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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-22
(45)【発行日】2024-05-01
(54)【発明の名称】高周波数磁気フィルム、その製造方法及び使用
(51)【国際特許分類】
H01F 10/14 20060101AFI20240423BHJP
H01F 41/18 20060101ALI20240423BHJP
H01F 41/20 20060101ALI20240423BHJP
H01F 17/04 20060101ALI20240423BHJP
【ＦＩ】
H01F10/14
H01F41/18
H01F41/20
H01F17/04 F
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2021525218
(86)(22)【出願日】2019-11-07
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-18
(86)【国際出願番号】 US2019060229
(87)【国際公開番号】W WO2020101998
(87)【国際公開日】2020-05-22
【審査請求日】2022-11-02
(31)【優先権主張番号】62/767,553
(32)【優先日】2018-11-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】521138305
【氏名又は名称】ロジャーズ・コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】ヤジエ・チェン
(72)【発明者】
【氏名】シャオユウ・ジャン
(72)【発明者】
【氏名】リ・ジャン
(72)【発明者】
【氏名】ユアンユアン・シン
【審査官】久保田 昌晴
(56)【参考文献】
【文献】特開平０５－１０１９３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－３３８４１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－２３９３１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－０２０８３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－３６７２０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】大沼繁弘 他，ＦｅＮ／ＦｅＢＮ多層膜の軟磁気特性，日本応用磁気学会誌，16，日本，1992年，265-268
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｆ １０／００－１０／３２、１７／０４、４１／１４－４１／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
多層磁気フィルムであって、基板と、
前記基板上に配置された第１の磁気層であって、前記第１の磁気層がＦｅ（５０－８０）Ｎ（１０－２０）Ｂ（１－２０）Ｍ（０－１０）を含み、ＭがＳｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｏまたはそれらの組み合わせである、第１の磁気層と、
前記第１の磁気層の上に配置された第２の磁気層であって、前記第２の磁気層がＦｅ（５０－９０）Ｎ（１０－５０）またはＦｅ（６０－９０）Ｎ（１－１０）Ｔａ（５－３０）を含む、第２の磁気層と、を含み、
前記多層磁気フィルムが、５０ＭＨｚから１０ＧＨｚの周波数範囲にわたって、
前記周波数範囲のうち選択された周波数帯域にわたって１８００以上の透磁率と、
前記周波数範囲のうち選択された周波数帯域にわたって０．３以下の磁気損失正接と、
１ＧＨｚ以上のカットオフ周波数と、を有する、
多層磁気フィルム。
【請求項2】
前記第２の磁気層が、Ｆｅ（６０－９０）Ｎ（１－１０）Ｔａ（５－３０）を含む、請求項１に記載の多層磁気フィルム。
【請求項3】
前記第１の磁気層が１０から１００ナノメートルの厚さを有し、第２の磁気層が１０から４００ナノメートルの厚さを有する、請求項１または２に記載の多層磁気フィルム。
【請求項4】
前記第２の磁気層の上に配置された、Ｆｅ（５０－８０）Ｎ（１０－２０）Ｂ（１－２０）を含む追加的な第１の層と、前記追加的な第１の磁気層の上に配置されたＦｅ（５０－９０）Ｎ（１０－５０）またはＦｅ（６０－９０）Ｎ（１－１０）Ｔａ（５－３０）を含む追加的な第２の磁気層と、をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の多層磁気フィルム。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか一項に記載の多層磁気フィルムを含む、物品。
【請求項6】
前記物品がフィルター、トランス、インダクター、アンテナ、電子集積回路チップまたは電磁遮蔽デバイスである、請求項５に記載の物品。
【請求項7】
前記物品が電子デバイスの構成要素である、請求項５に記載の物品。
【請求項8】
前記物品が、携帯電話、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、ノートブックコンピューター、無線またはＬＡＮネットワーク、電源、増幅器、電圧制御オシレーター、またはシュリンクパワーコンバーターである、請求項７に記載の物品。
【請求項9】
前記物品が集積電子デバイスである、請求項７に記載の物品。
【請求項10】
請求項１から４のいずれか一項に記載の多層磁気フィルムを形成する方法であって、前記基板の一側に前記第１の磁気層を成膜する段階と、
前記第１の磁気層の前記基板とは反対側の一側に前記第２の磁気層を成膜する段階と、を含む、方法。
【請求項11】
前記成膜が、ｒｆ／ＤＣスパッタリング、電子ビーム成膜またはそれらの組合せを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記第２の磁気層の前記第１の磁気層とは反対側の一側に追加的な第１の層を成膜する段階及び、前記追加的な第１の層の前記第２の磁気層とは反対側の一側に追加的な第２の層を成膜する段階をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記多層磁気フィルムの前記磁気損失正接、前記多層磁気フィルムの磁気異方性、またはその両方を調整するために各層の厚さを調整する段階を含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０１８年１１月１５日に出願された米国仮出願第６２／７６７５５３号の利益を主張する。関連する出願は、参照により完全に本明細書に組み込まれている。
【0002】
本開示は、一般に、例えば集積回路、電源システム、アンテナなどにおける高周波数磁気フィルム、その製造方法及びその使用に関する。
【背景技術】
【0003】
より新しい設計及び製造技術により、電子構成要素はさらにより小さく、より高周波数にされてきた。電子構成要素の大きさを低減する１つの手法は、磁性材料の使用であった。具体的に、フェライト、強誘電体及びマルチフェロイック特性は、マイクロ波特性を改善する機能的材料として幅広く研究されてきた。磁性材料の高い透磁率は、インダクタンスの直流値を増加させる一方、その透磁率及び対応するインダクタンスの向上を、様々なモバイル用途で望まれる高周波数（例えば１から５ギガヘルツ（ＧＨｚ））へ拡張することが課題であり続けている。これらの周波数における透磁率は、材料のスニーク限界（Ｓｎｏｅｋ’ｓ ｌｉｍｉｔ）に起因して急激に悪化する。磁性材料の固有の強磁性共鳴（ＦＭＲ）周波数（大きなブランケットフィルムでは典型的には１～２ＧＨｚ）において、相対的な透磁率が１に低下し、磁気損失正接がピークに達して、材料に起因するインダクタンス増大が無視できるようになり、損失が支配的になる。材料の画成及びパターニングの方法を変更することによって、透磁率の周波数応答を改善することは可能であるが、依然として、広帯域幅にわたって高い透磁率及び高い共鳴周波数を提供可能である材料及び方法についての需要が当該技術分野には存続している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本明細書において、多層磁気フィルム及びそれを製造する方法が開示される。
【0005】
１つの実施形態において、多層フィルムは、基板と、基板上に配置された第１の磁気層と、第１の磁気層の上に配置された第２の磁気層と、を含む。第１の磁気層がＦｅ（５０－８０）Ｎ（１０－２０）Ｂ（１－２０）Ｍ（０－１０）を含み、ＭがＳｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｏまたはそれらの組み合わせである。第２の磁気層がＦｅ（５０－９０）Ｎ（１０－５０）またはＦｅ（６０－９０）Ｎ（１－１０）Ｔａ（５－３０）を含む。多層磁気フィルムが、５０メガヘルツ（ＭＨｚ）から１０ＧＨｚの周波数範囲にわたって、好適には１００ＭＨｚから５ＧＨｚの周波数範囲にわたって、より好適には１から５ＧＨｚの周波数範囲にわたって、周波数範囲のうち選択された周波数帯域にわたって、好適には１から１０ＧＨｚの周波数帯域にわたって１８００以上、好適には２０００以上、より好適には３０００から５０００以上の透磁率と、周波数範囲のうち選択された周波数帯域にわたって、好適には１から１０ＧＨｚの周波数帯域にわたって０．３以下、好適には０．１以下、より好適には０．０１から０．１の磁気損失正接と、１ＧＨｚ以上、または２ＧＨｚ以上、好適には５ＧＨｚ以上、または１から８ＧＨｚのカットオフ周波数と、を有する。
【0006】
１つの実施形態において、多層フィルムを形成する方法は、基板の一側に第１の磁気層を成膜する段階と、第１の磁気層の基板とは反対側の一側に第２の磁気層を成膜する段階と、を含む。
【0007】
多層磁気フィルムを含む物品がさらに説明される。物品は、好適にはフィルター、トランス、インダクター、アンテナ、電子集積回路チップまたは電磁遮蔽デバイスである。
【0008】
前述の、並びにその他の特徴及び利点は、添付する図面とともに、以下の詳細な説明、実施例及び特許請求の範囲から容易に明らかになる。
【0009】
同様の要素は同様に符号を付された、例示的かつ非限定的な図を参照する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】多層磁気フィルムの実施形態の断面図である。
【図2】多層磁気フィルムの別の実施形態の断面図である。
【図3】比較対象となるＣｏ及びＦｅ系薄膜及び多層膜の室温で測定された高周波特性を示すプロットである。
【図4】プロファイル測定及び原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によるＦｅＮフィルムの表面プロファイルである。
【図5】フィルムの面内における磁化容易方向及び磁化困難方向に沿ったＦｅＮフィルムの磁気ヒステリシスである。
【図6】６０ナノメートル（ｎｍ）の厚さのＦｅＮフィルムの透磁性スペクトルである。
【図7】プロファイル測定及びＡＦＭによるＦｅＮフィルムの表面プロファイルである。
【図8】５０ｎｍの厚さのＦｅ６６Ｎ１８Ｂ１６フィルムの透磁率スペクトルである。
【図9】ホウ素含有量の異なるＦｅ８３－ｘＮ１７Ｂｘフィルムの有効抵抗率と透磁率との間の関係を示す。
【図10】様々な厚さのＦｅＮＢを有するＦｅ７４Ｎ２６／Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６２層フィルムの磁気スペクトルである。
【図11】様々な厚さのＦｅ７２Ｎ１８Ｂ１０を有するＦｅ７４Ｎ２６／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０２層フィルムの透磁率である。
【図12】様々な厚さのＦｅＮＢ層を有するＦｅ８２Ｎ１８／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／ガラスフィルムの有効抵抗率と透磁率との間の関係を示す。
【図13】フィルムの面内におけるｘ及びｙ方向に沿った厚さ８０ｎｍのＦｅＴａＮフィルムの磁気ヒステリシスである。
【図14】ガラス基板上の厚さ８０ｎｍのＦｅ７４Ｔａ６Ｎ２０フィルムの透磁率スペクトルである。
【図15】Ｆｅ７４Ｔａ６Ｎ２０／Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６２層フィルムの磁気スペクトルである。
【図16】異なる厚さのＦｅＮＢ層を有する、Ｆｅ８３Ｔａ６Ｎ１１／Ｆｅ７２Ｂ１８Ｂ１０／ガラスフィルムの有効抵抗率と透磁率との間の関係を示す。
【図17】Ｆｅ７４Ｔａ６Ｎ２０／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０２層フィルムの磁気スペクトルを示す。
【図18】Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｆｅ８２Ｎ１８／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０３層フィルムの、有効抵抗率と３層フィルムの合計厚さとの間の関係を示す。
【図19】Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｆｅ８２Ｎ１８／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０３層フィルムの磁気スペクトルを示す。
【図20】Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｆｅ８３Ｔａ６Ｎ１１／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０３層フィルム構造の有効抵抗率と３層フィルムの合計厚さとの間の関係を示す。
【図21】Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｆｅ７２Ｔａ１８Ｎ１０／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０３層構造の磁気スペクトルを示す。
【図22】Ｆｅ８２Ｎ１８／Ｔａ８８Ｎ１２２層フィルムの磁気スペクトルを示す。
【図23】Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｔａ８８Ｎ１２２層フィルムの磁気スペクトルである。
【図24】Ｆｅ８３Ｔａ６Ｎ１１／Ｔａ８８Ｎ１２２層フィルムの磁気スペクトルである。
【図25】単層、２層、及び３層のＦｅＮ系フィルムの、０．５ＧＨｚにおける透磁率を示す。
【図26】単層、２層、及び３層のＦｅＮ系多層構造の、０．５ＧＨｚにおけるスニーク積ダイアグラムである。
【図27】単層、２層、及び３層のＦｅＴａＮ系多層構造の、０．５ＧＨｚにおける透磁率を示す。
【図28】単層、２層、及び３層のＦｅＴａＮ系多層構造の、０．５ＧＨｚにおけるスニーク積ダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
発明者らは、幅広い周波数範囲にわたって高い透磁率、低い損失及び優れたインダクタンスを併せ持つ多層磁気フィルムを開発した。相補性金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）とともに集積された磁気薄膜は、高品質、高密度、低プロファイル、オンチップ／インパッケージの、誘導性構成要素を可能にする。
【0012】
多層フィルムは基板上に配置され、第１の磁気層と第２の磁気層とを含み、第１の磁気層はＦｅ（５０－８０）Ｎ（１０－２０）Ｂ（１－２０）Ｍ（０－１０）を含み、ＭはＳｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｂまたはそれらの組み合わせであり（本明細書では、ＦｅＮＢと呼ぶ）、第２の磁気層はＦｅ（５０－９０）Ｎ（１０－５０）（本明細書ではＦｅＮと呼ぶ）またはＦｅ（６０－９０）Ｎ（１－１０）Ｔａ（５－３０）（本明細書ではＦｅＮＴａと呼ぶ）を含む。多層磁気フィルムは、５０ＭＨｚから１０ＧＨｚの周波数範囲にわたって動作可能であり、選択された周波数帯域にわたって測定される１８００以上の磁気定数（透磁率としても知られる）及び０．３以下の磁気損失正接を有することができる。
【0013】
多層磁気フィルム１０の断面図が、図１に示される。基板１２は第１の側部、すなわち第１の平面及び、第２の側部、すなわち反対側の第２の平面を有する。基板１２は任意の適切な材料、例えばガラス、有機ポリマーまたはセラミックからなりうる。１つの態様において、基板は、ＭｇＯ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、アルミナ、シリコンなどの少なくとも１つのようなセラミックを含む。基板はアモルファス、単結晶または多結晶でありうる。基板１２は、任意の適切な厚さを有することができ、厚さは、支持特性及び意図される用途による。例えば、基板は１００マイクロメートルから１ミリメートルの厚さを有することができる。
【0014】
第１の磁気層１４は、第１の平面の第１の側に配置される。前述のように、第１の磁気層はＦｅ（５０－８０）Ｎ（１０－２０）Ｂ（１－２０）Ｍ（０－１０）を含み、ＭはＳｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｂまたはそれらの組み合わせである。好適な態様において、第１の磁気層はＦｅ（５０－８０）Ｎ（１０－２０）Ｂ（１－２０）を含み、Ｍの量は０である。第１の磁気層は、１０から１００ナノメートルの厚さ、例えば１０から５０ナノメートルまたは２０から８０ナノメートルの厚さを有しうる。
【0015】
第２の磁気層１６は、基板とは反対側に、第１の磁気層の一側に配置される。第２の磁気層はＦｅ（５０－９０）Ｎ（１０－５０）またはＦｅ（６０－９０）Ｎ（１－１０）Ｔａ（５－３０）を含む。第２の磁気層は１０から４００ナノメートル、例えば１０から３００ナノメートルまたは５０から４００ナノメートルの厚さを有しうる。
【0016】
多層磁気フィルムは、追加的な層、具体的には追加的な交互配置の第１及び第２の層を含みうる。図２に示されるように、Ｆｅ（５０－８０）Ｎ（１０－２０）Ｂ（１－２０）を含む追加的な第１の磁気層１６は、第２の磁気層１４の上に配置される。Ｆｅ（５０－９０）Ｎ（１０－５０）またはＦｅ（６０－９０）Ｎ（１－１０）Ｔａ（５－３０）を含む追加的な第２の磁気層１８は、追加的な第１の磁気層１６の上に配置される。さらなる追加的な第１及び第２の磁気層が、追加的な第２の磁気層の上に交互に配置されうる（図示されない）。
【0017】
第１の磁気層１４及び第２の磁気層１６は合計で２０から５００ナノメートルの厚さを有しうる。１つの実施形態において、第１の磁気層１４は１０から２００ｎｍの厚さを有し、第２の磁気層は、１０から４００ｎｍの厚さを有しうる。特に有利な特徴において、磁気層のそれぞれの厚さ、厚さの比またはその両方は、多層磁気フィルムの所望の磁気損失正接、磁気多層フィルムの所望の磁気異方性またはその両方を得るために調節されうる。
【0018】
多層磁気フィルムを形成する方法は、基板の一側に第１の磁気層を成膜すること、基板とは反対側の第１の磁気層の一側に第２の磁気層を成膜することを含む。交互の層成膜は、フィルム全体が製造されるまで進行する。成膜は、ｒｆ／ＤＣスパッタリング、電子ビーム成膜またはそれらの組み合わせによってなされうる。
【0019】
多層磁気フィルムは、５０ＭＨｚから１０ＧＨｚの周波数範囲にわたって、好適には１００ＭＨｚから５ＧＨｚの周波数範囲にわたって、より好適には１から５ＧＨｚの周波数範囲にわたって使用されうる。
【0020】
多層磁気フィルムは、周波数範囲のうち選択された周波数帯域にわたって、好適には１から１０ＧＨｚの周波数帯域にわたって、１８００以上の透磁率、好適には２０００以上の透磁率、より好適には３０００以上の透磁率、または１８００から５０００を有しうる。本明細書で使用されるように、この用語は、１から５ＧＨｚまたは１から１０ＧＨｚの周波数帯域にわたって透磁率が１８００以上である少なくとも１つの例を有する多層磁気フィルムを指す。
【0021】
多層磁気フィルムは、周波数範囲における選択された周波数帯域にわたって、好適には１から１０ＧＨｚの周波数帯域にわたって、０．３以下もしくは０．３未満、好適には０．１以下もしくは０．１未満、または０．０１から０．３の磁気損失正接を有しうる。本明細書で使用されるように、この用語は、１から５ＧＨｚまたは１から１０ＧＨｚの周波数帯域にわたって０．３以下である磁気損失正接の少なくとも１つの例を有する多層磁気フィルムを指す。
【0022】
多層磁気フィルムは、１ＧＨｚ以上もしくは１ＧＨｚ超、または２ＧＨｚ以上、好適には５ＧＨｚ以上または１から８ＧＨｚのカットオフ周波数を有しうる。
【0023】
多層磁気フィルムは、追加的な層、例えば最上層を含みうる。最上層はＡｌ２Ｏ３を含みうる。最上層は、絶縁キャップを含みうる。
【0024】
多層磁気フィルムは、幅広い様々な用途、例えば電力用途、データストレージ及びマイクロ波通信のための電子集積回路チップ上のフィルターやインダクターなどの電子デバイスにおいて使用されうる。多層磁気フィルムは、低周波数用途、例えば５０ＭＨｚから１ＧＨｚの周波数において、または高周波数用途、例えば１から１０ＧＨｚにおいて使用されうる。多層磁気フィルムは、アンテナにおいて、モバイルインターネットデバイスなどの電子デバイスにおいて、及び例えば携帯電話、タブレット、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、ノートブックコンピューターなどの電子デバイスにおいて使用されうる。ある態様において、デバイスは可搬電子デバイス、例えばハンドヘルド電子デバイスである。多層磁気フィルムはさらに、電力供給システム及びアンテナにおいて使用されうる。多層磁気フィルムは、有利には集積電子デバイスにおいて使用されうる。
【0025】
以下の実施例は、本開示を説明するために提供される。実施例は、単なる例示的なものであり、本開示に従ってなされたデバイスを、記載された材料、条件またはプロセスパラメータに限定することを意図されない。
【0026】
実施例
図３は、Chin. Phys. B Vol 24, No. 5 (2015) 05750より再録された、様々な比較対象フィルムの初期透磁率と共振周波数／ギガヘルツ（ＧＨｚ）との関係を示すプロットである。
図３は、Chin. Phys. B Vol 24, No. 5 (2015) 05750より再録された、様々な比較対象フィルムの初期透磁率と共振周波数／ギガヘルツ（ＧＨｚ）との関係を示すプロットである。
【0027】
実施例１：ＦｅＮ／ＦｅＮＢ／ガラス２層フィルム構造
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター
ＲＦパワー＝８０から１２０ワット（Ｗ）
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：アルゴン、反応ガス：窒素
ターゲット：
鉄（９９．９％）、２インチ（５．０８ｃｍ）円板
２．５×２．５平方ミリメートル（ｍｍ２）の２片のホウ素（９９．９％）チップ
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター
ＲＦパワー＝８０から１２０ワット（Ｗ）
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：アルゴン、反応ガス：窒素
ターゲット：
鉄（９９．９％）、２インチ（５．０８ｃｍ）円板
２．５×２．５平方ミリメートル（ｍｍ２）の２片のホウ素（９９．９％）チップ
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
【0028】
ガラス基板上の単層ＦｅＮフィルム（参照例）
図４から６を参照すると、ＦｅＮフィルムは、それぞれ（エネルギー分散Ｘ線分光分析）ＥＤＸＳ及び、プロファイル測定によって測定され、Ｆｅ７４Ｎ２６の組成、ガラス基板上で６０ナノメートル（ｎｍ）の厚さを有していた。この図において、省略記号Ｇｌはガラスを指す。６０ｎｍのフィルム厚さを有するＦｅＮフィルムは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって１１ｎｍの微細粒径を示した。ＦｅＮフィルムは、磁気ヒステリシスループにおいて表される、フィルム面内の磁気異方性を示した。ＦｅＮフィルムは、０．５ギガヘルツ（ＧＨｚ）において５１０の透磁率（μ’）及び０．３の磁気損失正接（ｔａｎδ）を有し、１．７１ＧＨｚの共振周波数を保持していた。ＦｅＮフィルムは、０．８７×１０１２のスニーク積（Ｓｎｏｅｋ‘ｓ ｐｒｏｄｕｃｔ）を有していた。ガラス基板上の６０ｎｍの厚さのＦｅＮフィルムの磁気特性は表１にまとめられる。図５及び１３において、磁化容易方向（実線）または磁化困難方向（破線）は、それぞれ自発磁化のエネルギー的に有利な方向、不利な方向を示している。
図４から６を参照すると、ＦｅＮフィルムは、それぞれ（エネルギー分散Ｘ線分光分析）ＥＤＸＳ及び、プロファイル測定によって測定され、Ｆｅ７４Ｎ２６の組成、ガラス基板上で６０ナノメートル（ｎｍ）の厚さを有していた。この図において、省略記号Ｇｌはガラスを指す。６０ｎｍのフィルム厚さを有するＦｅＮフィルムは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって１１ｎｍの微細粒径を示した。ＦｅＮフィルムは、磁気ヒステリシスループにおいて表される、フィルム面内の磁気異方性を示した。ＦｅＮフィルムは、０．５ギガヘルツ（ＧＨｚ）において５１０の透磁率（μ’）及び０．３の磁気損失正接（ｔａｎδ）を有し、１．７１ＧＨｚの共振周波数を保持していた。ＦｅＮフィルムは、０．８７×１０１２のスニーク積（Ｓｎｏｅｋ‘ｓ ｐｒｏｄｕｃｔ）を有していた。ガラス基板上の６０ｎｍの厚さのＦｅＮフィルムの磁気特性は表１にまとめられる。図５及び１３において、磁化容易方向（実線）または磁化困難方向（破線）は、それぞれ自発磁化のエネルギー的に有利な方向、不利な方向を示している。
【0029】
【表1】
【0030】
ガラス基板上の単層ＦｅＮＢフィルム（参照例）
図７及び８を参照すると、ガラス基板上のＦｅＮＢフィルムは、ＥＤＸＳ及びプロファイル測定でそれぞれ測定され、Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６の組成、５０ｎｍの厚さ及び６．７ｎｍの平均粒径を有していた。ガラス上のＦｅＮＢフィルムは、１ＧＨｚで８６４の透磁率及び、１．２６×１０１２のスニーク積をそれぞれ示した。Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６フィルムの磁気測定結果は、表２にまとめられる。
図７及び８を参照すると、ガラス基板上のＦｅＮＢフィルムは、ＥＤＸＳ及びプロファイル測定でそれぞれ測定され、Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６の組成、５０ｎｍの厚さ及び６．７ｎｍの平均粒径を有していた。ガラス上のＦｅＮＢフィルムは、１ＧＨｚで８６４の透磁率及び、１．２６×１０１２のスニーク積をそれぞれ示した。Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６フィルムの磁気測定結果は、表２にまとめられる。
【0031】
【表2】
【0032】
図９を参照すると、ＦｅＮＢフィルムの有効抵抗率は、ホウ素の含有量の増加（ｘ＝０、１３、１４、１６、１９）に伴って増加した。０．５ＧＨｚにおける透磁率は、４００から４５０マイクロオームメートル（μΩｍ）の抵抗率の範囲で増加した。
【0033】
ガラス基板上のＦｅＮ／ＦｅＮＢ２層
Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６フィルムがガラス基板上に成膜され、次いで５０ｎｍの一定の厚さでＦｅ７４Ｎ２６が成膜された。Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６フィルムの厚さは１０から３５ｎｍの範囲であり、成膜時間とともに変化した。図１０は、ｎｍで図に示されるように、Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６フィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示している。
Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６フィルムがガラス基板上に成膜され、次いで５０ｎｍの一定の厚さでＦｅ７４Ｎ２６が成膜された。Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６フィルムの厚さは１０から３５ｎｍの範囲であり、成膜時間とともに変化した。図１０は、ｎｍで図に示されるように、Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６フィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示している。
【0034】
図１０を参照すると、ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２３ｎｍ）２層フィルムは、それぞれ、０．５ＧＨｚで１８３２の高い透磁率及び３．７２×１０１２のスニーク積を示した。ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２３ｎｍ）２層フィルムは、１．５ＧＨｚで２３１３の高い透磁率を示した。ＦｅＮＢフィルムの組成はＥＤＸＳによって、Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６であると測定された。異なる厚さのＦｅＮＢ層を有するＦｅＮ／ＦｅＮＢ２層フィルムについての磁気測定結果は、表３にまとめられる。
【0035】
【表3】
【0036】
実施例２：ホウ素が低含有量である、ＦｅＮ／ＦｅＮＢ／ガラス２層フィルム構造
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター：
ＲＦパワー＝８０から１２０Ｗ
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：Ａｒ、反応ガス：窒素
ターゲット：
鉄（９９．５％）、２インチ円板
２．５×２．５ｍｍ２の２片のホウ素（９９．５％）チップ
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター：
ＲＦパワー＝８０から１２０Ｗ
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：Ａｒ、反応ガス：窒素
ターゲット：
鉄（９９．５％）、２インチ円板
２．５×２．５ｍｍ２の２片のホウ素（９９．５％）チップ
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
【0037】
この例において、ＦｅＮＢフィルムがガラス基板に成膜され、続いて５０ｎｍの厚さのＦｅＮフィルムがＦｅＮＢフィルムの上に、室温で成膜された。ＦｅＮＢフィルムの厚さは成膜時間とともに変化し、ＦｅＮフィルムについては５０ｎｍの一定の厚さが維持された。
【0038】
ホウ素が低含有量である、ＦｅＮ／ＦｅＮＢフィルムの透磁率スペクトル
図１１を参照して、ＦｅＮＢフィルムは、ＥＤＸＳで測定された、Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０の組成を有し、ＦｅＮはＦｅ７４Ｎ２６の組成を有していた。図１１は、図にｎｍで示されるＦｅ６６Ｎ１８Ｂ１０フィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。２層フィルム構造は、ＦｅＮＢシード層の厚さが１５ｎｍから２５ｎｍまで増加するにつれて、透磁率が１２０７から１７４１まで増加することを示した。ＦｅＮ／ＦｅＮＢフィルムのスニーク積は、ＦｅＮＢシード層の厚さが１５ｎｍから２５ｎｍまで増加するにつれて６０％増加した。Ｆｅ７４Ｎ２６／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０２層フィルムについての磁気スペクトル測定結果は、表４にまとめられる。
図１１を参照して、ＦｅＮＢフィルムは、ＥＤＸＳで測定された、Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０の組成を有し、ＦｅＮはＦｅ７４Ｎ２６の組成を有していた。図１１は、図にｎｍで示されるＦｅ６６Ｎ１８Ｂ１０フィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。２層フィルム構造は、ＦｅＮＢシード層の厚さが１５ｎｍから２５ｎｍまで増加するにつれて、透磁率が１２０７から１７４１まで増加することを示した。ＦｅＮ／ＦｅＮＢフィルムのスニーク積は、ＦｅＮＢシード層の厚さが１５ｎｍから２５ｎｍまで増加するにつれて６０％増加した。Ｆｅ７４Ｎ２６／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０２層フィルムについての磁気スペクトル測定結果は、表４にまとめられる。
【0039】
【表4】
【0040】
ＦｅＮ／ＦｅＮＢ／ガラス構造に関する、抵抗率と透磁率との関係（０．５ＧＨｚ）
図１２を参照して、ＦｅＮ／ＦｅＮＢ／ガラスフィルムの有効抵抗率は、ＦｅＮＢシード層の厚さに影響を受けた。抵抗率は、ＦｅＮＢの厚さの増加とともに増加した。０．５ＧＨｚにおける透磁率は、４６０から４９０μΩｍの抵抗率の範囲で増加した。
図１２を参照して、ＦｅＮ／ＦｅＮＢ／ガラスフィルムの有効抵抗率は、ＦｅＮＢシード層の厚さに影響を受けた。抵抗率は、ＦｅＮＢの厚さの増加とともに増加した。０．５ＧＨｚにおける透磁率は、４６０から４９０μΩｍの抵抗率の範囲で増加した。
【0041】
実施例３：ＦｅＴａＮ／ＦｅＮＢ／ガラス２層構造
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター
ＲＦパワー＝８０から１２０Ｗ
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：Ａｒ（９９．５％）、反応ガス：窒素（９９．０％）
ターゲット：
鉄（９９．５％）、２インチ円板
５×５ｍｍ２の２片のホウ素（９９．５％）チップ
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター
ＲＦパワー＝８０から１２０Ｗ
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：Ａｒ（９９．５％）、反応ガス：窒素（９９．０％）
ターゲット：
鉄（９９．５％）、２インチ円板
５×５ｍｍ２の２片のホウ素（９９．５％）チップ
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
【0042】
ガラス基板上の単層ＦｅＴａＮフィルムの磁気特性及び透磁率
図１３及び１４を参照して、Ｆｅ７４Ｔａ６Ｎ２０単層フィルムについての磁気スペクトル測定結果は、表５にまとめられる。
図１３及び１４を参照して、Ｆｅ７４Ｔａ６Ｎ２０単層フィルムについての磁気スペクトル測定結果は、表５にまとめられる。
【0043】
【表5】
【0044】
ガラス基板上の２層ＦｅＴａＮ／ＦｅＮＢフィルムの透磁率
図１５を参照して、２層フィルム構造は、ガラス基板上に成膜されたＦｅ７４Ｔａ６Ｎ２０及びＦｅ６６Ｎ１８Ｂ１６フィルムを含んでいた。Ｆｅ７４Ｔａ６Ｎ２０／Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６２層フィルムについての磁気スペクトル測定結果は、表６にまとめられる。
図１５を参照して、２層フィルム構造は、ガラス基板上に成膜されたＦｅ７４Ｔａ６Ｎ２０及びＦｅ６６Ｎ１８Ｂ１６フィルムを含んでいた。Ｆｅ７４Ｔａ６Ｎ２０／Ｆｅ６６Ｎ１８Ｂ１６２層フィルムについての磁気スペクトル測定結果は、表６にまとめられる。
【0045】
【表6】
【0046】
ＦｅＴａＮ／ＦｅＮＢ／ガラス構造について、抵抗率と透磁率との関係（０．５ＧＨｚ）
図１６を参照して、ＦｅＮＢ／ＦｅＴａＮフィルムの有効抵抗率は、ＦｅＮＢ層の厚さによって影響を受けた。有効抵抗率は、ＦｅＮＢの厚さが６０ｎｍから７５ｎｍに増加するにつれて、４３８μΩｍから４８９μΩｍまで増加した。高い透磁率が、４３０から４６０μΩｍの抵抗率の範囲で示された。
図１６を参照して、ＦｅＮＢ／ＦｅＴａＮフィルムの有効抵抗率は、ＦｅＮＢ層の厚さによって影響を受けた。有効抵抗率は、ＦｅＮＢの厚さが６０ｎｍから７５ｎｍに増加するにつれて、４３８μΩｍから４８９μΩｍまで増加した。高い透磁率が、４３０から４６０μΩｍの抵抗率の範囲で示された。
【0047】
実施例４：ホウ素が低含有率である、ＦｅＴａＮ／ＦｅＮＢ／ガラス２層フィルム構造
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター：
ＲＦパワー＝８０から１２０Ｗ
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：Ａｒ（９９．５％）、反応ガス：窒素（９９．０％）
ターゲット：
鉄（９９．５％）、２インチ円板
５×５ｍｍ２の２片のホウ素（９９．５％）チップ
１片のタンタル（９９．９９％）（５×５ｍｍ２）
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター：
ＲＦパワー＝８０から１２０Ｗ
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：Ａｒ（９９．５％）、反応ガス：窒素（９９．０％）
ターゲット：
鉄（９９．５％）、２インチ円板
５×５ｍｍ２の２片のホウ素（９９．５％）チップ
１片のタンタル（９９．９９％）（５×５ｍｍ２）
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
【0048】
Ｂ濃度の低いＦｅＴａＮ／ＦｅＮＢフィルムの透磁率スペクトル
図１７を参照して、ＦｅＴａＮフィルムは、ＥＤＸＳで測定してＦｅ７４Ｔａ６Ｎ２０の組成を有し、ＦｅＮＢはＦｅ７２Ｎ１８Ｂ１０の組成を有していた。図１７は、図でｎｍで示されるＦｅ７２Ｎ１８Ｂ１０フィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。ガラス基板上のＦｅ７４Ｔａ６Ｎ２０／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０２層フィルムについての磁気スペクトル測定結果は、表７にまとめられる。
図１７を参照して、ＦｅＴａＮフィルムは、ＥＤＸＳで測定してＦｅ７４Ｔａ６Ｎ２０の組成を有し、ＦｅＮＢはＦｅ７２Ｎ１８Ｂ１０の組成を有していた。図１７は、図でｎｍで示されるＦｅ７２Ｎ１８Ｂ１０フィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。ガラス基板上のＦｅ７４Ｔａ６Ｎ２０／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０２層フィルムについての磁気スペクトル測定結果は、表７にまとめられる。
【0049】
【表7】
【0050】
実施例５：ＦｅＮＢ／ＦｅＮ／ＦｅＮＢ／ガラス３層構造
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター：
ＲＦパワー＝８０から１２０Ｗ
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：Ａｒ（９９．５％）、反応ガス：窒素（９９．０％）
ターゲット：
鉄（９９．５％）、２インチ円板
５×５ｍｍ２の２片のホウ素（９９．５％）チップ
１片のタンタル（９９．９９％）（５×５ｍｍ２）
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター：
ＲＦパワー＝８０から１２０Ｗ
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：Ａｒ（９９．５％）、反応ガス：窒素（９９．０％）
ターゲット：
鉄（９９．５％）、２インチ円板
５×５ｍｍ２の２片のホウ素（９９．５％）チップ
１片のタンタル（９９．９９％）（５×５ｍｍ２）
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
【0051】
ＦｅＮＢ／ＦｅＮ／ＦｅＮＢ構造の抵抗率
図１８を参照して、３層フィルムの有効抵抗率は、４つのプローブで、Ｖ．Ｄ．パウ（Ｖ．Ｄ．Ｐａｕｗ）法によって測定された。３層フィルムの合計の厚さが５５から１２５ｎｍになるにつれて、抵抗率は２９１μΩｍから４８５μΩｍに増加した。Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｆｅ８２Ｎ１８／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０３層フィルムについてのフィルムの厚さ及び抵抗率の詳細は、表８に示される。
図１８を参照して、３層フィルムの有効抵抗率は、４つのプローブで、Ｖ．Ｄ．パウ（Ｖ．Ｄ．Ｐａｕｗ）法によって測定された。３層フィルムの合計の厚さが５５から１２５ｎｍになるにつれて、抵抗率は２９１μΩｍから４８５μΩｍに増加した。Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｆｅ８２Ｎ１８／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０３層フィルムについてのフィルムの厚さ及び抵抗率の詳細は、表８に示される。
【0052】
【表8】
【0053】
ＦｅＮＢ／ＦｅＮ／ＦｅＮＢ／ガラス構造の透磁率
図１９を参照して、ＦｅＮ中間層について５０ｎｍの厚さが固定され、最上層及び最下層のＦｅＮＢ層の厚さが変更された。図１９は、図にｎｍで示される、最上層及び最下層のＦｅＮＢフィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。透磁率（０．５ＧＨｚにおける）及びスニーク積の増加は、それぞれＦｅＮＢ（２０ｎｍ）／ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）構造に関して９９５及び２．１６であった。ＦｅＮＢ（２０ｎｍ）／ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）構造の透磁率は、ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）／ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）構造よりも約５０％高かった。Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｆｅ８２Ｎ１８／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０３層フィルムについての磁気スペクトル測定結果は、表９に示される。最終行は、参照サンプルの詳細を含む。
図１９を参照して、ＦｅＮ中間層について５０ｎｍの厚さが固定され、最上層及び最下層のＦｅＮＢ層の厚さが変更された。図１９は、図にｎｍで示される、最上層及び最下層のＦｅＮＢフィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。透磁率（０．５ＧＨｚにおける）及びスニーク積の増加は、それぞれＦｅＮＢ（２０ｎｍ）／ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）構造に関して９９５及び２．１６であった。ＦｅＮＢ（２０ｎｍ）／ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）構造の透磁率は、ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）／ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）構造よりも約５０％高かった。Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｆｅ８２Ｎ１８／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０３層フィルムについての磁気スペクトル測定結果は、表９に示される。最終行は、参照サンプルの詳細を含む。
【0054】
【表9】
【0055】
実施例６：ＦｅＮＢ／ＦｅＴａＮ／ＦｅＮＢ／ガラス３層構造
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター：
ＲＦパワー＝８０から１２０Ｗ
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：Ａｒ（９９．５％）、反応ガス：窒素（９９．０％）
ターゲット：
鉄（９９．５％）、２インチ円板
２．５×２．５ｍｍ２の２片のホウ素（９９．５％）チップ
１片のタンタル（９９．９９％）（５×５ｍｍ２）
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター：
ＲＦパワー＝８０から１２０Ｗ
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：Ａｒ（９９．５％）、反応ガス：窒素（９９．０％）
ターゲット：
鉄（９９．５％）、２インチ円板
２．５×２．５ｍｍ２の２片のホウ素（９９．５％）チップ
１片のタンタル（９９．９９％）（５×５ｍｍ２）
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
【0056】
ＦｅＮＢ／ＦｅＴａＮ／ＦｅＮＢ構造の抵抗率
図２０を参照して、有効抵抗率は、３層ＦｅＮＢ／ＦｅＴａＮ／ＦｅＮＢフィルムの合計厚さの増加とともに増加した。有効抵抗率は、７０から１２５ｎｍの合計厚さに関して３９１から４９６μΩｍまで増加した。ＦｅＮＢ／ＦｅＴａＮ／ＦｅＮＢフィルムの有効抵抗率は、ＦｅＮＢ／ＦｅＮ／ＦｅＮＢフィルムのそれよりも約５％高かった。Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｆｅ８３Ｔａ６Ｎ１１／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０３層構造についてのフィルム厚さ及び抵抗率の詳細は、表１０に示される。
図２０を参照して、有効抵抗率は、３層ＦｅＮＢ／ＦｅＴａＮ／ＦｅＮＢフィルムの合計厚さの増加とともに増加した。有効抵抗率は、７０から１２５ｎｍの合計厚さに関して３９１から４９６μΩｍまで増加した。ＦｅＮＢ／ＦｅＴａＮ／ＦｅＮＢフィルムの有効抵抗率は、ＦｅＮＢ／ＦｅＮ／ＦｅＮＢフィルムのそれよりも約５％高かった。Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｆｅ８３Ｔａ６Ｎ１１／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０３層構造についてのフィルム厚さ及び抵抗率の詳細は、表１０に示される。
【0057】
【表10】
【0058】
ＦｅＮＢ／ＦｅＴａＮ／ＦｅＮＢ／ガラス構造の透磁率
図２１を参照して、ＦｅＮＢ及びＦｅＴａＮ層の厚さは２０ｎｍから５０ｎｍまで変更した。図２１は、図にｎｍで示される最上層、中間層及び最下層ＦｅＮＢフィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。透磁率（０．５ＧＨｚにおける）及びスニーク積の増加は、それぞれＦｅＮＢ（２０ｎｍ）／ＦｅＴａＮ（２５ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）構造に関して５４５及び１．１４であった。ＦｅＮＢ（２０ｎｍ）／ＦｅＴａＮ（２５ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）構造の透磁率は、ＦｅＮＢ（２０ｎｍ）／ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）構造のそれ（すなわち、９９５）より約４５％低かった。Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｆｅ７２Ｔａ１８Ｎ１０／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０３層フィルムについての磁気スペクトル測定結果は、表１１にまとめられる。最後の行は、参照サンプルの詳細を含む。
図２１を参照して、ＦｅＮＢ及びＦｅＴａＮ層の厚さは２０ｎｍから５０ｎｍまで変更した。図２１は、図にｎｍで示される最上層、中間層及び最下層ＦｅＮＢフィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。透磁率（０．５ＧＨｚにおける）及びスニーク積の増加は、それぞれＦｅＮＢ（２０ｎｍ）／ＦｅＴａＮ（２５ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）構造に関して５４５及び１．１４であった。ＦｅＮＢ（２０ｎｍ）／ＦｅＴａＮ（２５ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）構造の透磁率は、ＦｅＮＢ（２０ｎｍ）／ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２５ｎｍ）構造のそれ（すなわち、９９５）より約４５％低かった。Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｆｅ７２Ｔａ１８Ｎ１０／Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０３層フィルムについての磁気スペクトル測定結果は、表１１にまとめられる。最後の行は、参照サンプルの詳細を含む。
【0059】
【表11】
【0060】
実施例７：ＦｅＮ，ＦｅＮＢ，ＦｅＴａＮ／ＴａＮ／ガラス２層構造
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター：
ＲＦパワー＝８０から１２０Ｗ
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：Ａｒ（９９．５％）、反応ガス：窒素（９９．０％）
ターゲット：
鉄（９９．５％）、２インチ円板
２．５×２．５ｍｍ２の２片のホウ素（９９．５％）チップ
１片のタンタル（９９．９９％）（５×５ｍｍ２）
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
ＲＦマグネトロンスパッタリングのパラメーター：
ＲＦパワー＝８０から１２０Ｗ
成膜圧力＝０．３から０．６パスカル（Ｐａ）
ターゲットと基板との間の距離＝８センチメートル（ｃｍ）
ワーキングガス：Ａｒ（９９．５％）、反応ガス：窒素（９９．０％）
ターゲット：
鉄（９９．５％）、２インチ円板
２．５×２．５ｍｍ２の２片のホウ素（９９．５％）チップ
１片のタンタル（９９．９９％）（５×５ｍｍ２）
成膜時間：５から３０分
成膜温度：室温
基板：光学ガラス
【0061】
ＦｅＮ／ＴａＮ／ガラス構造の透磁率
図２２を参照して、非磁性ＴａＮフィルムは、５０ｎｍＦｅＮフィルムの成膜のシード層であった。図２２は、図にｎｍで示されるＴａＮフィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。非磁性ＴａＮシード層の厚さは１５から３０ｎｍまで変化した。ＴａＮ層の厚さが約２０ｎｍのときの増加した透磁率及びスニーク積は、０．５ＧＨｚで７１６及び１．５３であった。ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造の透磁率は、ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＴａＮ（１０ｎｍ）／ガラス構造のそれ（すなわち、８９２）より約２０％低かった。磁性シード層は、非磁性シード層（例えばＴａＮ）よりも高い周波数透磁率となった。Ｆｅ８２Ｎ１８／Ｔａ８８Ｎ１２２層フィルムの磁気スペクトル測定結果は、表１２にまとめられる。最後の行は、参照サンプルの詳細を含む。
図２２を参照して、非磁性ＴａＮフィルムは、５０ｎｍＦｅＮフィルムの成膜のシード層であった。図２２は、図にｎｍで示されるＴａＮフィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。非磁性ＴａＮシード層の厚さは１５から３０ｎｍまで変化した。ＴａＮ層の厚さが約２０ｎｍのときの増加した透磁率及びスニーク積は、０．５ＧＨｚで７１６及び１．５３であった。ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造の透磁率は、ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＴａＮ（１０ｎｍ）／ガラス構造のそれ（すなわち、８９２）より約２０％低かった。磁性シード層は、非磁性シード層（例えばＴａＮ）よりも高い周波数透磁率となった。Ｆｅ８２Ｎ１８／Ｔａ８８Ｎ１２２層フィルムの磁気スペクトル測定結果は、表１２にまとめられる。最後の行は、参照サンプルの詳細を含む。
【0062】
【表12】
【0063】
ＦｅＮＢ／ＴａＮ／ガラス構造の透磁率
図２３を参照して、非磁性ＴａＮシード層の厚さは１０ｎｍから２５ｎｍまで変化した。図２３は、図にｎｍで示されるＴａＮフィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。ＴａＮシード層の厚さが約２０ｎｍのときの増加した透磁率及びスニーク積は０．５ＧＨｚで９３７及び１．７６であった。ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造の透磁率は、ＦｅＮＢ（５０ｎｍ）／ＦｅＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造のそれ（すなわち、１３８６）より約３２％低かった。ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造の透磁率は、ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造のそれより約２４％高かった（すなわち、７１６）。磁性シード層は、非磁性シード層よりも高い透磁率を示した。Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｔａ８８Ｎ１２２層フィルムの磁気スペクトル測定結果は、表１３にまとめられる。最後の２行は、参照サンプルの詳細を含む。
図２３を参照して、非磁性ＴａＮシード層の厚さは１０ｎｍから２５ｎｍまで変化した。図２３は、図にｎｍで示されるＴａＮフィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。ＴａＮシード層の厚さが約２０ｎｍのときの増加した透磁率及びスニーク積は０．５ＧＨｚで９３７及び１．７６であった。ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造の透磁率は、ＦｅＮＢ（５０ｎｍ）／ＦｅＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造のそれ（すなわち、１３８６）より約３２％低かった。ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造の透磁率は、ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造のそれより約２４％高かった（すなわち、７１６）。磁性シード層は、非磁性シード層よりも高い透磁率を示した。Ｆｅ７２Ｎ１８Ｂ１０／Ｔａ８８Ｎ１２２層フィルムの磁気スペクトル測定結果は、表１３にまとめられる。最後の２行は、参照サンプルの詳細を含む。
【0064】
【表13】
【0065】
ＦｅＴａＮ／ＴａＮ／ガラス構造の透磁率
図２４を参照して、磁性最上層であるＦｅＴａＮ層の厚さは５０ｎｍに固定された。図２４は、図にｎｍで示されるＴａＮフィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。非磁性ＴａＮ層の厚さは１０ｎｍから２５ｎｍまで変化した。ＴａＮ層の厚さが約２０ｎｍのときの増加した透磁率及びスニーク積は０．５ＧＨｚで８３２及び１．６３であった。ＦｅＴａＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造の透磁率は、ＦｅＴａＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２０ｎｍ）／ガラス構造のそれ（すなわち、１３８６）よりも約３８％低かった。ＦｅＴａＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造の透磁率は、ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造のそれ（すなわち、７１６）よりも約１４％高かった。Ｆｅ８３Ｔａ６Ｎ１１／Ｔａ８８Ｎ１２２層フィルムの磁気スペクトル測定結果は、表１４にまとめられる。最後の行は、参照サンプルの詳細を含む。最後の２行は、参照サンプルの詳細を含む。
図２４を参照して、磁性最上層であるＦｅＴａＮ層の厚さは５０ｎｍに固定された。図２４は、図にｎｍで示されるＴａＮフィルムの厚さの変化に対するμ’（実線）及びμ”（破線）を示す。非磁性ＴａＮ層の厚さは１０ｎｍから２５ｎｍまで変化した。ＴａＮ層の厚さが約２０ｎｍのときの増加した透磁率及びスニーク積は０．５ＧＨｚで８３２及び１．６３であった。ＦｅＴａＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造の透磁率は、ＦｅＴａＮ（５０ｎｍ）／ＦｅＮＢ（２０ｎｍ）／ガラス構造のそれ（すなわち、１３８６）よりも約３８％低かった。ＦｅＴａＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造の透磁率は、ＦｅＮ（５０ｎｍ）／ＴａＮ（２０ｎｍ）／ガラス構造のそれ（すなわち、７１６）よりも約１４％高かった。Ｆｅ８３Ｔａ６Ｎ１１／Ｔａ８８Ｎ１２２層フィルムの磁気スペクトル測定結果は、表１４にまとめられる。最後の行は、参照サンプルの詳細を含む。最後の２行は、参照サンプルの詳細を含む。
【0066】
【表14】
【0067】
実施例８：ＦｅＮ系またはＦｅＴａＮ系多層構造の透磁率及びスニーク積ダイアグラム
ＦｅＮ系構造の透磁率（０．５ＧＨｚにおける）及びスニーク積ダイアグラム
図２５を参照して、単層フィルム、２層フィルム及び３層構造について、ＦｅＮ系フィルムの０．５ＧＨｚにおける透磁率ダイアグラムが提供される。約１８００の増加した透磁率が、２０～２５ｎｍＦｅＮＢシード層を有する２層フィルムで観察された。
ＦｅＮ系構造の透磁率（０．５ＧＨｚにおける）及びスニーク積ダイアグラム
図２５を参照して、単層フィルム、２層フィルム及び３層構造について、ＦｅＮ系フィルムの０．５ＧＨｚにおける透磁率ダイアグラムが提供される。約１８００の増加した透磁率が、２０～２５ｎｍＦｅＮＢシード層を有する２層フィルムで観察された。
【0068】
図２６を参照して、単層フィルム、２層フィルム及び３層フィルムについて、ＦｅＮ系フィルムのスニーク積ダイアグラムが提供される。２０～２５ｎｍのＦｅＮＢシード層を有する２層フィルムで、約２．０～３．５×１０１２の増加したスニーク積が観察された。
【0069】
ＦｅＴａＮ系構造の透磁率（０．５ＧＨｚにおける）及びスニーク積ダイアグラム
図２７を参照して、単層フィルム、２層フィルム及び３層フィルムについてＦｅＴａＮ系フィルムの透磁率ダイアグラムが提供される。２０～２５ｎｍのＦｅＮＢシード層を有する２層フィルムにおいて、約１３００の増加した透磁率が観察された。
図２７を参照して、単層フィルム、２層フィルム及び３層フィルムについてＦｅＴａＮ系フィルムの透磁率ダイアグラムが提供される。２０～２５ｎｍのＦｅＮＢシード層を有する２層フィルムにおいて、約１３００の増加した透磁率が観察された。
【0070】
図２８を参照して、単層フィルム、２層フィルム及び３層構造について、ＦｅＴａＮ系フィルムのスニーク積ダイアグラムが提供される。２０～２５ｎｍのＦｅＴａＮまたはＦｅＮＢシード層を有する２層フィルムにおいて、約２．０×１０１２の増加したスニーク積が観察された。
【0071】
多層磁気フィルム、これを備える物品及びその製造方法のいくつかの態様を以下に説明する。
【0072】
態様１：多層磁気フィルムであって、
基板と、
前記基板上に配置された第１の磁気層であって、前記第１の磁気層がＦｅ（５０－８０）Ｎ（１０－２０）Ｂ（１－２０）Ｍ（０－１０）を含み、ＭがＳｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｏまたはそれらの組み合わせである、第１の磁気層と、
前記第１の磁気層の上に配置された第２の磁気層であって、前記第２の磁気層がＦｅ（５０－９０）Ｎ（１０－５０）またはＦｅ（６０－９０）Ｎ（１－１０）Ｔａ（５－３０）を含む、第２の磁気層と、を含み、
前記多層磁気フィルムが、５０ＭＨｚから１０ＧＨｚの周波数範囲にわたって、好適には１００ＭＨｚから５ＧＨｚの周波数範囲にわたって、より好適には１から５ＧＨｚの周波数範囲にわたって、
前記周波数範囲のうち選択された周波数帯域にわたって、好適には１から１０ＧＨｚの周波数帯域にわたって１８００以上、好適には２０００超、より好適には３０００超、または１８００から５０００の透磁率と、
前記周波数範囲のうち選択された周波数帯域にわたって、好適には１から１０ＧＨｚの周波数帯域にわたって０．３以下、好適には０．１以下、または０．０１から０．３の磁気損失正接と、
１ＧＨｚ以上、または２ＧＨｚ以上、好適には５ＧＨｚ、または１から８ＧＨｚのカットオフ周波数と、を有する、
多層磁気フィルム。
基板と、
前記基板上に配置された第１の磁気層であって、前記第１の磁気層がＦｅ（５０－８０）Ｎ（１０－２０）Ｂ（１－２０）Ｍ（０－１０）を含み、ＭがＳｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｏまたはそれらの組み合わせである、第１の磁気層と、
前記第１の磁気層の上に配置された第２の磁気層であって、前記第２の磁気層がＦｅ（５０－９０）Ｎ（１０－５０）またはＦｅ（６０－９０）Ｎ（１－１０）Ｔａ（５－３０）を含む、第２の磁気層と、を含み、
前記多層磁気フィルムが、５０ＭＨｚから１０ＧＨｚの周波数範囲にわたって、好適には１００ＭＨｚから５ＧＨｚの周波数範囲にわたって、より好適には１から５ＧＨｚの周波数範囲にわたって、
前記周波数範囲のうち選択された周波数帯域にわたって、好適には１から１０ＧＨｚの周波数帯域にわたって１８００以上、好適には２０００超、より好適には３０００超、または１８００から５０００の透磁率と、
前記周波数範囲のうち選択された周波数帯域にわたって、好適には１から１０ＧＨｚの周波数帯域にわたって０．３以下、好適には０．１以下、または０．０１から０．３の磁気損失正接と、
１ＧＨｚ以上、または２ＧＨｚ以上、好適には５ＧＨｚ、または１から８ＧＨｚのカットオフ周波数と、を有する、
多層磁気フィルム。
【0073】
態様２：前記基板がガラス、ポリマー、またはセラミック、好適にはセラミックを含む、態様１に記載の多層磁気フィルム。
【0074】
態様３：前記第１の磁気層が１０から１００ナノメートルの厚さを有し、
第２の磁気層が１０から４００ナノメートルの厚さを有する、態様１または２に記載の多層磁気フィルム。
第２の磁気層が１０から４００ナノメートルの厚さを有する、態様１または２に記載の多層磁気フィルム。
【0075】
態様４：前記第２の層の上に配置された、Ｆｅ（５０－８０）Ｎ（１０－２０）Ｂ（１－２０）を含む追加的な第１の層と、
前記追加的な第１の磁気層の上に配置されたＦｅ（５０－９０）Ｎ（１０－５０）またはＦｅ（６０－９０）Ｎ（１－１０）Ｔａ（５－３０）を含む追加的な第２の磁気層と、をさらに含む、態様１から３のいずれか一項に記載の多層磁気フィルム。
前記追加的な第１の磁気層の上に配置されたＦｅ（５０－９０）Ｎ（１０－５０）またはＦｅ（６０－９０）Ｎ（１－１０）Ｔａ（５－３０）を含む追加的な第２の磁気層と、をさらに含む、態様１から３のいずれか一項に記載の多層磁気フィルム。
【0076】
態様５：前記追加的な第２の磁気層の上に交互に配置された、さらなる追加的な第１及び第２の磁気層を含む、態様４に記載の多層磁気フィルム。
【0077】
態様６：前記第１の磁気層及び前記第２の磁気層が、合計で２０から５００ナノメートルの厚さを有する、態様４または５に記載の多層磁気フィルム。
【0078】
態様７：態様１から６のいずれか一項に記載の多層フィルムを含む物品であって、好適には前記物品がフィルター、トランス、インダクター、アンテナ、電子集積回路チップまたは電磁遮蔽デバイスである、物品。
【0079】
態様８：前記物品が電子デバイスの構成要素、好適には携帯電話、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、ノートブックコンピューター、無線またはＬＡＮネットワーク、電源、増幅器、電圧制御オシレーター、シュリンクパワーコンバーター、より好適には集積電子デバイスの構成要素である、態様７に記載の物品。
【0080】
態様９：態様１から６のいずれか一項に記載の多層磁気フィルムを形成する方法であって、
前記基板の一側に前記第１の磁気層を成膜する段階と、
前記第１の磁気層の前記基板とは反対側の一側に前記第２の磁気層を成膜する段階と、を含む、方法。
前記基板の一側に前記第１の磁気層を成膜する段階と、
前記第１の磁気層の前記基板とは反対側の一側に前記第２の磁気層を成膜する段階と、を含む、方法。
【0081】
態様１０：前記成膜が、ｒｆ／ＤＣスパッタリング、電子ビーム成膜またはそれらの組合せを含む、態様９に記載の方法。
【0082】
態様１１：前記第２の層の前記第１の層とは反対側の一側に追加的な第１の層を成膜する段階をさらに含む、態様１０に記載の方法。
【0083】
態様１２：前記追加的な第１の層の、前記第２の層とは反対側の一側に追加的な第２の層を成膜する段階をさらに含む、態様１１に記載の方法。
【0084】
態様１３：前記多層磁気フィルムの前記磁気損失正接、前記多層磁気フィルムの磁気異方性、またはその両方を調整するために各層の厚さを調整する段階を含む、態様９から１２のいずれか一項に記載の方法。
【0085】
態様１４：態様９から１３のいずれか一項に記載の方法によって形成された多層磁気フィルム。
【0086】
本明細書で使用されるように「フィルム」は、平面層、シートなどを、その他の３次元非平面形態とともに含む。層はさらに、巨視的に連続または不連続でありうる。本明細書で使用されるように、「ある」、「その」及び「少なくとも１つの」は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、量の限定を意味するのではなく、単数及び複数の両方をカバーすることを意図される。例えば、「ある要素」は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、「少なくとも１つの要素」と同じ意味を有する。「または」は、「及び／または」を意味する。本明細書で開示される範囲は、記載されているエンドポイントを含み、独立に組み合わせることが可能である。「組合せ」は、ブレンド、混合物、合金、反応生成物などを含む。また、「それらの組合せ」は、リストが各要素を個別に含むだけでなく、リストの２つ以上の要素の組み合わせや、リストの少なくとも１つの要素と名前のない類似の要素との組み合わせを含むことを意味する。「第１の」、「第２の」などの用語は、本明細書ではいかなる順序も、量も、重要性も意味せず、１つの要素を別の要素から区別するために使用される。特徴の特定の組み合わせが本明細書で説明されたが、これらの特定の組み合わせは例示の目的のためであるだけであり、これらの特徴のいずれかの任意の組み合わせが、明示的にまたは同等に、個別にまたは本明細書で開示された任意の他の特徴と組み合わせて、任意の組み合わせで、全て実施形態に従って採用することができる。そのような組み合わせのいずれか及びすべては、本明細書で想定されており、本開示の範囲内であると考えられる。そうでないと明言されない限り、試験規格は出願日時点で最新である。
【0087】
同一の成分または特性を対象としたすべての範囲のエンドポイントは、エンドポイントを含み、独立して組み合わせることができ、全ての中間点及び範囲を含む。例えば、「最大２５、または５から２５」という範囲は、エンドポイント及び、１０から２３などの「５から２５」の範囲の全ての中間値を含む。
【0088】
特に定義されていない限り、本明細書で使用される技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されているのと同じ意味を有する。引用された全ての特許、特許出願及びその他の文献は、参照により本明細書に完全に組み込まれている。しかし、本出願における用語が、組み込まれた文献における用語と矛盾または対立する場合、本出願における用語が、組み込まれた文献の矛盾する用語に優先する。
【0089】
本開示は、例示的な実施形態を参照して説明してきたが、本開示の範囲を逸脱することなく、様々な変更が可能であり、その要素について等価物が代替されうることは当業者には理解されるであろう。さらに、本開示の本質的な範囲を逸脱することなく、特定の状況または材料を教示に適合させるために多くの変更を行うことができる。したがって、本開示は、本開示を実施するために企図された最良または唯一のものとして開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本開示は、添付の特許請求の範囲内に入る全ての実施形態を含むことが意図される。また、図面及び説明において、例示的な実施形態が開示されており、特定の用語が採用されている場合があるが、特に記載のない限り、一般的かつ説明的な意味でのみ使用されており、限定を目的としたものではない。
【符号の説明】
【0090】
１０ 多層磁気フィルム
１２ 基板
１４ 第１の磁気層
１６ 第２の磁気層
１２ 基板
１４ 第１の磁気層
１６ 第２の磁気層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】