JP2748982B2 - 薄膜形成方法及び薄膜装置、素子、電子・磁気装置、情報記録再生装置並びに信号処理装置 - Google Patents
薄膜形成方法及び薄膜装置、素子、電子・磁気装置、情報記録再生装置並びに信号処理装置Info
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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、薄膜形成方法及び薄膜装置、素子、電子・
磁気装置、情報記録再生装置並びに信号処理装置に係
る。
磁気装置、情報記録再生装置並びに信号処理装置に係
る。
［従来の技術］ 近年、薄膜の形成方法、結晶作成方法として様々な技
術が提案されている。例えば、薄膜の作成方法としては
薄膜ハンドブック（日本学術振興会第131委員会編、オ
ーム著）で報じられているように、蒸着、スパッタ、CV
D法等があり、バルクの単結晶育成方法としては結晶工
学ハンドブック（結晶工学ハンドブック編集委員会編、
共立出版）に報じられているように、ゾーンメルト法、
チョコラルスキー法等が有名である。
術が提案されている。例えば、薄膜の作成方法としては
薄膜ハンドブック（日本学術振興会第131委員会編、オ
ーム著）で報じられているように、蒸着、スパッタ、CV
D法等があり、バルクの単結晶育成方法としては結晶工
学ハンドブック（結晶工学ハンドブック編集委員会編、
共立出版）に報じられているように、ゾーンメルト法、
チョコラルスキー法等が有名である。
［発明の解決しようとする課題］ 上記従来技術は、それぞれ結晶成長の制御に有効であ
るが、結晶成長面での機械的振動の効果に関しては考慮
されていない。
るが、結晶成長面での機械的振動の効果に関しては考慮
されていない。
本発明の目的は、初期結晶成長面での機械的振動の効
果を利用する薄膜形成方法及び薄膜形成装置を提供する
ことにある。
果を利用する薄膜形成方法及び薄膜形成装置を提供する
ことにある。
また、本発明の他の目的は、初期結晶成長面での機械
的振動の効果を利用して形成された薄膜を有する素子等
を提供することにある。
的振動の効果を利用して形成された薄膜を有する素子等
を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の第１の要旨は、基体表面に薄膜を形成させる
薄膜作成方法において、該基体ないし基体表面に振動を
与えながら薄膜を形成するとき、該薄膜の形成は、スパ
ッタリング法、蒸着法又はCVD法であり、該基体表面に
弾性表面波による励振を加え、該弾性表面波の励振振幅
を1.5〜3.0nmとしたことを特徴とする薄膜形成方法に存
在する。
薄膜作成方法において、該基体ないし基体表面に振動を
与えながら薄膜を形成するとき、該薄膜の形成は、スパ
ッタリング法、蒸着法又はCVD法であり、該基体表面に
弾性表面波による励振を加え、該弾性表面波の励振振幅
を1.5〜3.0nmとしたことを特徴とする薄膜形成方法に存
在する。
本発明の第２の要旨は、基体表面に薄膜を形成させる
薄膜作成装置において、該基体の表面に、弾性表面波に
よる励振を加えるための励振手段と、該弾性表面波の反
射を抑圧するための吸音材とを、対向させて設け、該励
振手段と該吸音材との間に位置する基体表面上に薄膜を
形成することを特徴とする薄膜形成装置に存在する。
薄膜作成装置において、該基体の表面に、弾性表面波に
よる励振を加えるための励振手段と、該弾性表面波の反
射を抑圧するための吸音材とを、対向させて設け、該励
振手段と該吸音材との間に位置する基体表面上に薄膜を
形成することを特徴とする薄膜形成装置に存在する。
本発明の第３の要旨は、基体と、該基体上に形成され
た少なくとも１層の薄膜とを少なくとも有する素子にお
いて、該薄膜の少なくとも１層は該基体表面に請求項１
乃至３のいずれか１項に記載の薄膜形成方法により形成
された薄膜であることを特徴とする素子に存在する。
た少なくとも１層の薄膜とを少なくとも有する素子にお
いて、該薄膜の少なくとも１層は該基体表面に請求項１
乃至３のいずれか１項に記載の薄膜形成方法により形成
された薄膜であることを特徴とする素子に存在する。
本発明の第４の要旨は、基体と、該基体上に形成され
た少なくとも１層の薄膜とを少なくとも有する素子を集
積させて構成した電子・磁気装置において、該薄膜の少
なくとも１層は該基体表面に請求項１乃至３のいずれか
１項に記載の薄膜形成方法により形成された薄膜である
ことを特徴とする電子・磁気装置に存在する。
た少なくとも１層の薄膜とを少なくとも有する素子を集
積させて構成した電子・磁気装置において、該薄膜の少
なくとも１層は該基体表面に請求項１乃至３のいずれか
１項に記載の薄膜形成方法により形成された薄膜である
ことを特徴とする電子・磁気装置に存在する。
本発明の第５の要旨は、情報の記録・再生を行うため
の情報記録再生装置において、情報記憶媒体装置とし
て、記録層が基体表面に請求項１乃至３のいずれか１項
に記載の薄膜形成方法により形成された薄膜である情報
記憶媒体装置を用い、記録ヘッドとして、コア部が基体
表面に請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜形成
方法により形成された薄膜である記録ヘッドを用いて構
成されたことを特徴とする情報記録再生装置に存在す
る。
の情報記録再生装置において、情報記憶媒体装置とし
て、記録層が基体表面に請求項１乃至３のいずれか１項
に記載の薄膜形成方法により形成された薄膜である情報
記憶媒体装置を用い、記録ヘッドとして、コア部が基体
表面に請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜形成
方法により形成された薄膜である記録ヘッドを用いて構
成されたことを特徴とする情報記録再生装置に存在す
る。
本発明の第６の要旨は、情報の入力、記録、処理、出
力を行う情報処理装置において、記録部は記録層が基体
表面に請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜形成
方法により形成された薄膜である情報記憶媒体装置を用
い、処理部は基体表面に請求項１乃至３のいずれか１項
に記載の薄膜形成装置により形成された薄膜を有する半
導体装置を用いて構成したことを特徴とする情報処理装
置に存在する。
力を行う情報処理装置において、記録部は記録層が基体
表面に請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜形成
方法により形成された薄膜である情報記憶媒体装置を用
い、処理部は基体表面に請求項１乃至３のいずれか１項
に記載の薄膜形成装置により形成された薄膜を有する半
導体装置を用いて構成したことを特徴とする情報処理装
置に存在する。
［作用］ 発明者等は初期結晶成長面に機械的振動を与えると、
結晶粒の成長が変化することを見出した。その知見に従
えば、結晶作成時に上記の手法により振動を与える事に
より、結晶成長の制御が可能となり、その結果、良好な
各種特性を有する薄膜の形成を行うことができ、ひいて
は、高い信頼性を有する各種素子、電子・磁気装置を得
ることが可能となる。また、誤り率の低い情報記録再生
装置、高い処理速度を有する情報処理装置を提供するこ
とも可能となる。
結晶粒の成長が変化することを見出した。その知見に従
えば、結晶作成時に上記の手法により振動を与える事に
より、結晶成長の制御が可能となり、その結果、良好な
各種特性を有する薄膜の形成を行うことができ、ひいて
は、高い信頼性を有する各種素子、電子・磁気装置を得
ることが可能となる。また、誤り率の低い情報記録再生
装置、高い処理速度を有する情報処理装置を提供するこ
とも可能となる。
［実施例及び参考例］ （第１実施例） 以下、本発明の第１実施例を第１図〜第10図により説
明する。
明する。
本例では、基体１として圧電性を有する128゜Ｙ−Ｘ
LiNbO3基板１を用いその表面にすだれ状電極２を設け
た。
LiNbO3基板１を用いその表面にすだれ状電極２を設け
た。
すだれ状電極２の両端に高周波電界（45MHz）を信号
源３により加え弾性表面波５を励振した。
源３により加え弾性表面波５を励振した。
また、基板１の端面からの反射を抑圧するため、吸音
材４を塗布している。薄膜の形成領域６は粒子の流れ７
をマスクにより制限して形成している。基板１上への薄
膜形成法として、本例ではD.C.マグネトロンスパッタ法
を用いた。ターゲットは（83.0wt％Ni−15.7wt％Fe−1.
0wt％Mo−その他0.3wt％）の組成を有するパーマロイを
用いた。
材４を塗布している。薄膜の形成領域６は粒子の流れ７
をマスクにより制限して形成している。基板１上への薄
膜形成法として、本例ではD.C.マグネトロンスパッタ法
を用いた。ターゲットは（83.0wt％Ni−15.7wt％Fe−1.
0wt％Mo−その他0.3wt％）の組成を有するパーマロイを
用いた。
第２図は第１実施例で用いるスパッタ装置の基板ホル
ダー部の断面図である。基板１は、ホルダー本体10に面
して基板押え８により固定され、次にマスク９が取付け
られる。高周波信号は電源端子11から導線12を介してす
だれ状電極２に供給される。また、成膜室の真空はＯ−
リング13により保たれる。第３図はホルダ本体10、基板
押え８、マスク９を拡大して示している。
ダー部の断面図である。基板１は、ホルダー本体10に面
して基板押え８により固定され、次にマスク９が取付け
られる。高周波信号は電源端子11から導線12を介してす
だれ状電極２に供給される。また、成膜室の真空はＯ−
リング13により保たれる。第３図はホルダ本体10、基板
押え８、マスク９を拡大して示している。
すだれ状電極２で励振された弾性表面波５のエネルギ
ーのほとんどは吸音材４により吸収され、熱エネルギー
に変換される。従って、信号源３の電圧を増加すると基
板温度が上昇する。第４図は印加電圧と基板の上昇温度
との関係を示している。この測定は、対数の少ないすだ
れ状電極（対数が少ないため弾性表面波への影響が少な
い。）を基板上に設け、その通過周波数特性の極のずれ
から温度を求めた。
ーのほとんどは吸音材４により吸収され、熱エネルギー
に変換される。従って、信号源３の電圧を増加すると基
板温度が上昇する。第４図は印加電圧と基板の上昇温度
との関係を示している。この測定は、対数の少ないすだ
れ状電極（対数が少ないため弾性表面波への影響が少な
い。）を基板上に設け、その通過周波数特性の極のずれ
から温度を求めた。
成膜の条件は、Arガス圧を6mTorr、成膜速度を30nm/m
in.とし、膜厚を30nmとした。第５図は信号源の印加電
圧、基板温度、励振振幅と異方性磁界Hkの関係を示して
いる。基板温度は第４図から求め、励振振幅は素子のコ
ンダクタンスと開口より求めた。また、励振なしの場合
は、同等の基板温度となるように、ヒーターで加熱し
た。第５図において、励振が有る場合と無い場合を比べ
ると、印加電圧8V付近（励振振幅で15Å〜30Å）で大き
く異なる事が分かる。即ち、励振が有る場合は無い場合
に比べて、磁化容易方向が異なる事がわかる。第６図は
同様に、印加電圧、励振振幅、基板温度と構造因子Ｓと
の関係を示している。構造因子Ｓは動的微分磁化率を測
る事により求めた。測定方法の詳細は、電子情報通信学
会磁気記録研究会技術研究報告MR89−（1989）に詳し
い。第７図は同様に、印加電圧、励振振幅、基板温度と
飽和磁化Hcの関係を示している。両図から、励振の有る
場合と無い場合を比べると、やはり同様に、印加電圧8V
付近で異なる結果となっている。この結果から、励振電
圧8V付近の膜の結晶粒径が小さくなっている事が予想さ
れる。そこで、それぞれの膜のSEM写真をとった。第８
図は室温における、励振を加えない状態で作成した膜の
SEM写真である。結晶粒界がはっきりした比較的結晶粒
の大きい試料が得られている。第９図は印加電圧8Vとし
た時の試料のSEM写真である。粒界が明確でなく、表面
はかなり平滑化され、かなり小さい粒径となっている。
第10図は印加電圧9Vの試料のSEM写真である。粒界が明
確化してきており、比較的結晶粒径も大きい。
in.とし、膜厚を30nmとした。第５図は信号源の印加電
圧、基板温度、励振振幅と異方性磁界Hkの関係を示して
いる。基板温度は第４図から求め、励振振幅は素子のコ
ンダクタンスと開口より求めた。また、励振なしの場合
は、同等の基板温度となるように、ヒーターで加熱し
た。第５図において、励振が有る場合と無い場合を比べ
ると、印加電圧8V付近（励振振幅で15Å〜30Å）で大き
く異なる事が分かる。即ち、励振が有る場合は無い場合
に比べて、磁化容易方向が異なる事がわかる。第６図は
同様に、印加電圧、励振振幅、基板温度と構造因子Ｓと
の関係を示している。構造因子Ｓは動的微分磁化率を測
る事により求めた。測定方法の詳細は、電子情報通信学
会磁気記録研究会技術研究報告MR89−（1989）に詳し
い。第７図は同様に、印加電圧、励振振幅、基板温度と
飽和磁化Hcの関係を示している。両図から、励振の有る
場合と無い場合を比べると、やはり同様に、印加電圧8V
付近で異なる結果となっている。この結果から、励振電
圧8V付近の膜の結晶粒径が小さくなっている事が予想さ
れる。そこで、それぞれの膜のSEM写真をとった。第８
図は室温における、励振を加えない状態で作成した膜の
SEM写真である。結晶粒界がはっきりした比較的結晶粒
の大きい試料が得られている。第９図は印加電圧8Vとし
た時の試料のSEM写真である。粒界が明確でなく、表面
はかなり平滑化され、かなり小さい粒径となっている。
第10図は印加電圧9Vの試料のSEM写真である。粒界が明
確化してきており、比較的結晶粒径も大きい。
以上、本実施例により、結晶成長界面への励振が、結
晶粒径の縮小化を来し、表面の平滑化に有利であること
が分かった。
晶粒径の縮小化を来し、表面の平滑化に有利であること
が分かった。
（第１参考例） 第11図は本発明の第１参考例であるチョコラルスキー
型単結晶炉の断面図である。単結晶の原材料はるつぼ18
内に入れられ、ヒーター15により溶解された溶融液14は
単結晶16に接している。るつぼ18の底部には超音波振動
子17が取付けられている。超音波振動子17により加えら
れた機械的振動は結晶成長界面に到達し、結晶成長の平
滑化がなされ、良好な単結晶が得られる。振動を与える
と何故に良好が単結晶が得られるのかの理由は必ずしも
明確ではないが、振動の結果、原子あるいは分子同士の
衝突確率を高まるためではないかと考えられる。
型単結晶炉の断面図である。単結晶の原材料はるつぼ18
内に入れられ、ヒーター15により溶解された溶融液14は
単結晶16に接している。るつぼ18の底部には超音波振動
子17が取付けられている。超音波振動子17により加えら
れた機械的振動は結晶成長界面に到達し、結晶成長の平
滑化がなされ、良好な単結晶が得られる。振動を与える
と何故に良好が単結晶が得られるのかの理由は必ずしも
明確ではないが、振動の結果、原子あるいは分子同士の
衝突確率を高まるためではないかと考えられる。
以上第１参考例によれば、均一性に優れた良好な単結
晶を得る事が可能となる。すなわち、従来、単結晶を引
き上げ法においては、固液界面（種結晶と融液界面）は
できるだけ静止状態を保つことが良好な結晶を得る上で
必要な事項であると考えられていたが、本発明では、従
来のかかる考えに反し、振動を与えることにより均一性
に優れた良好な結晶を得ることができた。
晶を得る事が可能となる。すなわち、従来、単結晶を引
き上げ法においては、固液界面（種結晶と融液界面）は
できるだけ静止状態を保つことが良好な結晶を得る上で
必要な事項であると考えられていたが、本発明では、従
来のかかる考えに反し、振動を与えることにより均一性
に優れた良好な結晶を得ることができた。
（第２参考例） 第２参考例は第１参考例と同様の装置を用いている。
異なる点は結晶の原材料として、固溶限を越えた第２
（あるいは第３以上）元素を含んでいる点である。通常
固溶限を越えた元素を混ぜ合わせる事は非常に難しい
が、本参考例を用いれば容易に第２元素を均一に含んだ
複合体を作成することが出来る。これは、単結晶としな
い（従って種結晶16を用いない）場合でも、同様の効果
が期待される。すなわち、気相から成長させた薄膜につ
いても固溶限を超えて第２、第３元素を均一に（すなわ
ち、偏析等を生ずることなく）含有せしめることができ
る。
異なる点は結晶の原材料として、固溶限を越えた第２
（あるいは第３以上）元素を含んでいる点である。通常
固溶限を越えた元素を混ぜ合わせる事は非常に難しい
が、本参考例を用いれば容易に第２元素を均一に含んだ
複合体を作成することが出来る。これは、単結晶としな
い（従って種結晶16を用いない）場合でも、同様の効果
が期待される。すなわち、気相から成長させた薄膜につ
いても固溶限を超えて第２、第３元素を均一に（すなわ
ち、偏析等を生ずることなく）含有せしめることができ
る。
（第２実施例） 第２実施例を第12図を用いて説明する。第２実施例は
第１実施例の弾性表面波の励振方法に関するものであ
る。第１実施例では基板上にすだれ状電極を形成して弾
性表面液を励振しているため、薄膜を形成する基板１枚
ごとにすだれ状電極パターンを形成し、さらに１枚ごと
に電極の接続を行わなければならず、量産上の問題が有
る。そこで第２の実施例では、圧電性の基板22の表面に
すだれ状電極19を形成し、基板20に外力21で押しつける
ことにより、弾性表面波５が励振される。弾性表面波に
より励振された基板20の表面には、粒子の流れ７により
形成される薄膜を形成する。
第１実施例の弾性表面波の励振方法に関するものであ
る。第１実施例では基板上にすだれ状電極を形成して弾
性表面液を励振しているため、薄膜を形成する基板１枚
ごとにすだれ状電極パターンを形成し、さらに１枚ごと
に電極の接続を行わなければならず、量産上の問題が有
る。そこで第２の実施例では、圧電性の基板22の表面に
すだれ状電極19を形成し、基板20に外力21で押しつける
ことにより、弾性表面波５が励振される。弾性表面波に
より励振された基板20の表面には、粒子の流れ７により
形成される薄膜を形成する。
以上本実施例を用いれば、基板にすだれ状電極のパタ
ーンを形成する必要が無いため、量産に好適である。
ーンを形成する必要が無いため、量産に好適である。
（第３実施例） 第１実施例では、基板として圧電性のものを用いなけ
ればならなかった。また、第２実施例では、基板に圧電
性の材料を用いなくてもある程度の弾性表面波の励振が
可能であるが、励振効率はかなり低い。第３実施例はこ
の問題を解決したものである。第13図は第３実施例を示
したものである。基板23は非圧電性でありその表面には
くさび型振動子24が接着されている。信号源３により励
振された機械的振動は、弾性表面波５として伝搬してい
く。その振動下で、前述と同様に、粒子の流れ７が基板
23に薄膜を形成する。
ればならなかった。また、第２実施例では、基板に圧電
性の材料を用いなくてもある程度の弾性表面波の励振が
可能であるが、励振効率はかなり低い。第３実施例はこ
の問題を解決したものである。第13図は第３実施例を示
したものである。基板23は非圧電性でありその表面には
くさび型振動子24が接着されている。信号源３により励
振された機械的振動は、弾性表面波５として伝搬してい
く。その振動下で、前述と同様に、粒子の流れ７が基板
23に薄膜を形成する。
以上本実施例を用いれば、基板として非圧電性のもの
を用いる事が可能となり、基板選択の自由度が増す。
を用いる事が可能となり、基板選択の自由度が増す。
（第４実施例） 次に第４実施例を説明する。第14図は第４実施例を示
したものである。基板１上に設けられたすだれ状電極２
の横に反射器25を配置した。さらに反対側にも反射器25
を設け、定在波を立たせている。従って弾性表面波の振
動部には腹と節が現れ、薄膜形成領域６に結晶粒径の
大、小の１次元的なパターンを形成する事ができる。ま
た、反射器間に弾性表面波のエネルギーを閉じ込めるこ
とができるため、わずかな印加電圧で大きな励振振幅が
得られる。さらに、反射器25の反射係数を上げれば（反
射係数を上げることは本数を増す等により達成される）
吸音材は不用となり、そこで熱に変換されるエネルギー
が少なくなり、温度上昇を抑えることができる。
したものである。基板１上に設けられたすだれ状電極２
の横に反射器25を配置した。さらに反対側にも反射器25
を設け、定在波を立たせている。従って弾性表面波の振
動部には腹と節が現れ、薄膜形成領域６に結晶粒径の
大、小の１次元的なパターンを形成する事ができる。ま
た、反射器間に弾性表面波のエネルギーを閉じ込めるこ
とができるため、わずかな印加電圧で大きな励振振幅が
得られる。さらに、反射器25の反射係数を上げれば（反
射係数を上げることは本数を増す等により達成される）
吸音材は不用となり、そこで熱に変換されるエネルギー
が少なくなり、温度上昇を抑えることができる。
従って、本実施例を用いると、１次元的なパターンを
有する薄膜の作成が可能となり、さらに基板温度の上昇
を抑えて薄膜の作成が可能となるため、薄膜作成上の自
由度が増加する。
有する薄膜の作成が可能となり、さらに基板温度の上昇
を抑えて薄膜の作成が可能となるため、薄膜作成上の自
由度が増加する。
（第５実施例） 次に第15図により第５実施例の説明を行う。第４実施
例では１次元的なパターン化が可能であったが、本実施
例では、２次元的なパターンの配置を可能とした。複数
のすだれ状電極群26はＹ軸方向に、もう１方のすだれ状
電極群27はＸ軸方向に配列し、膜質の２次元的な制御を
行っている。即ち、すだれ状電極群26と27における弾性
表面波の励振振幅の和が15Å〜30Åとなるように設定
し、それぞれの励振振幅を15Å以下とする。さらにそれ
ぞれの励振時間を走査することにより、任意の場合にお
ける結晶形態の制御が可能となる。また、本実施例のど
ちらか一方のすだれ状電極群を設けず、片側のすだれ状
電極群のみを用いると、先の第４実施例と同様に１次元
的な結晶形態の制御が可能となる。
例では１次元的なパターン化が可能であったが、本実施
例では、２次元的なパターンの配置を可能とした。複数
のすだれ状電極群26はＹ軸方向に、もう１方のすだれ状
電極群27はＸ軸方向に配列し、膜質の２次元的な制御を
行っている。即ち、すだれ状電極群26と27における弾性
表面波の励振振幅の和が15Å〜30Åとなるように設定
し、それぞれの励振振幅を15Å以下とする。さらにそれ
ぞれの励振時間を走査することにより、任意の場合にお
ける結晶形態の制御が可能となる。また、本実施例のど
ちらか一方のすだれ状電極群を設けず、片側のすだれ状
電極群のみを用いると、先の第４実施例と同様に１次元
的な結晶形態の制御が可能となる。
以上本実施例を用いると２次元的な結晶形態の制御が
可能となるため、集積回路等の２次元的なデバイスの形
成に有利である。
可能となるため、集積回路等の２次元的なデバイスの形
成に有利である。
（第６実施例） 次に、第６実施例を第16図を用いて説明する。
第16図に本発明を用いた薄膜ヘッドの断面図である。
先ず基板28に弾性表面波の振動を与えて下部コア33を形
成する。このように作成すると、微細粒の薄膜が形成で
きるため、透磁率の高い膜を形成する事が可能となる。
次にギャップ材31を形成し、さらにコイル29と絶縁材30
を形成し、その後上部コア31を形成する。その際下部コ
アと同様に弾性表面波の励振により、透磁率を高める。
最後に保護膜32を形成し、ダイシング等によりヘッドを
形成する。
先ず基板28に弾性表面波の振動を与えて下部コア33を形
成する。このように作成すると、微細粒の薄膜が形成で
きるため、透磁率の高い膜を形成する事が可能となる。
次にギャップ材31を形成し、さらにコイル29と絶縁材30
を形成し、その後上部コア31を形成する。その際下部コ
アと同様に弾性表面波の励振により、透磁率を高める。
最後に保護膜32を形成し、ダイシング等によりヘッドを
形成する。
以上、本実施例により透磁率の高い、記録、再生効率
の高い薄膜ヘッドの作成が可能となる。
の高い薄膜ヘッドの作成が可能となる。
（第７実施例） 次に、第７実施例を第17図を用いて説明する。
第17図は本発明を用いた、磁気記録媒体装置としてハ
ード磁気ディスクの作成方法を示している。第１実施例
と同様に圧電性を有する基板１上にすだれ状電極２を及
び吸音材４を配置して弾性表面波を励振して、薄膜の形
成領域35にハード材を形成する。こうすることにより結
晶粒径の小さいハード材の形成が可能となり、コヒーレ
ント長の短い膜が形成される。次に、超音波加工等によ
り磁気ディスク36を形成する。
ード磁気ディスクの作成方法を示している。第１実施例
と同様に圧電性を有する基板１上にすだれ状電極２を及
び吸音材４を配置して弾性表面波を励振して、薄膜の形
成領域35にハード材を形成する。こうすることにより結
晶粒径の小さいハード材の形成が可能となり、コヒーレ
ント長の短い膜が形成される。次に、超音波加工等によ
り磁気ディスク36を形成する。
以上、本実施例を用いる事によりコヒーレント長が短
く、従って記録密度の高い磁気ディスクの形成が可能と
なる。
く、従って記録密度の高い磁気ディスクの形成が可能と
なる。
（第８実施例） 次に第８実施例を第18図を用いて説明する。第18図は
本発明を用いた集積回路用の配線パターンの作成方法を
示している。（図では基本部分を示している。）第１実
施例と同様に圧電性を有する基板１上にすだれ状電極２
を及び吸音材４を配置して弾性表面波を励振した状態
で、下部配線37、層間絶縁材39、上部配線38を形成す
る。弾性表面波を励振することにより、結晶粒径の小さ
い膜が形成できるため、配線部ではマイグレーションと
ボンディング強度が強く、絶縁部では、絶縁破壊電圧の
高い配線パターンが形成できる。
本発明を用いた集積回路用の配線パターンの作成方法を
示している。（図では基本部分を示している。）第１実
施例と同様に圧電性を有する基板１上にすだれ状電極２
を及び吸音材４を配置して弾性表面波を励振した状態
で、下部配線37、層間絶縁材39、上部配線38を形成す
る。弾性表面波を励振することにより、結晶粒径の小さ
い膜が形成できるため、配線部ではマイグレーションと
ボンディング強度が強く、絶縁部では、絶縁破壊電圧の
高い配線パターンが形成できる。
以上、本実施例を用いれば、信頼性の高い集積回路用
配線パターンの形成が可能となる。
配線パターンの形成が可能となる。
（第９実施例） 次に、第９実施例を第19図及び第20図を用いて説明す
る。
る。
第19図は従来のMBE法による薄膜の形成過程を示して
いる（超格子のできない場合、特に金属は難しい）。蒸
着原子の流れ40は基板上に到達し、蒸着原子41（黒塗り
をＡ原子、白抜きをＢ原子とする。）は図に示したよう
に、１層ごとに形成されず、例えば、Ａ原子は第２層あ
るいは第３層にも侵入している。第20図は本発明を用い
た超格子の作成方法を示している。弾性表面波５を加え
ながら同様の方法で薄膜を形成している。こうすること
により、各層の平滑化が助長され、きれいな超格子の形
成が可能となる。
いる（超格子のできない場合、特に金属は難しい）。蒸
着原子の流れ40は基板上に到達し、蒸着原子41（黒塗り
をＡ原子、白抜きをＢ原子とする。）は図に示したよう
に、１層ごとに形成されず、例えば、Ａ原子は第２層あ
るいは第３層にも侵入している。第20図は本発明を用い
た超格子の作成方法を示している。弾性表面波５を加え
ながら同様の方法で薄膜を形成している。こうすること
により、各層の平滑化が助長され、きれいな超格子の形
成が可能となる。
以上、本実施例を用いると、通常超格子を形成するこ
とが困難な材料でも超格子を形成することが可能とな
る。
とが困難な材料でも超格子を形成することが可能とな
る。
（第10実施例） 次に第10実施例を第21図を用いて説明する。
第21図は本発明を用いた超伝導薄膜素子を示してい
る。第１実施例と同様に圧電性を有する基板１上にすだ
れ状電極43及び吸音材４を配置して弾性表面波を励振し
て、超伝導薄膜42のパターンを形成する。すだれ状電極
43は円弧型とし、弾性表面波を１点に集中させ、その部
分の結晶粒径を小さくし、コヒーレント長を短くする。
それにより、超伝導性が弱まり、その部分にジョセフソ
ン結合を容易に形成することができる。
る。第１実施例と同様に圧電性を有する基板１上にすだ
れ状電極43及び吸音材４を配置して弾性表面波を励振し
て、超伝導薄膜42のパターンを形成する。すだれ状電極
43は円弧型とし、弾性表面波を１点に集中させ、その部
分の結晶粒径を小さくし、コヒーレント長を短くする。
それにより、超伝導性が弱まり、その部分にジョセフソ
ン結合を容易に形成することができる。
以上本実施例を用いると、比較的容易かつ安定的にジ
ョセフソン結合の形成が可能となる。
ョセフソン結合の形成が可能となる。
（第11実施例） 第22図を用いて第11実施例を説明する。
第22図は本発明のハード磁気ディスクを用いた磁気記
録再生装置を示している。第９実施例で作成した磁気デ
ィスク44及び第８実施例で作成した薄膜ヘッド46の動き
をコントローラ45により制御して、全体として制御機器
用の外部記憶装置47を形成している。以上本実施例を用
いることにより前述のように、誤り率が低く、記録容量
の大きい、外部記録装置の形成が可能となる。
録再生装置を示している。第９実施例で作成した磁気デ
ィスク44及び第８実施例で作成した薄膜ヘッド46の動き
をコントローラ45により制御して、全体として制御機器
用の外部記憶装置47を形成している。以上本実施例を用
いることにより前述のように、誤り率が低く、記録容量
の大きい、外部記録装置の形成が可能となる。
（第12実施例） 次に、第23図を用いて第12実施例を説明する。
第23図は、本発明を用いた集積回路の１部の断面図で
ある。図はMOSFET部を示している。ｐ型のSi基板49の裏
面を導電膜48により被覆し、表面には熱酸化によりSiO2
膜50が形成される。次に、第10実施例と同様に弾性表面
波を加えながら、ソース、ドレイン電極51とゲート電極
52、配線電極、層間絶縁材を形成し、耐マイグレーショ
ン性の高い素子が形成できる。
ある。図はMOSFET部を示している。ｐ型のSi基板49の裏
面を導電膜48により被覆し、表面には熱酸化によりSiO2
膜50が形成される。次に、第10実施例と同様に弾性表面
波を加えながら、ソース、ドレイン電極51とゲート電極
52、配線電極、層間絶縁材を形成し、耐マイグレーショ
ン性の高い素子が形成できる。
以上、本実施例により信頼性の高い長寿命の集積回路
の形成が可能となる。
の形成が可能となる。
（第13実施例） 第24図を用いて第13実施例を説明する。
第24図は本発明を用いた電子計算機のシステムブロッ
クを示している。キーボードその他の入力装置から送ら
れた入力情報は制御装置の制御を受けながら、記憶装置
に格納される。記憶装置に格納された情報は、制御装置
の制御を受けながら、演算装置により処理され、その結
果を記憶装置に格納する。さらに、その結果は制御装置
の制御を受けながら、出力装置に出力される。図中実線
は情報の流れ、破線は制御を表している。記憶装置には
第11実施例の磁気ディスク装置を用い、演算装置には第
12実施例の集積回路を用いている。これらの装置を用い
ることにより高信頼性、大記憶容量化を達成している。
クを示している。キーボードその他の入力装置から送ら
れた入力情報は制御装置の制御を受けながら、記憶装置
に格納される。記憶装置に格納された情報は、制御装置
の制御を受けながら、演算装置により処理され、その結
果を記憶装置に格納する。さらに、その結果は制御装置
の制御を受けながら、出力装置に出力される。図中実線
は情報の流れ、破線は制御を表している。記憶装置には
第11実施例の磁気ディスク装置を用い、演算装置には第
12実施例の集積回路を用いている。これらの装置を用い
ることにより高信頼性、大記憶容量化を達成している。
以上本実施例により信頼性の高い大容量の記憶が可能
な情報処理装置の提供が可能となる。
な情報処理装置の提供が可能となる。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、薄膜、バルク材
の結晶成長の制御が可能となるため、数々の高性能な材
料が作成でき、装置の高信頼性化、高効率化、大容量化
が達成される。
の結晶成長の制御が可能となるため、数々の高性能な材
料が作成でき、装置の高信頼性化、高効率化、大容量化
が達成される。
第１図は本発明の第１実施例を示す斜視図、第２図は本
発明の第１実施例の薄膜作成装置の一部断面図、第３図
は本発明の第１実施例の部品の平面図、第４図は第１実
施例での印加電圧基板温度上昇の関係を示すグラフ、第
５図は第１実施例での印加電圧、励振振幅、基板温度と
異方性磁界Hkとの関係を示すグラフ、第６図は、第１実
施例での印加電圧、励振振幅、基板温度と構造因子との
関係を示すグラフ、第７図は第１実施例での印加電圧、
励振振幅、基板温度と抗磁力Hcとの関係を示すグラフ、
第８図は第１実施例における室温（励振なし）の状態で
作成した薄膜のSEM写真、第９図は第１実施例における
印加化電圧8Vの状態で作成した薄膜のSEM写真、第10図
は第１実施例における印加電圧9Vの状態で作成した薄膜
のSEM写真、第11図は第１参考例及び第２参考例におけ
る結晶炉の断面図、第12図は第２実施例の弾性表面波の
励振方法の説明図、第13図は第３実施例の弾性表面波の
励振方法の説明図、第14図は第４実施例の弾性表面波の
励振方法の説明図、第15図は第５実施例の平面図、第16
図は第６実施例の薄膜磁気ヘッドの断面図、第17図は第
７実施例の磁気ディスクの作成方法の説明図、第18図は
第８実施例の配線パターンの一部を示す図、第19図は従
来のMBE法の説明図、第20図は第９実施例の超格子薄膜
の形成方法の説明図、第21図は第10実施例の超伝導ジョ
セフソン素子の作成方法の説明図、第22図は第11実施例
の磁気記録再生装置、第23図は第12実施例の集積回路の
一部断面図、第24図は第13実施例の電子計算システムの
ブロック図である。 1,20,23……基板（基体）、２、19、43……すだれ状電
極、５……弾性表面波、6,35……薄膜形成領域、７……
粒子の流れ、17……超音波振動子、24……くさび形振動
子、25……反射器、26,27……すだれ状電極群、33……
下部コア、34……上部コア、36,44……磁気ディスク、3
7,38……配線、39……層間絶縁材、41……原子、42……
超伝導薄膜、51……ソース電極、ドレイン電極、52……
ゲート電極。
発明の第１実施例の薄膜作成装置の一部断面図、第３図
は本発明の第１実施例の部品の平面図、第４図は第１実
施例での印加電圧基板温度上昇の関係を示すグラフ、第
５図は第１実施例での印加電圧、励振振幅、基板温度と
異方性磁界Hkとの関係を示すグラフ、第６図は、第１実
施例での印加電圧、励振振幅、基板温度と構造因子との
関係を示すグラフ、第７図は第１実施例での印加電圧、
励振振幅、基板温度と抗磁力Hcとの関係を示すグラフ、
第８図は第１実施例における室温（励振なし）の状態で
作成した薄膜のSEM写真、第９図は第１実施例における
印加化電圧8Vの状態で作成した薄膜のSEM写真、第10図
は第１実施例における印加電圧9Vの状態で作成した薄膜
のSEM写真、第11図は第１参考例及び第２参考例におけ
る結晶炉の断面図、第12図は第２実施例の弾性表面波の
励振方法の説明図、第13図は第３実施例の弾性表面波の
励振方法の説明図、第14図は第４実施例の弾性表面波の
励振方法の説明図、第15図は第５実施例の平面図、第16
図は第６実施例の薄膜磁気ヘッドの断面図、第17図は第
７実施例の磁気ディスクの作成方法の説明図、第18図は
第８実施例の配線パターンの一部を示す図、第19図は従
来のMBE法の説明図、第20図は第９実施例の超格子薄膜
の形成方法の説明図、第21図は第10実施例の超伝導ジョ
セフソン素子の作成方法の説明図、第22図は第11実施例
の磁気記録再生装置、第23図は第12実施例の集積回路の
一部断面図、第24図は第13実施例の電子計算システムの
ブロック図である。 1,20,23……基板（基体）、２、19、43……すだれ状電
極、５……弾性表面波、6,35……薄膜形成領域、７……
粒子の流れ、17……超音波振動子、24……くさび形振動
子、25……反射器、26,27……すだれ状電極群、33……
下部コア、34……上部コア、36,44……磁気ディスク、3
7,38……配線、39……層間絶縁材、41……原子、42……
超伝導薄膜、51……ソース電極、ドレイン電極、52……
ゲート電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/3205 Ｈ０１Ｌ 39/02 ＺＡＡＢ 39/02 ＺＡＡ 39/24 Ｃ 39/24 21/88 Ａ (72)発明者 横山 克哉 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12 番地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 山田 純 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者 芝 隆司 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所家電研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−34922（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−62461（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−88198（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−83995（ＪＰ，Ａ)
Claims (26)
- 【請求項１】基体表面に薄膜を形成させる薄膜作成方法
において、該基体ないし基体表面に振動を与えながら薄
膜を形成する とき、該薄膜の形成は、スパッタリング法、蒸着法又は
CVD法であり、該基体表面に弾性表面波による励振を加
え、該弾性表面波の励振振幅を1.5〜3.0nmとした ことを特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項２】前記基体は圧電性を有する基体であること
を特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。 - 【請求項３】前記弾性表面波を定在波とすることを特徴
とする請求項１又は２に記載の薄膜形成方法。 - 【請求項４】基体表面に薄膜を形成するための薄膜形成
装置において、 該基体の表面に、弾性表面波による励振を加えるための
励振手段と、 該弾性表面波の反射を抑圧するための吸音材とを、対向
させて設け、 該励振手段と該吸音材との間に位置する基体表面上に薄
膜を形成する ことを特徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項５】前記励振手段は、少なくとも、すだれ状電
極と、該すだれ状電極に電圧を印加するための手段とに
より構成されていることを特徴とする請求項４に記載の
薄膜形成装置。 - 【請求項６】前記すだれ状電極は、基体に固定的に形成
されたものであることを特徴とする請求項５に記載の薄
膜形成装置。 - 【請求項７】前記すだれ状電極は、基体とは別個の圧電
性を有する物体の表面に形成され、該物体を基体に接触
させ得るようにしたことを特徴とする請求項６に記載の
薄膜形成装置。 - 【請求項８】前記すだれ状電極を円弧状に形成したこと
を特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の薄
膜形成装置。 - 【請求項９】前記励振手段は、くさび型の振動子よりな
ることを特徴とする請求項４に記載の薄膜形成装置。 - 【請求項１０】基体は非圧電性の基体であることを特徴
とする請求項９に記載の薄膜形成装置。 - 【請求項１１】前記励振手段を複数個設けたことを特徴
とする請求項４乃至10のいずれか１項に記載の薄膜形成
装置。 - 【請求項１２】前記複数個の励振手段を、励振を２次元
的に加え得るように配置したことを特徴とする請求項11
に記載の薄膜形成装置。 - 【請求項１３】基体と、該基体上に形成された少なくと
も１層の薄膜とを少なくとも有する素子において、該薄
膜の少なくとも１層は該基体表面に請求項１乃至３のい
ずれか１項に記載の薄膜形成方法により形成された薄膜
であることを特徴とする素子。 - 【請求項１４】前記薄膜は軟磁性薄膜であることを特徴
とする請求項13に記載の素子。 - 【請求項１５】前記薄膜は硬磁性薄膜であることを特徴
とする請求項13に記載の素子。 - 【請求項１６】前記薄膜は金属薄膜または合金薄膜であ
ることを特徴とする請求項13に記載の素子。 - 【請求項１７】前記薄膜は絶縁体薄膜であることを特徴
とする請求項13に記載の素子。 - 【請求項１８】前記薄膜は超格子薄膜であることを特徴
とする請求項13に記載の素子。 - 【請求項１９】前記薄膜は超伝導薄膜であることを特徴
とする請求項13に記載の素子。 - 【請求項２０】基体と、該基体上に形成された少なくと
も１層の薄膜とを少なくとも有する素子を集積させて構
成した電子・磁気装置において、該薄膜の少なくとも１
層は該基体表面に請求項１乃至３のいずれか１項に記載
の薄膜形成方法により形成された薄膜であることを特徴
とする電子・磁気装置。 - 【請求項２１】前記装置は半導体装置であることを特徴
とする請求項20に記載の電子・磁気装置。 - 【請求項２２】前記半導体装置はMOSFETであり、そのゲ
ート絶縁膜乃至配線部が基体表面に振動を与えながら形
成された薄膜よりなることを特徴とする請求項21に記載
の電子・磁気装置。 - 【請求項２３】前記装置は情報記憶媒体装置であり、そ
の記録層が基体表面に振動を与えながら形成された薄膜
よりなることを特徴とする請求項21に記載の電子・磁気
装置。 - 【請求項２４】前記装置は、情報記憶媒体装置から情報
を記憶・再生するための記録ヘッドであり、そのコアが
基体表面に振動を与えながら形成された薄膜よりなるこ
とを特徴とする請求項21に記載の電子・磁気装置。 - 【請求項２５】情報の記録・再生を行うための情報記録
再生装置において、情報記憶媒体装置として請求項23に
記載の情報記憶媒体装置を用い、記録ヘッドとして請求
項24に記載の記録ヘッドを用いて構成されたことを特徴
とする情報記録再生装置。 - 【請求項２６】情報の入力、記録、処理、出力を行う情
報処理装置において、記録部は請求項23に記載の情報記
憶媒体を用い、処理部は請求項21に記載の半導体装置を
用いて構成したことを特徴とする情報処理装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1300177A JP2748982B2 (ja) | 1989-11-19 | 1989-11-19 | 薄膜形成方法及び薄膜装置、素子、電子・磁気装置、情報記録再生装置並びに信号処理装置 |
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