JPH03166705A - 磁性合金 - 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使用して好
適な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が高まり
、磁気記録媒体に高い抗磁力を有する磁性材料を使用し
て記録トラック幅を狭くすることにより、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系非品質合金等を
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、これらの合金のＢｓは１０ｋＧ程度か或い
はそれ以下であり、磁気記録媒体の高抗磁力化が一段と
進み抗磁力が２００００ｅ以上になるとセンダスト合金
やＣｏ−Ｚｒ系非品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系非品質合金より
も飽和磁束密度の高い磁性合金として、窒化鉄やＦｅ−
Ｓｉ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Ｈａ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バーマ
ロイ等の保磁力の小さい磁性材料か、或いはＳｉＯｚ専
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
う問題があり、また、熱安定性も十分とはいえなかった
。

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？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　ｅＶ　ＭＸ　ＮＹ　Ｏ■なる組成式で表され
、ｗｘｙｚで示される原子％は ０．５≦Ｘ≦６　　１≦ｙ≦２０ ０．１　　≦　２　≦２０ ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ−１００ なる関係を有する合金と、 Ｆ　ｅｗ　Ｉ　Ｍｘ　ｌ　Ｎｙ　ｌなる組成式で表され
、ｗｌ　ｘｉ　ｙｌで示される原子％は ０．５≦ｘｌ≦６　　１≦ｙｔ≦２０ ｗｌ　＋ｘｌ　＋ｙｌ　−１００ なる関係式を有する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（但しＭはＴ　ａ　ｓ　
Ｎ　ｂ　ＳＳ　ｉからなる群の少なくとも１種以上の元
素）または Ｆ　ｅｗ　ＭＸ　ＮＹ　ＯＺなる合金と、ＦｅｗｌＭｘ
ｌＮ，ｌなる合金とを交互に積層した多層構造からなる
磁性合金において、合金の膜厚方向の平均の組成Ｆｅ’
；；ＭマＮマＯ；がそれぞれ０．５　≦Ｘ　≦８　　　
１　≦ｙ　≦２００．ｌ≦ｉ≦１５ 讐十ｘ　＋　ｙ　＋　ｚ　−　１００である磁性合金（
但しＭはＴａ，Ｎｂ，Ｓ　Ｌからなる群の少なくとも１
種以上の元素）を提供するものである。

（実施例） 本発明の磁性合金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
ゲットの凹部にチップ状のＴａＳＮｂ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が取り付けてある。

又、このターゲットホルダ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ｔ！１５の上部より、酸素（０２）窒素（
Ｎ２）アルゴン（Ａ『）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。ここで、本
発明の磁性合金を得るには酸素を真空槽内に導入するこ
とと、真空槽内への導入を止めることを交互に切り換え
なければならない。この切り換えの際の真空槽内の圧力
変動および流量計２によって規制されている酸素流量の
変動を少なくするために２個の空気圧作動式バルブａＳ
ｂが設けられており、更にバルブｂはロータリボンブ１
６に続いている。

真空槽内に酸素を導入する時はａが開、ｂが閉になって
おり酸素は真空槽内に導入される。

酸素を真空槽内に導入しない時はａが閉、ｂが開にって
おり酸素はロータリボンプ１６によって排気される。こ
の時、真空槽内の圧力とロータリボンプ１６の圧力を略
同じにすることによって、酸素の切り換え時の流量及び
真空槽内の圧力変動を最小限に押さえることができる。

なお、アルゴンはターゲット５をスバッタすると同時に
或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。

このようなスバッタ装置において、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（Ａｒ’）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Ｓｔ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。

そして、流量計１〜３にて酸素、窒素、アルゴンの導入
量を調整すると共に、バルブａ，ｂの開閉のタイミング
を決めることにより、所望の元素組或比及び所望の膜厚
のＦ　ｅｗ　ＭＸ　ＮＹＯｚとＦｅｗｌＭｘｌＮｙｌと
の多層膜を得ることができる。（但し、ＭはＴａＳＮｂ
ＳＳ　ｉの内の少なくとも１種以上の元素） このようにして得たＦｅｙＭｚＮｖＯｚとＦｅｗｌＭｘ
ｌＮｙｌとの多層膜の飽和磁束密度Ｂｓ，保磁力Ｈｅ，
磁歪λ５を表に示す。又、比較のためにＦ　ｅｙ　ＭＸ
　ＮＹ　０２単層及びＦｅｗｌＭｘｌＮＹ１単層の場合
の数値も記す。

表に記載した組成において、Ｆｅ＠ＩＭｚｌＮ．ｌ単層
では磁歪は負であり保磁力は０．６〜２０ｅである。又
、Ｆ　ｅｗ　Ｍｚ　Ｎｙ　Ｏｚ単層では磁歪は正であり
保磁力はロ．１〜０．２０ｅでＦｅ．ＩＭ．ｌ　ＮＹｌ
単層よりも小さい。単層では以上のような特性を示すＦ
　ｅｗＭＸ　ＮＹ　０２とＦｅｗＩＭＸ　Ｉ　ＮＹ　１
とを交互に積層して多層化すると、保磁力はＦ　ｅｗ　
ＭＸ　ＮＹ　ｏｚ単層の時と同等の優れた特性を持ち、
磁歪に関しては、ＦｅｗＭｘＮＹＯ２とＦｅｗ　ｌ　Ｍ
Ｘ　Ｉ　ＮＹ　１の略平均に近い値になり、ＩＸＩＯ−
’以下の低磁歪を実現できる。

Ｆ　ｅｗ　ｌ　ＭＸ　Ｉ　Ｎｙ　ｌ及びＦｅｗＭｘＮｙ
Ｏｚにおいて、磁歪は窒素と酸素の含有量によって変化
することを本発明人は実験により確認しているが、Ｆｅ
ｗ　Ｍｚ　Ｎｙ　Ｏｚの窒素と酸素の含有量を変化させ
るだけでは保磁力・磁歪・熱安定性のすべての特性を同
時に良好にすることは困難であった。従って、Ｆｅｗ　
ＭＸ　ＮＹ　０２とＦｅｗＩＭｘ　Ｉ　Ｎｙ　１を交互
に積層して多層化することによって、上記した諸特性の
全てが良好である磁性？金が得られる。

すなわち、ＦｅｗＭｘＮｙＯ■なる組成式で表され、ｗ
　ｘ　ｙ　ｚで示される原子％は０．５≦Ｘ≦６　　１
≦ｙ≦２０ ０．１≦２≦２０ ｗ＋ｘ＋ｙ十ｚ−１００ なる関係を有する合金と、 ＦｅｗｌＭｘｌＮｙｌなる組成式で表され、ｗｌ　ｘｌ
　ｙｌで示される原子％は ０．５≦ｘｉ≦６　　１≦ｙｔ≦２０ ｗｌ　＋ｘｌ　＋ｙｌ　＝１００ なる関係式を有する合金とを交互に積層して多層構造と
した磁性合金、またはＦ　ｅｗ　ＭＸ　ＮＹ　ＯＺなる
合金と、Ｆ　ｅ　ｗ　ｌ　Ｍｘ　ｌ　Ｎｖ　ｌなる合金
とを交互に積層した多層構造からなる磁性合金において
、合金の膜厚方向の平均の組成Ｆ　ｅ　ｗ　Ｍｘ　Ｎ”
’ｖＯｉがそれぞれ ０．５≦Ｘ≦６　　１≦ｙ≦２０ ０．ｌ≦ｉ≦ｉ５ ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ−１００である磁性合金によれば飽和磁
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、酸素の含有量が０．１原子％未満であると十分
な低Ｈｅ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Ｈｃ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０．１〜ＩＯ原子％である時、Ｂｓが高くかつ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、特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一つである高Ｂｓを達
戒できなくなる。

従って、窒素の含有量が１〜２０原子％、更に好ましく
は、１〜ｌＯ原子％である時、高Ｂｓ・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ＴａＳＮｂまたはＳｔ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、ＴａＳＮｂまたはＳｔ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。

Ｆｅｙ　ＭＸ　ＮＹ　０２とＦｅｗｌＭｘｌＮｙｌとの
多層膜の膜厚方向の平均の酸素含有量ｉは、ＦｅｗＭｘ
ＮｙＯｚ中の酸素含有量２と、ＦｅｗＭｘＮ，０．の膜
厚ｔとＦｅｗ　Ｉ　ＭｘＩ　Ｎｙ　１の膜厚ｔｌの比ｔ
／ｔｌによって決まるが、この膜厚方向の平均の酸素含
有量ｉが０．１原子％未満であると、十分な低Ｈｃが得
られず、特に良好な熱安定性が得られない。又、２がｌ
５％を超えると多層化したことによる磁歪の低下が顕著
に現れなくなる。従って、ＦｅｗＭｘＮＹＯ２とＦｅｗ
ＬＭｘ　Ｉ　Ｎｖ　Ｌとの多層膜の．膜厚方向の平均の
酸素含有量が０．１−１５原子％である時、高Ｂｓ・低
Ｈｃ・低磁歪で熱安定性に優れた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は、高Ｂｓ
・低Ｈｃで熱安定性に優れ磁歪が正であるＦ　ｅｖ，Ｍ
Ｘ　ＮＹ　ＯＺ合金と、Ｈｅと熱安定性はＦ　ｅｗ　Ｍ
Ｘ　Ｎｖ　Ｏｚ合金に劣るが磁歪が負となるように選ん
だ組成比のＦ　ｅｙ　Ｉ　Ｍｘ　ｌ　Ｎｖ　１合金とを
交互に積層して多層構造とすることにより、ＢＳ−Ｈｃ
・熱安定性はＦｅｗ　Ｍ．Ｎｙ　０２合金単層と同等の
優れた特性を示し、磁歪は非常に低磁歪の磁性合金が得
られるものである。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、
高性能の薄膜磁気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である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｆｅ＿ｗＭ＿ｘＮ＿ｙＯ＿ｚなる組成式で表され
   ｗｘｙｚで示される原子％は ０．５≦ｘ≦６ １≦ｙ≦２０ ０．１≦ｚ≦２０ ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ なる関係を有する合金と、 Ｆｅ＿ｗ１Ｍ＿ｘ１Ｎ＿ｙ１なる組成式で表され、ｗ１
   ｘ１ｙ１で示される原子％は ０．５≦ｘ１≦６ １≦ｙ１≦２０ ｗ１＋ｘ１＋ｙ１＝１００ なる関係式を有する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。（但し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＿ｗＭ＿ｘＮ＿ｙＯ＿ｚなる合金と、Ｆｅ＿
   ｗ１Ｍ＿ｘ１Ｎ＿ｙ１なる合金とを交互に積層した多層
   構造からなる磁性合金において、合金の膜厚方向の平均
   の組成Ｆｅ＿ｗＭ＿ｘＮ＿ｙＯ＿ｚがそれぞれ ０．５≦ｘ≦６ １≦ｙ≦２０ ０．１≦ｚ≦１５ ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００である磁性合金膜。 （但しＭはＴａ、Ｎｂ、Ｓｉからなる群の少なくとも１
   種以上の元素）