JP2674435B2 - 金属磁性膜及びその製造方法 - Google Patents
金属磁性膜及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2674435B2 JP2674435B2 JP4229516A JP22951692A JP2674435B2 JP 2674435 B2 JP2674435 B2 JP 2674435B2 JP 4229516 A JP4229516 A JP 4229516A JP 22951692 A JP22951692 A JP 22951692A JP 2674435 B2 JP2674435 B2 JP 2674435B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- substrate temperature
- metal magnetic
- femn
- magnetic film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属磁性膜及びその製造
方法に関し、詳しくはタンタル（Ｔａ）、ジルコニウム
（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）の中か
ら選択した少なくとも一種類の元素と鉄（Ｆｅ）と窒素
（Ｎ）とを主成分とする軟磁性材料からなる金属軟磁性
膜（以下、ＦｅＭＮ膜と称す。但し、ＭはＴａ、Ｚｒ、
Ｈｆ、Ｔｉから選択した元素、Ｎは窒素である。）及び
その製造方法に関するものである。
方法に関し、詳しくはタンタル（Ｔａ）、ジルコニウム
（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）の中か
ら選択した少なくとも一種類の元素と鉄（Ｆｅ）と窒素
（Ｎ）とを主成分とする軟磁性材料からなる金属軟磁性
膜（以下、ＦｅＭＮ膜と称す。但し、ＭはＴａ、Ｚｒ、
Ｈｆ、Ｔｉから選択した元素、Ｎは窒素である。）及び
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録の高密度化に伴い、飽和磁束密
度の高い金属軟磁性材料、例えばセンダストやアモルフ
ァスを磁気コアとする磁気ヘッドが実用化されている。
最近では、更に高い飽和磁束密度を有するＦｅＭＮ膜か
らなる磁性膜を用いた積層型磁気ヘッドやメタルインギ
ャップ（ＭＩＧ）ヘッドが知られている。
度の高い金属軟磁性材料、例えばセンダストやアモルフ
ァスを磁気コアとする磁気ヘッドが実用化されている。
最近では、更に高い飽和磁束密度を有するＦｅＭＮ膜か
らなる磁性膜を用いた積層型磁気ヘッドやメタルインギ
ャップ（ＭＩＧ）ヘッドが知られている。
【０００３】上記ＦｅＭＮ膜を形成するに際しては、ス
パッタリング等の物理的気相成膜法が用いられ、その一
例としてスパッタ装置を図１を参照して示す。上記スパ
ッタ装置（Ａ）は、真空チャンバ（１）内の下部にＦｅ
Ｍ材料からなる平板状ターゲット（２）を収納すると共
に、その上方に対向して基板ホルダ（３）を配設したも
ので、外部の冷却装置（４）から導出した水冷用管路
（５）を基板ホルダ（３）に連続して埋設し、スパッタ
時に発生する基板温度上昇を流水にて冷却している。
パッタリング等の物理的気相成膜法が用いられ、その一
例としてスパッタ装置を図１を参照して示す。上記スパ
ッタ装置（Ａ）は、真空チャンバ（１）内の下部にＦｅ
Ｍ材料からなる平板状ターゲット（２）を収納すると共
に、その上方に対向して基板ホルダ（３）を配設したも
ので、外部の冷却装置（４）から導出した水冷用管路
（５）を基板ホルダ（３）に連続して埋設し、スパッタ
時に発生する基板温度上昇を流水にて冷却している。
【０００４】上記構成において、基板ホルダ（３）の下
面に成膜基板（６）を装着すると、一定温度に保持して
アルゴンイオンによりターゲット（２）を叩き、反応性
スパッタリングによって窒素と反応させ、成膜基板
（６）上にスパッタ蒸着してＦｅＭＮ膜を形成する。
面に成膜基板（６）を装着すると、一定温度に保持して
アルゴンイオンによりターゲット（２）を叩き、反応性
スパッタリングによって窒素と反応させ、成膜基板
（６）上にスパッタ蒸着してＦｅＭＮ膜を形成する。
【０００５】上記ＦｅＭＮ膜は、成膜後に適度の熱処理
を施すことによって、図２に示すように、Ｆｅ原子
（７）…を微小のＭＮ相（８）…で被覆してα−Ｆｅ相
構造が無配向の微結晶構造を形成し、良好な軟磁気特性
を示すことが知られている。例えば、Ｍがタンタルの場
合、８〜１３ａｔ％（Ｔａ）、１０〜１５％（Ｎ）、残
りが鉄の組成範囲で、飽和磁束密度（４πＭｓ）が１４
〜１７キロガウス、保磁力（Ｈｃ）が０．１エルステッ
ド、磁歪定数（λ）が１×１０-6以下である。
を施すことによって、図２に示すように、Ｆｅ原子
（７）…を微小のＭＮ相（８）…で被覆してα−Ｆｅ相
構造が無配向の微結晶構造を形成し、良好な軟磁気特性
を示すことが知られている。例えば、Ｍがタンタルの場
合、８〜１３ａｔ％（Ｔａ）、１０〜１５％（Ｎ）、残
りが鉄の組成範囲で、飽和磁束密度（４πＭｓ）が１４
〜１７キロガウス、保磁力（Ｈｃ）が０．１エルステッ
ド、磁歪定数（λ）が１×１０-6以下である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、スパッタ成膜時に基板冷却効率の変動等によって基
板温度が毎回変化し、それによりＦｅＭＮ膜の膜構造や
軟磁気特性が変化して常に同じ特性の成膜を安定して得
られない点である。即ち、図３〜図６に示す各特性にお
いて、まず図４（ａ）（ｂ）に示すように、ＦｅＭＮ膜
（３μｍ膜厚）の内部応力（σ）及び磁歪定数（λ）の
基板温度依存性を示すグラフにおいて、ＦｅＭＮ膜の内
部応力（σ）は、基板温度（Ｔｓ）が２００°Ｃを越え
ると、急激に減少すると共に、磁歪定数（λ）は急激に
増加し、それぞれ特性が低下する。又、図５に示すよう
に、Ｘ線回折によるＦｅＭＮ膜の結晶性の基板温度依存
性を示すグラフにおいて、基板温度（Ｔｓ）が２５０°
Ｃの時、Ｆｅ3Ｎが生成する［回折角度（２θ）が６０
°付近］ことが知られ、ＳＥＭによる３μｍ膜厚の膜断
面構造で膜厚方向に延びた柱状構造が現われることを確
認している。一方、基板温度（Ｔｓ）が８０°Ｃ及び１
４０°ＣではＦｅ3Ｎの生成は見られず、且つ、ＳＥＭ
による３μｍ膜厚の膜断面構造で柱状構造は現われな
い。又、図６（ａ）（ｂ）に示すように、Ｘ線回折によ
るＦｅＭＮ膜の各膜厚における結晶性の基板温度依存性
を示すグラフにおいて、膜厚（δ）が大きくなると、ス
パッタ時間が長くなって基板温度（Ｔｓ）が上昇し、２
〜３μｍ膜厚で同様にＦｅ3Ｎや Ｆｅ4Ｎが生成し、Ｓ
ＥＭによる３μｍ膜厚の膜断面構造で柱状構造が現われ
る。しかし、１μｍ膜厚では柱状構造は現われないこと
を確認している。更に、図３（ｂ）に示すように、Ｆｅ
ＭＮ膜の保磁力の基板温度依存性を示すグラフにおい
て、成膜完了時（図示例では３μｍ厚に成膜）の基板温
度（Ｔｓ）が２００°Ｃを越えた場合、保磁力（Ｈｃ）
が大きくなって特性が低下する。
は、スパッタ成膜時に基板冷却効率の変動等によって基
板温度が毎回変化し、それによりＦｅＭＮ膜の膜構造や
軟磁気特性が変化して常に同じ特性の成膜を安定して得
られない点である。即ち、図３〜図６に示す各特性にお
いて、まず図４（ａ）（ｂ）に示すように、ＦｅＭＮ膜
（３μｍ膜厚）の内部応力（σ）及び磁歪定数（λ）の
基板温度依存性を示すグラフにおいて、ＦｅＭＮ膜の内
部応力（σ）は、基板温度（Ｔｓ）が２００°Ｃを越え
ると、急激に減少すると共に、磁歪定数（λ）は急激に
増加し、それぞれ特性が低下する。又、図５に示すよう
に、Ｘ線回折によるＦｅＭＮ膜の結晶性の基板温度依存
性を示すグラフにおいて、基板温度（Ｔｓ）が２５０°
Ｃの時、Ｆｅ3Ｎが生成する［回折角度（２θ）が６０
°付近］ことが知られ、ＳＥＭによる３μｍ膜厚の膜断
面構造で膜厚方向に延びた柱状構造が現われることを確
認している。一方、基板温度（Ｔｓ）が８０°Ｃ及び１
４０°ＣではＦｅ3Ｎの生成は見られず、且つ、ＳＥＭ
による３μｍ膜厚の膜断面構造で柱状構造は現われな
い。又、図６（ａ）（ｂ）に示すように、Ｘ線回折によ
るＦｅＭＮ膜の各膜厚における結晶性の基板温度依存性
を示すグラフにおいて、膜厚（δ）が大きくなると、ス
パッタ時間が長くなって基板温度（Ｔｓ）が上昇し、２
〜３μｍ膜厚で同様にＦｅ3Ｎや Ｆｅ4Ｎが生成し、Ｓ
ＥＭによる３μｍ膜厚の膜断面構造で柱状構造が現われ
る。しかし、１μｍ膜厚では柱状構造は現われないこと
を確認している。更に、図３（ｂ）に示すように、Ｆｅ
ＭＮ膜の保磁力の基板温度依存性を示すグラフにおい
て、成膜完了時（図示例では３μｍ厚に成膜）の基板温
度（Ｔｓ）が２００°Ｃを越えた場合、保磁力（Ｈｃ）
が大きくなって特性が低下する。
【０００７】即ち、基板温度（Ｔｓ）が２００°Ｃを越
えると、ＦｅＭＮ膜からなる金属磁性膜中にＦｅＮ相が
生成して柱状構造の成長が生じ、図２に示すＭＮ相
（８）…によるＦｅ原子（７）…の被覆を阻止し、α−
Ｆｅ相構造の微結晶化を妨げて軟磁気特性や応力が低下
する。
えると、ＦｅＭＮ膜からなる金属磁性膜中にＦｅＮ相が
生成して柱状構造の成長が生じ、図２に示すＭＮ相
（８）…によるＦｅ原子（７）…の被覆を阻止し、α−
Ｆｅ相構造の微結晶化を妨げて軟磁気特性や応力が低下
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属磁性膜と
して、タンタル、ジルコニウム、ハフニウム、チタンの
中から選択した少なくとも一種類の元素と鉄と窒素とを
主成分とする軟磁性材料において、窒化鉄相を含まない
ことを特徴とし、又、成膜基板温度を２００°Ｃ以下に
保持して物理的気相成膜法により上記磁性膜を形成す
る。
して、タンタル、ジルコニウム、ハフニウム、チタンの
中から選択した少なくとも一種類の元素と鉄と窒素とを
主成分とする軟磁性材料において、窒化鉄相を含まない
ことを特徴とし、又、成膜基板温度を２００°Ｃ以下に
保持して物理的気相成膜法により上記磁性膜を形成す
る。
【０００９】
【作用】上記技術的手段によれば、基板温度を２００°
Ｃ以下に保持してＦｅＭＮ膜からなる金属磁性膜を形成
すると、ＦｅＮ相が生成せず、良好な軟磁気特性を有す
る金属磁性膜が形成される。
Ｃ以下に保持してＦｅＭＮ膜からなる金属磁性膜を形成
すると、ＦｅＮ相が生成せず、良好な軟磁気特性を有す
る金属磁性膜が形成される。
【００１０】
【実施例】本発明に係る金属磁性膜及びその製造方法を
図１を参照して以下に説明する。本発明の特徴は、Ｆｅ
ＭＮ膜からなる金属磁性膜において、ＦｅＮ相を含まな
いようにしたことで、又、その製造方法としては、スパ
ッタ装置（Ａ）等の物理的気相成膜装置を用い、基板温
度（Ｔｓ）を２００°Ｃ以下に保持した状態で上記金属
磁性膜を成膜基板（６）に形成するようにしたことであ
る。それにより、図３（ａ）に示すように、ＦｅＭＮ膜
からなる金属磁性膜中にＦｅＮ相が生成されなくなる
と、例えば３μｍ膜厚までスパッタ成膜しても、保磁力
（Ｈｃ）が低い良好な軟磁気特性を有する金属磁性膜が
形成される。
図１を参照して以下に説明する。本発明の特徴は、Ｆｅ
ＭＮ膜からなる金属磁性膜において、ＦｅＮ相を含まな
いようにしたことで、又、その製造方法としては、スパ
ッタ装置（Ａ）等の物理的気相成膜装置を用い、基板温
度（Ｔｓ）を２００°Ｃ以下に保持した状態で上記金属
磁性膜を成膜基板（６）に形成するようにしたことであ
る。それにより、図３（ａ）に示すように、ＦｅＭＮ膜
からなる金属磁性膜中にＦｅＮ相が生成されなくなる
と、例えば３μｍ膜厚までスパッタ成膜しても、保磁力
（Ｈｃ）が低い良好な軟磁気特性を有する金属磁性膜が
形成される。
【００１１】この時、成膜時に基板温度（Ｔｓ）を２０
０°Ｃ以下に保持する手段として、冷却装置（４）から
水だけでなく、０°Ｃ以下で凝固点が低い冷媒、例えば
冷却アルコールや液体窒素を供給して局所的に冷却して
冷却効果を高める。又、基板ホルダ（３）として熱伝導
性の良い材質のもの、例えば銅や銀を用いて基板（６）
を直接、取り付けると、更に、冷却効果が促進される。
或いは、両手段を適宜、組み合わせても良い。
０°Ｃ以下に保持する手段として、冷却装置（４）から
水だけでなく、０°Ｃ以下で凝固点が低い冷媒、例えば
冷却アルコールや液体窒素を供給して局所的に冷却して
冷却効果を高める。又、基板ホルダ（３）として熱伝導
性の良い材質のもの、例えば銅や銀を用いて基板（６）
を直接、取り付けると、更に、冷却効果が促進される。
或いは、両手段を適宜、組み合わせても良い。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、物理的気相成膜法によ
りＦｅＭＮ膜からなる金属磁性膜を成膜するに際し、基
板温度を２００°Ｃ以下にしたから、ＦｅＭＮ膜中にＦ
ｅＮ相が生成されず、良好な軟磁気特性を有する金属磁
性膜が形成される。
りＦｅＭＮ膜からなる金属磁性膜を成膜するに際し、基
板温度を２００°Ｃ以下にしたから、ＦｅＭＮ膜中にＦ
ｅＮ相が生成されず、良好な軟磁気特性を有する金属磁
性膜が形成される。
【図１】スパッタ装置の一例を示す概略側面図である。
【図２】鉄の微結晶構造を示す概略図である。
【図３】（ａ）はＦｅＭＮ膜においてＦｅＮ相を含む場
合と含まない場合の保磁力の膜厚依存性を示すグラフで
ある。（ｂ）は３μｍ膜厚のＦｅＭＮ膜において保磁力
の基板温度依存性を示すグラフである。
合と含まない場合の保磁力の膜厚依存性を示すグラフで
ある。（ｂ）は３μｍ膜厚のＦｅＭＮ膜において保磁力
の基板温度依存性を示すグラフである。
【図４】（ａ）は３μｍ膜厚のＦｅＭＮ膜において内部
応力の基板温度依存性を示すグラフである。（ｂ）は３
μｍ膜厚のＦｅＭＮ膜において磁歪定数の基板温度依存
性を示すグラフである。
応力の基板温度依存性を示すグラフである。（ｂ）は３
μｍ膜厚のＦｅＭＮ膜において磁歪定数の基板温度依存
性を示すグラフである。
【図５】Ｘ線回折によるＦｅＭＮ膜の結晶性の基板温度
依存性を示すグラフである。
依存性を示すグラフである。
【図６】（ａ）（ｂ）はＸ線回折によるＦｅＭＮ膜の各
膜厚における結晶性の基板温度依存性を示すグラフであ
る。
膜厚における結晶性の基板温度依存性を示すグラフであ
る。
Ａ スパッタ装置 ２ ターゲット ３ 基板ホルダ ４ 冷却装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 41/18 Ｈ０１Ｆ 41/18
Claims (3)
- 【請求項１】タンタル、ジルコニウム、ハフニウム、チ
タンの中から選択した少なくとも一種類の元素と鉄と窒
素とを主成分とする軟磁性材料において、 窒化鉄相を含まず、 窒素の含有量が原子％で１０〜１５％であり成膜基板温
度を２００℃以下に保持して物理的気相成膜法により形
成されたことを特徴とする金属磁性膜。 - 【請求項２】成膜基板温度を２００℃以下に保持して物
理的気相成膜法によりタンタル、ジルコニウム、ハフニ
ウム、チタンの中から選択した少なくとも一種類の元素
と鉄と窒素とを主成分とする軟磁性材料であって、 窒化鉄相を含まず、 窒素の含有量が原子％で１０〜１５％である 磁性膜を形
成することを特徴とする金属磁性膜の製造方法。 - 【請求項３】選択した元素がタンタルである請求項２記
載の金属磁性膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4229516A JP2674435B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 金属磁性膜及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4229516A JP2674435B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 金属磁性膜及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0673527A JPH0673527A (ja) | 1994-03-15 |
| JP2674435B2 true JP2674435B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=16893401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4229516A Expired - Fee Related JP2674435B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 金属磁性膜及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2674435B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03237701A (ja) * | 1990-02-15 | 1991-10-23 | Mitsubishi Materials Corp | 鉄系軟磁性膜及びその製造方法 |
| JPH0423413A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 軟磁性薄膜とその製造方法並びに磁気ヘッド |
-
1992
- 1992-08-28 JP JP4229516A patent/JP2674435B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0673527A (ja) | 1994-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20060188743A1 (en) | Fept magnetic thin film having perpendicular magnetic anisotropy and method for preparation thereof | |
| JPS63299219A (ja) | 軟磁性薄膜 | |
| US5439754A (en) | Ferromagnetic film, method of manufacturing the same, and magnetic head | |
| JPH08273930A (ja) | 薄膜磁気素子およびその製造方法 | |
| US5154983A (en) | Magnetic alloy | |
| JP2674435B2 (ja) | 金属磁性膜及びその製造方法 | |
| JPH0744108B2 (ja) | 軟磁性薄膜 | |
| US5475554A (en) | Magnetic head using specified Fe Ta N Cu or Fe Ta N Ag alloy film | |
| JPH07116563B2 (ja) | Ｆｅ基軟磁性合金 | |
| JP2866911B2 (ja) | 磁気ヘッド | |
| JPH0368744A (ja) | 磁性薄膜 | |
| JPH0517608B2 (ja) | ||
| JPH03263306A (ja) | 磁性体膜および磁気ヘッド | |
| JP2556863B2 (ja) | Ｆｅ基磁性合金膜 | |
| Katori et al. | Soft magnetic properties for Fe-Al-Nb-NO films | |
| JPH0772928B2 (ja) | 磁気ヘッド | |
| JP2698864B2 (ja) | 軟磁性薄膜の製造方法 | |
| JP2808547B2 (ja) | 複合磁気ヘッド | |
| JP4308963B2 (ja) | 磁気素子 | |
| JP2774702B2 (ja) | 軟磁性薄膜およびそれを用いた薄膜磁気ヘッド | |
| Choh et al. | The effects of an applied magnetic field on the magnetic properties of RF sputtered amorphous CoZrNb thin films | |
| JPH0744123B2 (ja) | 軟磁性薄膜の製造方法 | |
| JP3233538B2 (ja) | 軟磁性合金、軟磁性薄膜および多層膜 | |
| JP2842683B2 (ja) | 軟磁性薄膜材料 | |
| JPH04229606A (ja) | 軟磁性薄膜およびそれを用いた薄膜磁気ヘッド |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19961119 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970617 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |