JPH02109309A

JPH02109309A - Ｎ，ｆ含有磁性膜及びその製造方法

Info

Publication number: JPH02109309A
Application number: JP26055488A
Authority: JP
Inventors: Hidekuni Sugawara; 英州菅原
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1990-04-23
Also published as: JPH0546963B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、高周波帯域で使用する軟磁性薄膜及びその製
造方法に関するものである。

［従来の技術］近年高周波帯域に使用する軟磁性Ｈｆ」の需要は、相当
多くなっている。

高周波領域に使用する材ｔ４としては、例えば、磁気ヘ
ッド材料、各種ノイズを除去したインピーダンス素子な
どが代表的である。

［発明が解決しようとする課題］これらの材料は、いままで主に高周波特性の良好なフェ
ライトが主に使用されている。しかしながら、フェライ
イトは、飽和磁化量が小さく、磁気ヘッド材料の場合は
、高保磁力材料には、書き込めない。また、ノイズフィ
ルターとしては、インピーダンスが低く、その為、材料
の容積が大きくなり、ＬＳＩ等の自動挿着が難しい等の
大きさからくる制約があった。さらに、フェライトは、
μの周波数特性が、高周波６ｎ域で劣化しやすく、数１
０ＭＨｚ域での周波数領域では、ディスク等への書き込
みが十分てなく、読みだし時の出力を安定に１５られな
いという欠点をＨする。

ノイズ素子としては、今後の応用の予想されるＭ〜Ｇ　
Ｈ，ｚ帯域でのノイズに対して、フェライトでは、不十
分である。）の欠点があり、本質的な磁気特性の改浮の
必要が要望されている。

高周波：：′ｌ域用軟磁性薄膜としては、アモルファス
材料として、Ｃｏ系アモルファス位及び窒素を３ｆイし
たＣｏ組成変Ｊ！ｌ窒化アモルファス合金膜がある。ま
た、結晶質材料としては、センダスト膜、Ｎｉ−Ｆｅス
パッタ膜がある。

これらの薄膜は、単層膜及び５ｉＯ１ＡＩＮ等絶縁相と
組み合わせた多柑膜としての応用が考えられている。

しかしながら、これらの金属系磁性材ｔ４は、アモルフ
ァス又は結晶質の単一相であり、その為、電気抵抗が低
く、渦電流損が大きいという欠点をＨしている。する。

以上の欠点を改善するために、ガス元素で絶縁体である
窒素（Ｎ）及びフッ素（Ｆ）元素を膜中に含有すること
を試みている。

Ｎ及びＦ元素の含有方法は、フッ素ガス（Ｆ２）を窒素
ガス（Ｎ２）ボンベ１こ詰めｆニー　？ｋ　ａガスボン
ベを作り、Ｎ　　ＳＦ　　ガスボンベの夫々からの反応
性スパッタ法で含有させることもｒｉＪ能である。

しかしながら、Ｆ２ガスは、活性であり、人体に有害で
ある。さらに、Ｆ　ガスをＮ２ガスボンベに入れる量は
最大限１０％Ｆ２ガスである。それ故、この混合気体を
用いて、活性スパッタ法により形成された磁性薄膜中に
Ｆ元素を多く含ｆ−ｉさぜることは難しかった。

そこで、本発明の技術課題は、Ｆ元素とＮ元素の３白°
により磁性膜の高抵抗化、数Ｉｎ　ｍの多相化、及びｆ
ｆｌＪ食性の向上を＝１°ることにある。即ち、磁性膜
のＮ１〜ＧＨｚ域での高周波特性の改勝させることにあ
る。

〔課題を解決するための手段］・・ロゲン元素は、電気陰性度、電子親和力が大きく、
化学的に活性であり、ハロゲンガス単体の使用は、殆ど
おこなわれていない。また、ハロゲンガス１！、全ての
元素と結び付くという性質がある。本発明はこの様なハ
ロゲン元素の活性さを利用して、ＮとＦをＩＪｌみ合わ
せてしようすることを試みたものである。

本発明によれば、実質的にド記の式で表される成分８１
成を含むことを特徴とするＮ、Ｆ含有磁性膜が１すられ
る。

Ｎ　　　　＃　Ｆ　　　　−Ｍ　　　　−ＲＶ　　　　
　Ｘ　　　　　ｙ（＋００　−ν　−Ｘ−ｙ）（但し、
ＭはＢ、Ｃ，ＡＩ、Ｓｉ、Ｐ、ＴＬ。

Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚ　ｒ、Ｎｂ、Ｍｏの少なく　Ｊ二　
も　−を盃、ＲはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの少なくとも一種、ｗ、ｘ、ｙは
原子バーセシトを表し、夫々０、０１　≦　Ｖ≦２０゜０、０１　≦　Ｘ≦２５゜０．０１≦　ｙ≦２５である。）これらのＭとＲとによって、パーマロイ、軟質フェライ
ト等の軟磁性材料を形成する。

本発明によれば、活性物質を混合したＡ、　ｒガス雰囲
気中で、磁性材料を含む第１のターゲットからスパッタ
法により磁性粒子を発生させると共に、この発生した磁
性粒子を上記活性ガス物質と反応させて、基板上に上記
活性物質を含有する磁性膜を形成する方法において、上
記活性物質を、窒素及びフッ素化合物を含有する第２の
ターゲｙ　ｈに、Ａ「イオンを衝突させることにより生
成することを特徴とするＮ、Ｆ含有磁性膜の製造方法が
ｉすられる。

本発明により製造されたＮ、Ｆ含有磁性膜は、反応性ガ
スとして、フッ素ガス（Ｆガスと呼ぶ）及び窒素ガス（
Ｎガスと呼ぶ）を用い、ＦガスとＮガスをＦｅ、Ｃｏ、
Ｎｉ等の磁性元素と反応させて、基板の上に、下記の式
で表される組成の薄膜を成膜させるものである。即ち、
本発明は、Ｎガス、Ｆガスの単体及び化合物を使った反
応性成膜法ということができ、Ｎ、Ｆ含Ｔｈ−１ｍを適
当に制御して、１」的とする結晶構造及び物性を得るも
のである。本発明のＮ、Ｆガス反応性成膜法においては
、通常の物理スパッタリング、化学スパッタリングの他
に、Ｎ−Ｆの化学結合が考えられる。

つまり、Ｆ元素は、元素の中で最も活性であり、あらゆ
る元素と反応する。そのため、Ｎ、Ｆガスを窒化物及び
フッ化物を分解することにより作製する際に、Ａ「イオ
ンの衝突により分解されたＮイオン、Ｆイオンが化学結
合して、揮発性化合物生成すると推測される。その結果
、Ｆ元素の物性が変化し、活性さが弱まり、より安定に
なると推４ｐｊされる。このように、本発明の特徴は、
Ｎ、　　Ｆを同時に反応性ガスとして用いることにより
、Ｆ元素の物性の改質をねらったものであり、その意義
は大きい。

本発明において、Ｗを０．０１≦ν≦２０と限定したの
は、０．０１ｓｔ９６以下では、Ｎガス含有の効果即ち
、耐食性及び磁気特性の向上が殆どなく、２０ａ　ｔ％
以上では、磁性膜の磁気特性が劣化するためである。

また、Ｘを０５０１≦　Ｘ≦２５と限定したのは、０．
０１ａＬ％以下では、Ｆガスの効果つまり、アモルファ
ス形成元素、及び磁性膜の高抵抗化に効果がなく　、２
５　ａ　（％以上ではアモルファス構造が壊れてしまう
ので２５ａｔ％に限定した。

また、Ｎ１はアモルファス形成元素Ｆ、及びＮとＲから
なる磁性薄膜の磁気特性の向上に必要なものであり、そ
の３白’ｆｆ１Ｙは、０．０１〜２５ａｔ９ｏに限定し
た。

［作　用］本発明においては、Ｎ、Ｆを含有する化合物よりなる第
１のターゲットと、磁性材料よりなる第２のターゲット
と、この第１及び第２のターゲットとを収容する密封性
のチェンバーと具備し、このチェンバー内にＡｒガスを
導入してなるスパッタ装置において、第１及び第２のタ
ーゲット間に成膜を形成する拮板を配している。Ａｒガ
スより生成したＡｒプラズマを第１のターゲットに衝突
させる二上により第１のターゲットを構成するＮ。

Ｆを含在する化合物から、Ｎイオンガス及びＦイオンガ
スを発生させ、一方、Ａｒプラズマ、Ｎイオンガス及び
Ｆイオンガス等の衝突により第２のターゲットより発生
した粒子、またはこの粒子をこのＮイオンガス１　Ｆイ
オンガス及びＡｒガスよりなる単体または化合物と反応
することにより生成した粒子を、基体」二に堆桔させて
、Ｎ、Ｆを含ａ磁性膜を形成させる。なお、基板上に磁
性膜を形成中には、この磁性膜は、Ａｒイオンガス、Ｎ
イオンガス、及びＦイオンガス等の衝撃を受けることも
ある。

以下に、本発明の実施例を述べる。

［実施例］第１図は、本発明を実施するために使用した対向ターゲ
ットｄｃ（直流）スパッタ装置と、Ｎガス、Ｆガス発生
用ｒｆ（高周波）スパッタ装置を示した。すなわち、同
一チェンバー１の中にｄｃ対向ターゲット２と基板３、
さらにフッ素化合物及び窒素化合物をターゲット４とす
るｒｆ電極５が配置される。チェンバー１の外に、ｒｆ
？！１ｔｆｆｉ５を作動させるｒｆ７１ｉ極駆動部７及
びｄｃ電極を制御するｄｃ電極駆動部８が接続される。

ガス人口６よりＡｒガスが導入され、適当な真空度で「
ｆ電極５上のフッ素化合物、窒素化合物ターゲット４よ
りフッ素ガスと窒素ガスか分解されて発生する。このフ
ッ素ガスと窒素ガスはイオン化した状、聾で、ＮとＦの
化学結合は、ガス発生の際のイオン化の時点で生じると
考えられる。ｄＣ対向ターゲット２では、電極に配置さ
れたターゲットよりＡｒ、Ｆ、Ｎの１１１体又は化合物
よりなるイオンの衝撃により、元素が飛びだし基板３へ
の飛翔中にＮ、Ｆ元素と反応を起こし、基板への付着時
には、未反応性スパッタに比較すると非常に大きな変化
が生じる。本発明の第１の実施例に係る磁性薄膜の製造
方法について述べる。

第１図に示したような、対向ターゲットｄｃスパッタ装
置を使用して、対向ターゲットにＣｏＺｒＮｂターゲッ
トを取り付ける。「ｆターゲット４には、Ｆ　ｅ　Ｆ　
ａフッ素化合物とＴｉＮ窒素化合物を必要とする配合比
、例えば重量比１：１で混合し、金型にプレス成型して
、Ｎ、Ｆガス発生用ターゲットとして使用する。、真空
槽内を５×１０’ｔ、ｏｒｒに真空引きした後、Ａｒガ
スを導入して、槽内が２　Ｘ　１０　”３Ｌｏｒｒにな
るように調節する。

Ｎ、Ｆガス発生用「ｆ出力を２００Ｗにして、ｄＣ出力
を変更させると、第２図に示すように、容易にＮ、Ｆの
含有量を変更することが、可能である。

形成した膜の構造は、ＮとＦ総量で、２０ａｔＯ８まで
は、アモルファス構造を示すが、ＮとＦ総量で、２０　
ａ　ｔ　’６以上では、主にフッ化物の回折ピークが現
れてくる。作製されたδＰｆｉ組成の反応性スパッタ膜
の磁気特性を振動型磁力計及び直流磁化、４１定装置を
用いて、１１ｊ定すると、表１の様な結果が得られた。

また、６５℃での５９６　Ｎ　ａ　Ｃｌの塩水噴霧試験
において、目視によるサビ発生開始までの時間を１；己
　録　し　を二　。

試料Ｎｏ、１は、Ｎ、Ｆを含有していない膜であるが、
試料ＮＯ，３，４，５の様にＮ、Ｆ含有量を増加すると
サビ発生までに要する時間が、大幅に向上する。この磁
気特性をＨする膜は、飽和磁化Ｂｓが高く、保持力Ｈｃ
が低く、磁化容易一方向の角型比が良いので、磁気ヘッ
ド材料などに使用することができる。

本発明の第２の実施例に係る磁性薄膜の製造方法につい
て述べる。

第１図と同様の装置において、ｄｃターゲットにＣｏＮ
ｉＺｒＭｏを接着する。ｒｆフタ−ットには、Ｆ　ｅ　
Ｆ　ａフッ素化合物と、ＶＮ窒素化合物を重量比でＦｅ
Ｆ　　：ＶＮ−１：８の比率で配合、混合して、金型に
プレス成型して、Ｎ、Ｆガス発生用ターゲットとして使
用する。Ｎ、Ｆガス発生ｒｆ出力を３００Ｗにして、ｄ
ｃ小出力変更させると、第３図に示すように、Ｎ、Ｆの
含有−が変化する。膜の構造はＮ、Ｆ総量で、１０　ａ
　ｔ　９ｏまでは、アモルファス構造を示す。

作製された各種組成の反応性スパッタ膜の磁気特性を、
振動型磁力＝１゛及び直流磁化測定装置を用いてＡｐｌ
定すると、表２の様になった。

又、６５℃での５９６　Ｎ　ａ　ＣＩの塩水噴霧試験に
おいて、目視によるサビ発生開始までの時間を記した。

試料ＮＯ，６は、Ｎ、Ｆを含有していない膜であるが、
Ｎ、Ｆ含有量を増加すると、サビ発生までに要する時間
が大幅に向上する。

以りの説明から分かるように、Ｎ、Ｆガスを使用した反
応性成膜法においては、Ｎ、Ｆの同時使用によって軟磁
性合金の保磁力Ｈｃが低下し、角型比Ｂｒ／Ｂｓが向上
することが確認され、特性の向りが計られる。

さらに、サビ発生までの時間が長くなり、耐食性の向上
が：１られた。

以上の様に、Ｎ、Ｆの同時使用は、Ｆ元素の活性さを変
える効果が非常に大きく、磁石特性、耐食性の向上に役
立つ。

以　　下　　余　　白〔発明の効果］以上の説明から分かる様に、本発明によれば、Ｆ（フン
素）及びＮ（窒素）等のガス元素をＮ。

ＦＪｊス反応反応性成膜上り含有させることにより、Ｎ
、Ｆ金白゛磁性膜として高抵抗化を計り、その際Ｆリッ
チ及びＮリッチの相と磁性相とが、数ｍｍの判明て分／
ｌｉする多相組織構造を示し、ドメインを同右し、高周
波領域での特性改善に釘効である。

さらに、Ｆ元素単体では、その耐食性が不十分であるが
、Ｎ元素及びＦ元素を組み合わせることにより、高耐食
性の磁性材料を得ることができる。

Ｎ、Ｆｌｆｔ独含有の場合には、この様な効果は見られ
ない。即ち、Ｎガスのみの含ａでは、磁気特性つまりＨ
ｅ、Ｂｒ／Ｂｓが悪くなり、ＦガスのみのＤ（ｒでは、
耐食性が°占化する。Ｎ、Ｆガスの同１．＋ｌ含有によ
り始めて、磁気特性の向上と、耐食性の向上が、？１ら
れる。

以上の点で、本発明の効果は、Ｆ含有磁性薄膜の実用化
には、非常にＨ益である。

さらに、Ｎ、Ｆ金白゛磁性膜は、以上の様に、低Ｈｃ　
　高角型性、及び耐食性が良好、Ｎ、Ｆを含有すること
で、高抵抗の磁性薄膜であり、このような材料は、今後
成長の予想されるＭ−ＧＨｚ域で使用される磁気ヘッド
材料１及び薄膜インピーダンス素子への応用も＝１能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るＮ、Ｆ金白゛磁性膜の製
造装置を示す断面図で、第２図は本発明の第１の実施例
に係るＮ、Ｆ反応性ＣｏＺ　ｒＮｂ膜におけるｄｃ出力
変化によるＮとＦの組成変化を示す図、第３図は本発明
の第２の実施例に係るＮ。Ｆ反応性Ｃｏ　Ｎ　ｉ　Ｚ　ｒ　Ｍ　ｏ膜におけるｄｃ
出力変化によるＮとＦとの組成変化を示す図である。図中、１はチェンバー　２はｄａ対向ターゲ・ソト、３
は基板、４はターゲット、５はｒｆ電極、６はＡｒガス
導入部、７はｒｆ電極駆動部、８はｄｃ電極駆動部であ
る。第１図第２図ＤＣ士力（Ａ）Ｕ第３図

Claims

【特許請求の範囲】

１．実質的に下記の式で表される成分組成を含むことを
特徴とするＮ，Ｆ含有磁性膜。Ｎ＿ｗ・Ｆ＿ｘ・Ｍ＿ｙ・Ｒ＿（＿１＿０＿０＿−＿ｗ
＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿）（但し、ＭはＢ，Ｃ，Ａｌ，Ｓｉ
，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏの少な
くとも一種、ＲはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも一種、
Ｗ，Ｘ，Ｙは原子パーセントを表し、夫々０．０１≦ｗ
≦２０，０．０１≦ｘ≦２５，０．０１≦ｙ≦２５であ
る。）
２．活性物質を混合したＡｒガス雰囲気中で、磁性材料
を含む第１のターゲットからスパッタ法により磁性粒子
を発生させると共に、該発生した磁性粒子を上記活性ガ
ス物質と反応させて、基板上に上記活性物質を含有する
磁性膜を形成する方法において、上記活性物質を、窒素
及びフッ素化合物を含有する第２のターゲットに、Ａｒ
イオンを衝突させることにより生成することを特徴とす
るＮ，Ｆ含有磁性膜の製造方法。