(57)【要約】【課題】高い飽和磁束密度、低い保磁力、大きな異方性磁界を持つ高飽和磁束密度軟磁性材料を提供する。【解決手段】ＭｎaＭ1-a（ここで、０．４≦ａ≦０．９５であり、ＭはＦｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｃｕ及びＡｇからなる群より選択される少なくとも１種である）で表されるＭｎ系合金下地膜と、（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａｌ2Ｏz）1-y（ここで、０．６≦ｘ≦０．８、０＜（１−ｙ）≦０．０５、２≦ｚ≦５）で表される膜とを含む高飽和磁束密度軟磁性材料。【選択図】      図１
2005183566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式
ＭｎaＭ1-a
（ここで、０．４≦ａ≦０．９５であり、ＭはＦｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｃｕ及びＡｇからなる群より選択される少なくとも１種である）
で表されるＭｎ系合金下地膜と、下記一般式
（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａｌ2Ｏz）1-y
（ここで、０．６≦ｘ≦０．８、０＜（１−ｙ）≦０．０５、２≦ｚ≦５）
で表される膜とを含むことを特徴とする高飽和磁束密度軟磁性材料。
【請求項２】
前記Ｍｎ系合金下地膜の膜厚が０．２〜２０ｎｍ、（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａｌ2Ｏz）1-y膜の膜厚が５０〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の高飽和磁束密度軟磁性材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高飽和磁束密度軟磁性材料に関し、特に高保磁力記録媒体にも対応できる磁気ヘッドのコア材料として好適に使用できる高飽和磁束密度軟磁性材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報記録の大容量・高速化に伴い、情報ストレージ装置の近年の進歩にはめざましいものがある。特に、大容量・高速で、信頼性に優れ、情報の書き換えが可能なハードディスクは、情報ストレージ装置の中では確固たる地位を築いてきた。しかしながら、大容量化による記録密度の高密度化に伴って、記録媒体の保磁力が増大する傾向にあり、こうした高保磁力の記録媒体に記録をするための磁気記録ヘッドのコア材料にはより高い飽和磁束密度を持つ軟磁性膜が求められている。
【０００３】
磁気ヘッドコア材料に用いられる軟磁性膜には、第１に高い飽和磁束密度が求められ、最近では２．２Ｔ以上のものが精力的に研究されている。このような高い飽和磁束密度を示す材料としてはＦｅxＣｏ1-x（０．６≦ｘ≦０．８）が有望である。この組成のＦｅＣｏ合金は２．４Ｔ以上の高い飽和磁束密度を持つことが知られている。しかしながら、この組成のＦｅＣｏ合金を通常のスパッタリング法により薄膜にした場合、保磁力が５０〜１００Ｏｅと高くなってしまい、磁気ヘッドコア材料としては使用できない。
【０００４】
従って、ＦｅＣｏ合金の飽和磁束密度を大きく低下させることなく、困難軸方向の保磁力を低下させることが重要な課題となる。
【０００５】
従来、ＦｅＣｏ合金の保磁力を低下させるには、ＦｅＣｏに第３成分を添加した合金ターゲットまたはＦｅＣｏ合金ターゲットに第３成分のチップを載せた複合ターゲットを用い、アルゴンガス中に数％程度の窒素ガスや酸素ガスなどの添加ガスを導入して反応性スパッタリングを行う方法が知られている。第３成分は添加ガスと選択的に結合しやすい材料であり、添加ガスによるＦｅやＣｏへの影響を防ぐ機能を有する。しかしながら、この方法では、ＦｅＣｏ以外の第３成分を５％以上導入しないと良好な軟磁気特性を得ることができなかったため、作製された膜の飽和磁束密度は必然的に大きく低下していた。
【０００６】
別の方法として、軟磁性膜を下地膜とし、その上にＦｅＣｏ系合金膜を積層させることで、軟磁気特性を改善することも報告されている（非特許文献１参照）が、製造プロセスなどに制約があった。このため、製造プロセスの制約なしに、ＦｅＣｏ系合金膜に良好な軟磁気特性を発揮させることができる下地膜が求められている。
【０００７】
また、記録密度の向上に伴い、記録ヘッドの磁区制御も重要になってきており、大きな異方性磁界が求められるようになってきている。
【０００８】
以上のような磁気特性の改善に加えて、磁気ヘッドの設計を容易にするためには、広い範囲の膜厚で安定した磁気特性が得られることが望ましい。
【非特許文献１】K. Shintaku, K. Yamakawa, and K. Ouchi, "High-Bs Fe-Co-Al-O soft magnetic films," J. Appl. Phys., vol. 93, no. 10, pp. 6474-6476, 2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、高い飽和磁束密度、低い保磁力、大きな異方性磁界を持つ高飽和磁束密度軟磁性材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る高飽和磁束密度軟磁性材料は、下記一般式
ＭｎaＭ1-a
（ここで、０．４≦ａ≦０．９５であり、ＭはＦｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｃｕ及びＡｇからなる群より選択される少なくとも１種である）
で表されるＭｎ系合金下地膜と、下記一般式
（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａｌ2Ｏz）1-y
（ここで、０．６≦ｘ≦０．８、０＜（１−ｙ）≦０．０５、２≦ｚ≦５）
で表される膜とを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の高飽和磁束密度軟磁性材料においては、前記Ｍｎ系合金下地膜の膜厚が０．２〜２０ｎｍ、（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａｌ2Ｏz）1-y膜の膜厚が５０〜１０００ｎｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る軟磁性材料は、高い飽和磁束密度、低い保磁力、大きな異方性磁界を有しているため、これを磁気ヘッドコア材料として用いた場合、高い保磁力を有する記録媒体への情報の書き込みが容易になり、記録媒体上に安定した磁区を形成できるため、再生信号品質も向上する。また、広い範囲の膜厚で所望の磁気特性が得られることから、磁気ヘッドの設計マージンおよび製造マージンを大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る高飽和磁束密度軟磁性材料について、詳細に説明する。
【００１４】
本発明に係る高飽和磁束密度軟磁性材料において、下地膜はＭｎ系合金で形成されている。具体的には、ＭｎＦｅ合金、ＭｎＩｒ合金、ＭｎＰｔ合金、ＭｎＣｒ合金、ＭｎＲｈ合金、ＭｎＲｕ合金、ＭｎＰｄ合金、ＭｎＮｉ合金、ＭｎＣｏ合金、ＭｎＡｕ合金、ＭｎＣｕ合金、ＭｎＡｇ合金、ＭｎＲｈＲｕ合金、ＭｎＦｅＲｈ合金、ＭｎＰｔＰｄ合金、ＭｎＰｔＣｒ合金、ＭｎＮｉＣｒ合金などが挙げられる。これらのＭｎ系合金は、下記の高飽和磁束密度軟磁性膜の下地膜として用いたときに、高飽和磁束密度軟磁性膜の保磁力を低下させる必要がある。一般式ＭｎaＭ1-a（ＭはＦｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｃｕ及びＡｇからなる群より選択される少なくとも１種である）で表されるＭｎ系合金のＭｎ組成は、０．４≦ａ≦０．９５であることが必要である。さらに、Ｉｒ、ＲｈおよびＲｕを含有するＭｎ系合金では０．５≦ａ≦０．９５、それ以外の元素を含有するＭｎ系合金では０．４≦ａ≦０．８５であることが好ましい。
【００１５】
下地膜上に形成される高飽和磁束密度軟磁性膜は、ＦｅxＣｏ1-x（０．６≦ｘ≦０．８）を主成分とする。適切な組成を有するＦｅＣｏは、スパッタリングターゲットや成膜条件を調整することによって、その飽和磁束密度が合金系で得られる最高値である２．４５Ｔに到達することが知られている。ＦｅxＣｏ1-x（０．６≦ｘ≦０．８）で表される組成範囲のＦｅＣｏ合金は、上記の値に近い飽和磁束密度を有する。本発明においては、ＦｅxＣｏ1-x（０．６≦ｘ≦０．８）に対して５％以下のＡｌ2Ｏz（２≦ｚ≦５）を含有した組成を有する高飽和磁束密度軟磁性膜が用いられる。Ａｌ2Ｏz（２≦ｚ≦５）含有量は０．５〜５％であることが好ましい。Ａｌ2Ｏz（２≦ｚ≦５）含有量が０．５％未満であると、困難軸方向の保磁力が高くなる傾向がある。Ａｌ2Ｏz（２≦ｚ≦５）含有量が５％を越えると、飽和磁束密度が低下する傾向がある。
【００１６】
本発明に係る高飽和磁束密度軟磁性材料は、Ｍｎ系合金下地膜上に（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａｌ2Ｏz）1-y膜を形成したことにより、飽和磁束密度が２．３Ｔ以上、困難軸方向の保磁力が２Ｏｅ以下、異方性磁界が２０Ｏｅ以上という、高飽和磁束密度および良好な軟磁気特性を示す。
【００１７】
本発明の高飽和磁束密度軟磁性材料は、高い飽和磁束密度を有しているため、これを磁気ヘッドコア材料として用いた場合、高い保磁力を有する記録媒体への情報の書き込みが容易になり、記録媒体上に安定した磁区を形成できるため、再生信号品質も向上する。
【００１８】
本発明に係る高飽和磁束密度軟磁性材料においては、Ｍｎ系合金下地膜の膜厚が０．２〜２０ｎｍ、（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａｌ2Ｏz）1-y膜の膜厚が５０〜１０００ｎｍであることが好ましい。膜厚が上記の範囲であれば、困難軸方向の保磁力が２Ｏｅ以下になる。上記のように広い範囲の膜厚で所望の磁気特性が得られることから、磁気ヘッドの設計マージンおよび製造マージンも大きくすることができる。なお、全体の膜厚のうち、下地膜の膜厚の占める割合が小さいことが好ましく、下地膜の膜厚は全体の５％以下、さらには１％以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明において、（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａｌ2Ｏz）1-y膜はスパッタリング法により成膜することができる。具体的には、以下のような方法を用いることができる。
【００２０】
１）ＦｅＣｏにＡｌ2Ｏ3を５％以下含有させた焼結ターゲットを用いてスパッタリングを行う。
【００２１】
２）ＦｅＣｏ合金ターゲットとＡｌ2Ｏ3ターゲットを用いて同時スパッタリングを行う。
【００２２】
３）ＦｅＣｏ合金ターゲット上にＡｌ2Ｏ3チップを添付した複合ターゲットを用いてスパッタリングを行う。
【００２３】
なお、発明に係る高飽和磁束密度軟磁性材料は、製造条件によっては、Ａｌ−Ｏ成分が化学量論組成からはずれることもある。すなわち、本発明に係る高飽和磁束密度軟磁性材料は、ターゲット組成から予測すれば、（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａｌ2Ｏ3）1-yという式で表されるはずであるが、実際に成膜された膜は、
（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａｌ2Ｏz）1-y
（ここで、０．６≦ｘ≦０．８、０＜（１−ｙ）≦０．０５、２≦ｚ≦５）
という式で表される組成範囲をとりうる。
【００２４】
スパッタリング条件をいったん決定すれば、それ以降は安定して所望の磁気特性を有する高飽和磁束密度軟磁性材料を作製できる。
【００２５】
（実施例）
以下の実施例においては、図１に示す構成の高飽和磁束密度軟磁性材料を作製した。図１に示すように、基板１上にＭｎ系合金下地膜２およびＦｅＣｏ系膜３が形成される。
【００２６】
実施例１
ターゲットとして、直径１００ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状のＭｎ0.5Ｐｔ0.5および（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01焼結体を用いた。基板として、１０ｍｍ角、厚さ１ｍｍのシリコンの表面に酸化シリコンを形成したものを用いた。
【００２７】
上記の２つのターゲットおよび基板を、６ターゲットの高周波マグネトロンスパッタリング装置（トッキ製ＳＰＭ−５０６）の真空槽内に固定し、基板とターゲットとの距離が約７５ｍｍになるように調整した。また、軟磁性膜に磁気異方性を付与するために、基板の外側に永久磁石を配置し、基板の中心部で１００Ｏｅ以上の磁場が印加されるようにした。
【００２８】
真空槽内を２×１０-5Ｐａになるまで排気した。その後、真空槽内にＡｒガスを導入し、圧力１Ｐａになるようにガス流量を調整した。放電電力４００Ｗ、放電周波数１３．５６ＭＨｚで高周波スパッタリングを行った。基板上にＭｎ0.5Ｐｔ0.5合金ターゲットを用いて下地膜を１ｎｍ、（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01合金ターゲットを用いてＦｅＣｏ系膜を４００ｎｍ堆積した。
【００２９】
比較例として、Ａｌ2Ｏ3を含有しないＦｅ70Ｃｏ30合金ターゲットのみを用い、ＭｎＰｔ下地膜を形成することなく、上記と同様の手順で基板上に厚さ約４００ｎｍのＦｅ70Ｃｏ30膜のみを堆積した。
【００３０】
参考のために、ＭｎＰｔ下地膜を形成することなく、上記と同様の手順で基板上に厚さ約４００ｎｍの（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を堆積した。
【００３１】
以上のようにして作製したＦｅＣｏ系膜の特性評価を行った。測定にはＶＳＭを用いた。
【００３２】
図２にＭｎＰｔ下地膜と（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜とを有する本実施例の軟磁性材料の磁化曲線を示す。飽和磁束密度は２．４２Ｔ、困難軸方向の保磁力は０．３Ｏｅ、異方性磁界は２５Ｏｅとなり、高飽和磁束密度と良好な軟磁気特性を示していた。
【００３３】
図３にＦｅ70Ｃｏ30膜のみの磁化曲線を示す。飽和磁束密度は２．４５Ｔ、困難軸方向の保磁力は５０Ｏｅであった。
【００３４】
図４に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜のみの磁化曲線を示す。飽和磁束密度は２．４２Ｔ、困難軸方向の保磁力は３Ｏｅであった。
【００３５】
図２〜図４の結果から、本実施例の軟磁性材料は、ごく薄いＭｎＰｔ下地膜を設けたことにより、ＦｅＣｏ系膜の軟磁気特性を大幅に改善できることがわかる。
【００３６】
実施例２
実施例１と同様の手順で、基板上に形成するＭｎＰｔ下地膜の膜厚を１ｎｍに固定して、その上に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を種々の膜厚で堆積した。
【００３７】
図５に、得られた軟磁性材料について、困難軸方向の保磁力Ｈｃｈと（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜の膜厚との関係を示す。図５から、（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜の膜厚が５０〜１０００ｎｍの膜厚であれば、困難軸方向の保磁力Ｈｃｈは１Ｏｅ以下であることがわかる。
【００３８】
また、（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜の膜厚が図５に示す範囲にあるすべての軟磁性材料において、飽和磁束密度は２．４２Ｔとほぼ一定であり、異方性磁界は２０Ｏｅ以上であった。
【００３９】
実施例３
実施例１と同様の手順で、基板上にＭｎＰｔ下地膜を種々の膜厚で堆積し、その上に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を膜厚約４００ｎｍに固定して堆積した。
【００４０】
図６に、得られた軟磁性材料について、困難軸方向の保磁力ＨｃｈとＭｎＰｔ下地膜の膜厚との関係を示す。図６から、ＭｎＰｔ下地膜の膜厚が０．２〜２０ｎｍの膜厚であれば、困難軸方向の保磁力Ｈｃｈは１Ｏｅ以下であることがわかる。
【００４１】
また、ＭｎＰｔ下地膜の膜厚が図６に示す範囲にあるすべての軟磁性材料において、飽和磁束密度は２．４２Ｔとほぼ一定であり、異方性磁界は２０Ｏｅ以上であった。
【００４２】
実施例４
ターゲットとして、Ａｌ2Ｏ3含有量が異なる（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）y（Ａｌ2Ｏ3）1-y（０．００５≦（１−ｙ）≦０．０６）焼結体を用いた以外、実施例１と同様の手順で、基板上にＭｎＰｔ下地膜を介して（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）y（Ａｌ2Ｏ3）1-y膜を堆積した。
【００４３】
図７に、得られた軟磁性材料について、飽和磁束密度および困難軸方向の保磁力ＨｃｈとＦｅＣｏ系膜中のＡｌ2Ｏ3含有量との関係を示す。図７から、Ａｌ2Ｏ3含有量が０．５〜３％であれば、飽和磁束密度は２．３Ｔ以上、困難軸方向の保磁力Ｈｃｈは１Ｏｅ以下であることがわかる。
【００４４】
また、（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）y（Ａｌ2Ｏ3）1-y膜の組成が図７に示す範囲にあるすべての軟磁性材料において、異方性磁界は２０Ｏｅ以上であった。
【００４５】
実施例５
ターゲットとして合金成分ＭがＦｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、ＣｕまたはＡｇであるＭｎaＭ1-a（０．４≦ａ≦０．９５）を用い、実施例１と同様の手順で、基板上にＭｎ系合金下地膜を堆積し、その上に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を堆積した。
【００４６】
表１に、得られた軟磁性材料について、飽和磁束密度（Ｂｓ）、困難軸方向の保磁力（Ｈｃｈ）、異方性磁界（Ｈｋ）の値を示す。
【００４７】
表１から、すべての軟磁性材料において、飽和磁束密度は２．３Ｔ以上、困難軸方向の保磁力は２Ｏｅ以下、異方性磁界は２０Ｏｅ以上であることがわかる。
【表１】
2005183566.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る高飽和磁束密度軟磁性材料の断面図。
【図２】実施例１におけるＭｎＰｔ下地膜および（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を含む軟磁性材料の磁化曲線を示す図。
【図３】Ｆｅ70Ｃｏ30膜のみの磁化曲線を示す図。
【図４】（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜のみの磁化曲線を示す図。
【図５】実施例２における軟磁性材料について、困難軸方向の保磁力と（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜の膜厚との関係を示す図。
【図６】実施例３における軟磁性材料について、困難軸方向の保磁力とＭｎＰｔ下地膜の膜厚との関係を示す図。
【図７】実施例４における軟磁性材料について、飽和磁束密度および困難軸方向の保磁力とＦｅＣｏ系膜中のＡｌ2Ｏ3含有量との関係を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１…基板、２…Ｍｎ系合金下地膜、３…ＦｅＣｏ系膜。
【図１】
2005183566.tif 000004
【図２】
2005183566.tif 000005
【図３】
2005183566.tif 000006
【図４】
2005183566.tif 000007
【図５】
2005183566.tif 000008
【図６】
2005183566.tif 000009
【図７】
2005183566.tif 000010