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JPS60218821A - Manufacture of fe-al-si system alloy thin film - Google Patents

Manufacture of fe-al-si system alloy thin film

Info

Publication number
JPS60218821A
JPS60218821A JP7537084A JP7537084A JPS60218821A JP S60218821 A JPS60218821 A JP S60218821A JP 7537084 A JP7537084 A JP 7537084A JP 7537084 A JP7537084 A JP 7537084A JP S60218821 A JPS60218821 A JP S60218821A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
alloy thin
sputtering
magnetic
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP7537084A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazushi Yamauchi
一志 山内
Muneyuki Ogata
尾形 宗之
Tomio Kobayashi
富夫 小林
Makoto Kubota
窪田 允
Tatsuo Hisamura
達雄 久村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP7537084A priority Critical patent/JPS60218821A/en
Publication of JPS60218821A publication Critical patent/JPS60218821A/en
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/12Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
    • H01F10/14Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys containing iron or nickel
    • H01F10/142Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys containing iron or nickel containing Si
    • H01F10/145Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys containing iron or nickel containing Si containing Al, e.g. SENDUST

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain Fe-Al-Si system alloy thin film having excellent magnetic characteristic and high hardness by executing the sputtering in inactive gas including O2. CONSTITUTION:An Fe-Al-Si system alloy thin film is formed on a crystallized glass substrate by using Ar gas as inactive gas and executing the sputtering by the magetron sputtering method through mixture of O2 into such Ar gas. With increase of the rate of O2 included in the Ar gas, the Fe-Al-Si system alloy thin film obtained is superior not only in hardness and durability for rust, etc. but also in magnetic characteristic such as permeability and saturated magnetic flux density, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はF e −A L −S L系合金薄膜の製造
方法に関するものであり、さらに詳細にはFe−AA−
8A系1合金薄膜番製造するためのスパクタ方法の改良
に関するものでらる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for producing Fe-A L-S L alloy thin films, and more specifically to a method for producing Fe-A L-S L alloy thin films.
This paper relates to improvements in the sputter method for producing 8A series 1 alloy thin films.

〔背景技術とその問題点〕[Background technology and its problems]

例えばVTR(ビデオテープレコーダ)等の磁気記録再
生装置においては、記録信号の高密度化や高周波数化等
が進められておシ、この高密度記録化に対応して磁気記
録媒体として磁性粉にFe。
For example, in magnetic recording and reproducing devices such as VTRs (video tape recorders), the recording signal density and frequency are increasing, and in response to this higher density recording, magnetic powder is being used as a magnetic recording medium. Fe.

C() HN A等の強磁性金属の粉末を用いた所謂メ
タルテープや強磁性金属材料を蒸着によシベースフイル
ム上に被着した所謂蒸着テープ等が使用されるようにな
っている。そして、この種の磁気記録媒体は高い残留磁
束密度Bre有するために、記録再生に用いる磁気ヘッ
ドのヘッド材料にも高い飽和磁束密度8gを有すること
が要求されている。
So-called metal tapes using ferromagnetic metal powder such as C() HNA, and so-called vapor deposition tapes in which ferromagnetic metal materials are deposited on a base film by vapor deposition, have come into use. Since this type of magnetic recording medium has a high residual magnetic flux density Bre, the head material of the magnetic head used for recording and reproduction is also required to have a high saturation magnetic flux density of 8 g.

例えば、従来磁気ヘッド材料として多用されている7エ
ライト材では飽和磁束密度BSが低く、またパーマロイ
では耐摩耗性に問題かめる。
For example, the saturation magnetic flux density BS of the 7-elite material, which has been widely used as a magnetic head material, is low, and the wear resistance of permalloy is problematic.

一方、上述の高密度記録化に伴なって、磁気記録媒体に
記録される記録トラックのトランク幅の狭小化も進めら
れておシ、これに対応して磁気ヘッドのトラック幅も極
めて狭いものが要求されている。
On the other hand, along with the above-mentioned high-density recording, the trunk width of the recording track recorded on the magnetic recording medium is also becoming narrower, and correspondingly, the track width of the magnetic head is also becoming extremely narrow. requested.

そこで従来、セラミックス等の非磁性基板上に磁気コア
となる磁性合金薄膜を被着し、この磁性合金薄膜の厚さ
をトラック幅とする所謂複合型磁気ヘッドや、磁性合金
薄膜や導体薄膜を絶縁体薄膜を介して多層積層構造とし
た薄膜磁気ヘッド等が提案されておシ、この種の磁気ヘ
ッドに使用される磁性合金薄膜としてFe、AJ、SL
を主成分とするFe−AJ−8A系合金であるセンダス
ト合金薄膜が注目を集めている。
Conventionally, so-called composite magnetic heads have been developed in which a magnetic alloy thin film serving as a magnetic core is deposited on a non-magnetic substrate such as ceramics, and the track width is the thickness of this magnetic alloy thin film, and insulating magnetic alloy thin films and conductive thin films. A thin film magnetic head with a multi-layered structure using a body thin film has been proposed, and magnetic alloy thin films such as Fe, AJ, and SL are used in this type of magnetic head.
Sendust alloy thin film, which is a Fe-AJ-8A alloy mainly composed of , is attracting attention.

このセンダスト合金薄膜は、高い飽和磁束密度B8を有
し、比較的高硬度を有するので、上記メタルテープ等の
ように高い残留磁束密度を有する磁気記録媒体に対して
も適用することが可能である。
This Sendust alloy thin film has a high saturation magnetic flux density B8 and relatively high hardness, so it can be applied to magnetic recording media with a high residual magnetic flux density such as the metal tape mentioned above. .

しかしながら、上記センダスト合金薄膜は比較的高硬度
を有するもののフェライト材等に比べると耐摩耗性に劣
シ、また金属材料であるので錆易い等の欠点を有してい
る。
However, although the sendust alloy thin film has relatively high hardness, it has disadvantages such as inferior wear resistance compared to ferrite materials and the like, and since it is a metal material, it is easily rusted.

このため、上記センダスト合金薄膜の主成分でろるFe
5At+Shの外に、例えばTA y Cr rNb、
白金族元素等の添加物を添加して上記端の発生を防いだ
シ硬度を藁めて耐摩耗性を向上するという寸法が考えら
れている。
Therefore, the main component of the sendust alloy thin film is Fe.
In addition to 5At+Sh, for example, TA y Cr rNb,
It is being considered that additives such as platinum group elements are added to improve wear resistance by reducing hardness and preventing the occurrence of the above-mentioned edges.

ところが、上記添加物を加えると、上記センダスト合金
薄膜の飽和磁束密度B、が低下してしまうことが分かっ
た。
However, it has been found that when the above additive is added, the saturation magnetic flux density B of the sendust alloy thin film decreases.

本発明者等の実験によれば、添加物を加えてぃな度B、
の低下は、メタルテープの如き高い残留磁束密度Brを
有する磁気記録媒体に対処するうえで極めて不利でるる
According to experiments conducted by the present inventors, the degree of addition of additives is B,
A decrease in Br is extremely disadvantageous when dealing with a magnetic recording medium having a high residual magnetic flux density Br such as a metal tape.

さらに、上記センダスト合金薄膜のように金属材料を磁
気ヘッドのコアとして使用した場合には、所謂渦電流損
による高周波数領域での透磁率の低下が問題となってお
シ、上記高周波数領域では充分な再生出力を得られない
虞れがある。
Furthermore, when a metal material like the Sendust alloy thin film mentioned above is used as the core of a magnetic head, a decrease in magnetic permeability in the high frequency range due to so-called eddy current loss becomes a problem. There is a risk that sufficient playback output may not be obtained.

そこでさらに従来は、上記センダスト合金薄膜の代わシ
に高周波数領域での透磁率の低下が少なく高い飽和磁束
密度Bsk有する非晶質磁性合金材料(所謂アモルファ
ス磁性合金材料)を用いることが考えられているが、こ
の非晶質磁性合金材料は熱的に不安定で、長時間の加熱
や熱サイクルによシ透磁率が大きく劣化し再生効率が悪
くなってしまい、特に結晶化の可能性が大きいので50
0℃以上の温度を長時間加えることはできない。
Therefore, conventionally, it has been considered to use an amorphous magnetic alloy material (so-called amorphous magnetic alloy material) which has a high saturation magnetic flux density Bsk with little decrease in magnetic permeability in a high frequency region in place of the Sendust alloy thin film described above. However, this amorphous magnetic alloy material is thermally unstable, and long-term heating or thermal cycling will greatly deteriorate its magnetic permeability and reduce regeneration efficiency, and there is a particularly high possibility of crystallization. So 50
Temperatures above 0°C cannot be applied for long periods of time.

したがって、上記非晶質磁性合金材料を製造工程におい
て例えばガラス融着のように500℃以上の温度での処
理が必要な磁気ヘッドに使用することは好ましくない。
Therefore, it is not preferable to use the amorphous magnetic alloy material in a magnetic head that requires processing at a temperature of 500° C. or higher, such as glass fusing, in the manufacturing process.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで本発明者等は、熱的に安定なFe−Aj−8b系
合金薄膜の磁気特性や硬度を改善せんものと鋭意研究の
結果、0.ガスを含む不活性ガス中でのスパッタリング
によシ得られるFe−AA−8L系合金薄膜が高透磁率
を有し、また飽和磁束密度を低下することなく高硬度を
有するという知見を得るに至った。
Therefore, the present inventors conducted intensive research to improve the magnetic properties and hardness of a thermally stable Fe-Aj-8b alloy thin film, and found that 0. We have come to the knowledge that the Fe-AA-8L alloy thin film obtained by sputtering in an inert gas containing gas has high magnetic permeability and high hardness without reducing the saturation magnetic flux density. Ta.

本発明は、このような知見に基づいてなされたものでろ
って、02曾含む不活性ガス甲でスパッタリングを行な
うことを特徴とするものでめる。
The present invention has been made based on this knowledge, and is characterized in that sputtering is performed using an inert gas containing O2.

上記スパッタリングの手法としては、通常行なわれるも
のであれば如何なるものてらってもよく、例えば二極直
流式スパッタ、三極式スパッタ、四極式スパッタ、マグ
ネトロン式スパッタ、高周波式スパッタ、バイアス式ス
パンタ、非対称交流式スパッタ、対向ターゲクト式スパ
ッタ、イオンスパッタ等が挙げられる。
The above-mentioned sputtering method may be any method as long as it is normally performed, such as bipolar direct current sputtering, triode sputtering, quadrupole sputtering, magnetron sputtering, high frequency sputtering, bias sputtering, asymmetric sputtering, etc. Examples include AC sputtering, facing target sputtering, and ion sputtering.

そして本発明においては、上記スパッタリングな行なう
際の雰囲気が重要である。すなわち、通常、スパッタリ
ングは不活性ガス中で行なわれるが、本発明では02を
含む不活性ガス中でスパッタリングを行なう。
In the present invention, the atmosphere in which the sputtering is performed is important. That is, sputtering is normally performed in an inert gas, but in the present invention, sputtering is performed in an inert gas containing O2.

上記不活性カスとしては、He HN6 、 Ar等が
使用可能であるが、なかでもArを使用することが好ま
しい。これら不活性ガス中に0!を0.01〜40体積
チ混入する。上記0.の含有量がo、oi体積チ未満で
あると充分な効果が期待できず、また上記含有量が40
体体積管越えると却って透磁率等を低下する虞れがある
。さらに、上記不活性ガス中には上記02ばかシでなく
N、を含んでいてもよい。
As the inert scum, He HN6, Ar, etc. can be used, and among them, it is preferable to use Ar. 0 in these inert gases! Mix 0.01 to 40 volumes of. Above 0. If the content is less than 40% by volume, sufficient effects cannot be expected, and if the content is less than 40%
If it exceeds the body volume, there is a risk that the magnetic permeability etc. will decrease. Furthermore, the inert gas may contain N instead of the above 02 bakashi.

また、上記スパッタリングの際のガス圧は、lXi O
′〜2.0 X l O−” Torrの範囲であるこ
とが好ましい。上記ガス圧が2++OX 10−’To
rrを越えるとスパッタ速度が遅くなってしまう。
Furthermore, the gas pressure during the sputtering is lXi O
It is preferable that the gas pressure is in the range of 2.0 to 2.0
If it exceeds rr, the sputtering speed will become slow.

一方、上記スパッタリングで形成されるpe−At−s
b系合金薄膜の組成範囲としては、AJIが2〜lO重
量%、SLが3〜16重量、残部がFeであれば充分可
能でラシ、好ましくはA14〜8重量% 、 S La
 ”’ 11重量%、残部Feである。また、得られる
Fe−AA−8l、系合金薄膜の膜厚としては、100
λ〜50μの範囲内でろることが好ましい。
On the other hand, pe-At-s formed by the above sputtering
The composition range of the b-based alloy thin film is preferably AJI of 2 to 10% by weight, SL of 3 to 16% by weight, and the balance Fe, preferably A14 to 8% by weight.
"' 11% by weight, the balance being Fe. Also, the thickness of the obtained Fe-AA-8l-based alloy thin film was 100% by weight.
It is preferable that the thickness is within the range of λ to 50μ.

また、上記Fetの一部をCo8るいはNLのうち少な
くとも1種と置換することも可能でおる。
It is also possible to replace a part of the Fet with at least one of Co8 and NL.

上記Feの一部をCoと置換することによシ飽和磁束密
度BSを上げることができる。特に、Feの40重量%
をCOで置換したもので最大の飽和磁束密度BBが得ら
れる。このCoの置換量としては、Feに対してθ〜6
0重t%の範囲内でろることが好ましい。
The saturation magnetic flux density BS can be increased by replacing a portion of the Fe with Co. In particular, 40% by weight of Fe
The maximum saturation magnetic flux density BB can be obtained by substituting CO with CO. The amount of Co substitution is θ~6 with respect to Fe.
It is preferable that the content is within the range of 0% by weight.

一方、上記Feの一部をNLと置換することによシ、飽
和磁束密度BBを減少することなく透磁率を高い状態に
保つことができる。このNLの置換量としては、FeK
対して0〜40重量%の範囲内でらることが好ましい。
On the other hand, by replacing a portion of the Fe with NL, the magnetic permeability can be maintained at a high level without reducing the saturation magnetic flux density BB. The amount of substitution of this NL is FeK
It is preferable that the amount is within the range of 0 to 40% by weight.

さらに、上述のFe−Aj−8L系合金薄膜には、各種
元素を添加剤として加えてもよい。上記添加剤として使
用される元素としては、Y等のnIa族元素、’rb、
ZrtHr等の■a族元元素” y Nb tT&等の
Va族元素、Cr、MO,W等のMa族元素、Mn、T
c、Re等の■a族元素、Ru l Rh jP d 
HOs p I r y P を等の白金族元素、Ga
、In等のllb族元素、G6.Sn等のIVb族元素
、Sb。
Furthermore, various elements may be added as additives to the Fe-Aj-8L alloy thin film described above. Elements used as the above additives include nIa group elements such as Y, 'rb,
■A group elements such as ZrtHr, Va group elements such as Nb tT&, Ma group elements such as Cr, MO, W, Mn, T
■A group elements such as c, Re, etc., Ru l Rh jP d
Platinum group elements such as HOs p I ry P , Ga
, Ilb group elements such as In, G6. Group IVb elements such as Sn, Sb.

Bb等のVb族元素、La、Co、Na+Ga 等のラ
ンタン系列元素等が挙げられる。これら添加剤はF e
 −A 1− S L系合金に対して0〜lO重量%の
範囲で添加される。上記添加剤の添加量が10重量%を
越えると得られる薄膜の磁気特性が低下してしまう。
Examples include Vb group elements such as Bb, and lanthanum series elements such as La, Co, and Na+Ga. These additives are F e
-A1-SL It is added in a range of 0 to 10% by weight to the L-based alloy. If the amount of the additive exceeds 10% by weight, the magnetic properties of the resulting thin film will deteriorate.

ところで、得られるFe−Aj−8A系合金薄膜の組成
範囲を調整する方法としては種々の手法が考えられるが
、例えば、 α)所定の組成を有する合金インゴットをターゲットと
して使用する方法、 (2)各成分のターゲットを用意し、これらターゲット
の数で組成を制御する方法、 (3)各成分のターゲットを用意し、これらターゲット
に加える出力を制御して組成を調整する方法、 等が挙げられる。
By the way, various methods can be considered to adjust the composition range of the obtained Fe-Aj-8A alloy thin film, for example, α) a method of using an alloy ingot having a predetermined composition as a target, (2) Examples include a method in which targets for each component are prepared and the composition is controlled by the number of these targets, and (3) a method in which targets for each component are prepared and the composition is adjusted by controlling the output applied to these targets.

上記α)の方法は、Fe1*AA+sLや他の添加剤、
置換金属等を所定の割合となるように秤量し、これらを
ららかしめ例えば高周波溶解炉等で溶解して合金インゴ
ットを形成しておき、この合金インゴットをスパッタ時
にターゲットとして用いるものでろる。
In the method α) above, Fe1*AA+sL and other additives,
Substitute metals and the like are weighed out to a predetermined ratio, and then agglomerated and melted in, for example, a high-frequency melting furnace to form an alloy ingot, and this alloy ingot is used as a target during sputtering.

上記G)の方法は、Fe、A1.、SLのターゲットを
それぞれ作成し、スパッタ時にこれらターゲットの数を
増減することによシ得られる薄膜の組成をコントロール
するものである。例えば大円板状のFeターゲットを用
意し、このFaメタ−ゲット上小型のAA板及びSb板
C並べる。そして上記AA板やNL板の数を増減して組
成を制御する。
The above method G) uses Fe, A1. , SL targets are prepared respectively, and the composition of the thin film obtained is controlled by increasing or decreasing the number of these targets during sputtering. For example, a large disk-shaped Fe target is prepared, and a small AA plate and an Sb plate C are arranged on the Fe metal target. The composition is then controlled by increasing or decreasing the number of the AA plates or NL plates.

この場合、上記大円板状のターゲットとしてAjメタ−
ットを作成し、このAAターゲクト上に小型のFe板及
びSA板を並べてもよいし、大円板状ターゲットとして
Sジターゲットを作成し、このS=メタ−ゲット上F、
板及びAA板を並べてもよい。さらに、上記大円板状の
ターゲットとして所定の組成を右するFe−A1合金タ
ーゲノ)6るいはF e −S ir合金ターゲット、
へL−8↓合金ターゲットを用意し、これら合金ターゲ
ット上にNL板あるいはAL板、Fe板を並べてもよい
In this case, Aj meta-
A small Fe plate and a SA plate may be arranged on this AA target, or an S ditarget may be prepared as a large disc-shaped target, and this S = F on the metal target,
Boards and AA boards may be placed side by side. Further, as the large disc-shaped target, an Fe-A1 alloy target (6) or Fe-Sir alloy target having a predetermined composition,
It is also possible to prepare L-8↓ alloy targets and arrange NL plates, AL plates, and Fe plates on these alloy targets.

上記(3)の方法は、Fe、八り、Sbの各ターゲット
を用意し、これら各ターゲットにそれぞれ電圧を印加し
、この電圧を制御することによシ得られる合金薄膜の組
成をコントロールするものでらる。
In the method (3) above, Fe, Sb, and Fe targets are prepared, a voltage is applied to each of these targets, and the composition of the resulting alloy thin film is controlled by controlling this voltage. It comes out.

なお、この場合、上記合金薄膜を被着するための基板を
回転しながらスパッタリングを行ない、この基板上に被
着される合金薄膜の組成の均一化を図ることが好ましい
In this case, it is preferable to perform sputtering while rotating the substrate on which the alloy thin film is to be deposited, so as to uniformize the composition of the alloy thin film deposited on the substrate.

上述のように02を含む不活性カス中でスパッタリング
を行なうことにより、磁気特性に優れ、高硬度を有する
?”’S L系金属薄膜が製造されるのでめる。すなわ
ち、本発明者等の実験によれば、02葡含む不活性ガス
中でのスパッタリングにより得られるF e −A j
!丁S=系合金薄膜は、飽和磁束密度BSを低下するこ
となく高い透磁率が得ら6れるとともに抗磁力Hcも小
さくなることが判明した。例えば、IMHzにおける透
磁率は、通常の不活性ガス中でスパッタリングしたもの
に比べて約2倍程度にも達していることが分かった。ま
た、比電気抵抗の増加も見られ、特に高周波数領域での
透磁率の劣化が抑えられていることが分かった。
As mentioned above, by performing sputtering in an inert scum containing 02, it has excellent magnetic properties and high hardness. That is, according to the experiments of the present inventors, F e -A j obtained by sputtering in an inert gas containing F e -A j
! It has been found that the thin S= alloy thin film can obtain high magnetic permeability without reducing the saturation magnetic flux density BS, and also has a small coercive force Hc. For example, it has been found that the magnetic permeability at IMHz is approximately twice as high as that of a material sputtered in a normal inert gas. Additionally, an increase in specific electrical resistance was observed, and it was found that deterioration of magnetic permeability was suppressed, especially in the high frequency range.

さらに、上記02を含む不活性ガス中でのスパッタリン
グにより得られるF e −A A −S L系合金薄
膜の硬度が大幅に改善され、また極めて錆にくくなって
いることも判明した。
Furthermore, it was also found that the hardness of the Fe-A-A-SL alloy thin film obtained by sputtering in an inert gas containing 02 was significantly improved, and it was also extremely rust-resistant.

ところで、本発明における0□の果たす役割について、
その詳細は不明であるが、上記02がFe−AA−84
系合金薄膜中に侵入しこれらFe。
By the way, regarding the role played by 0□ in the present invention,
The details are unknown, but the above 02 is Fe-AA-84
These Fe penetrate into the alloy thin film.

AA、SLの酸化物を形成する等、何らかの形で寄与し
ているものと推定される。
It is presumed that it contributes in some way, such as by forming oxides of AA and SL.

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本
発明がこれら実施例に限定されるものでないことは言う
までもない。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 純度99.9999チのSA%純度99.99%のAf
、純度99.99%のFeを原料として用い、これら各
原料を秤量して分取した後、高周波溶解炉を用いて真空
中で溶解し、鋳型に流し込んで成形して直径50mm、
厚さ1mmの電極用ターゲット勿作製した。このターゲ
ットの組成はFe8□AA7S=、、であった。
Example 1 SA with purity 99.9999%Af with purity 99.99%
Using Fe with a purity of 99.99% as a raw material, each of these raw materials was weighed and separated, melted in a vacuum using a high frequency melting furnace, and poured into a mold and formed into a diameter of 50 mm.
An electrode target with a thickness of 1 mm was prepared. The composition of this target was Fe8□AA7S=.

上記ターゲットを用い、下記の長バッタ条件に従ってマ
グネトロンスパンタ法によるスパッタリングを行なった
Using the above target, sputtering was performed by magnetron sputtering according to the following long batter conditions.

スパクタ条件 RFパ’7− 800W ターゲツト・基板間距離 30mm 基板温度 〜20℃〔水冷) 到達真空度 3 X 10””’ Torrガス圧力 
4 X l O−” Torr膜厚 約6μm 上記スパクタ条件に従い、不活性ガスとしてArガスを
用いこのArガスに02を混入してスパッタリングを行
なった。ここで、上記02の混入量を分圧で制御し、こ
の02の割合を変えながらスパッタリングを行ない、結
晶化ガラス基板上にFe−A1.−SL系合金膜を形成
した。得られたFe−AJ−8JJ系合金薄膜を550
℃で1時間熱処理し、硬度、比電気抵抗、透磁率及び飽
和磁束密度を測定した。
Spactor conditions RF power: 7-800W Target-to-substrate distance: 30mm Substrate temperature: ~20℃ [water cooling] Ultimate vacuum: 3 x 10""' Torr gas pressure
4 X l O-" Torr film thickness: approximately 6 μm According to the above sputtering conditions, using Ar gas as an inert gas, sputtering was performed by mixing 02 into the Ar gas. Here, the amount of 02 mixed above was determined by partial pressure. A Fe-A1.-SL alloy film was formed on a crystallized glass substrate by sputtering while controlling and changing the ratio of 02.The resulting Fe-AJ-8JJ alloy thin film was
After heat treatment at ℃ for 1 hour, hardness, specific electrical resistance, magnetic permeability, and saturation magnetic flux density were measured.

第1図は、Arガス中に含まれる02の割合と得られる
Fe−A1.−SL合金薄膜の硬度の関係を示す特性図
である。ここで硬度はビクカース硬度として測定し、重
量50Fで15秒秒間型することによシ測定した。
FIG. 1 shows the proportion of 02 contained in Ar gas and the obtained Fe-A1. - It is a characteristic diagram showing the relationship between the hardness of the SL alloy thin film. The hardness here was measured as Vickers hardness, and was measured by molding at a weight of 50F for 15 seconds.

この第1図よシ、Arガス中に含まれる02の割合が増
加するのに伴なって、得られるF6−AA−8h合金の
硬度が大幅に増加することが分かる。
It can be seen from FIG. 1 that as the proportion of 02 contained in the Ar gas increases, the hardness of the obtained F6-AA-8h alloy increases significantly.

例えば、0.を全く含有しないArガス中でのスパッタ
リングによシ得られるFe−AJ−8A系合金薄膜の硬
度Hv=630であるのに対して、o2e15体積チ含
むArガス中でのスパッタリングK ヨり 得うレルF
 e −A A −S L系合金薄膜の硬度Hv=io
ooでめった。
For example, 0. The hardness of the Fe-AJ-8A alloy thin film obtained by sputtering in Ar gas containing no O2E15 volume is 630, whereas the hardness of the Fe-AJ-8A alloy thin film obtained by sputtering in Ar gas containing no O2E15 volume is Hv=630. Rel F
e -A A -S Hardness of L-based alloy thin film Hv=io
I met with oo.

次に、第2図はArガス中に含まれるo2の割合と得ら
れるFe−AJI−8A系合金薄膜の電気抵抗(比抵抗
)の関係を示す特性図である。なお、上記電気抵抗は四
端子法で測定し、o、を含まないArガス中でのスパッ
タリングによって得られるF a −A A −S L
系合金薄膜の電気抵抗を1.0としたときの比抵抗とし
てめたものであって、膜厚補正をした値である。
Next, FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the proportion of o2 contained in Ar gas and the electrical resistance (specific resistance) of the obtained Fe-AJI-8A alloy thin film. The above electric resistance was measured by a four-probe method, and F a -A A -S L obtained by sputtering in Ar gas not containing o.
This is the specific resistance when the electrical resistance of the alloy thin film is 1.0, and the value is corrected for the film thickness.

この比抵抗は、得られるFe−AJL−8=系合金薄膜
の高周波数領域での透磁率を推定するうえで、重要な要
素である。すなわち、一般に磁性体内には時間的に変化
する磁束に対して同心円状の誘導電流(渦電流)が流れ
、この渦電流によって電ヵが消費されて所謂渦電流損が
発生する。この渦電流損は、周波数や磁性体の抵抗率に
大きく関係し、特に高周波数領域では透磁率の低下をも
たらす。
This specific resistance is an important element in estimating the magnetic permeability in the high frequency region of the obtained Fe-AJL-8= series alloy thin film. That is, in general, a concentric induced current (eddy current) flows in a magnetic body in response to a temporally changing magnetic flux, and this eddy current consumes electricity, causing so-called eddy current loss. This eddy current loss is greatly related to the frequency and the resistivity of the magnetic material, and causes a decrease in magnetic permeability, especially in a high frequency region.

例えば通常のセンダスト合金材料の抵抗率は85μΩ−
副とアモルファス合金材料の抵抗率150μΩ・副に比
べて小さいので、高周波数領域における透磁率が低くな
る傾向にあることが知られている。
For example, the resistivity of normal Sendust alloy material is 85μΩ-
It is known that the magnetic permeability in the high frequency region tends to be low because the resistivity of the amorphous alloy material is smaller than 150 μΩ.

したがって、得られるFe−へJ、−8L系合金薄膜の
抵抗率は大きいほど好ましい。ここで、第2図よ47A
rガス中に含まれる02の割合が増加するのに伴なって
得られるF 6− A J −S L系合金薄膜の比抵
抗が直線的に増加しているのが分かる。このため、02
を含有する不活性ガス中でのスパッタリングによシ得ら
れるF e −A J −S L系合金薄膜は、高周波
数領域での透磁率においても有利でるると推定される。
Therefore, the resistivity of the resulting Fe-J,-8L alloy thin film is preferably as high as possible. Here, in Figure 2, 47A
It can be seen that as the proportion of 02 contained in the r gas increases, the specific resistance of the obtained F6-AJ-SL alloy thin film increases linearly. For this reason, 02
It is estimated that the Fe-AJ-SL alloy thin film obtained by sputtering in an inert gas containing Fe-AJ-SL is advantageous in terms of magnetic permeability in a high frequency region.

第3図は、Arガス中に含まれる020割合と得られる
F e −A A −S L系合金薄膜のIMHzにお
ける透磁率の関係を示す特性図でるる。なお、ここで透
磁率はパーミアンスメータを用いて測定した。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the 020 ratio contained in Ar gas and the magnetic permeability at IMHz of the obtained Fe-A-A-SL alloy thin film. Note that the magnetic permeability was measured using a permeance meter.

この第3図よシ、Arガス中に含まれる0□0割合が増
′加するのに伴なって得られるFe−AA−8L系合金
薄膜の透磁率が大幅に向上することが分かる。例えば0
20割合が71体積係でらるときに、透磁率がおよそ2
.5倍にも達していることが分かる。
It can be seen from FIG. 3 that as the 0□0 ratio in the Ar gas increases, the magnetic permeability of the obtained Fe-AA-8L alloy thin film increases significantly. For example 0
When 20 ratio is 71 volume ratio, magnetic permeability is approximately 2
.. It can be seen that the number has reached 5 times.

薄膜の透磁率の周波数特性を示す。なお、この第4図に
おいて、曲線aは020割合が0体積チ、曲線すは02
の割合が2体積チ、曲線Cは02の割合が5体積チ、曲
線dは02の割合が10体積チ、曲線eは0.の割合が
15体積チ、曲線fは0□0割合が20体積チである場
合をそれぞれ示すものである。
The frequency characteristics of magnetic permeability of thin films are shown. In addition, in this Figure 4, the curve a has a 020 ratio of 0 volume, and the curve a has a 020 ratio.
The proportion of 02 is 2 volumes, the curve C is 5 volumes, the curve d is 10 volumes, and the curve e is 0. The curve f shows the case where the ratio of 0□0 is 15 volume chi, and the curve f shows the case where the 0□0 ratio is 20 volume chi.

この第4図よシ、02を含有するArガス中でのスパッ
タリングによシ得られたF e −A L −S L系
合金薄膜においては、02を含まないArガス中でスパ
ッタリングしたものに比べてどの周波数においても相対
的に高い透磁率が得られることが分かる。特に、02の
割合が増加するのに伴なって高周波数における透磁率の
低下が少なくなる傾での透磁率は低いものの20〜30
MHzの周波数領域では充分実用1性を有するものと考
えられる。
As shown in Fig. 4, the F e -A L -S L alloy thin film obtained by sputtering in Ar gas containing 02 has a higher density than that obtained by sputtering in Ar gas not containing 02. It can be seen that relatively high magnetic permeability can be obtained at any frequency. In particular, as the ratio of 02 increases, the decrease in permeability at high frequencies decreases, and the permeability is low, but 20-30
It is considered to have sufficient practicality in the MHz frequency range.

第5図は、Arガス中に含まれる02の割合と得られる
Fe−AA−8=系合金薄膜の飽和磁束密度の関係を示
す特性図でめる。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the proportion of 02 contained in Ar gas and the saturation magnetic flux density of the obtained Fe-AA-8= alloy thin film.

この第5図において注目すべきことは、Arガス中に0
2を導入することによシ得られるFe−AJL−8L系
合金薄膜の飽和磁束密度の向上が見られることである。
What should be noted in Fig. 5 is that 0
The saturation magnetic flux density of the Fe-AJL-8L alloy thin film obtained by introducing No. 2 was improved.

これは、一般に硬度や透磁率の温度特性等を改善するた
めに添加剤を加えたときに飽和磁束密度の低下を来すの
に比べて極めて有用である。本実施例においては、飽和
磁束密度の低下が抑制されたばかシか、却って飽和磁束
密度が改善されたのでろる。
This is extremely useful compared to the case where, when additives are added to improve the temperature characteristics of hardness, magnetic permeability, etc., the saturation magnetic flux density generally decreases. In this example, the decrease in saturation magnetic flux density may have been suppressed, or rather the saturation magnetic flux density may have been improved.

上述の各測定結果からも明らかなように、0□を含むA
rガス中でのスパッタリングによシ得られるFe−AJ
−8L系合金薄膜は、硬度や錆等、耐久性の点で優れた
ものであるばかシか、透磁率や飽和磁束密度等の磁気特
性にも優れたものであって、例えば磁気ヘッド等に適用
して好適なものでるる。
As is clear from the above measurement results, A containing 0□
Fe-AJ obtained by sputtering in r gas
-8L alloy thin films are not only excellent in terms of durability such as hardness and rust, but also excellent in magnetic properties such as magnetic permeability and saturation magnetic flux density, and are used for example in magnetic heads. It is suitable for application.

実施例2 ターゲットとして純鉄のターゲット上にAJ。Example 2 AJ on a pure iron target as a target.

S=を乗せた複合ターゲットめるいはFeazAA7S
L、、のターゲット上にFe、AA、SLe乗せた複合
ターゲットを用い、上記At 、 S i、hるいはF
e、八t、Si、の数を変えてio体積チの02を含t
r A rガス中及びOt k含まないArガス中でス
パッタリングを行ない、種々の組成のF e −A A
−8L系合金薄膜(厚さ約5μm)を製造した。
Composite target with S= on it is FeazAA7S
Using a composite target in which Fe, AA, and SLe are placed on the target of L, , the above At, Si, h or F
Change the number of e, 8t, Si, and include 02 of io volume chi.
Sputtering was performed in r Ar gas and Ar gas not containing Otk, and F e -A A of various compositions was performed.
A -8L alloy thin film (about 5 μm thick) was produced.

得られたFe−Al1−8L系合金薄膜の透磁率及びと
慟カース硬度を測定した。なお、上記透磁率はパーミア
ンスメータを用いて測定し、またビッカース硬度は加重
50fで測定した。さらに、得られたF e −A A
 −S b系合金薄膜の組成はX線マイクロアナライザ
を用いてFe、AJ、SJJについて分析した。ここで
、02を含むArガス中でスパッタリングしたものにつ
いては、Arガス中でス・パンタリングしたものと同じ
組成とみなした。結果を第1表に示す。
The magnetic permeability and hardness of the obtained Fe-Al1-8L alloy thin film were measured. The magnetic permeability was measured using a permeance meter, and the Vickers hardness was measured under a load of 50 f. Furthermore, the obtained F e -A A
The composition of the -Sb alloy thin film was analyzed using an X-ray microanalyzer for Fe, AJ, and SJJ. Here, the composition sputtered in Ar gas containing 02 was considered to have the same composition as that sputtered in Ar gas. The results are shown in Table 1.

第 1 表 度の関係を示す特性図、第2図はArガス中に含まれる
Ooの割合と得られるFe−AJ、−8A系合金薄膜の
比抵抗(02を含まないArガス中でのスパッタリング
により得られるF e −A L−S L系合金薄膜の
抵抗率を1として)の関係を示す特性図、第3図はAr
ガス中に含まれるO3の割合と得られるF e −A 
A −S i=系合金薄膜のIMH2Kおける透磁率の
関係を示す特性図、第4図は02ヲ含むArガス中での
スパッタリングによシ得られるFe−AJ−8A系合金
薄膜の透磁率の周波数特性を示す特性図、第5図はAr
ガス中に含まれる02の割合と得られるF e −A 
A −SLL系合金薄膜飽和磁束密度の関係を示す特性
図でらる。
1. A characteristic diagram showing the relationship between surface density and 2. Figure 2 shows the relationship between the ratio of Oo contained in Ar gas and the specific resistance of the resulting Fe-AJ, -8A alloy thin film (sputtering in Ar gas without 02). Fig. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the resistivity of the F e -A L-S L alloy thin film obtained by Ar
Proportion of O3 contained in gas and obtained F e −A
A characteristic diagram showing the relationship between the magnetic permeability of the A-S i= series alloy thin film at IMH2K. Figure 4 shows the magnetic permeability of the Fe-AJ-8A series alloy thin film obtained by sputtering in Ar gas containing 02. Characteristic diagram showing frequency characteristics, Figure 5 is Ar
Proportion of 02 contained in gas and obtained F e -A
This is a characteristic diagram showing the relationship between saturation magnetic flux density of A-SLL alloy thin film.

特許出願人 ソニー株式会社 代理人 弁理士 小 池 晃 同 1) 利 榮 − 05IU I’l) IIJ o、t4fi幻→第1頁
の続き [相]発明者久村 達雄 東京部品用区北品用6丁目5番6号 ソニーマグネプロ
ダクツ株式会社内 手続補正書(自発) 昭和59年10月 8日 特許庁長官 志賀 学 殿 1、事件の表示 昭和59年 特許願 第 75370号2、発明の名称 Fe−Al−Si系合金薄膜の製造方法3、補正を・す
る者 事件との関係 特許出願人 住所 東京部品用区北品用6丁目7番35号氏名 (2
1B)ソ ニ − 株式会社(名称) 代表者 大 賀
 典 雄 4、代理人 住所 〒105東京都港区虎ノ門二丁目6番4号第11
森ビル11階置 (50B)8288■自発 6、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明の欄」 7、補正の内容 (7−1) 明細書第2ページ第3行目に「残留磁束密度Br」とあ
る記載を「保磁力HCJと補正する。
Patent Applicant Sony Corporation Agent Patent Attorney Kodo Koike 1) Toshiei - 05IU I'l) IIJ o, t4fi phantom → Continued from page 1 [Phase] Inventor Tatsuo Kumura Tokyo Parts Industry Ward Kitashinyo 6 No. 5-6 Sony Magne Products Co., Ltd. Internal procedural amendment (spontaneous) October 8, 1980 Manabu Shiga, Commissioner of the Patent Office 1, Indication of the case 1982 Patent application No. 75370 2, Name of the invention Fe- Manufacturing method for Al-Si alloy thin film 3, relationship with the amendment case
1B) Sony Co., Ltd. (Name) Representative Norio Ohga 4, Agent address 11, 2-6-4 Toranomon, Minato-ku, Tokyo 105
Mori Building 11th floor (50B) 8288 ■ Voluntary action 6. “Detailed description of the invention column” of the specification to be amended 7. Contents of the amendment (7-1) “Residual The description "magnetic flux density Br" is corrected to "coercive force HCJ".

(7−2) 明細書第2ページ第1θ行目に「記録される記録トラッ
ク」とある記載を[記録された磁気パターン」と補正す
る。
(7-2) In the 1st θ line of the second page of the specification, the description "recorded track to be recorded" is corrected to "recorded magnetic pattern".

(7−3) 明細書第4ページ第9行目に「極めて」とある記載を削
除する。
(7-3) The statement "extremely" on the 9th line of the 4th page of the specification is deleted.

(7−4) 明細書第7ページ第6行目に[Siが3〜16重量、」
とある記載を「Siが3〜16重量%、」と補正する。
(7-4) On page 7, line 6 of the specification, [Si weighs 3 to 16]
A certain statement has been corrected to "Si content is 3 to 16% by weight."

(7−5) 明細書第8ページ第6行目から同ページ第14行目に亘
って「上記・Q・が挙げられる。」とある記載を下記の
通り補正する。
(7-5) The statement "The above-mentioned.

「上記添加剤として使用される元素としては、Sc、 
Y 、 La、 Ce、 Nd、 Gd等のランタン系
列元素を含むHa族元素、Ti 、 Zr 、 If等
のIVaVa族元素。
“The elements used as the above additives include Sc,
Ha group elements including lanthanum series elements such as Y, La, Ce, Nd, and Gd; IVaVa group elements such as Ti, Zr, If, etc.

Nb、Ta等のVa族元素、Cr 、 No 、 W等
のVia族元素、Mn、Tc、Re等の■a族元素、R
u 、 Rh 、 Pd 、 Os、 It 、 Pt
等の白金族元素、Ga、In等の■b族元素、Ge、S
n等のIVb族元素、sb等のvb族元素等力く挙げら
れる。」 (7−6) 明細書第9ページ第7行目番と「出力」とある記載を「
電源出力」と補正する。
Va group elements such as Nb and Ta, Via group elements such as Cr, No, and W, ■a group elements such as Mn, Tc, and Re, R
u, Rh, Pd, Os, It, Pt
Platinum group elements such as Ga, In, etc., Group B elements such as Ge, S
Examples include IVb group elements such as n, Vb group elements such as sb, etc. ” (7-6) Change the 7th line of page 9 of the specification and the description “output” to “
Correct as "power output".

(7−7) 明細書第12−ジ第19行目にr800W」とある記載
をrloOWJと補正する。
(7-7) The statement "r800W" on line 19 of page 12 of the specification is corrected to rloOWJ.

(7−8) 明細書第14ページ第14行目カ)ら同ページ第15行
目に亘って「比抵抗として・QΦしたf直である。」と
ある記載を「比抵抗としてめたものである。」と補正す
る。
(7-8) From the 14th line of page 14 of the specification (F) to the 15th line of the same page, the statement ``As a specific resistance, QΦ is f direct.'' has been changed to ``It is expressed as a specific resistance. ” is corrected.

(以上)(that's all)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 02を含む不活性ガス中でスパッタリングを行なうこと
を特徴とするFe−AJ−8=系合金薄膜の製造方法。
A method for producing an Fe-AJ-8= alloy thin film, the method comprising performing sputtering in an inert gas containing Fe-AJ-8=02.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0159028A2 (en) * 1984-04-18 1985-10-23 Sony Corporation Magnetic thin film
EP0417951A2 (en) * 1989-09-12 1991-03-20 Japan Energy Corporation Fe-Si-Al alloy magnetic thin film and method of manufacturing the same
US5718812A (en) * 1992-09-25 1998-02-17 Canon Kabushiki Kaisha Magnetic head manufacturing method using sputtering apparatus

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