(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式Ｆｅa・Ｃｏb・Ｍc・Ｏdで示され、
Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ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≦２．０、
０．５≦ｄ≦８．０、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝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】
組成式Ｆｅa・Ｃｏb・Ｍc・Ｏdで示され、
Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ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、
２．１≦ｃ≦４．０、
９．０≦ｄ≦１８．０、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００
を満たしてなることを特徴とする軟磁性薄膜。
【請求項３】
Ｍは、ＴａまたはＴｉである請求項１または請求項２に記載の軟磁性薄膜。
【請求項４】
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・Ｏdで示され、
Ｍは、Ｔｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ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≦２．０、
０．５≦ｄ≦８．０、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００
を満たしてなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
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・Ｏdで示され、
Ｍは、Ｔｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ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、
２．１≦ｃ≦４．０、
９．０≦ｄ≦１８．０、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００
を満たしてなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
Ｍは、ＴａまたはＴｉである請求項４または請求項５に記載の薄膜磁気ヘッド。
【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、飽和磁束密度の値および比抵抗値の値をそれぞれバランス良く高レベルに発現できる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。
【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。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。
【０００３】
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ることが報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、次世代ヘッドの開発を考慮した場合、軟磁性薄膜の飽和磁束密度の向上に対する要望には限りがない。この一方で、飽和磁束密度の向上を図ろうとすればするほど比抵抗の値は低下する傾向が生じる。そのため、所望の比抵抗値を確保したうえでいかに高い飽和磁束密度が得られるかという新たな薄膜組成設計が要求される。換言すれば、いかに飽和磁束密度の値を落とさずに高レベルに維持した状態で、かつ所望の比抵抗値が得られるような薄膜組成設計が要求される。
【０００５】
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、飽和磁束密度の値および比抵抗値の値をそれぞれバランス良く高レベルに発現できる軟磁性薄膜およびそれを用いた薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【０００６】
【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・Ｏdで示され、Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ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≦２．０、
０．５≦ｄ≦８．０、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００
を満たしてなるように構成される。
【０００７】
また、本発明の軟磁性薄膜は、組成式Ｆｅa・Ｃｏb・Ｍc・Ｏdで示され、Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ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、
２．１≦ｃ≦４．０、
９．０≦ｄ≦１８．０、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００
を満たしてなるように構成される。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様として、Ｍは、ＴａまたはＴｉから構成される。
【０００９】
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、
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・Ｏdで示され、Ｍは、Ｔｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ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≦２．０、
０．５≦ｄ≦８．０、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００
を満たしてなるように構成される。
【００１０】
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、
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・Ｏdで示され、Ｍは、Ｔｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ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、
２．１≦ｃ≦４．０、
９．０≦ｄ≦１８．０、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００
を満たしてなるように構成される。
また、本発明の好ましい態様として、Ｍは、ＴａまたはＴｉから構成される。
【００１１】
【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。
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・Ｏdで示される。
【００１２】
上記組成式において、Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ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、飽和磁束密度の値を高レベルに維持した状態で、かつ所望の比抵抗値を得ることができる。このことは後述する実施例の実験例を参照することにより一層、明確になるであろう。上記Ｍ元素群の中で、特に好ましいのは、Ｔａ、Ｔｉである。
【００１３】
上記組成式におけるａ〜ｄは、各原子の％表示（原子％：ａｔ％）を示したものであり、本発明において、これらの値はそれぞれ、以下のような範囲に設定される。
５１．０≦ａ≦９５．０、
５．０≦ｂ≦４９．０、
０．５≦ｃ≦１５．０、
０．５≦ｄ≦２０．０、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００
ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。
【００１４】
上記ａ値が９５．０を超えたり、あるいは５１．０未満となると、飽和磁束密度Ｂｓが低下してしまう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、６２．０≦ａ≦８２．０である。
【００１５】
上記ｂ値が４９．０を超えたり、あるいは５．０未満となると、飽和磁束密度Ｂｓが低下してしまう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、１２．０≦ｂ≦３３．０である。
【００１６】
上記ｃ値が１５．０を超えると、膜がアモルファスに近づき、飽和磁束密度Ｂｓが低下してしまう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、膜の結晶粒が大きくなるために、保磁力Ｈｃが増大してしまうという不都合が生じる傾向がある。
【００１７】
上記ｄ値が２０．０を超えると、飽和磁束密度Ｂｓの低下とともに、異方性磁界が増大し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、膜の微結晶化が十分でないために保磁力Ｈｃの増大および比抵抗の低下という不都合が生じる傾向がある。
【００１８】
さらに、上記ｃ値とｄ値との好適な組み合わせ範囲は、下記の２つの組み合わせ範囲に大別できる。すなわち、第１の組み合わせ態様として、
（ｉ）０．５≦ｃ≦２．０、    ０．５≦ｄ≦８．０の組み合わせ
【００１９】
この場合には、やや比抵抗値は低下するものの、極めて高い飽和磁束密度の値が得られる。ただし、前述したように飽和磁束密度の値と比抵抗値のバランスレベルは、従来技術には見られない程高いレベルのものである。従って、比抵抗値をやや押えても、極めて高い飽和磁束密度の値を得ようとする場合の薄膜設計に好適な範囲といえる。
【００２０】
第２の組み合わせ態様として、
（ii）２．１≦ｃ≦４．０、    ９．０≦ｄ≦１８．０の組み合わせ
【００２１】
この場合、飽和磁束密度の値は極めて高いとまでは行かないが、通常レベルの値が得られる。この見返りに比抵抗値は各段と高くなる。ただし、前述したように飽和磁束密度の値と比抵抗値のバランスレベルは、従来技術には見られない程高いレベルのものである。従って、飽和磁束密度の値を通常レベルとして、極めて高い比抵抗値を得ようとする場合の薄膜設計に好適な範囲といえる。
【００２２】
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。また、所定の元素を含む合金ターゲット（例えば、Ｆｅ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＭ）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。
【００２３】
このような本発明の磁性薄膜（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ている。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。
【００２４】
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、薄膜コイルを挟んだ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。
【００２５】
【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。
〔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。
【００２６】
すなわち、Ｆｅ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＭ（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。スパッタガスとしては、Ａｒ＋Ｏ2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。
【００２７】
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）を、それぞれ測定した。
上記の各評価結果を表１に示した。
【００２８】
【表１】
0003796140.tif 000002
【００２９】
なお、表１のＴａ、Ｔｉに変えて、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（若干効果は低下する）が発現することが確認できた。
【００３０】
〔実験例２〕
本発明の効果を従来例との比較で明確にするために、さらに、下記表２に示すごとく比較例サンプル２〜５を作成して、実施例サンプル２および６との対比実験を行った。すなわち、
（１）上記の実施例２サンプル（表１）に対抗するサンプルとして、飽和磁束密度の値が同じ値（２．２３Ｔ）をもつＦｅ−Ｃｏ−Ｈｆ−Ｏ系の比較例サンプル２を作製した。双方のサンプルの飽和磁束密度Ｂｓの値は同じであるものの、比較例サンプル２における比抵抗値は、実施例２サンプルのそれ（４０．４μｍΩ・ｃｍ）と比べて、約１２％低い値であることが確認できた。
【００３１】
（２）上記の実施例２サンプル（表１）に対抗するサンプルとして、比抵抗値の値が同じ値（４０．４μｍΩ・ｃｍ）をもつＦｅ−Ｃｏ−Ｈｆ−Ｏ系の比較例サンプル３を作製した。双方のサンプルの比抵抗値は同じであるものの、比較例サンプル３における飽和磁束密度は、実施例２サンプルのそれ（２．２３Ｔ）と比べて、約３．６％低い値であることが確認できた。
【００３２】
（３）上記の実施例６サンプル（表１）に対抗するサンプルとして、飽和磁束密度の値が同じ値（２．０５Ｔ）をもつＦｅ−Ｃｏ−Ｈｆ−Ｏ系の比較例サンプル４を作製した。双方のサンプルの飽和磁束密度の値は同じであるものの、比較例サンプル４における比抵抗値は、実施例６サンプルのそれ（１１４．１μｍΩ・ｃｍ）と比べて、約１４％低い値であることが確認できた。
【００３３】
（４）上記の実施例６サンプル（表１）に対抗するサンプルとして、比抵抗値の値が同じ値（１１４．１μｍΩ・ｃｍ）をもつＦｅ−Ｃｏ−Ｈｆ−Ｏ系の比較例サンプル５を作製した。双方のサンプルの比抵抗値は同じであるものの、比較例サンプル５における飽和磁束密度は、実施例６サンプルのそれ（２．０５Ｔ）と比べて、約５．９％低い値であることが確認できた。
【００３４】
【表２】
0003796140.tif 000003
【００３５】
【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・Ｏdで示され、
Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ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≦２０．０、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００
を満たしてなるように構成されているので、飽和磁束密度の値をおよび比抵抗値の値をバランス良く高レベルに発現できるという極めて優れた効果を有する。