JP3410057B2 - 高抵抗磁性膜 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録ヘッド、
磁気再生ヘッド、磁気インピーダンスセンサーを始めと
する磁気センサーや、磁気コイル、インダクター、トラ
ンス、磁気シールドなどの磁気応用部品で用いられる高
抵抗磁性膜に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気デバイスの高周波化への要求
は強く、１００ＭＨｚ以上の周波数で軟磁気特性に優れ
た磁性材料が求められている。このような高周波で使用
される磁性材料は、主に渦電流および強磁性共鳴による
損失が小さいことが必要である。これを材料物性値とし
て言い換えれば、主として高電気抵抗率あるいは高飽和
磁束密度が必要ということになる。

【０００３】従来、１Ｔ程度以上の高飽和磁束密度を実
現するために、磁性金属粒の表面に酸化物を形成し、そ
れを焼結した複合材料が特開平４−２１７３９号公報で
提案されており、また酸化物としてＭｇ−Ｏ、Ｃａ−
Ｏ、Ｓｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ｔｉ−Ｏなどを用いること
が、特開平６−１２００２０号公報で提案されている。

【０００４】一方、磁性体を構成する磁性結晶粒はサイ
ズを２０ｎｍ程度以下に微細化することで、軟磁気特性
が向上することが、日本金属学会誌５３（１９８９）２
４１におけるＦｅＮｂＣｕＳｉＢをはじめとする研究に
より報告されている。また、これらの複合材料と微細化
を兼ね備えることで軟磁気特性の向上と高飽和磁束密度
化を両立した材料として、スパッタリング法により成膜
された、ＦｅＭ’ＮＯ（Ｍ’＝Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓ
ｉ、Ｃａ他）材料が特開平７−８６０３５号公報で提案
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来提案されているＦ
ｅＭ’ＮＯ材料は、スパッタリング時に成膜したＦｅお
よびＭ元素がそれぞれの元素の酸化あるいは窒化物生成
自由エネルギーの差によってＭ’元素が選択酸化あるい
は選択窒化することにより、ｂｃｃ結晶構造を持つＦｅ
微結晶とその粒界を形成するＭ’ＯあるいはＭ’Ｎ化合
物に２相分離することで作製される。

【０００６】しかしながら、スパッタリング法は、ター
ゲット元素を原子あるいは分子レベルに分解して、基板
上で合成を行う手法であり、またスパッタリング時のエ
ネルギーのみで、それぞれの元素が完全な２相分離を行
うことは実質的に困難である。このために成膜直後で
は、ＦｅＭ’ＮＯ材料のＦｅ微結晶には、必然的にＯ、
ＮまたはＭ’元素が固溶される。これがために、Ｆｅを
主組成とする微結晶がｂｃｃ構造を保っていても、材料
の磁歪定数が１×１０^-5程度以上に大きくなる、あるい
はＦｅの結晶磁気異方性エネルギーが大きくなるなどの
影響が生じ、軟磁気特性が劣化するという課題があっ
た。従って、工業応用上これらの材料を作製する場合、
僅かな組成ずれなどの影響により、大面積で低磁歪、高
軟磁気特性を制御することが困難であった。以上は、本
発明者がＦｅＳｉＯ、ＦｅＭｇＯなどの磁性膜を検討し
た結果、明らかになったことである。

【０００７】２相分離を進行させるためには、ＦｅＭ’
ＮＯの成膜時の基板温度を上げる、あるいは成膜後に熱
処理を行うことによりほぼ達成できるが、これら熱処理
温度は一般には４００℃以上となるために、結晶粒の粗
大化による軟磁気特性の劣化や、それ以下の低温プロセ
スが必要なデバイスでは使用できないという課題があっ
た。さらに、一般に、磁気デバイスは、同種のデバイス
でも、そのサイズ、使用周波数などによって要求される
最適な飽和磁束密度と電気抵抗率との関係が異なること
が知られている。しかし、従来はこれらの特性の最適な
調整の方法は知られていない。

【０００８】そこで、本発明は、抵抗が高く、低磁歪で
高い軟磁気特性を備え、特性の調整など実用面からも優
れている磁性膜を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、Ｔ_aＭ_bＸ_cＮ_dＯ_e（ただし、ａ、ｂ、ｃ、ｄおよび
ｅは原子％であって下記式を満たす数値、ＴはＦｅま
たは３０％以上のＦｅとＣｏおよびＮｉから選ばれる
少なくとも１種とからなる金属、ＭはＢｅ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種、Ｘは
Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａおよびランタノ
イドから選ばれる少なくとも１種）なる組成式で表さ
れ、主として、平均結晶粒径が１５ｎｍ以下である金属
磁性結晶粒と、粒界生成物とからなり、前記金属磁性結
晶粒の主組成が前記Ｔであり、前記粒界生成物が少なく
とも前記Ｍおよび前記Ｘの酸化物または窒化物を含み、
かつ飽和磁束密度が０．８Ｔ以上、電気抵抗率が８０μ
Ωｃｍ以上であることを特徴とする。

【００１０】 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ ４５≦ａ≦８５ ５．５≦ｂ≦２８ ０．５≦ｃ≦１６ ６≦ｂ＋ｃ≦２８．５ ０．４＜ｂ／ｃ≦５６ ０≦ｄ≦１０ ８≦ｄ＋ｅ≦４０ｅ＋ｑ×ｄ≦（ｂ＋ｃ×ｎ）×１．３５ （ただし、ｎはＸの最大価数の酸化物ＸＯ _n により１〜
２．５の範囲で定まる数値、ｑはＶ、ＮｂおよびＴａに
ついては２．５、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｐｒおよび
Ｔｂについては２、その他の元素については１．５とし
てＭ元素およびＸ元素の合計量について加重平均した
値）

【００１１】なお、ランタノイドとは、具体的には、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕである。
粒界生成物は、金属磁性結晶粒を略分離することが好ま
しい。本明細書では、主組成とは、５０原子％以上、好
ましくは７０原子％以上をいう。本発明の磁性膜は、例
えばＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの不活性元素の不純物
を１原子％以下、また、Ｃ、Ｂ、Ｆ、Ｓ、Ｐなどの不純
物であれば５原子％以下含んでいてもよい。

【００１２】また、以下においても、組成比を示すため
の％表示は、すべて原子％である。

【００１３】ここで、ＭおよびＸは、Ｔに対しては比較
的難固溶性の材料である。またいずれの元素も酸化ある
いは窒化物生成自由エネルギーがＴより低いという特徴
を持つが、その中では、Ｍは酸化物生成自由エネルギー
が大きく、またＸ元素は窒化物生成自由エネルギーが大
きい傾向がある。上記組成範囲の膜を作製すると、金属
磁性結晶粒子内に固溶するＭあるいはＸが少ないため
に、元素固溶による磁歪や結晶磁気異方性エネルギーの
増大が比較的小さな磁性膜を形成できる。またＭあるい
はＸが酸化あるいは窒化して主に磁性結晶粒子の粒成長
を抑制するとともに、高抵抗の粒界を形成する。

【００１４】このとき、本発明ではＭあるいはＸと酸
素、窒素の組み合わせ比率を上記のように選択すること
で、粒界の幅あるいは磁性結晶粒子の被覆率を制御でき
るために、軟磁気特性とともに、広範な範囲での飽和磁
束密度と電気抵抗率とを任意に選択できる。

【００１５】アルカリ土類金属であるＭは、一般に反応
性が非常に高いため、工業上での取り扱い上、安定な化
合物状態で使用することが好ましい。例えば、ＭがＣａ
である場合、Ｃａ単体で取り扱うよりもＣａＯ、さらに
望ましくはＭとＸとの酸化物であるＣａＴｉＯ₃やＣａ
ＺｒＯ₃として取り扱うことが便利である。

【００１６】例えばＦｅとＣａＴｉＯ₃とをＡｒ雰囲気
下でスパッタリングした場合、本発明者らは、実験的
に、磁性膜中に化学量論比よりも多くのＯが含まれるこ
とを確認した。この過剰なＯは、Ｆｅに固溶することで
磁歪を増大させるが、例えばＴｉなどのＸを補うこと
で、Ｆｅへの過剰固溶を抑制でき、結果として磁歪を低
くすることができる。これはＣａだけでなく上記Ｍ元素
について共通の現象であることも実験的に確認された。
このように、異なる酸化物、窒化物生成自由エネルギー
を持つＭおよびＸが、Ｔ中にとけ込む過剰なＯ、Ｎと選
択的に反応することで、磁性膜の磁歪を制御することが
できる。

【００１７】Ｔの量の下限は、飽和磁束密度を１Ｔ以上
にするために、４５％であり、上限はＴを微細化する
Ｍ、Ｘ、Ｏ、Ｎを確保するために８５％である。

【００１８】ＭとＸとの合計は、Ｔを微細化するために
少なくとも６％が必要であり、その一方、飽和磁束密度
を十分高く保つために２８．５％以下としている。

【００１９】Ｍの量は５．５％以上、Ｘの量は０．５％
以上あれば効果が得られる。また、ＭとＸとの上記比率
は０．４〜５６の範囲であれば、軟磁気特性を備えなが
ら様々な値の抵抗率を制御できる。これは、Ｍ−Ｏ酸化
物を用いた磁性膜が比較的低抵抗から軟磁気特性を得ら
れるのに対し、Ｘ−Ｏ酸化物を用いた磁性膜が、比較的
高抵抗から軟磁性を生じる傾向があるためであると考え
られる。

【００２０】ＯとＮとは電気抵抗率（比抵抗）を８０μ
Ωｃｍ以上とするために８％以上必要である。Ｎ元素は
Ｏ元素より添加量に対する抵抗増加率が少ないために、
広範な範囲での電気抵抗率の制御を可能にする。また、
Ｏ、Ｎの合計量が４０％を超えると、結晶粒界が厚くな
りすぎるために、磁性結晶粒子同士の交換相互作用が弱
くなり、高抵抗化するものの軟磁気特性が劣化する。

【００２１】本発明の磁性膜では、Ｆｅ_aＭｇ_bＸ_cＮ_dＯ
_e（ただし、ａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅは原子％であって
下記式を満たす数値、Ｘは上記に同じ）なる組成式で表
される組成を有することが好ましい。 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ ５０≦ａ≦８５ ５．５≦ｂ≦２５．５ ０．５≦ｃ≦１１ ６≦ｂ＋ｃ≦２６ １≦ｂ／ｃ≦５１ ０≦ｄ≦１０ ８≦ｄ＋ｅ≦３５

【００２２】この好ましい例によれば、特に高抵抗率、
軟磁気特性を有し、高飽和磁束密度（１Ｔ以上）を備え
た磁性膜を提供することができる。

【００２３】Ｍｇは、Ｆｅに対して比較的、難固溶性で
あるとともにＦｅとの間に金属間化合物を生成し難い。
このためにＦｅへの固溶による磁歪や結晶磁気異方性エ
ネルギーの増大が小さく、かつＦｅとＭｇ−Ｏあるいは
Ｍｇ−Ｎとの相分離ばかりでなく、Ｆｅ、Ｍｇそのもの
が相分離するために、非磁性元素添加量の全体量が比較
的少なくても、Ｆｅ結晶を微細化できる。その結果とし
て、磁性膜の高飽和磁束密度化と軟磁性化とが両立でき
る。

【００２４】またＭｇ、Ｘは、酸化あるいは窒化して、
主に磁性結晶粒子の粒成長を抑制するとともに、高抵抗
の粒界を形成する。特にＭｇと異なる酸化物あるいは窒
化物生成自由エネルギー、あるいはＭｇと異なるα−Ｆ
ｅ中での拡散速度を持つＸを上記組成範囲で組み合わせ
ることにより、Ｆｅ中にとけ込むＯあるいは過剰なＮ量
を制御でき、その結果、磁歪などを調整することもでき
る。

【００２５】Ｆｅの量の下限は、飽和磁束密度を大きく
するために、５０％とすることが好ましい。上限は、Ｆ
ｅの微細化、膜の高抵抗化をするＭｇ、Ｘ、Ｏ、Ｎを確
保するために８５％である。

【００２６】ＭｇとＸとの合計量は、Ｆｅを微細化と膜
の高抵抗化のために６％以上を必要とする。ここで、Ｘ
の量は０．５％以上あれば効果が得られる。

【００２７】また、Ｍｇの量がＸ以上であることで抵抗
率の広範な範囲の制御が可能となる。 ここでも、Ｏと
Ｎとは抵抗率を８０μΩｃｍ以上とするために８％以上
必要である。Ｎ元素はＯ元素より添加量に対する抵抗増
加率が少ないために、広範な範囲での電気抵抗率の制御
を可能にする。また、飽和磁束密度の観点から、Ｎ、Ｏ
の合計量は３５％以下が好ましい。

【００２８】本発明の磁性膜は、ｅ＋ｑ×ｄ≦（ｂ＋ｃ
×ｎ）×１．３５（ただし、ｂ、ｃ、ｄおよびｅは上記
に同じ、ｎはＸの最大価数の酸化物ＸＯ_nにより１〜
２．５の範囲で定まる数値、ｑはＶ、ＮｂおよびＴａに
ついては２．５、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｐｒおよび
Ｔｂについては２、その他の元素については１．５とし
てＭ元素およびＸ元素の合計量について加重平均した
値）が満たされる組成式で表されるため、特に低磁歪と
高抵抗とが両立できる。

【００２９】上記式において、ｂは、正確にはｂ×１で
ある。これは、Ｍの最大価数酸化物ＭＯ（具体的には、
ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯから選ばれる
少なくとも１種）におけるＯに対するＭの比率に基づい
ている。なお、上記式は、ｄ＝０であれば（磁性膜に窒
素が含有されていなければ）、ｅ≦（ｂ＋ｃ×ｎ）×
１．３５となる。

【００３０】一方、Ｘの最大価数酸化物はＸにより酸素
との比率が変化する。したがって、上記ｎもＸにより変
化する。ｎは、上記ｑと同様、例えばＸがＹ、Ｌａなど
であれば１．５、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなどでは２、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａでは２．５となる。

【００３１】Ｘが２種類以上の元素を含む場合は、ｎは
原子加重平均（原子％により重みづけした平均値）とな
る。

【００３２】なお、ｅ＋ｑ×ｄが（ｂ＋ｃ×ｎ）×１．
３５を超える場合は磁歪が大きくなる傾向が現れる。

【００３３】ｅは、（ｂ＋ｃ×ｎ）×０．９≦ｅ＋ｑ×
ｄ≦（ｂ＋ｃ×ｎ）×１．１の範囲にあることがさらに
好ましい。さらに低磁歪と高抵抗、軟磁気特性と高飽和
磁束密度との両立が達成できるからである。ここでも、
ｄ＝０であれば、上記式は、（ｂ＋ｃ×ｎ）×０．９≦
ｅ≦（ｂ＋ｃ×ｎ）×１．１となる。

【００３４】本発明の磁性膜においては、ＸがＺｒ、Ｎ
ｂ、ＨｆおよびＴａから選ばれる少なくとも１種である
ことが好ましい。添加による磁歪低下の効果が特に大き
いからである。またその含有量は、特に飽和磁束密度を
優先する場合、０．５≦ｃ≦５の範囲とすることがさら
に好ましい。

【００３５】また、本発明の磁性膜においては、Ｔの５
％以下をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＡｇおよびＡ
ｕから選ばれる少なくとも１種と置換してもよい。特に
飽和磁束密度が１．４Ｔ以上の磁性膜において、耐食性
を高めることができるからである。耐食性を高めるため
には、置換量を０．５％以上とすることが好ましく、一
方、飽和磁束密度の低下を抑制するため置換量を５％以
下とすることが好ましい。

【００３６】また、本発明の磁性膜は、膜垂直方向に、
少なくともＭ元素が略周期的に組成変調された領域を有
することが好ましい。軟磁気特性と同時に高飽和磁束密
度が実現しやすいからである。

【００３７】また、本発明の磁性膜においては、上記組
成変調の周期を１０ｎｍ以下とすることが好ましい。さ
らに軟磁気特性が高い磁性膜を実現できるからである。

【００３８】本発明の磁性膜は、磁性膜中のＭおよびＯ
を、主として前記Ｍの酸化物をスパッタリングすること
により供給することにより製造することが好ましい。よ
り少ないＭおよびＯの添加量で磁性結晶粒を微細化でき
るからである。

【００３９】また、本発明の磁性膜は、金属および化合
物を配置した複合ターゲットをスパッタリングすること
により、前記複合ターゲットに対して少なくとも２方向
に移動する基板上に成膜を行って製造することが好まし
い。比較的大面積においても均一な組成の膜を作製する
ことができるからである。

【００４０】また、本発明の磁性膜は、同一電極上に金
属および化合物を配置した複合ターゲット、または少な
くとも２つの電極上の金属ターゲットおよび化合物ター
ゲットをスパッタリングすることにより、バイアス電圧
を印加した基板上に成膜を行って製造することが好まし
い。磁性膜中の主にＯあるいはＮ量を上記好ましい範囲
に制御することが容易になるからである。

【００４１】さらに、上記磁性膜は、成膜後に３５０℃
以下の熱処理を行うことにより、さらに優れた軟磁気特
性を示すようになる。

【００４２】

【発明の実施の形態】本発明の構造、組成を持つ磁性薄
膜は、低ガス圧雰囲気で蒸着法により形成することが最
良である。蒸着法の中では、高周波マグネトロンスパッ
タリング、直流スパッタリング、対向ターゲットスパッ
タリング、イオンビームスパッタリングなどに代表され
るスパッタリング法や、基板付近に反応性ガス導入部を
持つ、反応性スパッタリング法、あるいは基板付近に反
応性ガス導入部を持ち、蒸着材料を溶解する溶解部をも
った反応性蒸着法などが好ましい。

【００４３】スパッタリング法を採用する場合、特に、
酸素あるいは窒素元素の供給源として酸化物あるいは窒
化物を用いる場合、まず本発明の磁性膜のそれぞれ成膜
後の組成を考慮して組成決定した金属または合金と、酸
化物、窒化物、金属元素などの添加元素を同一電極上に
適度に配置した複合ターゲットを用いたスパッタ法、あ
るいは複数の電極上に配置した金属、合金、酸化物また
は窒化物のターゲットを同時放電し、基板上に元素供給
を同時行うコ・スパッタ法、あるいは複数の電極上に配
置された金属、合金、酸化物または窒化物のターゲット
直上近に、基板を順次移動させ成膜を行うタンデム法な
どが好ましい。

【００４４】ここで複合ターゲットを使用する場合は、
添加物ペレットの配置個所に対応する基板内の膜組成分
布の影響を押さえるために、基板自身を、少なくとも２
方向に移動させながら成膜することが好ましい。これは
コ・スパッタ、タンデムスパッタを行う場合についても
それぞれ組成均一化の効果がある。

【００４５】また、タンデムスパッタを行う際に、それ
ぞれのターゲットからの成膜速度と、各ターゲット上で
の基板の滞在あるいは移動時間を調整することで、磁性
膜の好ましい組成変調構造を形成することができる。同
様に、このような組成変調は、ターゲット上の入射角を
周期的に変化させること、あるいは反応性ガスをスパッ
タリング時に周期的に導入することでも達成できる。ま
たいずれの成膜方法を用いる場合においても、基板に対
して一方向に磁界をかけながら成膜を行うこと、あるい
は一方向に磁界をかけながら、３５０℃以下程度で熱処
理することで磁性膜に一軸異方性を形成することができ
る。

【００４６】

【実施例】以下、実施例により、本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明は以下の実施例により限定されるも
のではない。

【００４７】以下の実施例では、磁性膜をＲＦマグネト
ロンスパッタリングを用いて作製した。また、以下、基
板温度として、室温から１００℃程度まで幅があるの
は、成膜時のエネルギーによる自然昇温であり、実際に
は３００℃以下程度であれば本実施例の好ましい磁性薄
膜を作製することが可能である。膜構造はＸ線回折（Ｘ
ＲＤ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて観察し
た。また組成分析はＥＰＭＡ、また抗磁力はＢＨループ
トレーサー、飽和磁束密度はＶＳＭで評価した。

【００４８】（実施例１）Ｆｅ_aＭｇ_bＸ_cＮ_dＯ_e膜につ
いて検討した結果を示す。成膜条件は次の通りである。 ・基板：非磁性セラミックス基板、ＳｉまたはＣ基板
（Ｓｉ基板とＣ基板は組成分析用） ・基板温度：室温〜１００℃ ・ターゲット：３インチのＦｅ上に、５×５ｍｍのＳｉ
Ｏ₂あるいはＭｇＯチップあるいはＭｇ₃Ｎ₂チップおよ
び５×５ｍｍの金属元素のチップを下記表中の組成にな
るように配置 ・ターゲットサイズ：３インチ ・放電ガス圧：８mTorr ・放電電力：２００Ｗ ・スパッタガス：Ａｒ （表１）および（表２）に、２５０℃の真空中で熱処理
した後の磁性膜の磁気特性と組成を示す。磁性膜の厚み
はすべて１μｍとした。

【００４９】 （表１） ――――――――――――――――――――――――――――――――――― サンプル 磁性膜組成 抗磁力 磁歪 抵抗率 (原子％） (Ｏｅ) (×１０^-5) (μΩcm) ――――――――――――――――――――――――――――――――――― aa Fe₆₄Si₁₀O₂₆ 3.2 1.3 250 ab Fe₆₄Mg₁₅O₂₁ 1.2 1.0 150 ac Fe₆₂Mg₁₆Si₁O₂₁ 1.7 1.1 170 ad Fe₆₀Mg₁₆Si₂O₂₂ 1.9 1.2 240 ae Fe₆₂Mg₁₆Al₂O₂₀ 1.6 1.0 190 af Fe₆₂Mg₁₆Ti₁O₂₁ 1.2 0.7 180 ag Fe₆₁Mg₁₆Ti₂O₂₁ 1.1 0.6 190 ah Fe₆₂Mg₁₆V₁O₂₁ 1.1 0.6 180 ai Fe₆₁Mg₁₆V₂O₂₁ 1.3 0.5 210 aj Fe_63.5Mg₁₅Zr_0.5O₂₁ 0.9 0.6 160 ak Fe_62.5Mg₁₅Zr_1.5O₂₁ 0.9 0.3 200 al Fe_62.5Mg₁₆Nb_0.5O₂₁ 0.6 0.7 160 am Fe_60.5Mg₁₆Nb_2.5O₂₁ 0.7 0.4 200 an Fe_61.5Mg₁₆Hf_1.5O₂₁ 0.9 0.3 190 ao Fe_60.5Mg₁₆Hf_2.5O₂₁ 0.9 0.2 210 ap Fe_61.5Mg₁₆Ta_1.5O₂₁ 1.0 0.4 190 aq Fe_60.5Mg₁₆Ta_2.5O₂₁ 1.0 0.4 210 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００５０】 （表２） ――――――――――――――――――――――――――――― サンプル 磁性膜組成 磁歪 (原子％） (×１０^-5) ――――――――――――――――――――――――――――― ar Fe_64.9Mg₁₃Hf_1.1O₂₁ 0.6 as Fe_65.0Mg₁₃Hf_1.0O₂₁ 0.6 at Fe_65.1Mg₁₃Hf_0.9O₂₁ 0.6 au Fe_64.9Mg₁₂Hf_1.1O₂₂ 0.6 av Fe_63.6Mg₁₃Hf_2.4O₂₁ 0.5 aw Fe_63.7Mg₁₃Hf_2.3O₂₁ 0.5 ax Fe_65.3Mg₁₃Hf_1.7O₂₀ 0.5 ay Fe_65.2Mg₁₃Hf_1.8O₂₀ 0.5 ―――――――――――――――――――――――――――――

【００５１】以上のように、ＦｅＭｇＯ系材料に元素を
添加したところ、Ｆｅと固溶性の高いＳｉやＡｌでは磁
歪が低下せず（サンプルaa〜ae）、サンプルaf〜aqに示
したように、Ｆｅと難固溶性である元素についてわずか
０．５％の添加から、磁歪の低下とともに、抵抗率の上
昇が確認された。

【００５２】その他、同様に、Ｆｅに対して難固溶性で
あるランタノイドについて添加効果を調べたところ、同
様の効果が確認された。また磁歪低下の効果は、Ｚｒ、
Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａで特に顕著であった。

【００５３】サンプルaf〜ayの磁性膜の飽和磁束密度は
いずれも１Ｔ以上で、Ｘ線回折で求めた磁性結晶粒子の
平均結晶粒径は１５ｎｍ以下であった。このうち、サン
プルamについてＴＥＭ観察したところ、α−Ｆｅの微結
晶が粒界生成物でほぼ覆われ、互いに分離された複合構
造を有し、粒界生成物は結晶性が低く非晶質とみなせる
ものであった。また、この粒界生成物の組成は、少なく
とも、ＭｇとＮｂとの酸化物を含むことが確認された。

【００５４】次に、スパッタガスを、Ａｒガス、または
ＡｒガスにＯ₂もしくはＮ₂を適度に加えた混合ガスとし
て、様々な組成について、磁気特性を調べた。

【００５５】（表３）に、２５０℃の真空中で熱処理し
た後の磁性膜の磁気特性と組成を示す。磁性膜の厚さは
すべて１μｍとした。なお、表中、不足物性が記載され
ていないサンプルについては、抗磁力が２Ｏｅ以下、電
気抵抗率が８０μΩｃｍ以上、飽和磁束密度が１Ｔ以
上、かつ磁歪が０．７×１０^-5以下であった。不足物性
は、上記特性が満たされていないものを示している。表
中においても、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｎは、上記に
説明したとおりである。

【００５６】 （表３） ――――――――――――――――――――――――――――――――――― サンフ゜ル 磁性膜組成 不足物性 Ｑ^* (b＋c） (b/c） (d＋e) ――――――――――――――――――――――――――――――――――― ba Fe₉₀Mg₅V_0.5O_4.5 抗磁力 0.72 5.5 10 4.5 bb Fe₈₅Mg₄V_0.5O_10.5 磁歪 2.0 4.5 8 10.5 bc Fe₈₅Mg₅V_0.5O_9.5 磁歪 1.52 5.5 10 9.5 bd Fe₈₅Mg₆O₉ 磁歪 1.5 6 − 9 be Fe₈₅Mg_5.5Ta_0.5O₉ 1.33 6 11 9 bf Fe₈₅Mg₇Hf₁O₇ 抗磁力 0.74 8 7 7 bg Fe₈₅Mg₆Hf₁O₈ 0.94 7 6 8 bh Fe₈₅Mg₆Ta_0.5O_8.5 1.17 6.5 12 8.5 bi Fe₇₅Mg₉Nb₂O₁₄ 1 11 4.5 14 bj Fe₇₅Mg₉Zr₂O₁₄ 1.08 11 4.5 14 bk Fe₇₅Mg₉La₂O₁₄ 1.17 11 4.5 14 bl Fe₇₀Mg₁₂O₁₈ 磁歪 1.5 12 − 18 bm Fe₇₀Mg₁₀Ta₂O₁₈ 1.2 12 5 18 bn Fe₇₀Mg₁₀Hf₂O₁₈ 1.29 12 5 18 bo Fe₇₀Mg₁₀Zr₃O₁₇ 1.06 13 3.3 17 bp Fe₇₀Mg₁₁Zr₃N₃O₁₃ 1.05 13 3.3 17 bq Fe₇₀Mg₁₁Zr₃N₁₀O₆ 1.3 13 3.3 17 br Fe₇₀Mg₁₁Zr₃N₁₂O₄ 抗磁力 1.37 13 3.3 17 bs Fe₇₀Mg₁₃Y₁O₁₆ 1.1 14 13 16 bt Fe₆₅Mg₁₅Nb₁O₁₉ 1.09 16 15 19 bu Fe₆₅Mg₁₃Hf₂O₂₀ 1.18 15 6.5 20 bv Fe₅₀Mg₁₁Y₁₁O₂₈ 1.02 22 1 28 bw Fe₅₀Mg₁₂Y₁₂O₂₆ 0.87 24 1 26 bx Fe₅₀Mg₂₂La₃O₂₅ 0.94 25 7.3 25 by Fe₅₀Mg_25.5Ti_0.5O₂₄ 0.91 26 51 24 bz Fe₅₀Mg₂₆Ti_0.5O_23.5 抗磁力 0.87 26.5 52 23.5 ca Fe₅₀Mg_7.5Nb_7.5O₃₅ 1.33 15 1 35 cb Fe₅₀Mg_7.5Nb_6.5O₃₆ 磁歪 1.52 14 1.2 36 cc Fe₅₀Mg₇Hf₈O₃₅ 磁歪 1.52 15 0.88 35 cd Fe₄₅Mg₁₀Ta₁₀O₃₅ 飽和磁束密度 1.0 20 1 35 ――――――――――――――――――――――――――――――――――― ＊上記Ｑは、（ｅ＋ｑ×ｄ）／（ｂ＋ｃ×ｎ）である。

【００５７】（表３）より、磁性膜をＦｅ_aＭｇ_bＸ_cＮ_d
Ｏ_e（ただし、添え字のａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅは原子
％を示す。ＸはＹ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ
およびランタノイドから選ばれる少なくとも１種）なる
組成式で表した場合、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００、５
０≦ａ≦８５、５．５≦ｂ≦２５．５、０．５≦ｃ≦１
１、６≦ｂ＋ｃ≦２６、１≦ｂ／ｃ≦５１、０≦ｄ≦１
０、８≦ｄ＋ｅ≦３５の範囲であるときに、高抵抗と高
飽和磁束密度を有する軟磁気特性が得られることがわか
る。

【００５８】これらの磁性膜は、Ｘ線回折とＴＥＭ観察
とにより、いずれも実質的に平均結晶粒径が１５ｎｍ以
下である金属磁性結晶粒と、この金属磁性結晶粒をほぼ
覆った粒界生成物とからなることが分かった。またこの
金属磁性結晶粒は主にα−Ｆｅから構成されており、粒
界生成物は少なくともＭおよびＸの酸化物または窒化物
を含んでいた。

【００５９】同時に、ｅ＋ｑ×ｄ≦（ｂ＋ｃ×ｎ）×
１．３５であるときに低磁歪が得られ、特に、（ｂ＋ｃ
×ｎ）×０．９≦ｅ＋ｑ×ｄ≦（ｂ＋ｃ×ｎ）×１．１
であるときに、磁歪が０．５×１０^-5以下の優れた軟磁
気特性が得られた。

【００６０】なお、サンプルbvとサンプルbwとを比較す
ると、サンプルbvが抗磁力が良好であった。

【００６１】また、上記組成式で表されるサンプルのＦ
ｅの５％以下をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇお
よびＡｕから選ばれる少なくとも１種により置換したと
ころ、飽和磁束密度や磁気特性の劣化をほとんど起こさ
ずに、耐食性が向上する効果があることが確認された。

【００６２】上記の例では、磁性膜は室温で成膜を行っ
たが、成膜時の基板温度を水冷などを用いて冷却するこ
と、あるいは基板温度が２００℃以下、好ましくは１５
０℃以下でも作製できることも確認された。

【００６３】さらに、上記の例では２５０℃の真空中で
熱処理を行ったが、成膜直後から軟磁性が発現され、３
５０℃以下の熱処理であれば、軟磁気特性がほとんど変
化しないことも確認された。

【００６４】特に一軸磁場中で成膜する、あるいは一軸
磁場中で１５０℃以上３５０℃以下の熱処理を行うこと
で、上記例の磁性膜には、一軸磁気異方性が付与される
ことも確認された。この結果、これらの磁性膜を少なく
とも磁化困難軸方向に励磁するデバイスに応用した場
合、１００ＭＨｚ以上の高周波でも渦電流損失と共鳴損
失が少ない高特性を実現できる。

【００６５】また、上記の例では、ターゲット上にＭｇ
Ｏチップを配置した複合ターゲットを用いているが、例
えばＦｅＭｇＸ焼結ターゲットなどをＡｒ＋Ｏ₂混合ガ
ス中などでスパッタする、いわゆる反応性スパッタ法を
用いても、同様の磁性膜が作製できることが確認され
た。また上記の例では、基板はターゲットに対して固定
した状態でスパッタリングを行ったが、複合ターゲット
に対して基板位置を回転させる、あるいはターゲットに
対して前後左右などに平行移動するなど、少なくとも２
方向に稼働している基板上に成膜を行うことで、組成の
均一性が向上し、磁歪をはじめとする磁気特性が上記値
よりもさらに向上することが一部の組成で確認された。

【００６６】また、上記の例のように、同一電極上で金
属および化合物を適度に配置した複合ターゲットを用い
たスパッタリング法、あるいは少なくとも２つ以上の異
なる電極上の金属ターゲットおよび化合物ターゲットを
用いたスパッタリング法において、基板側にバイアスを
印加しながら成膜を行うことで、膜中の酸素量を制御す
ることができ、その結果、磁性膜のＯ組成量を、本発明
の好ましい範囲に制御でき、磁歪をはじめとする軟磁気
特性を制御できることも確認された。

【００６７】（実施例２）次に、Ｆｅ_aＭ_bＸ_cＮ_dＯ_e膜
について検討した結果を示す。成膜条件は次の通りであ
る。 ・基板：非磁性セラミックス基板またはＳｉ基板（Ｓｉ
基板は組成分析用） ・基板温度：室温〜１００℃ ・ターゲット：３インチのＦｅ上に５×５ｍｍの酸化物
焼結チップおよび５×５ｍｍの金属元素のチップを下記
表中の組成になるように配置（用いた酸化物チップの一
部は、化学量論比よりも酸素の量が少ない、酸素欠陥が
あるものを使用） ・ターゲットサイズ：３インチ ・放電ガス圧：８mTorr ・放電電力：２００Ｗ ・スパッタガス：ＡｒまたはＡｒ＋Ｏ₂

【００６８】（表４）に、２５０℃の真空中で熱処理し
た後の磁性膜の磁気特性と組成を示す。磁性膜の厚みは
すべて１μｍとした。

【００６９】なお、表中不足物性が記載されていないサ
ンプルについては、抗磁力２Ｏｅ以下、電気抵抗率が８
０μΩｃｍ以上、飽和磁束密度が１Ｔ以上、かつ磁歪が
０．７×１０^-5以下であった。不足物性は、上記特性が
満たされていないものを示している。

【００７０】 （表４） ――――――――――――――――――――――――――――――――――― サンフ゜ル 磁性膜組成 不足物性 Ｑ^* (b＋c） (b/c） (d＋e) ――――――――――――――――――――――――――――――――――― da Fe₈₅Ca₃Zr₃O₉ 1 6 1 9 db Fe₇₅Ca₅Ti₅O₁₅ 1 10 1 15 dc Fe₇₅Sr₅Ti₅O₁₅ 1 10 1 15 dd Fe₇₅Ba₅Ti₅O₁₅ 1 10 1 15 de Fe₇₅Mg_2.5V₅O_17.5 1.17 7.5 0.5 17.5 df Fe₇₅Ca_2.5Nb₅O_17.5 1.17 7.5 0.5 17.5 dg Fe₇₅Sr_2.5V₅O_17.5 1.17 7.5 0.5 17.5 dh Fe₇₅Ba_2.5Nb₆O_16.5 0.94 8.5 0.42 16.5 di Fe₇₅Ba₃Nb₈O₁₄ 抗磁力 0.61 11 0.38 14 dj Fe₄₅Mg₂₈Ce_0.5O_26.5 0.92 28.5 56 26.5 dk Fe₄₅Mg₂₉Ce_0.5O_25.5 抗磁力 0.86 29.5 58 25.5 dl Fe₄₅Ca₈Y₁₆O₃₁ 0.97 24 0.5 31 dm Fe₄₅Ca₈Y₁₇O₃₀ 抗磁力 0.89 25 0.47 30 dn Fe₄₅Sr_4.5Nb_10.5O₄₀ 1.3 15 0.43 40 do Fe₄₅Sr₄Nb₁₀O₄₁ 磁歪 1.41 14 0.4 41 dp Fe₄₀Sr₇Ta₁₃O₄₀ 飽和磁束密度 1.01 20 0.54 40 ――――――――――――――――――――――――――――――――――― ＊上記Ｑは、（ｅ＋ｑ×ｄ）／（ｂ＋ｃ×ｎ）である。

【００７１】（表４）より、Ｆｅ_aＭ_bＸ_cＮ_dＯ_e（ただ
し、添え字のａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅは原子％を示す。
ＭはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少
なくとも１種、ＸはＹ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａおよびランタノイドから選ばれる少なくとも１種）
なる組成式で表され、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００、４
５≦ａ≦８５、５．５≦ｂ≦２８、０．５≦ｃ≦１６、
６≦ｂ＋ｃ≦２８．５、０．４＜ｂ／ｃ≦５６、０≦ｄ
≦１０、８≦ｄ＋ｅ≦４０の範囲であるときに、高抵抗
と高飽和磁束密度を有する軟磁気特性が得られることが
わかる。

【００７２】これらの磁性膜は、Ｘ線回折とＴＥＭ観察
とにより、いずれも主として平均結晶粒径が１５ｎｍ以
下である金属磁性結晶粒と、この金属磁性結晶粒をほぼ
覆った粒界生成物とよりなることが分かった。またこの
金属磁性結晶粒は主にα−Ｆｅから構成されており、粒
界生成物は少なくともＭおよびＸの酸化物または窒化物
を含んでいた。

【００７３】同時に、ｅ＋ｑ×ｄ≦（ｂ＋ｃ×ｎ）×
１．３５であるときに低磁歪が得られ、特に、（ｂ＋ｃ
×ｎ）×０．９≦ｅ＋ｑ×ｄ≦（ｂ＋ｃ×ｎ）×１．１
であるときに、磁歪が０．５×１０^-5以下の優れた軟磁
気特性が得られた。また、上記組成式で表されるサンプ
ルのＦｅの５％以下をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、
ＡｇおよびＡｕから選ばれる少なくとも１種により置換
したところ、飽和磁束密度や磁気特性の劣化をほとんど
起こさずに、耐食性が向上する効果があることが確認さ
れた。

【００７４】また、上記例におけるＦｅに代えて、Ｆｅ
の７０％以下を、ＣｏまたはＮｉで置換した磁性金属を
用いた場合も、上記と同じ組成範囲において優れた高飽
和磁束密度と高抵抗、軟磁性が両立できることも確認で
きた。

【００７５】上記の例では、磁性膜は室温で成膜を行っ
たが、成膜時の基板温度を水冷などを用いて冷却するこ
と、あるいは基板温度が２００℃以下、好ましくは１５
０℃以下でも作製できることも確認された。

【００７６】さらに、上記の例では２５０℃の真空中で
熱処理を行ったが、成膜直後から軟磁性が発現され、３
５０℃以下の熱処理であれば、軟磁気特性がほとんど変
化しないことも確認された。

【００７７】特に一軸磁場中で成膜する、あるいは一軸
磁場中で１５０℃以上３５０℃以下の熱処理を行うこと
で、上記例の磁性膜には、一軸磁気異方性が付与される
ことも確認された。この結果、これらの磁性膜を少なく
とも磁化困難軸方向に励磁するデバイスに応用した場
合、１００ＭＨｚ以上の高周波でも渦電流損失と共鳴損
失が少ない高特性を実現できる。

【００７８】また、上記の例では、ターゲット上にＭｇ
Ｏチップを配置した複合ターゲットを用いているが、例
えばＦｅＭｇＸ焼結ターゲットなどをＡｒ＋Ｏ₂混合ガ
ス中などでスパッタする、いわゆる反応性スパッタ法を
用いても、同様の磁性膜が作製できることが確認され
た。また上記の例では、基板はターゲットに対して固定
した状態でスパッタリングを行ったが、複合ターゲット
に対して基板位置を回転させる、あるいはターゲットに
対して前後左右などに平行移動するなど、少なくとも２
方向に稼働している基板上に成膜を行うことで、組成の
均一性が向上し、磁歪をはじめとする磁気特性が上記の
値よりもさらに向上することが一部の組成で確認され
た。

【００７９】また、上記の例のように、同一電極上で金
属および化合物を適度に配置した複合ターゲットを用い
たスパッタリング法、あるいは少なくとも２つ以上の異
なる電極上の金属ターゲットおよび化合物ターゲットを
用いたスパッタリング法において、基板側にバイアスを
印加しながら成膜を行うことで、膜中の酸素量を制御す
ることができ、その結果、磁性膜のＯ組成量を、本発明
の好ましい範囲に制御でき、磁歪をはじめとする軟磁気
特性を制御できることも確認された。

【００８０】（実施例３）異なる２つのターゲットを異
なる電極で放電しながら、それぞれのターゲット直上近
辺に基板を交互に移動させる一種のタンデムスパッタ法
を用いて、ＦｅＭｇＨｆＯ磁性膜を作製した。 成膜条件は次の通りである。 ・基板：非磁性セラミックス基板、Ｓｉ基板（Ｓｉ基板
は組成分析用） ・基板温度：水冷 ・ターゲット：４インチのＦｅ上に５×５ｍｍのＨｆチ
ップをのせた複合ターゲットおよび４インチの Ｍｇタ
ーゲット ・放電ガス圧：５mTorr ・放電電力：Ｆｅ複合ターゲット２２０Ｗ、Ｍｇターゲ
ット３００Ｗ ・スパッタガス：基板がＦｅ＋Ｈｆターゲット上ではＡ
ｒのみ、基板がＭｇターゲット上ではＡｒ＋Ｏ₂

【００８１】基板の移動周期を変化させることで、それ
ぞれのターゲット上での一回当たりの通過時間（一回毎
の実質的な成膜時間）を変化させ、ＦｅＨｆ層とＭｇＯ
層の成膜周期を変化させた。

【００８２】いずれの磁性膜も全体としての膜組成は、
ほぼ、Ｆｅ_61.5Ｍｇ₁₆Ｈｆ_1.5Ｏ₂₁とした。比較のた
め、Ｆｅターゲット上にＭｇＯチップとＨｆチップとを
配置して成膜し、無周期（従って周期長は膜厚）のＦｅ
_61.5Ｍｇ₁₆Ｈｆ_1.5Ｏ₂₁を作製した。（表５）に２５０
℃の真空中で熱処理した後の磁性膜の磁気特性と組成を
示す。磁性膜の厚みはすべて１μｍとした。

【００８３】 （表５） ――――――――――――――――――――――――――――――――――― サンフ゜ル 周期長 抗磁力 磁歪 抵抗率 (nm) （Ｏｅ） (×１０^-5) (μΩｃｍ) ――――――――――――――――――――――――――――――――――― ea 1000 0.9 0.3 200 eb 100 10 -1.0 100 ec 50 1.5 -0.5 80 ed 10 0.6 -0.1 190 ee 5 0.8 0.1 180 ef 0.5 0.9 0.3 200 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００８４】(表５）の磁性膜について０．１molの食塩
水中に浸漬する耐食性試験を実施した結果、周期が短く
なるにつれて高耐食性を示すことが確認された。また、
成膜周期長が１０ｎｍ以下の膜では小さな磁歪と高抵抗
とが両立していることが分かる。これらの膜をオージェ
デプスプロファイルで膜厚方向の組成変調を調べたこと
ころ、サンプルefでは、実質的にサンプルeaとの判別が
困難であったが、サンプルee、edでは主としてＭｇの組
成変調が確認できた。これらの結果より、少なくとも膜
厚方向にＭ元素が組成変調された磁性膜であって、その
組成変調の周期が１０ｎｍ以下であるときに、優れた軟
磁気特性とともに高抵抗の磁性膜が実現できることが分
かった。

【００８５】上記の例では、タンデムスパッタによる組
成変調膜の作製例を示したが、その他の実験から、Ｆｅ
ＨｆＭｇ焼結ターゲットなどを、Ａｒガスで放電中に、
周期的に酸素ガスを導入する、パルスリアクティブスパ
ッタリングによっても類似の構造と磁気特性が得られる
ことも確認された。

【００８６】また、上記に示した組成例に限らず、本発
明の好ましい組成範囲であれば、同様の効果が得られる
ことも確認された。

【００８７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、磁歪定
数が低く、かつ高周波での軟磁気特性に優れ、高い飽和
磁束密度、高比抵抗を有する磁性材料を、３５０℃以下
の低温プロセスで製造することができる。しかも、本発
明の組成および構造を備えた磁性膜は、量産時に安定し
た材料供給を可能とする、という工業上優れた効果も有
する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻 弘恭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 榊間 博 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７−86035（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−132125（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−227813（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−306314（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−163911（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−228454（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−124846（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 10/00 - 10/32 H01F 41/14 - 41/34 C22C 38/00

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｔ_aＭ_bＸ_cＮ_dＯ_e（ただし、ａ、ｂ、
   ｃ、ｄおよびｅは原子％であって下記式を満たす数値、
   ＴはＦｅまたは３０原子％以上のＦｅとＣｏおよび
   Ｎｉから選ばれる少なくとも１種とからなる金属、Ｍは
   Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なく
   とも１種、ＸはＹ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ
   およびランタノイドから選ばれる少なくとも１種）なる
   組成式で表され、主として、平均結晶粒径が１５ｎｍ以
   下である金属磁性結晶粒と、粒界生成物とからなり、前
   記金属磁性結晶粒の主組成が前記Ｔであり、前記粒界生
   成物が少なくとも前記Ｍおよび前記Ｘの酸化物または窒
   化物を含み、かつ飽和磁束密度が０．８Ｔ以上、電気抵
   抗率が８０μΩｃｍ以上であることを特徴とする磁性
   膜。 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ ４５≦ａ≦８５ ５．５≦ｂ≦２８ ０．５≦ｃ≦１６ ６≦ｂ＋ｃ≦２８．５ ０．４＜ｂ／ｃ≦５６ ０≦ｄ≦１０ ８≦ｄ＋ｅ≦４０ｅ＋ｑ×ｄ≦（ｂ＋ｃ×ｎ）×１．３５（ただし、ｎは
   Ｘの最大価数の酸化物ＸＯ _n により１〜２．５の範囲で
   定まる数値、ｑはＶ、ＮｂおよびＴａについては２．
   ５、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、ＰｒおよびＴｂについて
   は２、その他の元素については１．５としてＭ元素およ
   びＸ元素の合計量について加重平均した値）
2. 【請求項２】 Ｆｅ_aＭｇ_bＸ_cＮ_dＯ_e（ただし、ａ、
   ｂ、ｃ、ｄおよびｅは原子％であって下記式を満たす数
   値、Ｘは上記に同じ）なる組成式で表され、飽和磁束密
   度が１Ｔ以上である請求項１に記載の磁性膜。 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ ５０≦ａ≦８５ ５．５≦ｂ≦２５．５ ０．５≦ｃ≦１１ ６≦ｂ＋ｃ≦２６ １≦ｂ／ｃ≦５１ ０≦ｄ≦１０ ８≦ｄ＋ｅ≦３５
3. 【請求項３】 （ｂ＋ｃ×ｎ）×０．９≦ｅ＋ｑ×ｄ≦
   （ｂ＋ｃ×ｎ）×１．１（ただし、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｎ
   およびｑは上記に同じ）が満たされる組成式で表される
   請求項１または２に記載の磁性膜。
4. 【請求項４】 ＸがＺｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａから選
   ばれる少なくとも１種である請求項１〜３のいずれかに
   記載の記載の磁性膜。
5. 【請求項５】 Ｔの５原子％以下を、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉ
   ｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、およびＡｕから選ばれる少なく
   とも１種と置換した請求項１〜４のいずれかに記載の磁
   性膜。
6. 【請求項６】 膜垂直方向に、少なくともＭ元素が略周
   期的に組成変調された領域を有する請求項１〜５のいず
   れかに記載の磁性膜。
7. 【請求項７】 組成変調の周期が１０ｎｍ以下である請
   求項６に記載の磁性膜。
8. 【請求項８】 磁性膜中のＭおよびＯを、主として前記
   Ｍの酸化物をスパッタリングすることにより供給して成
   膜した請求項１〜７のいずれかに記載の磁性膜。
9. 【請求項９】 金属および化合物を配置した複合ターゲ
   ットをスパッタリングすることにより、前記複合ターゲ
   ットに対して少なくとも２方向に移動する基板上に成膜
   を行って得た請求項１〜７のいずれかに記載の磁性膜。
10. 【請求項１０】 同一電極上に金属および化合物を配置
    した複合ターゲット、または少なくとも２つの電極上の
    金属ターゲットおよび化合物ターゲットをスパッタリン
    グすることにより、バイアス電圧を印加した基板上に成
    膜を行って得た請求項１〜７のいずれかに記載の磁性
    膜。
11. 【請求項１１】 成膜後に３５０℃以下の熱処理を行っ
    て得た請求項８〜１０のいずれかに記載の磁性膜。