JPS63126208A - 組織変調軟磁性積層膜 - 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】 〔卒業上の利用分野〕 本発明は、磁気ヘッドのコア材等に用いられる軟俳１生
積層膜に関し、特に単層膜では軟磁気特性が得難い合金
組成領域の磁気特性を改善するものである。

〔発明の１既要〕 本発明は、軟磁性積層膜において、 組成が略等しい磁気的に軟らかい強磁性体ＦｊＩ膜と磁
気的に硬い強磁性体薄膜とを交互に積層し、膜構造を周
期的に変調することにより、単層膜では軟磁気特性が得
難い組成領域においても、高い飽和磁束密度を有し、か
つ熱安定性に優れた軟磁性積層膜を得ようとしたもので
ある。

〔従来の技術〕

近年、例えばＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）等の磁気
記録再生装置においては、情報信号の高密度化や高周波
数化等が盛んに研究されている。

そして、上述の高密度記録化に伴って、磁気記録媒体と
しては、磁性粉にＦｅ、Ｃｏ、　Ｎｉ等の強磁性金属材
料を用いた所謂メタルテープや、へ−スフィルム上に上
記強磁性金属材料を蒸着等の手法で直接？１Ｈした所ａ
ｍ蒸着テープ等が実用化されつつある。

この種の磁気記録媒体は高い抗磁力を有することより、
記録再生に用いる磁気ヘットのコア材料には高飽和磁束
密度を有することが要求される。

すなわち、従来よりコア材料として多用されているフェ
ライト材は飽和磁束密度が低いため、記録媒体が高抗磁
力化すると記録特性が劣化してしまう。

そこで従来、上述の高抗磁力磁気記録媒体に対処するた
めに、ヘッドのコア材料として、チタン酸バリウム等の
非磁性基板やフェライト等の磁性基板上に高飽和磁束密
度を有する軟磁性合金１膜を被着してなる複合磁性材料
を用い、これら軟磁性合金薄膜同士を突き合わせて磁気
ギャップを構成するようにした複合型の磁気ヘッドが実
用に供されている。

上記軟磁性合金１膜には、従来よりＦｅ−Ａβ−３ｉ系
合金（所謂センダスト）やアモルファス合金等の磁性合
金材料が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、磁気記録において、より一層の高密度記録化
及び緒特性の向上を図るためには、上記コア材料により
高い飽和磁束密度を有する軟磁性合金薄膜を用いる必要
があり、この開発が強く望まれている。

かかる状況より、上記アモルファス合金等の非結晶質系
軟磁性合金薄膜においては、Ｃｏ等の遷移金属元素の含
有量を増し、高飽和磁束密度化を図る方法が考えられて
いる。しかしながら、遷移金属元素の含有量が増加する
と、精品化温度が低下するという避は凡い問題があり、
信頼性の高いヘッド加工技術（ガラス融着等）が通用で
きなくなってしまう。

一方、上記Ｆｅ−Ａ／！−３ｉ系合金等の結晶質系軟磁
性合金薄膜（単層膜）の場合は、限られた組成範囲内で
のみ軟磁気特性が得られ、しかもその飽和磁束密度は約
ｌＯキロガウスが限界と考えられており、上述の要請を
満足するには至らない。

あるいは、上述の軟磁性合金薄膜と異種の薄膜。

例えば非磁性薄膜または酸化物磁性薄膜等とを交互に積
層した積層膜が提案されている。しかしながら上記積層
膜は、作成時等に、軟磁性合金薄膜と異種の薄膜との境
界部で拡散現象が生し易く、この結果、軟磁気特性が劣
化し、ヘッドのコア材料としては不満を残している。

したがって、より一層の高密度記録化を実現するために
は、より高い飽和磁束密度を有し、同時に熱安定性に優
れた軟磁性合金薄膜の開発が望まれている。

そこで本発明は、上述の諸要請を満たすべくなされたも
のであって、単層膜を凌く飽和磁束密度を有し、軟磁気
特性に優れると同時に熱安定性に優れ、高密度記録用磁
気ヘッドのコア千オ料に好適な組織変調軟磁性積層膜を
提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、上述の目的を達成せんものと鋭意研究を
重ねた結果、強磁性体薄膜の作成条件を変えることによ
り、得られる強磁性体薄膜が磁気的に異なる性質を示し
、これらを交互に積層した積層膜が高い飽和磁束密度を
発揮するとの知見を得るに至った。

本発明の組織変調軟磁性積層膜（１）は、上述の知見に
基づいて提案されたものであって、第１図に示すように
、磁気的に軟らかい強磁性体薄膜（以下、ソフト薄膜と
言う）（２）と、磁気的に硬い強磁性体薄膜（以下、ハ
ード薄膜と言う）（３）とを交互に積層形成したもので
、かつこれらソフト薄膜（２）とハード薄１１９　（３
）　　との組成が略等しいことを特徴とするものである
。

上記ソフト薄ＩＪｉ（２）及びハード薄膜（３）は同一
成分よりなり、これら薄膜（２）　、　（３）の材料と
しては、Ｆｅを主成分とする結晶質系の強磁性体材料（
以下、Ｆｅ１合金と略す）が用いられる。具体的には、
Ｆｅ　　Ａｌ２−３ｉ系合金、Ｆｅ−Ａ１！系合金、Ｆ
ｃ−３ｉ系合金、Ｆｅ−Ｇａ−３ｉ系合金、Ｆｅ−Ａｎ
−Ｇｅ系合金、あるいはこれら合金のＦｅの一部をＧｏ
で置換した合金２等が挙げられる。

ここで、上記ソフト薄ＩＩＱ（２）のｌＩ莫厚ｅは１０
人〜ｔｏｏｏｏ人の範囲内に設定され、ハード薄膜（３
）の膜厚ｍは５０人〜１０００人の範囲内に設定される
。同時に、上記ソフト７ｉｖ膜（２）の膜厚ｌとハード
薄膜（３）の膜ｙＬｍとの比（ρ：ｍ）は、（２０：１
）〜（１；　１）の範囲内に設定される。

さらに、上記組織変調軟財性積層膜（１）の膜１″７Ｌ
は、０．３μＴｎ〜３０μｍの範囲内が好適である。

なお、上記ソフトｇＩ膜（２）とハード薄膜（３）との
積層数は、上記諸要件を満足すれば何層重ねても良い。

上述のような組成が略同−で性質が異なる膜を作成する
には、この成膜時において例えばスパッタ圧を変えたり
、あるいは窒素ガスや酸素ガス等の不純１ｈガスの導入
により容易に形成できる。

〔作用〕

例えばＦｅ−Ａｆｆ−３ｉ系合金等のＦｅ基合金をスパ
ッタリング法等の手法を用いて成膜すると、結晶の成長
方向に沿った柱状構造が現れる。この結晶構造は、成膜
時の条件によって変化する。特に、スパッタリング法に
おいては、スパッタ時の膜構造の決定要因１例えばＡ「
ガス圧ＰＡ、、あるいは窒素ガスや酸素ガス等の不純物
ガスの導入等によって大きく変化する。

すなわら、第２図に示すように、八「ガス圧ＰＡＰを低
圧に設定しＦｅ−Ａ７！−３ｉ系合金薄膜をスパッタし
た場合には微細構造（Ａ）が現れ、次第にＡｒガス圧Ｐ
Ａｒを高めていくと数ｍＴｏｒｒで不明瞭ではあるが密
な柱状構造（Ｂ）となり、さらに数十ｍＴｏｒｒＯ高ガ
ス圧ＰＡｒの下では明確ではあるが疎な柱状構造（Ｃ）
が現れる。

一方、これら薄膜の磁気特性と結晶構造とは定接に関係
している。

例えば、数ｍＴｏｒｒの低ガス圧ＰＡｒでスパッタして
得られる密な柱状構造のＦｅ−Ａ６−３ｉ合金薄膜（Ｂ
）は、適切な熱処理を施すごとにより、軟磁気特性が得
られる。

ところが、数＋ｍＴｏｒｒの高ガス圧Ｐ〜で成膜される
疎な柱状構造のＦｅ−Ａ６−３ｉ合金薄■り（Ｃ）は、
軟磁気特性が失われる。

本発明は、この高ガス圧ＰＡｒ下で生ずる磁気的に硬い
層（３）をスペーサとして軟磁気特性を示す層（２）を
分断することで軟磁気特性を改善するものである。

このようにして形成された積層膜（１）は、膜の結晶構
造により軟磁気特性の向上を図っているので、異種の元
素を導入して形成される積層膜とは本質的に異なり、拡
１１シによる磁気特性の劣化がなくなると同時に、熱安
定性に優れた軟磁性積層膜となる。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本
発明がこれら実施例に限定されるものではないことはい
うまでもない。

大旌■↓ 先ず、Ｆ　ｅｑｂｓ　！　ｌｓＡ　ｌｌｑ　　（組成は
原子％）カらなる合金を高周波溶解した後、鋳造してス
パックリング用クーゲットを作成した。

次に、上記ターゲットを用い、高周波マグネトロンスパ
ッタリングＲ’ｌにより、結晶化ガラス基板上に薄膜試
料を成膜した。成膜条（！目よ、投入電力を３００Ｗ一
定とし、予め求めである堆積速度をもとに、Ａｒガス圧
２１ＩＩＴＯｒｒで０．１μｍ、Ａ、ｒガス圧２０ｍＴ
ｏｒｒで０．０１μｍの膜が付着するようにスパック時
間を調節し、各層を２０層ずつ連続的に積層した。

次いて、以上で得られた積層膜に対して真空中５５０℃
で１時間アニール処理を施したところ、この積層膜の抗
もイ主力は０．４エルステツドまで低下した。

また、アニール処理前の積層膜のイ、■成をＥＰＭＡで
分析したところ、Ｆ　ｅ　７？、ＩＩＳ　ｉ　ｌ＋１．
ＯＡ　ｎ　ｑ、　＋なる値を得た。

さらに、アニール処理前の積層■りの室温における飽和
もと２束密度をＶＳＭ　（振動試料型磁力計）により測
定したところ、１２．１キロガウスであった。

さらに、アニール処理後の積Ｉｉ３膜の破断面の構造を
ＳＥＭ（走査顕微鏡）で観察したところ、周期性は明確
でないものの、明らかに分断された柱状構造が観察され
た。

、比−悦倒」− 先の実施例Ｉと同一のターゲット及びスパッタリングＶ
ｆｆを用い、Ａｒガス圧２　ｍＴｏｒｒの条゛件のもと
て連続的に２μｍの薄膜試料（単層膜）を結晶化ガラス
基板上に形成した。

得られた単層膜に実施例１と同様にしてアニール処理を
施し、抗磁力を測定したところ１．２エルステツドであ
った。

また、アニール処理前の単層膜の組成を実施例１と同（
旭にして測定したところＦ　Ｏｔｓ、＋Ｓ　ｉ　１３．
。

Ａｌ、、、なる測定値を得た。

さらに、アニール処理後の）ｊｊ、７Ｊ膜をＳＥＭにて
観察したところ、連続する柱状構造が観察された（第２
図中（Ｂ）で示す結晶構造）。

比較例２ 先の実施例１と同一のターゲット及びスパッタリング装
置を用い、Ａｒガス圧２０ｍＴｏｒｒの条件のもとて連
続的に２μｍの薄膜試料（単層膜）を結晶化ガラス基板
上に形成した。

得られた１１１層膜に実施例１と同様にしてアニール処
理を施し、抗磁力を４，１１定したが１００エルステツ
ドの磁界を印加しても、殆ど磁化せず、磁気的に極めて
硬い層であることが判明した。

また、アニール処理前の単層膜の組成を実施例１と同（
袈にして氾り定したところＦ　ｅ７６、、ｓ　ｉ　１４
．０八β７．３なる′ＩＡＩＩ定（直を１４だ。

さらに、アニール処理後の単層膜をＳＥＭにて観察した
ところ、基板表面から貫通ずる明確な柱状（霜柱状）の
構造が観察された。〔第２図中（Ｃ）で示す結晶構造〕
。

上述の実施例１及び比較例１．比較例２から明らかなよ
うに、スパッタ時のＡｒガス圧を変えることによりソフ
ト薄膜とハード薄［９とを交互に積層した構成の組織変
調軟磁性積層膜は、ソフト薄膜の柱状構造がハード薄膜
によって分断された構造となることが確認された。また
、該組織変調軟磁性積層膜は、この単層膜に較べて抗磁
力が極めて小さく、従って飽和磁束密度も単層膜での限
界値（１０キロガウス）を大幅に上まるごとがわかった
。

〃汁Ｕ 各種組成を有するＦｅ−Ａｒ−５ｉ系合金のクーゲット
を作成し、先の比較例１と同様な方法で単層膜を作成し
たところ、軟磁気特性の得られる組成範囲は、Ｆｅの含
有量が７４〜７５原子％の範囲内に限定されることが確
認された。また、得られる皓層膜の飽和磁束密度は１０
キロガウス以下となることが確認された。

したがって、本発明によれば、ｊｉ’ｒ　ｆＦ５膜では
軟磁気特性が得難い合金組成領域においても、優れた軟
磁気特性が得られることがわかった。

邦窮江ｌ 単層■り構造では１エルステツド以下の抗磁力が得られ
ない軟磁性合金薄膜について、先の実施例１に示す手法
を適用したところ、第１表に示すような結果を得た。

第１表 この第１表より明らかなように、本発明を適用すること
により、単層■りでは得られなかった低抗磁力が実現さ
れ、容易に高飽和磁束密度（１０キロガウス以上）を有
する軟磁性合金′ｆｉ膜を得ることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上の明からも明らかなように、本発明の組織変調軟磁
性積層膜においては、単層ｎりでは軟磁気特性の得難い
組成領域においても、低抗磁力化が実現され、高飽和磁
束７ぞ変化（Ｉ　Ｏ＝Ｆロガウス以上）が容易に達成で
きる。

また、本発明の（，１１織変調軟磁性積石膜は、異種の
磁性元素あるいは非磁性元素を恵入するものとは本質的
に異なるため、成膜時の拡散に伴う磁気特性の劣化もな
い。

さるに、本発明の積層膜は結晶質構造であるので、熱安
定性に優れることより、ガラス融着等の信頼性の高いヘ
ッド加工技術を適用することが可能となる。

したがって、本発明のＭｉ織変調軟磁性積ＴＰ！Ｊ膜を
磁気ヘッドのコア材料に用いた場合、高抗磁力も本気記
録媒体に対して良好な記録特性を示すことより、本発明
の実用価値は極めて高いと言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したＭ！Ｌｉｆｆ変調軟磁性積層
膜の構成例を示す概略断面図である。 第２図はアルゴンガス圧の変化に伴う強磁性体薄膜の結
晶構造の変化の様子を示す模式図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　磁気的に軟らかい強磁性体薄膜と磁気的に硬い強磁性
   体薄膜とが積層され、 前記両者の組成が略等しいことを特徴とする組織変調軟
   磁性積層膜。