JPH07111221A - 磁性スパッタターゲットとそれを用いて形成した磁性薄膜、および薄膜磁気ヘッド - Google Patents

磁性スパッタターゲットとそれを用いて形成した磁性薄膜、および薄膜磁気ヘッド

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JPH07111221A
JPH07111221A JP25409693A JP25409693A JPH07111221A JP H07111221 A JPH07111221 A JP H07111221A JP 25409693 A JP25409693 A JP 25409693A JP 25409693 A JP25409693 A JP 25409693A JP H07111221 A JPH07111221 A JP H07111221A
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JP
Japan
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magnetic
thin film
sendust
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powder
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JP25409693A
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Takashi Ishigami
隆 石上
Makoto Kikuchi
誠 菊池
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/18Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates by cathode sputtering
    • H01F41/183Sputtering targets therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センダスト系磁性薄膜の硬度、耐摩耗性、耐
食性、耐熱性等をより一層高めることを可能にした磁性
スパッタターゲットを提供する。 【構成】 Siを 4〜20重量% 、Alを 2〜15重量% 、4A族
元素、5A族元素、6A族元素の酸化物、窒化物、硼化物、
酸窒化物、硼窒化物、炭化物、および窒化硼素から選ば
れる少なくとも 1種の化合物を 0.1〜10重量% 含み、残
部が実質的にFeからなる磁性スパッタターゲットであ
る。磁性薄膜は、上記磁性スパッタタ−ゲットを用い
て、スパッタ成膜してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁性スパッタターゲッ
ト、それを用いて形成した磁性薄膜、および薄膜磁気ヘ
ッドに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、磁気記録技術の分野における記録
密度の向上は著しく、これに伴って、例えばVTR用磁
気ヘッド、コンピュータ用磁気ヘッド等に対する狭トラ
ック化や、コア材料の飽和磁化の増大、並びに高周波域
における透磁率の改善等が強く求められている。そし
て、このような要求を満足する磁気ヘッドとして、Fe-A
l-Siを基本組成とするセンダスト系合金薄膜を用いた薄
膜磁気ヘッドが注目されている。
【0003】センダスト系合金薄膜は、飽和磁束密度や
透磁率が大きい等、磁気特性に優れる反面、耐摩耗性や
耐食性が十分とはいえず、特に腐食環境下等で使用した
場合に、錆の発生が著しいため、特性の低下や摩耗量の
増大等が生じるという問題を有していた。
【0004】このようなことから、センダスト系合金薄
膜の耐久性等の向上を図ることが種々試みられており、
例えば特開昭 60-220914号公報には、Fe-Al-Si合金磁性
薄膜中に、 0.005〜 6重量% の酸素を含有させることに
より、磁気特性を低下させることなく、膜の硬度を向上
させる技術が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、セン
ダスト系磁性薄膜の耐久性等の向上を図ることが種々試
みられているが、薄膜磁気ヘッド等に対しては、より劣
悪な環境下での使用に耐え得ることや、そのような使用
環境下においても高性能を維持し得ることが求められて
いることから、センダスト系磁性薄膜の耐摩耗性、耐食
性等をより一層高めることが望まれている。
【0006】また、センダスト系磁性薄膜を用いて薄膜
磁気ヘッドを構成する場合においては、磁性薄膜の耐熱
性の向上を図ることが求められている。すなわち、ラミ
ネートヘッド等を作製する場合には、接合用ガラスが用
いられるが、現状のセンダスト系磁性薄膜では耐熱性が
不足していることから、低融点ガラスの使用を余儀無く
されている。このようなことから、センダスト系磁性薄
膜の耐熱性を向上させることで、信頼性の高い高融点ガ
ラスの使用を可能にすることが求められている。さら
に、薄膜磁気ヘッドの耐久性の向上を図る上で、磁気記
録テープ等との摺動特性を高めることが求められてい
る。
【0007】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、センダスト系磁性薄膜の耐摩耗性、
耐食性、耐熱性等をより一層高めることを可能にした磁
性スパッタターゲットを提供することを目的としてお
り、またそのような磁性スパッタターゲットを用いるこ
とにより、耐久性等に優れた磁性薄膜、さらには特性の
向上を図った薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とし
ている。
【0008】
【課題を解決するための手段と作用】本発明の磁性スパ
ッタターゲットは、Siを 4〜20重量% 、Alを 2〜15重量
% 、4A族元素、5A族元素、6A族元素の酸化物、窒化物、
硼化物、酸窒化物、硼窒化物、炭化物、および窒化硼素
から選ばれる少なくとも 1種の化合物を 0.1〜10重量%
含み、残部が実質的にFeからなることを特徴としてい
る。
【0009】また、本発明の磁性薄膜は、上記磁性スパ
ッタタ−ゲットを用いて、スパッタ成膜してなること
を、さらに本発明の薄膜磁気ヘッドは、その磁性薄膜を
有することを特徴としている。
【0010】本発明の磁性スパッタターゲットは、上述
したように、Fe-Si-Alからなるセンダスト系合金に、4A
族元素、5A族元素、6A族元素の酸化物、窒化物、硼化
物、酸窒化物、硼窒化物、炭化物、および窒化硼素から
選ばれる少なくとも 1種の化合物(以下、添加化合物と
記す)を添加、混合したものである。
【0011】Si、AlおよびFeは、本発明の磁性スパッタ
ターゲットの主構成部をなすものであり、磁性薄膜とし
ての特性を得る上で、上記組成範囲が必要となる。すな
わち、母合金組成のSiが 4重量% 未満では、所望の磁気
特性を得るためにSiを多量に添加しなければならず、こ
れにより焼結性が低下し、一方母合金組成のSiが20重量
% を超えると磁気特性の劣化を招くこととなる。また、
Alも同様に 2重量% 未満では、添加するAl量を増大させ
なければならず、これにより酸素量が増えて焼結性が低
下し、15重量% を超えると磁気特性の劣化を招くことと
なる。
【0012】また、上記した添加化合物は、本発明によ
る磁性薄膜の耐摩耗性、耐食性の向上、さらには耐熱性
や摺動特性の向上に寄与するものである。本発明におけ
る添加化合物としては、上述したように、Ti、Zr、Hfの
4A族元素、 V、Nb、Taの5A族元素、Cr、Mo、 Wの6A族元
素から選ばれる 1種の酸化物、窒化物、硼化物、酸窒化
物、硼窒化物、炭化物、および窒化硼素が例示される。
【0013】上述した添加化合物は、いずれも磁性薄膜
の耐食性等の向上に効果を発揮するものであるが、その
添加量が 0.1重量% 未満ではそれらの効果を十分に得る
ことができず、また10重量% を超えると磁気特性の劣化
を招くことになる。より好ましい添加量は 0.5〜 5.0重
量% の範囲である。また、上記した化合物のうち、特に
クロムやタンタル等の酸化物は、上述した効果に加え
て、磁気記録テープ等との摺動特性の向上に寄与する。
また、クロムやチタン等の窒化物は、磁性薄膜の耐摩耗
性の向上に効果的な添加物である。
【0014】本発明の磁性スパッタターゲットは、以下
のようにして作製される。例えば、Fe-Al-Si合金粉末、
それに必要量のFe、Al、Siを添加したもの、あるいはF
e、Al、Siの各粉末を配合したものと上記添加化合物粉
末とを用意し、これらを所定量秤量し、十分に混合した
後、この混合粉末を所定の温度で焼成する。また、この
後必要に応じて機械加工を行って形状を整える。上記し
た混合粉末の焼結方法としては、ホットプレスが一般的
であるが、熱間静水圧プレス(HIP)、冷間静水圧プ
レス(CIP)を施した後に常圧焼結を行う方法等、種
々の方法を適用することが可能である。
【0015】また、Fe、Al、Siについては、予めセンダ
スト系合金粉末として用いることもできる。センダスト
系合金粉末としては、センダスト系合金のインゴットや
反応焼結体等を一般的な機械的粉砕法により粉砕した粉
末、アトマイズ法等により合金溶湯から直接粉末化した
粉末等、各種の粉末化法によるものを使用することがで
きる。これらの粉末は、焼結体内部に気孔等の欠陥を残
りにくくさせるために粒径は細かい方がよい。また、酸
素や窒素等の不純物も少ないものが好ましい。好ましい
粉末の特性としては、粒径 300μm 以下、純度 98%以上
のものが挙げられる。さらに添加化合物は、その構成金
属元素を出発原料として用い、その後の焼成を、例えば
酸化物であれば酸化性雰囲気というように、目的とする
化合物が生成し得る雰囲気中で行うことで形成すること
も可能である。なお、窒化硼素については、スパッタタ
ーゲット中に硼素として含有させ、スパッタリングを窒
素雰囲気中で行うことにより、磁性薄膜中に窒化硼素と
して存在させることも可能である。
【0016】上記したように、センダスト系合金粉末を
出発原料として用いる場合には、Fe粉末、Si粉末、Al粉
末、および Fe-Si粉末、 Fe-Al粉末、 Al-Si粉末等の金
属粉末を、センダスト系合金粉末間のバインダとして添
加混合してもよい。上記金属粉末は、センダスト系合金
粉末の焼結温度で液相を形成し、センダスト系合金粉末
同士の界面反応を促進するため、得られる焼結スパッタ
ターゲットが比較的低温かつ短時間で、溶解品なみに高
密度化され、さらに高純度化が達成される。例えば、ガ
スアトマイズ法による合金粉末だけでは、焼結後に比較
的大きなポアが残存してしまうが、上述したような金属
粉末を用いることで、センダスト系合金粉末間を添加金
属粉末が埋めることにより、高密度化が達成される。
【0017】このようなスパッタターゲットの高密度化
は、スパッタ成膜によって得られる磁性薄膜の磁気特性
の向上に寄与するのみならず、スパッタリング時におけ
るパーティクルの発生をも抑制する。これらのことか
ら、より高品質の磁性薄膜を得ることが可能となる。ま
た、上記添加金属粉末とセンダスト系合金粉末とは、焼
結時に相互拡散されるため、最終的には均一組成の焼結
スパッタターゲットが得られる。上述したような金属粉
末は、センダスト系合金粉末 100重量部に対して0.2重
量部〜50重量部の範囲で混合することが好ましい。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例によって詳細に説明す
る。
【0019】実施例1 ターゲットの最終組成がAl 5.4重量%-Si 9.7重量%- CrB
0.5重量%-残部Feとなるように、まずFe-Al-Si合金イン
ゴットを作製し、この合金インゴットを用いて、ガスア
トマイズ法により平均粒径 200μm のセンダスト系合金
粉末を作製した。次いで、このセンダスト系合金粉末に
CrB粉末を上記組成となるように混合し、原料混合粉末
を調製した。
【0020】次に、上記混合粉末を真空ホットプレス装
置により、100kg/cm2 の圧力をかけつつ1200℃× 2時間
の条件で焼結させ、 163mmφ×5mmtのターゲット用焼結
体を得た。この後、上記焼結体の表面を旋盤加工によっ
て研削し、直径 6インチ、厚さ 3mmの磁性スパッタタ−
ゲットを得た。
【0021】上記により得た磁性スパッタターゲットを
用いて、高周波マグネトロンスパッタ装置により、出力
1kW、Ar圧0.5mTorr、基板温度 200℃の条件で、ガラス
基板上に厚さ 4μm 〜 5μm のセンダスト系磁性薄膜を
成膜した。
【0022】また、本発明との比較として、Al 5.6重量
%-Si 9.9重量%-残部Feの組成を有するセンダスト系合金
粉末のみを用いて、上記実施例と同様にして、磁性スパ
ッタタ−ゲット(比較例1)を作製した。また、この磁
性スパッタターゲットを用いて、同様にセンダスト系磁
性薄膜を成膜した。
【0023】これらのセンダスト系磁性薄膜の特性を以
下の要領で測定、評価した。まず、耐食性に関しては、
5%の食塩を含有する食塩水を用いて噴霧試験を行い、そ
の後目視にて錆の有無を判定した。また、摩耗試験機を
用いて実施例の膜と比較例の膜を所定の条件で摩耗試験
を行い、試験前と試験後の膜の重量から摩耗量を計算
し、比較例1によるセンダスト系磁性薄膜の摩耗量を 1
00とした場合の相対量として求めた。さらに、飽和磁束
密度Bs を 10kOe の条件下で測定した。それらの結果
を表1に示す。
【0024】
【表1】 表1から明らかなように、本発明の磁性スパッタターゲ
ットを用いて成膜したセンダスト系磁性薄膜は耐摩耗性
および耐食性に優れ、良好な耐久性を確保し得ることが
分かる。よって、このようなセンダスト系磁性薄膜を用
いて薄膜磁気ヘッドを構成することにより、薄膜磁気ヘ
ッドの耐久性等を改善することが可能となる。
【0025】また、上記実施例1によるセンダスト系磁
性薄膜を用いて、薄膜磁気ヘッドを作製した。すなわ
ち、非磁性ガラス基板の片面にガラスを被覆し、他方の
面に本発明の磁性膜を絶縁膜と交互に所定の厚さまで成
膜させたものを、電気炉内で加圧しながら溶融接着し、
所定の形状に機械加工して、薄膜磁気ヘッドを得た。
【0026】そして、この薄膜磁気ヘッドを用いて、そ
の特性および耐久性を以下のようにして評価した。電磁
変換特性は、記録媒体としてMEテープ(Hc = 1100O
e )を用いて、相対速度 18.5m/sの条件で自己録再を行
い、その周波数特性を評価した。その結果、本発明のス
パッタリングターゲットを用いることにより、特性のバ
ラツキが低減できることが判明した。
【0027】実施例2〜32 表2に示す各組成の磁性スパッタターゲットを、それぞ
れ実施例1と同様にして作製した後、実施例1と同一条
件でスパッタ成膜して、それぞれセンダスト系磁性薄膜
を得た。これら各センダスト系磁性薄膜の特性を実施例
1と同様にして測定、評価した。その結果も併せて表2
に示す。
【0028】耐熱性の評価は、スパッタ膜の形成後、熱
処理温度を 550℃、 650℃の 2通りに設定し、その膜を
用いて1MHzで透磁率を測定し、比較した。耐熱性におい
ては、 700℃の熱処理後でも 600℃のときの透磁率と比
較しても劣化しないため、軟化点のガラス基板の使用が
可能となった。
【0029】
【表2】
【0030】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の磁性スパッタリングによれば、耐摩耗性や耐食性に優
れた磁性薄膜を再現性よく得ることができ、より高温で
の熱処理が可能となる。そして、このような磁性薄膜を
用いて薄膜磁気ヘッドを構成することで、薄膜磁気ヘッ
ドの特性や耐久性を向上させることが可能となる。
【0031】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Siを 4〜20重量% 、Alを 2〜15重量% 、
    4A族元素、5A族元素、6A族元素の酸化物、窒化物、硼化
    物、酸窒化物、硼窒化物、炭化物、および窒化硼素から
    選ばれる少なくとも 1種の化合物を 0.1〜10重量% 含
    み、残部が実質的にFeからなることを特徴とする磁性ス
    パッタターゲット。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の磁性スパッタターゲット
    を用いて、スパッタ成膜してなることを特徴とする磁性
    薄膜。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の磁性薄膜を有することを
    特徴とする薄膜磁気ヘッド。
JP25409693A 1993-10-12 1993-10-12 磁性スパッタターゲットとそれを用いて形成した磁性薄膜、および薄膜磁気ヘッド Withdrawn JPH07111221A (ja)

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