JPH05251236A

JPH05251236A - 軟磁性膜

Info

Publication number: JPH05251236A
Application number: JP8292092A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Omori; 広之大森
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 1993-09-28

Abstract

(57)【要約】【目的】飽和磁束密度が大きく、優れた軟磁性及び耐
熱性を有し、且つ、生産性を向上させることができる、
軟磁性膜を提供する。【構成】Ｃｏ_xＭ_yＬ_zＮ_vＯ_w（但し、式中Ｃｏは
コバルト、ＭはＦｅ，Ｎｉのうち少なくとも１種を表
し、ＬはＮｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｙ，Ｎｏ，Ｗ，Ｃ
ｒ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｇｅの少なくとも
１種を表し、Ｎは窒素、Ｏは酸素を表し、ｘ，ｙ，ｚ，
ｖ，ｗはそれぞれ各元素の割合を原子％で表す。）なる
一般式で表され、その組成範囲が６０≦ｘ≦９４０≦ｙ≦１０３≦ｚ≦２０３≦ｖ≦２００．１≦ｗ≦１であることを特徴とする軟磁性膜。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軟磁性膜に係り、特に磁
気ヘッドのコア材等として使用される軟磁性膜に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、ビデオテープレコー
ダ（ＶＴＲ）等の磁気記録再生装置においては、その画
質等を向上させるために記録信号の高密度化が進められ
ている。この記録信号の高密度化に対応して、所謂メタ
ルテープや被着テープ等の高抗磁力の磁気記録媒体の開
発が進められている。このメタルテープは、磁性粉とし
てＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の強磁性金属の粉末を採用した磁
気記録媒体である。また、上記被着テープは、強磁性金
属材料を蒸着等の手法によりベースフィルム上に直接被
着した磁気記録媒体である。このように磁気記録媒体の
高抗磁力化が進むにつれて、その記録・再生に使用する
磁気ヘッドのヘッド材料にも高飽和磁束密度化が要求さ
れる。例えば、従来より磁気ヘッド材料として多用され
ているフェライト材は、その飽和磁束密度が低いため、
磁気記録媒体の高抗磁力化に十分対処することができな
い。

【０００３】このような状況から、複合型磁気ヘッドや
薄膜磁気ヘッドが開発されている。この複合型磁気ヘッ
ドは、磁気ヘッドを構成する磁気コアをフェライト材や
セラミックス材等と高飽和磁束密度を有する軟磁性膜と
の複合構造に形成し、軟磁性膜同士を突き合わせて磁気
ギャップを構成するようにした磁気ヘッドである。ま
た、上記薄膜磁気ヘッドは、各磁気コアやコイル等を薄
膜技術により形成し、これらを絶縁膜を介して多層構造
にした磁気ヘッドである。上記軟磁性膜の形成に使用さ
れている軟磁性材料としては、例えば、センダスト合金
（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金）や、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系合
金等の非晶質軟磁性材料が知られており、これらは１０
ガウス以上の高飽和磁束密度を有している。

【０００４】ところで、近年の高密度磁気記録において
は、複合型磁気ヘッドの磁気コアの形成に使用される軟
磁性膜に、さらに高い飽和磁束密度が要求されている。
従って、上述したような軟磁性材料では十分な記録がで
きなくなってきている。そのため、さらに飽和磁束密度
の高い軟磁性材料の検討が望まれている。

【０００５】また、信頼性の高い磁気ヘッドを製作する
ためには、磁気コアをガラス融着により接着することが
好ましい。しかし、ガラス接着を行うためには磁気コア
を高温に加熱する必要があり、加熱しても十分に安定な
軟磁性膜が必要である。そこで、近年、例えば、Ｃｏ−
Ｎｂ−Ｚｒ系合金等に窒素を添加し、高耐熱性を有する
軟磁性膜を作製する試みがなされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の軟磁
性膜にあっては、高耐熱性を持たせるべく、Ｃｏ−Ｎｂ
−Ｚｒ系合金等に窒素を添加しているが、このようなＣ
ｏ基の軟磁性膜に窒素を添加した場合、膜中に垂直異方
性が生じる。従って、軟磁性を得るためには窒素を周期
的に含有させる所謂組成変調が必要であることが、「電
気通信学会技術研究報告，ＭＲ８７−１４」において報
告されている。しかし、この組成変調を行うためには成
膜中に窒素量などの成膜条件を周期的に変化させなけれ
ばならず、その制御が困難で生産性に劣るという問題が
あった。

【０００７】本発明の目的は、上記課題に鑑み、飽和磁
束密度が大きく、優れた軟磁性及び耐熱性を有し、且
つ、生産性を向上させることができる、軟磁性膜を提供
するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
る軟磁性膜によれば、Ｃｏ_xＭ_yＬ_zＮ_vＯ_w（但し、
式中Ｃｏはコバルト、ＭはＦｅ，Ｎｉのうち少なくとも
１種を表し、ＬはＮｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｙ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｇｅの少な
くとも１種を表し、Ｎは窒素、Ｏは酸素を表し、ｘ，
ｙ，ｚ，ｖ，ｗはそれぞれ各元素の割合を原子％で示
す。）なる一般式で表され、その組成範囲が、６０≦ｘ≦９４０≦ｙ≦１０３≦ｚ≦２０３≦ｖ≦２００．１≦ｗ≦１であることを特徴とする軟磁性膜により、達成される。

【０００９】上記構成によれば、Ｃｏを基本元素とし、
強磁性元素Ｆｅ，Ｎｉの少なくとも１種と、遷移元素Ｎ
ｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｙ等の少なくとも１種と、窒素
とによって構成される薄膜で、膜中の酸素量を特定範囲
にすることによって、組成変調をすることなく、優れた
軟磁性特性を得ることができるものである。すなわち、
Ｃｏを基本元素とし、Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｙ等の
遷移金属と窒素とからなる薄膜において、高飽和磁束密
度磁性材料としての微結晶状態を得ることができる。上
記Ｃｏの組成，上記強磁性元素Ｆｅ，Ｎｉの組成，遷移
金属元素の組成及び窒素の組成比を適宜設定して、熱的
に安定な微結晶状態の膜が生成される。

【００１０】また、この軟磁性膜は、成膜手段や成膜条
件などによって膜中の酸素量が変化する。これらの膜に
含まれる酸素量は、１原子％を越えると大幅に軟磁性特
性を劣化させ、組成変調等の手法を用いなければ軟磁性
を得ることができない。一方、酸素量が０．１原子％よ
り少なくするためには、成膜装置の真空度を非常に良く
しなければならないなどの大量生産する上で問題が生じ
る。そのため、軟磁性膜中に酸素を０．１〜１原子％の
範囲で含有することが有効とされる。

【００１１】本発明は、Ｃｏを基本元素とし、強磁性元
素Ｆｅ，Ｎｉの少なくとも１種と、遷移元素Ｎｂ，Ｚ
ｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｙ等の少なくとも１種と、窒素とから
なる磁性膜において、膜中の酸素量を特定することによ
って、組成変調をすることなく、優れた軟磁性特性を得
ることができることを見出したものである。

【００１２】本発明に係る軟磁性膜は、かかる知見に基
づいて完成されたものであって、Ｃｏ_xＭ_yＬ_ZＮ_vＯ
_wなる一般式で表される。但し、式中、Ｃｏはコバル
ト、ＭはＦｅ，Ｎｉより選ばれた少なくとも１種を表
し、ＬはＮｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｙ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃ
ｒ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｇｅの少なくとも
１種を表し、Ｎは窒素、Ｏは酸素を表し、ｘ，ｙ，ｚ，
ｖ，ｗはそれぞれ各元素の割合を原子％で表す。また、
それぞれの元素の組成範囲は、６０≦ｘ≦９４，０≦ｙ
≦１０，３≦ｚ≦２０，３≦ｖ≦２０，０．１≦ｗ≦１
に設定されるものである。

【００１３】本発明に係る軟磁性膜は、スパッタリング
等の所謂気相メッキ技術によって製造される。スパッタ
リングは、所望の組成比となるように調整された合金タ
ーゲットを用いて行っても良いし、各原子のターゲット
を個別に用意し、その面積や印加出力等を調整して組成
をコントロールするようにして行っても良い。特に、前
者の方法を採用した場合には、膜組成はターゲット組成
によって略一意に決まるので、例えば、大量生産する上
で好適である。

【００１４】また、窒素を添加する方法としては、雰囲
気中に窒素またはアンモニアガスを導入してスパッタを
行う方法が考えられる。さらに、膜中の酸素量を制御す
る方法としては、成膜雰囲気中に酸素を導入することに
よって膜中の酸素量を増加させることができる。一方、
膜中の酸素量を減少させる方法としては成膜を始める前
に成膜装置内に残っている酸素や水を十分に排気させ
る、または雰囲気中に還元作用を有する水素ガス等を導
入し成膜する方法やそれらの複合等がある。

【００１５】また、本発明に係る軟磁性膜は、単層膜で
あっても良く、パーマロイ等の強磁金属や、Ａｇ，Ｃｕ
等の非磁性金属、又は、Ｓｉ₃Ｎ₄，ＳｉＯ₂等のセラ
ミック材料等で分断して積層構造とした多層膜であって
も良い。

【００１６】

【作用】本発明に係る軟磁性膜によれば、Ｃｏを基本元
素とし、強磁性元素Ｆｅ，Ｎｉの少なくとも１種と、遷
移元素Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｙ等の少なくとも１種
と、窒素とからなる薄膜において、微結晶状態が得られ
る。上記Ｃｏ組成比ｘは６０≦ｘ≦９４原子％とされ、
強磁性元素Ｆｅ，Ｎｉの組成ｙは０≦ｙ≦１０原子％と
され、遷移元素Ｌの組成比ｚは３≦ｚ≦２０とされ、窒
素の組成ｖは３≦ｖ≦２０とされるときに、熱的に安定
な微結晶状態の薄膜が生成される。

【００１７】上記遷移元素Ｌまたは窒素Ｎが３原子％以
下では、磁化の減少が著しく高飽和磁束密度磁性材料と
しての効果が期待できない。また、Ｆｅの添加は飽和磁
束密度を増加させることができ、Ｎｉの添加は耐食性の
向上に有効であるが、これらの元素の添加量を増すと磁
歪が増加するので、これらの添加は１０原子％以下にす
るのが望ましい。

【００１８】この軟磁性膜は成膜手段や成膜条件などに
よって膜中の酸素量が変化する。これらの膜に含まれる
酸素量は、１原子％を越えると大幅に軟磁性特性を劣化
させ、組成変調等の手法を用いなければ軟磁性を得るこ
とができない。一方、酸素量が０．１原子％より少なく
なるためには成膜装置の真空度を非常に良くしなければ
ならないなど、大量生産する上で問題が生じる。そのた
め、膜中に酸素を０．１〜１原子％の範囲で含有するこ
とが有効である。

【００１９】

【実施例】本実施例の軟磁性膜の成膜は、直径１００ｍ
ｍの合金ターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタ
及びＤＣマグネトロンスパッタにより行った。窒素の添
加は、スパッタ中にアルゴンガス（Ａｒ）と窒素ガス
（Ｎ₂）との混合ガスを導入しながら成膜して行った。
軟磁性膜中の酸素量は、成膜前の到達真空度により、或
いは、成膜中に酸素ガスを導入することによって変化さ
せた。成膜時のスパッタ条件は、到達真空度：１×１０
^-4Ｐａ〜４×１０^-4Ｐａ，Ａｒガス圧：０．５Ｐａ，投
入電力：３００Ｗとした。また、膜厚は、厚さ３マイク
ロメートルに作製した。なお、保磁力Ｈｃは、Ｂ−Ｈル
ープトレーサにより測定した。試料作製は、真空下の回
転磁界中で１時間行った。

【００２０】図１は、スパッタリングターゲットとして
Ｃｏ₈₅Ｚｒ₁₅とＣｏ₈₅Ｆｅ₅Ｚｒ₅Ｙ₅とを用いて、窒
素分圧を０．０５Ｐａに設定し、到達真空度や酸素分圧
を変えて成膜した場合の膜中の酸素量と保磁力との関係
を示すものである。図中、１はＲＦスパッタにより作成
したＣｏＺｒＮ膜で、２はＤＣスパッタによって作成し
たＣｏＦｅＺｒＹＮ膜である。図示されているように、
膜中酸素量が１原子％以下の時は保磁力が小さく優れた
軟磁性を示す。一方、膜中酸素量が１原子％を越えると
保磁力が急激に増加し軟磁性が損なわれる。従って、本
発明に係る軟磁性膜によれば、Ｃｏを主要な強磁性元素
としＮｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｙ等の遷移金属と窒素と
からなる磁性膜において、膜中に酸素を０．１〜１原子
％の範囲で含有させるのが有効であることが判る。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る軟磁性
膜によれば、Ｃｏを基本元素とし、強磁性元素Ｆｅ，Ｎ
ｉの少なくとも１種と、遷移元素Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈ
ｆ，Ｙ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｇ
ａ，Ｇｅの少なくとも１種と窒素とによって構成される
薄膜において、膜中の酸素量を特定量にすることによっ
て、熱的に安定で、飽和磁束密度が大きく、優れた軟磁
性を有し、且つ、生産性を向上させることができる、と
いう優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る軟磁性膜の実施例における、膜中
の酸素量と保磁力との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ＲＦスパッタにより作成したＣｏＺｒＮ膜２ＤＣスパッタによって作成したＣｏＦｅＺｒ
ＹＮ膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃｏ_xＭ_yＬ_zＮ_vＯ_w（但し、式中Ｃ
ｏはコバルト、ＭはＦｅ，Ｎｉのうち少なくとも１種を
表し、ＬはＮｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｙ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃ
ｒ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｇｅの少なくとも
１種を表し、Ｎは窒素、Ｏは酸素を表し、ｘ，ｙ，ｚ，
ｖ，ｗはそれぞれ各元素の割合を原子％で示す。）なる
一般式で表され、その組成範囲が６０≦ｘ≦９４０≦ｙ≦１０３≦ｚ≦２０３≦ｖ≦２００．１≦ｗ≦１であることを特徴とする軟磁性膜。