JPH03129805A - 磁性合金膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高密度磁気記録用の磁気ヘッドに適する磁性
合金膜に関する。

（従来の技術） 近年、磁気記録の高密度化や広帯域化の必要性により、
高密度磁気記録再生を実現している。そして、この高い
抗磁力をもつ磁気記録媒体に記録再生するするための磁
気ヘッド材料として、飽和磁束密度Ｂｓの高い磁性合金
が必要とされており、センダスト合金やＣｏ−Ｚｒ系非
晶質合金等をコアの一部または全部に使用した磁気ヘッ
ドが提案されている。

然しなから、磁気記録媒体の高抗磁力化が一段と進み、
磁気記録媒体の抗磁力が２００００ｅ以上になるとセン
ダスト合金やＣｏ−Ｚｒ系非晶質合金を使用した磁気ヘ
ッドでは良好な磁気記録再生が困難になった。　又、磁
気記録媒体の長手方向ではなく、厚さ方向に磁化して記
録する垂直磁化記録方式も提案されているがこの垂直磁
化記録方式を良好に行うには、磁気ヘッドの主磁極の先
端部の厚さを０．５μｍ以下にする必要があり、比較的
抗磁力の低い磁気記録媒体に記録するにも、高い飽和磁
束密度を持つ磁気ヘッド用磁性合金が必要になる。

そして、センダスト合金やＣｏ−Ｚｒ系非晶質合金より
も飽和磁束密度の高い磁性合金として、窒化鉄やＦｅ−
８ｉ系合金等の鉄を主成分とした磁性合金が知られてい
る。

（・発明が解決しようとする課題） ところが、従来より知られている、これらの高Ｂｓ磁性
合金は保磁力Ｈｃが大きく、そのままでは磁気ヘッドの
材料としては不十分であるのでセンダスト合金やパーマ
ロイ等の保磁力の小さい磁性材料か、或いは５ｉ０２等
の非磁性材料を中間層とした多層構造の磁気ヘッドが提
案されている。

然しなから、このように異なる系の物質を多層化するに
は工数やコストがかかり、信頼性を保つのも難しいとい
う問題点があり、また熱安定性も十分とは言えなかった
。

これらの問題点を解決するために、本発明人等はＦｅ−
Ｎ−０合金やＦｅ−Ｔａ−Ｎ−０合金等によって、多層
構造にしない単層でも高飽和磁束密度を有しさらに低保
磁力である磁性合金を提案した。（特願昭６４−３５０
７１号明細書など）ところで、磁気ヘッド等の磁性合金
に要求される特性として、上記の他に磁歪がある。前記
したＦｅ−Ｔａ−Ｎ−０合金はすでに低磁歪を実現して
いるが、今後更に磁歪の低いものが必要となる可能性が
ある。本発明は飽和磁束密度Ｂｓが高く熱安定性にも優
れていて、磁歪が非常に小さい磁性合金膜を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記の課題を解決するためになされたものであ
り、Ｆ　ｅｗ　ＭＸ　Ｏｖ　Ｎｒなる組成式で表されｖ
ｘｙｚで示される原子％は ０．５≦Ｘ≦ＢＯ１！≦ｙ≦２０ ■≦■＝２０ ｙ　＋Ｘ　＋ｙ　＋ｚ■１００ なる関係式を有する磁性合金膜であって、窒素含有量ｉ
を膜厚方向に磁化させたことを特徴とする磁性合金膜（
ただしＭはＴａ、Ｎｂ５Ｓｉからなる群の少なくとも１
種以上の元素）またはＦ　ｅｗ　ＩＭＸ　ＩＯＹ　ＩＮ
Ｚ　１なる組成式で表されｗｌ　Ｉｌｌ　ｙｌ　ｚｌで
示される原子％は０．５≦Ｉ１１≦６　０．１≦ｙｔ≦
２０１＜ｚｌ≦２０ ｗ１＋　ｘｌ＋　ｙｌ＋　ｚｌ＝　１００なる関係式を
有する磁性合金と、 Ｆ　ｅｗ　２　Ｍｘ　２０Ｙ　２　ＮＺ　２なる組成式
で表され、ｖ２　ｘ２　ｙ２　ｚ２で示される原子％は
０．５≦ｘ２≦８　　０．１≦ｙ２≦２０Ｉ　≦ｚ２＜
　２０　　　　ｚｌ　＞　ｚ２ｗ２＋　Ｋ２＋　ｙ２＋
　ｚ２−１００なる関係式を有する磁性合金とを交互に
積層して多層構造としたことを特徴とする磁性合金膜を
それぞれ提供するものである。

（実施例） 本発明になる磁性合金膜の製造装置の一実施例を第１図
に示す。

一対のターゲット５．５は鉄（Ｆｅ）とタンタル（Ｔａ
）、ニオブ（Ｎｂ）、けい素（Ｓｉ）等の添加元素の合
金ターゲットか、或いは適当な凹部を設けた純鉄のター
ゲットの四部にチップ状のＴａ５ＮｂまたはＳｉをはめ
込んだ複合ターゲットである。このターゲット５．５は
ターゲットホルダ９によって支えられており、このター
ゲット５とターゲットホルダ９には、直流電源１３より
マイナス電位が印加され、更にこのターゲットホルダ９
の周囲にはシールド４が取り付けである。

又、このターゲットホルくダ９の内部には、両ターゲッ
ト５．５間にプラズマ１４を集束するための磁石６．６
が挿入され、かつターゲット５の表面の加熱を防ぐため
に冷却水８が流入している。

そして、接地された真空槽１５の左右に、２個のターゲ
ットホルダ９が絶縁体７によって絶縁されて設けられて
いる。

又、・この真空槽１５の上部より、酸素（０２）窒素（
Ｎ２）アルゴン（Ａｒ）がそれぞれ流量計１〜３により
、所定の流量に調節されて導入されている。

なお、アルゴンはターゲット５をスパッタすると同時に
成膜する磁性合金膜中の酸素と窒素の量を調節するため
のものである。

そして、真空槽１５の下部には基板ホルダ１２上に基板
１１が置かれ、不純物を防ぐためのシャッタ１０が基板
１１を覆っている。

このようなスパッタ装置において、直流電源１３により
、左右のターゲットホルダ９に支えられたターゲット５
．５の間にプラズマ１４を発生させると、ターゲット５
はマイナス電位であるので、プラズマ１４中のアルゴン
イオン（Ａ「　）がターゲッット５に衝突し、ターゲッ
ト５の鉄原子及びＴａ、ＮｂまたはＳＬ等の原子が飛び
出す。

そして、ターゲット５から飛び出したこれらの原子とプ
ラズマ中の酸素および窒素の原子または分子が基板１１
の上に成長していく。　なお、スパッタ開始後の数分間
は、シャッタ１０を閉じて基板１１を覆うことにより、
ターゲット５の表面の不純物が基板１１の上に付かない
ようにし、その後でシャッタ１０を開けるようにする。

ここで、成膜中に窒素導入量を流量計２によって変化さ
せることにより、膜厚方向に所定の窒素濃度分布を持っ
たＦｅｗ　Ｍｘ　Ｏｙ　Ｎｚ合金膜を得ることができる
。

このようにして得た窒素濃度分布をもつＦｅｗＭＸ　Ｏ
ＹＮ；合金の飽和磁束密度Ｂｓ、保磁力ＨＣ１磁歪λＳ
を第２図に示す。又、比較のためにＦ　ｅ　＠　Ｍｚ　
Ｏｖ　Ｎ　ｚ単層の場合の数値も記す。各数値は３００
＠ｃ以上の熱処理を行った後の値である。

この第２図から理解できるように、ＦｅｗＭｘ０ＹＮ２
の窒素含有量の違いによって、磁性合金の諸特性に差が
生じる。比較例である試料５は同試料６と比較して、Ｈ
ｅと熱安定性は優れているが、磁歪がやや大きい。とこ
ろが、本発明の磁性合金膜である試料１のように窒素含
有量を膜厚方向に変化させて窒素濃度に分布をもたせた
場合及び試料２〜４のようにｚｌ＞ｚ２となるように、
Ｆｅｗ　ｌ　Ｍｘ　ｌ　Ｏｙ　ｌ　Ｎｚ　１合金とｐｅ
、２Ｍ）（２０Ｙ２　Ｎ２２合金とを交互に積層した多
層構造とすることにより、低Ｈｃφ高Ｂｓ・低磁歪で熱
安定性にも優れた磁性合金を得ることができる。

すなわち、Ｆ　ｅｗ　ＭｘＯ，Ｎ７なる組成式で表され
ｖｘｙｚで示される原子％は ０．５≦Ｘ≦６０．１≦ｙ≦２０ １≦■＝２０ 曾　　十　ｌ　　　＋　　ｙ　　＋２　　　自　１００
なる関係式を有する磁性合金膜であって、窒素含有量Ｚ
を膜厚方向に変化させたことを特徴とする磁性合金膜（
ただしＭはＴａ、Ｎｂ５ＳＩからなる群の少なくとも１
種以上の元素）さらにはＦ　ｅｗ　Ｉ　Ｍｘ　１０ｙ　
Ｉ　Ｎｚ　１なる組成式で表されｖｌ　ｘｌ　ｙｌ　ｚ
ｌで示される原子％は０．５≦ＸＩ≦６　０．ｌ≦ｙ１
≦２０１＜ｚｌ≦２０ ｖｌ＋　ｘｌ＋　ｙｌ＋　ｚｌ　−１００なる関係式を
有する磁性合金と、Ｆ　ｅｗ　２　Ｍｘ　２０Ｙ２ＮＺ
２なる組成式で表され、ｖ２　ｘ２　ｙ２　ｚ２で示さ
れる原子％は ０．５≦ｘ２≦８　０．１≦ｙ２≦２０！　≦ｚ２＜　
２０　　　　ｚｌ＞　ｚ２ｖ２＋　Ｋ２＋　ｙ２＋ｚ２
−１００ なる関係式を有する磁性合金とを交互に積層して多層構
造とした磁性合金膜によれば飽和磁束密度、保磁力、熱
安定性に優れたものが得られると共に、磁歪に関しても
所望の値のものが得られるものである。

ここで、第３図としてＦ　ｅｗＭＸ　ＯＹ　ＮＺなる組
成式の合金の窒素およびＴａ５Ｎｂ、Ｓ　ｉなどの添加
元素の含有量と３００”ｃの熱処理を行なった後の飽和
磁束密度（Ｂｓ）と保磁力（Ｈｃ）との関係を示す。

なお、この図において含有量はＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分
光分析法）ＥＰＭＡ　（Ｘ線マイクロアナライザ法）等
による定量分析で行い原子％で表している。

この図より明らかなように、酸素の含有量が０．１原子
％未満であると十分な低Ｈｃが得られず、２０原子％を
超えると軟磁気特性が大幅に劣化し、Ｂｓの低下とＨｅ
の増大が起こる。従って、酸素の含有量が０．１〜２０
原子％、更に好ましくはＯ９ｌ〜１０原子％である時、
Ｂｓが高くかっＨｃの小さい磁性合金が得られる。窒素
の含有量は、１原子％未満であると十分な低Ｈｃが得ら
れず、とくに良好な熱安定性が得られない。又、窒素の
含有量が２０原子％を超えるとＢｓの低下とＨｃの増大
が起こり、特に本発明の目的の−っである高Ｂｓを達成
できなくなる。　従って、窒素の含有量が１〜２０原子
％、更に好ましくは、ｌ　−１０原子％である時、高Ｂ
ｓ・低Ｈｃで熱安定性にも優れた磁性合金を得ることが
できる。実験によればＴａ。

ＮｂまたはＳｉの内の一種以上の元素の含有量が０．５
原子％以下であると、添加による効果がほとんど見られ
ず、十分な熱安定性が得られないことが解った。又、こ
れらの含有量が６原子％を超えるとＨｃの増大が起こる
。従って、Ｔａ５ＮｂまたはＳｉの内の一種以上の元素
の合計含有量０．５〜６原子％であるとき良好な磁気特
性と熱安定性を持つ磁性合金を得ることができる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明になる磁性合金膜は、Ｆ　
ｅ　ｗ　Ｍｘ　Ｏｙ　Ｎ７なる合金において、窒素含有
量７を膜厚方向に変化させて窒素濃度に分布を持たせる
ことにより、高飽和磁束密度、低保磁力で熱安定性に優
れ、更に非常に低磁歪の磁性合金を実現するものである
。従って、本発明の磁性合金を用いれば、高保磁力媒体
への良好な磁気記録再生が行える他、高性能の薄膜ヘッ
ド等を作成することも可能となり高密度磁気記録再生が
実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明になる磁性合金膜を製造する装置の一
実施例であるスパッタ装置の概略図、第２図は、本発明
になる磁性合金膜と単層構造の磁性合金膜との飽和磁束
密度、保磁力、磁歪、熱安定性のそれぞれの比較を示す
図、第３図は、Ｆｅｗ　Ｍｘ　（ｌｖ　Ｎ　ｚなる組成
式の合金膜の窒素、酸素及びＴａ、Ｎｂ、Ｓ　Ｌなどの
添加元素の含有量と飽和磁束密度、保磁力の関係を示す
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｆｅ＿ＷＭ＿ＸＯ＿ＹＮ＿■なる組成式で表され
   ｗｘｙ■で示される原子％は ０．５≦ｘ≦６　０．１≦ｙ≦２０ １≦■＝２０ ｗ＋ｘ＋ｙ＋■＝１００ なる関係式を有する磁性合金膜であって、窒素含有量■
   を膜厚方向に変化させたことを特徴とする磁性合金膜。 （ただしＭはＴａ、Ｎｂ、ＳＩからなる群の少なくとも
   １種以上の元素） （２）Ｆｅ＿Ｗ１Ｍ＿Ｘ１Ｏ＿Ｙ１Ｎ＿Ｚ１なる組成式
   で表されｗ１ｘ１ｙ１ｚ１で示される原子％は０．５≦
   ｘ１≦６　０．１≦ｙ１≦２０ １＜ｚ１≦２０ ｙ１＋ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１００ なる関係式を有する磁性合金と、 Ｆｅ＿ｗ２Ｍ＿Ｘ２Ｏ＿Ｙ２Ｎ＿Ｚ２なる組成式で表さ
   れ、ｗ２ｘ２ｙ２ｚ２で示される原子％は ０．５≦ｘ２≦６　０．１≦ｙ２≦２０ １≦ｚ２＜２０　ｚ１＞ｚ２ ｗ２＋ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１００ なる関係式を有する磁性合金とを交互に積層して多層構
   造としたことを特徴とする磁性合金膜。