JPH04214206A - 強磁性薄膜とその製造方法 - Google Patents

強磁性薄膜とその製造方法

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JPH04214206A
JPH04214206A JP2401897A JP40189790A JPH04214206A JP H04214206 A JPH04214206 A JP H04214206A JP 2401897 A JP2401897 A JP 2401897A JP 40189790 A JP40189790 A JP 40189790A JP H04214206 A JPH04214206 A JP H04214206A
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JP
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ferromagnetic thin
film
sterilizing
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JP2401897A
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Toshiyuki Katsuki
香月 俊幸
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G11B5/31Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G11B5/3109Details
    • HELECTRICITY
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    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気テープ、磁気ディス
ク等の磁気ヘッドに用られる、高密度記録用の磁気ヘッ
ド等に好適な強磁性薄膜及びその製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、磁気テープ及び磁気ディスク等の
高密度記録化の向上に伴い、記録媒体の保磁力(Hc)
も上昇の一途をたどり金属薄膜媒体では保磁力(Hc)
1000Oe以上のものが実用化されるようになった。 一方、このような高保磁力を有する磁気記録媒体の特性
を十分に活かして良好な記録特性を行うためには、磁気
ヘッドとして高飽和磁束密度を有するとともに同一の磁
気ヘッドで再生を行う場合においても高透磁率、低保磁
力を合わせて有することが要求され、更に、耐蝕性、耐
熱性等も重要な要素となる。また、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気記
録方式も実用化されようとしているが、この場合、磁気
ヘッドの主磁極の先端部の厚さを0.5μm以下にしな
ければならないので、比較的保磁力の低い磁気記録媒体
に記録するためにも高飽和磁束密度を持つ磁気ヘッドが
必要とされている。このような要請に応えるため、最近
、 1パーマロイ(Ni−Fe合金)やセンダスト(F
eAlSi合金)や、非晶質、FeRuGaSi系合金
などが提案されている(特開昭64−8604)。また
、高飽和磁束密度の高い材料として、Fe−Si系合金
(特開昭59−78503号)やFe−C系合金(応用
磁気学会1990,Vol.2No. 14)や、Fe
−Pt−C系合金(特開平1−144603号)が開示
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の合金について、種々検討を加えた結果、パーマロイや
センダスト、非晶質、FeRuGaSi系合金では、飽
和磁束密度Msが低いという問題があり、又、Fe−S
i合金やFe−C系合金は耐蝕性に難点が認められ、更
にFe−Pt−C系合金は耐熱性が低いという問題点を
有していた。
【0004】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、高い飽和磁束密度・初期透磁率等を有し、耐蝕性と
耐熱性に優れた強磁性薄膜及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の強磁性薄膜は、Feを主成分とし、B,C,
Al,Siの少なくとも1種以上の元素と、Au,Ag
,Ru,Pd,Os,Ir,Ptの貴金属を除く遷移金
属元素を少なくとも1種以上とを含有させた構成を有し
ている。本発明の強磁性膜の製造方法は、Feを主成分
とし、B,C,Al,Siの少なくとも1種以上の元素
と、Au,Ag,Ru,Pd,Os,Ir,Ptの貴金
属を除く遷移金属元素の少なくとも1種以上とを含有す
る強磁性薄膜の製造に際し、ArとN2の混合ガス雰囲
気化で成膜した後、200℃〜800℃の温度範囲でア
ニーリング処理等の熱処理を行うようにした構成を有し
ている。
【0006】ここで、強磁性膜の組成は、B,C,Al
,Siの少なくとも1種以上の元素の含有量が1〜20
at%であり、かつ、B,C,Al,SiとAu,Ag
,Ru,Pd,Os,Ir,Ptの貴金属を除く遷移金
属元素との含有量が2〜38at%の範囲であることが
好ましい。次に、製造方法としては、FeにB、C、A
l、Siと貴金属を除く遷移金属を組み合わせ、真空蒸
着法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタ
リング法、イオンビームスパッタリング法、エレクトロ
ンサイクロンリソナンス法(ECR法)等の方法が用い
られる。
【0007】
【作用】この構成によって、飽和磁束密度(Ms)が1
.5T(テスラ)以上、初透磁率1000以上、保磁力
1.0Oe以下が得られ、更に種々の熱処理をともなう
製造条件下においても耐蝕性、耐熱性の良い強磁性薄膜
を製造することができる。
【0008】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0009】(実施例1) 図1は強磁性薄膜の製造方法に好適な高周波スパッタリ
ング装置の概略構成図である。
【0010】1は高周波電源、2はArガス供給管、3
はN2ガス供給管、4は流量計、5は排気口、6は冷却
水、7はチャンバー、8は基板、9はシャッター、10
はFe円板、11は磁石、12は電極間距離、13は所
定の合金組成を得るための添加物元素ペレットである。
【0011】成膜条件は次の条件で行った。高周波電力
密度は0.36w/cm2 、Ar流量は1.5SCC
M、N2 流量は0.08SCCM、基板温度は20℃
以下とし、電極間距離は86mmとした。基板はコーニ
ング社製のFC105基板を用い、膜厚は2.0μmと
一定にした。
【0012】成膜後のアニーリング条件は、200℃〜
800℃で行った。初期透磁率は、1MHzの値とし、
保磁力は、B−Hループトレーサーを用いた。また、腐
蝕率は、(Ms−M1)×100/Msとし、耐蝕試験
前の飽和磁束密度をMs、耐蝕試験後の飽和磁束密度を
M1として計算した。耐蝕試験の条件は、温度65℃、
相対湿度95%の雰囲気中に240時間放置して行った
【0013】上記製造条件下で、Feを主成分とし、H
f、Ta、Cの各チップ13を用いて複合ターゲット1
0を作成し、Ar+N2混合ガスをチャンバー7内に供
給し、種々の組成を有する強磁性薄膜を成膜した。次に
、得られた強磁性薄膜の飽和磁束密度(Ms)、保磁力
(Hc)、腐蝕率(Ms−M1)×100/Msを測定
した。その結果を(表1)に示す。
【0014】
【表1】
【0015】この(表1)から明らかなように、添加物
の量が38at%を越えると、飽和磁束密度(Ms)が
0.6Tとなり、従来の実用材料であるパーマロイ(N
i−19wt%Fe)合金膜の0.8Tを下まわること
から、添加物の添加量は38at%以下にする必要があ
ることがわかった。
【0016】次に腐食率について検討をする。パーマロ
イ(Ni−19wt%Fe)合金の諸特性は、(表2)
に示すとおりである。
【0017】
【表2】
【0018】腐蝕率の限界は、実用材料であるセンダス
ト(Fe73.2−Al10.8−Si16at%)合
金を基準として検討した。センダスト合金の腐蝕率は、
(表2)に示すように10%であることから、本発明に
よる腐蝕率は、(表1)からもわかるように、添加物の
添加量が2at%のとき、腐蝕率0.625%であるの
で、本発明によるFeを主成分とした強磁性薄膜の添加
物の添加量は、2から38at%にする必要がある。さ
らに初期透磁率μiについて検討する。(表2)により
従来材料であるFe94.5−Si5.5at%、Fe
99−C1at%が800であるのを考慮すると、10
00以上あれば磁気ヘッド用強磁性薄膜として問題なく
使用できることがわかる。よって、(図2)から明らか
なように、C量を2から20at%の範囲にする必要が
ある。
【0019】(実施例2) スパッタリングガス(成膜ガス)として、Arガスのみ
を用いた場合とAr+N2混合ガスを用いた場合で、種
々の組成を有する強磁性薄膜を作成した。まずFeを主
成分とし、Hf、Ta、Rh、Cを種々の割合で含む複
合ターゲット10を作成し、前記製造条件下で成膜した
。その結果を(表3)に示す。
【0020】
【表3】
【0021】この(表3)から明らかなように、成膜ガ
スにAr+N2の混合ガスを用いた場合、耐蝕性は飛躍
的に向上する。さらに、添加物の種類によって、耐蝕性
の順位は、HfTaRhC−N膜が最も良く、次にHf
TaC−N膜であり、TaC−N膜は、Ar+N2 の
混合ガスを用いても腐蝕率が0%のものはなかった。し
かし、(表2)による実用材料のセンダスト合金を基準
にするといずれも実用上問題ない範囲であるといえる。
【0022】(実施例3) 各種の強磁性薄膜について、成膜後の耐熱性を比較した
【0023】(図3)に強磁性薄膜の保磁力のアニール
温度依存性を示す。この(図3)から明らかなように、
本実施例による強磁性薄膜FeHfTaC−Nは、20
0℃から800℃において保磁力は低いことがわかる。 しかし、FeHfTaC膜は、800℃において保磁力
が1.5Oeと高く問題がある。また、従来材料である
FePtC、FeAlSi、FeNiは、400℃にお
いては、低保磁力を示すが、それ以外の温度では高い保
磁力を示し、FeSiは、最小値1.4Oeであり問題
がある。従って、磁気ヘッド用強磁性薄膜としては、耐
熱温度の高いFeHfTaC−N膜が好ましいといえる
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明の強磁性薄膜は、F
eを主成分とし、B、C、Al、Si等の元素とAu、
Ag、Ru、Pd、Os、Ir、Ptの貴金属類を除く
遷移金属を含有することにより、高い飽和磁束密度、高
い初期透磁率、低い保磁力、さらに耐蝕性と耐熱性に優
れた強磁性薄膜が実現でき、更に、Feを主成分とし、
B、C、Al、Si等の元素とAu、Ag、Ru、Pd
、Os、Ir、Ptの貴金属類を除く遷移金属をArと
N2 の混合ガス下で成膜後、所定の温度で熱処理する
ことにより上記高性能を有する強磁性薄膜を高収率で製
造するのを実現できるものである。高い保磁力をもつ磁
気記録媒体への記録再生を良好に行える高密度記録に適
した磁気ヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における製造方法に好適な高
周波スパッタリング装置の概略構成図
【図2】本発明の強磁性薄膜(FeTaHfC)N膜の
初期透磁率を示す状態図
【図3】強磁性薄膜の保磁力のアニール温度依存性を示
す図
【符号の説明】
1  高周波電源 2,3  ガス供給管 4  流量計 5  排気口 6  水 7  チャンバー 8  基板 9  シャッター 10  鉄円板 11  マグネット 13  添加物元素ペレット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Feを主成分とし、B,C,Al,Siの
    少なくとも1種以上の元素と、Au,Ag,Ru,Pd
    ,Os,Ir,Ptの貴金属を除く遷移金属元素の少な
    くとも1種以上とを含有することを特徴とする強磁性薄
    膜。
  2. 【請求項2】B,C,Al,Siの少なくとも1種以上
    の元素の含有量が1〜20at%( アトミックパーセ
    ント) であり、かつ、B,C,Al,SiとAu,A
    g,Ru,Pd,Os,Ir,Ptの貴金属を除く遷移
    金属元素との含有量が2〜38at%の範囲であること
    を特徴とする請求項1に記載の強磁性薄膜。
  3. 【請求項3】Feを主成分とし、B,C,Al,Siの
    少なくとも1種以上の元素と、Au,Ag,Ru,Pd
    ,Os,Ir,Ptの貴金属を除く遷移金属元素を少な
    くとも1種以上とを含有する強磁性薄膜の製造方法にお
    いて、ArとN2の混合ガス雰囲気化で成膜した後、2
    00℃〜800℃の温度範囲で熱処理を行うことを特徴
    とする強磁性薄膜の製造方法。
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