JP2000012366A

JP2000012366A - 軟磁性膜の製造方法

Info

Publication number: JP2000012366A
Application number: JP17622998A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yamanishi; 斉山西; Isamu Aokura; 勇青倉; Shunsaku Muraoka; 俊作村岡; Hiroshi Seki; 博司関
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-06-23
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 2000-01-14

Abstract

(57)【要約】【課題】各種磁気ヘッドに要求される所望の磁気異方
性を有する高透磁率ならびに高飽和磁束密度を示す軟磁
性膜を量産性よく製造する方法を提供する。【解決手段】Ｆｅを主成分とし、Ｎ（窒素）を５〜２
０原子％含むとともにＭ（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、
Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種の元素）を５〜１５
原子％含む組成を有する軟磁性膜の製造方法において、
外周面上に基板８を設置するとともに、中心軸１４を中
心に回転し、更には真空チャンバー２との間に絶縁材１
３を介して設置された円筒形の基板ホルダー９と、該基
板ホルダーの基板設置面に対向した位置に、スパッタリ
ングターゲット３を設置したスパッタリング電極４を少
なくとも１個有し、かつスパッタリング用ガスの導入系
１１、１８を少なくとも２系統有する基板ホルダー回転
型反応性バイアススパッタリング装置を用い、スパッタ
リング条件を制御することで、所望の磁気異方性を有す
る高透磁率ならびに高飽和磁束密度を示す軟磁性膜を量
産性よく製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気録画再生装置
（ＶＴＲ）や、磁気録音再生装置などの磁気記録再生装
置において、主として磁気ヘッドのコア材に用いられる
軟磁性膜の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のデジタル技術の進歩に伴う磁気記
録分野の高密度化には、磁気記録媒体の高保磁力化とと
もに、磁気へッドの高性能化が不可欠となってきてい
る。磁気ヘッドにおける高密度記録達成には、磁気ヘッ
ドのトラック幅やギャップ長の微細化とともに、高飽和
磁束密度（主に記録特性に影響する）と高透磁率（主に
再生特性に影響する）を有する軟磁性膜をコア材に用い
たものが必要とされており、種々の開発が進められてい
る。

【０００３】高性能磁気ヘッドの代表的な種類として
は、軟磁性膜と絶縁膜をトラック幅方向に交互に積層し
たコア材が、セラミック等の非磁性基板で挟持され、前
記コア材のみで磁気回路が構成されるリング型の積層へ
ッドや、磁気回路の大部分がフェライトで構成され、磁
気的に飽和しやすい磁気ギャップ近傍のみに軟磁性膜を
設けたＭＩＧヘッド（Metal-In-Gapの略）があげられ
る。このため、積層へッドのコア材としては、等方的な
高透磁率特性を有する軟磁性膜が、一方、ＭＩＧへッド
には、面内一軸異方性を誘導させた高透磁率特性を有す
る軟磁性膜が、それぞれ要求される。

【０００４】一方、軟磁性膜の代表的な種類としては現
在、センダスト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ）系合金膜やＣｏ系
非晶質合金膜等が、実用化されているが、飽和磁束密度
が約１Ｔ（テスラ）前後と低く、今後更に高保磁力化す
る媒体を用いての高密度記録を実現するためには、これ
らの従来材料では限界がある。そこで近年、高飽和磁束
密度と高透磁率とを有する軟磁性膜の研究開発が盛んに
行われている。その一つとして、Ｆｅを主成分とするＦ
ｅ−Ｍ−Ｎ系膜（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎ
ｂ、Ｔｉの少なくとも１種の元素）があげられる。

【０００５】他方、これら軟磁性膜の作成方法として
は、真空技術を用いた蒸着やスパッタリングが主流であ
り、なかでもスパッタリングは、形成される薄膜の原材
料であるターゲットの組成を調整することで、比較的容
易に所望の組成を有する薄膜が、広範囲にわたって得ら
れるため、現在最も一般的に用いられている薄膜形成技
術である。以下、従来の一般的なスパッタリング装置に
ついて、図１０を参照して説明する。図１０は一般的な
スパッタリング装置の正面断面図である。図１０におい
て、真空排気系１０１が接続された真空チャンバー１０
２の内壁にはスパッタリングターゲット１０３を有する
スパッタリング電極１０４が絶縁材１０５を介して配設
され、マッチング回路１０６（高周波スパッタリングの
場合）を介して、スパッタリング用電源１０７が接続さ
れる。真空チャンバー内には薄膜が形成される基板１０
８を設置する基板ホルダー１０９が配設される。さら
に、真空チャンバー１０１にはスパッタリング用ガス１
１０（通常はＡｒガス）がガス導入系１１１を介して接
続される。

【０００６】以上の装置でスパッタリング（薄膜形成）
を行うには、まず真空チャンバー内を真空ポンプ等の真
空排気系１０１により高真空（１０^-5Pa程度）まで排気
し、Ａｒ等の放電ガス１１０をガス流量調整器１１１を
調整して真空チャンバー内に導入し、圧力調整バルブ１
１２を調整して真空チャンバー内の圧力を０．１〜１０
Pa程度に保つ。ここで、ターゲット１０３を取り付けた
スパッタリング電極１０４に、直流あるいは交流のスパ
ッタリング用電源１０７により負の電圧を印加すること
でプラズマが発生し、ターゲットがスパッタされ、飛び
出したスパッタ粒子が基板ホルダー１０９に設置された
基板１０８に堆積され薄膜が形成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１０のよう
な構成のスパッタ装置（静止対向型）では、膜厚均一性
を確保するため、基板ホルダー内の基板を設置できる領
域が、ターゲットサイズにより限定されてしまい量産装
置としては不向きである。このため現在は、外周面上に
複数の基板を設置した円筒形の基板ホルダーを回転させ
ながらスパッタリングを行う基板ホルダー回転型（カル
ーセル型ともいう）や、複数の基板を取り付けたトレー
をスパッタリングターゲットの前面を通過させながらス
パッタリングを行う基板トレー通過型等の、一度に大量
の基板に膜厚や特性の均一な薄膜を形成できるスパッタ
リング装置が、量産設備としてよく使用されている。

【０００８】ところが、基板回転型や通過型スパッタリ
ング装置は、一度に大量の基板に薄膜を形成できるとい
う特徴を有する反面、基板を回転や通過等、移動させな
がらスパッタリングを行なうため、基板に到達するスパ
ッタリング粒子の大部分が、斜め入射成分により構成さ
れる。このため、軟磁性膜の作成を行なった場合、基板
移動方向には強い一軸磁気異方性が誘導されやすくな
り、等方的な透磁率を有する軟磁性膜を形成することが
困難である。また、基板移動方向に対する垂直方向で
は、マグネトロンスパッタリング用の磁石（通常、成膜
速度を向上させるため、ターゲット裏面や近傍に配設さ
れる）の磁場の影響により、不均一な透磁率を有する磁
性膜が形成されてしまう。

【０００９】軟磁性薄膜の作成においては前述したよう
に、積層型ヘッドのコア材としては、膜面内の等方的な
高透磁率特性が、また、ＭＩＧヘッドや薄膜へッド等の
コア材としては、面内一軸磁気異方性を誘導させた高透
磁率特性を有する軟磁性膜がそれぞれ要求される、とい
うように磁気異方性の制御が非常に重要である。したが
って本発明の目的は上記の問題点を解決し、各種磁気へ
ッドに要求される所望の磁気異方性を有する高透磁率な
らびに高飽和磁束密度を示す軟磁性膜を量産性よく製造
する方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下に示すように構成している。本発明の第
１態様によれば、Ｆｅを主成分とし、Ｎ（窒素）を５〜
２０原子％含むとともにＭ（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種の元素）を５〜
１５原子％含む組成を有する軟磁性膜の製造方法におい
て、外周面上に基板を設置するとともに、中心軸を中心
に回転し、更には真空チャンバーとの間に絶縁材を介し
て配設された円筒形の基板ホルダーと、該基板ホルダー
の基板設置面に対向した位置に、スパッタリングターゲ
ットを設置したスパッタリング電極を少なくとも１個有
し、かつスパッタリング用ガスの導入系を少なくとも２
系統有する基板ホルダー回転型反応性バイアススパッタ
リング装置を用い、ガス雰囲気中の窒素ガス流量比（Ｎ
₂ガス流量／Ａｒガス流量）を４〜８％としてスパッタ
リングを行うことを特徴とする軟磁性膜の製造方法を提
供する。

【００１１】本発明の第２態様によれば、スパッタリン
グ中において、真空チャンバー内のガス圧力が０．１〜
１Paであることを特徴とする第１態様に記載の軟磁性膜
の製造方法を提供する。

【００１２】本発明の第３態様によれば、軟磁性膜を形
成する基板を設置した基板ホルダーの回転速度を任意に
設定してスパッタリングを行うことを特徴とする第１態
様に記載の軟磁性膜の製造方法を提供する。

【００１３】本発明の第４態様によれば、軟磁性膜を形
成する基板を設置した基板ホルダーの回転速度３〜１０
rpmにてスパッタリングを行うことを特徴とする第３態
様に記載の軟磁性膜の製造方法を提供する。

【００１４】本発明の第５態様によれば、軟磁性膜を形
成する基板に、負のバイアス電圧を印加しながら前記軟
磁性膜を形成することを特徴とする第１態様に記載の軟
磁性膜の製造方法を提供する。

【００１５】本発明の第６態様によれば、軟磁性膜を形
成する基板に印加する負のバイアス電圧が０．０５〜
０．２５Ｗ/cm²であることを特徴とする第５態様に記載
の軟磁性膜の製造方法を提供する。

【００１６】本発明の第７態様によれば、第１態様に記
載の基板ホルダー回転型反応性バイアススパッタリング
装置を用いて、少なくとも２層の軟磁性膜を有し、かつ
軟磁性膜と絶縁膜とを交互に積層した多層軟磁性膜を形
成することを特徴とする軟磁性膜の製造方法を提供す
る。

【００１７】本発明の第８態様によれば、少なくとも２
層の軟磁性膜を有し、かつ軟磁性膜と絶縁膜とを交互に
積層した多層軟磁性膜の各軟磁性膜を、窒素ガス流量
比、スパッタガス圧力、負のバイアス電圧、基板ホルダ
ーの回転速度から選ばれる少なくとも１つのスパッタ条
件を２種類以上に変えて形成することを特徴とする請求
項７に記載の軟磁性膜の製造方法を提供する。

【００１８】上記本発明によれば、各種磁気ヘッドに要
求される所望の磁気異方性を有する高透磁率ならびに高
飽和磁束密度を示す軟磁性膜を量産性よく製造すること
ができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる実施の形
態を図１〜９に基づいて詳細に説明する。まず、本発明
の５つの実施の形態の概略について説明する。本発明の
実施の形態１にかかる軟磁性膜の製造方法は、Ｆｅを主
成分とし、Ｎ（窒素）を５〜２０原子％含むとともにＭ
（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少な
くとも１種以上の元素）を５〜１５原子％含む組成を有
する軟磁性膜の製造方法において、外周面上に基板を設
置するとともに、中心軸を中心に回転し、更には真空チ
ャンバーとの間に絶縁材を介して設置された円筒形の基
板ホルダーと、該基板ホルダーの基板設置面に対向した
位置に、スパッタリングターゲットを設置したスパッタ
リング電極を少なくとも１個有し、かつスパッタリング
用ガスの導入系を少なくとも２系統有する基板ホルダー
回転型反応性バイアススパッタリング装置を用いて、ス
パッタリング中におけるガス雰囲気中の窒素ガス流量比
（Ｎ₂ガス流量／Ａｒガス流量）を４〜８％に制御する
ことを特徴としたものであり、各種磁気ヘッドに要求さ
れる高透磁率ならびに高飽和磁束密度を示す軟磁性膜を
量産性よく製造することができるという作用を有する。

【００２０】本発明の実施の形態２にかかる軟磁性膜の
製造方法は、実施の形態１の軟磁性膜の製造方法におい
て、スパッタリング中のガス圧力を０．１〜１Paに制御
することを特徴としたものであり、各種磁気ヘッドに要
求される所望の磁気異方性を有する高透磁率ならびに高
飽和磁束密度を示す軟磁性膜を量産性よく製造すること
ができるという作用を有する。

【００２１】本発明の実施の形態３にかかる軟磁性膜の
製造方法は、実施の形態１の軟磁性膜の製造方法におい
て、軟磁性膜を形成する基板を設置した基板ホルダーの
回転速度を３〜１０rpmに制御することを特徴としたも
のであり、実施の形態２と同様、各種磁気ヘッドに要求
される所望の磁気異方性を有する高透磁率ならびに高飽
和磁束密度を示す軟磁性膜を量産性よく製造することが
できるという作用を有する。

【００２２】本発明の実施の形態４にかかる軟磁性膜の
製造方法は、実施の形態１の軟磁性膜の製造方法におい
て、軟磁性膜を形成する基板に印加する負のバイアス電
圧を０．０５〜０．２５Ｗ/cm²に制御することを特徴と
したものであり、膜面内の磁気異方性の向きが反転した
高透磁率ならびに高飽和磁束密度を示す軟磁性膜を量産
性よく製造することができるという作用を有する。

【００２３】本発明の実施の形態５にかかる軟磁性膜の
製造方法は、軟磁性膜と絶緑膜を交互に積層した多層軟
磁性膜において、絶縁膜を介して形成された各軟磁性膜
の磁気異方性の向きが、少なくとも１層は他の層と異な
るように、スパッタ条件を変えて（実施の形態１〜４の
うちの少なくとも２種類の実施の形態の条件で）該軟磁
性膜を形成することを特徴としたものであり、積層型ヘ
ッドのコア材に要求される膜面内に等方的な高透磁率な
らびに高飽和磁束密度を示す軟磁性膜を量産性よく製造
することができるという作用を有する。

【００２４】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態１について図１〜３を参照して説明する。まず、基板
ホルダー回転型反応性バイアススパッタリング装置につ
いて、図１を参照して説明する。図１（ａ）は基板回転
型反応性バイアススパッタリング装置の正面断面図、図
１（ｂ）はその平面断面図である。図１において、真空
排気系１が接続された真空チャンバー２の内壁にはスパ
ッタリングターゲット３を有するスパッタリング電極４
が絶縁材５を介して配設され、マッチング回路６（高周
波スパッタリングの場合）を介して、スパッタリング用
電源７が接続される。このスパッタリング電極４は、図
１（ｂ）に示されるように、基板ホルダー９の外周面と
対向するにように、複数（図の例では４基）配置されて
いる。真空チャンバー内には外周に基板８を設置できる
円筒形の基板ホルダー９が、真空チャンバー２との間に
絶縁材１３を介して配設され、その中心軸１４を中心に
自転できるようにモーター等の回転機構（図示していな
い）が接続される。また、基板ホルダー９にはバイアス
電圧が印加できるようにマッチング回路１５を介してバ
イアス用電源１６が接続されている。さらに、スパッタ
リング用ガス１０（通常はＡｒガス）の導入系１１に加
えて、反応性スパッタリング用のガス１７および該導入
系１８が接続されている。

【００２５】以上の装置でスパッタリング（薄膜形成）
を行うには、まず真空チャンバー内を真空ポンプ等の真
空排気系１により高真空（１０^-5Pa程度）まで排気し、
Ａｒ等の放電ガス１０をガス流量調整器１１を調整して
真空チャンバー内に導入し、圧力調整バルブ１２を調整
して真空チヤンバー内の圧力を０．１〜１Pa程度に保
つ。なお、作成する薄膜が反応ガス１７との化合物の場
合には、放電ガス１０と同時に反応性スパッタリング用
ガス１７を導入し、放電ガス１０と同様にガス流量調整
器１８により両ガスの割合を調整する（反応性スパッタ
リング）。ここで、基板８を取り付けた基板ホルダー９
を、基板回転機構（図示していない）により基板ホルダ
ー中心軸１４を中心に自転させるとともに、ターゲット
３を取り付けたスパッタリング電極４に直流あるいは交
流のスパッタリング用電源７により負の電圧を印加する
ことでプラズマが発生し、ターゲット３がスパッタさ
れ、飛び出したスパッタ粒子が、回転している基板ホル
ダー外周面に設置された基板８に堆積され薄膜が形成さ
れる。

【００２６】次に具体例として、以上のような基板ホル
ダー回転型反応性バイアススパッタリング装置による、
Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ膜とＳｉＯ₂膜の多層軟磁性膜の作成方
法および該軟磁性膜の特性（透磁率特性）について図２
〜３を参照して説明する。図２は本実施の形態の、基板
ホルダー回転型反応性バイアススパッタリング装置の概
略平面図である。スパッタリングターゲットには、矩形
のＦｅ−Ｔａターゲット３枚とＳｉＯ₂ターゲット１枚
（いずれも、３８１mm×１２７mm）を使用し、Ｆｅ−Ｔ
ａ−Ｎ膜は、ＡｒとＮ₂の混合ガス雰囲気中での反応性
スパッタリングにより作成した。軟磁性膜を形成する基
板には、非磁性のセラミックス基板を使用し、該基板を
基板冷却機構を有する基板ホルダーに設置し、該基板ホ
ルダーを回転させながら薄膜形成を行なった。

【００２７】まず、Ｆｅ−Ｔａターゲットを設置したス
パッタリング電極を３基用い、Ａｒガス流量：１００sc
cmとＮ₂ガス流量：５sccmの混合ガス中（Ｎ₂流量比：５
％）でＦｅ−Ｔａ−Ｎ膜をセラミックス基板上に０．４
μｍ形成した。他の条件としては、スパッタリング圧
力：０．５３Pa、スパッタリング電力：２ｋＷ、基板ホ
ルダー回転速度：３rpmである。次に、ＳｉＯ₂膜をＡｒ
ガス流量：１００sccm、スパッタ圧力：０．９３Pa、ス
パッタ電力：２ｋＷ、基板ホルダー回転速度：１０rpm
で５nmを形成した。以上の工程を繰り返し、Ｆｅ−Ｔａ
−Ｎ膜６層をＳｉＯ₂膜５層で積層した構成の多層軟磁
性膜（全体膜厚：約２．４μｍ）を作成し、５５０℃、
１時間、無磁界真空中での熱処埋を行ない透磁率を測定
した。

【００２８】１０kHzにおける膜面内の初透磁率μ'の基
板位置依存性の結果を図３に示す。図３における基板位
置は、基板ホルダー垂直方向（基板ホルダー回転方向に
対し９０゜の方向）を示し、符号のマイナスが基板中心
より上側、プラスが下側である。また、μ'ｘは基板ホ
ルダー回転方向の、μ'ｙは基板ホルダー回転方向に対
して９０゜方向の、それぞれのμ'の値である。図３よ
り、μ'ｘはいずれの基板位置においても６０００以
上、μ'ｙは１５００以上の値を示していることがわか
る。なおかつ磁気異方性の向きが一方向に揃っているこ
とから、本実施の形態の多層軟磁性膜は、前記ＭＩＧヘ
ッドのコア材等、一軸磁気異方性を必要とするデバイス
として最適である。また、一度に多数の基板を処理でき
るため量産性良く製造することができる。

【００２９】（実施の形態２）実施の形態１と同様の方
法で、スパッタ圧力を０．２７Paに制御してＦｅ−Ｔａ
−Ｎ膜を作成した時の多層軟磁性膜の１０kHzにおける
膜面内の初透磁率μ'の基板位置依存性の結果を図４に
示す。なお、他のスパッタ条件や熱処理条件等は実施の
形態１と同じである。図４より、μ'ｘ及びμ'ｙは、両
方のいずれの基板位置においても３５００〜６５００と
いう高透磁率を示しているとともに、磁気異方性に関し
ては、ほぼ等方的であることがわかる。このため、本実
施の形態の多層軟磁性膜は、前記積層ヘッドのコア材
等、等方的な高透磁率を必要とするデバイスとして最適
である。また、一度に多数の基板を処理できるため量産
性良く製造することができる。

【００３０】（実施の形態３）実施の形態１と同様の方
法で、基板ホルダー回転速度を１０rpmに制御してＦｅ
−Ｔａ−Ｎ膜を作成した時の多層軟磁性膜の１０kHzに
おける膜面内の初透磁率μ'の基板位置依存性の結果を
図５に示す。なお、他のスパッタ条件や熱処理条件等は
実施の形態１と同じである。図５より、基板中心から端
（−９０mm）にかけてμ'ｘとμ'ｙの値がほぼ線形的に
反転しており、基板中心付近ではμ'ｘが高透磁率を、
逆に端ではμ'ｙが高透磁率（いずれも８０００以上）
を示している。つまり、本実施の形態の多層軟磁性膜は
基板面内で磁気異方性の向きに傾斜が必要なデバイスに
最適である。また、一度に多数の基板を処理できるため
量産性良く製造することができる。

【００３１】（実施の形態４）実施の形態１と同様の方
法で、かつＦｅ−Ｔａ−Ｎ膜作成中に基板ホルダーに負
のバイアス電圧（１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源によるＲ
Ｆ電力：１２００Ｗ、電力密度：０．２Ｗ/cm²）を印加
しながら作成した多層軟磁性膜の１０kHzにおける膜面
内の初透磁率μ'の基板位置依存性の結果を図６に示
す。尚、他のスパッタ条件や熱処理条件等は実施の形態
１と同じである。図６より、μ'ｘはいずれの基板位置
においても１０００以上、μ'ｙは５５００以上の値を
示しており、かつ磁気異方性の向きが一方向に揃ってい
るため、実施の形態１と同様に前記ＭＩＧへッド等のコ
ア材として最適であるとともに、一度に多数の基板を処
理できるため量産性良く製造することができる。また、
本実施の形態では、基板ホルダー垂直方向（基板ホルダ
ー回転方向に対して９０゜の方向）に高透磁率が揃って
おり、実施の形態１と比較すると磁気異方性の向きが反
転している。このため、基板ホルダーヘの基板取り付け
等の関係で基板ホルダー垂直方向に高透磁率を有する軟
磁性膜が必要な時に有効である。

【００３２】（実施の形態５）実施の形態１〜４と同様
の多層軟磁性膜構成で、１、２、４、５層目のＦｅ−Ｔ
ａ−Ｎ膜のスパッタ条件を、Ｎ₂ガス流量：５sccm、Ｒ
Ｆバイアス電力：１２００Ｗ（電力密度：０．２Ｗ/c
m²）とし、３、６層目のスパッタ条件を、Ｎ₂ガス流
量：６sccm、ＲＦバイアス電力：９６０Ｗ（電力密度：
０．１６Ｗ/cm²）と制御して作成した時の多層軟磁性膜
の１０kHzにおける膜面内の初透磁率μ'の基板位置依存
性の結果を図８に示す。尚、他のスパッタ条件や熱処理
条件等は実施の形態１と同じである。図８より、μ'ｘ
およびμ'ｙは、両方のいずれの基板位置においても３
５００〜６５００の値という高透磁率を示しており、ま
た磁気異方性に関してはほぼ等方的であるため、実施の
形態２と同様に前記積層ヘッド等のコア材として最適で
あるとともに、一度に多数の基板を処理できるため量産
性良く製造することができる。

【００３３】本実施の形態の多層軟磁性膜の構成は、実
施の形態４で示した基板ホルダー垂直方向にμ'が高い
Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ膜（図６参照）と、図７に示すように基
板ホルダー回転方向にμ'が高いＦｅ−Ｔａ−Ｎ膜（Ｎ₂
ガス流量：６sccm、ＲＦバイアス電力：９６０Ｗ、他の
スパッタ条件や熱処理条件等は実施の形態１と同様）と
を２：１の割合に配分した構成を採っている。つまり、
磁気異方性の向きの異なる軟磁性膜を、層間絶縁膜を介
して積層することにより等方的な多層軟磁性膜を作成し
ている。

【００３４】また、図９に本実施の形態において作成し
た多層軟磁性膜の任意の試料（基板位置：−７０mm）の
実効透磁率μの周波数特性を示す。ここで、μｘ及びμ
ｙの定義は前記と同様、μｘが基板ホルダー回転方向
の、μｙが基板ホルダー回転方向に対して９０゜方向
の、それぞれのμの値である。μｘおよびμｙとも、低
周波帯域（１ＭＨｚ）において５０００以上、高周波帯
域（例えば５０ＭＨｚ）においても２０００以上と、周
波数特性のすぐれた等方的でかつ高透磁率を有する多層
軟磁性膜が得られていることがわかる。

【００３５】以上、実施の形態１〜５では、Ｆｅ−Ｔａ
−Ｎ膜について詳細に説明したが、Ｆｅを主成分とし、
Ｎ（窒素）を５〜２０原子％含むとともにＭ（ただし、
Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種
の元素）を５〜１５原子％含む組成を有する軟磁性膜に
おいても同様の効果を有する。また、実施の形態１〜５
では、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ膜６層をＳｉＯ₂膜５層で積層し
た構成の多層軟磁性膜（全体膜厚：約２．４μｍ）とし
たが、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ膜およびＳｉＯ₂膜の、膜厚や積
層数（Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ単層を含む）を変化させても構わ
ない。

【００３６】

【発明の効果】本発明の軟磁性膜の製造方法によれば、
以上の説明から明らかなように、Ｆｅを主成分とし、Ｎ
（窒素）を５〜２０原子％含むとともにＭ（ただし、Ｍ
は、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種の
元素）を５〜１５原子％含む組成を有する軟磁性膜の製
造方法において、外周面上に基板を設置するとともに、
中心軸を中心に回転し、更には真空チャンバーとの間に
絶縁材を介して設置された円筒形の基板ホルダーと、該
基板ホルダーの基板設置面に対向した位置に、スパッタ
リングターゲットを設置したスパッタリング電極を少な
くとも１個有し、かつスパッタリング用ガスの導入系を
少なくとも２系統有する基板ホルダー回転型反応性バイ
アススパッタリング装置を用いて、スパッタリング中に
おけるガス雰囲気中の窒素ガス流量比（Ｎ₂ガス流量／
Ａｒガス流量）を４〜８％に制御することで、各種磁気
ヘッドに要求される高透磁率ならびに高飽和磁束密度を
示す軟磁性膜を量産性よく製造することができる。

【００３７】さらに、スパッタリング中のガス圧力を
０．１〜１Paに制御することで、各種磁気へッドに要求
される所望の磁気異方性を有する高透磁率ならびに高飽
和磁束密度を示す軟磁性膜を量産性よく製造することが
できる。また、軟磁性膜を形成する基板を設置した基板
ホルダーの回転速度を３〜１０rpmに制御することで
も、各種磁気へッドに要求される所望の磁気異方性を有
する高透磁率ならびに高飽和磁束密度を示す軟磁性膜を
量産性よく製造することができる。さらに、軟磁性膜を
形成する基板に、負のバイアス電圧を０．０５〜０．２
５Ｗ/cm²に制御して印加することで、膜面内の磁気異方
性の向きが反転した高透磁率ならびに高飽和磁束密度を
示す軟磁性膜を量産性よく製造することができる。ま
た、軟磁性膜と絶縁膜を交互に積層した多層軟磁性膜に
おいて、絶縁膜を介して形成された各軟磁性膜の磁気異
方性の向きが、少なくとも１層は他の層と異なるよう
に、スパッタ条件を変えて該軟磁性膜を形成すること
で、積層型ヘッドのコア材に要求される膜面内に等方的
な高透磁率ならびに高飽和磁束密度を示す軟磁性膜を量
産性よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１における基板ホ
ルダー回転型反応性バイアススパッタリング装置の正面
断面図（ｂ）はその平面断面図

【図２】本発明の実施の形態１における基板ホルダー回
転型反応性バイアススパッタリング装置の概略平面図

【図３】本発明の実施の形態１における多層軟磁性膜の
面内の初透磁率μ'の基板位置依存性の図

【図４】本発明の実施の形態２における多層軟磁性膜の
面内の初透磁率μ'の基板位置依存性の図

【図５】本発明の実施の形態３における多層軟磁性膜の
面内の初透磁率μ'の基板位置依存性の図

【図６】本発明の実施の形態４における多層軟磁性膜の
面内の初透磁率μ'の基板位置依存性の図

【図７】本発明の実施の形態５における多層軟磁性膜の
３，６層目に用いたＦｅ−Ｔａ−Ｎ膜の面内の初透磁率
μ'の基板位置依存性の図

【図８】本発明の実施の形態５における多層軟磁性膜の
面内の初透磁率μ'の基板位置依存性の図

【図９】本発明の実施の形態５における多層軟磁性膜の
実効透磁率μの周波数特性の図

【図１０】従来の一般的なスパッタリング装置の正面断
面図

【符号の説明】

３ターゲット４スパッタ電極８基板９基板ホルダー１４基板ホルダー中心軸１７反応性スパッタリング用ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村岡俊作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)発明者関博司大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5D033 BA03 DA03 5D093 AA01 BB18 BC18 BD01 BD08 FA12 FA16 HA17 JA01 5E049 AA01 AA09 AC05 BA12 GC02 GC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆｅを主成分とし、Ｎ（窒素）を５〜２
０原子％含むとともにＭ（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、
Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種の元素）を５〜１５
原子％含む組成を有する軟磁性膜の製造方法において、
外周面上に基板を設置するとともに、中心軸を中心に回
転し、更には真空チャンバーとの間に絶縁材を介して配
設された円筒形の基板ホルダーと、該基板ホルダーの基
板設置面に対向した位置に、スパッタリングターゲット
を設置したスパッタリング電極を少なくとも１個有し、
かつスパッタリング用ガスの導入系を少なくとも２系統
有する基板ホルダー回転型反応性バイアススパッタリン
グ装置を用い、ガス雰囲気中の窒素ガス流量比（Ｎ₂ガ
ス流量／Ａｒガス流量）を４〜８％としてスパッタリン
グを行うことを特徴とする軟磁性膜の製造方法。
【請求項２】スパッタリング中において、真空チャン
バー内のガス圧力が０．１〜１Paであることを特徴とす
る請求項１に記載の軟磁性膜の製造方法。
【請求項３】軟磁性膜を形成する基板を設置した基板
ホルダーの回転速度を任意に設定してスパッタリングを
行うことを特徴とする請求項１に記載の軟磁性膜の製造
方法。
【請求項４】軟磁性膜を形成する基板を設置した基板
ホルダーの回転速度３〜１０rpmにてスパッタリングを
行うことを特徴とする請求項３に記載の軟磁性膜の製造
方法。
【請求項５】軟磁性膜を形成する基板に、負のバイア
ス電圧を印加しながら前記軟磁性膜を形成することを特
徴とする請求項１に記載の軟磁性膜の製造方法。
【請求項６】軟磁性膜を形成する基板に印加する負の
バイアス電圧が０．０５〜０．２５Ｗ/cm²であることを
特徴とする請求項５に記載の軟磁性膜の製造方法。
【請求項７】請求項１に記載の基板ホルダー回転型反
応性バイアススパッタリング装置を用いて、少なくとも
２層の軟磁性膜を有し、かつ軟磁性膜と絶縁膜とを交互
に積層した多層軟磁性膜を形成することを特徴とする軟
磁性膜の製造方法。
【請求項８】少なくとも２層の軟磁性膜を有し、かつ
軟磁性膜と絶縁膜とを交互に積層した多層軟磁性膜の各
軟磁性膜を、窒素ガス流量比、スパッタガス圧力、負の
バイアス電圧、基板ホルダーの回転速度から選ばれる少
なくとも１つのスパッタ条件を２種類以上に変えて形成
することを特徴とする請求項７に記載の軟磁性膜の製造
方法。