JPH07100835B2

JPH07100835B2 - 磁性薄膜及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07100835B2
Application number: JP62284461A
Authority: JP
Inventors: 武信佐藤
Original assignee: Tohoku Steel Co Ltd
Current assignee: Tohoku Steel Co Ltd
Priority date: 1987-11-11
Filing date: 1987-11-11
Publication date: 1995-11-01
Anticipated expiration: 2010-11-01
Also published as: JPH01127638A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、高周波磁気特性に優れる磁性薄膜に関し、特
に、例えば、8m/mVTR、Ｒ−DAT及びHDD等の高密度記録
用の薄膜磁気ヘッド、また、超高周波領域で使用される
電子機器の磁心として利用される高周波磁気特性に優れ
る磁性薄膜に関する。

（ロ）従来技術高周波領域で使用される材料としては、現在フェライト
が最も広く使用されている。しかし、フェライトは、飽
和磁束密度が低く、高密度記録用としては不適当であ
り、また超高周波領域では透磁率が大幅に低下する。

そこで、高密度記録用の磁気ヘッドとして飽和磁束密度
の高い磁性薄膜が嘱望され、ニッケル−鉄系合金、鉄−
ケイ素−アルミニウム系合金及びコバルト系のアモルフ
ァス合金等の磁性薄膜が実用化されつつある。

（ハ）発明が解決しようとする問題点しかし、前記ニッケル−鉄系合金は、前記鉄−ケイ素−
アルミニウム系合金及びコバルト系のアモルファス合金
に比べて磁気特性が劣っている。

また、鉄−ケイ素−アルミニウム系合金は、最適な条件
下では、優れた磁気特性を有する磁性薄膜を得ることが
できるが、再現法に問題がある。

また、コバルト系アモルファス合金は薄膜の状態では優
れた特性を有するが、薄膜磁気ヘッドを製造する場合
に、加熱過程で磁気特性が劣化するので問題がある。

さらに以上のいずれの材料もMHz以上の高周波領域では
著しく透磁率が低下するという問題もある。

殊に、磁性薄膜でMHz以上の高周波領域まで高い透磁率
を維持するには微視的な異方性分散を低減することが必
要とされており、如何にしてこの様な磁気的に均質な薄
膜を作るかが問題であった。

これらの問題を解決するために現在精力的な研究が続け
られているが、まだ成功には至っていない。

本発明は、従来の薄膜ヘッド等の磁心材料における高周
波領域での問題点を解消することを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用本発明は、高飽和磁束密度を有し、高周波領域迄透磁率
が低下せず、しかも熱安定性の良い磁性薄膜等の磁心材
料を提供することを目的としている。

本発明は、高飽和磁束密度、熱安定性の見地より金属系
の結晶質磁性薄膜について多くの実験を行い、殊に、75
乃至82％ニッケル−鉄合金に各種元素を添加したターゲ
ットを用いて成膜した薄膜について高周波の透磁率を調
査したところ、ニオブ及びタンタル或はさらにモリブデ
ンを添加した場合には、高周波迄高い透磁率を維持する
ことを発見し、また、その結果重量比で、ニッケル（N
i）75乃至82％、ニオブが2.95乃至7.10％、及びタンタ
ルが、0.03乃至0.07％、モリブデン（Mo）が２％以下、
残余が実質的に鉄（Fe）と不可避的不純物の組成よりな
る磁性薄膜が優れていることを見出したことに基づいて
いる。

即ち、本発明は、重量比で、ニッケルが75乃至82％、ニ
オブが2.95乃至7.10％、及びタンタルが、0.03乃至0.07
％、モリブデンが２％以下、及び残余が実質的に鉄と不
可避的不純物成分の組成よりなることを特徴とする高周
波磁気特性に優れる磁性薄膜にある。また本発明は、重
量比で、ニッケルが75乃至82％、ニオブが2.95乃至7.10
％、及びタンタルが、0.03乃至0.07％、モリブデンが２
％以下、及び残余が実質的に鉄と不可避的不純物成分の
組成の合金をターゲツトとし、3mTorr乃至25mTorrのア
ルゴン圧力下で、100Å／分以上の成膜速度のスパッタ
リング法により絶縁物上に成膜することを特徴とする高
周波磁気特性に優れる磁性薄膜の製造方法にある。

本発明において、ニッケルは75乃至82％含有される。ニ
ッケルは75乃至82％の範囲で高い透磁率が得られるが、
最も望ましい範囲は79乃至81％である。ニッケル量が少
ない程飽和磁束密度は高くなるが透磁率は低下し、また
82％以上となると飽和磁束密度、透磁率ともに低下する
のでニッケルの範囲を75乃至82％とするのが好ましい。

本発明において、ニオブが2.95乃至7.10％、及びタンタ
ルが、0.03乃至0.07％含有される。ニオブ及びタンタル
は非常に性質の近い元素であり、本発明の場合にも同じ
作用を有している。ニオブ及びタンタル量の増加ととも
に高周波領域の透磁率は高くなるが、５％附近で極大と
なりさらに増量すると透磁率の低下とともに飽和磁束密
度も低下させるので上限を８％とするのが好ましく、ま
た、１％以下では効果が小さいので下限を１％とするの
が好ましい。

ニオブ、タンタル及びモリブデンはバルクのニッケル−
鉄合金の透磁率を高めるのに有効であることが知られて
いるが、固有抵抗値はそれ程高くはないので、例えば、
ニオブ７％及びモリブデン１％を含有する、ニッケル−
鉄−ニオブ−モリブデン合金（厚さ25μｍ）の場合、10
0KHzにおいては7000程度と高い透磁率を示すが、1MHzで
は600程度に急激に減少する。

勿論、高周波における透磁率は厚さが薄くなる程減少の
程度は少くなるので、薄膜化は有利なことであるが、こ
れ迄のバルクのデータを薄膜迄延長しても、本発明のよ
うに高い透磁率には到達せず、また、現在研究中の磁性
薄膜の中にも見受けられない。

以上のように高周波領域まで高い透磁率を維持する磁性
薄膜を得ることは非常に困難で解決する手段も考えられ
ていなかったが、本発明により、はじめてその実現が可
能となった。

モリブデンは単独での効果はないが、ニオブ及びタンタ
ルと同時に添加した場合には、ニオブ及びタンタルの効
果をさらに増加する作用がある。しかし、多量に添加す
ると飽和磁束密度を低下させるので２％以下とするのが
好ましい。

以上のように本発明の磁性薄膜は、重量比で、ニッケル
75乃至82％、ニオブが2.95乃至7.10％、及びタンタル
が、0.03乃至0.07％、好ましくは、さらにモリブデン２
％以下、残余鉄と不可避的不純物とよりなる組成である
が、マンガン、ケイ素及びアルミニウム等の脱酸剤、或
はクロム、タングステン及び銅等を少量添加することが
できる。

本発明を実施する場合、本発明の組成の合金ターゲット
を用いて磁性薄膜を作る方が安定した薄膜が得易い。こ
の合金ターゲットを真空溶解により溶製する場合には、
ケイ素、アルミニウム、マンガン、チタン、カルシウム
及びマグネシウム等の脱酸剤は、単独で0.5％以下、合
計量で１％以下であれば使用することができる。また、
本発明組成にさらにクロム、タングステン、銅及びヴァ
ナジウムを少量添加すると透磁率を高める効果がある
が、飽和磁束密度を低下させるので本発明では必須成分
とはしていないが、少量であれば添加することができ
る。

本発明における磁性薄膜は、アルゴンの圧力下にスパッ
タリング法により、適当な絶縁材料上に成膜させること
により作製される。

この場合、スパッタリングをアルゴンの圧力を3mTorr乃
至25mTorr（３×10^-3Torr〜25×10^-3Torr）の範囲に維
持して行うと磁気特性が優れた薄膜が得られるので好ま
しい。

本発明において、適当な絶縁物上に成膜された薄膜は、
５μ以下の厚さのものであり、単一層又は、絶縁物を介
して多重に積層されたものとすることができる。

（ホ）実施例以下、添付図面及び表を参照して、本発明の実施の態様
の例について説明するが、本発明は、これら説明及び例
示により、何ら制限を受けるものではない。

以下実施例に基づいて詳細に説明する。

電解ニッケル、電解鉄、金属ニオブ、タンタル及び金属
モリブデンを所定量配合し、真空中で、その3kgを溶解
後、直径60m/mの金型に鋳込んだ。この鋳塊を熱間鍛造
し、機械加工により厚さ3m/m及び直径75m/mのターゲッ
トを作製した。

このターゲットを用い、アルゴン圧２乃至30mTorr、成
膜速度150Å／分乃至1000Å／分の条件下で、マグネト
ロン型RFスパッタ法により薄膜を作製した。その薄膜と
組成との関係を表−１に示したが、従来使用されている
ニッケル−鉄−モリブデン−銅合金に比して、ニオブ及
びタンタルの効果は顕著であり、さらにモリブデンを添
加した場合には透磁率はより改善されていることがわか
る。表−１の合金番号５の合金についてのアルゴン圧の
影響は表−２に示した如く5mTorr乃至17mTorrの範囲で
良好な特性が得られる。

また、表−１の合金番号５の合金についてのアルゴン圧
8mTorrの場合における成膜速度と透磁率の関係を表−３
に、膜厚と透磁率の関係を表−４に示した。

表−２乃至表−４は、表−１の合金番号５の合金につい
てのものであるが、他の合金番号の合金についても略同
様の結果が得られる。

表−３の場合には成膜速度の増加とともに透磁率は増大
しているが、最適な成膜速度はアルゴン圧によって異な
るので、アルゴン圧に応じて電力を調整し、成膜速度を
変える必要がある。

また、膜厚は0.4μｍ附近に透磁率の極大があるので実
際に磁気ヘッド等に応用する場合には、この附近の膜厚
に成膜し、必要な厚さに積層して使用することが望まし
い。

第１図には、本発明に係る磁性薄膜の透磁率と周波数の
関係が示されている。

本発明の磁性薄膜は、100KHzに於ける高い透磁率が13MH
z迄殆ど低下せず、非常に優れた特性を有していること
が明らかである。

以上説明に用いた実施例の特性は、成膜したままの状態
についてであるが、これに焼鈍を施すことにより特性は
さらに向上する。また本発明に係る磁性薄膜は結晶質で
あるので熱安定性に優れており、薄膜ヘッドの製造時に
於ける加熱工程に於いても特性が劣化することはない。

（ヘ）発明の効果本発明に係る磁性薄膜は、高飽和磁束密度と優れた高周
波特性を有し、しかも熱安定性にも優れている。

したがって、8m/mVTR、Ｒ−DAT及びHDD等の高密度記録
の薄膜ヘッド用として、また今後益々必要となって来る
超高周波領域で使用される電子機器の磁心材料として非
常に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る磁性薄膜の透磁率と周波数の関
係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比で、ニッケルが75乃至82％、ニオブ
が2.95乃至7.10％、及びタンタルが、0.03乃至0.07％、
モリブデンが２％以下、及び残余が実質的に鉄と不可避
的不純物成分の組成よりなることを特徴とする高周波磁
気特性に優れる磁性薄膜。
【請求項２】重量比で、ニッケルが75乃至82％、ニオブ
が2.95乃至7.10％、及びタンタルが、0.03乃至0.07％、
モリブデンが２％以下、及び残余が実質的に鉄と不可避
的不純物成分の組成の合金をターゲツトとし、3mTorr乃
至25mTorrのアルゴン圧力下で、100Å／分以上の成膜速
度のスパッタリング法により絶縁物上に成膜することを
特徴とする高周波磁気特性に優れる磁性薄膜の製造方
法。