JPH02152208A - 軟磁性合金膜 - 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］ この発明は、複合型磁気へｙＦ’ｃａ称Ｍ　Ｉ　Ｇヘッ
ド）などに使用される軟磁性膜に係わり、特に、熱安定
性に優れ、軟磁気特性に優れたものに関七る。

［従来の技術］ 従来、上記磁気ヘッド等において使用される軟磁性膜の
中で乙、高い飽和磁化（Ｏｓ）と高い耐熱性を両立する
ことのできる軟磁性膜として、Ｇｏ−Ｍ−Ｎ（ただしＭ
はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ　Ｎｂ　Ｍｏ〜Ｖのうち少なくとら
一種以上を示す、、）なる組成の軟磁性膜が提案されて
いる。（特開昭６２−２１０６０７号、特開昭６３−５
７７５８号公報など）［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のＣｏ−Ｍ−Ｎ系の軟磁性膜は、熱
処理により負の磁歪を示し、−４〜−６×１０−６の比
較的大きな磁歪をらち、磁気ヘッドに加工する際の歪に
よる逆磁歪効果で軟磁気特性が劣化し易い問題かあった
。

また、このＣｏ−Ｍ−Ｎ系の軟磁性膜を用いて磁気ヘッ
トを製造する場合、一対の磁気コア半休をガラスポンデ
ィングによって接合する必要があるので、磁気コア半休
はガラスポンディング時に、通常、６００℃付近の高温
に加熱されるものである。ところが、磁気コア半休がこ
のようＩ３ｉ高温に加熱された場合、軟磁性膜の電気抵
抗（比抵抗）が低下し、８０〜１００μΩ・ｃｍ（従来
のｃｏ−Ｍ系アモルファス膜の約７割程度）となる。電
気抵抗が低くなると、冒周波での渦電流損失が増大し１
、高周波透磁率が伸びなくなるという不都合があった。

またこの従来のＣｏ−Ｍ−薄膜は、単層では良好な軟磁
気特性が得られないため、Ｇｏ−Ｍ−薄膜とＣｏ−Ｍ膜
を交互に多数積層させた構ｆｉ（熱処理後のものは層間
にＮの拡散がおこり、膜厚方向にＮ濃度が変調された構
造となる）にする必要があり、軟磁性膜の作製工程か複
雑になるという不都合があった。

本発明は、従来のＣｏ系窒化合金膜の磁歪を零に近づけ
、また電気抵抗を大きくすることにより軟磁気特性の向
」二及び高周波透磁率の改善を図り、また単層膜であっ
ても良好な軟磁気特性を示す軟磁性合金膜の提供を目的
と（７，ている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、式
　ＣｏａＭｂＮｃ（たたし、Ｍはｉ”ｉ。

Ｚｒ、Ｈｆ、さＪｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗのうち少なくとも
一種以上、Ｇｏはコバルト、Ｎは窒素を示し、またａ、
ｂ、ｃは各々原子％を表ず）で示され、上記ａ、ｂ、ｃ
が、５０≦ａ≦７５ ４≦ｂ≦２５ ２０　１≦ｃ≦３５ ａ＋ｂ＋ｃ＝　１００ なる組成よりなる軟磁性合金膜である。

また、請求項２記載の発明は、上記Ｍの窒化物の微細結
晶を含み、全体が優位的に粒径００５μｍ以下の微細結
晶からなる軟磁性合金膜である。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

上記軟磁性合金膜において、Ｃｏ（コバルト）は主成分
であり、磁性を担う元素であり、少なくともフェライト
以上（Ｂｓ≧５００００　（Ｇａｕｓｓ）　）のＢｓを
得るためにはａ≧５０原子％（以下ａｔ％と記す）が必
要である。また軟磁性を得ろためにはａ≦７５ａｔ％で
なければならない。

−１−記Ｍ　（Ｔ　ｉ、　Ｚ　ｒ、　Ｈｒ、　Ｎ　ｂ、
Ｍｏ、Ｗ　）は、軟磁性を得ろために必要であり、軟磁
性を得るためにはｂ≧４ａＬ％とする必、要があり、ま
た添加しすぎると１１　ｓが低下ずろのでｂ≦２５ａｔ
％としなければならない。このＭは、熱処理により膜中
に含まれるＮと化学結合し、ＭＮ（Ｍの窒化物）の微細
結晶を生成する。これに伴い母相のＣｏも面心立方品を
主体とする微結晶の相識を呈する。ＭＮの微細結晶が均
一に膜中に分散していることにより、ｃ。

の微結晶の粒成長の障害となり、５５０℃の熱処理後も
Ｃｏの結晶粒は微細なままである。Ｃｏの結晶は結晶磁
気異方性が大きいため、通常の大きさの結晶では軟磁気
特性は得られないか、結晶が微細になることにより、結
晶磁気異方性の影響が緩和され、軟磁気特性が得られる
。

Ｎ（窒素）はＭとの化学結合によりＭＮを生成し、これ
により耐熱性を高め、また、Ｂｓを高めるために必要で
ある。（アモルファス状態ではＣｏとＭが相互作用し、
Ｃｏの磁気モーメントがかなり抑制されているのに対し
、ＭがＭＮの結晶として析出すると、ＭはＣｏと相互作
用しなくなり、Ｃ＋）一原子あたりの磁気モーメントが
」二かり、これによりＢｓが上がる。） また、Ｎは電気抵抗を高めるために必要−である。

ＭＮの微結晶のＸ線回折ピークが認められるに至るのは
、Ｃ≧２０．ｌａｔ％であり、これに伴い、磁歪が零に
近づき、また、単層であっても優れた軟磁気特性を示す
ようになる。また、Ｎをあまり添加するとＢｓが低下す
るのでＣ≦３５ａｔ％と１−る必要がある。

本発明による軟磁性膜は、フェライトなどの基体表面に
、スパッタ法や真空蒸着法等の薄膜作製装置により薄膜
形成して製造される。スパッタ装置としては、ＲＦ２極
スパッタ、マグネトロンスパッタ、３極スパツタ、イオ
ンビームスパッタ、対向ターゲット式スパッタ等の既存
の装置を使用することができる。ターゲットとしては、
Ｃｏ−Ｍ合金ターゲットのほか、Ｃｏツタ−ゲット上Ｍ
のペレットを配置した複合ターゲットを用いることがで
きる。

また、より優れた軟磁性の膜を得るためには、スパッタ
中に基板と平行に磁界をかけろこと、熱処理中に磁界を
かけること等が有効である。

［実施例コ ＲＰスパッタ装置により、Ｃｏ　１１４　Ｔ　ａ　＋ｏ
Ｈ［ｅの合金ターゲットを用い、Ａｒ＋Ｎｔの混合ガス
でスパッタを行うことにより、５〜６μｍ厚の膜を作製
した。

第１図に、スパッタ・ガス中のＮ、ａ度と作製された膜
中のＮ濃度の関係を示す。

また第２図に、スパッタ・ガス中のＮ、ａ度に対する、
膜の磁歪の変化を示す。この第２図から明らかなように
、Ｎ、ａ度の増加（３０体積％以上）に伴い、熱処理に
よる磁歪の変化量が小さくなるとともに、成膜後、熱処
理後の値ともに零に近づく。なお、熱処理は５５０℃×
２０分の回転磁界中で行った。

第３図にスパッタ・ガス中のＮ、ａ度に対する膜の比抵
抗の変化を示す。第３図から明らかなように、熱処理後
の比抵抗は１０体積％Ｎ、保間では小さいが、それ以上
のＮ２濃度では、しだいに増加する傾向を示す。

第４図に、スパッタ・ガス中のＮ２濃度に対する膜の飽
和磁化（Ｂ　ｓ）の変化を示す。第４図から明らかなよ
うに、１０体積％Ｎ、のときのＢｓに対し、３０体積％
Ｎ７以上では若干減少傾向となるが、５０体積％Ｎ、で
もｌ１００ＯＧ程度の高いＢ　ｓをイイＥ持している。

次に、本発明による軟磁性合金膜（以下、本発明例とい
う）と、従来組成の軟磁性膜（以下、従来例という）を
各々作製し、（これら各々の膜の組成は表１に示す。）
５５０℃×２０分の回転磁界中熱処理を行い、これらの
膜の透ｇｉ率（μ）、保磁力（１−（ｃ）等の軟磁気特
性の比較を行った。その結果を表２に示す。

表　　１ ＊（窒化層２００人／非窒化層３００人）を１２０回く
り返ｉ−積層。

表　　２ 表２に示す通り、本発明例では、磁歪、比抵抗が良好な
まま、μが高く、Ｈａが低くなり、良好な軟磁気特性が
得られた。

一方、従来例のうち、Ｎを１７．２ａｔ％含む従来例１
は、磁歪、比抵抗は良好であるが、μが低く、Ｔ（ｃが
大で不良である。また、組成変、ｆｆＡ］　＋ｉ■造と
した従来例３では、μ、Ｔ−１ｃは良好なしのの磁歪が
大きく、比抵抗が小さいが、本発明例は単層膜であるの
にかかわらず、全ての特性を満足している。

因みに従来例３の組成変調膜を単層の窒化膜にすると（
従来例２に相当）、軟磁気特性は全く不良となる。この
ことから、本発明例は単層膜であっても従来の軟磁性膜
より優れた軟磁気特性か得られることがわかる。

第５図に、Ｘ線回折により本発明例の膜の構造を調へた
結果を、示す。本発明例の膜は、成膜後（第５図の図中
符号■）にはブロードしたピークか２つ出るが、これら
のピークは５５０℃で熱処理することにより、熱処理後
の■に示すように比較的シャープになり、これらのピー
クは、ＴａＮ及びｒｃｃＣｏ（面心立方晶Ｃｏ）、また
非常に弱いがｈｃｐ−ｃ。

（六方稠密晶Ｃｏ）として指数うけてきる。また■は従
来例２の膜のＸ線回折の結果を示す図であり、この従来
例２の膜はアモルファスであるが、これと比較しても、
■の本発明例の膜は明らかに結晶質であることがわかる
。すなわち、本発明例の膜はＴａＮ及びＣｏの微細な結
晶が析出していることを示している。また■の各ピーク
の半値幅から、本発明例の膜中に含まれろ結晶粒径は２
０〜５０人と極めて小さなものであることがわかる。こ
れにより、本発明例の膜の軟磁気特性が優れていること
がわかる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明による軟磁性合金膜は、磁
気ヘッド製造におけろ６００℃付近のガラス溶着工程に
十分耐え得る高い耐熱性を有することにより、ガラスポ
ンディングの信頼性を高めることができる。また、高い
Ｂｓを有することにより、高Ｈｃの記録媒体に十分対応
できるヘッドを提供することができる。

更に本発明では上記の特徴を損なうことなく、Ｎ６度を
高くすることにより、磁歪を低減でき、これによりヘッ
ドへの加工に伴う応力、歪による軟磁気特性の劣化を防
ぐことができ、優れた再生特性を有するヘッドを提供す
ることができる。まｌコ、高Ｎａ度化により、膜の電気
抵抗が高くなり、高周波での渦電流損失に伴う高周波透
磁率の低下を防ぐことができ、これによりヘッドの高周
波特性を高めることができる。

また、高Ｎｇ＆度化により、多層あるいは組成変調構造
という複雑な構造をとる必要がなくなり、製造プロセス
を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の詳細な説明するための図
であって、第１図はスパッタ・ガス中のＮ、濃度と軟磁
性合金膜中のＮ６度の関係を示すグラフ、第２図はスパ
ッタ・ガス中のＮ、濃度に対する膜の磁歪の変化を示す
グラフ、第３図はスパッタ・ガス中のＮｔａ度に対する
膜、の比抵抗の変化を示すグラフ、第４図はスパッタ・
ガス中のＮ２濃度に対する膜の飽和磁化の変化を示すグ
ラフ、第５図は膜のＸ線回折の結果を示すグラフである
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）式ＣｏａＭｂＮｃ （ただし、ＭはＴｉ，Ｚｒ，Ｈｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，
   Ｗのうち少なくとも一種以上、Ｃｏはコバルト、Ｎは窒
   素を示し、またａ，ｂ，ｃは各々原子％を表す）で示さ
   れ、上記ａ，ｂ，ｃが、 ５０≦ａ≦７５ ４≦ｂ≦２５ ２０．１≦ｃ≦３５ ａ＋ｂ＋ｃ＝１００ なる組成よりなる軟磁性合金膜。 （２）Ｍの窒化物の微細結晶を含み、全体が優位的に粒
   径０．０５μｍ以下の微細結晶からなる請求項１記載の
   軟磁性合金膜。