JPH04228568A - 非晶質薄膜の製造方法 - Google Patents

非晶質薄膜の製造方法

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JPH04228568A
JPH04228568A JP3136315A JP13631591A JPH04228568A JP H04228568 A JPH04228568 A JP H04228568A JP 3136315 A JP3136315 A JP 3136315A JP 13631591 A JP13631591 A JP 13631591A JP H04228568 A JPH04228568 A JP H04228568A
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Shinji Takayama
高山 新司
Kazuo Shiiki
椎木 一夫
Yasuo Tsukuda
康夫 佃
Sanehiro Kudo
工藤 実弘
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスパッタ蒸着法により作
製した高い熱安定性を示すZr,Ti,Hf等の金属元
素を基とした本質的に遷移金属と半金属元素からなる合
金組成で磁歪が小さい非晶質薄膜に関するものである。 さらに詳しくは回転磁場中でスパッタ蒸着することやス
パッタ蒸着膜を該薄膜のキュリー温度以上結晶化温度以
下で熱処理、あるいは回転磁場中で熱処理することによ
り低保磁力・高初期透磁率非晶質薄膜を提供するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】ある種の金属あるいは合金をスパッタ蒸
着することにより、原子構造で長範囲規則度のない非晶
質構造を得ることができる。この方法により得られた従
来の非晶質薄膜は、主にB,C,Si等の半金属元素を
基とする金属−半金属系合金か、バブル磁性材料や光磁
気磁性材料に有用な希土類元素を基とする合金系よりな
っている。しかし、これらの非晶質合金系は機械的、磁
気的、電気的特性の劣化をもたらす熱安定性で未だ実用
上十分とはいえない。さらにB,C,Si等の半金属元
素を基とする金属−半金属系合金はスパッタ蒸着時に導
入される磁気異方性のため高い保磁力と低い透磁率を示
し実用上問題がある。
【0003】
【発明の概要】本発明は、上述の問題点を解消するため
、ガラス化元素として従来の非晶質合金系の構成元素で
ある半金属元素および希土類元素の少なくとも一部をT
i,Zr,Hf,Y,Ge,Sb,Bi,Te等の金属
元素に置き換え、他は主として遷移金属元素を主成分と
し、必要に応じてP,B,C,Si,N等の元素を少量
添加することによって、スパッタ蒸着法による非晶質合
金薄膜の作製を容易にすると共に熱安定性の改善をはか
ったものである。さらに金属−半金属系合金では強磁性
元素Fe,Ni,Coで磁歪、飽和磁化の値を調整し、
V,Cr,Mn,Nb,Mo,W,希土類を少量添加し
て結晶化温度、硬度を向上させることにより磁歪が小さ
くて、しかも熱安定性、耐摩耗性の改善をはかったもの
である。さらに、強磁性を示す非晶質薄膜においては、
回転磁場中でスパッタ蒸着するか、スパッタ蒸着によっ
て非晶質磁性薄膜を得た後、該膜をそのキュリー温度以
上、結晶化温度以下の温度で熱処理することにより、磁
気異方性の小さい、低保磁力、高透磁率の磁性薄膜を得
られるようにしたものである。
【0004】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
。 <実施例1>合金組成がCo79Ti13Zr8,Co
84Zr16,Co80Ti18B2,Fe90Zr1
0,Co81Mo7Sm2Zr10(Co0.3Fe0
.7)90Ti2Zr8,Fe80Ni10Zr10の
母合金をアーク溶解により作製し、直径50mm、厚さ
約1mmのターゲットを作製した。薄膜作製は二極高周
波スパッタ装置を用い、約1〜5mTorrのアルゴン
圧力下で、ターゲットと基板の間隔を5〜10cmとし
て、厚さ数μm以下の薄膜を作製した。得られた薄膜の
X線ディフラクトメーターによる回折曲線はすべて、な
だらかなメインピークと二三のサブピークからなる非晶
質構造特有の回折曲線を示し、非晶質薄膜が得られてい
ることが確認された。
【0005】<実施例2>組成がCo85.5Mo5Z
r9.5,Co82Mo8.5Zr9.5,Co75.
5Mo15Zr9.5になるように、直径50mmのコ
バルト円板上にMo,Zrの小塊を均一に配置した複合
ターゲットを用い、実施例1の条件で同時スパッタ蒸着
することにより非晶質薄膜を作製した。得られた非晶質
薄膜の結晶化温度(四端子法電気抵抗測定により決定)
は約500℃と高く、100℃、100時間の熱処理後
でも電気抵抗値はほとんど変わらず、高い熱安定性を示
した。また、飽和磁化はMo量が減少するとともに約6
0emu/gから100emu/gと変化し、高い値が
得られることがわかった。これらの膜の保磁力は約1〜
5Oeであった。磁歪が−8×10 ̄7(半導体歪ゲー
ジを用いて測定)と低い値を示すCo82Mo8.5Z
r9.5非晶質薄膜を膜面内方向に2kGの外部磁場を
印加し、1200r.p.m.の回転数で回転させなが
ら、400℃で20分間熱処理すると、保磁力80mO
e、初透磁率(20kHz)約6000の軟磁特性が得
られた。
【0006】<実施例3>合金組成が(Co0.3Fe
0.7)91Zr9,(Fe0.7Ni0.3)90Z
r10,Co72Ni16Fe2Zr10,(Co0.
72Ni0.16Fe0.02Zr0.1)98B2,
Co85Cr4Ru2Zr9Co86W5Zr9,(C
o0.82Mo0.085Zr0.095)98B2の
直径50mmの焼結体をターゲットとして用い、実施例
1と同様な製造条件でスパッタ蒸着して非晶質薄膜を作
製した。(Co0.3Fe0.7)91Zr9,(Fe
0.7Ni0.3)90Zr10の非晶質薄膜の飽和磁
化はそれぞれ160emu/g,120emu/gと高
い値を示した。一方、Co72Ni16Fe2Zr10
非晶質薄膜では磁歪λsほぼ0、飽和磁化σs110e
mu/g,(Co0.72Ni0.16Fe0.02Z
r0.1)98B2非晶質薄膜ではλsほぼ0,σs1
05emu/g,Co85Cr4Ru2Zr9非晶質薄
膜ではλsほぼ0,σs96emu/gといずれも高い
飽和磁化をもつ磁歪零材が得られた。
【0007】<実施例4>実施例1の条件により作製さ
れたCo75.5Mo15Zr9.5非晶質薄膜をその
キューリー温度(約400℃)以上、結晶化温度(50
5℃)以下の温度で熱処理後、水冷したところ、保磁力
50mOe、初透磁率(5kHz)10000の磁気異
方性の小さいすぐれた軟磁特性が得られた。
【0008】<実施例5>組成がCo80Mo9Zr1
1の母合金をアーク溶解により作製し、直径50mm,
厚さ約1mmのターゲットを作製した。このターゲット
を用い、約3mTorrのAr圧力下で、基板面に平行
に50Oe以上の磁場を印加し、基板を回転しながら、
スパッタ蒸着することにより非晶質薄膜を作製した。得
られた非晶質薄膜の磁気特性は膜によってバラツキはあ
るが、その保磁力は0.1Oe以下、初透磁率(20k
Hz)は6100以上の実用に適した磁気特性が得られ
た。このことは、この作製法により誘導磁気異方性が小
さくなったことを示すものと思われる。
【0009】<実施例6>合金組成が(Co0.96F
e0.04)73Cr2Si10B15,(Co0.9
6Fe0.04)73Mn2Si10B15,(Co0
.96Fe0.04)73Nb2Si10B15,Co
45.9Fe10.1Ni24Si2B18の母合金を
アーク溶解により作製し、直径50mm,厚さ約1mm
のターゲットを作製した。 薄膜作製は二極高周波スパッタ装置を用い、約1〜5m
Torrのアルゴン圧力下で、ターゲットと基板との間
隔を5〜10cmとして厚さ数μm以下の非晶質薄膜を
作製した。得られた薄膜の膜面上に半導体歪ゲージをは
りつけ、4kGの外部磁場で磁歪を測定したところ、C
o45.9Fe10.1Ni24Si2B18は+1×
10 ̄6、他の合金組成のものは10 ̄7オーダーの低
い磁歪値を示した。作製されたままの薄膜の保磁力は0
.5〜1Oeであった。
【0010】<実施例7>実施例6で得た(Co0.9
6Fe0.04)73Cr2Si10B15非晶質磁性
薄膜の結晶化温度(四端子法電気抵抗測定により決定)
は約510℃、キューリー温度(磁気天秤により測定)
は約440℃、飽和磁化は80emu/gであった。こ
の非晶質薄膜を真空中、470℃、10分間熱処理後、
水冷すると、保磁力は0.5Oeから70mOeに減少
し、スムースなB−H曲線が得られた。その時の初透磁
率は20kHzで9000という高い値を示した。
【0011】<実施例8>合金組成が(Co0.96F
e0.04)77Mn2Si10B11の非晶質薄膜を
実施例6と同様な条件で作製した。この非晶質薄膜の結
晶化温度は450℃、飽和磁化は100emu/g、保
磁力は約10Oeであった。得られた円板状(直径10
mm)非晶質薄膜を4kGの静磁場中で膜面が磁場の方
向と平行になるようにして720r.p.m.の回転数
で回転させながら、昇温、急冷速度が20℃/minに
なるようにして400℃で20分間の熱処理を行った。 熱処理後のこの非晶質薄膜の保磁力は60mOeと低下
し、20kHzで約8000という高い透磁率を得た。 これらの軟磁気特性の改善は磁気異方性の減少、内部応
力の除去によるものと思われる。
【0012】<実施例9>合金組成が(Co0.96F
e0.04)77Mn2Si10B11の直径50mm
,厚さ約1mmのターゲットを用い、約3mTorrの
アルゴン圧力下で基板面に平行に約100Oeの磁場を
印加し、基板を回転しながらスパッタ蒸着することによ
り上記組成の非晶質薄膜を作製した。得られた非晶質磁
性薄膜の保磁力は90mOeと低く、透磁率も1kHz
で7000という高い値が得られ、通常の作製法と比べ
て顕著な差が認められた。
【0013】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の非晶質薄膜は、従来の非晶質合金薄膜の合金組成とは
異なった新規な合金組成よりなり、高い熱安定性をもつ
とともに磁性薄膜においてはすぐれた磁気特性、すなわ
ち、低い保磁力と高い透磁率を示し、磁気コア材等の電
気音響変換素子材料、磁歪素子材料、インバー、エリン
バー材料等に有効に用いることができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に、強磁性の非晶質薄膜を形成する
    方法において、上記基板上に形成させる非晶質薄膜に対
    して、相対的に回転する磁場を印加しながらスパッタ蒸
    着法により成膜することを特徴とする非晶質薄膜の製造
    方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の非晶質薄膜の製造方法にお
    いて、基板上に形成させる非晶質薄膜に印加する磁場の
    方向が、上記基板上に形成させる非晶質薄膜面に対して
    ほぼ平行であることを特徴とする非晶質薄膜の製造方法
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2記載の非晶質薄膜
    の製造方法において、基板上に形成させる非晶質薄膜に
    印加する磁場の大きさが10Oe以上であることを特徴
    とする非晶質薄膜の製造方法。
  4. 【請求項4】請求項1、請求項2または請求項3のいず
    れか1項に記載の非晶質薄膜の製造方法において、強磁
    性の非晶質薄膜は、Fe,Ni,Co元素よりなる群か
    ら選択された少なくとも1種の元素を主成分とする非晶
    質合金からなることを特徴とする非晶質薄膜の製造方法
JP3136315A 1991-06-07 1991-06-07 非晶質薄膜の製造方法 Expired - Lifetime JPH072990B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008045173A (ja) * 2006-08-16 2008-02-28 Sanyo Special Steel Co Ltd Crを添加したFeCoB系ターゲット材

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JP2008045173A (ja) * 2006-08-16 2008-02-28 Sanyo Special Steel Co Ltd Crを添加したFeCoB系ターゲット材

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