JPS62210607A - 軟磁性合金膜及びその形成法 - 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 本発明は磁気ヘッド等に適した磁性合金膜に関するもの
である。

従来の技術 従来よりＡｒ　ガス中にＮ２ガスを混入させたスパッタ
ー法や、窒化物をターゲットに用いたスパッター法によ
り、窒素を含む磁性合金膜の作成が試みられて来た。こ
れらのもには、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉとガラス化元素Ｂ　、
Ｓｉ、Ａｄ、Ｐ、Ｃ等より成る合金の窒化膜（特開昭５
４−９４４２８号公報、及び同６０−１５２６５１号公
報）や、Ｆｅの窒化物の研究がある（ジャーナル　オブ
　アプライドフィジックス（Ｊ、Ａｐｐｌ　　Ｐｈｙｓ
、）５３（１１）Ｐ８３３２〜３４（１９Ｂ２））。前
者においては、たとえばＦｅ−Ｂ系を窒化したＦｅ−Ｂ
−Ｎ　においては垂直磁気異方性が増加したりして、Ｆ
ｅ−Ｂ系合金の有する軟磁性がそこなわれ、抗磁力Ｈａ
の大きな磁性膜になるほか、飽和磁化４□Ｍ　もＮ含有
量と伴に低下する事が知られている。後者においては微
毫のＮを含む場合４１Ｍ　はむしろＦｅのそれより微か
に増加するが、このＦｅ−Ｎ系合金膜のＨａはやはり大
きく軟磁性を示さないことが知られている。

発明が解決しようとする問題点 本発明は上述の問題点を解決し、窒化物特有の耐摩耗性
と金属合金よりも高い比抵抗を有し、かつ軟磁性をさほ
どそこなう事なく高い４層Ｍｓを維持する事を可能とす
るものである。

問題点を解決するための手段 本発明による磁性合金膜は、次の組成式で表わされるメ
タル−メタル系合金の窒化物から構成される。

ＴＭＮ　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・
・川・・・・（１）　ｙ　ｚ ただし ＴはＦ　ｅ　、　Ｃｏ　、　Ｎｉ　、Ｍｎから選ばれた
１種もしくは２種以上の金属。

ＭはＮｂ、Ｚｒ、Ｔｉ　、Ｔａ、Ｈｆ　、Ｃｒ、−’＋
’ｉ、Ｎｏから選ばれた１種もしくは２種以上の金属。

Ｎは窒素 であり、ｘ、ｙ、ｚは各々　原子パーセント表し、であ
る。

作　　用 （１）式で示した組成の（スパッター）合金膜は窒化物
でありながら ｚく２０　　　　　・・・・・・・・団・・・・・・・
・・・・・・・・・（３）である時、（１）式において
２＝０である窒化していない合金膜に比べて飽和磁化４
πＭｓの減少が少なく、又この範囲内で窒素を適当量含
有する時増加する。さらに窒化しても窒化する前の合金
膜の軟磁性が従来知られているような窒化膜と異なって
、（３）式の範囲内ではあまりそこなわれない。なお窒
化した事による耐摩性向上の効果が現われるには０．１
＜Ｚ　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・印・（４）である事が必要である。

又磁気特性として優れた軟磁性を得る為には６くｙ　（
即ちｘ（９４）　　・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（５）である事が必要であり、磁気ヘッド用等への
応用を考えた場合４　ｒｒＭ　ｓ〉５０００　Ｇ　ａ　
ｕ　ｓ　ｓである為には ７５＜ｘ　（即ちｙ＜２５）　　・・・・・曲・・・・
・・団・（６）である事が必要である。

又この合金膜と、窒化されていない、極めて優れた軟磁
性を示すメタル−メタル系合金膜ＴｘＭ、　　（ｘ＋ｙ
＝１００のほか定義は（２）式に同じ）　　・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（力を
交互に積層して多層膜化する事により全体として耐摩性
がよくかつ軟磁性をも有する多層膜が得られ、１層の厚
さをｔとする時、 ｔ　く１０００人 でその多層膜化の効果が著しく、ＴｘＭｙＮ２部とＴｘ
Ｍア部との間の偏摩耗もほとんどなく、かつＴｘＭｙＮ
２膜部の軟磁性の改善度も犬で全体として優れた軟磁性
をも合せ持つ。

すなわち、窒化する事により多少そこなわれる軟磁気特
性も（７）式で表わされ（５）　＋　（６）の組成範囲
の、優れた軟磁気特性を有する事が知られているメタル
−メタル系合金膜（ＵＳＰ−４，４３７，９１２）と交
互に重ねて多層膜化する事により改善され得る。

実施例 〈実施例−１〉 ＣＯａ　ｓ　Ｎ　ｂ　１ｏ　Ｚ　ｒ　ｓ　　なる組成ノ
ターゲノトヲ用い、Ａｒ中にＮ２を０．１〜５０係混合
したガスを用いて反応スパッター法により厚さ１μｍの
窒化膜を作成した。比較の為、Ｆ　＠　＋　Ｆ　ｅ　ａ
　ｏ　Ｂ　２ｏなる組成のターゲットを同じ条件でスパ
ッターしこれらの窒化膜を作成し、特性の比較を行なっ
た結果を第１図に示す。同図のデータよりわかるように
、本発明合金Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ−Ｎ　は窒化によっても
その軟磁性が比較的劣化しにくく、かつ４層Ｍ、は窒化
によって減少しないばかりか、むしろｘ＝１０％で極大
を示し、微かながらこの付辺で増大を示す事がわかった
。

第２図に示した分析結果とこのデータとの比較により、
膜幅にＮを約２０％以下含むものはＨｃも比較的小さく
又４πＭｓも減少せず、磁気ヘッド用軟磁性合金として
有望であることがわかる。

これに反し、メタル−メタロイド系のものは第１図に示
したＦａ　−Ｂ−Ｎのデータからもわかるように、窒化
により４層Ｍ、が比較的早く減少する擾１か、本発明の
Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ−Ｎの場合と比較して窒化によるＨｃ
の増大も大きい。又Ｆｅの窒化膜Ｆｅ−Ｎはある窒素含
有量に対しＦｅ膜よりもむしろ４層Ｍｓが増加するもの
の、ＨＣが極めて犬きく軟磁性体としては実用的でない
。

〈実施例−２〉 実施例１と同じターゲットを用い、スパッター中に１定
時間間隔をおいてＡｒガス中にＮ２ガスを１０％混合す
る事により、Ｃｏ−Ｎｂ−ＺｒとＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ−Ｎ
の多層膜を作成した。このＮ２ガスを混合してスパッタ
ーする時間を変化させる事により、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ−
Ｎ膜の膜厚ｔを変化させた、又Ｎ２混合スパッタ一時間
と非混合スパッタ一時間を等しくする事により、Ｃｏ−
Ｎｂ−Ｚｒ膜の膜厚ｔ′はほぼｔと等しくなるようにし
たく厳密にはわずかながらｔ’　＞　ｔ　である）。得
られた多層膜の総厚は約１２／７ｍとなるようにして、
作成した多試料２：を勺２８００人、　ｔ’　”　　３
２００人、　　ｎ＝　　４０試料３：１〜１０００人、
ｔＩ対　１０００人、ｎ＝１２０試料４：ｔタ　５００
人　１／寓　３００人、　　ｎ＝　　４００試料５：ｔ
タ　１００人　１／夕　１００人、ｎ＝１２００これら
の多層膜をもう１枚の基板でサンドイッチして接着し、
多層膜側面がテープ渭動面となるように磁気へラドチッ
プ形状に加工し市販のＶＴＲデツキに取付け、テープを
１００時間走行させた後のテープ摺動面の偏摩耗を調べ
た。窒化膜部は窒化されていない膜部よりも耐摩耗性が
ある為、第３図に示したような偏摩耗Δｌが生ずる。こ
のΔｅを多層膜の１層の膜厚ｔの関数として第３図に示
した。又作成した多層膜のＨａもｔの関数として同図に
示した。実験結果よりもｔの減少とともにΔ（１，Ｈａ
とも減少しｔく１０００人でその効果が著しい事がわか
った。

〈実施例−３〉 各種合金ターゲットを用い、種々の（Ａ　ｒ　＋　Ｎ２
　）混合ガス中でスパッターし合金膜を作成し、それら
の膜の緒特性を比較した。なお合金膜は熱膨張係数σが
約１２０の水冷したガラス基板上にｒｆ２頂スパッター
装置を用い投入電力３６０Ｗ、ガス圧ｌＸ１０　　Ｔｏ
ｒｒで形成した。結果を以下の表に示す。Ｎ２分圧０．
１チでも硬度は上昇する事がわかった。

〈実施例−４〉 本発明多層合金膜をＡｒ中のＮ２混合比が０と１０４の
間で一定時間間隔で変化させ１層の膜厚約３００人のも
のを４００層重ねて総厚１２μｍとし実施例２と同様の
実験を行なった。結果を以下に示す。

ただし表中において単層膜とは、比較のためＮ２ガス混
合比を０％と１０チに固定して作成した膜厚１２μｍの
単層膜であり、摩耗量ｌは、１ｏ。

時間走行後の総摩耗蚤であり、偏摩耗は多層膜の窒化膜
部と非窒化膜部との間に生ずるものである。

多層膜化により窒化膜よりもＨａが小さく、又摩耗量は
単層の非窒化膜より少なくなっており特性が改善されて
いる事がわかる。

発明の効果 本発明は磁性合金は、高い電気抵抗と高硬度を有し、か
つ窒化物でありながら窒化による飽和磁化の劣化が少な
く、逆に増加する場合もあり磁気ヘッド等の応用に適し
た軟磁性合金である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明合金Ｃｏ　−Ｎｂ−Ｚｒ　−Ｎ　　と従
来例であるＦ　ｅ−Ｎ　、　Ｆ　ｅ−Ｂ−Ｎ　　合金の
飽和磁化と抗磁力のプラズマ中のＮ２ガス混合比依存性
を示すグラフ、第２図はＮ２ガス混合比とスパッター法
で作成した膜中のＮの原子チとの相関を示すグラフ、第
３図は（Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚ　ｒ　／Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚ　ｒ　
−Ｎ　）　ｎ多層膜の偏摩耗蚤Δｌと抗磁力Ｈａの１層
の膜厚依存性を示すグラフである。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 プラスマ中のＮ２の４積比（ｚ） 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）次式で示された組成より成る磁性合金膜。 Ｔ＿ｘＭ＿ｙＮ＿ｚ ただしＴはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎより成る群から選択
   された少なくとも１種の金属、ＭはＭｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、
   Ｔａ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏより成る群から選択された
   少なくとも１種の金属、ＮはＮ（窒素）であって、ｘ、
   ｙ、ｚは原子パーセントを表し、それぞれ ７６≦ｘ＜９４、 ６≦ｙ＜２５、 ０．１≦ｚ＜２０、 ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ である。 （２）Ｔ＿ｘＭ＿ｙＮ＿ｚで示される組成より成る磁性
   合金膜と、Ｔ＿ｘＭ＿ｙで示される組成より成る合金膜
   とを交互に重ねた多層膜化した事を特徴とする磁性合金
   膜。 ただしＴはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎより成る群から選択
   された少なくとも１種の金属、ＭはＮｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、
   Ｔａ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏより成る群から選択された
   少なくとも１種の金属、Ｎは窒素であって、ｘ、ｙ、ｚ
   は原子パーセントを表し、それぞれ７５≦ｘ＜９４、 ６≦ｙ＜２５、 ０．１≦ｚ≦２０、 ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ である。 （３）特に多層膜の１層の膜厚をｔとする時ｔ≦１００
   ０Å である事を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の磁性
   合金膜。