(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式Ｆｅa・Ｃｏb・Ｍc・Ｃd・Ｏeで示され、
Ｍは、Ｚｒ，ＴｉおよびＴａから選ばれた少なくとも１種であり、
上記ａ〜ｄの各原子％の値が、それぞれ、
５１．０≦ａ≦９５．０、
５．０≦ｂ≦４９．０、
１．２≦ｃ≦３．１、
０．９≦ｄ≦３．２、
３．２≦ｅ≦４．８、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００
を満たしてなることを特徴とする軟磁性薄膜。
【請求項２】
環状磁気回路を形成するための軟磁性薄膜からなる磁気コアと、環状磁気回路の一部に形成された磁気的ギャップとを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
前記磁気コアを構成する全部または一部の軟磁性薄膜は、組成式Ｆｅa・Ｃｏb・Ｍc・Ｃd・Ｏeで示され、
Ｍは、Ｚｒ，ＴｉおよびＴａから選ばれた少なくとも１種であり、
上記ａ〜ｄの各原子％の値が、それぞれ、
５１．０≦ａ≦９５．０、
５．０≦ｂ≦４９．０、
１．２≦ｃ≦３．１、
０．９≦ｄ≦３．２、
３．２≦ｅ≦４．８、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００
を満たしてなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軟磁性薄膜およびそれを用いた薄膜磁気ヘッドに関するものであり、特に飽和磁束密度が高く、異方性磁界の増大を抑制し透磁率の低下を防止でき、しかも保磁力が小さく、薄膜磁気ヘッドの特性の向上が図れる軟磁性薄膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のハードディスク記録媒体への書き込み記録の高密度化に伴い、磁気ヘッドの狭トラック化や、書き込み媒体の高保磁力化が進んでいる。
【０００３】
このような高密度記録での書き込みヘッドにおいて、十分な磁束を発生させるためには、書き込み磁極に従来使用されているパーマロイよりも飽和磁束密度の高い材料を使用する必要がある。
【０００４】
このような要望に応じる先行技術の一例として、特開平５−１４８５９５号公報には、高飽和磁束密度、熱的安定性を有する軟磁性合金薄膜を提供することを目的として、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｍ−Ｏ組成やＦｅ−Ｃｏ−Ｍ−Ｏ−Ｘ組成からなる軟磁性合金薄膜（ＭはＺｒ，Ｈｆの内の少なくとも一種の元素または混合物；ＸはＹ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂの内の少なくとも一種の元素または混合物）の提案がなされている。この提案によれば、最大で２１．０ｋＧ程度の高い飽和磁束密度が得られている。
【０００５】
しかしながら、上記のごとく酸素を含有させたＦｅ−Ｃｏ系の薄膜では、膜中の酸素濃度の増加に伴い、異方性磁界が増大してしまうという問題が生じてしまう。これは膜の透磁率の低下を引き起こすことにもなる。
【０００６】
また、本願と関連すると思われる先行技術として、特開平１０−２５５３０号公報には、高周波などの磁性材料として高い比抵抗を有し、高周波数帯域で透磁率が高い軟磁性合金を提供することを目的とし、具体的実施例として、（Ｃｏ0.72Ｆｅ0.28）59Ｈｆ16Ｏ20Ｃ5が提示されている。しかしながら、このものはＣｏリッチであるために、Ｆｅリッチと比較して飽和磁束密度が低いという不都合がある。
【０００７】
また、特開平８−２７３９３０号公報には、適度の大きさの一軸磁気異方性を有し、かつ大きな電気抵抗と高い飽和磁化とを有し、透磁率の高周波特性の優れた磁性膜を提供することを目的とし、Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性薄膜において、種々の元素の添加を示唆する提案がなされている。当該公報には、広く炭素と酸素の含有の可能性を思わせる記載があるものの、好ましいのは、ＺｒとＳｉの組み合わせ、ＺｒとＧｅの組み合わせ、ＺｒとＳｎの組み合わせ、ＨｆとＳｉの組み合わせとの記載があり、実際に開示されている実施例サンプルは、ＺｒとＳｉの組み合わせのみであり、炭素と酸素の含有による特異的な効果は実質的に明示されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、飽和磁束密度が高く、酸素濃度の増加に伴う異方性磁界の増大を抑制し、透磁率の低下を防止し、しかも、保磁力が小さく薄膜磁気ヘッドの特性の向上が図れる軟磁性薄膜を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明の軟磁性薄膜は、組成式Ｆｅa・Ｃｏb・Ｍc・Ｃd・Ｏeで示され、
Ｍは、Ｚｒ，ＴｉおよびＴａから選ばれた少なくとも１種であり、
上記ａ〜ｄの各原子％の値が、それぞれ、
５１．０≦ａ≦９５．０、
５．０≦ｂ≦４９．０、
１．２≦ｃ≦３．１、
０．９≦ｄ≦３．２、
３．２≦ｅ≦４．８、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００
を満たしてなるように構成される。
また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、環状磁気回路を形成するための軟磁性薄膜からなる磁気コアと、環状磁気回路の一部に形成された磁気的ギャップとを有し、ッドにおいて、
前記磁気コアを構成する全部または一部の軟磁性薄膜は、組成式Ｆｅa・Ｃｏb・Ｍc・Ｃd・Ｏeで示され、
Ｍは、Ｚｒ，ＴｉおよびＴａから選ばれた少なくとも１種であり、
上記ａ〜ｄの各原子％の値が、それぞれ、
５１．０≦ａ≦９５．０、
５．０≦ｂ≦４９．０、
１．２≦ｃ≦３．１、
０．９≦ｄ≦３．２、
３．２≦ｅ≦４．８、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００
を満たしてなるように構成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
本発明における軟磁性薄膜は、いわゆる薄膜磁気ヘッド用に組成設計されており、当該軟磁性薄膜は、組成式Ｆｅa・Ｃｏb・Ｍc・Ｃd・Ｏeで示される。
【００１５】
上記組成式において、Ｍは、Ｔｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｙ，Ｓｉ，Ｂから選ばれた少なくとも１種以上を示している。本発明において、Ｍとして上記元素を採択することにより、少量の添加で膜の結晶粒を微細化できるため、飽和磁束密度の値を高レベルに維持した状態で、保磁力を下げることができ、かつ所望の比抵抗値を得ることができる。
【００１６】
上記Ｍ元素群の中で、特に好ましいのは、Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒである。
【００１７】
上記組成式におけるａ〜ｅは、各原子の％表示（原子％：ａｔ％）を示したものであり、これらの値は、それぞれ、以下のような範囲に設定される。
【００１８】
５１．０≦ａ≦９５．０、
５．０≦ｂ≦４９．０、
０．５≦ｃ≦１５．０、
０．５≦ｄ≦１０．０、
０．５≦ｅ≦２０．０、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００
【００１９】
上記ａ値が９５．０を超える、あるいは５１．０未満となると、飽和磁束密度Ｂｓが低下するという不都合が生じる傾向がある。さらに、上記ａ値の好ましい範囲は、６０．０≦ａ≦８０．０である。
【００２０】
上記ｂ値が４９．０を超える、あるいは５．０未満となると、飽和磁束密度Ｂｓが低下するという不都合が生じる傾向がある。さらに、上記ｂ値の好ましい範囲は、１０．０≦ｂ≦３５．０である。
【００２１】
上記ｃ値が１５．０を超えると、結晶粒が微細化され過ぎるために飽和磁束密度Ｂｓが低下するという不都合が生じる傾向がある。また、上記ｃ値が０．５未満となると、膜の結晶粒が微細にならないために保磁力Ｈｃが増大するという不都合が生じる傾向がある。さらに、上記ｃ値の好ましい範囲は、０．５≦ｃ≦８．０である。
【００２２】
上記ｄ値が１０．０を超えると、飽和磁束密度Ｂｓが低下したり、異方性磁界が小さくなり過ぎて適度な一軸異方性が無くなってしまうという不都合が生じる傾向がある。また、上記ｄ値が０．５未満となると、異方性磁界が増大するという不都合が生じる傾向がある。さらに、上記ｄ値の好ましい範囲は、０．５≦ｄ≦７．０である。
【００２３】
上記ｅ値が２０．０を超えると、飽和磁束密度Ｂｓが低下するとともに、異方性磁界が増大するという不都合が生じる傾向がある。また、上記ｅ値が０．５未満となると、保磁力Ｈｃが増大するという不都合が生じる傾向がある。さらに、上記ｅ値の好ましい範囲は、０．５≦ｅ≦１８．０である。
【００２４】
本発明では、炭素と酸素の複合添加により、特に、膜の飽和磁束密度を大きく低下させることなく、保磁力を小さくすることができる。さらに、酸素濃度に応じて、炭素の添加量を適宜調整することにより膜の応力を制御することが可能となる。従って、歪に誘導される異方性磁界を制御することが可能になる（異方性磁界の増大を抑制し、透磁率の低下を防止することができる）。
【００２５】
本発明の薄膜の製造に際しては、スパッタ、蒸着等の薄膜形成装置が用いられる。スパッタ装置としては、例えば、ＲＦ２極スパッタ、ＤＣスパッタ、マグネトロンスパッタ、３極スパッタ、イオンビームスパッタ、対向ターゲット式スパッタ等が挙げられる。本発明において、酸素および炭素を膜中に含有させる方法としては、Ａｒ等の不活性ガス中にＯ2、ＣＯ2ガスを混合した混合ガス雰囲気中でスパッタを行う反応性スパッタが好適例として例示できる。
【００２６】
また、所定の元素を含む合金ターゲット（例えば、Ｆｅ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＭ、ＦｅＣｏＭＣ）の上にＦｅあるいはＭの酸化物を配置した複合ターゲットを用いてスパッタ成膜してもよい。
【００２７】
このような本発明の薄膜（軟磁性薄膜）は、薄膜磁気ヘッドに用いられる。すなわち、本発明の薄膜磁気ヘッドは、環状磁気回路を形成するための軟磁性薄膜からなる磁気コアと、環状磁気回路の一部に形成された磁気的ギャップとを有し、前記磁気コアを構成する全部または一部の軟磁性薄膜が、上述した本発明の薄膜組成から形成される。なお、薄膜磁気ヘッドの構造は、一般によく知られており、ここでは特に図面を用いた説明は省略する。
【００２８】
なお、上記薄膜磁気ヘッドの構成要件において、「磁気コアを構成する全部または一部」とした理由は、次のとおりである。通常、磁気コアは、薄膜コイルを挟持する形で上部磁性薄膜と下部磁性薄膜との組み合わせから形成されるが、これらの上部または下部の磁性薄膜のいずれか一方が少なくとも本発明の薄膜組成を満足していればよい。一般的には、上部および下部の磁性薄膜の双方が本発明の薄膜組成を満足することが望ましい。
【００２９】
【実施例】
以下に具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００３０】
〔実験例１〕
以下の要領で、ガラス基板の上に、下記表１に示されるような組成からなる磁性薄膜（軟磁性薄膜）を形成した。
【００３１】
すなわち、Ｆｅ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＭ、ＦｅＣｏＭＣ（Ｍは表１に示されるごとく任意に選定）のターゲットを、磁性薄膜形成用ターゲット材料として用い、ＤＣマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製；形式７９６０ＦＬ）にて、ガラス基板上に磁性薄膜を成膜した。
【００３２】
スパッタガスとしては、Ａｒ、Ａｒ＋Ｏ2、Ａｒ＋ＣＯ2混合ガスを用いて、成膜中のガス圧力は０．２Ｐａ〜０．８Ｐａ、投入電力は２００〜２０００Ｗとした。成膜レートは５〜１００ｎｍ／ｍｉｎの範囲とした。
【００３３】
得られた磁性薄膜各サンプルについて、下記の要領で、（１）飽和磁束密度（ＶＳＭで測定）、（２）保磁力（Ｂ−Ｈトレーサで測定）、（３）比抵抗（四端針法で測定）、（４）異方性磁界（Ｂ−Ｈトレーサで測定）をそれぞれ測定した。
上記の各評価結果を表１に示した。
【００３４】
【表１】
0003796137.tif 000002
【００３５】
なお、表１に示されるＭ元素以外の本願の他の元素を用いても表１の実施例サンプルと略同等な効果が発現することが確認できた。
【００３６】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明の軟磁性薄膜は、組成式Ｆｅa・Ｃｏb・Ｍc・Ｃd・Ｏeで示され、
Ｍは、Ｔｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｙ，Ｓｉ，Ｂから選ばれた少なくとも１種であり、上記ａ〜ｄの各原子％の値が、それぞれ、
５１．０≦ａ≦９５．０、
５．０≦ｂ≦４９．０、
０．５≦ｃ≦１５．０、
０．５≦ｄ≦１０．０、
０．５≦ｅ≦２０．０、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００
を満たしてなるように構成されているので、飽和磁束密度が高く、酸素濃度の増加に伴う異方性磁界の増大を抑制し、透磁率の低下を防止し、しかも、保磁力が小さく薄膜磁気ヘッドの特性の向上が図れる軟磁性薄膜を提供することができる。