JP3172652B2 - 磁性体薄膜とその製造方法及び磁気ヘッド - Google Patents
磁性体薄膜とその製造方法及び磁気ヘッドInfo
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッド等の磁気回
路部品に応用する磁性体薄膜とその製造方法及び磁気ヘ
ッドに関するものである。
路部品に応用する磁性体薄膜とその製造方法及び磁気ヘ
ッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高転送レートを要求されるＨＤＴＶ用磁
気ヘッドや、小型化が進む磁気回路部品には、数十ＭＨ
ｚで軟磁気特性の優れた磁性体薄膜が望まれている。高
飽和磁束密度を有する金属磁性体の軟磁気特性には、金
属磁性体の結晶磁気異方性エネルギー、磁歪定数、また
その磁区構造が大きな影響を与えることが知られてお
り、これまで金属磁性体の軟磁気特性を向上させる手段
として、パーマロイと非磁性体を積層した多層膜の保持
力が単層膜より１０分の１程度まで小さくなること（Na
ture,194,1035,1962)が提案されており、これは積層す
る事で非磁性層をはさんだ磁性層間の静磁結合を高め、
磁束の漏れを抑制することで磁壁抗磁力が小さくなるた
めであることがJ.C.Slonczewski(J.Appl.Phys.,37,126
8.1965)などによって理論的に説明され、静磁結合効果
として知られている。また近年では、薄膜内に交換結合
距離より小さい金属磁性結晶粒子を配向性がランダムに
なるように分散させ、しかも磁性金属結晶粒同士の交換
結合が行える程度に結晶粒子間を近接化することで見か
けの結晶磁気異方性エネルギーを減少させ、軟磁気特性
を向上させた磁性薄膜が応用、理論の両面から精力的に
研究されている（IEEE Trans.Magn., vol.26,pp.1397,1
990等)。これらナノクリスタライン軟磁性薄膜の実現の
手段として１つには、非磁性元素を含んだ非晶質状態の
金属磁性体薄膜を熱処理することで、数ナノメータオー
ダーの磁性結晶粒子を析出させる方法（MAG-23,27,274
6,1987)、また別の手段としては、非磁性層と磁性層を
数ナノメーター周期で積層する事で微細な構造を制御す
る処方(Appl.Phys.Lett.,52,672,1988)がそれぞれ微細
化効果として知られている。また蒸着法によって磁気ヘ
ッド用薄膜を得ることが提案されている（特開昭６１−
２３３４０９号公報、同６３−２５４７０８号公報）。
気ヘッドや、小型化が進む磁気回路部品には、数十ＭＨ
ｚで軟磁気特性の優れた磁性体薄膜が望まれている。高
飽和磁束密度を有する金属磁性体の軟磁気特性には、金
属磁性体の結晶磁気異方性エネルギー、磁歪定数、また
その磁区構造が大きな影響を与えることが知られてお
り、これまで金属磁性体の軟磁気特性を向上させる手段
として、パーマロイと非磁性体を積層した多層膜の保持
力が単層膜より１０分の１程度まで小さくなること（Na
ture,194,1035,1962)が提案されており、これは積層す
る事で非磁性層をはさんだ磁性層間の静磁結合を高め、
磁束の漏れを抑制することで磁壁抗磁力が小さくなるた
めであることがJ.C.Slonczewski(J.Appl.Phys.,37,126
8.1965)などによって理論的に説明され、静磁結合効果
として知られている。また近年では、薄膜内に交換結合
距離より小さい金属磁性結晶粒子を配向性がランダムに
なるように分散させ、しかも磁性金属結晶粒同士の交換
結合が行える程度に結晶粒子間を近接化することで見か
けの結晶磁気異方性エネルギーを減少させ、軟磁気特性
を向上させた磁性薄膜が応用、理論の両面から精力的に
研究されている（IEEE Trans.Magn., vol.26,pp.1397,1
990等)。これらナノクリスタライン軟磁性薄膜の実現の
手段として１つには、非磁性元素を含んだ非晶質状態の
金属磁性体薄膜を熱処理することで、数ナノメータオー
ダーの磁性結晶粒子を析出させる方法（MAG-23,27,274
6,1987)、また別の手段としては、非磁性層と磁性層を
数ナノメーター周期で積層する事で微細な構造を制御す
る処方(Appl.Phys.Lett.,52,672,1988)がそれぞれ微細
化効果として知られている。また蒸着法によって磁気ヘ
ッド用薄膜を得ることが提案されている（特開昭６１−
２３３４０９号公報、同６３−２５４７０８号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来、前
記のJ.C.Slonczewski の理論にしたがって１．２テスラ
以上の高飽和磁束密度材料を積層化し静磁結合を高める
ことで軟磁気特性を向上させるためには、非磁性層を１
ｎｍ程度まで極端に薄くしても、保持力は単層膜の半分
程度にしか減少できない。これは高飽和磁束密度材料が
一般に高い結晶磁気異方性を持つがゆえんである。また
このような１ｎｍ程度の非磁性層をもつ積層膜を形成し
た場合、例えばＳｉＯ2／Ｆｅのように非磁性層／金属
磁性層界面の界面自由エネルギーは本質的に大きいため
に、明瞭な層構造を得ることが出来ず、また例えばＣｕ
／Ｆｅのように金属非磁性層／金属磁性層界面であれ
ば、該軟磁性積層薄膜を工業応用時に熱処理した場合、
層間拡散のためにさらに層構造が破壊され、磁性層同士
が直接結合し、磁性層間同士に交換結合が働き、静磁結
合が支配的でなくなるために磁区構造変化による軟磁気
特性の向上が期待できないという課題があった。
記のJ.C.Slonczewski の理論にしたがって１．２テスラ
以上の高飽和磁束密度材料を積層化し静磁結合を高める
ことで軟磁気特性を向上させるためには、非磁性層を１
ｎｍ程度まで極端に薄くしても、保持力は単層膜の半分
程度にしか減少できない。これは高飽和磁束密度材料が
一般に高い結晶磁気異方性を持つがゆえんである。また
このような１ｎｍ程度の非磁性層をもつ積層膜を形成し
た場合、例えばＳｉＯ2／Ｆｅのように非磁性層／金属
磁性層界面の界面自由エネルギーは本質的に大きいため
に、明瞭な層構造を得ることが出来ず、また例えばＣｕ
／Ｆｅのように金属非磁性層／金属磁性層界面であれ
ば、該軟磁性積層薄膜を工業応用時に熱処理した場合、
層間拡散のためにさらに層構造が破壊され、磁性層同士
が直接結合し、磁性層間同士に交換結合が働き、静磁結
合が支配的でなくなるために磁区構造変化による軟磁気
特性の向上が期待できないという課題があった。
【０００４】また特開昭６１−２３３４０９号公報、同
６３−２５４７０８号公報等で提案されている従来の交
換結合距離以下にまで微結晶粒化したナノクリスタライ
ン磁性薄膜は、非晶質状態からの微結晶粒子析出タイプ
においては、低温では、非晶質のままで飽和磁束密度が
小さく、また熱処理温度が高すぎると粒成長により交換
結合距離以上の粒サイズにまで成長するために軟磁気特
性の熱安定性が悪く、特定の熱処理温度が、一般には５
００℃程度に限られる。これがために、例えば、磁性体
薄膜を磁気ヘッドに応用した場合などヘッドのガラス融
着のための熱処理プロセスで、信頼性の高い高融点ガラ
スを用いることが出来ず、ヘッド生産時の歩留まり、ヘ
ッド自体の信頼性の向上が出来ないという課題があっ
た。また該熱処理温度が限定されるため、熱処理温度に
ばらつきがあると、特性のばらつきが生じるという課題
があった。また非磁性層と磁性層を数ナノメーターオー
ダー周期で積層するタイプのナノクリスタライン磁性薄
膜においては、非磁性層を厚くすることで粒成長を抑制
できるために、熱処理安定性を向上させることが可能で
あるが、磁性体全体に占める非磁性体の率が高くなるた
めに、飽和磁束密度が低くなる。また磁性層間に介在す
る非磁性層は膜面に垂直方向の交換結合を弱め、かつ蒸
着法により非磁性層上に成長する磁性層は特定の結晶面
に配向成長し易いために、非磁性層を介して膜面に垂直
方向に隣合う磁性結晶粒同士の互いの結晶面がランダム
でなくなる。このため、見かけの結晶磁気異方性の低下
が十分でなく軟磁気特性が改善できないという課題があ
った。
６３−２５４７０８号公報等で提案されている従来の交
換結合距離以下にまで微結晶粒化したナノクリスタライ
ン磁性薄膜は、非晶質状態からの微結晶粒子析出タイプ
においては、低温では、非晶質のままで飽和磁束密度が
小さく、また熱処理温度が高すぎると粒成長により交換
結合距離以上の粒サイズにまで成長するために軟磁気特
性の熱安定性が悪く、特定の熱処理温度が、一般には５
００℃程度に限られる。これがために、例えば、磁性体
薄膜を磁気ヘッドに応用した場合などヘッドのガラス融
着のための熱処理プロセスで、信頼性の高い高融点ガラ
スを用いることが出来ず、ヘッド生産時の歩留まり、ヘ
ッド自体の信頼性の向上が出来ないという課題があっ
た。また該熱処理温度が限定されるため、熱処理温度に
ばらつきがあると、特性のばらつきが生じるという課題
があった。また非磁性層と磁性層を数ナノメーターオー
ダー周期で積層するタイプのナノクリスタライン磁性薄
膜においては、非磁性層を厚くすることで粒成長を抑制
できるために、熱処理安定性を向上させることが可能で
あるが、磁性体全体に占める非磁性体の率が高くなるた
めに、飽和磁束密度が低くなる。また磁性層間に介在す
る非磁性層は膜面に垂直方向の交換結合を弱め、かつ蒸
着法により非磁性層上に成長する磁性層は特定の結晶面
に配向成長し易いために、非磁性層を介して膜面に垂直
方向に隣合う磁性結晶粒同士の互いの結晶面がランダム
でなくなる。このため、見かけの結晶磁気異方性の低下
が十分でなく軟磁気特性が改善できないという課題があ
った。
【０００５】また従来、上記の静磁結合効果と微細化効
果を複合した磁性薄膜、即ち、膜面に対して垂直方向に
静磁結合をとるに十分に厚い非磁性層と、膜面内におい
ては膜面内平均結晶粒径が数ナノメータである磁性層を
積層した磁性体薄膜においては、例えば膜面内の結晶粒
径を小さくするために磁性層そのものを数ナノメータま
で薄くすると、見かけの飽和磁束密度が小さくなるとい
う課題がある。この点を例えば純鉄のように飽和磁束密
度の高い材料を用いることで補おうとすれば、実用上満
足できる耐腐食性が得られないという課題があった。
果を複合した磁性薄膜、即ち、膜面に対して垂直方向に
静磁結合をとるに十分に厚い非磁性層と、膜面内におい
ては膜面内平均結晶粒径が数ナノメータである磁性層を
積層した磁性体薄膜においては、例えば膜面内の結晶粒
径を小さくするために磁性層そのものを数ナノメータま
で薄くすると、見かけの飽和磁束密度が小さくなるとい
う課題がある。この点を例えば純鉄のように飽和磁束密
度の高い材料を用いることで補おうとすれば、実用上満
足できる耐腐食性が得られないという課題があった。
【０００６】また従来、工業生産性の点から、数ナノメ
ータ〜十数ナノメータの極薄膜が積層された磁性体薄膜
を歩留まり良く製造するためには、成膜速度を抑制しな
ければならず、この結果、生産効率が向上できないとい
う課題があった。
ータ〜十数ナノメータの極薄膜が積層された磁性体薄膜
を歩留まり良く製造するためには、成膜速度を抑制しな
ければならず、この結果、生産効率が向上できないとい
う課題があった。
【０００７】本発明は、前記従来の高飽和磁束密度を有
する磁性体薄膜の様々な課題を解決するために、磁性体
薄膜の組成と微細構造を制御することで、１．３テスラ
以上の高飽和磁束密度を有しながら、耐食性と熱処理安
定性、及び軟磁気特性に優れた磁性体薄膜を提供し、ま
た前記磁性体薄膜を容易に作製する製造方法を提供する
ことを目的とする。
する磁性体薄膜の様々な課題を解決するために、磁性体
薄膜の組成と微細構造を制御することで、１．３テスラ
以上の高飽和磁束密度を有しながら、耐食性と熱処理安
定性、及び軟磁気特性に優れた磁性体薄膜を提供し、ま
た前記磁性体薄膜を容易に作製する製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の第１番目の磁性体薄膜は、実質的に柱状構
造を有する磁性結晶粒子の平均高さｄｌと、平均直径ｄ
ｓが０．３≦ｄｓ／ｄｌ≦０．９の範囲で表される形状
比を持つ磁性結晶粒子からなる主磁性層と、前記主磁性
層より飽和磁束密度が少なくとも０．１テスラ以上小さ
い中間層が交互に積層されているという構成を備えたも
のである。前記において、「実質的に柱状構造」とは、
柱状または柱状とみなせる磁性結晶粒子が主磁性層の５
０％以上を占めている状態をいう。また前記主磁性層と
は、磁性体薄膜の飽和磁束密度のうち５０％以上を占め
る磁性層をいう。
め、本発明の第１番目の磁性体薄膜は、実質的に柱状構
造を有する磁性結晶粒子の平均高さｄｌと、平均直径ｄ
ｓが０．３≦ｄｓ／ｄｌ≦０．９の範囲で表される形状
比を持つ磁性結晶粒子からなる主磁性層と、前記主磁性
層より飽和磁束密度が少なくとも０．１テスラ以上小さ
い中間層が交互に積層されているという構成を備えたも
のである。前記において、「実質的に柱状構造」とは、
柱状または柱状とみなせる磁性結晶粒子が主磁性層の５
０％以上を占めている状態をいう。また前記主磁性層と
は、磁性体薄膜の飽和磁束密度のうち５０％以上を占め
る磁性層をいう。
【０００９】前記構成においては、平均直径ｄｓが、１
≦ｄｓ≦４０ｎｍの範囲内であることが好ましい。次に
本発明の第２番目の磁性体薄膜は、前記第１番目の磁性
体薄膜が金属磁性体合金の結晶粒子で構成され、さらに
前記粒子内に非磁性元素、酸化物生成自由エネルギーが
Ｆｅより低い元素、及び窒化物生成自由エネルギーがＦ
ｅより低い元素から選ばれる少なくとも一種類の元素が
含まれており、かつ前記元素が前記粒子内部より表面に
向かって高濃度になるように組成勾配しているという構
成を備えたものである。前記において自由エネルギー
は、ＲＴｌｎＰ（ｘ）で表され、Ｒは気体定数、Ｔは絶
対温度、Ｐ（ｘ）は純物質及びその純粋酸化物と平衡に
ある気体ｘの分圧を示す。
≦ｄｓ≦４０ｎｍの範囲内であることが好ましい。次に
本発明の第２番目の磁性体薄膜は、前記第１番目の磁性
体薄膜が金属磁性体合金の結晶粒子で構成され、さらに
前記粒子内に非磁性元素、酸化物生成自由エネルギーが
Ｆｅより低い元素、及び窒化物生成自由エネルギーがＦ
ｅより低い元素から選ばれる少なくとも一種類の元素が
含まれており、かつ前記元素が前記粒子内部より表面に
向かって高濃度になるように組成勾配しているという構
成を備えたものである。前記において自由エネルギー
は、ＲＴｌｎＰ（ｘ）で表され、Ｒは気体定数、Ｔは絶
対温度、Ｐ（ｘ）は純物質及びその純粋酸化物と平衡に
ある気体ｘの分圧を示す。
【００１０】前記構成においては、組成勾配している磁
性薄膜を主磁性層とし、前記主磁性層より飽和磁束密度
が少なくとも０．１テスラ以上小さい中間層が交互に積
層されているのが好ましい。
性薄膜を主磁性層とし、前記主磁性層より飽和磁束密度
が少なくとも０．１テスラ以上小さい中間層が交互に積
層されているのが好ましい。
【００１１】また前記構成においては、組成勾配が、膜
の面方向よりも厚さ方向に大きいことが好ましい。また
前記本発明の第１〜２番目の磁性体薄膜においては、主
磁性層内に酸化物生成自由エネルギーまたは窒化物生成
自由エネルギーがＦｅより低い物質が少なくとも１種以
上含まれることが好ましい。
の面方向よりも厚さ方向に大きいことが好ましい。また
前記本発明の第１〜２番目の磁性体薄膜においては、主
磁性層内に酸化物生成自由エネルギーまたは窒化物生成
自由エネルギーがＦｅより低い物質が少なくとも１種以
上含まれることが好ましい。
【００１２】また前記においては、主磁性層内の酸化物
生成自由エネルギーまたは窒化物生成自由エネルギーが
Ｆｅより低い物質が、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、及びＶ
から選ばれる少なくとも１つの元素であることが好まし
い。
生成自由エネルギーまたは窒化物生成自由エネルギーが
Ｆｅより低い物質が、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、及びＶ
から選ばれる少なくとも１つの元素であることが好まし
い。
【００１３】また前記構成においては、主磁性層内に少
なくともＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素を
含むことが好ましい。また前記構成においては、主磁性
層の平均膜厚ｄＡが３≦ｄＡ≦１００ｎｍ、中間層の平
均膜厚ｄＢが０．１≦ｄＢ≦１０ｎｍで、０＜ｄＢ／ｄ
Ａ≦０．５の範囲であることが好ましい。
なくともＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素を
含むことが好ましい。また前記構成においては、主磁性
層の平均膜厚ｄＡが３≦ｄＡ≦１００ｎｍ、中間層の平
均膜厚ｄＢが０．１≦ｄＢ≦１０ｎｍで、０＜ｄＢ／ｄ
Ａ≦０．５の範囲であることが好ましい。
【００１４】また前記構成においては、中間層が、酸化
物生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネル
ギーがＦｅより低い元素が少なくとも一種類と、Ｃ、
Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素とを含むことが
好ましい。
物生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネル
ギーがＦｅより低い元素が少なくとも一種類と、Ｃ、
Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素とを含むことが
好ましい。
【００１５】また前記構成においては、中間層が、Ｂ、
Ｓｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ等から
選ばれた炭化物、Ｆｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍ
ｇ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚ
ｎ、Ｃ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｈｆから選ばれた窒化物、酸化物
及び炭化物から選ばれる少なくとも一つの物質であるこ
とが好ましい。
Ｓｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ等から
選ばれた炭化物、Ｆｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍ
ｇ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚ
ｎ、Ｃ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｈｆから選ばれた窒化物、酸化物
及び炭化物から選ばれる少なくとも一つの物質であるこ
とが好ましい。
【００１６】また前記構成においては、中間層が、金属
磁性元素を含むことが好ましい。前記金属磁性元素とし
ては、たとえばＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉなどが挙げられる。ま
た前記構成においては、中間層が、平均膜厚５ｎｍ以下
の磁性層Ａと平均膜厚５ｎｍ以下の分離層Ｂが少なくと
も一層づつ交互に積層された多重構造を持つ多重中間層
であり、主磁性層の平均膜厚ＤＭと、前記多重中間層の
平均膜厚ＤＩとがＤＩ＜ＤＭの範囲であることが好まし
い。
磁性元素を含むことが好ましい。前記金属磁性元素とし
ては、たとえばＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉなどが挙げられる。ま
た前記構成においては、中間層が、平均膜厚５ｎｍ以下
の磁性層Ａと平均膜厚５ｎｍ以下の分離層Ｂが少なくと
も一層づつ交互に積層された多重構造を持つ多重中間層
であり、主磁性層の平均膜厚ＤＭと、前記多重中間層の
平均膜厚ＤＩとがＤＩ＜ＤＭの範囲であることが好まし
い。
【００１７】また前記構成においては、主磁性層の平均
膜厚ＤＭが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下で、多重中間層の
平均膜厚ＤＩが０．２ｎｍ以上１５ｎｍ以下、かつ前記
多重中間層は、平均膜厚５ｎｍ以下の分離層Ｂと、平均
膜厚５ｎｍ以下の磁性層Ａとで構成されていることが好
ましい。
膜厚ＤＭが３ｎｍ以上１００ｎｍ以下で、多重中間層の
平均膜厚ＤＩが０．２ｎｍ以上１５ｎｍ以下、かつ前記
多重中間層は、平均膜厚５ｎｍ以下の分離層Ｂと、平均
膜厚５ｎｍ以下の磁性層Ａとで構成されていることが好
ましい。
【００１８】また前記構成においては、磁性層Ａ内に酸
化物生成自由エネルギーまたは窒化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い物質が少なくとも１種含まれることが
好ましい。
化物生成自由エネルギーまたは窒化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い物質が少なくとも１種含まれることが
好ましい。
【００１９】また前記構成においては、磁性層Ａ内に少
なくともＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素を
含むことが好ましい。また前記構成においては、分離層
Ｂ内に酸化物生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成
自由エネルギーがＦｅより低い元素が少なくとも一種類
と、Ｃ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素とを含
むことが好ましい。
なくともＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素を
含むことが好ましい。また前記構成においては、分離層
Ｂ内に酸化物生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成
自由エネルギーがＦｅより低い元素が少なくとも一種類
と、Ｃ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素とを含
むことが好ましい。
【００２０】また前記構成においては、分離層Ｂ内に金
属磁性元素が含まれることが好ましい。また前記構成に
おいては、中間層が実質的に略球状または略楕円体の磁
性結晶粒子からなる磁性層であることが好ましい。前記
において、「実質的に略球状または略楕円体」とは、球
状または略楕円体とみなせる磁性結晶粒子が中間層の５
０％以上を占めている状態をいう。
属磁性元素が含まれることが好ましい。また前記構成に
おいては、中間層が実質的に略球状または略楕円体の磁
性結晶粒子からなる磁性層であることが好ましい。前記
において、「実質的に略球状または略楕円体」とは、球
状または略楕円体とみなせる磁性結晶粒子が中間層の５
０％以上を占めている状態をいう。
【００２１】また前記構成においては、主磁性層の平均
膜厚が３〜１５ｎｍ、中間層の平均膜厚が３〜１５ｎｍ
であることが好ましい。前記において膜厚は磁性薄膜形
成時の成膜時間管理を主とし、ＴＥＭ、ＳＥＭによる直
接観察することもでき、５ｎｍ以下の膜についてはさら
にＸＲＤから観察される超格子回折線のうちから複数の
手法を組み合わせて測定できる。
膜厚が３〜１５ｎｍ、中間層の平均膜厚が３〜１５ｎｍ
であることが好ましい。前記において膜厚は磁性薄膜形
成時の成膜時間管理を主とし、ＴＥＭ、ＳＥＭによる直
接観察することもでき、５ｎｍ以下の膜についてはさら
にＸＲＤから観察される超格子回折線のうちから複数の
手法を組み合わせて測定できる。
【００２２】また前記構成においては、中間層内に酸化
物生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネル
ギーがＦｅより低い元素ＭBが少なくとも一種類以上
と、Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類
以上の元素ＸBが含まれ、主磁性層内に酸化物生成自由
エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギがＦｅよ
り低い元素であるＭAが含まれるとき、前記元素ＭAと前
記元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭA、
ＸB）、前記元素ＭBと前記元素ＸBの化合物生成自由エ
ネルギーをＧ（ＭB、ＸB）とすると、Ｇ（ＭA、ＸB）≧
Ｇ（ＭB、ＸB）なる関係を満たす元素が含まれることが
好ましい。
物生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネル
ギーがＦｅより低い元素ＭBが少なくとも一種類以上
と、Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類
以上の元素ＸBが含まれ、主磁性層内に酸化物生成自由
エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギがＦｅよ
り低い元素であるＭAが含まれるとき、前記元素ＭAと前
記元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭA、
ＸB）、前記元素ＭBと前記元素ＸBの化合物生成自由エ
ネルギーをＧ（ＭB、ＸB）とすると、Ｇ（ＭA、ＸB）≧
Ｇ（ＭB、ＸB）なる関係を満たす元素が含まれることが
好ましい。
【００２３】また前記構成においては、中間層内に酸化
物生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネル
ギーがＦｅより低い元素ＭBが少なくとも一種類以上
と、Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類
以上の元素ＸBが含まれ、主磁性層内に酸化物生成自由
エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅ
より低い元素ＭAが少なくとも一種類以上と、Ｃ、Ｂ、
Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類以上の元素Ｘ
Aが含まれるとき、前記元素ＭAと前記元素ＸAの化合物
生成自由エネルギーをＧ（ＭA、ＸA）、前記元素ＭBと
前記元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、Ｘ
B）とすると、 Ｇ（ＭA、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす元素が含まれることが好ましい。
物生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネル
ギーがＦｅより低い元素ＭBが少なくとも一種類以上
と、Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類
以上の元素ＸBが含まれ、主磁性層内に酸化物生成自由
エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅ
より低い元素ＭAが少なくとも一種類以上と、Ｃ、Ｂ、
Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類以上の元素Ｘ
Aが含まれるとき、前記元素ＭAと前記元素ＸAの化合物
生成自由エネルギーをＧ（ＭA、ＸA）、前記元素ＭBと
前記元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、Ｘ
B）とすると、 Ｇ（ＭA、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす元素が含まれることが好ましい。
【００２４】また前記構成においては、元素ＭBと元素
ＸAの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸA）、元
素ＭAと元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ
（ＭA、ＸB）とすると、 Ｇ（ＭB、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB） Ｇ（ＭA、ＸB）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす元素が含まれることが好ましい。
ＸAの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸA）、元
素ＭAと元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ
（ＭA、ＸB）とすると、 Ｇ（ＭB、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB） Ｇ（ＭA、ＸB）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす元素が含まれることが好ましい。
【００２５】また前記構成においては、主磁性層と中間
層が、少なくとも１種の元素を共有しており、前記元素
が主磁性層と中間層都の間で略連続的に組成勾配を有す
ることが好ましい。
層が、少なくとも１種の元素を共有しており、前記元素
が主磁性層と中間層都の間で略連続的に組成勾配を有す
ることが好ましい。
【００２６】また前記構成においては、主磁性層と中間
層が少なくとも一種の元素を共有し、前記主磁性層と前
記中間層の界面での前記主磁性層内の前記元素濃度ａ原
子量％と、前記中間層内の前記元素濃度ｂ原子量％と
が、０＜ａ／ｂ≦５．０の範囲で略連続的に組成勾配を
有することが好ましい。
層が少なくとも一種の元素を共有し、前記主磁性層と前
記中間層の界面での前記主磁性層内の前記元素濃度ａ原
子量％と、前記中間層内の前記元素濃度ｂ原子量％と
が、０＜ａ／ｂ≦５．０の範囲で略連続的に組成勾配を
有することが好ましい。
【００２７】次に本発明の磁性体薄膜の第１番目の製造
方法は、基板上に酸化物または窒素物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い少なくとも１種の元素と、Ｆｅ，Ｃ
ｏ，及びＮｉから選ばれる少なくとも一種類の元素を含
む主磁性前駆体層と、中間前駆体層を交互に少なくとも
１層ずつ形成し、次いで熱処理して、実質的に柱状構造
を有する磁性結晶粒子の平均高さｄｌと、平均直径ｄｓ
が０．３≦ｄｓ／ｄｌ≦０．９の範囲で表される形状比
を持つ磁性結晶粒子からなる主磁性層と、前記主磁性層
より飽和磁束密度が少なくとも０．１テスラ以上小さい
中間層が交互に積層された磁性体薄膜を形成するという
構成を備えたものである。前記において基板としては、
非磁性基板で、とくに熱膨張係数が５０〜８０×１０-7
／℃程度の基板、またはフェライト基板が好ましい。前
記において前駆体とは、熱処理前の材料をいう。
方法は、基板上に酸化物または窒素物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い少なくとも１種の元素と、Ｆｅ，Ｃ
ｏ，及びＮｉから選ばれる少なくとも一種類の元素を含
む主磁性前駆体層と、中間前駆体層を交互に少なくとも
１層ずつ形成し、次いで熱処理して、実質的に柱状構造
を有する磁性結晶粒子の平均高さｄｌと、平均直径ｄｓ
が０．３≦ｄｓ／ｄｌ≦０．９の範囲で表される形状比
を持つ磁性結晶粒子からなる主磁性層と、前記主磁性層
より飽和磁束密度が少なくとも０．１テスラ以上小さい
中間層が交互に積層された磁性体薄膜を形成するという
構成を備えたものである。前記において基板としては、
非磁性基板で、とくに熱膨張係数が５０〜８０×１０-7
／℃程度の基板、またはフェライト基板が好ましい。前
記において前駆体とは、熱処理前の材料をいう。
【００２８】前記製造方法においては、主磁性前駆体層
を形成する際に、ドーパントとして、酸素，窒素，ボロ
ン，炭素から選ばれる少なくとも一種類の元素を添加
し、金属磁性体合金の結晶粒子内に非磁性元素、酸化物
生成自由エネルギーがＦｅより低い元素、及び窒化物生
成自由エネルギーがＦｅより低い元素から選ばれる少な
くとも一種類の元素が含まれており、かつ前記元素が前
記粒子内部より表面に向かって高濃度になるように組成
勾配している磁性薄膜を形成することが好ましい。
を形成する際に、ドーパントとして、酸素，窒素，ボロ
ン，炭素から選ばれる少なくとも一種類の元素を添加
し、金属磁性体合金の結晶粒子内に非磁性元素、酸化物
生成自由エネルギーがＦｅより低い元素、及び窒化物生
成自由エネルギーがＦｅより低い元素から選ばれる少な
くとも一種類の元素が含まれており、かつ前記元素が前
記粒子内部より表面に向かって高濃度になるように組成
勾配している磁性薄膜を形成することが好ましい。
【００２９】また前記製造方法においては、中間前駆体
層が、主磁性前駆体層に含まれる酸化物または窒化物生
成自由エネルギーがＦｅより低い少なくとも１種の元素
より酸化物または窒化物生成自由エネルギーが高い元素
が１種類以上含まれることが好ましい。
層が、主磁性前駆体層に含まれる酸化物または窒化物生
成自由エネルギーがＦｅより低い少なくとも１種の元素
より酸化物または窒化物生成自由エネルギーが高い元素
が１種類以上含まれることが好ましい。
【００３０】また前記製造方法においては、中間前駆体
層が、アモルファスまたは２ｎｍ以下の磁性結晶粒子を
母相とする層であり、熱処理することにより磁性層Ａと
分離層Ｂとを形成し、多重構造の中間層を形成すること
が好ましい。前記において母相とは、層または膜（中間
前駆体層を含む）のうち５０％以上を占める構成物をい
う。
層が、アモルファスまたは２ｎｍ以下の磁性結晶粒子を
母相とする層であり、熱処理することにより磁性層Ａと
分離層Ｂとを形成し、多重構造の中間層を形成すること
が好ましい。前記において母相とは、層または膜（中間
前駆体層を含む）のうち５０％以上を占める構成物をい
う。
【００３１】また前記製造方法においては、主磁性前駆
体層と、中間前駆体層とを、同一蒸着源を用いた蒸着法
によりそれぞれ形成し、中間前駆体層は酸素または窒素
を含むガスの雰囲気で蒸着することが好ましい。
体層と、中間前駆体層とを、同一蒸着源を用いた蒸着法
によりそれぞれ形成し、中間前駆体層は酸素または窒素
を含むガスの雰囲気で蒸着することが好ましい。
【００３２】また前記製造方法においては、ドーパント
の添加量が１ｐｐｍ〜１０ａｔｍ％であることが好まし
い。また前記製造方法においては、熱処理の温度が４０
０〜７００℃の範囲、処理時間０．５〜５時間の範囲で
あることが好ましい。
の添加量が１ｐｐｍ〜１０ａｔｍ％であることが好まし
い。また前記製造方法においては、熱処理の温度が４０
０〜７００℃の範囲、処理時間０．５〜５時間の範囲で
あることが好ましい。
【００３３】次に本発明の磁気ヘッドは、前記のいずれ
かに記載の磁性体薄膜を磁気ヘッドの磁性体部分に用い
たことを特徴とする。
かに記載の磁性体薄膜を磁気ヘッドの磁性体部分に用い
たことを特徴とする。
【００３４】
【作用】前記した本発明の構成によれば、実質的に柱状
構造を有する磁性結晶粒子の平均高さｄｌと平均直径ｄ
ｓが、０．３≦ｄｓ／ｄｌ≦０．９の範囲で表される形
状比を持つ磁性結晶粒子からなる主磁性層と、前記主磁
性層より飽和磁束密度が少なくとも０．１テスラ以上小
さい中間層が交互に積層された磁性体薄膜によれば、軟
磁気特性に優れた磁性体薄膜を達成できる。これは主と
して前記形状比を持つ磁性結晶粒子からなる主磁性層を
用いると膜面内の磁気結合と、膜に垂直方向の磁気結合
の配分比が最適化され、膜全体の磁気的エネルギーを減
少させることができる。特に前記ｄｓが１≦ｄｓ≦４０
ｎｍの範囲内であるとき優れた軟磁気特性を示す。
構造を有する磁性結晶粒子の平均高さｄｌと平均直径ｄ
ｓが、０．３≦ｄｓ／ｄｌ≦０．９の範囲で表される形
状比を持つ磁性結晶粒子からなる主磁性層と、前記主磁
性層より飽和磁束密度が少なくとも０．１テスラ以上小
さい中間層が交互に積層された磁性体薄膜によれば、軟
磁気特性に優れた磁性体薄膜を達成できる。これは主と
して前記形状比を持つ磁性結晶粒子からなる主磁性層を
用いると膜面内の磁気結合と、膜に垂直方向の磁気結合
の配分比が最適化され、膜全体の磁気的エネルギーを減
少させることができる。特に前記ｄｓが１≦ｄｓ≦４０
ｎｍの範囲内であるとき優れた軟磁気特性を示す。
【００３５】本発明は金属磁性体合金の結晶粒子で構成
された磁性体薄膜であって、前記粒子内に少なくとも一
種以上の非磁性元素、または酸化物生成自由エネルギー
または窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元素が
含まれており、かつ前記元素が粒子内部より表面に向か
って高濃度になるように組成勾配していることを特徴と
する磁性薄膜または前記磁性薄膜を主磁性層とし、前記
主磁性層より飽和磁束密度が少なくとも０．１テスラ以
上小さい中間層が交互に積層された磁性体薄膜により良
好な軟磁気特性を達成できる。これは主として主磁性層
内の結晶粒子に粒内で組成勾配を持たせることで結晶粒
の成長を抑制することができ、高温の熱処理においても
良好な軟磁気特性を発揮できるためである。特に前記粒
子内の組成勾配が面内方向よりも垂直方向において大き
い時、層構造自体の熱安定性が高まり、また面内の磁性
体粒子の磁気的結合を強めることができるために熱安定
性に優れた軟磁気特性が実現できる。
された磁性体薄膜であって、前記粒子内に少なくとも一
種以上の非磁性元素、または酸化物生成自由エネルギー
または窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元素が
含まれており、かつ前記元素が粒子内部より表面に向か
って高濃度になるように組成勾配していることを特徴と
する磁性薄膜または前記磁性薄膜を主磁性層とし、前記
主磁性層より飽和磁束密度が少なくとも０．１テスラ以
上小さい中間層が交互に積層された磁性体薄膜により良
好な軟磁気特性を達成できる。これは主として主磁性層
内の結晶粒子に粒内で組成勾配を持たせることで結晶粒
の成長を抑制することができ、高温の熱処理においても
良好な軟磁気特性を発揮できるためである。特に前記粒
子内の組成勾配が面内方向よりも垂直方向において大き
い時、層構造自体の熱安定性が高まり、また面内の磁性
体粒子の磁気的結合を強めることができるために熱安定
性に優れた軟磁気特性が実現できる。
【００３６】また本発明の磁性体薄膜は主磁性層内に酸
化物生成自由エネルギーまたは窒化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い物質が少なくとも１種以上含まれるこ
とで磁性体結晶粒子粒界部での粒界拡散が適度に防止で
き、かつ本発明の特定の形状比を持つ磁性結晶粒子を容
易に実現、および本発明の磁性結晶粒子内に組成勾配を
持たせた構造を容易に実現できる。特に酸化物生成自由
エネルギーまたは窒化物生成自由エネルギーがＦｅより
低い物質が特にＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、及びＶから選
ばれる少なくとも１種以上であるとき好ましい。さらに
主磁性層内に少なくともＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１
種以上の元素を含むとき、さらに主磁性層を形成する磁
性結晶粒子の形状比、粒内組成勾配の微細構造を容易に
実現でき、熱処理安定性が向上する。
化物生成自由エネルギーまたは窒化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い物質が少なくとも１種以上含まれるこ
とで磁性体結晶粒子粒界部での粒界拡散が適度に防止で
き、かつ本発明の特定の形状比を持つ磁性結晶粒子を容
易に実現、および本発明の磁性結晶粒子内に組成勾配を
持たせた構造を容易に実現できる。特に酸化物生成自由
エネルギーまたは窒化物生成自由エネルギーがＦｅより
低い物質が特にＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、及びＶから選
ばれる少なくとも１種以上であるとき好ましい。さらに
主磁性層内に少なくともＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１
種以上の元素を含むとき、さらに主磁性層を形成する磁
性結晶粒子の形状比、粒内組成勾配の微細構造を容易に
実現でき、熱処理安定性が向上する。
【００３７】本発明の磁性体薄膜は、主磁性層の平均膜
厚ｄＡが３≦ｄＡ≦１００ｎｍ、中間層の平均膜厚ｄＢ
が０．１≦ｄＢ≦１０ｎｍで、しかも０＜ｄＢ／ｄＡ≦
０．５であることで高飽和磁束密度の軟磁気特性を実現
できる。中間層が酸化物生成自由エネルギーもしくは窒
素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元素が少なく
とも一種類以上と、少なくともＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ば
れた１種以上の元素とを含むとき、主磁性層の構造安定
性が高まり、さらに軟磁気特性の熱安定性が向上する。
また中間層内に金属磁性元素が含まれるとき、金属磁性
層／中間層の界面自由エネルギーの減少により、中間層
厚みを薄くすることができ、磁性層間または磁性結晶粒
子間の磁気結合を良好に出来るために優れた軟磁気特性
を実現できる。
厚ｄＡが３≦ｄＡ≦１００ｎｍ、中間層の平均膜厚ｄＢ
が０．１≦ｄＢ≦１０ｎｍで、しかも０＜ｄＢ／ｄＡ≦
０．５であることで高飽和磁束密度の軟磁気特性を実現
できる。中間層が酸化物生成自由エネルギーもしくは窒
素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元素が少なく
とも一種類以上と、少なくともＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ば
れた１種以上の元素とを含むとき、主磁性層の構造安定
性が高まり、さらに軟磁気特性の熱安定性が向上する。
また中間層内に金属磁性元素が含まれるとき、金属磁性
層／中間層の界面自由エネルギーの減少により、中間層
厚みを薄くすることができ、磁性層間または磁性結晶粒
子間の磁気結合を良好に出来るために優れた軟磁気特性
を実現できる。
【００３８】本発明の磁性体薄膜は中間層が、平均膜厚
５ｎｍ以下の磁性層Ａと分離層Ｂが、少なくとも一つず
つ以上交互に積層された多重構造を持つ多重中間層であ
り、主磁性層の平均膜厚ＤＭと、前記多重中間層の平均
膜厚ＤＩとがＤＩ＜ＤＭの範囲であることで、多重中間
層内の磁性層Ｂが持つ磁気的特徴のために、非磁性層単
独で磁性層の分離を行うよりも、磁性層間の静磁的結合
を強くできるために優れた軟磁気特性が実現でき、かつ
僅かな量の非磁性体により磁性層間の分離を良好に行う
ことが出来るために、膜全体の飽和磁束密度を減少を抑
制できる。特に主磁性層の平均膜厚ＤＭが３ｎｍ以上１
００ｎｍ以下で、多重中間層の平均膜厚ＤＩが０．２ｎ
ｍ以上１５ｎｍ以下で、前記多重中間層は、平均膜厚５
ｎｍ以下の分離層Ｂと、平均膜厚５ｎｍ以下の磁性層Ａ
とで構成されている時に優れた軟磁気特性を得ることが
出来る。特に磁性層Ａ内に酸化物生成自由エネルギーま
たは窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い物質が少
なくとも１種以上含まれるとき磁性層Ａ内の磁性結晶粒
子の微細構造が実現し易く、また、磁性層Ａ内に少なく
ともＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素を含む
とき磁性層Ａ内の磁性結晶粒子の微細構造の熱的安定性
が向上する。また分離層Ｂ内に酸化物生成自由エネルギ
ーもしくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い
元素が少なくとも一種類以上と、少なくともＣ、Ｂ、
Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素とを含むことで多重
中間層と主磁性層の拡散反応が抑制でき、分離層Ｂ内に
金属磁性元素が含まれることで、熱処理により、分離層
の構造が明瞭になりさらに本発明の磁性体薄膜の軟磁気
特性の熱処理安定性が向上する。
５ｎｍ以下の磁性層Ａと分離層Ｂが、少なくとも一つず
つ以上交互に積層された多重構造を持つ多重中間層であ
り、主磁性層の平均膜厚ＤＭと、前記多重中間層の平均
膜厚ＤＩとがＤＩ＜ＤＭの範囲であることで、多重中間
層内の磁性層Ｂが持つ磁気的特徴のために、非磁性層単
独で磁性層の分離を行うよりも、磁性層間の静磁的結合
を強くできるために優れた軟磁気特性が実現でき、かつ
僅かな量の非磁性体により磁性層間の分離を良好に行う
ことが出来るために、膜全体の飽和磁束密度を減少を抑
制できる。特に主磁性層の平均膜厚ＤＭが３ｎｍ以上１
００ｎｍ以下で、多重中間層の平均膜厚ＤＩが０．２ｎ
ｍ以上１５ｎｍ以下で、前記多重中間層は、平均膜厚５
ｎｍ以下の分離層Ｂと、平均膜厚５ｎｍ以下の磁性層Ａ
とで構成されている時に優れた軟磁気特性を得ることが
出来る。特に磁性層Ａ内に酸化物生成自由エネルギーま
たは窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い物質が少
なくとも１種以上含まれるとき磁性層Ａ内の磁性結晶粒
子の微細構造が実現し易く、また、磁性層Ａ内に少なく
ともＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素を含む
とき磁性層Ａ内の磁性結晶粒子の微細構造の熱的安定性
が向上する。また分離層Ｂ内に酸化物生成自由エネルギ
ーもしくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い
元素が少なくとも一種類以上と、少なくともＣ、Ｂ、
Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素とを含むことで多重
中間層と主磁性層の拡散反応が抑制でき、分離層Ｂ内に
金属磁性元素が含まれることで、熱処理により、分離層
の構造が明瞭になりさらに本発明の磁性体薄膜の軟磁気
特性の熱処理安定性が向上する。
【００３９】本発明の磁性体薄膜は中間層が、実質的に
略球状または略楕円体の磁性結晶粒子からなる磁性層で
あることで、主磁性層を主に構成する金属磁性結晶粒子
とのあいだで結晶配向面のランダム性が制御し易く、膜
の磁気特性の均一性を高め、また構造に起因する、膜の
熱膨張係数、磁歪定数の制御が容易に出来る。特に、実
質的に略球状または略楕円体の磁性結晶粒子からなる中
間層の平均膜厚が３〜１５ｎｍ、主磁性層の平均膜厚が
３〜１５ｎｍのときに優れた軟磁気特性を実現できる。
特に中間層内に酸化物生成自由エネルギーまたは窒化物
生成自由エネルギーがＦｅより低い物質が少なくとも１
種以上含むことで、本発明の好ましい構造の熱安定性を
高めることが出来る。さらに中間層内に少なくともＣ、
Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素を含むことで、
本発明の好ましい中間層構造を容易に形成することが出
来る。
略球状または略楕円体の磁性結晶粒子からなる磁性層で
あることで、主磁性層を主に構成する金属磁性結晶粒子
とのあいだで結晶配向面のランダム性が制御し易く、膜
の磁気特性の均一性を高め、また構造に起因する、膜の
熱膨張係数、磁歪定数の制御が容易に出来る。特に、実
質的に略球状または略楕円体の磁性結晶粒子からなる中
間層の平均膜厚が３〜１５ｎｍ、主磁性層の平均膜厚が
３〜１５ｎｍのときに優れた軟磁気特性を実現できる。
特に中間層内に酸化物生成自由エネルギーまたは窒化物
生成自由エネルギーがＦｅより低い物質が少なくとも１
種以上含むことで、本発明の好ましい構造の熱安定性を
高めることが出来る。さらに中間層内に少なくともＣ、
Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素を含むことで、
本発明の好ましい中間層構造を容易に形成することが出
来る。
【００４０】本発明の磁性体薄膜は、中間層内に酸化物
生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い元素ＭBが少なくとも一種類以上と、
Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類以上
の元素ＸBが含まれ、主磁性層内に酸化物生成自由エネ
ルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギがＦｅより低
い元素であるＭAと前記元素ＸBの化合物生成自由エネル
ギーをＧ（ＭA、ＸB）、前記元素ＭBと前記元素ＸBの化
合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸB）とすると、 Ｇ（ＭA、ＸB）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす元素が含まれる磁性体薄膜であるため
に磁性層／中間層界面の反応が適度に抑制できるため
に、界面反応にともなう構造、特性、熱膨張係数等の変
化を制御できる。
生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い元素ＭBが少なくとも一種類以上と、
Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類以上
の元素ＸBが含まれ、主磁性層内に酸化物生成自由エネ
ルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギがＦｅより低
い元素であるＭAと前記元素ＸBの化合物生成自由エネル
ギーをＧ（ＭA、ＸB）、前記元素ＭBと前記元素ＸBの化
合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸB）とすると、 Ｇ（ＭA、ＸB）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす元素が含まれる磁性体薄膜であるため
に磁性層／中間層界面の反応が適度に抑制できるため
に、界面反応にともなう構造、特性、熱膨張係数等の変
化を制御できる。
【００４１】本発明の磁性体薄膜は、中間層内に酸化物
生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い元素ＭBが少なくとも一種類以上と、
Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類以上
の元素ＸBが含まれ、主磁性層内に酸化物生成自由エネ
ルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより
低い元素ＭAが少なくとも一種類以上と、Ｃ、Ｂ、Ｎ、
Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類以上の元素ＸAが
含まれ、前記元素ＭAと前記元素ＸAの化合物生成自由エ
ネルギーをＧ（ＭA、ＸA）、前記元素ＭBと前記元素ＸB
の化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸB）とする
と、Ｇ（ＭA、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB）なる関係を満たす
元素が含まれる磁性体薄膜であり特に、元素ＭBと元素
ＸAの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸA）、元
素ＭAと元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ
（ＭA、ＸB）とすると、 Ｇ（ＭB、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB） Ｇ（ＭA、ＸB）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす元素が含まれる磁性体薄膜であるため
に、主磁性層内の解離反応と磁性層／中間層界面の反応
が適度に抑制でき、界面反応にともなう構造、特性、熱
膨張係数等の変化を制御できる。
生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い元素ＭBが少なくとも一種類以上と、
Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類以上
の元素ＸBが含まれ、主磁性層内に酸化物生成自由エネ
ルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより
低い元素ＭAが少なくとも一種類以上と、Ｃ、Ｂ、Ｎ、
Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類以上の元素ＸAが
含まれ、前記元素ＭAと前記元素ＸAの化合物生成自由エ
ネルギーをＧ（ＭA、ＸA）、前記元素ＭBと前記元素ＸB
の化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸB）とする
と、Ｇ（ＭA、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB）なる関係を満たす
元素が含まれる磁性体薄膜であり特に、元素ＭBと元素
ＸAの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸA）、元
素ＭAと元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ
（ＭA、ＸB）とすると、 Ｇ（ＭB、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB） Ｇ（ＭA、ＸB）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす元素が含まれる磁性体薄膜であるため
に、主磁性層内の解離反応と磁性層／中間層界面の反応
が適度に抑制でき、界面反応にともなう構造、特性、熱
膨張係数等の変化を制御できる。
【００４２】本発明の磁性体薄膜は、主磁性層と中間層
が、少なくとも１種の元素を共有しており、前記元素が
主磁性層、中間層で略連続的に組成勾配を有するために
積層間の結合を強め、膜の強度と磁気特性を向上させる
ことができる。特に主磁性層と中間層が少なくとも一種
の元素を共有し、前記主磁性層と前記中間層の界面での
前記主磁性層内の前記元素濃度ａ原子量％と、前記中間
層内の前記元素濃度ｂ原子量％とが、０＜ａ／ｂ≦５．
０の範囲で表される略連続的な組成勾配を有することで
界面応力等を減少でき、安定した層構造と優れた軟磁気
特性が実現できる。
が、少なくとも１種の元素を共有しており、前記元素が
主磁性層、中間層で略連続的に組成勾配を有するために
積層間の結合を強め、膜の強度と磁気特性を向上させる
ことができる。特に主磁性層と中間層が少なくとも一種
の元素を共有し、前記主磁性層と前記中間層の界面での
前記主磁性層内の前記元素濃度ａ原子量％と、前記中間
層内の前記元素濃度ｂ原子量％とが、０＜ａ／ｂ≦５．
０の範囲で表される略連続的な組成勾配を有することで
界面応力等を減少でき、安定した層構造と優れた軟磁気
特性が実現できる。
【００４３】主磁性層に含まれる酸化物または窒素物自
由エネルギーがＦｅより低い少なくとも１種の元素よ
り、酸化物または窒素化物生成自由エネルギーが高い元
素が、中間層内に少なくとも１種含まれる磁性体薄膜を
熱処理することで、主磁性層内の磁性結晶粒子の組成勾
配が垂直方向で大きい構造にすることができる。
由エネルギーがＦｅより低い少なくとも１種の元素よ
り、酸化物または窒素化物生成自由エネルギーが高い元
素が、中間層内に少なくとも１種含まれる磁性体薄膜を
熱処理することで、主磁性層内の磁性結晶粒子の組成勾
配が垂直方向で大きい構造にすることができる。
【００４４】本発明の従来の課題を解決できる多重中間
層を持つ軟磁性薄膜は、主磁性層Ｍと磁性金属を含むア
モルファス層が交互に積層された積層膜を形成した後、
前記アモルファス層から多重中間層である磁性層Ａの析
出と分離層Ｂの形成を行うことで高速成膜が実現でき
る。
層を持つ軟磁性薄膜は、主磁性層Ｍと磁性金属を含むア
モルファス層が交互に積層された積層膜を形成した後、
前記アモルファス層から多重中間層である磁性層Ａの析
出と分離層Ｂの形成を行うことで高速成膜が実現でき
る。
【００４５】本発明の磁性体積層薄膜は１テスラ以上の
高飽和磁束密度を有し、且つ低保持力で初透磁率の高周
波特性がよいため、基盤上に形成し磁気ヘッドとして用
いることで、高保持力媒体に、高密度信号を記録するこ
とができる。さらに耐熱性、耐摩耗性に優れた特性を有
するので、磁気ヘッドの経時劣化が小さい。さらに、４
００〜８００℃の範囲の無磁場雰囲気で熱処理できるた
めに強度に優れたガラス融着などの製造プロセスを経る
ことができる。
高飽和磁束密度を有し、且つ低保持力で初透磁率の高周
波特性がよいため、基盤上に形成し磁気ヘッドとして用
いることで、高保持力媒体に、高密度信号を記録するこ
とができる。さらに耐熱性、耐摩耗性に優れた特性を有
するので、磁気ヘッドの経時劣化が小さい。さらに、４
００〜８００℃の範囲の無磁場雰囲気で熱処理できるた
めに強度に優れたガラス融着などの製造プロセスを経る
ことができる。
【００４６】次に本発明の磁性体薄膜の製造方法によれ
ば、本発明の磁性体薄膜を効率良く合理的に製造でき
る。次に本発明の磁気ヘッドは、前記のいずれかに記載
の磁性体薄膜を磁気ヘッドの磁性体部分に用いたことに
より、高融点ガラスが使用でき、耐摩耗性、高信頼性が
実現でき、また高電磁変換効率、記録密度の向上が達成
できる。
ば、本発明の磁性体薄膜を効率良く合理的に製造でき
る。次に本発明の磁気ヘッドは、前記のいずれかに記載
の磁性体薄膜を磁気ヘッドの磁性体部分に用いたことに
より、高融点ガラスが使用でき、耐摩耗性、高信頼性が
実現でき、また高電磁変換効率、記録密度の向上が達成
できる。
【００４７】
【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。以下の実施例においては、磁性結晶粒子の平
均高さｄｌと、平均直径ｄｓは、それぞれＸＲＤ（Ｘ−
ｒａｙ デフラクト パターン）の半値幅、及びＳＥ
Ｍ、ＴＥＭによる観察を合わせて測定した。
説明する。以下の実施例においては、磁性結晶粒子の平
均高さｄｌと、平均直径ｄｓは、それぞれＸＲＤ（Ｘ−
ｒａｙ デフラクト パターン）の半値幅、及びＳＥ
Ｍ、ＴＥＭによる観察を合わせて測定した。
【００４８】図１は本発明の一実施例の磁性体薄膜１の
断面図を概念的に示したもので、主磁性層２と、これよ
り飽和磁束密度が少なくとも０．１テスラ以上小さい中
間層３が交互に積層されている。主磁性層２の厚さは３
〜１００ｎｍの範囲が好ましく、中間層３の厚さは０．
１〜１０ｎｍの範囲が好ましい。また、積層構造全体の
厚さは、１００ｎｍ〜１０μｍ程度の範囲が好ましい。
主磁性層２は主に磁性結晶粒子４で形成され、中間層３
を破って成長しているものも存在する。たとえば中間層
３を複数層突き抜けるような大きな磁性結晶粒子５が存
在していてもよい。中間層の飽和磁束密度は主磁性層よ
り０．１テスラ以上小さいことが望ましく、非磁性物質
で構成されていても良い。また特にｄｓが１≦ｄｓ≦４
０ｎｍの範囲内であることが望ましい。
断面図を概念的に示したもので、主磁性層２と、これよ
り飽和磁束密度が少なくとも０．１テスラ以上小さい中
間層３が交互に積層されている。主磁性層２の厚さは３
〜１００ｎｍの範囲が好ましく、中間層３の厚さは０．
１〜１０ｎｍの範囲が好ましい。また、積層構造全体の
厚さは、１００ｎｍ〜１０μｍ程度の範囲が好ましい。
主磁性層２は主に磁性結晶粒子４で形成され、中間層３
を破って成長しているものも存在する。たとえば中間層
３を複数層突き抜けるような大きな磁性結晶粒子５が存
在していてもよい。中間層の飽和磁束密度は主磁性層よ
り０．１テスラ以上小さいことが望ましく、非磁性物質
で構成されていても良い。また特にｄｓが１≦ｄｓ≦４
０ｎｍの範囲内であることが望ましい。
【００４９】次に図２（ａ）〜（ｂ）は、本発明の一実
施例の磁性結晶粒子１１の形状を概念的に示したもの
で、図２（ａ）は主磁性層を構成する実質的に柱状構造
を有する磁性結晶粒子の平均高さｄｌと平均直径ｄｓ
が、０．３≦ｄｓ／ｄｌ≦０．９の範囲で表される形状
比を持つ磁性結晶粒子を示す。図２（ｂ）は、粒子内に
組成勾配を有する磁性結晶粒子１２を示すもので、粒子
内の線は組成線を示す。
施例の磁性結晶粒子１１の形状を概念的に示したもの
で、図２（ａ）は主磁性層を構成する実質的に柱状構造
を有する磁性結晶粒子の平均高さｄｌと平均直径ｄｓ
が、０．３≦ｄｓ／ｄｌ≦０．９の範囲で表される形状
比を持つ磁性結晶粒子を示す。図２（ｂ）は、粒子内に
組成勾配を有する磁性結晶粒子１２を示すもので、粒子
内の線は組成線を示す。
【００５０】次に図３は、本発明の一実施例の多重中間
層２５を有する積層構造の磁性体薄膜２０を示す。この
積層構造の磁性体薄膜２０は、主磁性層２１と多重中間
層２５とからなり、多重中間層２５は分離層Ｂ２２，２
２とその中間の磁性層Ａ２３とから構成される。磁性層
Ａ２３の中には空隙部２４が存在していても良い。図３
に示す多重中間層２５を有する積層構造の磁性体薄膜に
おいては、主磁性層２１の厚さは３〜１００ｎｍの範囲
が好ましく、多重中間層２５の厚さは０．２〜１５ｎｍ
の範囲が好ましく、分離層Ｂ２２の厚さは０．１〜５ｎ
ｍの範囲が好ましく、磁性層Ａ２３の厚さは０．１〜５
ｎｍの範囲が好ましい。また、分離層Ｂ２２が１層と磁
性層Ａ２３が１層とで１ペアとした場合、１〜４ペアの
層にするのが好ましい。
層２５を有する積層構造の磁性体薄膜２０を示す。この
積層構造の磁性体薄膜２０は、主磁性層２１と多重中間
層２５とからなり、多重中間層２５は分離層Ｂ２２，２
２とその中間の磁性層Ａ２３とから構成される。磁性層
Ａ２３の中には空隙部２４が存在していても良い。図３
に示す多重中間層２５を有する積層構造の磁性体薄膜に
おいては、主磁性層２１の厚さは３〜１００ｎｍの範囲
が好ましく、多重中間層２５の厚さは０．２〜１５ｎｍ
の範囲が好ましく、分離層Ｂ２２の厚さは０．１〜５ｎ
ｍの範囲が好ましく、磁性層Ａ２３の厚さは０．１〜５
ｎｍの範囲が好ましい。また、分離層Ｂ２２が１層と磁
性層Ａ２３が１層とで１ペアとした場合、１〜４ペアの
層にするのが好ましい。
【００５１】次に図４は、本発明の一実施例の積層構造
の磁性体薄膜３０を示す。この積層構造の磁性体薄膜３
０は、主磁性層３１と中間層３２とから構成される。主
磁性層３１と中間層３２はともに粒子状態に形成されて
おり、中間層３２には空隙が存在していても良い。
の磁性体薄膜３０を示す。この積層構造の磁性体薄膜３
０は、主磁性層３１と中間層３２とから構成される。主
磁性層３１と中間層３２はともに粒子状態に形成されて
おり、中間層３２には空隙が存在していても良い。
【００５２】次に図５は、従来から当業界で実用化され
ているＭＩＧ（Metal in gap）タイプの磁気ヘッドの斜
視図である。図５において、４１はボディー部分である
フェライト部、４２はフェライト部４１の厚さ方向に形
成した２本の磁性体薄膜部、４３は２本の磁性体薄膜部
を固定する低融点ガラス部、４４は磁力線を垂直方向に
送り出すためのギャップ部、４５はテープの走行面、４
６は電磁コイルを巻くための通過孔である。低融点ガラ
ス部４３の低融点ガラスは、従来軟化点が３５０℃〜５
００℃のものを用いていたが、本発明の磁性体薄膜を用
いると、高温に耐えることができるので、軟化点が５５
０℃以上のガラスでも使用できる。もちろん軟化点が５
５０℃未満のガラスを用いても差し支えない。また耐摩
耗性が高く、高信頼性が実現でき、また高電磁変換効
率、記録密度の向上が達成できる。
ているＭＩＧ（Metal in gap）タイプの磁気ヘッドの斜
視図である。図５において、４１はボディー部分である
フェライト部、４２はフェライト部４１の厚さ方向に形
成した２本の磁性体薄膜部、４３は２本の磁性体薄膜部
を固定する低融点ガラス部、４４は磁力線を垂直方向に
送り出すためのギャップ部、４５はテープの走行面、４
６は電磁コイルを巻くための通過孔である。低融点ガラ
ス部４３の低融点ガラスは、従来軟化点が３５０℃〜５
００℃のものを用いていたが、本発明の磁性体薄膜を用
いると、高温に耐えることができるので、軟化点が５５
０℃以上のガラスでも使用できる。もちろん軟化点が５
５０℃未満のガラスを用いても差し支えない。また耐摩
耗性が高く、高信頼性が実現でき、また高電磁変換効
率、記録密度の向上が達成できる。
【００５３】次に図６は、従来から当業界で実用化され
ている合金積層膜タイプの磁気ヘッドの斜視図である。
図６において、５１はボディー部分である非磁性体部、
５２は結晶化ガラス部、５３は磁力線を垂直方向に送り
出すためのギャップ部、５４はテープの走行面、５５は
低融点ガラス部、５６は電磁コイルを巻くための通過
孔、５７はテープ走行面に沿った複数本の磁性体薄膜
層、５８は前記磁性体薄膜層５７の間に存在する絶縁層
である。低融点ガラス部５５の低融点ガラスは、従来軟
化点が約５００℃のものを用いていたが、本発明の磁性
体薄膜を用いると、高温に耐えることができるので、軟
化点が５５０℃以上のガラスでも使用できる。もちろん
軟化点が５５０℃未満のガラスを用いても差し支えな
い。また耐摩耗性が高く、高信頼性が実現でき、また高
電磁変換効率、記録密度の向上が達成できる。
ている合金積層膜タイプの磁気ヘッドの斜視図である。
図６において、５１はボディー部分である非磁性体部、
５２は結晶化ガラス部、５３は磁力線を垂直方向に送り
出すためのギャップ部、５４はテープの走行面、５５は
低融点ガラス部、５６は電磁コイルを巻くための通過
孔、５７はテープ走行面に沿った複数本の磁性体薄膜
層、５８は前記磁性体薄膜層５７の間に存在する絶縁層
である。低融点ガラス部５５の低融点ガラスは、従来軟
化点が約５００℃のものを用いていたが、本発明の磁性
体薄膜を用いると、高温に耐えることができるので、軟
化点が５５０℃以上のガラスでも使用できる。もちろん
軟化点が５５０℃未満のガラスを用いても差し支えな
い。また耐摩耗性が高く、高信頼性が実現でき、また高
電磁変換効率、記録密度の向上が達成できる。
【００５４】次に本実施例の磁性体薄膜の中間層につい
て説明する。中間層内には酸化物生成自由エネルギーも
しくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元素
Ｍが少なくとも一種類以上と、少なくともＣ、Ｂ、Ｏ、
Ｎから選ばれた１種以上の元素を含むことが望ましく、
特にこれらの元素が、例えばＢ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ等から選ばれた炭化物、ま
たはＦｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍ
ｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、Ｍｏ、
Ｃｅ、Ｈｆ等から選ばれた窒化物、酸化物または炭化物
を一種以上含むことが望ましい。また特に中間層内に金
属磁性元素が含まれることが望ましい。
て説明する。中間層内には酸化物生成自由エネルギーも
しくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元素
Ｍが少なくとも一種類以上と、少なくともＣ、Ｂ、Ｏ、
Ｎから選ばれた１種以上の元素を含むことが望ましく、
特にこれらの元素が、例えばＢ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ等から選ばれた炭化物、ま
たはＦｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍ
ｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、Ｍｏ、
Ｃｅ、Ｈｆ等から選ばれた窒化物、酸化物または炭化物
を一種以上含むことが望ましい。また特に中間層内に金
属磁性元素が含まれることが望ましい。
【００５５】本実施例の中間層が実質的に略球状または
略楕円体の磁性結晶粒子からなる磁性層である磁性体薄
膜は、特に主磁性層の平均膜厚が３〜１５ｎｍ、中間層
の平均膜厚が３〜１５ｎｍであることが望ましい。特に
中間層内に酸化物生成自由エネルギーまたは窒化物生成
自由エネルギーがＦｅより低い物質が少なくとも１種以
上含まれることが望ましく、さらに中間層内に少なくと
もＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素を含むこ
とが望ましい。
略楕円体の磁性結晶粒子からなる磁性層である磁性体薄
膜は、特に主磁性層の平均膜厚が３〜１５ｎｍ、中間層
の平均膜厚が３〜１５ｎｍであることが望ましい。特に
中間層内に酸化物生成自由エネルギーまたは窒化物生成
自由エネルギーがＦｅより低い物質が少なくとも１種以
上含まれることが望ましく、さらに中間層内に少なくと
もＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素を含むこ
とが望ましい。
【００５６】以下の実施例中に示す組成は、ＩＣＰ（高
周波誘導結合プラズマ）、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ
線分析）の分析に加え、酸化、窒化による重量増の計測
を組み合わせることで評価した。また、結晶粒子の形状
等、磁性体薄膜、および積層磁性体薄膜の微細構造はＴ
ＥＭまたはＳＥＭ観察、薄膜より判定した。また、平均
結晶粒径はＴＥＭまたはＸＲＤ（Ｘ線回折）より決定し
た。以下に示す磁性層の膜厚及び中間層の膜厚は、それ
ぞれ単層の成膜速度から計算した値、またはＴＥＭ、Ｓ
ＥＭ観察から求めた値を用いている。また、以下の組成
比の単位は特に断わりのない限り原子量％で表すものと
する。
周波誘導結合プラズマ）、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ
線分析）の分析に加え、酸化、窒化による重量増の計測
を組み合わせることで評価した。また、結晶粒子の形状
等、磁性体薄膜、および積層磁性体薄膜の微細構造はＴ
ＥＭまたはＳＥＭ観察、薄膜より判定した。また、平均
結晶粒径はＴＥＭまたはＸＲＤ（Ｘ線回折）より決定し
た。以下に示す磁性層の膜厚及び中間層の膜厚は、それ
ぞれ単層の成膜速度から計算した値、またはＴＥＭ、Ｓ
ＥＭ観察から求めた値を用いている。また、以下の組成
比の単位は特に断わりのない限り原子量％で表すものと
する。
【００５７】以下の表に示す界面近傍組成は３ｎｍ程度
の範囲に絞れるＥＤＳにより平均的に求めた組成であ
る。また以下に示す組成比の単位は特に断わりのない限
り原子量％で表すものとする。
の範囲に絞れるＥＤＳにより平均的に求めた組成であ
る。また以下に示す組成比の単位は特に断わりのない限
り原子量％で表すものとする。
【００５８】（実施例１）本実施例は実質的に円柱状構
造を持つ磁性体結晶粒子の高さと平均直径の形状比を制
御して得られた磁性体薄膜の磁気特性、及びこの構造が
安定に存在できる中間層の種類を調べたものである。
造を持つ磁性体結晶粒子の高さと平均直径の形状比を制
御して得られた磁性体薄膜の磁気特性、及びこの構造が
安定に存在できる中間層の種類を調べたものである。
【００５９】Ｆｅターゲットを用いたマグネトロンスパ
ッタで、基板温度を２０〜３００℃の範囲、放電Ａｒガ
ス圧０．５〜３０mTorrの範囲で変えて形成した１０ｎ
ｍの磁性層と、ＳｉＯ2ターゲットを用いて作成した２
ｎｍの中間層を交互に積層した磁性体薄膜を形成した。
また同様に、Ｆｅターゲットを用いたマグネトロンスパ
ッタで、基板温度を２０〜３００℃の範囲、放電Ａｒガ
ス圧０．５〜３０mTorrの範囲で変えて形成した４０ｎ
ｍの主磁性層と、ＳｉＯ2ターゲットを用いて形成した
２ｎｍの中間層を交互に積層した厚さ３μｍの磁性体薄
膜を形成した。ここで、中間層は基板温度と放電ガス圧
を固定して、放電ガス種類をＡｒ＋Ｏ2を用いた。
ッタで、基板温度を２０〜３００℃の範囲、放電Ａｒガ
ス圧０．５〜３０mTorrの範囲で変えて形成した１０ｎ
ｍの磁性層と、ＳｉＯ2ターゲットを用いて作成した２
ｎｍの中間層を交互に積層した磁性体薄膜を形成した。
また同様に、Ｆｅターゲットを用いたマグネトロンスパ
ッタで、基板温度を２０〜３００℃の範囲、放電Ａｒガ
ス圧０．５〜３０mTorrの範囲で変えて形成した４０ｎ
ｍの主磁性層と、ＳｉＯ2ターゲットを用いて形成した
２ｎｍの中間層を交互に積層した厚さ３μｍの磁性体薄
膜を形成した。ここで、中間層は基板温度と放電ガス圧
を固定して、放電ガス種類をＡｒ＋Ｏ2を用いた。
【００６０】形成した磁性体薄膜を３５０℃で熱処理し
た後ＴＥＭ観察を行なった結果、主磁性層厚が１０ｎ
ｍ、および４０ｎｍの何れの磁性体薄膜も、柱状構造と
みなせる形状をしており、柱の高さは、各磁性層の膜厚
とほぼ等しい値であった。柱の平均直径は放電ガス圧が
高いほど、基板温度が低いほど細く、また磁性層厚みが
薄い膜ほど細い傾向があった。柱状構造の磁性結晶粒子
の平均直径を平均高さで割った値を形状比と定義し、以
上の磁性体薄膜の抗磁力Ｈｃとともに（表１）に示す。
た後ＴＥＭ観察を行なった結果、主磁性層厚が１０ｎ
ｍ、および４０ｎｍの何れの磁性体薄膜も、柱状構造と
みなせる形状をしており、柱の高さは、各磁性層の膜厚
とほぼ等しい値であった。柱の平均直径は放電ガス圧が
高いほど、基板温度が低いほど細く、また磁性層厚みが
薄い膜ほど細い傾向があった。柱状構造の磁性結晶粒子
の平均直径を平均高さで割った値を形状比と定義し、以
上の磁性体薄膜の抗磁力Ｈｃとともに（表１）に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】（表１）に示す結果から、磁性結晶粒子
が、柱状構造とみなせる形状をしており、これらの柱状
構造の平均高さｄｌ、平均直径ｄｓが、０．３≦ｄｓ／
ｄｌ＜０．９の範囲で表される形状比を持つとき、これ
らの磁性結晶粒子でできた磁性体を、主磁性層として用
いると軟磁気特性が良好であることがわかる。これは、
膜面内の磁気結合と、膜に垂直方向の磁気結合の配分比
が上記の条件のときに最適化され、高配向により局所異
方性分散が抑えられたものと考えられる。
が、柱状構造とみなせる形状をしており、これらの柱状
構造の平均高さｄｌ、平均直径ｄｓが、０．３≦ｄｓ／
ｄｌ＜０．９の範囲で表される形状比を持つとき、これ
らの磁性結晶粒子でできた磁性体を、主磁性層として用
いると軟磁気特性が良好であることがわかる。これは、
膜面内の磁気結合と、膜に垂直方向の磁気結合の配分比
が上記の条件のときに最適化され、高配向により局所異
方性分散が抑えられたものと考えられる。
【００６３】本実施例では金属磁性体としてＦｅを用い
たが、ＦｅのほかＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎ
ｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ等を主組成とする金
属磁性体合金でも同様な効果があることを確認した。
たが、ＦｅのほかＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎ
ｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ等を主組成とする金
属磁性体合金でも同様な効果があることを確認した。
【００６４】（実施例２）本実施例は実質的に円柱状構
造を持つ磁性体結晶粒子の好ましい平均直径ｄｓの範囲
を調べたものである。
造を持つ磁性体結晶粒子の好ましい平均直径ｄｓの範囲
を調べたものである。
【００６５】Ｆｅターゲットを用いたマグネトロンスパ
ッタで、基板温度を２０〜３００℃の範囲、放電Ａｒガ
ス圧１〜２０mTorrの範囲で変え、主磁性層膜厚を様々
に変えて形成した磁性層と、Ａｌターゲットを用いて作
成したＡｌ2Ｏ3組成の中間層１ｎｍを交互に積層した磁
性体薄膜を形成した。ここで、中間層は基板温度と放電
ガス圧を固定して、放電ガスとしてＡｒ＋Ｏ2を用い
た。形成した磁性体薄膜を３５０℃で熱処理した後、Ｔ
ＥＭ観察を行なった結果、何れの主磁性層も、柱状構造
とみなせる磁性結晶粒子からなり、柱の高さは、各主磁
性層の膜厚とほぼ等しい値であった。柱状構造の磁性結
晶粒子の平均直径を平均高さで割った値を形状比と定義
し、本実施例の磁性体薄膜の抗磁力Ｈｃとともに（表
２）に示す。
ッタで、基板温度を２０〜３００℃の範囲、放電Ａｒガ
ス圧１〜２０mTorrの範囲で変え、主磁性層膜厚を様々
に変えて形成した磁性層と、Ａｌターゲットを用いて作
成したＡｌ2Ｏ3組成の中間層１ｎｍを交互に積層した磁
性体薄膜を形成した。ここで、中間層は基板温度と放電
ガス圧を固定して、放電ガスとしてＡｒ＋Ｏ2を用い
た。形成した磁性体薄膜を３５０℃で熱処理した後、Ｔ
ＥＭ観察を行なった結果、何れの主磁性層も、柱状構造
とみなせる磁性結晶粒子からなり、柱の高さは、各主磁
性層の膜厚とほぼ等しい値であった。柱状構造の磁性結
晶粒子の平均直径を平均高さで割った値を形状比と定義
し、本実施例の磁性体薄膜の抗磁力Ｈｃとともに（表
２）に示す。
【００６６】
【表２】
【００６７】次にＣｏ上にＦｅチップを乗せたターゲッ
トを用いたマグネトロンスパッタで、基板温度を２０〜
３００℃の範囲、放電Ａｒガス圧０．５〜２５mTorrの
範囲で変え、主磁性層膜厚を様々に変えて形成した３０
Ｆｅ−７０Ｃｏ組成の主磁性層と、Ａｌターゲットを用
いて作成したＡｌ2Ｏ3組成の中間層１ｎｍを交互に積層
した磁性体薄膜を形成した。ここで、中間層は基板温度
と放電ガス圧を固定して、放電ガス種類をＡｒ＋Ｏ2を
用いた。形成した磁性体薄膜を３５０℃で熱処理した後
ＴＥＭ観察を行なった結果、何れの主磁性層も、柱状構
造とみなせる磁性結晶粒子からなり、柱の高さは、各主
磁性層の膜厚とほぼ等しい値であった。柱状構造の磁性
結晶粒子の平均直径を平均高さで割った値を形状比と定
義し、以上の磁性体薄膜の抗磁力Ｈｃとともに（表３）
に示す。
トを用いたマグネトロンスパッタで、基板温度を２０〜
３００℃の範囲、放電Ａｒガス圧０．５〜２５mTorrの
範囲で変え、主磁性層膜厚を様々に変えて形成した３０
Ｆｅ−７０Ｃｏ組成の主磁性層と、Ａｌターゲットを用
いて作成したＡｌ2Ｏ3組成の中間層１ｎｍを交互に積層
した磁性体薄膜を形成した。ここで、中間層は基板温度
と放電ガス圧を固定して、放電ガス種類をＡｒ＋Ｏ2を
用いた。形成した磁性体薄膜を３５０℃で熱処理した後
ＴＥＭ観察を行なった結果、何れの主磁性層も、柱状構
造とみなせる磁性結晶粒子からなり、柱の高さは、各主
磁性層の膜厚とほぼ等しい値であった。柱状構造の磁性
結晶粒子の平均直径を平均高さで割った値を形状比と定
義し、以上の磁性体薄膜の抗磁力Ｈｃとともに（表３）
に示す。
【００６８】
【表３】
【００６９】（表２）及び（表３）に示す結果から、複
数の磁性結晶粒子が、柱状構造とみなせる形状をしてお
り、これらの柱状構造の平均直径ｄｓが、１≦ｄｓ≦４
０の範囲内では、軟磁気特性が良好で、しかも柱状構造
の形状比が（実施例１）に示した、０．３≦ｄｓ／ｄｌ
≦０．９の範囲で表されるとき、特に優れた軟磁気特性
を示すことがわかる。これは柱状構造を持つ磁性体結晶
粒子相互間の面内の磁気結合が、膜面内の結晶粒子サイ
ズが特定化されることでより効果的に働き、さらに円柱
状構造の形状比が特定化されることで、上下の磁性層と
面内の磁性層の結合の配分が最適化されたためであると
考えられる。
数の磁性結晶粒子が、柱状構造とみなせる形状をしてお
り、これらの柱状構造の平均直径ｄｓが、１≦ｄｓ≦４
０の範囲内では、軟磁気特性が良好で、しかも柱状構造
の形状比が（実施例１）に示した、０．３≦ｄｓ／ｄｌ
≦０．９の範囲で表されるとき、特に優れた軟磁気特性
を示すことがわかる。これは柱状構造を持つ磁性体結晶
粒子相互間の面内の磁気結合が、膜面内の結晶粒子サイ
ズが特定化されることでより効果的に働き、さらに円柱
状構造の形状比が特定化されることで、上下の磁性層と
面内の磁性層の結合の配分が最適化されたためであると
考えられる。
【００７０】本実施例では金属磁性体としてＦｅとＦｅ
−Ｃｏ合金を用いたが、ＦｅのほかＣｏ、Ｎｉ、Ｃｏ−
Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ等を主組成とする
磁性体合金でも同様な効果があることを確認した。
−Ｃｏ合金を用いたが、ＦｅのほかＣｏ、Ｎｉ、Ｃｏ−
Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ等を主組成とする
磁性体合金でも同様な効果があることを確認した。
【００７１】（実施例３）本実施例は主磁性層内に含ま
れる添加元素による効果を調べたものである。実施例ａ
としてＦｅ−Ａｌ−Ｓｉターゲットを用いたマグネトロ
ンスパッタで、形成した８９Ｆｅ−２Ａｌ−９Ｓｉ（重
量％）組成の磁性層３０ｎｍと、ＳｉＯ2ターゲットを
用いて作成したＳｉＯ2組成の中間層２ｎｍを交互に積
層した磁性体積層膜を形成した。ここで、中間層の放電
ガスはＡｒ＋Ｏ2を用いた。
れる添加元素による効果を調べたものである。実施例ａ
としてＦｅ−Ａｌ−Ｓｉターゲットを用いたマグネトロ
ンスパッタで、形成した８９Ｆｅ−２Ａｌ−９Ｓｉ（重
量％）組成の磁性層３０ｎｍと、ＳｉＯ2ターゲットを
用いて作成したＳｉＯ2組成の中間層２ｎｍを交互に積
層した磁性体積層膜を形成した。ここで、中間層の放電
ガスはＡｒ＋Ｏ2を用いた。
【００７２】実施例ｂとしてＦｅ−Ｃｏ合金上にＶター
ゲットを用いたマグネトロンスパッタで形成した９５Ｆ
ｅ−２Ｃｏ−３Ｖ組成の主磁性層３０ｎｍと、ＳｉＯ2
ターゲットを用いて作成したＳｉＯ2組成の中間層２ｎ
ｍを交互に積層した磁性体積層膜を形成した。ここで、
中間層の放電ガス種類はＡｒ＋Ｏ2を用いた。
ゲットを用いたマグネトロンスパッタで形成した９５Ｆ
ｅ−２Ｃｏ−３Ｖ組成の主磁性層３０ｎｍと、ＳｉＯ2
ターゲットを用いて作成したＳｉＯ2組成の中間層２ｎ
ｍを交互に積層した磁性体積層膜を形成した。ここで、
中間層の放電ガス種類はＡｒ＋Ｏ2を用いた。
【００７３】実施例ｃとしてＦｅ−Ｓｉ合金上にＴｉチ
ップを乗せたターゲットを用いたマグネトロンスパッタ
で形成した９２．５Ｆｅ−５Ｓｉ−２．５Ｔｉ（重量
％）組成の磁性層３０ｎｍと、ＡｌＮターゲットを用い
て作成したＡｌＮ組成の中間層２ｎｍを交互に積層した
磁性体薄膜を形成した。中間層の放電ガス種類はＡｒ＋
Ｎ2を用いた。
ップを乗せたターゲットを用いたマグネトロンスパッタ
で形成した９２．５Ｆｅ−５Ｓｉ−２．５Ｔｉ（重量
％）組成の磁性層３０ｎｍと、ＡｌＮターゲットを用い
て作成したＡｌＮ組成の中間層２ｎｍを交互に積層した
磁性体薄膜を形成した。中間層の放電ガス種類はＡｒ＋
Ｎ2を用いた。
【００７４】実施例ｄとしてＦｅ−Ａｌ合金上にＴｉチ
ップを乗せたターゲットを用いたマグネトロンスパッタ
で形成した９６Ｆｅ−１Ａｌ−３Ｔｉ組成の磁性層３０
ｎｍと、ＡｌＮターゲットを用いて作成したＡｌＮ組成
の中間層２ｎｍを交互に積層した磁性体薄膜を形成し
た。中間層の放電ガス種類はＡｒ＋Ｎ2を用いた。
ップを乗せたターゲットを用いたマグネトロンスパッタ
で形成した９６Ｆｅ−１Ａｌ−３Ｔｉ組成の磁性層３０
ｎｍと、ＡｌＮターゲットを用いて作成したＡｌＮ組成
の中間層２ｎｍを交互に積層した磁性体薄膜を形成し
た。中間層の放電ガス種類はＡｒ＋Ｎ2を用いた。
【００７５】比較例としてＦｅ上にＣｕチップを乗せた
ターゲットを用いたマグネトロンスパッタで形成した９
６Ｆｅ−４Ｃｕ組成の磁性層３０ｎｍと、ＳｉＯ2ター
ゲットを用いて作成したＳｉＯ2組成の中間層２ｎｍを
交互に積層した磁性体薄膜を形成した。中間層の放電ガ
ス種類はＡｒ＋Ｏ2を用いた。
ターゲットを用いたマグネトロンスパッタで形成した９
６Ｆｅ−４Ｃｕ組成の磁性層３０ｎｍと、ＳｉＯ2ター
ゲットを用いて作成したＳｉＯ2組成の中間層２ｎｍを
交互に積層した磁性体薄膜を形成した。中間層の放電ガ
ス種類はＡｒ＋Ｏ2を用いた。
【００７６】各実施例の磁性体薄膜について３５０℃及
び５５０℃アニール後の形状比と抗磁力Ｈｃを（表４）
に示す。
び５５０℃アニール後の形状比と抗磁力Ｈｃを（表４）
に示す。
【００７７】
【表４】
【００７８】（表４）に示す結果から、磁性層を構成す
る磁性結晶粒子内に、酸化物生成自由エネルギー又は窒
化物生成自由エネルギーがＦｅより低い値を持つ元素を
少なくとも一種含むと、好ましい磁性結晶粒の形状比
が、熱処理後も維持されるために、軟磁気特性の耐熱処
理性が向上することがわかる。これは中間層と磁性層の
界面および粒界で、磁性層と中間層の相互拡散や磁性体
結晶粒子の粒成長が適度に抑制されるためであると考え
られる。
る磁性結晶粒子内に、酸化物生成自由エネルギー又は窒
化物生成自由エネルギーがＦｅより低い値を持つ元素を
少なくとも一種含むと、好ましい磁性結晶粒の形状比
が、熱処理後も維持されるために、軟磁気特性の耐熱処
理性が向上することがわかる。これは中間層と磁性層の
界面および粒界で、磁性層と中間層の相互拡散や磁性体
結晶粒子の粒成長が適度に抑制されるためであると考え
られる。
【００７９】以上のことから本実施例の磁性体薄膜の磁
性層内に、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｃｏ
−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ等の磁性体金
属、または以上の磁性体金属中に、酸化物生成自由エネ
ルギー又は窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い値
を持つ元素、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚ
ｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、
Ｍｏ、Ｃｅ、Ｈｆ等から選ばれた少なくとも一種の元素
を含むと、磁性体結晶粒子粒界での拡散が適度に防止で
き、かつ磁性結晶粒子の形状比の熱安定性が向上するた
めに好ましい磁性体薄膜が形成できる。
性層内に、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｃｏ
−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ等の磁性体金
属、または以上の磁性体金属中に、酸化物生成自由エネ
ルギー又は窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い値
を持つ元素、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚ
ｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、
Ｍｏ、Ｃｅ、Ｈｆ等から選ばれた少なくとも一種の元素
を含むと、磁性体結晶粒子粒界での拡散が適度に防止で
き、かつ磁性結晶粒子の形状比の熱安定性が向上するた
めに好ましい磁性体薄膜が形成できる。
【００８０】つぎに（表４）に示した実施例ａ〜ｂをさ
らに７５０℃真空中で熱処理する事で、それぞれの耐熱
処理性について調べ、（表５）に示した。
らに７５０℃真空中で熱処理する事で、それぞれの耐熱
処理性について調べ、（表５）に示した。
【００８１】
【表５】
【００８２】（表５）のａ〜ｄのサンプルを、ＳＥＭに
よる構造観察をした結果、ａ、ｃ、ｄのサンプルでは層
構造の破壊がみられた。これはａ、ｃ、ｄではそれぞれ
主磁性層／中間層が、ＦｅＡｌＳｉ／ＳｉＯ2、ＦｅＳ
ｉＴｉ／ＡｌＮ、ＦｅＡｌＴｉ／ＡｌＮであり、ａでは
中間層のＳｉよりＡｌが、ｃ、ｄではＡｌよりＴｉが酸
化物生成、または窒化物生成自由エネルギーが低いため
であると考えられる。
よる構造観察をした結果、ａ、ｃ、ｄのサンプルでは層
構造の破壊がみられた。これはａ、ｃ、ｄではそれぞれ
主磁性層／中間層が、ＦｅＡｌＳｉ／ＳｉＯ2、ＦｅＳ
ｉＴｉ／ＡｌＮ、ＦｅＡｌＴｉ／ＡｌＮであり、ａでは
中間層のＳｉよりＡｌが、ｃ、ｄではＡｌよりＴｉが酸
化物生成、または窒化物生成自由エネルギーが低いため
であると考えられる。
【００８３】従って、本実施例の磁性体薄膜は、中間層
内に酸化物生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自
由エネルギーがＦｅより低い元素ＭBが少なくとも一種
類以上と、Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも
１種類以上の元素ＸBが含まれ、主磁性層内に酸化物生
成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギが
Ｆｅより低い元素であるＭAと前記元素ＸBの化合物生成
自由エネルギーをＧ（ＭA、ＸB）、前記元素ＭBと前記
元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸB）
とすると、 Ｇ（ＭA、ＸB）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす元素が含まれることで微細構造の安定
化ができる。
内に酸化物生成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自
由エネルギーがＦｅより低い元素ＭBが少なくとも一種
類以上と、Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも
１種類以上の元素ＸBが含まれ、主磁性層内に酸化物生
成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギが
Ｆｅより低い元素であるＭAと前記元素ＸBの化合物生成
自由エネルギーをＧ（ＭA、ＸB）、前記元素ＭBと前記
元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸB）
とすると、 Ｇ（ＭA、ＸB）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす元素が含まれることで微細構造の安定
化ができる。
【００８４】つぎに実施例としてＦｅ−Ａｌ−Ｓｉター
ゲットを用いたマグネトロンスパッタで、形成した８
８．３Ｆｅ−０．７Ａｌ−９．５Ｓｉ−１．５Ｘ（重量
％）組成の主磁性層１５ｎｍと、ＳｉＯ2ターゲットを
用いて作成したＳｉＯ2組成の中間層１ｎｍを交互に積
層した磁性体薄膜を形成した。ここで、ＸはＣ，Ｂ，
Ｏ，Ｎの何れかで、中間層の放電ガスはＡｒ＋Ｏ2を用
いた。
ゲットを用いたマグネトロンスパッタで、形成した８
８．３Ｆｅ−０．７Ａｌ−９．５Ｓｉ−１．５Ｘ（重量
％）組成の主磁性層１５ｎｍと、ＳｉＯ2ターゲットを
用いて作成したＳｉＯ2組成の中間層１ｎｍを交互に積
層した磁性体薄膜を形成した。ここで、ＸはＣ，Ｂ，
Ｏ，Ｎの何れかで、中間層の放電ガスはＡｒ＋Ｏ2を用
いた。
【００８５】比較例として８９．７Ｆｅ−０．７Ａｌ−
９．６Ｓｉ（重量％）組成の主磁性層１５ｎｍと、Ｓｉ
Ｏ2ターゲットを用いて作成したＳｉＯ2組成の中間層
０．５ｎｍを交互に積層した磁性体薄膜を形成した。
９．６Ｓｉ（重量％）組成の主磁性層１５ｎｍと、Ｓｉ
Ｏ2ターゲットを用いて作成したＳｉＯ2組成の中間層
０．５ｎｍを交互に積層した磁性体薄膜を形成した。
【００８６】また実施例としてＦｅ−Ａｌ−Ｓｉターゲ
ットを用いたマグネトロンスパッタで、形成した８８．
３Ｆｅ−０．７Ａｌ−９．５Ｓｉ−１．５Ｘ（重量％）
組成の主磁性層１００ｎｍと、ＳｉＯ2ターゲットを用
いて作成したＳｉＯ2組成の中間層１ｎｍを交互に積層
した磁性体薄膜を形成した。ここで、ＸはＣ，Ｂ，Ｏ，
Ｎの何れかで、中間層の放電ガスはＡｒ＋Ｏ2を用い
た。
ットを用いたマグネトロンスパッタで、形成した８８．
３Ｆｅ−０．７Ａｌ−９．５Ｓｉ−１．５Ｘ（重量％）
組成の主磁性層１００ｎｍと、ＳｉＯ2ターゲットを用
いて作成したＳｉＯ2組成の中間層１ｎｍを交互に積層
した磁性体薄膜を形成した。ここで、ＸはＣ，Ｂ，Ｏ，
Ｎの何れかで、中間層の放電ガスはＡｒ＋Ｏ2を用い
た。
【００８７】比較例として８９．７Ｆｅ−０．７Ａｌ−
９．６Ｓｉ（重量％）組成の主磁性層１００ｎｍと、Ｓ
ｉＯ2ターゲットを用いて作成したＳｉＯ2組成の中間層
１ｎｍを交互に積層した磁性体薄膜を形成した。
９．６Ｓｉ（重量％）組成の主磁性層１００ｎｍと、Ｓ
ｉＯ2ターゲットを用いて作成したＳｉＯ2組成の中間層
１ｎｍを交互に積層した磁性体薄膜を形成した。
【００８８】各実施例の磁性体薄膜について５００℃ア
ニール後の形状比と抗磁力Ｈｃを（表６）に示す。
ニール後の形状比と抗磁力Ｈｃを（表６）に示す。
【００８９】
【表６】
【００９０】（表６）に示す結果から、主磁性層内に、
少なくともＣ，Ｂ，Ｏ，Ｎから選ばれた１種以上の元素
が含まれるとき（本実施例１）で示した好ましい柱状粒
子の形状比が得られ優れた軟磁気特性を得ることが出来
る。また本実施例に示したほか、主磁性層内に、例えば
ＡｌやＳｉ等、酸化物、または窒素化物生成自由エネル
ギーがＦｅより低い元素が含まれない場合においても
Ｃ，Ｂ，Ｏ，Ｎから選ばれた１種以上の元素が含まれる
とき同様に優れた軟磁気特性を示す本発明の微細構造を
容易に実現できる。
少なくともＣ，Ｂ，Ｏ，Ｎから選ばれた１種以上の元素
が含まれるとき（本実施例１）で示した好ましい柱状粒
子の形状比が得られ優れた軟磁気特性を得ることが出来
る。また本実施例に示したほか、主磁性層内に、例えば
ＡｌやＳｉ等、酸化物、または窒素化物生成自由エネル
ギーがＦｅより低い元素が含まれない場合においても
Ｃ，Ｂ，Ｏ，Ｎから選ばれた１種以上の元素が含まれる
とき同様に優れた軟磁気特性を示す本発明の微細構造を
容易に実現できる。
【００９１】（実施例４）本実施例は中間層内に含まれ
る元素の効果を調べたものである。マグネトロンスパッ
タを用いて、実施例３と同一のスパッタ条件で作成した
Ｆｅ磁性層５０ｎｍと中間層として選ばれたＳｉ、Ｓｉ
Ｏ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、Ｃｕ何れかの組成を持つ中間
層２ｎｍとを交互に積層して形成した５種類の磁性体薄
膜膜を、成膜直後と５００℃のアニール後について各々
の形状比を調べた。以上の磁性体薄膜の抗磁力Ｈｃとと
もに（表７）に示す。
る元素の効果を調べたものである。マグネトロンスパッ
タを用いて、実施例３と同一のスパッタ条件で作成した
Ｆｅ磁性層５０ｎｍと中間層として選ばれたＳｉ、Ｓｉ
Ｏ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、Ｃｕ何れかの組成を持つ中間
層２ｎｍとを交互に積層して形成した５種類の磁性体薄
膜膜を、成膜直後と５００℃のアニール後について各々
の形状比を調べた。以上の磁性体薄膜の抗磁力Ｈｃとと
もに（表７）に示す。
【００９２】
【表７】
【００９３】（表７）に示す結果から中間層内に酸化
物、または窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い
元素が少なくとも一種以上と、Ｃ，Ｂ，Ｏ，Ｎから選ば
れた少なくとも１種以上の元素が含まれるとき、（本実
施例１）の磁性結晶粒の形状が実現しやすく熱処理に対
しても安定である。
物、または窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い
元素が少なくとも一種以上と、Ｃ，Ｂ，Ｏ，Ｎから選ば
れた少なくとも１種以上の元素が含まれるとき、（本実
施例１）の磁性結晶粒の形状が実現しやすく熱処理に対
しても安定である。
【００９４】次に実施例として、マグネトロンスパッタ
を用いて、スパッタ実施例３と同一のスパッタ条件で作
成したＦｅ磁性層５ｎｍと中間層として選ばれたＦｅＳ
ｉＯ、ＦｅＳｉＮ、ＦｅＳｉＣ、何れかの中間層０．５
ｎｍとを交互に積層して形成した３種類の磁性体薄膜膜
を、５００℃のアニール後について各々の形状比を調べ
た。各中間層の飽和磁束密度は０．０３〜０．３テスラ
程度であった。また比較例としてＦｅ磁性層５ｎｍと中
間層として選ばれたＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、何れかの中間
層０．５ｎｍとを交互に積層して形成した３種類の磁性
体薄膜膜を、５００℃のアニール後について各々の形状
比を調べた。以上の磁性体薄膜の抗磁力Ｈｃとともに
（表８）に示す。
を用いて、スパッタ実施例３と同一のスパッタ条件で作
成したＦｅ磁性層５ｎｍと中間層として選ばれたＦｅＳ
ｉＯ、ＦｅＳｉＮ、ＦｅＳｉＣ、何れかの中間層０．５
ｎｍとを交互に積層して形成した３種類の磁性体薄膜膜
を、５００℃のアニール後について各々の形状比を調べ
た。各中間層の飽和磁束密度は０．０３〜０．３テスラ
程度であった。また比較例としてＦｅ磁性層５ｎｍと中
間層として選ばれたＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、何れかの中間
層０．５ｎｍとを交互に積層して形成した３種類の磁性
体薄膜膜を、５００℃のアニール後について各々の形状
比を調べた。以上の磁性体薄膜の抗磁力Ｈｃとともに
（表８）に示す。
【００９５】
【表８】
【００９６】（表８）に示す結果から中間層内に酸化
物、または窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い
元素が少なくとも一種以上と、Ｃ，Ｂ，Ｏ，Ｎから選ば
れた少なくとも１種以上の元素が含まれるとき、（実施
例１）の磁性結晶粒の形状が実現し、さらに中間層内に
磁性金属が入ることで軟磁気特性が優れた値を示してい
る。これは中間層膜厚が比較的薄くなるにつれ、低い界
面エネルギーを実現できる金属磁性体が含有された中間
層による。
物、または窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い
元素が少なくとも一種以上と、Ｃ，Ｂ，Ｏ，Ｎから選ば
れた少なくとも１種以上の元素が含まれるとき、（実施
例１）の磁性結晶粒の形状が実現し、さらに中間層内に
磁性金属が入ることで軟磁気特性が優れた値を示してい
る。これは中間層膜厚が比較的薄くなるにつれ、低い界
面エネルギーを実現できる金属磁性体が含有された中間
層による。
【００９７】（実施例５）本実施例は磁性層と中間層の
界面近傍での組成比状態が及ぼす軟磁気特性へ影響を調
べたものである。
界面近傍での組成比状態が及ぼす軟磁気特性へ影響を調
べたものである。
【００９８】実施例としてＦｅ−Ａｌ−Ｓｉターゲット
を用いたマグネトロンスパッタで、形成した８５Ｆｅ−
５．８Ａｌ−９．２Ｓｉ組成の磁性層５０ｎｍと、５ｎ
ｍの中間層を交互に積層した磁性体薄膜を形成した。こ
こで中間層はＴｉＯ2ターゲット上におくＳｉチップの
枚数を変えて、５種類の磁性体薄膜を形成した。各磁性
体薄膜について、６００℃でのアニール後の形状比と軟
磁気特性を（表９）に示す。（表９）中、ａ／ｂは、磁
性層界面近傍Ｓｉ濃度／中間層界面近傍Ｓｉ濃度を表
し、これらは６００℃で熱処理後のＴＥＭでの３ｎｍス
ポットのＥＤＳ組成分析より求めた。
を用いたマグネトロンスパッタで、形成した８５Ｆｅ−
５．８Ａｌ−９．２Ｓｉ組成の磁性層５０ｎｍと、５ｎ
ｍの中間層を交互に積層した磁性体薄膜を形成した。こ
こで中間層はＴｉＯ2ターゲット上におくＳｉチップの
枚数を変えて、５種類の磁性体薄膜を形成した。各磁性
体薄膜について、６００℃でのアニール後の形状比と軟
磁気特性を（表９）に示す。（表９）中、ａ／ｂは、磁
性層界面近傍Ｓｉ濃度／中間層界面近傍Ｓｉ濃度を表
し、これらは６００℃で熱処理後のＴＥＭでの３ｎｍス
ポットのＥＤＳ組成分析より求めた。
【００９９】
【表９】
【０１００】また実施例としてＦｅ−Ｓｉターゲット上
にＴｉチップを乗せたターゲットを用いたマグネトロン
スパッタで、形成した９２．５Ｆｅ−５Ｓｉ−２．５Ｔ
ｉ組成の磁性層２０ｎｍと、５ｎｍの中間層を交互に積
層した磁性体薄膜を形成した。ここで中間層はＡｌ2Ｏ3
ターゲット上におくＴｉチップの枚数を変えて、５種類
の磁性体薄膜を形成した。各磁性体薄膜について、６０
０℃でのアニール後の形状比と軟磁気特性を（表１０）
に示す。（表１０）中、ａ／ｂは磁性層、磁性層界面近
傍Ｔｉ濃度／中間層界面近傍Ｔｉ濃度を表し、これらは
６００℃熱処理後のＴＥＭでの３ｎｍスポットのＥＤＳ
組成分析よりもとめた。
にＴｉチップを乗せたターゲットを用いたマグネトロン
スパッタで、形成した９２．５Ｆｅ−５Ｓｉ−２．５Ｔ
ｉ組成の磁性層２０ｎｍと、５ｎｍの中間層を交互に積
層した磁性体薄膜を形成した。ここで中間層はＡｌ2Ｏ3
ターゲット上におくＴｉチップの枚数を変えて、５種類
の磁性体薄膜を形成した。各磁性体薄膜について、６０
０℃でのアニール後の形状比と軟磁気特性を（表１０）
に示す。（表１０）中、ａ／ｂは磁性層、磁性層界面近
傍Ｔｉ濃度／中間層界面近傍Ｔｉ濃度を表し、これらは
６００℃熱処理後のＴＥＭでの３ｎｍスポットのＥＤＳ
組成分析よりもとめた。
【０１０１】
【表１０】
【０１０２】また実施例としてＦｅ−Ａｌ−Ｓｉターゲ
ットを用いたマグネトロンスパッタで、形成した８１．
８Ｆｅ−１．９Ａｌ−１６．３Ｓｉ組成の磁性層５０ｎ
ｍと、５ｎｍの中間層を交互に積層した磁性体薄膜を形
成した。ここで中間層は磁性層と同一のターゲットを用
い、放電ガスとして用いるＡｒ＋Ｏ2の圧力を変えるこ
とで中間層内の組成を変え、４種類の磁性体薄膜を形成
した。各磁性体薄膜について、６００℃でのアニール後
の形状比と軟磁気特性を（表１１）に示す。（表１１）
中、ａ／ｂは、磁性層界面近傍Ｆｅ濃度／中間層界面近
傍Ｆｅ濃度を表し、それぞれ６００℃の熱処理後、ＴＥ
Ｍでの３ｎｍスポットのエネルギー分散型Ｘ線分析（Ｅ
ＤＳ）組成分析よりもとめた。
ットを用いたマグネトロンスパッタで、形成した８１．
８Ｆｅ−１．９Ａｌ−１６．３Ｓｉ組成の磁性層５０ｎ
ｍと、５ｎｍの中間層を交互に積層した磁性体薄膜を形
成した。ここで中間層は磁性層と同一のターゲットを用
い、放電ガスとして用いるＡｒ＋Ｏ2の圧力を変えるこ
とで中間層内の組成を変え、４種類の磁性体薄膜を形成
した。各磁性体薄膜について、６００℃でのアニール後
の形状比と軟磁気特性を（表１１）に示す。（表１１）
中、ａ／ｂは、磁性層界面近傍Ｆｅ濃度／中間層界面近
傍Ｆｅ濃度を表し、それぞれ６００℃の熱処理後、ＴＥ
Ｍでの３ｎｍスポットのエネルギー分散型Ｘ線分析（Ｅ
ＤＳ）組成分析よりもとめた。
【０１０３】
【表１１】
【０１０４】以上の結果から、磁性層と中間層が少なく
とも一種の元素を共有し、磁性層と中間層の界面近傍で
の前記中間層内の前記元素濃度ａ原子量％と、前記磁性
層内の前記元素濃度ｂ原子量％とが、０＜ａ／ｂ≦５．
０の範囲内であるとき界面応力等を減少でき、好ましい
軟磁気特性を得ることができる。
とも一種の元素を共有し、磁性層と中間層の界面近傍で
の前記中間層内の前記元素濃度ａ原子量％と、前記磁性
層内の前記元素濃度ｂ原子量％とが、０＜ａ／ｂ≦５．
０の範囲内であるとき界面応力等を減少でき、好ましい
軟磁気特性を得ることができる。
【０１０５】以下の表に示す粒内組成は３ｎｍ程度の範
囲に絞れるＥＤＳにより平均的に求めた組成である。表
には代表的な点での組成を示すが、粒内では組成の値は
連続していた。また、粒内に１．５at.％以下の微量の
酸素が検出された場合は精度外であるために表記してい
ない。また、以下の組成比の単位は特に断わりのない限
り原子量％で表すものとする。
囲に絞れるＥＤＳにより平均的に求めた組成である。表
には代表的な点での組成を示すが、粒内では組成の値は
連続していた。また、粒内に１．５at.％以下の微量の
酸素が検出された場合は精度外であるために表記してい
ない。また、以下の組成比の単位は特に断わりのない限
り原子量％で表すものとする。
【０１０６】（実施例６）本実施例及び比較例は磁性体
結晶粒内の組成勾配を制御して得られた磁性薄膜の耐熱
処理性を、４００℃及び７００℃での平均結晶粒径、結
晶粒中心部と結晶粒表面付近の組成及び軟磁気特性（抗
磁力：Ｈｃ）について調べたものである。４００℃での
結果を（表１２）に、７００℃での結果を（表１３）に
示す。
結晶粒内の組成勾配を制御して得られた磁性薄膜の耐熱
処理性を、４００℃及び７００℃での平均結晶粒径、結
晶粒中心部と結晶粒表面付近の組成及び軟磁気特性（抗
磁力：Ｈｃ）について調べたものである。４００℃での
結果を（表１２）に、７００℃での結果を（表１３）に
示す。
【０１０７】実施例ａとしてＦｅ−Ｔｉ合金、実施例ｂ
としてＦｅ−Ｔｉ−Ａｌ合金ターゲットを、実施例ｃと
してＦｅ上にＣｕチップを乗せたターゲットを用いたマ
グネトロンスパッタで、下記のスパッタ条件で磁性薄膜
を形成した。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ （４）膜厚： ３μm また、比較例ｄとしてＦｅを用いたマグネトロンスパッ
タで、上記と同一のスパッタ条件で磁性体薄膜を形成し
た。
としてＦｅ−Ｔｉ−Ａｌ合金ターゲットを、実施例ｃと
してＦｅ上にＣｕチップを乗せたターゲットを用いたマ
グネトロンスパッタで、下記のスパッタ条件で磁性薄膜
を形成した。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ （４）膜厚： ３μm また、比較例ｄとしてＦｅを用いたマグネトロンスパッ
タで、上記と同一のスパッタ条件で磁性体薄膜を形成し
た。
【０１０８】また、比較例ｅとしてＦｅ、比較例ｆとし
てＦｅ−Ａｌ合金上にＴｉチップを乗せたターゲットと
したマグネトロンスパッタで、下記のスパッタ条件で磁
性薄膜を形成した。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： Ａｒ （３）投入電力： ４００Ｗ （４）膜厚： ３μm
てＦｅ−Ａｌ合金上にＴｉチップを乗せたターゲットと
したマグネトロンスパッタで、下記のスパッタ条件で磁
性薄膜を形成した。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： Ａｒ （３）投入電力： ４００Ｗ （４）膜厚： ３μm
【０１０９】
【表１２】
【０１１０】
【表１３】
【０１１１】（表１２）および（表１３）に示すように
実施例ａ、ｂ及びｃ、ｄの４００℃熱処理の平均結晶粒
径は大きな差はなく、また膜全体として含有されている
酸素量は何れも５at％程度であった。しかし７００℃に
熱処理後、実施例ａ、ｂおよびｃは結晶粒径が微細であ
るのに対し、比較例ｄ、ｅおよびｆでは粒成長がみられ
る。
実施例ａ、ｂ及びｃ、ｄの４００℃熱処理の平均結晶粒
径は大きな差はなく、また膜全体として含有されている
酸素量は何れも５at％程度であった。しかし７００℃に
熱処理後、実施例ａ、ｂおよびｃは結晶粒径が微細であ
るのに対し、比較例ｄ、ｅおよびｆでは粒成長がみられ
る。
【０１１２】以上のことから本実施例では、磁性結晶粒
子内に少なくとも一種以上の非磁性元素または酸化物ま
たは窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元素のう
ち少なくとも一種で粒内部より表面に向かって高濃度に
なるように組成勾配することで軟磁気特性の耐熱処理性
が向上することがわかる。
子内に少なくとも一種以上の非磁性元素または酸化物ま
たは窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元素のう
ち少なくとも一種で粒内部より表面に向かって高濃度に
なるように組成勾配することで軟磁気特性の耐熱処理性
が向上することがわかる。
【０１１３】また、実施例の他、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆ
ｅ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ
等の磁性体金属、または以上の磁性体金属中に、非磁性
元素または酸化物生成自由エネルギー又は窒化物生成自
由エネルギーがＦｅより低い値を持つ元素、例えばＡ
ｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃ
ｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｈｆ等
から選ばれた少なくとも一種の元素が含有された磁性体
合金結晶粒内で、酸化物または窒化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い元素のうち少なくとも一種が、前記粒
子内部より表面に向かって高濃度になるように組成勾配
している場合も同様の効果があることがわかった。
ｅ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ
等の磁性体金属、または以上の磁性体金属中に、非磁性
元素または酸化物生成自由エネルギー又は窒化物生成自
由エネルギーがＦｅより低い値を持つ元素、例えばＡ
ｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃ
ｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｈｆ等
から選ばれた少なくとも一種の元素が含有された磁性体
合金結晶粒内で、酸化物または窒化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い元素のうち少なくとも一種が、前記粒
子内部より表面に向かって高濃度になるように組成勾配
している場合も同様の効果があることがわかった。
【０１１４】また、その他の実験から窒素、炭素、ボロ
ン等を含有した磁性体薄膜においても同様に非磁性元素
または酸化物または窒化物生成自由エネルギーがＦｅよ
り低い元素のうち、少なくとも一種が、前記粒子内部よ
り表面に向かって高濃度になるように組成勾配している
場合効果があることがわかった。
ン等を含有した磁性体薄膜においても同様に非磁性元素
または酸化物または窒化物生成自由エネルギーがＦｅよ
り低い元素のうち、少なくとも一種が、前記粒子内部よ
り表面に向かって高濃度になるように組成勾配している
場合効果があることがわかった。
【０１１５】（実施例７）本実施例及び比較例は、磁性
体結晶粒内の組成勾配を制御して得られた磁性体薄膜の
耐熱処理性を、４００℃及び７００℃での平均結晶粒
径、結晶粒中心部と結晶粒表面付近の組成及び軟磁気特
性について調べたものである。４００℃での結果を（表
１４）に、７００℃での結果を（表１５）に示す。
体結晶粒内の組成勾配を制御して得られた磁性体薄膜の
耐熱処理性を、４００℃及び７００℃での平均結晶粒
径、結晶粒中心部と結晶粒表面付近の組成及び軟磁気特
性について調べたものである。４００℃での結果を（表
１４）に、７００℃での結果を（表１５）に示す。
【０１１６】
【表１４】
【０１１７】
【表１５】
【０１１８】実施例ａの磁性層として、Ｆｅ−Ａｌ合金
にＳｉチップを乗せたターゲット、実施例ｂの磁性層と
してＦｅ−Ａｌ合金にＴｉチップを乗せたターゲットを
用い、実施例ｃの磁性層としてＦｅ上にＣｕチップを乗
せたターゲットを用い、比較例ｄの磁性層としてＦｅタ
ーゲットを用い、またそれぞれの中間層としてＳｉＯ2
をターゲットとして用いてマグネトロンスパッタにより
磁性層と中間層を交互に作成した磁性体薄膜３μm を作
成した。なおスパッタ条件は下記に示す通りである。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ （４）一層膜厚： 磁性体１００ｎｍ、中間層２ｎｍ （表１４）および（表１５）に示すように実施例ａ、ｂ
及びｃ、比較例ｄの４００℃熱処理の平均結晶粒径は大
きな差はなく、また膜全体として含有されている酸素量
は何れも５at％程度であった。しかし７００℃に熱処理
後、実施例では大きな粒成長が見られないものの、比較
例ｄでは中間層は３ｎｍ程度の固まり状の物になってお
り、磁性体結晶粒が中間層を越えて粒成長していること
がわかった。以上の結果から本実施例の磁性体薄膜を構
成する磁性体結晶粒は熱処理による粒成長や層構造を破
壊するような層間拡散抑制のために前記磁性結晶粒子内
に含まれ非磁性物質、または酸化物または窒化物生成自
由エネルギーがＦｅより低い元素のうち少なくとも一種
が、前記粒子内部より表面に向かって高濃度になるよう
に組成勾配していることが望ましいといえる。
にＳｉチップを乗せたターゲット、実施例ｂの磁性層と
してＦｅ−Ａｌ合金にＴｉチップを乗せたターゲットを
用い、実施例ｃの磁性層としてＦｅ上にＣｕチップを乗
せたターゲットを用い、比較例ｄの磁性層としてＦｅタ
ーゲットを用い、またそれぞれの中間層としてＳｉＯ2
をターゲットとして用いてマグネトロンスパッタにより
磁性層と中間層を交互に作成した磁性体薄膜３μm を作
成した。なおスパッタ条件は下記に示す通りである。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ （４）一層膜厚： 磁性体１００ｎｍ、中間層２ｎｍ （表１４）および（表１５）に示すように実施例ａ、ｂ
及びｃ、比較例ｄの４００℃熱処理の平均結晶粒径は大
きな差はなく、また膜全体として含有されている酸素量
は何れも５at％程度であった。しかし７００℃に熱処理
後、実施例では大きな粒成長が見られないものの、比較
例ｄでは中間層は３ｎｍ程度の固まり状の物になってお
り、磁性体結晶粒が中間層を越えて粒成長していること
がわかった。以上の結果から本実施例の磁性体薄膜を構
成する磁性体結晶粒は熱処理による粒成長や層構造を破
壊するような層間拡散抑制のために前記磁性結晶粒子内
に含まれ非磁性物質、または酸化物または窒化物生成自
由エネルギーがＦｅより低い元素のうち少なくとも一種
が、前記粒子内部より表面に向かって高濃度になるよう
に組成勾配していることが望ましいといえる。
【０１１９】また、実施例の他、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆ
ｅ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ
等の磁性体金属、または以上の磁性体金属中に、非磁性
物質または酸化物生成自由エネルギー又は窒化物生成自
由エネルギーがＦｅより低い値を持つ元素、例えばＡ
ｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃ
ｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｈｆ等
から選ばれた少なくとも一種の元素が含有された磁性体
合金結晶粒内で、酸化物または窒化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い元素のうち少なくとも一種が、前記粒
子内部より表面に向かって高濃度になるように組成勾配
している場合も同様の効果があることがわかった。
ｅ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ
等の磁性体金属、または以上の磁性体金属中に、非磁性
物質または酸化物生成自由エネルギー又は窒化物生成自
由エネルギーがＦｅより低い値を持つ元素、例えばＡ
ｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃ
ｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｈｆ等
から選ばれた少なくとも一種の元素が含有された磁性体
合金結晶粒内で、酸化物または窒化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い元素のうち少なくとも一種が、前記粒
子内部より表面に向かって高濃度になるように組成勾配
している場合も同様の効果があることがわかった。
【０１２０】また、その他の実験から磁性層に窒素、炭
素、ボロン等を含有した場合においても同様な効果があ
ることがわかった。 （実施例８）本実施例は組成勾配を持つ本発明の磁性体
薄膜の主磁性層、中間層に含まれる添加元素について調
べたものである。
素、ボロン等を含有した場合においても同様な効果があ
ることがわかった。 （実施例８）本実施例は組成勾配を持つ本発明の磁性体
薄膜の主磁性層、中間層に含まれる添加元素について調
べたものである。
【０１２１】主磁性層３０ｎｍ、中間層２ｎｍとして、
本発明の粒内組成勾配を有する磁性体薄膜を形成した。
（表１６）に中間層および主磁性層の組成と５００℃熱
処理後と７５０℃熱処理後の抵抗磁力について調べた。
本発明の粒内組成勾配を有する磁性体薄膜を形成した。
（表１６）に中間層および主磁性層の組成と５００℃熱
処理後と７５０℃熱処理後の抵抗磁力について調べた。
【０１２２】
【表１６】
【０１２３】（表１６）の結果から、７５０℃後も軟磁
気特性が優れている実施例の膜では中間層内に酸化物生
成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギー
がＦｅより低い元素ＭBが少なくとも一種類以上と、
Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類以上
の元素ＸBが含まれ、主磁性層内に酸化物生成自由エネ
ルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより
低い元素ＭAが少なくとも一種類以上と、Ｃ、Ｂ、Ｎ、
Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類以上の元素ＸAが
含まれるとき、前記元素ＭAと前記元素ＸAの化合物生成
自由エネルギーをＧ（ＭA、ＸA）、前記元素ＭBと前記
元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸB）
とすると、 Ｇ（ＭA、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす関係にあることがわかる。例えば実施
例ａではＭA、ＸAがそれぞれＡｌ、Ｎ、またＭB、ＸBが
Ｓｉ、Ｏである。
気特性が優れている実施例の膜では中間層内に酸化物生
成自由エネルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギー
がＦｅより低い元素ＭBが少なくとも一種類以上と、
Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類以上
の元素ＸBが含まれ、主磁性層内に酸化物生成自由エネ
ルギーもしくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより
低い元素ＭAが少なくとも一種類以上と、Ｃ、Ｂ、Ｎ、
Ｏの中から選ばれた少なくとも１種類以上の元素ＸAが
含まれるとき、前記元素ＭAと前記元素ＸAの化合物生成
自由エネルギーをＧ（ＭA、ＸA）、前記元素ＭBと前記
元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸB）
とすると、 Ｇ（ＭA、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす関係にあることがわかる。例えば実施
例ａではＭA、ＸAがそれぞれＡｌ、Ｎ、またＭB、ＸBが
Ｓｉ、Ｏである。
【０１２４】さらに実施例のみを８００℃まで熱処理す
ると、実施例ａでは軟磁気特性が３Ｏｅ程度まで大きく
劣化した。これは、残りの実施例が、元素ＭBと元素ＸA
の化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸA）、元素Ｍ
Aと元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭA、
ＸB）とすると、 Ｇ（ＭB、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB） 式（１） Ｇ（ＭA、ＸB）≧Ｇ（ＭB、ＸB） 式（２） なる関係を満たしている一方、Ｇ（Ｓｉ、Ｎ）≧Ｇ（Ｓ
ｉ、Ｏ）ではあるが、Ｇ（Ａｌ、Ｏ）≦Ｇ（Ｓｉ、Ｎ）
であるために、元素同士の界面反応のために軟磁気特性
が劣化したものと考えられる。
ると、実施例ａでは軟磁気特性が３Ｏｅ程度まで大きく
劣化した。これは、残りの実施例が、元素ＭBと元素ＸA
の化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸA）、元素Ｍ
Aと元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭA、
ＸB）とすると、 Ｇ（ＭB、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB） 式（１） Ｇ（ＭA、ＸB）≧Ｇ（ＭB、ＸB） 式（２） なる関係を満たしている一方、Ｇ（Ｓｉ、Ｎ）≧Ｇ（Ｓ
ｉ、Ｏ）ではあるが、Ｇ（Ａｌ、Ｏ）≦Ｇ（Ｓｉ、Ｎ）
であるために、元素同士の界面反応のために軟磁気特性
が劣化したものと考えられる。
【０１２５】（実施例９）本実施例及び比較例は磁性体
結晶粒内の膜面に垂直方向と膜面内方向の組成勾配を制
御して得られた磁性体薄膜の磁気特性を、７００℃での
平均結晶粒径、結晶粒中心部と結晶粒表面付近の組成及
び軟磁気特性について調べたものである。７００℃での
膜面に垂直方向及び膜面内方向の値の組成を（表１７）
に、磁気特性、平均粒径を（表１８）に示す。
結晶粒内の膜面に垂直方向と膜面内方向の組成勾配を制
御して得られた磁性体薄膜の磁気特性を、７００℃での
平均結晶粒径、結晶粒中心部と結晶粒表面付近の組成及
び軟磁気特性について調べたものである。７００℃での
膜面に垂直方向及び膜面内方向の値の組成を（表１７）
に、磁気特性、平均粒径を（表１８）に示す。
【０１２６】
【表１７】
【０１２７】
【表１８】
【０１２８】実施例ａとしてマグネトロンスパッタを用
い、下記のスパッタ条件で非磁性基板上にまず中間層と
してＳｉＯ2を１ｎｍ作成し、引続きat.％表記で９０．
３Ｆｅ−２Ａｌ−４．７Ｓｉ−３Ｏ組成の磁性層１を５
ｎｍ、９２．５Ｆｅ−０．９Ａｌ−３．６Ｓｉ−３Ｏ組
成の磁性層２を１０ｎｍ、９０．３Ｆｅ−２Ａｌ−４．
７Ｓｉ−３Ｏ組成の磁性層１を５ｎｍ作成することを繰
り返し中間層／磁性層１／磁性層２／磁性層１／中間層
／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を形成した。ここで磁
性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金上にＳｉチップの枚数を変えて
乗せた２種類の、Ｆｅ−Ａｌ合金＋Ｓｉチップターゲッ
トを使用した。スパッタ条件は以下の通りである。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ 実施例ｂとして３ターゲットマグネトロンスパッタを用
い、実施例ａと同一のスパッタ条件で非磁性基板上にま
ず中間層としてＳｉＯ2を１ｎｍ作成し、引続きat.％表
記で８７．３Ｆｅ−２Ｃｏ−７．７Ｔｉ−３Ｏ組成の磁
性層１を５ｎｍ、８２．５Ｆｅ−２Ｃｏ−１２．５Ｔｉ
−３Ｏ組成の磁性層２を１０ｎｍ、８７．３Ｆｅ−２Ｃ
ｏ−７．７Ｔｉ−３Ｏ組成の磁性層１を５ｎｍ作成する
ことを繰り返し中間層／磁性層１／磁性層２／磁性層１
／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を形成した。
ここで磁性層は、Ｆｅ−Ｃｏ合金上にＴｉチップの枚数
を変えて乗せた２種類の、Ｆｅ−Ｃｏ合金＋Ｔｉチップ
ターゲットを使用した。比較例ｃとしてマグネトロンス
パッタを用い、実施例ａと同一のスパッタ条件で非磁性
基板上にまず中間層としてＳｉＯ2を１ｎｍ作成し、引
続き９１．４Ｆｅ−１．５Ａｌ−４．１Ｓｉ−３Ｏ組成
の磁性層を２０ｎｍ作成し、中間層／磁性層／中間層／
・・／の構造を持つ磁性体薄膜を形成した。ここで磁性
層は、Ｆｅ−Ａｌ合金上にＳｉチップを乗せた、Ｆｅ−
Ａｌ合金＋Ｓｉチップターゲットを使用した。
い、下記のスパッタ条件で非磁性基板上にまず中間層と
してＳｉＯ2を１ｎｍ作成し、引続きat.％表記で９０．
３Ｆｅ−２Ａｌ−４．７Ｓｉ−３Ｏ組成の磁性層１を５
ｎｍ、９２．５Ｆｅ−０．９Ａｌ−３．６Ｓｉ−３Ｏ組
成の磁性層２を１０ｎｍ、９０．３Ｆｅ−２Ａｌ−４．
７Ｓｉ−３Ｏ組成の磁性層１を５ｎｍ作成することを繰
り返し中間層／磁性層１／磁性層２／磁性層１／中間層
／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を形成した。ここで磁
性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金上にＳｉチップの枚数を変えて
乗せた２種類の、Ｆｅ−Ａｌ合金＋Ｓｉチップターゲッ
トを使用した。スパッタ条件は以下の通りである。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ 実施例ｂとして３ターゲットマグネトロンスパッタを用
い、実施例ａと同一のスパッタ条件で非磁性基板上にま
ず中間層としてＳｉＯ2を１ｎｍ作成し、引続きat.％表
記で８７．３Ｆｅ−２Ｃｏ−７．７Ｔｉ−３Ｏ組成の磁
性層１を５ｎｍ、８２．５Ｆｅ−２Ｃｏ−１２．５Ｔｉ
−３Ｏ組成の磁性層２を１０ｎｍ、８７．３Ｆｅ−２Ｃ
ｏ−７．７Ｔｉ−３Ｏ組成の磁性層１を５ｎｍ作成する
ことを繰り返し中間層／磁性層１／磁性層２／磁性層１
／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を形成した。
ここで磁性層は、Ｆｅ−Ｃｏ合金上にＴｉチップの枚数
を変えて乗せた２種類の、Ｆｅ−Ｃｏ合金＋Ｔｉチップ
ターゲットを使用した。比較例ｃとしてマグネトロンス
パッタを用い、実施例ａと同一のスパッタ条件で非磁性
基板上にまず中間層としてＳｉＯ2を１ｎｍ作成し、引
続き９１．４Ｆｅ−１．５Ａｌ−４．１Ｓｉ−３Ｏ組成
の磁性層を２０ｎｍ作成し、中間層／磁性層／中間層／
・・／の構造を持つ磁性体薄膜を形成した。ここで磁性
層は、Ｆｅ−Ａｌ合金上にＳｉチップを乗せた、Ｆｅ−
Ａｌ合金＋Ｓｉチップターゲットを使用した。
【０１２９】比較例ｄとしてマグネトロンスパッタを用
い、比較例ｃと同一のスパッタ条件で非磁性基板上にま
ず中間層を１ｎｍ作成し、引続き８５Ｆｅ−２Ｃｏ−１
０Ｔｉ−３Ｏ組成の磁性層を２０ｎｍ作成し、中間層／
磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を形成
した。ここで磁性層は、Ｆｅ−Ｃｏ合金上にＴｉチップ
を乗せた、Ｆｅ−Ｃｏ合金＋Ｔｉチップターゲットを使
用した。また中間層としては前記スパッタ条件で作成し
たＳｉＯ2膜を用いた。
い、比較例ｃと同一のスパッタ条件で非磁性基板上にま
ず中間層を１ｎｍ作成し、引続き８５Ｆｅ−２Ｃｏ−１
０Ｔｉ−３Ｏ組成の磁性層を２０ｎｍ作成し、中間層／
磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を形成
した。ここで磁性層は、Ｆｅ−Ｃｏ合金上にＴｉチップ
を乗せた、Ｆｅ−Ｃｏ合金＋Ｔｉチップターゲットを使
用した。また中間層としては前記スパッタ条件で作成し
たＳｉＯ2膜を用いた。
【０１３０】（表１７）および（表１８）に示すＴＥＭ
観察の結果のように、実施例ａ、ｂ及び比較例ｃ、ｄの
７００℃熱処理の平均結晶粒径は、実施例ａ，ｂでやや
膜面方向の結晶粒が大きく、比較例ｃ，ｄでやや膜面に
垂直方向の結晶粒が大きく一部の中間層が破壊されてい
るものの全体として大きな差はない。また実施例では組
成比を変えて磁性層１／磁性層２／磁性層１を形成した
が、熱処理により一体化した磁性層になっていた。膜全
体を構成する元素の組成比は実施例ａと比較例ｃ、また
は実施例ｂと比較例ｄではほとんど同じであった。しか
し実施例ａ、ｂでは膜面に垂直方向の組成勾配が比較例
よりも大きく、軟磁気特性も優れていた。これは磁性結
晶粒子の交換相互作用がより効果的に働くことができる
膜面内方向で組成変動が小さいため等が考えられる。
観察の結果のように、実施例ａ、ｂ及び比較例ｃ、ｄの
７００℃熱処理の平均結晶粒径は、実施例ａ，ｂでやや
膜面方向の結晶粒が大きく、比較例ｃ，ｄでやや膜面に
垂直方向の結晶粒が大きく一部の中間層が破壊されてい
るものの全体として大きな差はない。また実施例では組
成比を変えて磁性層１／磁性層２／磁性層１を形成した
が、熱処理により一体化した磁性層になっていた。膜全
体を構成する元素の組成比は実施例ａと比較例ｃ、また
は実施例ｂと比較例ｄではほとんど同じであった。しか
し実施例ａ、ｂでは膜面に垂直方向の組成勾配が比較例
よりも大きく、軟磁気特性も優れていた。これは磁性結
晶粒子の交換相互作用がより効果的に働くことができる
膜面内方向で組成変動が小さいため等が考えられる。
【０１３１】以上の結果から本実施例の磁性体薄膜を構
成する磁性体結晶粒は、膜面内方向の結晶粒成長を抑
え、さらに膜面内方向の磁性体結晶粒の磁気的結合を高
めるために、薄膜の面内方向よりも垂直方向において組
成勾配が大きいことが望ましい。
成する磁性体結晶粒は、膜面内方向の結晶粒成長を抑
え、さらに膜面内方向の磁性体結晶粒の磁気的結合を高
めるために、薄膜の面内方向よりも垂直方向において組
成勾配が大きいことが望ましい。
【０１３２】また、その他の実験から窒素、炭素、ボロ
ン等を含有した磁性体薄膜または磁性体薄膜においても
膜面内よりも垂直方向において粒内の組成勾配が大きい
場合同様な効果があることがわかった。
ン等を含有した磁性体薄膜または磁性体薄膜においても
膜面内よりも垂直方向において粒内の組成勾配が大きい
場合同様な効果があることがわかった。
【０１３３】（実施例１０）本実施例及び比較例は、本
発明の磁性結晶粒内で組成勾配を持つ磁性体薄膜の製造
方法について、酸化物および窒素化物生成自由エネルギ
ーの観点から調べたものである。７００℃での膜面に垂
直方向及び膜面内方向の組成値を（表１９）に、磁気特
性、平均粒径を（表２０）に示す。
発明の磁性結晶粒内で組成勾配を持つ磁性体薄膜の製造
方法について、酸化物および窒素化物生成自由エネルギ
ーの観点から調べたものである。７００℃での膜面に垂
直方向及び膜面内方向の組成値を（表１９）に、磁気特
性、平均粒径を（表２０）に示す。
【０１３４】
【表１９】
【０１３５】
【表２０】
【０１３６】実施例ａとしてマグネトロンスパッタを用
い、下記のスパッタ条件で非磁性基板上にまず３５Ｃｕ
−５Ｔｉ−６０Ｏ組成の中間層を３ｎｍ作成し、引続き
９４．２Ｆｅ−１．３Ａｌ−４．５Ｓｉ組成の磁性層を
３０ｎｍを形成し、中間層／磁性層／中間層／・・／の
構造を持つ磁性体薄膜を３μm形成した。ここで分離層
はＣｕターゲット上にＴｉチップを乗せたＣｕ＋Ｔｉチ
ップターゲット、磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金＋Ｓｉチッ
プターゲットを使用した。スパッタ条件は以下の通りで
ある。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： 磁性層Ａｒ、中間層Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ 実施例ｂとしてマグネトロンスパッタを用い、実施例ａ
と同一のスパッタ条件で非磁性基板上にまず３５Ｃｕ−
５Ｃｒ−６０Ｏ組成の中間層を３ｎｍ作成し、引続き９
６Ｆｅ−４Ｓｉ組成の磁性層を３０ｎｍを形成し、中間
層／磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を
３μm形成した。ここで中間層はＣｕターゲット上にＣ
ｒチップを乗せたＣｕ＋Ｃｒチップターゲット、磁性層
は、Ｆｅ−Ｓｉ合金ターゲットを使用した。
い、下記のスパッタ条件で非磁性基板上にまず３５Ｃｕ
−５Ｔｉ−６０Ｏ組成の中間層を３ｎｍ作成し、引続き
９４．２Ｆｅ−１．３Ａｌ−４．５Ｓｉ組成の磁性層を
３０ｎｍを形成し、中間層／磁性層／中間層／・・／の
構造を持つ磁性体薄膜を３μm形成した。ここで分離層
はＣｕターゲット上にＴｉチップを乗せたＣｕ＋Ｔｉチ
ップターゲット、磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金＋Ｓｉチッ
プターゲットを使用した。スパッタ条件は以下の通りで
ある。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： 磁性層Ａｒ、中間層Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ 実施例ｂとしてマグネトロンスパッタを用い、実施例ａ
と同一のスパッタ条件で非磁性基板上にまず３５Ｃｕ−
５Ｃｒ−６０Ｏ組成の中間層を３ｎｍ作成し、引続き９
６Ｆｅ−４Ｓｉ組成の磁性層を３０ｎｍを形成し、中間
層／磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を
３μm形成した。ここで中間層はＣｕターゲット上にＣ
ｒチップを乗せたＣｕ＋Ｃｒチップターゲット、磁性層
は、Ｆｅ−Ｓｉ合金ターゲットを使用した。
【０１３７】実施例ｃとしてマグネトロンスパッタを用
い、下記のスパッタ条件で非磁性基板上にまず３３Ｆｅ
−６Ｔｉ−６０Ｏ組成の中間層を３ｎｍ作成し、引続き
９４．２Ｆｅ−１．３Ａｌ−４．５Ｓｉ組成の磁性層を
３０ｎｍを形成し、中間層／磁性層／中間層／・・／の
構造を持つ磁性体薄膜を３μm形成した。ここで分離層
はＦｅターゲット上にＴｉチップを乗せたＦｅ＋Ｔｉチ
ップターゲット、磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金＋Ｓｉチッ
プターゲットを使用した。スパッタ条件は以下の通りで
ある。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： 磁性層Ａｒ、中間層Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ 実施例ｄとしてマグネトロンスパッタを用い、実施例ａ
と同一のスパッタ条件で非磁性基板上にまず３４Ｆｅ−
６Ｃｒ−６０Ｏ組成の中間層を３ｎｍ作成し、引続き９
６Ｆｅ−４Ｓｉ組成の磁性層を３０ｎｍを形成し、中間
層／磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を
３μm形成した。ここで中間層はＦｅターゲット上にＣ
ｒチップを乗せたＦｅ＋Ｃｒチップターゲット、磁性層
は、Ｆｅ−Ｓｉ合金ターゲットを使用した。
い、下記のスパッタ条件で非磁性基板上にまず３３Ｆｅ
−６Ｔｉ−６０Ｏ組成の中間層を３ｎｍ作成し、引続き
９４．２Ｆｅ−１．３Ａｌ−４．５Ｓｉ組成の磁性層を
３０ｎｍを形成し、中間層／磁性層／中間層／・・／の
構造を持つ磁性体薄膜を３μm形成した。ここで分離層
はＦｅターゲット上にＴｉチップを乗せたＦｅ＋Ｔｉチ
ップターゲット、磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金＋Ｓｉチッ
プターゲットを使用した。スパッタ条件は以下の通りで
ある。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： 磁性層Ａｒ、中間層Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ 実施例ｄとしてマグネトロンスパッタを用い、実施例ａ
と同一のスパッタ条件で非磁性基板上にまず３４Ｆｅ−
６Ｃｒ−６０Ｏ組成の中間層を３ｎｍ作成し、引続き９
６Ｆｅ−４Ｓｉ組成の磁性層を３０ｎｍを形成し、中間
層／磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を
３μm形成した。ここで中間層はＦｅターゲット上にＣ
ｒチップを乗せたＦｅ＋Ｃｒチップターゲット、磁性層
は、Ｆｅ−Ｓｉ合金ターゲットを使用した。
【０１３８】比較例ｅとしてマグネトロンスパッタを用
い、実施例ａと同一のスパッタ条件で非磁性基板上にま
ずＭｇＯ組成の中間層を３ｎｍ作成し、引続き９４．２
Ｆｅ−１．３Ａｌ−４．５Ｓｉ組成の磁性層を３０ｎｍ
を形成し、中間層／磁性層／中間層／・・／の構造を持
つ磁性体薄膜を３μm形成した。ここで中間層はＭｇＯ
ターゲット、磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金＋Ｓｉチップタ
ーゲットを使用した。比較例ｆとしてマグネトロンスパ
ッタを用い、比較例ｃと同一のスパッタ条件で非磁性基
板上にまずＭｇＯの中間層を３ｎｍ作成し、引続き９６
Ｆｅ−４Ｓｉ組成の磁性層を３０ｎｍを形成し、中間層
／磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を３
μm形成した。ここで中間層はＭｇＯターゲット、磁性
層は、Ｆｅ−Ｓｉ合金ターゲットを使用した。
い、実施例ａと同一のスパッタ条件で非磁性基板上にま
ずＭｇＯ組成の中間層を３ｎｍ作成し、引続き９４．２
Ｆｅ−１．３Ａｌ−４．５Ｓｉ組成の磁性層を３０ｎｍ
を形成し、中間層／磁性層／中間層／・・／の構造を持
つ磁性体薄膜を３μm形成した。ここで中間層はＭｇＯ
ターゲット、磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金＋Ｓｉチップタ
ーゲットを使用した。比較例ｆとしてマグネトロンスパ
ッタを用い、比較例ｃと同一のスパッタ条件で非磁性基
板上にまずＭｇＯの中間層を３ｎｍ作成し、引続き９６
Ｆｅ−４Ｓｉ組成の磁性層を３０ｎｍを形成し、中間層
／磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を３
μm形成した。ここで中間層はＭｇＯターゲット、磁性
層は、Ｆｅ−Ｓｉ合金ターゲットを使用した。
【０１３９】（表１９）および（表２０）に示す平均粒
径及び組成のＴＥＭ観察の結果のように、実施例ａ〜ｄ
及び比較例ｅ、ｆの７００℃熱処理の平均結晶粒径は、
比較例ｅ、ｆでやや膜面内方向及び垂直方向の結晶粒が
大きく一部の中間層が破壊されている。また実施例では
何れも膜内、膜面に垂直方向での粒内組成の変化が確認
できるが比較例では小さい。これは実施例ａ、ｃでは中
間層中に磁性層のＡｌやＳｉよりも酸化物及び窒化物生
成自由エネルギー元素が高いＣｕ、Ｆｅ、Ｔｉが含有さ
れているために、また実施例ｂ、ｄでは中間層中に磁性
層のＳｉよりも酸化物及び窒化物生成自由エネルギー元
素が高いＣｕ、Ｆｅ、Ｃｒが含有されているために、熱
処理によって層界面近傍で酸化還元反応が起こり、磁性
層内に酸素が拡散し過ぎることなく結晶粒内の組成勾配
が起こったためであると考えられる。特に膜面内方向で
の組成勾配は膜に垂直方向の組成勾配より小さく垂直方
向の勾配に誘導された形で生じた物と考えている。一
方、比較例では熱処理後にＭｇＯがその表面自由エネル
ギーのためにかたまりに焼結し層構造を破壊しており、
磁性結晶粒内では組成勾配はなく膜面内では磁性結晶粒
子が結合している。
径及び組成のＴＥＭ観察の結果のように、実施例ａ〜ｄ
及び比較例ｅ、ｆの７００℃熱処理の平均結晶粒径は、
比較例ｅ、ｆでやや膜面内方向及び垂直方向の結晶粒が
大きく一部の中間層が破壊されている。また実施例では
何れも膜内、膜面に垂直方向での粒内組成の変化が確認
できるが比較例では小さい。これは実施例ａ、ｃでは中
間層中に磁性層のＡｌやＳｉよりも酸化物及び窒化物生
成自由エネルギー元素が高いＣｕ、Ｆｅ、Ｔｉが含有さ
れているために、また実施例ｂ、ｄでは中間層中に磁性
層のＳｉよりも酸化物及び窒化物生成自由エネルギー元
素が高いＣｕ、Ｆｅ、Ｃｒが含有されているために、熱
処理によって層界面近傍で酸化還元反応が起こり、磁性
層内に酸素が拡散し過ぎることなく結晶粒内の組成勾配
が起こったためであると考えられる。特に膜面内方向で
の組成勾配は膜に垂直方向の組成勾配より小さく垂直方
向の勾配に誘導された形で生じた物と考えている。一
方、比較例では熱処理後にＭｇＯがその表面自由エネル
ギーのためにかたまりに焼結し層構造を破壊しており、
磁性結晶粒内では組成勾配はなく膜面内では磁性結晶粒
子が結合している。
【０１４０】また実施例ａ、ｂと実施例ｃ，ｄを比較す
ると中間層に金属磁性元素が含まれる、実施例ｃ，ｄの
磁気特性が優れていることがわかる。これは中間層に含
まれる磁性金属元素が、磁性結晶粒子間の結合状態を良
好にしているためであると考えられる。
ると中間層に金属磁性元素が含まれる、実施例ｃ，ｄの
磁気特性が優れていることがわかる。これは中間層に含
まれる磁性金属元素が、磁性結晶粒子間の結合状態を良
好にしているためであると考えられる。
【０１４１】以上の結果から、中間層中に磁性層に含ま
れる酸化物または窒化物生成自由エネルギーがＦｅより
低い元素のうちの少なくとも１種より、酸化物または窒
化物生成自由エネルギーが高い元素が少なくとも１種含
まれるという本実施例の磁性体薄膜によれば、熱処理に
より膜面よりも膜面に垂直方向の組成に大きな勾配を持
たせた磁性体薄膜を構成でき、さらに中間層に磁性金属
元素が含まれるとき軟磁気特性が向上することがわか
る。
れる酸化物または窒化物生成自由エネルギーがＦｅより
低い元素のうちの少なくとも１種より、酸化物または窒
化物生成自由エネルギーが高い元素が少なくとも１種含
まれるという本実施例の磁性体薄膜によれば、熱処理に
より膜面よりも膜面に垂直方向の組成に大きな勾配を持
たせた磁性体薄膜を構成でき、さらに中間層に磁性金属
元素が含まれるとき軟磁気特性が向上することがわか
る。
【０１４２】また、その他の実験から酸素、窒素、炭
素、ボロン等を含有した磁性体薄膜または磁性体薄膜に
おいても同様な効果があることがわかった。 （実施例１１）本実施例及び比較例は、少なくとも一種
の酸化物または窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低
い元素が磁性層と中間層に共有されかつ、前記元素が磁
性層、中間層で連続的に組成勾配を持つ磁性体薄膜の磁
気特性を、６００℃での平均結晶粒径、結晶粒中心部と
結晶粒表面付近の組成及び軟磁気特性について調べたも
のである。６００℃での磁気特性、平均粒径を（表２
１）に示す。
素、ボロン等を含有した磁性体薄膜または磁性体薄膜に
おいても同様な効果があることがわかった。 （実施例１１）本実施例及び比較例は、少なくとも一種
の酸化物または窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低
い元素が磁性層と中間層に共有されかつ、前記元素が磁
性層、中間層で連続的に組成勾配を持つ磁性体薄膜の磁
気特性を、６００℃での平均結晶粒径、結晶粒中心部と
結晶粒表面付近の組成及び軟磁気特性について調べたも
のである。６００℃での磁気特性、平均粒径を（表２
１）に示す。
【０１４３】
【表２１】
【０１４４】実施例ａとしてマグネトロンスパッタを用
い、下記のスパッタ条件で非磁性基板上にまずＦｅ−Ａ
ｌ−Ｓｉの酸化物の中間層を２ｎｍ作成し、引続き９
１．５Ｆｅ−３Ａｌ−５．５Ｓｉ組成の磁性層を１５ｎ
ｍを形成し、中間層／磁性層／中間層／・・／の構造を
持つ磁性体薄膜を３μm形成した。ここで中間層及び 磁
性層は、同一のＦｅ−Ａｌ合金＋Ｓｉチップターゲット
を使用し、酸素を間欠的に導入することで作成した。ス
パッタ条件は以下の通りである。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： 磁性層Ａｒ、中間層Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ 実施例ｂとしてマグネトロンスパッタを用い、前記と同
一のスパッタ条件で非磁性基板上にまずＦｅ−Ｓｉの酸
化物の中間層を２ｎｍ作成し、引続き９１．５Ｆｅ−３
Ａｌ−５．５Ｓｉ組成の磁性層を１５ｎｍを形成し、中
間層／磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜
を３μm形成した。ここで中間層はＦｅ−Ｓｉ合金ター
ゲット、磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金ターゲット上にＳｉ
チップを乗せたＦｅ−Ａｌ＋Ｓｉチップターゲットを使
用した。
い、下記のスパッタ条件で非磁性基板上にまずＦｅ−Ａ
ｌ−Ｓｉの酸化物の中間層を２ｎｍ作成し、引続き９
１．５Ｆｅ−３Ａｌ−５．５Ｓｉ組成の磁性層を１５ｎ
ｍを形成し、中間層／磁性層／中間層／・・／の構造を
持つ磁性体薄膜を３μm形成した。ここで中間層及び 磁
性層は、同一のＦｅ−Ａｌ合金＋Ｓｉチップターゲット
を使用し、酸素を間欠的に導入することで作成した。ス
パッタ条件は以下の通りである。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： 磁性層Ａｒ、中間層Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ 実施例ｂとしてマグネトロンスパッタを用い、前記と同
一のスパッタ条件で非磁性基板上にまずＦｅ−Ｓｉの酸
化物の中間層を２ｎｍ作成し、引続き９１．５Ｆｅ−３
Ａｌ−５．５Ｓｉ組成の磁性層を１５ｎｍを形成し、中
間層／磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜
を３μm形成した。ここで中間層はＦｅ−Ｓｉ合金ター
ゲット、磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金ターゲット上にＳｉ
チップを乗せたＦｅ−Ａｌ＋Ｓｉチップターゲットを使
用した。
【０１４５】実施例ｃとしてマグネトロンスパッタを用
い、前記と同一のスパッタ条件で非磁性基板上にまずＦ
ｅ−Ｔｉの酸化物の中間層を２ｎｍ作成し、引続き９２
Ｆｅ−２Ｔｉ−６Ａｌ組成の磁性層を１５ｎｍを形成
し、中間層／磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁性
体薄膜を３μm形成した。ここで中間層はＦｅターゲッ
ト上にＴｉチップを乗せたＦｅ＋Ｔｉチップターゲッ
ト、磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金ターゲットを上にＴｉチ
ップを乗せたＦｅ−Ａｌ＋Ｔｉチップターゲットを使用
した。
い、前記と同一のスパッタ条件で非磁性基板上にまずＦ
ｅ−Ｔｉの酸化物の中間層を２ｎｍ作成し、引続き９２
Ｆｅ−２Ｔｉ−６Ａｌ組成の磁性層を１５ｎｍを形成
し、中間層／磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁性
体薄膜を３μm形成した。ここで中間層はＦｅターゲッ
ト上にＴｉチップを乗せたＦｅ＋Ｔｉチップターゲッ
ト、磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金ターゲットを上にＴｉチ
ップを乗せたＦｅ−Ａｌ＋Ｔｉチップターゲットを使用
した。
【０１４６】比較例ｄとしてマグネトロンスパッタを用
い、前記と同一のスパッタ条件で非磁性基板上にまずＦ
ｅ−Ｔｉの酸化物の中間層を２ｎｍ作成し、引続き９
１．５Ｆｅ−３Ａｌ−５．５Ｓｉ組成の磁性層を１５ｎ
ｍを形成し、中間層／磁性層／中間層／・・／の構造を
持つ磁性体薄膜を３μm形成した。ここで中間層は、Ｆ
ｅターゲット上にＴｉチップを乗せたＦｅ＋Ｔｉチップ
ターゲット磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金＋Ｓｉチップター
ゲットを使用した。
い、前記と同一のスパッタ条件で非磁性基板上にまずＦ
ｅ−Ｔｉの酸化物の中間層を２ｎｍ作成し、引続き９
１．５Ｆｅ−３Ａｌ−５．５Ｓｉ組成の磁性層を１５ｎ
ｍを形成し、中間層／磁性層／中間層／・・／の構造を
持つ磁性体薄膜を３μm形成した。ここで中間層は、Ｆ
ｅターゲット上にＴｉチップを乗せたＦｅ＋Ｔｉチップ
ターゲット磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金＋Ｓｉチップター
ゲットを使用した。
【０１４７】比較例ｅとしてマグネトロンスパッタを用
い、前記と同一下記のスパッタ条件で非磁性基板上にま
ずＦｅ−Ｓｉの酸化物の中間層を２ｎｍ作成し、引続き
９２Ｆｅ−２Ｔｉ−６Ａｌ組成の磁性層を１５ｎｍを形
成し、中間層／磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁
性体薄膜を３μm形成した。ここで中間層は、Ｆｅ−Ｓ
ｉ合金ターゲット磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金＋Ｔｉチッ
プターゲットを使用した。
い、前記と同一下記のスパッタ条件で非磁性基板上にま
ずＦｅ−Ｓｉの酸化物の中間層を２ｎｍ作成し、引続き
９２Ｆｅ−２Ｔｉ−６Ａｌ組成の磁性層を１５ｎｍを形
成し、中間層／磁性層／中間層／・・／の構造を持つ磁
性体薄膜を３μm形成した。ここで中間層は、Ｆｅ−Ｓ
ｉ合金ターゲット磁性層は、Ｆｅ−Ａｌ合金＋Ｔｉチッ
プターゲットを使用した。
【０１４８】（表２１）に示す平均粒径と軟磁気特性の
結果のように、実施例ａ、ｂ、ｃ及び比較例ｄ，ｅの６
００℃熱処理の平均結晶粒径についてはほとんど差がな
いが、軟磁気特性は実施例の方が優れている。ＥＤＳの
結果、それぞれの組成粒内では膜面に垂直方向及び膜面
内方向で粒の中心より、酸化物または窒化物生成自由エ
ネルギーがＦｅより低い元素が増加するような組成勾配
が何れのサンプルにも起こっていたが、特に実施例ａで
はＡｌ、Ｓｉ実施例ｂではＳｉ、実施例ｃではＴｉ元素
が連続的に、磁性層と中間層の間で組成勾配を持ってい
ることがわかった。一方、実施例及び比較例の膜面を荷
重をかけた針先で削ったところ実施例は比較的傷がつき
難く積層間の結合が強いことがわかった。本実施例の積
層膜における安定した積層間の結合が界面応力などの緩
和等に影響して軟磁気特性を向上させているものと考え
られる。
結果のように、実施例ａ、ｂ、ｃ及び比較例ｄ，ｅの６
００℃熱処理の平均結晶粒径についてはほとんど差がな
いが、軟磁気特性は実施例の方が優れている。ＥＤＳの
結果、それぞれの組成粒内では膜面に垂直方向及び膜面
内方向で粒の中心より、酸化物または窒化物生成自由エ
ネルギーがＦｅより低い元素が増加するような組成勾配
が何れのサンプルにも起こっていたが、特に実施例ａで
はＡｌ、Ｓｉ実施例ｂではＳｉ、実施例ｃではＴｉ元素
が連続的に、磁性層と中間層の間で組成勾配を持ってい
ることがわかった。一方、実施例及び比較例の膜面を荷
重をかけた針先で削ったところ実施例は比較的傷がつき
難く積層間の結合が強いことがわかった。本実施例の積
層膜における安定した積層間の結合が界面応力などの緩
和等に影響して軟磁気特性を向上させているものと考え
られる。
【０１４９】以上の結果から、少なくとも一種の酸化物
または窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元素が
磁性層と中間層に共有され、前記元素が磁性層、中間層
で連続的に組成勾配を持つ磁性体薄膜は熱処理後の積層
間結合力を高め、軟磁気特性を向上させるといえる。ま
たその他の実験から酸素、窒素、炭素,ボロン等を含有
した磁性体薄膜または磁性体薄膜においても同様な効果
があることがわかった。
または窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元素が
磁性層と中間層に共有され、前記元素が磁性層、中間層
で連続的に組成勾配を持つ磁性体薄膜は熱処理後の積層
間結合力を高め、軟磁気特性を向上させるといえる。ま
たその他の実験から酸素、窒素、炭素,ボロン等を含有
した磁性体薄膜または磁性体薄膜においても同様な効果
があることがわかった。
【０１５０】（実施例１２）本実施例及び比較例は、組
成勾配を持つ元素の種類を変えた磁性体薄膜の磁気特性
を、６００℃で熱処理し軟磁気特性について調べたもの
である。６００℃での平均結晶粒径及び磁気特性を（表
２２）に示す。
成勾配を持つ元素の種類を変えた磁性体薄膜の磁気特性
を、６００℃で熱処理し軟磁気特性について調べたもの
である。６００℃での平均結晶粒径及び磁気特性を（表
２２）に示す。
【０１５１】
【表２２】
【０１５２】実施例ａ〜ｊ、比較例ｋ〜ｍとしてマグネ
トロンスパッタを用い、下記のスパッタ条件で非磁性基
板上にまず磁性層の酸化物組成の中間層を１ｎｍ作成
し、引続き、磁性層を３０ｎｍを形成し、中間層／磁性
層／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を３μm形
成した。ここで中間層及び磁性層は、同一のターゲット
を用い、スパッタ中の酸素雰囲気を変えることで作成し
た。スパッタ条件は以下の通りである。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： 磁性層Ａｒ、中間層Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ （表２２）に示す積層膜は同一ターゲットを用いて連続
的に成膜しており、結晶粒径内で本発明の好ましい組成
勾配を持つが、平均粒径及び磁気特性の結果より、組成
勾配を持つ酸化物または窒化物生成自由エネルギー元素
としてＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖから選ばれた少なく
とも１種の元素が含まれるという本実施例の磁性体薄膜
によれば、特に優れた軟磁気特性を示す磁性体薄膜また
は磁性体薄膜を達成できる。またその他の実験から酸
素、窒素、炭素等、ボロンを含有した磁性体薄膜または
磁性体薄膜においても同様な効果があることがわかっ
た。
トロンスパッタを用い、下記のスパッタ条件で非磁性基
板上にまず磁性層の酸化物組成の中間層を１ｎｍ作成
し、引続き、磁性層を３０ｎｍを形成し、中間層／磁性
層／中間層／・・／の構造を持つ磁性体薄膜を３μm形
成した。ここで中間層及び磁性層は、同一のターゲット
を用い、スパッタ中の酸素雰囲気を変えることで作成し
た。スパッタ条件は以下の通りである。 （１）放電ガス圧： ８mTorr （２）放電ガス種類： 磁性層Ａｒ、中間層Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ （表２２）に示す積層膜は同一ターゲットを用いて連続
的に成膜しており、結晶粒径内で本発明の好ましい組成
勾配を持つが、平均粒径及び磁気特性の結果より、組成
勾配を持つ酸化物または窒化物生成自由エネルギー元素
としてＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖから選ばれた少なく
とも１種の元素が含まれるという本実施例の磁性体薄膜
によれば、特に優れた軟磁気特性を示す磁性体薄膜また
は磁性体薄膜を達成できる。またその他の実験から酸
素、窒素、炭素等、ボロンを含有した磁性体薄膜または
磁性体薄膜においても同様な効果があることがわかっ
た。
【０１５３】（実施例１３）本実施例及び比較例は、主
磁性層がおよび中間層の最適な膜厚範囲を調べたもので
ある。５００℃の熱処理後の抗磁力を（表２３）〜（表
２６）に示す。
磁性層がおよび中間層の最適な膜厚範囲を調べたもので
ある。５００℃の熱処理後の抗磁力を（表２３）〜（表
２６）に示す。
【０１５４】
【表２３】
【０１５５】
【表２４】
【０１５６】
【表２５】
【０１５７】
【表２６】
【０１５８】実施例および比較例としてマグネトロンス
パッタを用い、下記のスパッタ条件で非磁性基板上にま
ず磁性層の酸化物組成の中間層と主磁性層を交互に形成
し、磁性体薄膜を３μm形成した。ここで中間層及び磁
性層は、同一のＦｅＡｌＳｉターゲットを用い、スパッ
タ中の酸素雰囲気を変えることで作成した。スパッタ条
件は以下の通りである。 （１）放電ガス圧： ２mTorr （２）放電ガス種類： 磁性層ＡｒまたはＡｒ＋Ｎ2、
中間層Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ ＴＥＭ観察およびＥＤＳ分析結果（表２３）〜（表２
６）に示す磁性体薄膜は同一ターゲットを用いて連続的
に成膜しており、結晶粒径内で本発明の好ましい組成勾
配または形状比の一方または両方の特徴を有していた。
パッタを用い、下記のスパッタ条件で非磁性基板上にま
ず磁性層の酸化物組成の中間層と主磁性層を交互に形成
し、磁性体薄膜を３μm形成した。ここで中間層及び磁
性層は、同一のＦｅＡｌＳｉターゲットを用い、スパッ
タ中の酸素雰囲気を変えることで作成した。スパッタ条
件は以下の通りである。 （１）放電ガス圧： ２mTorr （２）放電ガス種類： 磁性層ＡｒまたはＡｒ＋Ｎ2、
中間層Ａｒ＋Ｏ2 （３）投入電力： ４００Ｗ ＴＥＭ観察およびＥＤＳ分析結果（表２３）〜（表２
６）に示す磁性体薄膜は同一ターゲットを用いて連続的
に成膜しており、結晶粒径内で本発明の好ましい組成勾
配または形状比の一方または両方の特徴を有していた。
【０１５９】以上の実施例の結果、主磁性層の膜厚が３
ｎｍ以上１００ｎｍ以下、中間層の膜厚が０．１ｎｍ以
上１０ｎｍ以下の範囲で、中間層の平均厚みを主磁性層
の厚みで割った比が０．５以下であるときに優れた軟磁
気特性を示すことがわかる。
ｎｍ以上１００ｎｍ以下、中間層の膜厚が０．１ｎｍ以
上１０ｎｍ以下の範囲で、中間層の平均厚みを主磁性層
の厚みで割った比が０．５以下であるときに優れた軟磁
気特性を示すことがわかる。
【０１６０】本実施例では、主磁性層／中間層とがＦｅ
ＡｌＳｉ／ＦｅＡｌＳｉＯ またはＦｅＡｌＳｉＮ／Ｆ
ｅＡｌＳｉＮＯ組成について示したが、その他Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ
−Ｃｏ−Ｎｉ等の磁性体金属、または以上の磁性体金属
中に、非磁性物質または酸化物生成自由エネルギー又は
窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い値を持つ元
素、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍ
ｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、Ｍｏ、
Ｃｅ、Ｈｆ等から選ばれた少なくとも一種の元素が含有
された磁性体金属からなる本発明の、形状比を持つ磁性
結晶粒、または本発明の結晶粒内に組成勾配を持つ磁性
結晶粒より成る主磁性層と、非磁性物質または酸化物生
成自由エネルギー又は窒化物生成自由エネルギーがＦｅ
より低い値を持つ元素、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔ
ｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｈｆ等から選ばれた少なく
とも一種の元素とＢ、Ｃ、Ｏ、Ｎから選ばれた少なくと
も１種以上の元素を含む中間層において数々の組成の組
み合わせを調べた結果、本実施例でしらべた主磁性層と
中間層の膜厚範囲で優れた軟磁気特性を実現できた。
ＡｌＳｉ／ＦｅＡｌＳｉＯ またはＦｅＡｌＳｉＮ／Ｆ
ｅＡｌＳｉＮＯ組成について示したが、その他Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ
−Ｃｏ−Ｎｉ等の磁性体金属、または以上の磁性体金属
中に、非磁性物質または酸化物生成自由エネルギー又は
窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い値を持つ元
素、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍ
ｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、Ｍｏ、
Ｃｅ、Ｈｆ等から選ばれた少なくとも一種の元素が含有
された磁性体金属からなる本発明の、形状比を持つ磁性
結晶粒、または本発明の結晶粒内に組成勾配を持つ磁性
結晶粒より成る主磁性層と、非磁性物質または酸化物生
成自由エネルギー又は窒化物生成自由エネルギーがＦｅ
より低い値を持つ元素、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔ
ｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｈｆ等から選ばれた少なく
とも一種の元素とＢ、Ｃ、Ｏ、Ｎから選ばれた少なくと
も１種以上の元素を含む中間層において数々の組成の組
み合わせを調べた結果、本実施例でしらべた主磁性層と
中間層の膜厚範囲で優れた軟磁気特性を実現できた。
【０１６１】（実施例１４）ＲＦマグネトロンスパッタ
でＮｉＦｅを３μｍ形成し、５００℃熱処理後に抗磁力
０．５Ｏｅの特性を得た。比較例として（表２７）に示
すように、この組成のＮｉＦｅ、２００ｎｍと様々な膜
厚のＳｉＯ2を１５層積層した。実施例として同じくＮ
ｉＦｅ、２００μｍと多重中間層を１５層積層した。こ
こで多重中間層は２ｎｍのＳｉＯ2と３ｎｍのＮｉＦｅ
を交互に（表２７）に示す膜厚になるまで積層してあ
る。それぞれ５００℃での抗磁力の値を（表２７）に記
した。
でＮｉＦｅを３μｍ形成し、５００℃熱処理後に抗磁力
０．５Ｏｅの特性を得た。比較例として（表２７）に示
すように、この組成のＮｉＦｅ、２００ｎｍと様々な膜
厚のＳｉＯ2を１５層積層した。実施例として同じくＮ
ｉＦｅ、２００μｍと多重中間層を１５層積層した。こ
こで多重中間層は２ｎｍのＳｉＯ2と３ｎｍのＮｉＦｅ
を交互に（表２７）に示す膜厚になるまで積層してあ
る。それぞれ５００℃での抗磁力の値を（表２７）に記
した。
【０１６２】
【表２７】
【０１６３】以上の結果より中間層に非磁性層を用いる
場合より、多重中間層を用いれば、優れた軟磁気特性と
なることが分かる。ＴＥＭ観察の結果、ＳｉＯ2が７ｎ
ｍでの磁気劣化は、５００℃の熱処理による層構造の破
壊が主因であることが分かった。一方、多重中間層の場
合、２ｎｍの非磁性層が完全に層構造を形成しいないと
ころがあり、見た目上、非磁性層と磁性層がひとつずつ
で構成された中間層になっている箇所もあるが、３ｎｍ
に微細化された磁性層Ａが特異な磁気特性を発現してい
るために、優れた軟磁気特性を示していると考えられ
る。特に０．１Ｏｅの優れた軟磁気特性を持つ本実施例
の多重中間層をもつ磁性体薄膜では、柱状構造を持つ主
磁性層の磁性結晶粒子の形状比が本発明の優れた軟磁気
特性を示す形状比を満たす０．３〜０．４程度であっ
た。
場合より、多重中間層を用いれば、優れた軟磁気特性と
なることが分かる。ＴＥＭ観察の結果、ＳｉＯ2が７ｎ
ｍでの磁気劣化は、５００℃の熱処理による層構造の破
壊が主因であることが分かった。一方、多重中間層の場
合、２ｎｍの非磁性層が完全に層構造を形成しいないと
ころがあり、見た目上、非磁性層と磁性層がひとつずつ
で構成された中間層になっている箇所もあるが、３ｎｍ
に微細化された磁性層Ａが特異な磁気特性を発現してい
るために、優れた軟磁気特性を示していると考えられ
る。特に０．１Ｏｅの優れた軟磁気特性を持つ本実施例
の多重中間層をもつ磁性体薄膜では、柱状構造を持つ主
磁性層の磁性結晶粒子の形状比が本発明の優れた軟磁気
特性を示す形状比を満たす０．３〜０．４程度であっ
た。
【０１６４】次に、ＮｉＦｅを用いた主磁性層Ｍの膜厚
ＤＭを２００ｎｍとし、ＳｉＯ2を用いた分離層Ｂの一
層当たりの平均膜厚ＤＢを２．５ｎｍとし、ＮｉＦｅを
用いた磁性層Ａの一層当たりの平均膜厚ＤＡを変化させ
たときの５００℃熱処理後の抗磁力の変化を調べた。主
磁性層は全部で１５層とした。ここで主磁性層と積層さ
れる多重中間膜は、磁性層Ａと分離層Ｂが、主磁性層Ｍ
につづいて、Ａ／Ｂ／Ａの順に成膜されており、つづい
て主磁性層を成膜することを繰り返すことで多重中間層
を持つ磁性体薄膜を形成している。（表２８）に、それ
ぞれの膜厚と多重中間層の構成を記す。
ＤＭを２００ｎｍとし、ＳｉＯ2を用いた分離層Ｂの一
層当たりの平均膜厚ＤＢを２．５ｎｍとし、ＮｉＦｅを
用いた磁性層Ａの一層当たりの平均膜厚ＤＡを変化させ
たときの５００℃熱処理後の抗磁力の変化を調べた。主
磁性層は全部で１５層とした。ここで主磁性層と積層さ
れる多重中間膜は、磁性層Ａと分離層Ｂが、主磁性層Ｍ
につづいて、Ａ／Ｂ／Ａの順に成膜されており、つづい
て主磁性層を成膜することを繰り返すことで多重中間層
を持つ磁性体薄膜を形成している。（表２８）に、それ
ぞれの膜厚と多重中間層の構成を記す。
【０１６５】
【表２８】
【０１６６】以上の結果から、多重中間層を持つ磁性体
薄膜の多重中間層を構成する磁性層Ａは５ｎｍ以下であ
るとき高特性が生じることが分かる。 （実施例１５）ＲＦマグネトロンスパッタで１．８（テ
スラ）のＦｅＡｌＳｉを３μｍ形成し、５００℃熱処理
後に抗磁力６．９Ｏｅの特性を得た。
薄膜の多重中間層を構成する磁性層Ａは５ｎｍ以下であ
るとき高特性が生じることが分かる。 （実施例１５）ＲＦマグネトロンスパッタで１．８（テ
スラ）のＦｅＡｌＳｉを３μｍ形成し、５００℃熱処理
後に抗磁力６．９Ｏｅの特性を得た。
【０１６７】次に、このＦｅＡｌＳｉを用いた主磁性層
Ｍの膜厚ＤＭを６０ｎｍとし、ＳｉＯ2を用いた分離層
Ｂの一層当たりの平均膜厚ＤＢを２．５ｎｍとし、Ｆｅ
を用いた磁性層Ａの一層当たりの平均膜厚ＤＡを変化さ
せたときの５００℃熱処理後の抗磁力の変化を調べた。
主磁性層は全部で５０層とした。ここで主磁性層と積層
される多重中間膜は、磁性層Ａと分離層Ｂが、主磁性層
Ｍにつづいて、Ａ／Ｂ／Ａの順に成膜されており、つづ
いて主磁性層を成膜することを繰り返すことで多重中間
層を持つ磁性体薄膜を形成している。（表２９）に、そ
れぞれの膜厚と多重中間層の構成を記す。
Ｍの膜厚ＤＭを６０ｎｍとし、ＳｉＯ2を用いた分離層
Ｂの一層当たりの平均膜厚ＤＢを２．５ｎｍとし、Ｆｅ
を用いた磁性層Ａの一層当たりの平均膜厚ＤＡを変化さ
せたときの５００℃熱処理後の抗磁力の変化を調べた。
主磁性層は全部で５０層とした。ここで主磁性層と積層
される多重中間膜は、磁性層Ａと分離層Ｂが、主磁性層
Ｍにつづいて、Ａ／Ｂ／Ａの順に成膜されており、つづ
いて主磁性層を成膜することを繰り返すことで多重中間
層を持つ磁性体薄膜を形成している。（表２９）に、そ
れぞれの膜厚と多重中間層の構成を記す。
【０１６８】
【表２９】
【０１６９】以上の結果から、多重中間層を持つ磁性体
薄膜の多重中間層を構成する磁性層Ａは５ｎｍ以下であ
るとき特に高特性が生じることが分かる。次に、このＦ
ｅＡｌＳｉを用いた主磁性層Ｍの膜厚ＤＭを６０ｎｍと
し、ＳｉＯ2を用いた分離層Ｂの一層当たりの平均膜厚
ＤＢを変化させ、Ｆｅを用いた磁性層Ａの一層当たりの
平均膜厚ＤＡを２．５ｎｍとしたときの５００℃熱処理
後の抗磁力の変化を調べた。主磁性層は全部で５０層と
した。ここで主磁性層と積層される多重中間膜は、磁性
層Ａと分離層Ｂが、主磁性層Ｍにつづいて、Ａ／Ｂ／Ａ
の順に成膜されており、つづいて主磁性層を成膜するこ
とを繰り返すことで多重中間層を持つ磁性体薄膜を形成
している。（表３０）に、それぞれの膜厚と多重中間層
の構成を記す。
薄膜の多重中間層を構成する磁性層Ａは５ｎｍ以下であ
るとき特に高特性が生じることが分かる。次に、このＦ
ｅＡｌＳｉを用いた主磁性層Ｍの膜厚ＤＭを６０ｎｍと
し、ＳｉＯ2を用いた分離層Ｂの一層当たりの平均膜厚
ＤＢを変化させ、Ｆｅを用いた磁性層Ａの一層当たりの
平均膜厚ＤＡを２．５ｎｍとしたときの５００℃熱処理
後の抗磁力の変化を調べた。主磁性層は全部で５０層と
した。ここで主磁性層と積層される多重中間膜は、磁性
層Ａと分離層Ｂが、主磁性層Ｍにつづいて、Ａ／Ｂ／Ａ
の順に成膜されており、つづいて主磁性層を成膜するこ
とを繰り返すことで多重中間層を持つ磁性体薄膜を形成
している。（表３０）に、それぞれの膜厚と多重中間層
の構成を記す。
【０１７０】
【表３０】
【０１７１】以上の結果から、多重中間層を持つ磁性体
薄膜の多重中間層を構成する分離層Ｂは５ｎｍ以下であ
るとき特に高特性を生じることが分かる。次に、このＦ
ｅＡｌＳｉを用いた主磁性層Ｍの膜厚ＤＭを変化させ、
ＳｉＯ2を用いた分離層Ｂの一層当たりの平均膜厚ＤＢ
を２．５ｎｍとし、Ｆｅを用いた磁性層Ａの一層当たり
の平均膜厚ＤＡを２．５ｎｍとしたときの５００℃熱処
理後の抗磁力の変化を調べた。主磁性層は全部で３μｍ
とした。ここで主磁性層と積層される多重中間膜は、磁
性層Ａと分離層Ｂが、主磁性層Ｍにつづいて、Ａ／Ｂ／
Ａの順に成膜されており、つづいて主磁性層を成膜する
ことを繰り返すことで多重中間層を持つ磁性体薄膜を形
成している。（表３１）に、それぞれの膜厚と多重中間
層の構成を記す。
薄膜の多重中間層を構成する分離層Ｂは５ｎｍ以下であ
るとき特に高特性を生じることが分かる。次に、このＦ
ｅＡｌＳｉを用いた主磁性層Ｍの膜厚ＤＭを変化させ、
ＳｉＯ2を用いた分離層Ｂの一層当たりの平均膜厚ＤＢ
を２．５ｎｍとし、Ｆｅを用いた磁性層Ａの一層当たり
の平均膜厚ＤＡを２．５ｎｍとしたときの５００℃熱処
理後の抗磁力の変化を調べた。主磁性層は全部で３μｍ
とした。ここで主磁性層と積層される多重中間膜は、磁
性層Ａと分離層Ｂが、主磁性層Ｍにつづいて、Ａ／Ｂ／
Ａの順に成膜されており、つづいて主磁性層を成膜する
ことを繰り返すことで多重中間層を持つ磁性体薄膜を形
成している。（表３１）に、それぞれの膜厚と多重中間
層の構成を記す。
【０１７２】
【表３１】
【０１７３】以上の結果から、多重中間層を持つ磁性体
薄膜の主磁性層Ｍは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下であると
き高特性が生じることが分かる。次に、このＦｅＡｌＳ
ｉを用いた主磁性層Ｍの膜厚ＤＭを６０ｎｍとし、多重
中間層の平均膜厚ＤＩを、ＳｉＯ2を用いた分離層Ｂの
一層当たりの平均膜厚ＤＢと、Ｆｅを用いた磁性層Ａの
一層当たりの平均膜厚ＤＡが等しくなるように変化させ
た場合の５００℃熱処理後の抗磁力の変化を調べた。主
磁性層は全部で５０層とした。ここで主磁性層と積層さ
れる多重中間膜は、磁性層Ａと分離層Ｂが、主磁性層Ｍ
につづいて、Ａ／Ｂ／Ａの順に成膜されており、つづい
て主磁性層を成膜することを繰り返すことで多重中間層
を持つ磁性体薄膜を形成している。（表３２）に、それ
ぞれの膜厚と多重中間層の構成を記す。
薄膜の主磁性層Ｍは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下であると
き高特性が生じることが分かる。次に、このＦｅＡｌＳ
ｉを用いた主磁性層Ｍの膜厚ＤＭを６０ｎｍとし、多重
中間層の平均膜厚ＤＩを、ＳｉＯ2を用いた分離層Ｂの
一層当たりの平均膜厚ＤＢと、Ｆｅを用いた磁性層Ａの
一層当たりの平均膜厚ＤＡが等しくなるように変化させ
た場合の５００℃熱処理後の抗磁力の変化を調べた。主
磁性層は全部で５０層とした。ここで主磁性層と積層さ
れる多重中間膜は、磁性層Ａと分離層Ｂが、主磁性層Ｍ
につづいて、Ａ／Ｂ／Ａの順に成膜されており、つづい
て主磁性層を成膜することを繰り返すことで多重中間層
を持つ磁性体薄膜を形成している。（表３２）に、それ
ぞれの膜厚と多重中間層の構成を記す。
【０１７４】
【表３２】
【０１７５】次に、このＦｅＡｌＳｉを用いた主磁性層
Ｍの膜厚ＤＭを６０ｎｍとし、多重中間層の平均膜厚Ｄ
Ｉを、ＳｉＯ2を用いた分離層Ｂの一層当たりの平均膜
厚ＤＢと、Ｆｅを用いた磁性層Ａの一層当たりの平均膜
厚ＤＡが等しくなるように変化させた場合の５００℃熱
処理後の抗磁力の変化を調べた。主磁性層は全部で５０
層とした。ここで主磁性層と積層される多重中間膜は、
磁性層Ａと分離層Ｂが、主磁性層Ｍにつづいて、Ａ／Ｂ
／Ａ／Ｂ／Ａの順に成膜されており、つづいて主磁性層
を成膜することを繰り返すことで多重中間層を持つ磁性
体薄膜を形成している。（表３３）に、それぞれの膜厚
と多重中間層の構成を記す。
Ｍの膜厚ＤＭを６０ｎｍとし、多重中間層の平均膜厚Ｄ
Ｉを、ＳｉＯ2を用いた分離層Ｂの一層当たりの平均膜
厚ＤＢと、Ｆｅを用いた磁性層Ａの一層当たりの平均膜
厚ＤＡが等しくなるように変化させた場合の５００℃熱
処理後の抗磁力の変化を調べた。主磁性層は全部で５０
層とした。ここで主磁性層と積層される多重中間膜は、
磁性層Ａと分離層Ｂが、主磁性層Ｍにつづいて、Ａ／Ｂ
／Ａ／Ｂ／Ａの順に成膜されており、つづいて主磁性層
を成膜することを繰り返すことで多重中間層を持つ磁性
体薄膜を形成している。（表３３）に、それぞれの膜厚
と多重中間層の構成を記す。
【０１７６】
【表３３】
【０１７７】以上の（表３２）、（表３３）の結果から
多重中間層を持つ磁性体薄膜の多重中間層の厚みＤＩは
０．２ｎｍ以上、１５ｎｍ以下のとき高特性が生じるこ
とが分かる。
多重中間層を持つ磁性体薄膜の多重中間層の厚みＤＩは
０．２ｎｍ以上、１５ｎｍ以下のとき高特性が生じるこ
とが分かる。
【０１７８】（実施例１６）ＲＦマグネトロンスパッタ
で１．８（テスラ）のＦｅＡｌＳｉを３μｍ形成し、７
００℃熱処理後に抗磁力５．２Ｏｅの特性を得た。
で１．８（テスラ）のＦｅＡｌＳｉを３μｍ形成し、７
００℃熱処理後に抗磁力５．２Ｏｅの特性を得た。
【０１７９】このＦｅＡｌＳｉを用いた主磁性層Ｍの膜
厚ＤＭを７０ｎｍ、または７ｎｍとし、Ｃｕ、Ｓｉ
Ｏ2、Ｚｒ、主磁性層の酸化組成であるＦｅＡｌＳｉＯ
の何れかを用いた分離層Ｂの一層当たりの平均膜厚ＤＢ
を２．５ｎｍ、または０．５ｎｍｎｍとし、Ｆｅ、Ｆｅ
Ｓｉまたは主磁性と同じＦｅＡｌＳｉを用いた磁性層Ａ
の一層当たりの平均膜厚ＤＡを２．５ｎｍまたは０．５
ｎｍとしたときの７００℃熱処理後の抗磁力を、それぞ
れ調べた。ここでＦｅＡｌＳｉＯは酸素雰囲気中の反応
性スパッタで成膜した。主磁性層は全部で３μｍ程度と
なるように積層した。ここで主磁性層と積層される多重
中間膜は、磁性層Ａと分離層Ｂが、主磁性層Ｍにつづい
て、Ａ／Ｂ／Ａの順に成膜されており、つづいて主磁性
層を成膜することを繰り返すことで多重中間層をもつ磁
性体薄膜薄膜を形成している。（表３４）に、それぞれ
の膜厚と多重中間層の構成を記す。
厚ＤＭを７０ｎｍ、または７ｎｍとし、Ｃｕ、Ｓｉ
Ｏ2、Ｚｒ、主磁性層の酸化組成であるＦｅＡｌＳｉＯ
の何れかを用いた分離層Ｂの一層当たりの平均膜厚ＤＢ
を２．５ｎｍ、または０．５ｎｍｎｍとし、Ｆｅ、Ｆｅ
Ｓｉまたは主磁性と同じＦｅＡｌＳｉを用いた磁性層Ａ
の一層当たりの平均膜厚ＤＡを２．５ｎｍまたは０．５
ｎｍとしたときの７００℃熱処理後の抗磁力を、それぞ
れ調べた。ここでＦｅＡｌＳｉＯは酸素雰囲気中の反応
性スパッタで成膜した。主磁性層は全部で３μｍ程度と
なるように積層した。ここで主磁性層と積層される多重
中間膜は、磁性層Ａと分離層Ｂが、主磁性層Ｍにつづい
て、Ａ／Ｂ／Ａの順に成膜されており、つづいて主磁性
層を成膜することを繰り返すことで多重中間層をもつ磁
性体薄膜薄膜を形成している。（表３４）に、それぞれ
の膜厚と多重中間層の構成を記す。
【０１８０】
【表３４】
【０１８１】（表３４）中、ｂ、ｃ、ｅ及びｉ、ｊ、ｌ
のそれぞれの比較から磁性層Ａ内に酸化物または窒素化
物生成自由エネルギーがＦｅより低い物質が少なくとも
一種以上含まれていることで多重中間層を持つ磁性体薄
膜の軟磁気特性が向上していることがわかる。また（表
３４）中、ｆ、ｇおよびｍ、ｎの比較より磁性層内Ａ内
にＮが含まれていると軟磁気特性が向上することがわか
る。また（表３４）中、ａ、ｂおよびｄ、ｅおよびｈ、
ｉおよびｋ、ｌをそれぞれ比較することで、分離層Ｂ内
に酸化物または窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより
低い物質が少なくとも一種以上と酸素が含まれていると
軟磁気特性が向上することがわかる。さらにｅ、ｆおよ
びｌ、ｍを比較することで分離層Ｂ内に金属磁性元素が
含まれることで軟磁気特性が向上することがわかる。
のそれぞれの比較から磁性層Ａ内に酸化物または窒素化
物生成自由エネルギーがＦｅより低い物質が少なくとも
一種以上含まれていることで多重中間層を持つ磁性体薄
膜の軟磁気特性が向上していることがわかる。また（表
３４）中、ｆ、ｇおよびｍ、ｎの比較より磁性層内Ａ内
にＮが含まれていると軟磁気特性が向上することがわか
る。また（表３４）中、ａ、ｂおよびｄ、ｅおよびｈ、
ｉおよびｋ、ｌをそれぞれ比較することで、分離層Ｂ内
に酸化物または窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより
低い物質が少なくとも一種以上と酸素が含まれていると
軟磁気特性が向上することがわかる。さらにｅ、ｆおよ
びｌ、ｍを比較することで分離層Ｂ内に金属磁性元素が
含まれることで軟磁気特性が向上することがわかる。
【０１８２】以上の実験の他、多重中間層を持つ磁性体
薄膜には磁性層Ａ内に酸化物生成自由エネルギーまたは
窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い物質が少なく
とも１種以上含まれ、または磁性層Ａ内に少なくとも
Ｃ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素を含まれ、
または分離層Ｂ内に酸化物生成自由エネルギーもしくは
窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元素が少な
くとも一種類以上と、少なくともＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選
ばれた１種以上の元素とが含むれ、または分離層Ｂ内に
金属磁性元素が含まれるとき優れた軟磁気特性を示すこ
とがわかった。
薄膜には磁性層Ａ内に酸化物生成自由エネルギーまたは
窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い物質が少なく
とも１種以上含まれ、または磁性層Ａ内に少なくとも
Ｃ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた１種以上の元素を含まれ、
または分離層Ｂ内に酸化物生成自由エネルギーもしくは
窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元素が少な
くとも一種類以上と、少なくともＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選
ばれた１種以上の元素とが含むれ、または分離層Ｂ内に
金属磁性元素が含まれるとき優れた軟磁気特性を示すこ
とがわかった。
【０１８３】（実施例１７）ＲＦマグネトロンスパッタ
で１．７（テスラ）のＦｅＡｌＳｉを３μｍ形成し、７
００℃熱処理後に抗磁力５．２Ｏｅの特性を得た。
で１．７（テスラ）のＦｅＡｌＳｉを３μｍ形成し、７
００℃熱処理後に抗磁力５．２Ｏｅの特性を得た。
【０１８４】多重中間層を持つ磁性体薄膜の製造方法の
比較例として、ＲＦマグネトロンスパッタでまずＦｅＡ
ｌＳｉターゲットをＡｒ雰囲気下でスパッタすることで
ＦｅＡｌＳｉを用いた主磁性層Ｍの膜厚ＤＭが５０ｎｍ
となるように成膜し、つぎに同一のＦｅＡｌＳｉターゲ
ットをＡｒと酸素の雰囲気下でスパッタすることで、形
成されるＦｅＡｌＳｉＯの分離層Ｂを一層当たりの平均
膜厚ＤＢが２．５ｎｍとなるように成膜し、次にＦｅＡ
ｌＳｉを用いた磁性層Ａの一層当たりの平均膜厚ＤＡを
２．５ｎｍとなるように成膜し、再びＦｅＡｌＳｉター
ゲットをＡｒと酸素の雰囲気下でスパッタすることで、
形成されるＦｅＡｌＳｉＯの分離層Ｂを一層当たりの平
均膜厚ＤＢが２．５ｎｍとなるように成膜することを繰
り返すことで形成した多重中間層を持つ磁性体薄膜を５
００℃及び７００℃熱処理後し、その抗磁力を調べた。
ここで主磁性層は６０層積層しており、また主磁性層と
積層される多重中間層は、磁性層Ａと分離層Ｂが、主磁
性層Ｍにつづいて、Ａ／Ｂ／Ａの順に成膜された構成を
している。
比較例として、ＲＦマグネトロンスパッタでまずＦｅＡ
ｌＳｉターゲットをＡｒ雰囲気下でスパッタすることで
ＦｅＡｌＳｉを用いた主磁性層Ｍの膜厚ＤＭが５０ｎｍ
となるように成膜し、つぎに同一のＦｅＡｌＳｉターゲ
ットをＡｒと酸素の雰囲気下でスパッタすることで、形
成されるＦｅＡｌＳｉＯの分離層Ｂを一層当たりの平均
膜厚ＤＢが２．５ｎｍとなるように成膜し、次にＦｅＡ
ｌＳｉを用いた磁性層Ａの一層当たりの平均膜厚ＤＡを
２．５ｎｍとなるように成膜し、再びＦｅＡｌＳｉター
ゲットをＡｒと酸素の雰囲気下でスパッタすることで、
形成されるＦｅＡｌＳｉＯの分離層Ｂを一層当たりの平
均膜厚ＤＢが２．５ｎｍとなるように成膜することを繰
り返すことで形成した多重中間層を持つ磁性体薄膜を５
００℃及び７００℃熱処理後し、その抗磁力を調べた。
ここで主磁性層は６０層積層しており、また主磁性層と
積層される多重中間層は、磁性層Ａと分離層Ｂが、主磁
性層Ｍにつづいて、Ａ／Ｂ／Ａの順に成膜された構成を
している。
【０１８５】つぎに多重中間膜軟磁性薄膜の製造方法の
実施例としてＲＦマグネトロンスパッタでまずＦｅＡｌ
ＳｉターゲットをＡｒ雰囲気下でスパッタすることでＦ
ｅＡｌＳｉを用いた主磁性層Ｍの膜厚ＤＭが５０ｎｍと
なるように成膜し、つぎに同一のＦｅＡｌＳｉターゲッ
トをＡｒと酸素の雰囲気下でスパッタすることで、形成
されるＦｅＡｌＳｉＯの非磁性中間層を一層当たりの平
均膜厚が７．５ｎｍとなるように成膜することを繰り返
すことで形成した多重中間層を持つ磁性体薄膜を５００
℃及び７００℃熱処理後し、その抗磁力を調べた。ここ
で主磁性層は６０層積層している。
実施例としてＲＦマグネトロンスパッタでまずＦｅＡｌ
ＳｉターゲットをＡｒ雰囲気下でスパッタすることでＦ
ｅＡｌＳｉを用いた主磁性層Ｍの膜厚ＤＭが５０ｎｍと
なるように成膜し、つぎに同一のＦｅＡｌＳｉターゲッ
トをＡｒと酸素の雰囲気下でスパッタすることで、形成
されるＦｅＡｌＳｉＯの非磁性中間層を一層当たりの平
均膜厚が７．５ｎｍとなるように成膜することを繰り返
すことで形成した多重中間層を持つ磁性体薄膜を５００
℃及び７００℃熱処理後し、その抗磁力を調べた。ここ
で主磁性層は６０層積層している。
【０１８６】製造方法の比較例および実施例の薄膜を成
膜直後、５００℃、７００℃それぞれＴＥＭ観察および
ＥＤＳによるスポット組成の分析を行った結果、成膜直
後では、比較例の中間層は多重構造をしており、実施例
では中間層全体がアモルファス状態であったが、５００
℃の熱処理により、実施例では大きな変化がみられない
ものの、実施例では、アモルファス中間層内で組成の揺
らぎが生じており、特に、主磁性と隣接する界面では、
Ａｌ、Ｓｉが高濃度となっている一方、中間層の中心付
近では、Ｆｅがリッチになり、酸素量も減少し、磁性体
と見なせる結晶粒が確認でき、見かけ上比較例で作成し
た多重中間層難磁性膜とほぼ同じ構造をしていた。また
部分的に、この新たに生じた多重中間層は２重から４重
までの微細な積層構造をとっていた。この変化は７００
℃ではさらに明瞭になった。
膜直後、５００℃、７００℃それぞれＴＥＭ観察および
ＥＤＳによるスポット組成の分析を行った結果、成膜直
後では、比較例の中間層は多重構造をしており、実施例
では中間層全体がアモルファス状態であったが、５００
℃の熱処理により、実施例では大きな変化がみられない
ものの、実施例では、アモルファス中間層内で組成の揺
らぎが生じており、特に、主磁性と隣接する界面では、
Ａｌ、Ｓｉが高濃度となっている一方、中間層の中心付
近では、Ｆｅがリッチになり、酸素量も減少し、磁性体
と見なせる結晶粒が確認でき、見かけ上比較例で作成し
た多重中間層難磁性膜とほぼ同じ構造をしていた。また
部分的に、この新たに生じた多重中間層は２重から４重
までの微細な積層構造をとっていた。この変化は７００
℃ではさらに明瞭になった。
【０１８７】表３５にそれぞれ５００℃、及び７００℃
での抗磁力の値を記す。
での抗磁力の値を記す。
【０１８８】
【表３５】
【０１８９】以上のように本発明の多重中間層を持つ磁
性体薄膜の製造法は、レイヤーバイレイヤーで形成した
場合とほぼ同じ特性を得ることができ、積層回数が増え
るにしたがい、成膜時間を短くできる。
性体薄膜の製造法は、レイヤーバイレイヤーで形成した
場合とほぼ同じ特性を得ることができ、積層回数が増え
るにしたがい、成膜時間を短くできる。
【０１９０】（実施例１８）本実施例は主磁性層の磁性
結晶粒子が柱状構造を持ちかつ発明の好ましい形状比を
持つ場合、及び主磁性層を形成する磁性結晶粒子が粒内
部より表面に向かって本発明の好ましい組成勾配を持つ
時、中間層として略球状、または略楕円体状の形状を持
つ磁性結晶粒子からなる中間層を用いた場合について調
べたものである。
結晶粒子が柱状構造を持ちかつ発明の好ましい形状比を
持つ場合、及び主磁性層を形成する磁性結晶粒子が粒内
部より表面に向かって本発明の好ましい組成勾配を持つ
時、中間層として略球状、または略楕円体状の形状を持
つ磁性結晶粒子からなる中間層を用いた場合について調
べたものである。
【０１９１】ＲＦマグネトロンスパッタにより１．６
（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ単層膜を形成し、５００℃で
熱処理後に３．８（Ｏｅ）の特性を得た。このＦｅＡｌ
Ｓｉを主磁性層とし、中間層としてＦｅ酸化物を選ん
だ。主磁性層の厚みは１０ｎｍとし、また中間層の厚み
は５ｎｍに固定した。中間層であるＦｅ酸化物はスパッ
タ中のＡｒガス中に含まれる酸素濃度を変化させること
で、Ｆｅ内の酸素濃度を様々に変化させ４種類の磁性体
薄膜を形成した。それぞれの磁性体薄膜を５００℃真空
中で熱処理したあと、抗磁力を測定し、膜の微細構造を
ＴＥＭおよびＸＲＤにより観察した。主磁性層は、形状
比が０．３〜０．８の柱状構造と成っており、膜面に垂
直方向に、磁性結晶粒の外側に向かってＡｌ，Ｓｉが高
濃度になっていた。（表３６）に５００℃熱処理後の、
スパッタガス全体に占める酸素の分圧と観察した微細構
造の様子と、中間層のみを３μｍ形成したときの抗磁
力、および磁性体薄膜、３μｍの抗磁力について示す。
（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ単層膜を形成し、５００℃で
熱処理後に３．８（Ｏｅ）の特性を得た。このＦｅＡｌ
Ｓｉを主磁性層とし、中間層としてＦｅ酸化物を選ん
だ。主磁性層の厚みは１０ｎｍとし、また中間層の厚み
は５ｎｍに固定した。中間層であるＦｅ酸化物はスパッ
タ中のＡｒガス中に含まれる酸素濃度を変化させること
で、Ｆｅ内の酸素濃度を様々に変化させ４種類の磁性体
薄膜を形成した。それぞれの磁性体薄膜を５００℃真空
中で熱処理したあと、抗磁力を測定し、膜の微細構造を
ＴＥＭおよびＸＲＤにより観察した。主磁性層は、形状
比が０．３〜０．８の柱状構造と成っており、膜面に垂
直方向に、磁性結晶粒の外側に向かってＡｌ，Ｓｉが高
濃度になっていた。（表３６）に５００℃熱処理後の、
スパッタガス全体に占める酸素の分圧と観察した微細構
造の様子と、中間層のみを３μｍ形成したときの抗磁
力、および磁性体薄膜、３μｍの抗磁力について示す。
【０１９２】
【表３６】
【０１９３】（表３６）に示すように中間層そのものの
軟磁気特性によらず、本実施例の構造の磁性体薄膜の構
造にすることで優れた軟磁気特性が実現している。 （実施例１９）本実施例及び比較例は、中間層が略球
状、略楕円体状の磁性結晶粒子からなる磁性体薄膜の、
主磁性層および中間層の最適な膜厚範囲を調べたもので
ある。ＲＦマグネトロンスパッタにより１．６（テス
ラ）のＦｅＡｌＳｉ単層膜を形成し、５００℃で熱処理
後に３．８（Ｏｅ）の特性を得た。
軟磁気特性によらず、本実施例の構造の磁性体薄膜の構
造にすることで優れた軟磁気特性が実現している。 （実施例１９）本実施例及び比較例は、中間層が略球
状、略楕円体状の磁性結晶粒子からなる磁性体薄膜の、
主磁性層および中間層の最適な膜厚範囲を調べたもので
ある。ＲＦマグネトロンスパッタにより１．６（テス
ラ）のＦｅＡｌＳｉ単層膜を形成し、５００℃で熱処理
後に３．８（Ｏｅ）の特性を得た。
【０１９４】このＦｅＡｌＳｉまたはＦｅＡｌＳｉＮを
主磁性層とし、中間層としてＦｅＡｌＳｉの酸化物また
はＦｅＡｌＳｉの酸、窒化物を選んだ。中間層であるＦ
ｅＡｌＳｉＯ酸化物はスパッタ中のＡｒガス中に含まれ
る酸素濃度を変化させることで、５００℃真空中で熱処
理したあと中間層組成の単層膜の微細構造が略粒状、ま
たは略楕円体状になるように、酸素分圧を制御して作成
した。熱処理後、磁性体薄膜の微細構造を観察したとこ
ろ、中間層の磁性結晶粒子は一部主磁性層に合金化して
いるが、主磁性層は柱状構造をしており、また中間層に
は、柱状または楕円体状の磁性結晶粒子が観察でした。
磁性結晶粒子５００℃の熱処理後の抗磁力を（表３７）
〜（表３９）に示す。表中、磁性体薄膜の略構造を、主
磁性層組成／中間層組成の順に記した。
主磁性層とし、中間層としてＦｅＡｌＳｉの酸化物また
はＦｅＡｌＳｉの酸、窒化物を選んだ。中間層であるＦ
ｅＡｌＳｉＯ酸化物はスパッタ中のＡｒガス中に含まれ
る酸素濃度を変化させることで、５００℃真空中で熱処
理したあと中間層組成の単層膜の微細構造が略粒状、ま
たは略楕円体状になるように、酸素分圧を制御して作成
した。熱処理後、磁性体薄膜の微細構造を観察したとこ
ろ、中間層の磁性結晶粒子は一部主磁性層に合金化して
いるが、主磁性層は柱状構造をしており、また中間層に
は、柱状または楕円体状の磁性結晶粒子が観察でした。
磁性結晶粒子５００℃の熱処理後の抗磁力を（表３７）
〜（表３９）に示す。表中、磁性体薄膜の略構造を、主
磁性層組成／中間層組成の順に記した。
【０１９５】
【表３７】
【０１９６】
【表３８】
【０１９７】
【表３９】
【０１９８】以上の結果から、本実施例の主磁性層は３
〜１５ｎｍ、中間層は３〜１５ｎｍで優れた軟磁気特性
が得られることが確認できた。 （実施例２０）ＲＦマグネトロンスパッタにより１．４
（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ単層膜を形成し、５００℃で
熱処理後に１．８（Ｏｅ）の特性を得た。
〜１５ｎｍ、中間層は３〜１５ｎｍで優れた軟磁気特性
が得られることが確認できた。 （実施例２０）ＲＦマグネトロンスパッタにより１．４
（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ単層膜を形成し、５００℃で
熱処理後に１．８（Ｏｅ）の特性を得た。
【０１９９】このＦｅＡｌＳｉを主磁性層とし、中間層
として（表４０）に示す物質をえらんだ。中間層はすべ
て５００℃真空中で熱処理したあと中間層組成の単層膜
の微細構造が略粒状、または略楕円体状になるように組
成を選んでいる。各中間層の抗磁力は１．５〜４Ｏｅ程
度の値であった。磁性体薄膜をＲＦマグネトロンスパッ
タ法により作成し、５００℃真空中で熱処理したあとの
抗磁力、また中間層単層の飽和磁束密度を（表４０）に
示す。表中、磁性体薄膜の略構造を、主磁性層組成／中
間層組成の順に記した。
として（表４０）に示す物質をえらんだ。中間層はすべ
て５００℃真空中で熱処理したあと中間層組成の単層膜
の微細構造が略粒状、または略楕円体状になるように組
成を選んでいる。各中間層の抗磁力は１．５〜４Ｏｅ程
度の値であった。磁性体薄膜をＲＦマグネトロンスパッ
タ法により作成し、５００℃真空中で熱処理したあとの
抗磁力、また中間層単層の飽和磁束密度を（表４０）に
示す。表中、磁性体薄膜の略構造を、主磁性層組成／中
間層組成の順に記した。
【０２００】
【表４０】
【０２０１】前記（表４０）に示すように中間層に略粒
状、略楕円体状の磁性結晶粒を持つ磁性体薄膜は、主磁
性層の単層膜、また中間層の単層膜に比べ、優れた軟磁
気特性を示す。本実施例に示したように中間層より主磁
性層は０．１テスラ以上高い飽和磁束密度を持つことが
望ましい。また表より、中間層に含まれる元素として
は、Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏから選ばれた少なくとも一種以上の
元素があると、中間層の磁性結晶粒の粒径状が実現し易
く、また中間層に酸化物または窒化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い元素が含まれることが望ましいことが
わかる。
状、略楕円体状の磁性結晶粒を持つ磁性体薄膜は、主磁
性層の単層膜、また中間層の単層膜に比べ、優れた軟磁
気特性を示す。本実施例に示したように中間層より主磁
性層は０．１テスラ以上高い飽和磁束密度を持つことが
望ましい。また表より、中間層に含まれる元素として
は、Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏから選ばれた少なくとも一種以上の
元素があると、中間層の磁性結晶粒の粒径状が実現し易
く、また中間層に酸化物または窒化物生成自由エネルギ
ーがＦｅより低い元素が含まれることが望ましいことが
わかる。
【０２０２】
【発明の効果】以上説明した通り、実質的に柱状構造を
有する磁性結晶粒子の平均高さｄｌと平均直径ｄｓが、
０．３≦ｄｓ／ｄｌ≦０．９の範囲で表される形状比を
持つ磁性結晶粒子からなる主磁性層と、前記主磁性層よ
り飽和磁束密度が少なくとも０．１テスラ以上小さい中
間層が交互に積層された磁性体薄膜によれば、軟磁気特
性に優れた磁性体薄膜を達成できる。また、高飽和磁束
密度を有し、かつ高い耐熱処理性と優れた軟磁気特性を
持つ磁性体薄膜を実現できるという効果がある。
有する磁性結晶粒子の平均高さｄｌと平均直径ｄｓが、
０．３≦ｄｓ／ｄｌ≦０．９の範囲で表される形状比を
持つ磁性結晶粒子からなる主磁性層と、前記主磁性層よ
り飽和磁束密度が少なくとも０．１テスラ以上小さい中
間層が交互に積層された磁性体薄膜によれば、軟磁気特
性に優れた磁性体薄膜を達成できる。また、高飽和磁束
密度を有し、かつ高い耐熱処理性と優れた軟磁気特性を
持つ磁性体薄膜を実現できるという効果がある。
【０２０３】また本発明の磁性体薄膜は容易に作成でき
る製造方法を提供できるために製造上の歩留まり、生産
効率を大きく改善出来るという顕著な効果がある。また
本発明の磁性体薄膜を磁気ヘッド等の磁気回路部品に用
いることで、高融点ガラスが使用でき、耐摩耗性、高信
頼性が実現でき、また高電磁変換効率、記録密度の向上
に顕著な効果がある。
る製造方法を提供できるために製造上の歩留まり、生産
効率を大きく改善出来るという顕著な効果がある。また
本発明の磁性体薄膜を磁気ヘッド等の磁気回路部品に用
いることで、高融点ガラスが使用でき、耐摩耗性、高信
頼性が実現でき、また高電磁変換効率、記録密度の向上
に顕著な効果がある。
【図１】 本発明の一実施例の磁性体薄膜を概念的に示
した断面図。
した断面図。
【図２】 （ａ）〜（ｂ）は、本発明の一実施例の磁性
結晶粒子の形状を概念的に示した図。
結晶粒子の形状を概念的に示した図。
【図３】 本発明の一実施例の多重中間層２５を有する
積層構造の磁性体薄膜の断面図。
積層構造の磁性体薄膜の断面図。
【図４】 本発明の一実施例の積層構造の磁性体薄膜の
断面図。
断面図。
【図５】 本発明の磁性体薄膜が適用できるＭＩＧ（Me
tal in gap）タイプの磁気ヘッドの斜視図。
tal in gap）タイプの磁気ヘッドの斜視図。
【図６】 本発明の磁性体薄膜が適用できる合金積層膜
タイプの磁気ヘッドの斜視図。
タイプの磁気ヘッドの斜視図。
１，１０，２０，３０ 磁性体薄膜 ２ 主磁性層 ３ 中間層 ４ 磁性結晶粒子 ５ 大きな磁性結晶粒子 １１ 磁性結晶粒子 １２ 粒子内に組成勾配を有する磁性結晶粒子 ２１ 主磁性層 ２２ 分離層Ｂ ２３ 磁性層Ａ ２４ 空隙部 ２５ 多重中間層 ３１ 主磁性層 ３２ 中間層 ４１ フェライト部 ４２ 磁性体薄膜部 ４３ 低融点ガラス部 ４４ ギャップ部 ４５ テープの走行面 ４６ 電磁コイル通過孔 ５１ 非磁性体部 ５２ 結晶化ガラス部 ５３ ギャップ部 ５４ テープの走行面 ５５ 低融点ガラス部 ５６ 電磁コイル通過孔 ５７ 磁性体薄膜層 ５８ 絶縁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 釘宮 公一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−106125（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−69032（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 10/12
Claims (33)
- 【請求項１】 実質的に柱状構造を有する磁性結晶粒子
の平均高さｄｌと、平均直径ｄｓが０．３≦ｄｓ／ｄｌ
≦０．９の範囲で表される形状比を持つ磁性結晶粒子か
らなる主磁性層と、前記主磁性層より飽和磁束密度が少
なくとも０．１テスラ以上小さい中間層が交互に積層さ
れた磁性体薄膜。 - 【請求項２】 平均直径ｄｓが、１≦ｄｓ≦４０ｎｍの
範囲内である請求項１に記載の磁性体薄膜。 - 【請求項３】 磁性体薄膜が金属磁性体合金の結晶粒子
で構成され、さらに前記粒子内に非磁性元素、酸化物生
成自由エネルギーがＦｅより低い元素、及び窒化物生成
自由エネルギーがＦｅより低い元素から選ばれる少なく
とも一種類の元素が含まれており、かつ前記元素が前記
粒子内部より表面に向かって高濃度になるように組成勾
配している請求項１に記載の磁性体薄膜。 - 【請求項４】 組成勾配している磁性薄膜を主磁性層と
し、前記主磁性層より飽和磁束密度が少なくとも０．１
テスラ以上小さい中間層が交互に積層された請求項３に
記載の磁性体薄膜。 - 【請求項５】 組成勾配が、膜の面方向よりも厚さ方向
に大きい請求項３に記載の磁性体薄膜。 - 【請求項６】 主磁性層内に酸化物生成自由エネルギー
または窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い物質が
少なくとも１種以上含まれる請求項１または４に記載の
磁性体薄膜。 - 【請求項７】 主磁性層内の酸化物生成自由エネルギー
または窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い物質
が、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、及びＶから選ばれる少な
くとも１つの元素である請求項６に記載の磁性体薄膜。 - 【請求項８】 主磁性層内に少なくともＣ、Ｂ、Ｏ、Ｎ
から選ばれた１種以上の元素を含む請求項１または４に
記載の磁性体薄膜。 - 【請求項９】 主磁性層の平均膜厚ｄＡが３≦ｄＡ≦１
００ｎｍ、中間層の平均膜厚ｄＢが０．１≦ｄＢ≦１０
ｎｍで、０＜ｄＢ／ｄＡ≦０．５の範囲である請求項１
または４に記載の磁性体薄膜。 - 【請求項１０】 中間層が、酸化物生成自由エネルギー
もしくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元
素が少なくとも一種類と、Ｃ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれた
１種以上の元素とを含む請求項１または４に記載の磁性
体薄膜。 - 【請求項１１】 中間層が、Ｂ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ等から選ばれた炭化物、Ｆ
ｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃ
ａ、Ｃｒ、Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、Ｍｏ、Ｃｅ、
Ｈｆから選ばれた窒化物、酸化物及び炭化物から選ばれ
る少なくとも一つの物質である請求項１または４に記載
の磁性体薄膜。 - 【請求項１２】 中間層が、金属磁性元素を含む請求項
１または４に記載の磁性体薄膜。 - 【請求項１３】 中間層が、平均膜厚５ｎｍ以下の磁性
層Ａと平均膜厚５ｎｍ以下の分離層Ｂが少なくとも一層
づつ交互に積層された多重構造を持つ多重中間層であ
り、主磁性層の平均膜厚ＤＭと、前記多重中間層の平均
膜厚ＤＩとがＤＩ＜ＤＭの範囲である請求項１または４
に記載の磁性体薄膜。 - 【請求項１４】 主磁性層の平均膜厚ＤＭが３ｎｍ以上
１００ｎｍ以下で、多重中間層の平均膜厚ＤＩが０．２
ｎｍ以上１５ｎｍ以下、かつ前記多重中間層は、平均膜
厚５ｎｍ以下の分離層Ｂと、平均膜厚５ｎｍ以下の磁性
層Ａとで構成されている請求項１３記載の磁性体薄膜。 - 【請求項１５】 磁性層Ａ内に酸化物生成自由エネルギ
ーまたは窒化物生成自由エネルギーがＦｅより低い物質
が少なくとも１種含まれる請求項１３に記載の磁性体薄
膜。 - 【請求項１６】 磁性層Ａ内に少なくともＣ、Ｂ、Ｏ、
Ｎから選ばれた１種以上の元素を含む請求項１３に記載
の磁性体薄膜。 - 【請求項１７】 分離層Ｂ内に酸化物生成自由エネルギ
ーもしくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い
元素が少なくとも一種類と、Ｃ、Ｂ、Ｏ、Ｎから選ばれ
た１種以上の元素とを含む請求項１３に記載の磁性体薄
膜。 - 【請求項１８】 分離層Ｂ内に金属磁性元素が含まれる
請求項１３に記載の磁性体薄膜。 - 【請求項１９】 中間層が実質的に略球状または略楕円
体の磁性結晶粒子からなる磁性層である請求項１または
４に記載の磁性体薄膜。 - 【請求項２０】 主磁性層の平均膜厚が３〜１５ｎｍ、
中間層の平均膜厚が３〜１５ｎｍである請求項１９記載
の磁性体薄膜 - 【請求項２１】 中間層内に酸化物生成自由エネルギー
もしくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元
素ＭBが少なくとも一種類以上と、Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中
から選ばれた少なくとも１種類以上の元素ＸBが含ま
れ、主磁性層内に酸化物生成自由エネルギーもしくは窒
素化物生成自由エネルギがＦｅより低い元素であるＭA
が含まれるとき、前記元素ＭAと前記元素ＸBの化合物生
成自由エネルギーをＧ（ＭA、ＸB）、前記元素ＭBと前
記元素ＸBの化合物生成自由エネルギーをＧ（ＭB、
ＸB）とすると、Ｇ（ＭA、ＸB）≧Ｇ（ＭB、ＸB）なる
関係を満たす元素が含まれる請求項１または４に記載の
磁性体薄膜。 - 【請求項２２】 中間層内に酸化物生成自由エネルギー
もしくは窒素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元
素ＭBが少なくとも一種類以上と、Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中
から選ばれた少なくとも１種類以上の元素ＸBが含ま
れ、主磁性層内に酸化物生成自由エネルギーもしくは窒
素化物生成自由エネルギーがＦｅより低い元素ＭAが少
なくとも一種類以上と、Ｃ、Ｂ、Ｎ、Ｏの中から選ばれ
た少なくとも１種類以上の元素ＸAが含まれるとき、前
記元素ＭAと前記元素ＸAの化合物生成自由エネルギーを
Ｇ（ＭA、ＸA）、前記元素ＭBと前記元素ＸBの化合物生
成自由エネルギーをＧ（ＭB、ＸB）とすると、 Ｇ（ＭA、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす元素が含まれる請求項１または４に記
載の磁性体薄膜。 - 【請求項２３】 元素ＭBと元素ＸAの化合物生成自由エ
ネルギーをＧ（ＭB、ＸA）、元素ＭAと元素ＸBの化合物
生成自由エネルギーをＧ（ＭA、ＸB）とすると、 Ｇ（ＭB、ＸA）≧Ｇ（ＭB、ＸB） Ｇ（ＭA、ＸB）≧Ｇ（ＭB、ＸB） なる関係を満たす元素が含まれる請求項２２記載の磁性
体薄膜。 - 【請求項２４】 主磁性層と中間層が、少なくとも１種
の元素を共有しており、前記元素が主磁性層、中間層で
略連続的に組成勾配を有する請求項１または４に記載の
磁性体薄膜。 - 【請求項２５】 主磁性層と中間層が少なくとも一種の
元素を共有し、前記主磁性層と前記中間層の界面での前
記主磁性層内の前記元素濃度ａ原子量％と、前記中間層
内の前記元素濃度ｂ原子量％とが、０＜ａ／ｂ≦５．０
の範囲で略連続的に組成勾配を有する請求項２４に記載
の磁性体薄膜。 - 【請求項２６】 基板上に酸化物または窒素物生成自由
エネルギーがＦｅより低い少なくとも１種の元素と、Ｆ
ｅ，Ｃｏ，及びＮｉから選ばれる少なくとも一種類の元
素を含む主磁性前駆体層と、中間前駆体層を交互に少な
くとも１層ずつ形成し、次いで熱処理して、実質的に柱
状構造を有する磁性結晶粒子の平均高さｄｌと、平均直
径ｄｓが０．３≦ｄｓ／ｄｌ≦０．９の範囲で表される
形状比を持つ磁性結晶粒子からなる主磁性層と、前記主
磁性層より飽和磁束密度が少なくとも０．１テスラ以上
小さい中間層が交互に積層された磁性体薄膜を形成する
磁性体薄膜の製造方法。 - 【請求項２７】 主磁性前駆体層を形成する際に、ドー
パントとして、酸素，窒素，ボロン，炭素から選ばれる
少なくとも一種類の元素を添加し、金属磁性体合金の結
晶粒子内に非磁性元素、酸化物生成自由エネルギーがＦ
ｅより低い元素、及び窒化物生成自由エネルギーがＦｅ
より低い元素から選ばれる少なくとも一種類の元素が含
まれており、かつ前記元素が前記粒子内部より表面に向
かって高濃度になるように組成勾配している磁性薄膜を
形成する請求項２６に記載の磁性体薄膜の製造方法。 - 【請求項２８】 中間前駆体層が、主磁性前駆体層に含
まれる酸化物または窒化物生成自由エネルギーがＦｅよ
り低い少なくとも１種の元素より酸化物または窒化物生
成自由エネルギーが高い元素が１種類以上含まれる請求
項２６に記載の磁性体薄膜の製造方法。 - 【請求項２９】 中間前駆体層が、アモルファスまたは
２ｎｍ以下の磁性結晶粒子を母相とする層であり、熱処
理することにより磁性層Ａと分離層Ｂとを形成し、多重
構造の中間層を形成する請求項２８に記載の磁性体薄膜
の製造方法。 - 【請求項３０】 主磁性前駆体層と、中間前駆体層と
を、同一蒸着源を用いた蒸着法によりそれぞれ形成し、
中間前駆体層は酸素または窒素を含むガスの雰囲気で蒸
着する請求項２６に記載の磁性体薄膜の製造方法。 - 【請求項３１】 ドーパントの添加量が１ｐｐｍ〜１０
ａｔｍ％である請求項２７に記載の磁性体薄膜の製造方
法。 - 【請求項３２】 熱処理の温度が４００〜７００℃の範
囲、処理時間０．５〜５時間の範囲である請求項２６に
記載の磁性体薄膜の製造方法。 - 【請求項３３】 請求項１〜２５のいずれかに記載の磁
性体薄膜を磁気ヘッドの磁性体部分に用いた磁気ヘッ
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11616195A JP3172652B2 (ja) | 1994-05-16 | 1995-05-15 | 磁性体薄膜とその製造方法及び磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10093994 | 1994-05-16 | ||
| JP6-100939 | 1994-05-16 | ||
| JP6-116454 | 1994-05-30 | ||
| JP11645494 | 1994-05-30 | ||
| JP30361494 | 1994-12-07 | ||
| JP6-303614 | 1994-12-07 | ||
| JP11616195A JP3172652B2 (ja) | 1994-05-16 | 1995-05-15 | 磁性体薄膜とその製造方法及び磁気ヘッド |
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|---|---|---|---|
| JP2000017269A Division JP3276109B2 (ja) | 1994-05-16 | 2000-01-26 | 磁性体薄膜及び磁気ヘッド |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213234A JPH08213234A (ja) | 1996-08-20 |
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Family
ID=27468882
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|---|---|---|---|
| JP11616195A Expired - Lifetime JP3172652B2 (ja) | 1994-05-16 | 1995-05-15 | 磁性体薄膜とその製造方法及び磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3172652B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004097806A1 (ja) * | 2003-04-30 | 2004-11-11 | Fujitsu Limited | 磁気ヘッド |
-
1995
- 1995-05-15 JP JP11616195A patent/JP3172652B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08213234A (ja) | 1996-08-20 |
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