JP2003100543A - 磁性膜の形成方法 - Google Patents
磁性膜の形成方法Info
- Publication number
- JP2003100543A JP2003100543A JP2001296816A JP2001296816A JP2003100543A JP 2003100543 A JP2003100543 A JP 2003100543A JP 2001296816 A JP2001296816 A JP 2001296816A JP 2001296816 A JP2001296816 A JP 2001296816A JP 2003100543 A JP2003100543 A JP 2003100543A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- magnetic film
- film
- sputtering
- target
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Magnetic Heads (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 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有する磁性膜を、量産性良く形成す
ることを可能とする磁性膜の形成方法を提供すること。 【解決手段】 Ｆｅを主成分とし、Ｎを５〜２０原子
％、Ｚｎを１〜３原子％含むと共に、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種の元素を５〜１５原子
％含む組成を有する磁性膜の形成方法であって、アルゴ
ンガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気中において、窒素ガ
ス流量をアルゴンガス流量に対して４〜８％に保ち、基
板を載置する基板ホルダに負の電圧を印加しながらスパ
ッタリングを行なうことで、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磁性膜を量産性
良く形成するが可能となる。
に高飽和磁束密度を有する磁性膜を、量産性良く形成す
ることを可能とする磁性膜の形成方法を提供すること。 【解決手段】 Ｆｅを主成分とし、Ｎを５〜２０原子
％、Ｚｎを１〜３原子％含むと共に、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種の元素を５〜１５原子
％含む組成を有する磁性膜の形成方法であって、アルゴ
ンガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気中において、窒素ガ
ス流量をアルゴンガス流量に対して４〜８％に保ち、基
板を載置する基板ホルダに負の電圧を印加しながらスパ
ッタリングを行なうことで、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磁性膜を量産性
良く形成するが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性膜の形成方法
に関し、特に磁気録画再生装置（ＶＴＲ）や磁気録音再
生装置などの磁気記録再生装置における磁気ヘッドの製
造方法に特徴がある。
に関し、特に磁気録画再生装置（ＶＴＲ）や磁気録音再
生装置などの磁気記録再生装置における磁気ヘッドの製
造方法に特徴がある。
【０００２】
【従来の技術】近年のデジタル技術の進歩に伴い、電子
デバイスなどは急速に細密化／高密度化が進んでおり、
磁気記録分野においても一層の高密度化が求められてい
る。この要求に対応するには、磁気記録媒体の保磁力を
高めると共に、磁気ヘッドの高性能化が必要不可欠であ
り、そのため、磁気ヘッドのトラック幅やギャップ長を
高精度で微細加工する技術に関する研究開発が盛んに行
われている。
デバイスなどは急速に細密化／高密度化が進んでおり、
磁気記録分野においても一層の高密度化が求められてい
る。この要求に対応するには、磁気記録媒体の保磁力を
高めると共に、磁気ヘッドの高性能化が必要不可欠であ
り、そのため、磁気ヘッドのトラック幅やギャップ長を
高精度で微細加工する技術に関する研究開発が盛んに行
われている。
【０００３】高性能磁気ヘッドの代表例としては、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
セラミックなどの非磁性基板で挟持され、このコア材だ
けで磁気回路が構成されるリング型の積層ヘッドや、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
し易く、磁気ギャップ近傍のみに磁性膜を設けたＭＩＧ
ヘッド（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎ−Ｇａｐの略）などが挙げら
れる。このことから、積層ヘッドのコア材としては、等
方的な高透磁率を有する磁性膜が要求され、ＭＩＧヘッ
ドのコア材としては、面内一軸異方性を誘導させた高透
磁率特性を有する磁性膜が要求されている。
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
セラミックなどの非磁性基板で挟持され、このコア材だ
けで磁気回路が構成されるリング型の積層ヘッドや、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
し易く、磁気ギャップ近傍のみに磁性膜を設けたＭＩＧ
ヘッド（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎ−Ｇａｐの略）などが挙げら
れる。このことから、積層ヘッドのコア材としては、等
方的な高透磁率を有する磁性膜が要求され、ＭＩＧヘッ
ドのコア材としては、面内一軸異方性を誘導させた高透
磁率特性を有する磁性膜が要求されている。
【０００４】代表的な磁性膜としては、Ｆｅを主成分と
するＦｅ−Ｍ−Ｎ系膜（但し、ＭはＴａ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種類の元素）が挙げられ、高
密度記録を実現する高保磁力媒体に適用することを目指
し、１Ｔ（テスラ）を越える高飽和磁束密度を有する磁
性膜の研究開発が日夜、活発に行われている。
するＦｅ−Ｍ−Ｎ系膜（但し、ＭはＴａ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種類の元素）が挙げられ、高
密度記録を実現する高保磁力媒体に適用することを目指
し、１Ｔ（テスラ）を越える高飽和磁束密度を有する磁
性膜の研究開発が日夜、活発に行われている。
【０００５】磁性膜の形成方法は、真空技術を用いた蒸
着法やスパッタリング法で行われることが一般的であ
り、中でもスパッタリング法は、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、広範囲に渡って得られ
るため、現在、主流に利用されている薄膜形成技術であ
る。
着法やスパッタリング法で行われることが一般的であ
り、中でもスパッタリング法は、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、広範囲に渡って得られ
るため、現在、主流に利用されている薄膜形成技術であ
る。
【０００６】以下、従来のスパッタリング装置を用いた
Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ磁性膜の形成方法を図７を参照しながら
説明する。
Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ磁性膜の形成方法を図７を参照しながら
説明する。
【０００７】同図は一般的なスパッタリング装置の正面
断面図であり、真空排気システム１０１が接続された真
空チャンバ１０２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１
０５を介して配設され、更にマッチング回路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が接続されている。真空チャンバ１０２内
には薄膜を形成する基板１０８を設置する基板ホルダ１
０９が配置されている。また、スパッタリング電極１０
４に設置されたターゲット１０３と、基板ホルダ１０９
に載置された基板１０８との間には、放電安定待ち時間
やターゲットクリーニングのための放電（プリスパッ
タ）中に、基板１０８にスパッタ粒子が到達することを
防ぐためのシャッタ１２２が配設され、薄膜形成時には
開くようにモータ等の駆動機構（図示せず）が接続され
ている。
断面図であり、真空排気システム１０１が接続された真
空チャンバ１０２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１
０５を介して配設され、更にマッチング回路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が接続されている。真空チャンバ１０２内
には薄膜を形成する基板１０８を設置する基板ホルダ１
０９が配置されている。また、スパッタリング電極１０
４に設置されたターゲット１０３と、基板ホルダ１０９
に載置された基板１０８との間には、放電安定待ち時間
やターゲットクリーニングのための放電（プリスパッ
タ）中に、基板１０８にスパッタ粒子が到達することを
防ぐためのシャッタ１２２が配設され、薄膜形成時には
開くようにモータ等の駆動機構（図示せず）が接続され
ている。
【０００８】また、スパッタリング用ガス１１０（通常
はアルゴンガス）と反応ガス１２０（窒素ガス）はそれ
ぞれ独立した流量調整器１１１と１２１を介して真空チ
ャンバ１０２に接続され、更に、圧力調整バルブ１１２
は真空チャンバ１０２と真空排気システム１０１との間
に配置されている。
はアルゴンガス）と反応ガス１２０（窒素ガス）はそれ
ぞれ独立した流量調整器１１１と１２１を介して真空チ
ャンバ１０２に接続され、更に、圧力調整バルブ１１２
は真空チャンバ１０２と真空排気システム１０１との間
に配置されている。
【０００９】以下、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ磁性膜の形成方法に
おける具体的な動作手順を説明する。
おける具体的な動作手順を説明する。
【００１０】まず、真空チャンバ１０２内を真空ポンプ
等の排気システム１０１にて高真空（１０-5Ｐａ程度）
まで排気し、スパッタリング用ガス１１０と反応ガス１
２０をそれぞれのガス流量調整器１１１及び１２１を通
して導入し、圧力調整バルブ１１２を調整して真空チャ
ンバ１０２内を０．１〜１Ｐａ程度の圧力に保持する。
次に、ターゲット１０３を取付けたスパッタリング電極
１０４に、スパッタリング電源１０７を介して直流或い
は交流の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１０３が成膜される。
等の排気システム１０１にて高真空（１０-5Ｐａ程度）
まで排気し、スパッタリング用ガス１１０と反応ガス１
２０をそれぞれのガス流量調整器１１１及び１２１を通
して導入し、圧力調整バルブ１１２を調整して真空チャ
ンバ１０２内を０．１〜１Ｐａ程度の圧力に保持する。
次に、ターゲット１０３を取付けたスパッタリング電極
１０４に、スパッタリング電源１０７を介して直流或い
は交流の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１０３が成膜される。
【００１１】このとき、基板ホルダ１０９とターゲット
１０３の間に配設されたシャッタ１２２をシャッタ開閉
機構（図示せず）によって開くことで、ターゲット１０
３から飛び出したスパッタ粒子が、放電空間中で窒素ガ
スと反応して、基板ホルダ１０９に設置した基板１０８
上に堆積され、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ磁性膜が形成される。
１０３の間に配設されたシャッタ１２２をシャッタ開閉
機構（図示せず）によって開くことで、ターゲット１０
３から飛び出したスパッタ粒子が、放電空間中で窒素ガ
スと反応して、基板ホルダ１０９に設置した基板１０８
上に堆積され、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ磁性膜が形成される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、近年
の電子デバイスの進歩に伴う薄膜化の流れは止まること
を知らず、磁性膜の形成においても、その膜特性を向上
させるために、Ｆｅを用いて電子デバイスの信頼性を向
上させる技術が注目されている。
の電子デバイスの進歩に伴う薄膜化の流れは止まること
を知らず、磁性膜の形成においても、その膜特性を向上
させるために、Ｆｅを用いて電子デバイスの信頼性を向
上させる技術が注目されている。
【００１３】このことから、Ｆｅ系磁性膜の信頼性を向
上させる手段として、Ｆｅ、Ｔａ、Ｎの他に、第４、第
５の元素を数％添加したＦｅ系磁性膜が開発されてい
る。Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ磁性膜にＺｎを数％添加したＦｅ−
Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ磁性膜もその一つで、磁性膜の耐食性、
信頼性の向上に効果があることが確認されている。Ｆｅ
−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ磁性膜の形成方法に関しても、理論的
にはＦｅ−Ｔａ−Ｎ磁性膜と同様に、Ｆｅ−Ｔａ−Ｚｎ
ターゲットを用いて、アルゴンと窒素の混合ガス雰囲気
中での反応性スパッタ法により形成することが可能であ
る。しかし、ＺｎはＦｅやＴａなどに比べ融点温度が低
いため、高純度なスパッタリングターゲットを生成する
ために用いられる溶解法では、ターゲット生成中にＺｎ
が蒸発してしまい、ターゲット自体を生成することが困
難であるという問題が生じることになる。
上させる手段として、Ｆｅ、Ｔａ、Ｎの他に、第４、第
５の元素を数％添加したＦｅ系磁性膜が開発されてい
る。Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ磁性膜にＺｎを数％添加したＦｅ−
Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ磁性膜もその一つで、磁性膜の耐食性、
信頼性の向上に効果があることが確認されている。Ｆｅ
−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ磁性膜の形成方法に関しても、理論的
にはＦｅ−Ｔａ−Ｎ磁性膜と同様に、Ｆｅ−Ｔａ−Ｚｎ
ターゲットを用いて、アルゴンと窒素の混合ガス雰囲気
中での反応性スパッタ法により形成することが可能であ
る。しかし、ＺｎはＦｅやＴａなどに比べ融点温度が低
いため、高純度なスパッタリングターゲットを生成する
ために用いられる溶解法では、ターゲット生成中にＺｎ
が蒸発してしまい、ターゲット自体を生成することが困
難であるという問題が生じることになる。
【００１４】そこで、図８に示すような、Ｆｅ−Ｔａの
溶解ターゲット２０１にＺｎのチップ２０２を膜組成が
最適になるように貼り付けたターゲットや、図９に示す
ような、Ｆｅ−Ｔａ３０１とＺｎ３０２のターゲット
を、最適膜組成が得られるような割合（間隔）で複数枚
バッキングプレート３０３に貼り合わせた複合ターゲッ
ト等を用いることが考案されている。しかし、上述する
方法で生成されたターゲットを使用したスパッタリング
法では、磁性膜が形成される基板表面で、部分的にＺｎ
−ｒｉｃｈ或いは、Ｚｎ−ｐｏｏｒな領域ができてしま
う可能性があり、大面積において均質な磁性膜を得るこ
とが困難であるという問題を有することになる。
溶解ターゲット２０１にＺｎのチップ２０２を膜組成が
最適になるように貼り付けたターゲットや、図９に示す
ような、Ｆｅ−Ｔａ３０１とＺｎ３０２のターゲット
を、最適膜組成が得られるような割合（間隔）で複数枚
バッキングプレート３０３に貼り合わせた複合ターゲッ
ト等を用いることが考案されている。しかし、上述する
方法で生成されたターゲットを使用したスパッタリング
法では、磁性膜が形成される基板表面で、部分的にＺｎ
−ｒｉｃｈ或いは、Ｚｎ−ｐｏｏｒな領域ができてしま
う可能性があり、大面積において均質な磁性膜を得るこ
とが困難であるという問題を有することになる。
【００１５】更に、焼結法を利用して焼結ターゲットを
生成する方法も考案されている。この方法は、金属或い
はその化合物の粉末を所望の割合で混合させ、焼結する
ことで焼結ターゲットを生成し、このターゲットを用い
てスパッタリングすることで、薄膜形成する方法であ
る。このターゲットを用いれば大面積を有する基板にお
いても比較的容易に基板面内で均質な薄膜を得ることが
可能となるが、焼結ターゲットは前述する溶解ターゲッ
トに比べ、ターゲット材としての純度や密度が低いこと
が多く、形成された薄膜も溶解ターゲットに比べ、不純
物の混入や膜構造欠陥が発生しやすいという問題を有す
ることになる。
生成する方法も考案されている。この方法は、金属或い
はその化合物の粉末を所望の割合で混合させ、焼結する
ことで焼結ターゲットを生成し、このターゲットを用い
てスパッタリングすることで、薄膜形成する方法であ
る。このターゲットを用いれば大面積を有する基板にお
いても比較的容易に基板面内で均質な薄膜を得ることが
可能となるが、焼結ターゲットは前述する溶解ターゲッ
トに比べ、ターゲット材としての純度や密度が低いこと
が多く、形成された薄膜も溶解ターゲットに比べ、不純
物の混入や膜構造欠陥が発生しやすいという問題を有す
ることになる。
【００１６】図１０はＦｅ−Ｔａ−Ｚｎの焼結ターゲッ
トを用いて、アルゴンガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気
中で反応性スパッタリング法により形成したＦｅ−Ｔａ
−Ｚｎ−Ｎ磁性膜を、５４０℃で１時間程度、無磁界真
空中で熱処理した後のＢ−Ｈ曲線である。このように、
従来の反応性スパッタリング法では、保磁力Ｈｃが約１
０００ＡＴ／ｍと大きくなってしまっており、良好な特
性が得られていないことが分かる。無論、磁気ヘッド等
のコア材としては保磁力Ｈｃが小さい（＜２０ＡＴ／
ｍ）磁性膜が必要であり、更に、積層型ヘッドのコア材
としては、膜面内に等方的な高透磁率を有する磁性膜が
必要である。また、ＭＩＧヘッドや薄膜ヘッド等のコア
材としては、面内一軸磁気異方性を誘導させた高透磁率
特性を有する磁性膜がそれぞれ要求される。
トを用いて、アルゴンガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気
中で反応性スパッタリング法により形成したＦｅ−Ｔａ
−Ｚｎ−Ｎ磁性膜を、５４０℃で１時間程度、無磁界真
空中で熱処理した後のＢ−Ｈ曲線である。このように、
従来の反応性スパッタリング法では、保磁力Ｈｃが約１
０００ＡＴ／ｍと大きくなってしまっており、良好な特
性が得られていないことが分かる。無論、磁気ヘッド等
のコア材としては保磁力Ｈｃが小さい（＜２０ＡＴ／
ｍ）磁性膜が必要であり、更に、積層型ヘッドのコア材
としては、膜面内に等方的な高透磁率を有する磁性膜が
必要である。また、ＭＩＧヘッドや薄膜ヘッド等のコア
材としては、面内一軸磁気異方性を誘導させた高透磁率
特性を有する磁性膜がそれぞれ要求される。
【００１７】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、磁気ヘッドに要求される所望の磁気異方性を有す
る高透磁率や高飽和磁束密度を示す磁性膜を効率良く形
成することを可能とする磁性膜の形成方法を提供するも
のである。
ので、磁気ヘッドに要求される所望の磁気異方性を有す
る高透磁率や高飽和磁束密度を示す磁性膜を効率良く形
成することを可能とする磁性膜の形成方法を提供するも
のである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載された磁性膜の形成方法は、Ｆｅ
を主成分とし、Ｎを５〜２０原子％、Ｚｎを１〜３原子
％含むと共に、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なく
とも１種の元素を５〜１５原子％含む組成を有する磁性
膜の形成方法であって、アルゴンガスと窒素ガスの混合
ガス雰囲気中において、窒素ガス流量をアルゴンガス流
量に対して４〜８％に保ち、基板を載置する基板ホルダ
に負の電圧を印加しながらスパッタリングを行なうこと
を特徴とする。
めに、請求項１に記載された磁性膜の形成方法は、Ｆｅ
を主成分とし、Ｎを５〜２０原子％、Ｚｎを１〜３原子
％含むと共に、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なく
とも１種の元素を５〜１５原子％含む組成を有する磁性
膜の形成方法であって、アルゴンガスと窒素ガスの混合
ガス雰囲気中において、窒素ガス流量をアルゴンガス流
量に対して４〜８％に保ち、基板を載置する基板ホルダ
に負の電圧を印加しながらスパッタリングを行なうこと
を特徴とする。
【００１９】請求項２に記載された磁性膜の形成方法
は、請求項１記載の磁性膜の形成方法において、Ｆｅを
主成分とし、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくと
も１種の元素を５〜１５原子％含むと共に、Ｚｎを３〜
１５原子％含有するターゲットを用いてスパッタリング
を行なうことを特徴とする。
は、請求項１記載の磁性膜の形成方法において、Ｆｅを
主成分とし、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくと
も１種の元素を５〜１５原子％含むと共に、Ｚｎを３〜
１５原子％含有するターゲットを用いてスパッタリング
を行なうことを特徴とする。
【００２０】請求項３に記載された磁性膜の形成方法
は、請求項１または２記載の磁性膜の形成方法におい
て、前記基板ホルダに印加する電圧が０．０８Ｗ／ｃｍ
2〜０．１６Ｗ／ｃｍ2であることを特徴とする。
は、請求項１または２記載の磁性膜の形成方法におい
て、前記基板ホルダに印加する電圧が０．０８Ｗ／ｃｍ
2〜０．１６Ｗ／ｃｍ2であることを特徴とする。
【００２１】なお、前記基板ホルダに印加する電圧を
０．０５Ｗ／ｃｍ2〜０．２５Ｗ／ｃｍ2で実験した場合
でも、良好な結果が得られる。
０．０５Ｗ／ｃｍ2〜０．２５Ｗ／ｃｍ2で実験した場合
でも、良好な結果が得られる。
【００２２】上記解決手段によれば、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磁性膜を量産性よく形成すること
ができる。
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磁性膜を量産性よく形成すること
ができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１に本実施
形態に係るスパッタリング装置の全体構成である。
形態に係るスパッタリング装置の全体構成である。
【００２４】図１（ａ）はスパッタリング装置の正面断
面図、同図（ｂ）はその平面断面図を示す。図１におい
て、真空排気系１が接続された真空チャンバ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が接続されている。このスパッタリング電
極４は、図１（ｂ）のように、基板ホルダ９の外周面と
対向して、複数（図例では４基）配置されている。
面図、同図（ｂ）はその平面断面図を示す。図１におい
て、真空排気系１が接続された真空チャンバ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が接続されている。このスパッタリング電
極４は、図１（ｂ）のように、基板ホルダ９の外周面と
対向して、複数（図例では４基）配置されている。
【００２５】真空チャンバ２内には側周面上に基板８を
載置できる円筒形の基板ホルダ９が配置され、その中心
軸１４を中心に自転できるように、モータ等の回転機構
１５が接続される。また、基板ホルダ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。更に、スパッタリン
グ用ガス１０（通常はアルゴンガス）の導入系１１に加
え、反応性スパッタリング用ガス１７及び該導入系１８
が接続されている。
載置できる円筒形の基板ホルダ９が配置され、その中心
軸１４を中心に自転できるように、モータ等の回転機構
１５が接続される。また、基板ホルダ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。更に、スパッタリン
グ用ガス１０（通常はアルゴンガス）の導入系１１に加
え、反応性スパッタリング用ガス１７及び該導入系１８
が接続されている。
【００２６】このようなスパッタリング装置を利用して
磁性膜の成膜形成を行なうには、まず、真空チャンバ２
内を真空ポンプ等の真空排気系１により高真空（１０-5
Ｐａ程度）まで排気し、アルゴンガスなどの放電ガス１
０をガス流量調整器１１を調整することで真空チャンバ
２内に導入し、圧力調整バルブ１２を調整して真空チャ
ンバ２内の圧力を０．１〜１Ｐａ程度に保持する。
磁性膜の成膜形成を行なうには、まず、真空チャンバ２
内を真空ポンプ等の真空排気系１により高真空（１０-5
Ｐａ程度）まで排気し、アルゴンガスなどの放電ガス１
０をガス流量調整器１１を調整することで真空チャンバ
２内に導入し、圧力調整バルブ１２を調整して真空チャ
ンバ２内の圧力を０．１〜１Ｐａ程度に保持する。
【００２７】次に、基板８を取付けた基板ホルダ９を自
転させると共に、ターゲット３を取付けたスパッタリン
グ電極４にスパッタリング用電源７を介して直流或いは
交流の負の電圧を印加することでプラズマを発生させる
ことで、ターゲット３がスパッタされる。そして、飛び
出したスパッタ粒子が、基板ホルダ９に載置された基板
８上に堆積されることで、薄膜が形成される。
転させると共に、ターゲット３を取付けたスパッタリン
グ電極４にスパッタリング用電源７を介して直流或いは
交流の負の電圧を印加することでプラズマを発生させる
ことで、ターゲット３がスパッタされる。そして、飛び
出したスパッタ粒子が、基板ホルダ９に載置された基板
８上に堆積されることで、薄膜が形成される。
【００２８】なお、基板８に形成する薄膜が反応性ガス
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１０を導入し、ガス流量調整器
１８を調整することで、上述する両ガスの割合を調整す
る。
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１０を導入し、ガス流量調整器
１８を調整することで、上述する両ガスの割合を調整す
る。
【００２９】以下、図２を参照しながらＦｅ−Ｔａ−Ｚ
ｎ焼結ターゲットとＳｉＯ2ターゲットを使用し、基板
８上に、Ｆｅ−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ膜とＳｉＯ2膜の多層磁
性膜を形成する具体的な方法を説明する。更に、図３及
び図４を用いて該磁性膜の特性（Ｂ−Ｈ曲線と初透磁
率）を説明する。
ｎ焼結ターゲットとＳｉＯ2ターゲットを使用し、基板
８上に、Ｆｅ−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ膜とＳｉＯ2膜の多層磁
性膜を形成する具体的な方法を説明する。更に、図３及
び図４を用いて該磁性膜の特性（Ｂ−Ｈ曲線と初透磁
率）を説明する。
【００３０】図２は本実施形態に係るスパッタリング装
置の概略平面図であり、真空チャンバ２内に配置される
スパッタリングターゲット３は、Ｆｅ−Ｔａ−Ｚｎ焼結
ターゲット１枚とＳｉＯ2ターゲット１枚（いずれも、
３８１ｍｍ×１２７ｍｍ）を使用している。
置の概略平面図であり、真空チャンバ２内に配置される
スパッタリングターゲット３は、Ｆｅ−Ｔａ−Ｚｎ焼結
ターゲット１枚とＳｉＯ2ターゲット１枚（いずれも、
３８１ｍｍ×１２７ｍｍ）を使用している。
【００３１】このような状況で、まず、真空チャンバ２
内にアルゴンガスと窒素ガスをそれぞれ１００ｓｃｃ
ｍ、５ｓｃｃｍの流量で導入する。更に、基板ホルダ９
に負のバイアス電圧を１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源でＲ
Ｆ電力を４８０Ｗ（電力密度０．０８Ｗ／ｃｍ2）印加
することで、真空チャンバ２内にプラズマを発生させ、
プラズマの作用によって、基板８上にＦｅ−Ｔａ−Ｚｎ
−Ｎ膜を０．４μｍだけ形成する。次に、真空チャンバ
２内のスパッタ圧力を０．９３Ｐａにし、アルゴンガス
を１００ｓｃｃｍの流量で導入しながら、スパッタ電力
を２ｋＷに設定し、基板ホルダ９を１０ｒｐｍの回転速
度で回転させながら、ＳｉＯ2膜を５ｎｍ形成する。こ
のような処理工程を繰り返し行い、基板８上にＦｅ−Ｔ
ａ−Ｚｎ−Ｎ膜を６層形成し、ＳｉＯ2膜を５層形成す
ることで、全体膜厚で約２．４μｍの多層磁性膜を形成
する。
内にアルゴンガスと窒素ガスをそれぞれ１００ｓｃｃ
ｍ、５ｓｃｃｍの流量で導入する。更に、基板ホルダ９
に負のバイアス電圧を１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源でＲ
Ｆ電力を４８０Ｗ（電力密度０．０８Ｗ／ｃｍ2）印加
することで、真空チャンバ２内にプラズマを発生させ、
プラズマの作用によって、基板８上にＦｅ−Ｔａ−Ｚｎ
−Ｎ膜を０．４μｍだけ形成する。次に、真空チャンバ
２内のスパッタ圧力を０．９３Ｐａにし、アルゴンガス
を１００ｓｃｃｍの流量で導入しながら、スパッタ電力
を２ｋＷに設定し、基板ホルダ９を１０ｒｐｍの回転速
度で回転させながら、ＳｉＯ2膜を５ｎｍ形成する。こ
のような処理工程を繰り返し行い、基板８上にＦｅ−Ｔ
ａ−Ｚｎ−Ｎ膜を６層形成し、ＳｉＯ2膜を５層形成す
ることで、全体膜厚で約２．４μｍの多層磁性膜を形成
する。
【００３２】図３は熱処理後のＦｅ−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎの
代表的なＢ−Ｈ曲線（磁束密度と磁場との関係）を示
し、図４は基板中心からの距離と初透磁率μ’との関係
（１０ｋＨｚ時）を示す。なお、図４における基板中心
からの距離とは、基板ホルダ９に対して垂直方向（基板
ホルダ９の回転方向に対して９０°の方向）を考えた場
合、符号のマイナスが基板中心より上側、プラスが下側
であることを表す。また、 白丸（○）と黒丸（●）は
それぞれ、基板ホルダ９の回転方向と基板ホルダ９の回
転方向に対して９０°方向の初透磁率を表す。
代表的なＢ−Ｈ曲線（磁束密度と磁場との関係）を示
し、図４は基板中心からの距離と初透磁率μ’との関係
（１０ｋＨｚ時）を示す。なお、図４における基板中心
からの距離とは、基板ホルダ９に対して垂直方向（基板
ホルダ９の回転方向に対して９０°の方向）を考えた場
合、符号のマイナスが基板中心より上側、プラスが下側
であることを表す。また、 白丸（○）と黒丸（●）は
それぞれ、基板ホルダ９の回転方向と基板ホルダ９の回
転方向に対して９０°方向の初透磁率を表す。
【００３３】図３より０°方向のＢ−Ｈ曲線の保磁力Ｈ
ｃはＨｃ＜１６ＡＴ／ｍと十分小さく、μ’０°を示す
白丸も５０００以上の値を示し、極めて良好な磁性膜が
形成されていることがわかる。また、磁気異方性の向き
がほぼ一定に揃っていることから、本実施形態によって
形成する多層磁性膜は、ＭＩＧヘッドのコア材などの一
軸磁気異方性を必要とする電子デバイスに有効である。
また、一度に多数の基板を処理できるため、量産性良く
形成することができる。
ｃはＨｃ＜１６ＡＴ／ｍと十分小さく、μ’０°を示す
白丸も５０００以上の値を示し、極めて良好な磁性膜が
形成されていることがわかる。また、磁気異方性の向き
がほぼ一定に揃っていることから、本実施形態によって
形成する多層磁性膜は、ＭＩＧヘッドのコア材などの一
軸磁気異方性を必要とする電子デバイスに有効である。
また、一度に多数の基板を処理できるため、量産性良く
形成することができる。
【００３４】なお、本実施形態では、特にＦｅ−Ｔａ−
Ｚｎ−Ｎ膜とＳｉＯ2膜の多層磁性膜を一例として挙げ
たが、Ｆｅ−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ単層膜の場合でも問題はな
い。
Ｚｎ−Ｎ膜とＳｉＯ2膜の多層磁性膜を一例として挙げ
たが、Ｆｅ−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ単層膜の場合でも問題はな
い。
【００３５】以上のように、真空チャンバ内にＦｅ−Ｔ
ａ−Ｚｎ焼結ターゲットとＳｉＯ2ターゲットとを配置
させ、基板を載置する基板ホルダを回転させながら、ア
ルゴンガスと窒素ガスを導入することで前記基板上に成
膜することで、高透磁率で高飽和磁束密度の磁性膜を形
成することが可能となる。
ａ−Ｚｎ焼結ターゲットとＳｉＯ2ターゲットとを配置
させ、基板を載置する基板ホルダを回転させながら、ア
ルゴンガスと窒素ガスを導入することで前記基板上に成
膜することで、高透磁率で高飽和磁束密度の磁性膜を形
成することが可能となる。
【００３６】（第２の実施形態）第１の実施形態では、
基板ホルダ９に印加する電力を４８０Ｗ（電力密度０．
０８Ｗ／ｃｍ2）と一定にした場合を示したが、本実施
形態は、第１の実施形態と動作手順は同様であるが、基
板ホルダ９に印加する電力を９６０Ｗとした場合を取り
上げる。
基板ホルダ９に印加する電力を４８０Ｗ（電力密度０．
０８Ｗ／ｃｍ2）と一定にした場合を示したが、本実施
形態は、第１の実施形態と動作手順は同様であるが、基
板ホルダ９に印加する電力を９６０Ｗとした場合を取り
上げる。
【００３７】図５は上記条件で多層磁性膜を形成した場
合の代表的なＢ−Ｈ曲線を示し、図６は基板中心からの
距離と初透磁率μ’との関係（１０ｋＨｚ時）を示す。
図５及び図６から、第１の実施形態１とは逆に、９０°
方向のＢ−Ｈ曲線の保磁力がＨｃ＜１６ＡＴ／ｍと十分
に小さく、μ’９０°を示す黒丸も５０００以上の値を
示し、極めて良好な磁性膜が形成されていることがわか
る。
合の代表的なＢ−Ｈ曲線を示し、図６は基板中心からの
距離と初透磁率μ’との関係（１０ｋＨｚ時）を示す。
図５及び図６から、第１の実施形態１とは逆に、９０°
方向のＢ−Ｈ曲線の保磁力がＨｃ＜１６ＡＴ／ｍと十分
に小さく、μ’９０°を示す黒丸も５０００以上の値を
示し、極めて良好な磁性膜が形成されていることがわか
る。
【００３８】つまり、Ｆｅ−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ膜を形成す
る際に、基板ホルダ９に印加する電力を制御すること
で、良好な磁性膜が得られることだけでなく、その磁気
異方性の向きを制御することが可能となる。また、多層
磁性膜の形成時において、例えば、奇数層目に形成され
るＦｅ−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ膜の基板バイアスを、４８０Ｗ
とし、偶数層目に形成されるＦｅ−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ膜の
基板バイアスを９６０Ｗと制御することで、多層磁性膜
全体では等方的な特性を得ることが可能となる。つま
り、磁気異方性に関して等方的であるため、前記積層ヘ
ッド等のコア材として最適な磁性膜であると言える。
る際に、基板ホルダ９に印加する電力を制御すること
で、良好な磁性膜が得られることだけでなく、その磁気
異方性の向きを制御することが可能となる。また、多層
磁性膜の形成時において、例えば、奇数層目に形成され
るＦｅ−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ膜の基板バイアスを、４８０Ｗ
とし、偶数層目に形成されるＦｅ−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ膜の
基板バイアスを９６０Ｗと制御することで、多層磁性膜
全体では等方的な特性を得ることが可能となる。つま
り、磁気異方性に関して等方的であるため、前記積層ヘ
ッド等のコア材として最適な磁性膜であると言える。
【００３９】以上のように、基板ホルダに印加する電力
を制御することで、良好な磁性膜が得られることだけで
なく、その磁気異方性の向きをも制御することが可能と
なる。
を制御することで、良好な磁性膜が得られることだけで
なく、その磁気異方性の向きをも制御することが可能と
なる。
【００４０】
【発明の効果】本発明の磁性膜の形成方法によれば、ア
ルゴンガスと窒素ガスの流量比を一定範囲に保ち、真空
チャンバ内に配置されるターゲットに印加する電力を制
御することで、高透磁率で高飽和磁束密度の磁性膜を形
成することが可能となる。
ルゴンガスと窒素ガスの流量比を一定範囲に保ち、真空
チャンバ内に配置されるターゲットに印加する電力を制
御することで、高透磁率で高飽和磁束密度の磁性膜を形
成することが可能となる。
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１におけるスパッ
タリング装置の正面断面図 （ｂ）は本発明の実施の形態１におけるスパッタリング
装置の平面断面図
タリング装置の正面断面図 （ｂ）は本発明の実施の形態１におけるスパッタリング
装置の平面断面図
【図２】第１の実施形態に係るスパッタリング装置の概
略平面図
略平面図
【図３】第１の実施形態に係る多層磁性膜のＢ−Ｈ曲線
を示す図
を示す図
【図４】第１の実施形態に係る多層磁性膜の初透磁率を
基板中心からの距離を示す図
基板中心からの距離を示す図
【図５】第２の実施形態に係る多層磁性膜のＢ−Ｈ曲線
を示す図
を示す図
【図６】第２の実施形態に係る多層磁性膜の初透磁率を
基板中心からの距離を示す図
基板中心からの距離を示す図
【図７】従来技術における一般的なスパッタリング装置
の正面断面図
の正面断面図
【図８】（ａ）従来技術に係るＺｎチップを貼り付けた
一般的なＦｅ−Ｔａターゲットを示す平面図 （ｂ）従来技術に係るＺｎチップを貼り付けた一般的な
Ｆｅ−Ｔａターゲットを示す断面図
一般的なＦｅ−Ｔａターゲットを示す平面図 （ｂ）従来技術に係るＺｎチップを貼り付けた一般的な
Ｆｅ−Ｔａターゲットを示す断面図
【図９】（ａ）従来技術に係るＦｅ−ＴａとＺｎからな
るターゲットを示す平面図 （ｂ）従来技術に係るＦｅ−ＴａとＺｎからなるターゲ
ットを示す断面図
るターゲットを示す平面図 （ｂ）従来技術に係るＦｅ−ＴａとＺｎからなるターゲ
ットを示す断面図
【図１０】従来技術における一般的な反応性スパッタ法
によるＦｅ−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ磁性膜のＢ−Ｈ曲線を示す
図
によるＦｅ−Ｔａ−Ｚｎ−Ｎ磁性膜のＢ−Ｈ曲線を示す
図
３ スパッタリングターゲット
４ スパッタリング電極
８ 基板
９ 円筒形基板ホルダ
１６ バイアス用電源
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 足立 博史
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） 5D093 AA01 FA16 HA17 JA01
5E049 AA01 BA12 GC02
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｆｅを主成分とし、Ｎを５〜２０原子
％、Ｚｎを１〜３原子％含むと共に、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種の元素を５〜１５原子
％含む組成を有する磁性膜の形成方法であって、 アルゴンガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気中において、
アルゴンガス流量に対する窒素ガス流量の割合を４〜８
％に保ち、基板を載置する基板ホルダに負の電圧を印加
しながらスパッタリングを行なうことを特徴とする磁性
膜の形成方法。 - 【請求項２】 Ｆｅを主成分とし、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種の元素を５〜１５原子％含
むと共に、Ｚｎを３〜１５原子％含有するターゲットを
用いてスパッタリングを行なうことを特徴とする請求項
１記載の磁性膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記基板ホルダに印加する電圧が０．０
８Ｗ／ｃｍ2〜０．１６Ｗ／ｃｍ2であることを特徴とす
る請求項１または２記載の磁性膜の形成方法。 - 【請求項４】 前記基板ホルダに印加する電圧が０．０
５Ｗ／ｃｍ2〜０．２５Ｗ／ｃｍ2であることを特徴とす
る請求項１または２記載の磁性膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001296816A JP2003100543A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 磁性膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001296816A JP2003100543A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 磁性膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003100543A true JP2003100543A (ja) | 2003-04-04 |
Family
ID=19117986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001296816A Pending JP2003100543A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 磁性膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003100543A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007243007A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | ノイズ抑制構造体、多層プリント回路基板およびその製造方法 |
| JP2020517832A (ja) * | 2017-04-27 | 2020-06-18 | エヴァテック・アーゲー | 軟磁性多層堆積装置、製造の方法、および磁性多層体 |
-
2001
- 2001-09-27 JP JP2001296816A patent/JP2003100543A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007243007A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | ノイズ抑制構造体、多層プリント回路基板およびその製造方法 |
| JP2020517832A (ja) * | 2017-04-27 | 2020-06-18 | エヴァテック・アーゲー | 軟磁性多層堆積装置、製造の方法、および磁性多層体 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5403457A (en) | Method for making soft magnetic film | |
| TW200407450A (en) | Fabrication of nanocomposite thin films for high density magnetic recording media | |
| JPH02161617A (ja) | 面内記録型磁気記録体の製造方法 | |
| JP2003100543A (ja) | 磁性膜の形成方法 | |
| JP3108637B2 (ja) | 軟磁性薄膜の製造方法 | |
| JP2000012366A (ja) | 軟磁性膜の製造方法 | |
| JP5981564B2 (ja) | 磁気記録媒体及びその製造方法 | |
| JP2710441B2 (ja) | 軟磁性積層膜 | |
| JP4673735B2 (ja) | 磁気記録媒体及びその製造方法 | |
| JPH03283111A (ja) | 磁気記録媒体の製造方法 | |
| JP2001110044A (ja) | 垂直磁気記録媒体の製造方法 | |
| JP2001202611A (ja) | 磁気記録媒体、磁気記録媒体製造方法、および情報再生装置 | |
| JPH06151226A (ja) | 膜磁石の形成方法 | |
| JPH10261520A (ja) | 磁性記録媒体及びその製造方法 | |
| JPH04219912A (ja) | 希土類薄膜磁石の形成方法 | |
| JP2006073157A (ja) | 磁気記録媒体及びその製造方法 | |
| JP2010102759A (ja) | 磁気記録媒体の製造方法、磁気記録媒体、磁気記録装置、及び磁気記録媒体の製造装置 | |
| JPH03112114A (ja) | 磁性膜の製造方法およびこれに用いる合金ターゲット | |
| JP2000100622A (ja) | 磁性薄膜およびこれを用いた磁気ヘッド | |
| JP2001134928A (ja) | 下地層付き基板、磁気記録媒体及び磁気記録装置 | |
| JPH0645146A (ja) | 軟磁性膜の製造方法 | |
| JP2000150234A (ja) | 薄膜磁石およびその製造方法 | |
| JPS61207006A (ja) | パーマロイ薄膜及び垂直磁気記録媒体の製造方法 | |
| JPH05335169A (ja) | 磁性薄膜の形成方法 | |
| JPS63291213A (ja) | 磁気記録媒体及びその製造法 |