JP2001237136A - Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜の成膜方法およびＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜 - Google Patents
Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜の成膜方法およびＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜Info
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- JP2001237136A JP2001237136A JP2000045389A JP2000045389A JP2001237136A JP 2001237136 A JP2001237136 A JP 2001237136A JP 2000045389 A JP2000045389 A JP 2000045389A JP 2000045389 A JP2000045389 A JP 2000045389A JP 2001237136 A JP2001237136 A JP 2001237136A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来成膜されたＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜におい
て、２．０Ｔ以上の高い飽和磁束密度が得られるように
なった点は評価すべきものの、高密度記録が可能な磁気
記録ヘッド用のコア材料としては、保磁力を１．０Ｏｅ
以下にする必要があり、この点において未だ満足し得る
ものではない。 【解決手段】 主イオンソース１から発生したイオンビ
ームをターゲット２に衝突させることによりスパッタ粒
子を発生させ、その発生させたスパッタ粒子を、アシス
トイオンソース４から発生したイオンビームを基板３に
照射しながら、その基板３上に堆積させるデュアルイオ
ンビームスパッタ法によってＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜を成膜
するにあたり、ターゲート２に磁性材料としての鉄Ｆｅ
を用い、主イオンソース１に全ガス流量に対し６０％以
上でかつ８０％以下の流量の窒素ガスＮ2 を導入し、そ
してアシストイオンソース４のビーム電圧を１２０Ｖ以
上でかつ１８０Ｖ以下とした。
て、２．０Ｔ以上の高い飽和磁束密度が得られるように
なった点は評価すべきものの、高密度記録が可能な磁気
記録ヘッド用のコア材料としては、保磁力を１．０Ｏｅ
以下にする必要があり、この点において未だ満足し得る
ものではない。 【解決手段】 主イオンソース１から発生したイオンビ
ームをターゲット２に衝突させることによりスパッタ粒
子を発生させ、その発生させたスパッタ粒子を、アシス
トイオンソース４から発生したイオンビームを基板３に
照射しながら、その基板３上に堆積させるデュアルイオ
ンビームスパッタ法によってＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜を成膜
するにあたり、ターゲート２に磁性材料としての鉄Ｆｅ
を用い、主イオンソース１に全ガス流量に対し６０％以
上でかつ８０％以下の流量の窒素ガスＮ2 を導入し、そ
してアシストイオンソース４のビーム電圧を１２０Ｖ以
上でかつ１８０Ｖ以下とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＶＣＲ（Ｖideo c
assette recorder）、磁気ディスク記録装置などに用い
る磁気ヘッド用軟磁性薄膜、特にＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の
成膜方法およびＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜に関するものであ
る。
assette recorder）、磁気ディスク記録装置などに用い
る磁気ヘッド用軟磁性薄膜、特にＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の
成膜方法およびＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気記録装置の小型化、大容量化
への要請から磁気記録の高密度化を図るために、記録媒
体の高保磁力化と磁気ヘッドの狭トラック化が進んでい
る。高保磁力媒体を飽和記録するためには高飽和磁束密
度を持つ記録ヘッドコア用の軟磁性薄膜が必要である。
実際に、固定ディスク装置においては、記録密度の向上
とともに、記録ヘッド用のコア材料は、飽和磁束密度
０．５Ｔのフェライトから１．０ＴのＮｉ80Ｆｅ20、
１．６ＴのＮｉ50Ｆｅ50へと変遷してきた。
への要請から磁気記録の高密度化を図るために、記録媒
体の高保磁力化と磁気ヘッドの狭トラック化が進んでい
る。高保磁力媒体を飽和記録するためには高飽和磁束密
度を持つ記録ヘッドコア用の軟磁性薄膜が必要である。
実際に、固定ディスク装置においては、記録密度の向上
とともに、記録ヘッド用のコア材料は、飽和磁束密度
０．５Ｔのフェライトから１．０ＴのＮｉ80Ｆｅ20、
１．６ＴのＮｉ50Ｆｅ50へと変遷してきた。
【０００３】今後、記録密度の一層の向上を図るために
は、より大きな飽和磁束密度をもつ軟磁性薄膜が必要で
ある。こうした状況で、鉄を主成分とした高飽和磁束密
度をもつ軟磁性薄膜材料の研究が精力的に行われてい
る。代表的なものとしては、僅かな窒素を含むＦｅ−Ｎ
軟磁性薄膜がある。この膜はイオンビームスパッタ法で
成膜されたものであり、飽和磁束密度が２．４Ｔと大き
く、保磁力が2.0 Ｏｅ程度である（Ｎ.Terada,Ｙ.Hosh
i, Ｍ.Naoe,Ｓ.Yamanaka,“SYNTHESIS OF ION-NITRIDE
FILMS BY MEAMS OF ION BEAM DEPOSITION”ＩＥＥＥ
Ｔrans. Ｍagn.ＭＡＧ−２０,pp.1451−1453 ,(1984)参
照）。
は、より大きな飽和磁束密度をもつ軟磁性薄膜が必要で
ある。こうした状況で、鉄を主成分とした高飽和磁束密
度をもつ軟磁性薄膜材料の研究が精力的に行われてい
る。代表的なものとしては、僅かな窒素を含むＦｅ−Ｎ
軟磁性薄膜がある。この膜はイオンビームスパッタ法で
成膜されたものであり、飽和磁束密度が２．４Ｔと大き
く、保磁力が2.0 Ｏｅ程度である（Ｎ.Terada,Ｙ.Hosh
i, Ｍ.Naoe,Ｓ.Yamanaka,“SYNTHESIS OF ION-NITRIDE
FILMS BY MEAMS OF ION BEAM DEPOSITION”ＩＥＥＥ
Ｔrans. Ｍagn.ＭＡＧ−２０,pp.1451−1453 ,(1984)参
照）。
【０００４】イオンビームスパッタ法は、軟磁性薄膜が
堆積される基板へのプラズマの影響がなく、基板の温度
制御が可能、１０-5Torr台の低ガスでの膜堆積が可能、
およびイオンビーム電圧と電流が独立に制御可能である
などの優れた特長を有している。
堆積される基板へのプラズマの影響がなく、基板の温度
制御が可能、１０-5Torr台の低ガスでの膜堆積が可能、
およびイオンビーム電圧と電流が独立に制御可能である
などの優れた特長を有している。
【０００５】また、デュアルイオンビームスパッタ法
は、上記イオンビームスパッタ法の特長に加え、さらに
膜堆積中に基板をイオン照射することによって膜構造を
様々に変化させることが可能であるという特長を有して
いる。例えば、永久保らはデュアルイオンビームスパッ
タ法でＦｅ−Ｎ膜の成膜を試みている（Ｍ.Nagakubo,
Ｔ.Yamamoto,Ｍ.Naoe,“SOFT MAGNETISM AND MICRO-STR
UCTURE OF ION FILMS BYION BEAM SPUTTERING”Ｊ.Ma
gn. Soc.Jpn.,13, Suppl.,S1,pp.323−328,(1989)参
照）。しかし、この場合においても保磁力は1.5 Ｏｅ程
度と大きい。
は、上記イオンビームスパッタ法の特長に加え、さらに
膜堆積中に基板をイオン照射することによって膜構造を
様々に変化させることが可能であるという特長を有して
いる。例えば、永久保らはデュアルイオンビームスパッ
タ法でＦｅ−Ｎ膜の成膜を試みている（Ｍ.Nagakubo,
Ｔ.Yamamoto,Ｍ.Naoe,“SOFT MAGNETISM AND MICRO-STR
UCTURE OF ION FILMS BYION BEAM SPUTTERING”Ｊ.Ma
gn. Soc.Jpn.,13, Suppl.,S1,pp.323−328,(1989)参
照）。しかし、この場合においても保磁力は1.5 Ｏｅ程
度と大きい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来成膜され
た軟磁性薄膜、特に、Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜において、
２．０Ｔ以上の高い飽和磁束密度が得られるようになっ
た点は評価すべきものの、高密度記録が可能な磁気記録
ヘッド用のコア材料としては、保磁力を1.0 Ｏｅ以下に
する必要があり、この点において、従来のＦｅ−Ｎ軟磁
性薄膜は未だ満足し得るものではない。
た軟磁性薄膜、特に、Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜において、
２．０Ｔ以上の高い飽和磁束密度が得られるようになっ
た点は評価すべきものの、高密度記録が可能な磁気記録
ヘッド用のコア材料としては、保磁力を1.0 Ｏｅ以下に
する必要があり、この点において、従来のＦｅ−Ｎ軟磁
性薄膜は未だ満足し得るものではない。
【０００７】本発明の目的は、飽和磁束密度、保磁力お
よび有効透磁率のいずれにおいても、高密度記録用磁気
記録ヘッド用のコア材料となり得るＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜
の成膜方法およびＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜を提供することに
ある。
よび有効透磁率のいずれにおいても、高密度記録用磁気
記録ヘッド用のコア材料となり得るＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜
の成膜方法およびＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の成膜方法は、主
イオンソースから発生したイオンビームをターゲットに
衝突させることによりスパッタ粒子を発生させ、該発生
させたスパッタ粒子を、アシストイオンソースから発生
したイオンビームを基板に照射しながら、該基板上に堆
積させるデュアルイオンビームスパッタ法によってＦｅ
−Ｎ軟磁性薄膜を成膜するにあたり、前記ターゲートに
磁性材料としての鉄Ｆｅを用い、前記主イオンソースに
全ガス流量に対し６０％以上でかつ８０％以下の流量の
窒素ガスＮ2 を導入し、そして前記アシストイオンソー
スのビーム電圧を１２０Ｖ以上でかつ１８０Ｖ以下とし
たことを特徴とするものである。
に、本発明によるＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の成膜方法は、主
イオンソースから発生したイオンビームをターゲットに
衝突させることによりスパッタ粒子を発生させ、該発生
させたスパッタ粒子を、アシストイオンソースから発生
したイオンビームを基板に照射しながら、該基板上に堆
積させるデュアルイオンビームスパッタ法によってＦｅ
−Ｎ軟磁性薄膜を成膜するにあたり、前記ターゲートに
磁性材料としての鉄Ｆｅを用い、前記主イオンソースに
全ガス流量に対し６０％以上でかつ８０％以下の流量の
窒素ガスＮ2 を導入し、そして前記アシストイオンソー
スのビーム電圧を１２０Ｖ以上でかつ１８０Ｖ以下とし
たことを特徴とするものである。
【０００９】また、本発明によるＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜
は、上記本発明による成膜方法により成膜されたＦｅ−
Ｎ軟磁性薄膜であって、飽和磁束密度が２．１Ｔ以上、
保磁力が1.0 Ｏｅ以下、そして高周波有効透磁率が２３
００以上であることを特徴とするものである。
は、上記本発明による成膜方法により成膜されたＦｅ−
Ｎ軟磁性薄膜であって、飽和磁束密度が２．１Ｔ以上、
保磁力が1.0 Ｏｅ以下、そして高周波有効透磁率が２３
００以上であることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照し、発明の
実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図１
は、本発明によるＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜をデュアルイオン
ビームスパッタ法によって基板上に堆積させるためのス
パッタ装置の構成を、上面から見た各構成要素の配置図
で示している。図１において、１は主イオンソース、２
はターゲット、３は基板、および４はアシストイオンソ
ースであり、これらはいずれも真空容器内に配置されて
いる。
実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図１
は、本発明によるＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜をデュアルイオン
ビームスパッタ法によって基板上に堆積させるためのス
パッタ装置の構成を、上面から見た各構成要素の配置図
で示している。図１において、１は主イオンソース、２
はターゲット、３は基板、および４はアシストイオンソ
ースであり、これらはいずれも真空容器内に配置されて
いる。
【００１１】図１を参照して、Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜が基
板３上に形成される過程を説明する。まず、主イオンソ
ース１からイオンビームを発生させ、その発生したイオ
ンビームをターゲット２（以下に説明するように、純度
９９．９９％のＦｅを使用する）に衝突させる。これに
よって叩き出されたスパッタ粒子（Ｆｅ粒子）が基板３
上に堆積される。その際、アシストイオンソース４から
アシストイオンビームを基板３に照射することで基板上
に堆積される薄膜（Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜）の特性を変化
させることができる。
板３上に形成される過程を説明する。まず、主イオンソ
ース１からイオンビームを発生させ、その発生したイオ
ンビームをターゲット２（以下に説明するように、純度
９９．９９％のＦｅを使用する）に衝突させる。これに
よって叩き出されたスパッタ粒子（Ｆｅ粒子）が基板３
上に堆積される。その際、アシストイオンソース４から
アシストイオンビームを基板３に照射することで基板上
に堆積される薄膜（Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜）の特性を変化
させることができる。
【００１２】図２は、図１中の主イオンソース１および
アシストイオンソース４（ともに同一構造）の構造を断
面図で示している。この種のイオンソースは、スパッタ
装置に広く使用されているので、その動作説明は省略す
るが、本発明で言うアシストイオンソース４のビーム電
圧とは、図２中のアクセラレータグリッドに印加する電
圧のことである。
アシストイオンソース４（ともに同一構造）の構造を断
面図で示している。この種のイオンソースは、スパッタ
装置に広く使用されているので、その動作説明は省略す
るが、本発明で言うアシストイオンソース４のビーム電
圧とは、図２中のアクセラレータグリッドに印加する電
圧のことである。
【００１３】また、本発明において、主イオンソース１
に導入される窒素ガスＮ2 は、図２中、そこから供給さ
れるものとしてガスｂで示されている。後述する表１に
おいて、主イオンソース１およびアシストイオンソース
４に導入される窒素ガスＮ2の流量比（それぞれ、Ｐｎ
／ＰｔｍおよびＰｎ／Ｐｔａ）が０％であるとの表示
は、そこには窒素ガスを導入しないことを意味してい
る。また、図２中、ガスａは、ここからアルゴン、クリ
プトン、あるいはキセノンなどのスパッタ不活性ガスが
供給されることを示している。
に導入される窒素ガスＮ2 は、図２中、そこから供給さ
れるものとしてガスｂで示されている。後述する表１に
おいて、主イオンソース１およびアシストイオンソース
４に導入される窒素ガスＮ2の流量比（それぞれ、Ｐｎ
／ＰｔｍおよびＰｎ／Ｐｔａ）が０％であるとの表示
は、そこには窒素ガスを導入しないことを意味してい
る。また、図２中、ガスａは、ここからアルゴン、クリ
プトン、あるいはキセノンなどのスパッタ不活性ガスが
供給されることを示している。
【００１４】上記において、主イオンソース１と、アシ
ストイオンソース４にはともに、米国Ｉｏｎ Ｔｅｃ
ｈ．社製のホローカソード型イオンソースを用いた。タ
ーゲット２には純度９９．９９ａｔ％の鉄Ｆｅを使用
し、真空容器内を真空度２×１０ -8Torr以下まで排気し
た後、主イオンソース１のビーム電圧１０００〜１２０
０Ｖ、ビーム電流１２０ｍＡ、および窒素ガスＮ2 の窒
素流量比０〜８４％、全ガス圧０．８〜４．５×１０-4
Torrの成膜条件で成膜した。また、基板３はターゲット
と平行に設置し毎分５回転で自転させた。なお、これら
の成膜条件は、必ずしも本発明で規定される成膜条件を
満たしているものではないことに留意されたい（後述す
る比較例を含んでいるため）。
ストイオンソース４にはともに、米国Ｉｏｎ Ｔｅｃ
ｈ．社製のホローカソード型イオンソースを用いた。タ
ーゲット２には純度９９．９９ａｔ％の鉄Ｆｅを使用
し、真空容器内を真空度２×１０ -8Torr以下まで排気し
た後、主イオンソース１のビーム電圧１０００〜１２０
０Ｖ、ビーム電流１２０ｍＡ、および窒素ガスＮ2 の窒
素流量比０〜８４％、全ガス圧０．８〜４．５×１０-4
Torrの成膜条件で成膜した。また、基板３はターゲット
と平行に設置し毎分５回転で自転させた。なお、これら
の成膜条件は、必ずしも本発明で規定される成膜条件を
満たしているものではないことに留意されたい（後述す
る比較例を含んでいるため）。
【００１５】堆積させた膜厚は９０〜１１０ｎｍであ
り、成膜後、５×１０-7Torr以下の真空中において２５
０℃で１時間熱処理した。成膜した薄膜の飽和磁束密度
Ｂs と保磁力Ｈc を振動試料型磁力計を使用して測定し
た。また、高周波透磁率はパーミアンスメータを使用し
て０．５〜１２０ＭＨｚにおける複素透磁率μ′＋ｊ
μ″（ただし、μ′は実部、μ″は虚部）を測定した。
り、成膜後、５×１０-7Torr以下の真空中において２５
０℃で１時間熱処理した。成膜した薄膜の飽和磁束密度
Ｂs と保磁力Ｈc を振動試料型磁力計を使用して測定し
た。また、高周波透磁率はパーミアンスメータを使用し
て０．５〜１２０ＭＨｚにおける複素透磁率μ′＋ｊ
μ″（ただし、μ′は実部、μ″は虚部）を測定した。
【００１６】以下に、Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜成膜時の成膜
条件として本発明で規定した条件、すなわち、主イオン
ソースに全ガス流量Ｐtmに対し６０％以上でかつ８０％
以下の流量Ｐn の窒素ガスＮ2 を導入すること、および
アシストイオンソースのビーム電圧Ｖa が１２０Ｖ以上
でかつ１８０Ｖ以下であることを同時に満たす本発明の
実施例と、上記条件を満たさないで成膜された比較例お
よび従来例（この従来例とは、本発明者らが成膜したも
のではなく、上述した永久保らの文献に記載されている
成膜条件および膜の特性である。）とについて、成膜条
件と得られたＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の諸特性を比較する。
条件として本発明で規定した条件、すなわち、主イオン
ソースに全ガス流量Ｐtmに対し６０％以上でかつ８０％
以下の流量Ｐn の窒素ガスＮ2 を導入すること、および
アシストイオンソースのビーム電圧Ｖa が１２０Ｖ以上
でかつ１８０Ｖ以下であることを同時に満たす本発明の
実施例と、上記条件を満たさないで成膜された比較例お
よび従来例（この従来例とは、本発明者らが成膜したも
のではなく、上述した永久保らの文献に記載されている
成膜条件および膜の特性である。）とについて、成膜条
件と得られたＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の諸特性を比較する。
【００１７】表１は、これら各例ごとの成膜条件と得ら
れたＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の特性例を示している。
れたＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の特性例を示している。
【表１】
【００１８】表１において、左端からＰn ／Ｐtm（主イ
オンソースの窒素ガスＮ2 の流量比）、Ｖa （アシスト
イオンソースのビーム電圧）、およびＰn ／Ｐta（アシ
ストイオンソースに窒素ガスＮ2 を導入した場合の窒素
ガスＮ2 の流量比）は、Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜の成膜条件
を示している。また、得られたＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の特
性は、左から上述したＢs （飽和磁束密度）、Ｈc （保
磁力）、およびμ′１０ＭＨｚ（１０ＭＨｚにおける複
素透磁率の実部（有効透磁率））である。
オンソースの窒素ガスＮ2 の流量比）、Ｖa （アシスト
イオンソースのビーム電圧）、およびＰn ／Ｐta（アシ
ストイオンソースに窒素ガスＮ2 を導入した場合の窒素
ガスＮ2 の流量比）は、Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜の成膜条件
を示している。また、得られたＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の特
性は、左から上述したＢs （飽和磁束密度）、Ｈc （保
磁力）、およびμ′１０ＭＨｚ（１０ＭＨｚにおける複
素透磁率の実部（有効透磁率））である。
【００１９】表１を参照するに、主イオンソースへの窒
素流量比Ｐn ／Ｐtmが６０〜８０％、アシストイオンソ
ースのビーム電圧Ｖa が１２０〜１８０Ｖの両条件を満
たすときにおいて飽和磁束密度Ｂs は２．１Ｔ、保磁力
Ｈc は1.0 Ｏｅ以下、１０ＭＨｚでの有効透磁率μ′は
２３００以上が実現されている（いずれも、本発明の実
施例において）。Ｐn ／Ｐtm＝０（表１の、比較例１１
〜従来例１４までの例）は、窒素ガスＮ2 を主イオンソ
ースでなくアシストイオンソースへ導入した場合であ
り、このときアシストイオンソースへの窒素流量比Ｐn
／Ｐtaあるいは同じイオンソースのビーム電圧Ｖa を変
化させても、保磁力Ｈc は1.3 Ｏｅ以上と大きく、また
１０ＭＨｚでの有効透磁率μ′は４７０以下と小さい
（ただし、従来例１４の場合を除く）。このほか、窒素
ガスＮ2 を基板付近へフローすることで窒素ガスＮ2 を
導入する場合についても調べたか、保磁力Ｈc は2.0 Ｏ
ｅ以上に大きくなった。つまり、本発明における所望の
特性、すなわち、飽和磁束密度をほぼ２．１Ｔ以上、保
磁力を1.0 Ｏｅ以下、そして有効透磁率を２３００以上
にするためには、窒素ガスＮ2 を主イオンソースへ導入
することが肝要であることが判明した。
素流量比Ｐn ／Ｐtmが６０〜８０％、アシストイオンソ
ースのビーム電圧Ｖa が１２０〜１８０Ｖの両条件を満
たすときにおいて飽和磁束密度Ｂs は２．１Ｔ、保磁力
Ｈc は1.0 Ｏｅ以下、１０ＭＨｚでの有効透磁率μ′は
２３００以上が実現されている（いずれも、本発明の実
施例において）。Ｐn ／Ｐtm＝０（表１の、比較例１１
〜従来例１４までの例）は、窒素ガスＮ2 を主イオンソ
ースでなくアシストイオンソースへ導入した場合であ
り、このときアシストイオンソースへの窒素流量比Ｐn
／Ｐtaあるいは同じイオンソースのビーム電圧Ｖa を変
化させても、保磁力Ｈc は1.3 Ｏｅ以上と大きく、また
１０ＭＨｚでの有効透磁率μ′は４７０以下と小さい
（ただし、従来例１４の場合を除く）。このほか、窒素
ガスＮ2 を基板付近へフローすることで窒素ガスＮ2 を
導入する場合についても調べたか、保磁力Ｈc は2.0 Ｏ
ｅ以上に大きくなった。つまり、本発明における所望の
特性、すなわち、飽和磁束密度をほぼ２．１Ｔ以上、保
磁力を1.0 Ｏｅ以下、そして有効透磁率を２３００以上
にするためには、窒素ガスＮ2 を主イオンソースへ導入
することが肝要であることが判明した。
【００２０】図３は、窒素ガスＮ2 を主イオンソースに
導入した場合において、主イオンソースの窒素ガスＮ2
の流量比Ｐn ／Ｐtmと得られたＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の諸
特性のうち、特に保磁力Ｈc との関係を示している。こ
のときのアシストイオンソースのビーム電圧Ｖa は１２
５Ｖである。流量比Ｐn ／Ｐtm＝０は主イオンソースに
窒素Ｎ2 を導入しない（この場合は、Ｋr ガスだけを導
入する）でスパッタした場合を意味している。流量比Ｐ
n ／Ｐtmを０から次第に大きくすることによって膜の保
磁力Ｈc が小さくなり、特に流量比Ｐn ／Ｐtmを６０〜
８０％とすることによって、１．０Ｏｅ以下の保磁力Ｈ
c が得られた。
導入した場合において、主イオンソースの窒素ガスＮ2
の流量比Ｐn ／Ｐtmと得られたＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の諸
特性のうち、特に保磁力Ｈc との関係を示している。こ
のときのアシストイオンソースのビーム電圧Ｖa は１２
５Ｖである。流量比Ｐn ／Ｐtm＝０は主イオンソースに
窒素Ｎ2 を導入しない（この場合は、Ｋr ガスだけを導
入する）でスパッタした場合を意味している。流量比Ｐ
n ／Ｐtmを０から次第に大きくすることによって膜の保
磁力Ｈc が小さくなり、特に流量比Ｐn ／Ｐtmを６０〜
８０％とすることによって、１．０Ｏｅ以下の保磁力Ｈ
c が得られた。
【００２１】図４はアシストイオンソースのビーム電圧
Ｖa と、図３の場合と同様、保磁力Ｈc との関係を示し
ている。このときの主イオンソースの窒素ガスＮ2 の流
量比Ｐn ／Ｐtmは７２％である。Ｖa ＝０は基板へのア
シストイオンビーム照射がないときであり、適当なビー
ム電圧Ｖa によって保磁力Ｈc が小さくなることが分か
る。特に、Ｖa ＝１２０〜１８０Ｖにおいて1.0 Ｏｅ以
下の保磁力Ｈc が得られた。
Ｖa と、図３の場合と同様、保磁力Ｈc との関係を示し
ている。このときの主イオンソースの窒素ガスＮ2 の流
量比Ｐn ／Ｐtmは７２％である。Ｖa ＝０は基板へのア
シストイオンビーム照射がないときであり、適当なビー
ム電圧Ｖa によって保磁力Ｈc が小さくなることが分か
る。特に、Ｖa ＝１２０〜１８０Ｖにおいて1.0 Ｏｅ以
下の保磁力Ｈc が得られた。
【００２２】図５は、本発明と従来例とによりそれぞれ
成膜されたＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜について、複素透磁率
μ′（実部）およびμ″（虚部）の周波数特性をそれぞ
れ示している。ここでは、本発明に係るものとして、表
１に示す実施例９を選び、また、従来例として、表１に
従来例１４として示されるものを選んだ。測定条件とし
ては、パーミアンスメータを使用し、印加磁界１ｍＯｅ
ｏ−ｐでの複素透磁率μ′（実部）およびμ″（虚部）
の周波数特性を測定した。図５から明らかなように、測
定周波数０．５〜１２０ＭＨｚの全域において、本発明
に係るものの方が複素透磁率μ′（実部）は２．５倍以
上大きいことが、また、μ″（虚部）の周波数特性は両
者（本発明および従来）とも同等であることが分かる。
成膜されたＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜について、複素透磁率
μ′（実部）およびμ″（虚部）の周波数特性をそれぞ
れ示している。ここでは、本発明に係るものとして、表
１に示す実施例９を選び、また、従来例として、表１に
従来例１４として示されるものを選んだ。測定条件とし
ては、パーミアンスメータを使用し、印加磁界１ｍＯｅ
ｏ−ｐでの複素透磁率μ′（実部）およびμ″（虚部）
の周波数特性を測定した。図５から明らかなように、測
定周波数０．５〜１２０ＭＨｚの全域において、本発明
に係るものの方が複素透磁率μ′（実部）は２．５倍以
上大きいことが、また、μ″（虚部）の周波数特性は両
者（本発明および従来）とも同等であることが分かる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、本発明成膜方法を用い
て成膜したＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜は飽和磁束密度が高く、
保磁力が小さく、また高周波有効透磁率が高いといった
優れた磁気特性を有する。また、本発明成膜方法も高飽
和磁束密度をもつＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜を成膜するうえで
きわめて有効な成膜方法である。
て成膜したＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜は飽和磁束密度が高く、
保磁力が小さく、また高周波有効透磁率が高いといった
優れた磁気特性を有する。また、本発明成膜方法も高飽
和磁束密度をもつＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜を成膜するうえで
きわめて有効な成膜方法である。
【図１】 本発明によるＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜をデュアル
イオンビームスパッタ法によって基板上に堆積させるた
めのスパッタ装置の構成を、上面から見た各構成要素の
配置図で示している。
イオンビームスパッタ法によって基板上に堆積させるた
めのスパッタ装置の構成を、上面から見た各構成要素の
配置図で示している。
【図２】 図１中の主イオンソースおよびアシストイオ
ンソースの構造を断面図で示している。
ンソースの構造を断面図で示している。
【図３】 窒素ガスＮ2 を主イオンソースに導入した場
合において、主イオンソースの窒素ガスＮ2 の流量比Ｐ
n ／Ｐtmと得られたＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の保磁力Ｈc と
の関係を示している。
合において、主イオンソースの窒素ガスＮ2 の流量比Ｐ
n ／Ｐtmと得られたＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜の保磁力Ｈc と
の関係を示している。
【図４】 アシストイオンソースのビーム電圧Ｖa と保
磁力Ｈc との関係を示している。
磁力Ｈc との関係を示している。
【図５】 本発明と従来例とによりそれぞれ成膜された
Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜について、複素透磁率μ′（実部）
およびμ″（虚部）の周波数特性をそれぞれ示してい
る。
Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜について、複素透磁率μ′（実部）
およびμ″（虚部）の周波数特性をそれぞれ示してい
る。
１ 主イオンソース ２ ターゲット ３ 基板 ４ アシストイオンソース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉城 孝彦 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Ｆターム(参考） 5D033 BA03 DA03 5E049 AA01 AA09 BA11 GC06 GC08
Claims (2)
- 【請求項１】 主イオンソースから発生したイオンビー
ムをターゲットに衝突させることによりスパッタ粒子を
発生させ、該発生させたスパッタ粒子を、アシストイオ
ンソースから発生したイオンビームを基板に照射しなが
ら、該基板上に堆積させるデュアルイオンビームスパッ
タ法によってＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜を成膜するにあたり、 前記ターゲートに磁性材料としての鉄Ｆｅを用い、前記
主イオンソースに全ガス流量に対し６０％以上でかつ８
０％以下の流量の窒素ガスＮ2 を導入し、そして前記ア
シストイオンソースのビーム電圧を１２０Ｖ以上でかつ
１８０Ｖ以下としたことを特徴とするＦｅ−Ｎ軟磁性薄
膜の成膜方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の成膜方法により成膜され
たＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜であって、飽和磁束密度が２．１
Ｔ以上、保磁力が1.0 Ｏｅ以下、そして高周波有効透磁
率が２３００以上であることを特徴とするＦｅ−Ｎ軟磁
性薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000045389A JP2001237136A (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜の成膜方法およびＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000045389A JP2001237136A (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜の成膜方法およびＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001237136A true JP2001237136A (ja) | 2001-08-31 |
Family
ID=18567983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000045389A Pending JP2001237136A (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | Ｆｅ−Ｎ軟磁性薄膜の成膜方法およびＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001237136A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106929812A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-07-07 | 石家庄铁道大学 | 一种在MgO（111）基片上外延生长多种相结构氮化铁薄膜的方法 |
-
2000
- 2000-02-23 JP JP2000045389A patent/JP2001237136A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106929812A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-07-07 | 石家庄铁道大学 | 一种在MgO（111）基片上外延生长多种相结构氮化铁薄膜的方法 |
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