JP2525211B2 - オ―ステナイト構造を有するＦｅ系合金薄膜の製造方法 - Google Patents
オ―ステナイト構造を有するＦｅ系合金薄膜の製造方法Info
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- JP2525211B2 JP2525211B2 JP62294120A JP29412087A JP2525211B2 JP 2525211 B2 JP2525211 B2 JP 2525211B2 JP 62294120 A JP62294120 A JP 62294120A JP 29412087 A JP29412087 A JP 29412087A JP 2525211 B2 JP2525211 B2 JP 2525211B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、スパッタリングによりオーステナイトの結
晶構造を有した非磁性のFe系合金薄膜を安価に且つ容易
に製造する方法に関する。
晶構造を有した非磁性のFe系合金薄膜を安価に且つ容易
に製造する方法に関する。
［技術背景］ 現在、磁性薄膜として注目されているメタル系の磁性
薄膜は一般に耐蝕性が良くないため、その表面に磁性を
損なわない耐蝕性膜を施す必要がある。ステンレス鋼は
耐蝕性に優れた材料の１つであり、上記耐蝕性膜として
ステンレス鋼の薄膜を用いることが考えられる。但し此
の場合、核ステンレス鋼薄膜は非磁性であるオーステナ
イト構造を有するものでなければならない。ところが、
従来の方法によって得られるFe系合金薄膜はフェライト
単相構造か、或いはフェライト構造とオーステナイト構
造との混合層であっても、フェライト構造が主体であ
り、オーステナイト構造を有するFe系合金薄膜を製造す
るのが難しい。
薄膜は一般に耐蝕性が良くないため、その表面に磁性を
損なわない耐蝕性膜を施す必要がある。ステンレス鋼は
耐蝕性に優れた材料の１つであり、上記耐蝕性膜として
ステンレス鋼の薄膜を用いることが考えられる。但し此
の場合、核ステンレス鋼薄膜は非磁性であるオーステナ
イト構造を有するものでなければならない。ところが、
従来の方法によって得られるFe系合金薄膜はフェライト
単相構造か、或いはフェライト構造とオーステナイト構
造との混合層であっても、フェライト構造が主体であ
り、オーステナイト構造を有するFe系合金薄膜を製造す
るのが難しい。
例えば、従来、Fe系合金薄膜を製造する方法として、
電気鍍金法、或いは物理的方法である真空蒸着法、スパ
ッタリング法等が知られている。此れ等のうち、スパッ
タリング法は、スパッタ室内部に、薄膜材料をターゲッ
トとして基板に面して設け、スパッタガス雰囲気中で薄
膜材料に高電圧を印加し、該薄膜材料を放電蒸発させて
基板上に付着させ、薄膜を形成する方法である。此のス
パッタリング法は、合金をスパッタする際にも、ターゲ
ット材料に近い組成を有する薄膜を形成できる利点を有
する。
電気鍍金法、或いは物理的方法である真空蒸着法、スパ
ッタリング法等が知られている。此れ等のうち、スパッ
タリング法は、スパッタ室内部に、薄膜材料をターゲッ
トとして基板に面して設け、スパッタガス雰囲気中で薄
膜材料に高電圧を印加し、該薄膜材料を放電蒸発させて
基板上に付着させ、薄膜を形成する方法である。此のス
パッタリング法は、合金をスパッタする際にも、ターゲ
ット材料に近い組成を有する薄膜を形成できる利点を有
する。
ところが、オーステナイトFe合金として最も多用され
ている18Cr−8Ni−Feステンレス鋼（SUS304）をターゲ
ットとして、従来のスパッタリングを行なうと、基板上
に形成される薄膜はフェライト構造になる。
ている18Cr−8Ni−Feステンレス鋼（SUS304）をターゲ
ットとして、従来のスパッタリングを行なうと、基板上
に形成される薄膜はフェライト構造になる。
本発明者は、オーステナイト構造を主体とするFe系合
金薄膜を製造できるスパッタリング法の開発を試み、オ
ーステナイト安定化元素であるＮをスパッタガス中に導
入すれば、薄膜中にＮを熱平衡状態以上に固溶でき、此
れにより薄膜の結晶構造をオーステナイト構造にするこ
とが出来る知見を得た。
金薄膜を製造できるスパッタリング法の開発を試み、オ
ーステナイト安定化元素であるＮをスパッタガス中に導
入すれば、薄膜中にＮを熱平衡状態以上に固溶でき、此
れにより薄膜の結晶構造をオーステナイト構造にするこ
とが出来る知見を得た。
［発明の効果］ 本発明によれば、スパッタリング法により基体上にFe
系合金薄膜を形成する際，オーステナイト系ステンレス
鋼をターゲットとし且つ窒素ガス又はアンモニアガスを
含有するスパッタガス雰囲気でスパッタリングすること
を特徴とする非磁性Fe系合金薄膜の製造方法が提供され
る。また、その好適な実施態様として、上記スパッタガ
ス組成が元素比でN/Ar＝0.02〜2.0である上記方法が提
供される。
系合金薄膜を形成する際，オーステナイト系ステンレス
鋼をターゲットとし且つ窒素ガス又はアンモニアガスを
含有するスパッタガス雰囲気でスパッタリングすること
を特徴とする非磁性Fe系合金薄膜の製造方法が提供され
る。また、その好適な実施態様として、上記スパッタガ
ス組成が元素比でN/Ar＝0.02〜2.0である上記方法が提
供される。
本発明においては、ターゲットとしてオーステナイト
系ステンレス鋼を用いることと、N2あるいはNH3を含有
するスパッタガスを用いる以外は通常のスパッタリング
法による。基板の材質、印加電圧の大きさ等他の条件は
適宜定めることが出来る。
系ステンレス鋼を用いることと、N2あるいはNH3を含有
するスパッタガスを用いる以外は通常のスパッタリング
法による。基板の材質、印加電圧の大きさ等他の条件は
適宜定めることが出来る。
スパッタリングにおいてはArガスを主体とするスパッ
タガスが通常用いられる。本発明においては該Arガスに
N2ガスが混合されたスパッタガスを用いる。Arガスを単
独に用いた場合には、ターゲットにオーステナイト構造
のステンレス鋼を用いても、基板上に形成された薄膜の
結晶構造は大部分がフェライト構造になる。スパッタガ
ス中にＮが存在することにより、薄膜の構造がオーステ
ナイト構造となる。此の理由は、スパッタ雰囲気は極め
て活性な状態にあり、此処にN2あるいはNH3が導入され
ると、オーステナイト安定化元素であるＮが薄膜に熱平
衡状態以上に固溶されるためであると推察される。有効
なＮ量の下限はN/Ar≒0.02である。Ｎ量がこの値より低
過ぎるとオーステナイト安定化効果が得られない。N/Ar
比が大きいほど薄膜中のＮ濃度が高くなり、オーステナ
イト構造の比率が高くなる。一例では、N/Ar＝0.6のと
き、オーステナイト単相構造の薄膜となる。他方、スパ
ッタガス中のＮ量が多すぎると、ターゲット表面に窒化
物が沈着してスパッタリング速度が低下し、且つ薄膜の
密着性も低下する。この点を考慮し、N/Arは2.0以下に
定められる。
タガスが通常用いられる。本発明においては該Arガスに
N2ガスが混合されたスパッタガスを用いる。Arガスを単
独に用いた場合には、ターゲットにオーステナイト構造
のステンレス鋼を用いても、基板上に形成された薄膜の
結晶構造は大部分がフェライト構造になる。スパッタガ
ス中にＮが存在することにより、薄膜の構造がオーステ
ナイト構造となる。此の理由は、スパッタ雰囲気は極め
て活性な状態にあり、此処にN2あるいはNH3が導入され
ると、オーステナイト安定化元素であるＮが薄膜に熱平
衡状態以上に固溶されるためであると推察される。有効
なＮ量の下限はN/Ar≒0.02である。Ｎ量がこの値より低
過ぎるとオーステナイト安定化効果が得られない。N/Ar
比が大きいほど薄膜中のＮ濃度が高くなり、オーステナ
イト構造の比率が高くなる。一例では、N/Ar＝0.6のと
き、オーステナイト単相構造の薄膜となる。他方、スパ
ッタガス中のＮ量が多すぎると、ターゲット表面に窒化
物が沈着してスパッタリング速度が低下し、且つ薄膜の
密着性も低下する。この点を考慮し、N/Arは2.0以下に
定められる。
［実施例および比較例］ 実施例 １ オーステナイト系ステンレス鋼SUS310Sをターゲット
に用い、ArとN2の混合ガス（N2/Ar＝0.1）を導入してFe
−Sm系磁性合金からなる基体上に薄膜を形成した。以
下、実施例においてArとＮの量比は便宜上N2/Arの流量
比較で示した。一方、比較のため、導入ガスをAr単独の
ガスに変え、他は本実施例と同一条件で基体上に薄膜を
形成した。本実施例に係る薄膜のＸ線回析の結果を第１
図（Ａ）に示す。また比較試料の薄膜のＸ線回析の結果
を第１図（Ｂ）に示す。
に用い、ArとN2の混合ガス（N2/Ar＝0.1）を導入してFe
−Sm系磁性合金からなる基体上に薄膜を形成した。以
下、実施例においてArとＮの量比は便宜上N2/Arの流量
比較で示した。一方、比較のため、導入ガスをAr単独の
ガスに変え、他は本実施例と同一条件で基体上に薄膜を
形成した。本実施例に係る薄膜のＸ線回析の結果を第１
図（Ａ）に示す。また比較試料の薄膜のＸ線回析の結果
を第１図（Ｂ）に示す。
第１図（Ａ）に示すように本発明に係る薄膜はオース
テナイト単相構造を有する。一方、第１図（Ｂ）に示す
ように比較試料の薄膜ほ一部にオーステナイト構造が存
在するもののフェライト構造である。
テナイト単相構造を有する。一方、第１図（Ｂ）に示す
ように比較試料の薄膜ほ一部にオーステナイト構造が存
在するもののフェライト構造である。
実施例 ２ オーステナイト系ステンレス鋼SUS304をターゲットに
用い、N2ガスとArガスとの流量比を夫々0.1、0.3に設定
した他は実施例１と同一の条件で基体上に薄膜を形成し
た。また、比較のため、導入ガスをAr単独のガスに変
え、他は本実施例と同一条件で基体上に薄膜を形成し
た。本実施例に係る薄膜のＸ線回析の結果を第２図
（Ａ）及び第２図（Ｂ）に示す。また比較試料に薄膜の
Ｘ線回析の結果を第２図（Ｃ）に示す。
用い、N2ガスとArガスとの流量比を夫々0.1、0.3に設定
した他は実施例１と同一の条件で基体上に薄膜を形成し
た。また、比較のため、導入ガスをAr単独のガスに変
え、他は本実施例と同一条件で基体上に薄膜を形成し
た。本実施例に係る薄膜のＸ線回析の結果を第２図
（Ａ）及び第２図（Ｂ）に示す。また比較試料に薄膜の
Ｘ線回析の結果を第２図（Ｃ）に示す。
第２図（Ａ）に示すようにN3/Ar＝0.1のとき、形成さ
れた薄膜にはオーステナイト構造とフェライト構造が混
在する。但しフェライト構造の部分は極く僅かであり、
オーステナイト構造が主体である。また同図（Ｂ）に示
すようにN2/Ar＝0.3のときには薄膜の結晶構造はオース
テナイト単相構造である。このようにN2/Ar比が高いほ
ど薄膜中のＮ濃度が高く、オーステナイト構造が形成さ
れやすい。
れた薄膜にはオーステナイト構造とフェライト構造が混
在する。但しフェライト構造の部分は極く僅かであり、
オーステナイト構造が主体である。また同図（Ｂ）に示
すようにN2/Ar＝0.3のときには薄膜の結晶構造はオース
テナイト単相構造である。このようにN2/Ar比が高いほ
ど薄膜中のＮ濃度が高く、オーステナイト構造が形成さ
れやすい。
一方、第２図（Ｃ）に示すように比較試料の薄膜はフ
ェライト単相構造であり、オーステナイト構造は形成さ
れない 実施例 ３ N2ガスとArガスとの流量比を夫々0.1、0.5、1.0、1.5
に設定する以外は実施例１と同一の条件で、基板上に薄
膜を形成した。成膜速度は夫々次の通りであった。
ェライト単相構造であり、オーステナイト構造は形成さ
れない 実施例 ３ N2ガスとArガスとの流量比を夫々0.1、0.5、1.0、1.5
に設定する以外は実施例１と同一の条件で、基板上に薄
膜を形成した。成膜速度は夫々次の通りであった。
N2/Ar＝1.5の場合には薄膜が粉化し、密着性が極めて
低いものであった。以下のように導入ガス中のN2量が増
加するにつれて次第に成膜速度が低下する。この理由は
ターゲット表面に窒化物が付着する為であると考えられ
る。また、N2/Ar比が1.5を越えると、密着性の良い薄膜
を得ることが出来ない。
低いものであった。以下のように導入ガス中のN2量が増
加するにつれて次第に成膜速度が低下する。この理由は
ターゲット表面に窒化物が付着する為であると考えられ
る。また、N2/Ar比が1.5を越えると、密着性の良い薄膜
を得ることが出来ない。
実施例 ４ オーステナイト系ステンレス鋼SUS304をターゲットに
用い、N2ガスとArガスとの流量比を夫々0.005、0.01に
設定した他は実施例１と同一の条件で基体上に薄膜を形
成した。
用い、N2ガスとArガスとの流量比を夫々0.005、0.01に
設定した他は実施例１と同一の条件で基体上に薄膜を形
成した。
N2/Ar＝0.005の場合には、全くN2ガスを導入しなかっ
た場合と同様に、得られた薄膜はフェライト単相構造で
あった。一方、N2/Ar＝0.01の場合には、第３図に示す
ように薄膜の結晶構造はフェライト構造とオーステナイ
ト構造との混合相であり、薄膜中でのＮによるオーステ
ナイト安定化効果が認められた。
た場合と同様に、得られた薄膜はフェライト単相構造で
あった。一方、N2/Ar＝0.01の場合には、第３図に示す
ように薄膜の結晶構造はフェライト構造とオーステナイ
ト構造との混合相であり、薄膜中でのＮによるオーステ
ナイト安定化効果が認められた。
［発明の効果］ 本発明の方法によれば、オーステナイト構造を主体と
するFe系合金薄膜をスパッタリング法を用いて安価に且
つ容易に製造することが出来る。
するFe系合金薄膜をスパッタリング法を用いて安価に且
つ容易に製造することが出来る。
第１図（Ａ）、第２図（Ａ）、（Ｂ）は夫々本発明の実
施例１、２に係る薄膜のＸ線回析結果を示すグラフ、第
１図（Ｂ）、第２図（Ｃ）は夫々実施例１、２で述べた
比較試料の薄膜のＸ線回析結果を示すグラフ、第３図は
実施例４の薄膜のＸ線回析結果を示すグラフである。 図中 α−フェライト構造のピーク、 γ−オーステナイト構造のピーク
施例１、２に係る薄膜のＸ線回析結果を示すグラフ、第
１図（Ｂ）、第２図（Ｃ）は夫々実施例１、２で述べた
比較試料の薄膜のＸ線回析結果を示すグラフ、第３図は
実施例４の薄膜のＸ線回析結果を示すグラフである。 図中 α−フェライト構造のピーク、 γ−オーステナイト構造のピーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−158306（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−45911（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−148809（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−87004（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】スパッタリング法により基体上にFe系合金
薄膜を形成する際，オーステナイト系ステンレス鋼をタ
ーゲットとし且つ窒素ガス又はアンモニアガスを含有す
るスパッタガス雰囲気でスパッタリングすることを特徴
とする非磁性Fe系合金薄膜の製造方法。 - 【請求項２】スパッタガス雰囲気は，元素比でN/Ar＝0.
02〜2.0のガス組成である特許請求の範囲第１項記載の
非磁性Fe系合金薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62294120A JP2525211B2 (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | オ―ステナイト構造を有するＦｅ系合金薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62294120A JP2525211B2 (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | オ―ステナイト構造を有するＦｅ系合金薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01136965A JPH01136965A (ja) | 1989-05-30 |
| JP2525211B2 true JP2525211B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=17803550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62294120A Expired - Lifetime JP2525211B2 (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | オ―ステナイト構造を有するＦｅ系合金薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2525211B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0227806B2 (ja) * | 1982-03-09 | 1990-06-20 | Nippon Mining Co | Kohowajikajiseizairyooyobisonoseizohoho |
| JPH0618136B2 (ja) * | 1984-12-21 | 1994-03-09 | 株式会社日立製作所 | 負荷時タツプ切換装置 |
| GB2169096A (en) * | 1984-12-28 | 1986-07-02 | Int Standard Electric Corp | Joining optical fibres using numerical aperture transformer |
-
1987
- 1987-11-24 JP JP62294120A patent/JP2525211B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01136965A (ja) | 1989-05-30 |
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