JPH0368744A

JPH0368744A - 磁性薄膜

Info

Publication number: JPH0368744A
Application number: JP20245189A
Authority: JP
Inventors: Ken Takahashi; 研高橋; Terunobu Miyazaki; 照宣宮崎; Minoru Takahashi; 実高橋
Original assignee: Tohoku Tokushuko KK; Tohoku Steel Co Ltd
Current assignee: Tohoku Tokushuko KK; Tohoku Steel Co Ltd
Priority date: 1989-08-04
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1991-03-25

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】〈イ〉産業上の利用分野本発明は、磁性薄膜に関し、特に、高周波磁気特性に優
れる磁性薄膜に関する。

本発明は、また、記録媒体、磁気ヘッド及び磁心に利用
され、高周波磁気特性に優れる磁性薄膜に関し、特に、
例えば８ＩＩＩＩｌビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）、
ディジタルオーディオテープレコーダ（ＤＡＴ）　、高
密度ディジタルデイスプレィ及び高密度データシステム
（ＯＤＤ　”）等の高密度記録再生用の薄膜ヘッド、ま
た、メタルインギャプ（旧Ｇ）ヘッド、磁気抵抗（ＭＲ
）ヘッド等の磁気ヘッド用として、或は垂直磁気記録媒
体の下地用の磁性薄膜として、また、スイッチング電源
の高周波領域で使用される電子機器の磁心として利用さ
れる磁性薄膜に関する。

（口〉従来技術磁気記録分野における磁性材料の進歩は目覚ましく、高
密度化のため現在磁性薄膜を利用した記録媒体、磁気ヘ
ッドの研究が活発である。また電子機器の小型化高性能
化のため動作周波数は次第に高周波化に向かっており、
使用される磁心材料も薄膜化する傾向にある。

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、Ｎ　１−Ｆｅ系合金、Ｆｅ
−５ｉ−ＡＩ系合金及びＣｏ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Ｎｉ−Ｆｅ系合金は前記Ｆｅ−５ｉ−＾１
系合金及びＣｏ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、Ｆｅ−５ｉ−＾１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、Ｃｏ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際の加熱
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がある。

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者らは、先に、従来の薄膜ヘッド等の磁性材料に
おける高周波領域での問題を解消することを目的として
、高飽和磁束密度及び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重量％ニッケル鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）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結晶質磁性薄膜
について、高周波領域における透磁率を調査して、先に
、組成が、ニッケル（Ｎｉ）７５〜８２重量％、ニオブ
（Ｎｂ）及びタンタル（丁ａ）の一種類又は二種類の合
計が１〜８重量％、モリブデン（Ｎｏ）２重量％以下並
びに残余が実質的に鉄Ｆｅと不可避的不純物の組成より
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
を発明したく特願昭６２−２８４４６１号参照。）。

これらの発明に続いて、本発明者らは、更に、高飽和磁
束密度、熱安定性及び再現性の見地より、７５乃至８３
重量％ニッケルー鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）合金基材に、各種元
素を添加したターゲットを用いて成膜した結晶性磁性薄
膜について、更に多くの実験を行い、高周波域の透磁率
を調査して、特に、組成が、コバルト２重量％以下、ニ
ッケルがコバルトとの合計量で７５〜８３重量％、ニオ
ブ及びタンタルの一種類又は二種類以上が総量で１〜８
重量％、モリブデン、バナジウム、クロム、タングステ
ン及び銅（Ｃｕ）の何れか一種類又は二種類以上が総量
で０．０１〜２重量％、さらに、チタン、ジルコニウム
及びハフニウムの何れか一種類又は二種類以上が総量で
０．０１〜２重量％、残余の鉄並びに少量の不純物とか
らなる磁性薄膜が、高周波域迄高い透磁率を維持し、か
つ再現性よく製造できることを発明した。（特願昭６３
−６６２８３号参照、）そして、更に先に発明したＮｉ
−Ｆｅ−Ｎｂ系合金の耐食性改善に鋭意検討の結果、組
成がコバルト２重量％以下、ニッケルがコバルトとの合
計量で７３〜８２重量％、ニオブ及びタンタルの一種又
は二種類が総量で１〜８重量％、モリブデン、バナジウ
ム、クロム、タングステン及び銅のいずれか一種又は二
種以上が総量で０．０１〜２重量％、チタン、ジルコニ
ウム、及びハフニウムのいずれか一種又は二種以上が総
量で０．０１〜２％、さらに銀、金、ルテニウム、ロジ
ウム、パラジウム及び白金のいずれか一種又は二種以上
が総量でｏ、ｏｏｉ〜２重量％並びに残余の鉄及び少量
の不純物とからなることを特徴とする磁性薄膜が高周波
域迄高い透磁率を維持し、耐食性が良好で、かつ再現性
よく製造できることを発明した。（特願昭８３−７９７
４１号参照、）シかし、これらいずれの磁性薄膜もＮｉ
含有が多いために飽和磁束密度が７．０００〜８，０Ｏ
ＯＧと低いことが欠点であった。

本発明はこの問題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、従来の磁性薄膜の改良に関するもので、高周
波領域で高い透磁率を有し、さらに高い飽和磁束密度を
有する、新規な磁性ｒ！Ｉ膜を提供することを目的とし
ている。

本発明者らは、先に発明したＮｉ−Ｆｅ−Ｎｂ系合金薄
膜のＭＨｚ帯域に於ける高い透磁率は、Ｎｂ添加による
結晶粒の微細化および結晶粒の配向度の向上による局所
異方性の著しい低減に起因することを明らかにした。

結晶粒微細化、配向度の向上による局所異方性の低減は
磁歪（λ）の小さい組成域で大きな効果が期待されるの
で、本発明では飽和磁束密度が高く且つλの小さいＮｉ
−Ｆｅ系の組成範囲について鋭意検討した。

その結果、コバルト２重量％以下でニッケルとコバルト
の合計量が４０〜５５重量％のλの小さい範囲で、１３
，０００ガウス以上の飽和磁束密度と高い透磁率が得ら
れることを見出した。

そして、先の発明と同様にＮｂ添加によって、高い透磁
率が得られた薄膜には局所異方性の減少が認められた。

さらに、本発明者らは、モリブデン、バナジウム、クロ
ム、タングステン、及び銅の添加による磁気特性の向上
、磁気特性の再現性に及ぼすチタン、ジルコニウム及び
ハフニウムの効果、銀、金、ルテニウム、ロジウム、パ
ラジウム及び白金による耐食性改善効果など、先に発明
したＮｉ−Ｆｅ−Ｎｂ系の場合と同じ効果のあることを
見出した。

即ち、本発明は、組成が、重量比でコバルト２％以下、
ニッケルがコバルトとの合計量で４０〜５５％、ニオブ
及びタンタルの一種以上が総量で０．５〜５．５％、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り
、また本発明は、組成が重量比でコバルト２％以下、ニ
ッケルがコバルトとの合計量で４０〜５５％、ニオブ及
びタンタルの一種以上が総量で０．５〜５．５％、モリ
ブデン、バナジウム、クロム、タングステン及び銅のい
ずれか一種又は二種以上が総量で０．１〜２％、チタン
、ジルコニウム及びハフニウムのいずれか一種又は二種
以上を総量で０．００１〜０．５％、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り、さらに、本発
明は、組成が重量比でコバルト２％以下、ニッケルがコ
バルトとの合計量で４０〜５５％、ニオブ及びタンタル
の一種以上が総量で０．５〜５．５％、銀、金、ルテニ
ウム、ロジウム、パラジウム及び白金のいずれか一種又
は二種類以上を総量でｏ、ｏｏｔ〜２％、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り、更に加え
て、本発明は、組成が、重量比で、コバルト２％以下、
ニッケルがコバルトとの合計量で４０〜５５％、ニオブ
及びタンタルの一種以上が総量で０．５〜５．５％、モ
リブデン、バナジウム、クロム、タングステン及び銅の
いずれか一種又は二種以上が総量で０１１〜２％、チタ
ン、ジルコニウム及びハフニウムのいずれか一種又は二
種以上を総量で０．００１〜０．５％、銀、金、ルテニ
ウム、ロジウム、パラジウム及び白金のいずれか−種又
は二種類以上を総量で０．００１〜２％、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。

本発明の磁性薄膜において、コバルト（ＣＯ）は２重量
％以下含有される。ニッケル（Ｎｉ）は該ニッケルと前
記２重量％以下のコバルトとの合計が４０〜５５重量％
の範囲で磁歪が小さくなるように含有される。

この範囲外では、得られる磁性薄膜の透磁率、飽和磁束
密度が範囲内のものに比して共に低下する。また、本発
明において、コバルトの含有量が２重量％以下であれば
、透磁率に大きな影響を及ぼさずに飽和磁束密度及びキ
ュリー温度の上昇に寄与するので好ましい。

ニオブ及びタンタルは非常に性質の近い元素であり、本
発明の場合にも局所異方性を低減する同じ作用を有して
いる。したがって、本発明においては、ニオブ及びタン
タルはニオブ及びタンタルのいずれか一種を使用するこ
とができ、しかし、その双方を組み合わせて一緒に使用
することもできる０本発明の磁性薄膜におけるニオブ及
び／又はタンタルの含有量については、その増加に伴っ
て磁性薄膜の高周波領域における透磁率は高くなるが、
５．５重量％以上では飽和磁束密度が低下するとともに
透磁率を著るしく低下させるので、上限を５．５重量％
とするのが好ましく、また０、５重量％以下ではそれら
の効果が少ないので、下限を０．５重量％とするのが好
ましい。

モリブデン（Ｎｏ）　、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃ
ｒ）　、タングステン（旧及び！７７１（Ｃｕ）につい
ての添加は、これら単独での効果はないが、Ｎｂ又はＴ
ａと同時に或はＮｂ及びＴａと同時に添加した場合には
、Ｎｂ又はＴａの単独の効果並びにＮｂ及びＴａの共存
時の効果をさらに増加する作用があり、また薄膜の耐食
性を向上させる効果がある。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、モリブデン（Ｎｏ）、
バナジウム（■〉、クロム（Ｃｒ）、タングステン（旧
及び銅（Ｃｕ）を含有させる場合、これらの元素の中の
一種類の元素を含有させるときは、当該元素の量は、共
に、２重量％以下とさせるのが好ましい。しかし、これ
ら元素を組み合わせて含有させるときにおいても、それ
らの元素の合計含有量の上限は２重量％とするのが好ま
しい。またこれら元素について、いずれの場合でも、そ
の含有量が０．１重量％以下では効果が期待できないの
で、その含有量の下限は０．１重量％とするのが好まし
い。

チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びハフニウム
（Ｈｆ）はターゲットの結晶粒微細化、ガス含有量の低
減に効果があるので、これ等元素を含有するターゲット
を用いると、磁気特性の優れた磁性ＩＪＩＩを安定して
得ることができ好ましい。このような効果は各元素を単
独或いは二種類以上を、総量で０．００１％以上含有さ
せることにより現われるが、０．５％以上になると、飽
和磁束密度を低下させるので、その含有量の範囲は、０
．００１〜０．５重量％とするのが好ましい。

また、イツトリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウ
ム（Ｃｅ　）等の希土類元素は、Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｈｆ
と同じ作用を有しているので、各元素単独又は二種類以
上の元素の総含有量が、０．５重量％以下であれば使用
することができる。銀（＾ｇ＞　、金（＾ｕ〉、ルテニ
ウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）　、パラジウム（Ｐｄ
）及び白金（ｐｔ）は、含有量が増加するほど耐食性向
上と共に透磁率も向上する。

方飽和磁束を余り低下させないので多量に含有させるこ
とができるが、経済性の点から、銀（＾ｇ）、金（＾ｕ
）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウ
ム（Ｐｄ）及び白金（Ｐｔ）を含有させる場合、これら
元素の中の一種類の元素又は二種類以上の元素を含有さ
せるときは、当該元素の総含有量は、２重量％以下が好
ましく、また０、００１重量％以下では効果が期待でき
ないので、その含有量の範囲は、ｏ、ｏｏｔ％〜２重量
％とするのが好ましい。

以上のように、本発明の磁性薄膜は、組成が、コバルト
２重量％以下、ニッケルがコバルトとの合計量で４０〜
５５重量％、ニオブ及びタンタルの何れか一種類又は二
種類が総量で０．５〜５．５重量％、残余の鉄並びに少
量の不純物とからなる磁性薄膜、この組成に、さらに、
モリブデン、バナジウム、クロム、タングステン、銅、
の何れか一種類又は二種類以上が総量で０．１〜２重量
％、チタン、ジルコニウム及びハフニウムのいずれか一
種又は二種以上を総量で０．００１〜０．５％含有させ
た磁性薄膜、また、以上の磁性薄膜の組成に、さらに、
銀、金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム及び白金の
何れか一種類又は二種類以上を総量で０．００１〜２重
量％含有させた磁性薄膜であるが、マンガン（Ｍｎ）、
ケイ素（Ｓｉ）　、アルミニウム（＾ｌ）、カルシウム
（Ｃａ　）及びマグネシウム（Ｈｇ）等の脱酸剤につい
て単独で使用する場合は、０．５重量％以下の量で使用
でき、二種類以上の元素を組み合わせて一緒に使用する
場合は、合計量で１％以下であれば使用することができ
る。

本発明における磁性薄膜は、真空蒸着法、スパッタ蒸着
法及びイオンブレーティング法等の薄膜堆積法により形
成することができる。しかし、アルゴン雰囲気でのスパ
ッタ蒸着法、即ち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のが、操作が
簡単であるので好ましい。この場合、スパッタリングを
３〜２５ｍＴｏｒｒ　（３Ｘ　１０−コル２５Ｘ　１０
−’Ｔｏｒｒ　）の範囲に維持されたアルゴン圧力下で
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５
μ−以下の厚さのものであり、単一層または絶縁物を介
して多量に７１層されたものとすることができる。

本発明の磁性薄膜は、８　ｍｍＶＴＲ、ＤＡＴ　、ｔｌ
ＤＤ等の薄膜ヘッド等の種々の用途に使用することがで
き、また、特に、前記Ｎｉ−Ｆｅ合金薄膜に替えて種々
の用途に使用することもできる。例えば旧Ｇヘッドの中
間層として、フェライト上に本発明の磁性薄膜を形成す
ることによって、優れたＨＩＧヘッドを製造することが
でき、また、例えば、ＨＲヘッドのヨークとして、或は
、例えば、Ｃｏ−Ｃｒ等の垂直磁気記録媒体の下地とし
て、種々の用途に有利に使用することができる。

（ホ）実施例以下、本発明の実施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、実施例の−について詳細に説明する。電解ニッケ
ル（Ｎｉ）、電解鉄（Ｆｅ）、金属ニオブ（Ｎｂ）及び
タンタル（Ｔａ）並びに金属モリブデン（Ｎｏ）を原料
として用い、所定量配合し真空中で３　Ｋｇ溶解後、直
径６０１の金型に鋳込んだ、この鋳塊を熱間鍛造した後
機械加工により厚さ３Ｉ及び直径７０　ｌのターゲット
を作製した。

このターゲットを用い、３〜６０　ｎＴｏｒｒの圧力範
囲内のアルゴン雰囲気でＤＣマグネトロンスパッタリン
グ法、及びＲＦスパッタリング法によりガラス基板上に
３，０００〜６，０００　Ａ　厚の薄膜を作成した。

これ等の薄膜について、成膜の侭、２００〜５００℃の
範囲の温度で熱処理した。この熱処理した後の薄膜につ
いての磁気特性値を表−１に示した。

この薄膜の磁気特性は、ターゲット組成、スパッタ条件
、熱処理条件によって著るしく影響を受けるが、表−１
の値はそれぞれの組成について得られた最良の特性値で
ある。

表−１に示されるように本発明合金はいずれも飽和磁束
密度（Ｂｓ）は１３　ＫＧ以上と高く、しかも比較合金
に比べ実効透磁率（μｅｆｆ）が改善されている。

（以下余白）表−１さらに、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
程で特製が劣化することはない。

（へン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、しかも熱安定性と耐食性にも優れている
。

したがって、例えば、８　ｍ／ｍＶＴＲ，ＤＡＴ及びＩ
（ＤＤなとの高密度記録再生用の薄膜ヘッド用として、
また、例えば、ＨＴＧヘッド、ＭＲヘッド等の磁気ヘッ
ド用として、或は、垂直磁気記録媒体の下地用として、
またスイッチング電源用等の高周波領域で使用される電
子機器の磁心として、また電源用として今後盤々必要と
なってくる超高周波領域で使用される磁性材料として非
常に有用であり、なかでも、高磁束密度が要求される場
合には非常に有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　組成が重量比でコバルト２％以下、ニッケルが
コバルトとの合計量で４０〜５５％、ニオブ及びタンタ
ルの一種以上が総量で０．５〜５．５％、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。
（２）　組成が重量比でコバルト２％以下、ニッケルが
コバルトとの合計量で４０〜５５％、ニオブ及びタンタ
ルの一種以上が総量で０．５〜５．５％、モリブデン、
バナジウム、クロム、タングステン及び銅のいずれか一
種又は二種以上が総量で０．１〜２％、チタン、ジルコ
ニウム及びハフニウムのいずれか一種又は二種以上を総
量で０．００１〜０．５％、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。
（３）　組成が重量比でコバルト２％以下、ニッケルが
コバルトとの合計量で４０〜５５％、ニオブ及びタンタ
ルの一種以上が総量で０．５〜５．５％、銀、金、ルテ
ニウム、ロジウム、パラジウム及び白金のいずれか一種
又は二種類以上を総量で０．００１〜２％、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。
（４）　組成が、重量比で、コバルト２％以下、ニッケ
ルがコバルトとの合計量で４０〜５５％、ニオブ及びタ
ンタルの一種以上が総量で０．５〜５．５％、モリブデ
ン、バナジウム、クロム、タングステン及び銅のいずれ
か一種又は二種以上が総量で０．１〜２％、チタン、ジ
ルコニウム及びハフニウムのいずれか一種又は二種以上
を総量で０．００１〜０．５％、銀、金、ルテニウム、
ロジウム、パラジウム及び白金のいずれか一種又は二種
類以上を総量で０．００１〜２％、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。