JPH0573242B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、磁気ヘツド等に適した軟磁性合金膜
及びその形成法に関する。 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
ツター法や、窒化物をターゲツトに用いたスパツ
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。これらのものには、Fe、Co、Ni
とガラス化元素Ｂ、Si、Al、Ｐ、Ｃ等より成る
合金の窒化膜（特開昭54−94428号公報、及び同
60−152651号公報）や、Feの窒化物の研究があ
る（ジヤーナル オブ アプライドフイジツクス
（J.Appl Phys.）53(11)P8332〜34（1982））。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、Fe−Ｂ系合金の有する軟磁性がそこなわれ、
抗磁力Hcの大きな磁性膜になるほか、飽和磁化
4πM_SもＮ含有量と伴に低下する事が知られてい
る。後者においては微量のＮを含む場合4πM_S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Hc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4πM_S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 本発明による軟磁性合金膜は、次の組成式で表
わされるメタルーメタル系合金の窒化物から構成
される。 T_xM_yN_z ……(1) ただし ＴはFe又はCoを主成分としFe、Co、Mnより
なる群から選ばれた少なくとも１種の金属、Ｍは
Nb、Zr、Ti、Ta、Ｗより成る群から選ばれた
少くとも１種の金属、 Ｎは窒素 であり、ｘ、ｙ、ｚは各々原子パーセントを表
し、 75≦ｘ＜94 ６≦ｙ＜25 0.1≦ｚ≦20 ｘ＋ｙ＋ｚ＝100 ……(2) である。 作 用 (1)式で示した組成の（スパツター）合金膜は窒
化物でありながら ｚ≦20 ……(3) である時、(1)式においてｚ＝０である窒化してい
ない合金膜に比べて飽和磁化4πM_S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つ
て、(3)式の範囲内で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 ……(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≦ｙ ……(5) （即ちｘ＜94） である事が必要であり、磁気ヘツド用等への応用
を考えた場合4πM_S≧5000Gaussである為には 75≦ｘ ……(6) （即ちｙ＜25）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 T_xM_y ……(7) （ｘ＋ｙ＝100のほか定義は(2)式に同じ） 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≦1000Å でその多層膜化の効果が著しく、T_xM_yN_z部とT_x
M_y部との間の偏摩耗もほとんどなく、かつT_xM_y
N_z膜部の軟磁性の改善度も大で全体として優れ
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−4437912）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 Co₈₅Nb₁₀Zr₅なる組成のターゲツトを用い、Ar
中にN₂を0.1〜50％混合したガスを用いて反応ス
パツター法により厚さ1μｍの窒化膜を作成した。
比較の為、Fe、Fe₈₀B₂₀なる組成のターゲツトを
同じ条件でスパツターしこれらの窒化膜を作成
し、特性の比較を行なつた結果を第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は窒化によつてもその軟磁性が比
較的劣化しにくく、かつ4πM_Sは窒化によつて減
少しないばかりか、むしろｘ＝10％で極大を示
し、微かながらこの付近で増大を示す事がわかつ
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4πM_Sも減少せず、磁気ヘツド用
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Fe−Ｂ−Ｎのデータからもわかる
ように、窒化により4πM_Sが比較的早く減少する
ほか、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4πM_Sが増加するものの、Hcが極めて大きく軟
磁性体としては実用的でない。 実施例 ２ 実施例１と同じターゲツトを用い、スパツター
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
合してスパツ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混合スパツター時間と非混合スパツター時
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（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12μｍとなるようにして、作成した多層膜
は以下の通りである。 試料１：ｔ9500Å、t′10500Å、層数ｎ＝12 試料２：ｔ2800Å、t′3200Å、ｎ＝40 試料３：ｔ1000Å、t′1000Å、ｎ＝120 試料４：ｔ300Å、t′300Å、ｎ＝400 試料５：ｔ100Å、t′100Å、ｎ＝1200 これらの多層膜をもう１枚の基板でサンドイツ
チして接着し、多層膜側面がテープ摺動面となる
ように磁気ヘツドチツ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Δl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Hc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Δl、Hcとも減少しｔ≦1000Åでその効
果が著しい事がわかつた。 実施例 ３ 各種合金ターゲツトを用い、種々の（Ar＋
N₂）混合ガスでスパツターし合金膜を作成し、
それらの膜の諸特性を比較した。なお合金膜は熱
膨張係数αが約120の水冷したガラス基板上にrf2
極スパツター装置を用い投入電力350W、ガス圧
10×10^-2Torrで形成した。結果を以下の表に示
す。N₂分圧0.1％でも硬度は上昇する事がわかつ
た。

【表】

【表】 実施例 ４ 本発明多層合金膜をAr中のN₂混合比が０と10
％の間で一定時間間隔で変化させ１層の膜厚約
300Å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つた。結果を以下に示す。

【表】 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％に固定して作成した
膜厚12μｍの単層膜であり、摩耗量ｌは、100時
間走行後の総摩耗量であり、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Hcが小さく、又摩
耗量は単層の非窒化膜より少なくなつており特性
が改善されている事がわかる。 発明の効果 本発明の軟磁性合金膜は、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
磁気ヘツド等の応用に適した軟磁性合金膜であ
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Fe−Ｎ、Fe−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ガス混合比とスパツター法
で作成した膜中のＮの原子％との相関を示すグラ
フ、第３図は（Co−Nb−Zr／Co−Nb−Zr−Ｎ）
ⁿ多層膜の偏摩耗量Δlと抗磁力Hcの１層の膜厚依
存性を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 組成の一般式がT_xM_yN_zで示され、ＴはFe、
   Coを主成分としFe、Co、Mn、Ni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、Ｗ、Cr、Hf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
   つて、原子パーセントを表すｘ、ｙ、ｚがそれぞ
   れ 75≦ｘ＜94、 ６≦ｙ＜25、 0.1≦ｚ≦20、 ｘ＋ｙ＋ｚ＝100 である組成から成る軟磁性合金膜。 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なる磁性合金膜と
   を交互に重ねた多層膜から成り、ＴはFe、Coを
   主成分としFe、Co、Mn、Ni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、Ｗ、Cr、Hfより成る群から選択された
   少なくとも１種金属、ＮはＮ（窒素）であつて、
   ｘ、ｙ、ｚは原子パーセントを表すｘ、ｙ、ｚが
   それぞれ 75≦ｘ＜94、 ６≦ｙ＜25、 0.1≦ｚ≦20、 ｘ＋ｙ＋ｚ＝100 である組成から成る軟磁性合金膜。 ３ 多層膜の１層の膜厚をｔとする時 ｔ≦1000Å である特許請求の範囲第２項記載の軟磁性合金
   膜。 ４ T_x′M_y′で示される組成より成る合金ターゲ
   ツトを用いてスパツター法により磁性合金膜を形
   成する際、Arスパツターガス中にN₂ガスを周期
   的に混合することによりT_xM_yN_zで示される組成
   の層とT_x′M_y′で示される組成の層とを交互に積
   み重ねて多層とし、かつ前記合金ターゲツトおよ
   び前記両層のそれぞれの組成がＴはFe、Coを主
   成分としてFe、Co、Mn、Ni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、Ｗ、Cr、Hf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）であつて、
   ｘ、ｙ、ｚおよびx′、y′は原子パーセントを表す
   ｘ、ｙ、ｚ、x′およびy′がそれぞれ75≦ｘ＜94、
   ６≦ｙ＜25、0.1≦ｚ≦20、ｘ＋ｙ＋ｚ＝100、75
   ≦x′＜94、６≦y′＜25、x′＋y′＝100である軟磁性
   合金膜の形成法。 ５ １層の層厚が1000Å以下となるようにN₂ガ
   スの混合周期を設定する特許請求の範囲第４項記
   載の軟磁性合金膜の形成法。