各材料の比抵抗を示す。これによれば、絶縁物Ｃ、半導体ＳｉＣの比抵抗はそれぞれ１３７５，５２０と大きいが、金属Ｃｒ，Ｔｉの比抵抗は、それぞれ１３，４２と小さい。これに対し、軟磁性層２ａである（ＦｅＣｏ）７５Ｓｉ１２Ｃ１３の比抵抗は１５０（μΩ・ｃｍ）であり、ＣやＳｉＣよりもかなり小さい。
図９に、非磁性層２ｂの各材料を用いた裏打ち磁性膜２の保磁力Ｈｃを示す。これによれば、絶縁物Ｃ、半導体ＳｉＣを用いた場合、保磁力Ｈｃは０．３エルステッドでありかなり小さいが、金属Ｃｒ，Ｔｉを用いた場合、保磁力Ｈｃは、それぞれ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Ｈｃが小さくなるＣまたはＳｉＣを用いることが好ましい。
図１０に、非磁性層２ｂの各材料を用いた裏打ち磁性膜２の媒体ノイズＮｍを示す。これによれば、絶縁物Ｃ、半導体ＳｉＣを用いた場合、媒体ノイズＮｍはそれぞれ１，１．１（μＶｒｍｓ）でありかなり小さいが、金属Ｃｒ，Ｔｉを用いた場合、媒体ノイズはそれぞれ５，６（μＶｒｍｓ）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ＳｉＣを用いることが好ましい。
図１１に、非磁性層２ｂ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，ＳｉＣ，Ｃｒ，Ｔｉのスパイクノイズｓｐｋは、それぞれ１４０，１３０，２２０，２５０（μＶ）であり、スパイクノイズｓｐｋの低減の観点からも、ＣまたはＳｉＣ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ＳｉＣ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ＳｉＣ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（ＳｉＮ）、酸化物（ＳｉＯ，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２ｂに用いる材料の比抵抗は、軟磁性層２ａ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Ｒａとノイズ（Ｎｍ，ｓｐｋ）との関係について説明する。また、表面粗さＲａ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Ｒａを小さくするためには、非磁性層２ｂの形成時のスパッタ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ｓｐｋ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２ａや非磁性層２ｂの薄膜成長モードに関連すると考えられる。
表面の粗さは、製膜時のスパッタ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２ｂとして炭素Ｃを用いた場合に、非磁性層２ｂを形成するときのスパッタガス圧（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Ｒａ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２ａとして（ＦｅＣｏ）７５Ｓｉ１２Ｃ１３（１ユニットあたり２０ｎｍ）、非磁性層２ｂとして炭素Ｃ（１ユニットあたり５ｎｍ）を用いた。
図１２から図１５に、非磁性層２ｂのスパッタガス圧（Ｐａ）に対する各特性値の変化のグラフを示す。
図１２によれば、スパッタガス圧を変化させても、裏打ち磁性膜２の保磁力Ｈｃはほとんど変化しないことがわかる。図１３によれば、スパッタガス圧を低くした方が、媒体ノイズ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、スパッタ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Ｒａと媒体ノイズの関係グラフを示す。
図１２から図１５の結果を総合すると、表面粗さＲａが小さいほど媒体ノイズＮｍおよびスパイクノイズｓｐｋが小さくなることがわかった。
特に、裏打ち磁性膜２の表面粗さＲａを１ｎｍよりも小さくした場合、媒体ノイズＮｍを２（μＶｒｍｓ）以下に低減でき、スパイクノイズｓｐｋを２００μＶ以下に低減できる。
以上より、媒体ノイズＮｍおよびスパイクノイズｓｐｋの低減のためには、裏打ち磁性膜２の表面粗さＲａを１ｎｍよりも小さくすることが好ましく、また非磁性層２ｂの製膜時のスパッタガス圧を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２ａとしても十分な軟磁性特性を有することを示す。２．５インチディスク基板１上に、軟磁性層２ａ（５種類）と、保護層５（アモルファスＣ、１０ｎｍ）をこの順に積層したものを作成した。
軟磁性層２ａとしては、実施例１に示した５種類（ａ）〜（ｅ）の材料を用い、それぞれ膜厚を５ｎｍ，１０ｎｍ，２０ｎｍ，４０ｎｍ，６０ｎｍ，８０ｎｍ，１００ｎｍとしたものを作成した。非磁性層２ｂは積層していない。
図１７から図２０に、軟磁性層２ａの膜厚に対する各種特性値のグラフを示す。図２１には、図１８と図１９とから求めた保磁力Ｈｃと媒体ノイズＮｍの関係グラフを示す。
図１７は、膜厚に対する飽和磁化Ｍｓを示しているが、（ａ）ＦｅＣｏ、（ｄ）ＦｅＣｏＳｉＣ、（ｅ）ＦｅＣでは、いずれの膜厚でも１０００ｅｍｕ／ｃｃという比較的高い飽和磁化Ｍｓを示しているが、（ｂ）ＦｅＡｌＳｉ，（ｃ）ＣｏＺｒＮｂでは、飽和磁化Ｍｓは１０００ｅｍｕ／ｃｃよりも小さい。
すなわち大きな飽和磁化Ｍｓを要求する観点からは、５つの軟磁性層２ａのうち、（ａ）ＦｅＣｏ、（ｄ）ＦｅＣｏＳｉＣ、（ｅ）ＦｅＣが好ましい。
図１８は、膜厚に対する保磁力Ｈｃを示しているが、（ｃ）ＣｏＺｒＮｂ、（ｄ）ＦｅＣｏＳｉＣ、（ｅ）ＦｅＣでは、いずれの膜厚でも保磁力Ｈｃは２エルステッド以下であり、十分な軟磁性特性を有している。
（ａ）ＦｅＣｏ、（ｂ）ＦｅＡｌＳｉでは、膜厚が２０ｎｍ以下の薄い場合には保磁力Ｈｃ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Ｈｃを要求する観点からは、（ｃ）ＣｏＺｒＮｂ，（ｄ）ＦｅＣｏＳｉＣ、（ｅ）ＦｅＣ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）ＣｏＺｒＮｂ，（ｄ）ＦｅＣｏＳｉＣ、（ｅ）ＦｅＣでは、いずれの膜厚でも３μＶｒｍｓ以下というかなり低い値となっている。
一方、（ａ）ＦｅＣｏ、（ｂ）ＦｅＡｌＳｉでは、膜厚が１０ｎｍ以下では媒体ノイズＮｍは小さくなるものの、１０μＶｒｍｓ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Ｈｃと同様に、（ｃ）ＣｏＺｒＮｂ，（ｄ）ＦｅＣｏＳｉＣ、（ｅ）ＦｅＣ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２ａでも、膜厚が厚くなるとスパイクノイズｓｐｋは大きくなる傾向にある。また、（ｃ）ＣｏＺｒＮｂ，（ｄ）ＦｅＣｏＳｉＣ、（ｅ）ＦｅＣでは、２０ｎｍ以下の薄い膜厚の場合、スパイクノイズｓｐｋは５０μＶ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）ＦｅＣが好ましい。
また、図２１によれば、保磁力Ｈｃの小さい軟磁性層２ａ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Ｈｃが小さい軟磁性層２ａを用いた媒体はスパイクノイズｓｐｋが小さい。
以上のことから、単層の軟磁性層２ａ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ｓｐｋがいずれも小さく、かつ飽和磁化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５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲内であれば、スパイクノイズｓｐｋも３０μＶよりも小さくなるので、実施例１のように軟磁性層２ａを多層に積層してもスパイクノイズの増加が抑制される。
この実施例では、ＦｅＣｏＳｉＣとしてＦｅ６５Ｃｏ１０Ｓｉ１２Ｃ１３を用い、ＦｅＣとしてＦｅ８０Ｃ２０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２ａとしては、磁性元素であるＦｅを主成分とし、Ｃ、Ｓｉ、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イ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１０ｎｍ以上２５ｎｍ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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年12月2日(2004.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項２】
飽和磁化ＭｓがＭｓ＞１０００ｅｍｕ／ｃｃであることを特徴とする請求項１の裏打ち磁性膜。
【請求項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１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１の裏打ち磁性膜。
【請求項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。
【請求項５】
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＞１０００ｅｍｕ／ｃｃ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。
【国際調査報告】
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