JP2001059167A - 白金族−Ｍｎ合金ターゲット - Google Patents
白金族−Ｍｎ合金ターゲットInfo
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- JP2001059167A JP2001059167A JP11233732A JP23373299A JP2001059167A JP 2001059167 A JP2001059167 A JP 2001059167A JP 11233732 A JP11233732 A JP 11233732A JP 23373299 A JP23373299 A JP 23373299A JP 2001059167 A JP2001059167 A JP 2001059167A
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
- H01F41/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE]
- H01F41/301—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying ultrathin or granular layers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 膜中の酸素量を低減できる新規な白金族−Ｍ
ｎ合金ターゲットを提供する。 【解決手段】 Ｍｎよりも安定な酸化物を形成し、かつ
非磁性である元素群から一種類以上を、総計で10〜1000
ppm添加した白金族−Ｍｎ合金ターゲットである。
ｎ合金ターゲットを提供する。 【解決手段】 Ｍｎよりも安定な酸化物を形成し、かつ
非磁性である元素群から一種類以上を、総計で10〜1000
ppm添加した白金族−Ｍｎ合金ターゲットである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】磁気ディスクなどに使用され
るＧＭＲ（巨大磁気抵抗）ヘッドの製造等に適用できる
反強磁性を得ることができる白金族−Ｍｎ合金ターゲッ
トに関する。
るＧＭＲ（巨大磁気抵抗）ヘッドの製造等に適用できる
反強磁性を得ることができる白金族−Ｍｎ合金ターゲッ
トに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＭＲヘッドでは、ピン層の磁化方位を
固定するために、ピン層に隣接して反強磁性層を成膜す
る。特開平10-91921号などによると、この反強磁性層に
は、白金族元素とMnの合金が使用されている。ここでい
う白金族元素とは、化学的に厳密な族では無く、慣用的
に用いられている意味であり、具体的にはRu,Rh,Pd,Os,
Ir,Ptを指す。
固定するために、ピン層に隣接して反強磁性層を成膜す
る。特開平10-91921号などによると、この反強磁性層に
は、白金族元素とMnの合金が使用されている。ここでい
う白金族元素とは、化学的に厳密な族では無く、慣用的
に用いられている意味であり、具体的にはRu,Rh,Pd,Os,
Ir,Ptを指す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】GMRヘッドの標準的な
工程では、ヘッドを構成する各層は、スパッタリングプ
ロセスによって成膜される。このスパッタリングに使用
されるターゲットは、粉末焼結、HIP(Hot Isostatic
Press)、HP(Hot Press)、溶解など種々の方法で製造す
ることが考えられる。一般に、膜特性（交換結合磁界強
度）上、膜中の酸素量は低いことが望ましいとされてい
る。従って、成膜に使用するターゲット中の酸素量も微
量であることが必要とされている。通常は、酸化物の標
準生成自由エネルギーと反応速度の温度依存性および反
応界面積の関係から、粉末材よりも溶解材の方が酸素量
をより低く引き下げる事が出来る。
工程では、ヘッドを構成する各層は、スパッタリングプ
ロセスによって成膜される。このスパッタリングに使用
されるターゲットは、粉末焼結、HIP(Hot Isostatic
Press)、HP(Hot Press)、溶解など種々の方法で製造す
ることが考えられる。一般に、膜特性（交換結合磁界強
度）上、膜中の酸素量は低いことが望ましいとされてい
る。従って、成膜に使用するターゲット中の酸素量も微
量であることが必要とされている。通常は、酸化物の標
準生成自由エネルギーと反応速度の温度依存性および反
応界面積の関係から、粉末材よりも溶解材の方が酸素量
をより低く引き下げる事が出来る。
【０００４】しかしながら、Mnは、Fe系素材の脱酸素材
として使用されることからも明らかなように酸素との親
和力の高い元素であり、更に、Mnは溶湯の蒸気圧が高い
ために、十分な真空精練を行うことが困難であり、溶存
酸素量を100ppm以下に引き下げることは極めて困難であ
る。揮発精練、帯溶融精練、固相電解精練など特殊な精
練法を使用すれば、酸素量100ppm以下のターゲット材を
製造出来る可能性はあるが、コストが高く、生産の安定
性が低い。そこで、ターゲット材中の酸素が成膜した膜
の特性、特に交換結合磁界強度に与える影響を緩和する
必要がある。本発明の目的は膜中の酸素量を低減できる
新規な白金族−Ｍｎ合金ターゲットを提供することであ
る。
として使用されることからも明らかなように酸素との親
和力の高い元素であり、更に、Mnは溶湯の蒸気圧が高い
ために、十分な真空精練を行うことが困難であり、溶存
酸素量を100ppm以下に引き下げることは極めて困難であ
る。揮発精練、帯溶融精練、固相電解精練など特殊な精
練法を使用すれば、酸素量100ppm以下のターゲット材を
製造出来る可能性はあるが、コストが高く、生産の安定
性が低い。そこで、ターゲット材中の酸素が成膜した膜
の特性、特に交換結合磁界強度に与える影響を緩和する
必要がある。本発明の目的は膜中の酸素量を低減できる
新規な白金族−Ｍｎ合金ターゲットを提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した現
状の白金族−Mn合金ターゲットにおける膜酸素量の問題
を解決するための方法について、ターゲット材組成とい
う面から検討し、本発明に到達した。すなわち本発明
は、Mnよりも安定な酸化物を形成し、かつ非磁性である
元素群から一種類以上を、総計で10〜1000ppm添加した
白金族−Mn合金ターゲットである。
状の白金族−Mn合金ターゲットにおける膜酸素量の問題
を解決するための方法について、ターゲット材組成とい
う面から検討し、本発明に到達した。すなわち本発明
は、Mnよりも安定な酸化物を形成し、かつ非磁性である
元素群から一種類以上を、総計で10〜1000ppm添加した
白金族−Mn合金ターゲットである。
【０００６】
【発明の実施の形態】従来のターゲット材は、膜中の不
純物を低減するために、合金元素の添加を避け、可能な
限り高純度な合金を製造することを主眼において開発さ
れてきた。しかし、本発明者らの研究の結果、若干量の
強還元性元素をターゲットに添加した場合に、膜の交換
結合磁界強度が向上することを見出した。但し、ここで
言う強還元性元素とは、Mnよりも安定な酸化物を形成す
る元素のことを意味し、かつ非磁性な元素、典型的な例
としては、C,Al,Mg,Ca,Ti,Zr,Hf,希土類元素などが挙げ
られる。これは、若干量の強還元性元素が膜中の酸素の
Mnとの結合を切り離して、強還元性元素との間に強固な
安定化合物を形成する、ないしは、格子中の強還元性元
素近傍に酸素集合雰囲気を形成するためであると推測さ
れる。
純物を低減するために、合金元素の添加を避け、可能な
限り高純度な合金を製造することを主眼において開発さ
れてきた。しかし、本発明者らの研究の結果、若干量の
強還元性元素をターゲットに添加した場合に、膜の交換
結合磁界強度が向上することを見出した。但し、ここで
言う強還元性元素とは、Mnよりも安定な酸化物を形成す
る元素のことを意味し、かつ非磁性な元素、典型的な例
としては、C,Al,Mg,Ca,Ti,Zr,Hf,希土類元素などが挙げ
られる。これは、若干量の強還元性元素が膜中の酸素の
Mnとの結合を切り離して、強還元性元素との間に強固な
安定化合物を形成する、ないしは、格子中の強還元性元
素近傍に酸素集合雰囲気を形成するためであると推測さ
れる。
【０００７】また、上述した添加元素を非磁性である元
素に限定したのは、磁性体であると膜中の磁気特性を乱
す恐れがあるためである。また、本発明における添加元
素量としては10〜1000ppmに限定した。これは、10ppm未
満では、存在量自体が少なすぎて磁気特性が改善されな
いこと、また1000ppmを越えると非磁性元素の影響が大
きくなりすぎて磁気特性が劣化するためである。添加量
が多い場合には、添加元素が介在物としてターゲット材
中に析出する量が多くなり、パーティクルを誘発するな
どの悪影響もある。
素に限定したのは、磁性体であると膜中の磁気特性を乱
す恐れがあるためである。また、本発明における添加元
素量としては10〜1000ppmに限定した。これは、10ppm未
満では、存在量自体が少なすぎて磁気特性が改善されな
いこと、また1000ppmを越えると非磁性元素の影響が大
きくなりすぎて磁気特性が劣化するためである。添加量
が多い場合には、添加元素が介在物としてターゲット材
中に析出する量が多くなり、パーティクルを誘発するな
どの悪影響もある。
【０００８】本発明のターゲットの製造においては、た
とえば、真空溶解法を利用して、白金族−Mn合金ターゲ
ットを製造することができる。この時、耐火物起因の酸
素量増加を抑制するために、るつぼ耐火材質としては、
酸化物の安定性が高く、溶湯からのかじりの少ないマグ
ネシア、カルシア、ジルコニア、アルミナなどを使用す
ることが望ましい。本発明の添加元素は、蒸発量を考慮
した合金の添加を行う。たとえば、成分調整によって組
成コントロールが可能な場合には、初装でまず元素添加
しておき追装で調整したり、溶解の最後に添加すること
も可能である。
とえば、真空溶解法を利用して、白金族−Mn合金ターゲ
ットを製造することができる。この時、耐火物起因の酸
素量増加を抑制するために、るつぼ耐火材質としては、
酸化物の安定性が高く、溶湯からのかじりの少ないマグ
ネシア、カルシア、ジルコニア、アルミナなどを使用す
ることが望ましい。本発明の添加元素は、蒸発量を考慮
した合金の添加を行う。たとえば、成分調整によって組
成コントロールが可能な場合には、初装でまず元素添加
しておき追装で調整したり、溶解の最後に添加すること
も可能である。
【０００９】
【実施例】純Mnと白金族として純Ptを初装脱酸素材の溶
解原料として、蒸発分を見越して目的組成に合致するよ
うに調整し、マグネシアるつぼに充填、真空排気を行な
った。これを、600℃で、15分間保持し、以下に示す真
空溶解を行なった。チャンバーを真空排気してから、予
熱を開始する。充分に予熱後に、投入電力を増大して、
材料を溶落させる。溶落後、沸騰しないように真空度を
調整しながら、15分間保持する真空精練を行った。表１
に示す合金元素の添加は、真空溶解の終了後に行った。
これは、精練中の蒸発によって、組成ズレを引き起こす
のを防止するためである。真空溶解が終了した溶湯は、
真空中において、鋳型に鋳込み、インゴットを製造し
た。鋳造したインゴットは、切断、研磨工程を経てター
ゲットとしてφ100ｍｍ×5ｍｍtに加工し、ボンディン
グ、表面仕上げを行った。
解原料として、蒸発分を見越して目的組成に合致するよ
うに調整し、マグネシアるつぼに充填、真空排気を行な
った。これを、600℃で、15分間保持し、以下に示す真
空溶解を行なった。チャンバーを真空排気してから、予
熱を開始する。充分に予熱後に、投入電力を増大して、
材料を溶落させる。溶落後、沸騰しないように真空度を
調整しながら、15分間保持する真空精練を行った。表１
に示す合金元素の添加は、真空溶解の終了後に行った。
これは、精練中の蒸発によって、組成ズレを引き起こす
のを防止するためである。真空溶解が終了した溶湯は、
真空中において、鋳型に鋳込み、インゴットを製造し
た。鋳造したインゴットは、切断、研磨工程を経てター
ゲットとしてφ100ｍｍ×5ｍｍtに加工し、ボンディン
グ、表面仕上げを行った。
【００１０】上記ターゲットを使用し、Ar圧力0.3Pa、
投入電力500Wで、DCマグネトロンスパッタリングを行
い、膜厚30nmの膜試料を基板上に成膜した。基板として
は、#7059ガラス上に10nmのTaを成膜し、その上にパー
マロイを10nm成膜した積層下地膜を有する基板を使用し
た。成膜後、磁気特性評価装置で、交換結合磁界強度を
測定した。ターゲット組成と、そのターゲットを使用し
て成膜した膜の交換結合磁界強度の対応を表１に示す。
投入電力500Wで、DCマグネトロンスパッタリングを行
い、膜厚30nmの膜試料を基板上に成膜した。基板として
は、#7059ガラス上に10nmのTaを成膜し、その上にパー
マロイを10nm成膜した積層下地膜を有する基板を使用し
た。成膜後、磁気特性評価装置で、交換結合磁界強度を
測定した。ターゲット組成と、そのターゲットを使用し
て成膜した膜の交換結合磁界強度の対応を表１に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】添加元素が10ppm以上の場合には、交換結
合磁界強度が向上している。添加元素が、1000ppmを超
えると、交換結合磁界強度が低下する。従って、添加物
量の上限は、合金主成分組成、スパッタ条件などにも強
く依存する量であると考えられるが、目安としては、10
00ppm程度が上限であると考えられる。また、パーティ
クル発生を意味するアーク発生回数を見ても、添加量10
00ppm以上で増加し始める傾向が見られることから、こ
の点から考えても添加量の上限は1000ppm程度であると
考えられる。なお、表１には挙げていないが、るつぼ材
質の一部を構成するMgだけは、意図して添加した場合以
外にも不純物として、すべての実験において1〜2ppm程
度検出されているが、Al,Ti,Ca,Yなどは意図して添加し
た場合を除き、全て1ppm以下であった。
合磁界強度が向上している。添加元素が、1000ppmを超
えると、交換結合磁界強度が低下する。従って、添加物
量の上限は、合金主成分組成、スパッタ条件などにも強
く依存する量であると考えられるが、目安としては、10
00ppm程度が上限であると考えられる。また、パーティ
クル発生を意味するアーク発生回数を見ても、添加量10
00ppm以上で増加し始める傾向が見られることから、こ
の点から考えても添加量の上限は1000ppm程度であると
考えられる。なお、表１には挙げていないが、るつぼ材
質の一部を構成するMgだけは、意図して添加した場合以
外にも不純物として、すべての実験において1〜2ppm程
度検出されているが、Al,Ti,Ca,Yなどは意図して添加し
た場合を除き、全て1ppm以下であった。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、酸素量の低い膜を成膜
することが可能となり、GMRヘッド製造にとって欠くこ
とのできない技術となる。
することが可能となり、GMRヘッド製造にとって欠くこ
とのできない技術となる。
Claims (1)
- 【請求項１】 Mnよりも安定な酸化物を形成し、かつ、
非磁性である元素群から一種類以上を、総計で10〜1000
ppm添加したことを特徴とする白金族−Mn合金ターゲッ
ト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11233732A JP2001059167A (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 白金族−Ｍｎ合金ターゲット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11233732A JP2001059167A (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 白金族−Ｍｎ合金ターゲット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001059167A true JP2001059167A (ja) | 2001-03-06 |
Family
ID=16959716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11233732A Pending JP2001059167A (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 白金族−Ｍｎ合金ターゲット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001059167A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003064473A (ja) * | 2001-08-24 | 2003-03-05 | Toshiba Corp | スパッタリングターゲット、反強磁性体膜、それを具備する磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリ |
-
1999
- 1999-08-20 JP JP11233732A patent/JP2001059167A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003064473A (ja) * | 2001-08-24 | 2003-03-05 | Toshiba Corp | スパッタリングターゲット、反強磁性体膜、それを具備する磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリ |
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