JPH02205310A - 磁性多層膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、たとえば、薄膜磁気ヘッド、薄膜トランスな
どの磁性薄膜部品に適した磁性多層膜の形成方法に関す
るものである。

［従来の技術］ 磁気記録媒体の線記録密度を高くするためには、磁気記
録媒体の保磁力を大きくし、記録分解能を高める必要が
ある。そして、大きな保磁力を有する磁気記録媒体を十
分に磁化するためには、大きな飽和磁束密度を有する軟
磁性膜を磁気ヘッドに使用する必要がある。

また、薄膜トランスにおいても、寸法が縮小化すると、
それに伴い磁極部が飽和しやすくなるため、大きな飽和
磁束密度を有した軟磁性膜を使用する必要がある。

以上述べたように、磁性薄膜部品においては、磁性薄膜
の飽和磁束密度が大きいことが必要であるが、そのほか
に、高周波信号の伝搬効率を良くするために、軟磁性膜
の比透磁率が大きいこと、パターン形成時に発生する応
力の影響を軽減するために、磁歪定数が零付近であるこ
とも必要である。

従来、高い飽和磁束密度を有する軟磁性膜の材料として
は、Ｃｏ−Ｚｒ−ＲｅあるいはＣｏ−Ｚｒ−Ｎｂ合金が
使用されており、また近年では、Ｆｅをベースとした磁
性多層膜、たとえば、ＦｅＣ／ＮｉＦｅ　（ＩＥＥＥ　
Ｔｒａｎｓ。

Ｍａｇｎ、　　ＭＡＧ−２３，２７４６（１９８８））
、Ｆｅ／Ｎ１（Ｊ、　　＾ｐｐｌ。

Ｐｈｙｓ、　　６３．　　１１３８　　（１９８８））
　　、　Ｆｅ／Ｇｏ　　（八ｐｉ、　　Ｐｈｙｓ。

Ｌｅｔｔ、　６７２（１９８８）　）　、Ｆ６／５ｉＯ
ｚ（特願昭６３−１３０３２８号）等が開発されている
。

なかでも、Ｆｅ／ＳｉＯ□多層膜は、■材料構成が単純
であるため信頼性が高い、■軟磁性膜特有の磁区構造を
制御できるという特徴がある。

ところで、これらの磁性多層膜は通常、アルゴンガスを
放電ガスとしたスパッタリングによって形成されている
。しかるに、たとえば、Ｆｅ／５ｉ０２多層膜において
は、その磁歪定数はＦｅ層の結晶配向とＦｅ層の膜厚で
大きく変化するが、従来のようにアルゴンガスのみを用
いる方法では結晶配向を制御することはできず、したが
って磁歪定数を零とするにはＦｅ層の膜厚を変化させざ
るを得す、その場合、Ｆｅ層の膜厚を５ｎｍ程度にしな
ければ磁歪定数を零とすることはできなかった。その結
果、飽和磁束密度が約１．４テスラまで低下するという
欠点があった。

すなわち、従来の磁性多層膜の形成方法には、磁歪定数
を零にしようとすると飽和磁束密度の低下を伴なうとい
う課題がありた。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ 本発明は、従来技術の上記課題を解決し、飽和磁束密度
の低下を伴なうことなく磁歪定数を零とすることができ
る磁性薄膜部品用磁性多層膜の形成方法を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、強磁性層と非磁性絶縁層が交互に積層
された磁性多層膜を、スパッタリングにより、基板上に
形成する磁性多層膜の形成方法において、該スパッタリ
ング用放電ガスとして、ネオンガスまたはネオンガスと
アルゴンガスとの混合ガスを使用することを特徴とする
磁性多層膜の形成方法に存在する。

すなわち、本発明は、磁性薄膜部品用磁性多層膜の形成
方法において、ネオンガスを主成分とした混合ガスをス
パッタリング用放電ガスとして使用することにより磁性
多層膜を形成することを最も主要な特徴とする。

なお、ネオンガスの混合割合としては、ネオンガスの混
合比を２０〜１００％とすることが好ましい。

［作　用］ 従来の磁性多層膜の形成技術は、アルゴンをスパッタリ
ング用放電ガスとしているため、磁性多層膜の磁歪定数
の制御は主に膜厚の調整によっていた。そのため、磁歪
定数を零とするためには強磁性層の膜厚を５ｎｍ程度の
薄さにしなければならなかった。ところが、かかる薄さ
の膜厚では飽和磁束密度の低下をまねいていた。

そこで、本発明者は、強磁性層の膜厚を薄くすることな
く磁歪定数を零とすべく鋭意研究を重ねた結果、ネオン
ガス、あるいはネオンガスを主成分とした混合ガスをス
パッタリング用放電ガスとして用いると、アルゴンガス
をスパッタリング用放電ガスとして用いた場合とは異な
った現象を示すことを見出し、強磁性層の膜厚を薄くし
なくとも磁歪定数零が達成できることを知見し、本発明
をなすにいたった。

すなわち、ネオンガス、あるいはネオンガスを主成分と
した混合ガスをスパッタリング用放電ガスとして用いた
場合には、強磁性層の膜厚を、従来のように薄くしなく
とも磁歪定数零を実現することができ、したがって、飽
和磁束密度の低下を最小にしつつ磁歪定数を零とするこ
とが可能となる。

［実施例］ 第１図は、Ｆｅ／５ｌｏｚ磁性多層膜における磁歪定数
とＦｅ層（強磁性層）の膜厚との関係を示すグラフであ
る。なお、第１図において・印はアルゴンガス１００％
、Δ印はネオンガス２０％−アルゴンガス８０％、Ｑ印
はネオンガス８０％−アルゴンガス２０％の場合をそれ
ぞれ示す、ただし、５ｉｎ２層（非磁性絶縁層）の厚さ
は２．５ｍａ＋と一定にした。

Ｎ１図から、アルゴンガスを放電ガスとした場合と、ネ
オンガスあるいはネオンガス−アルゴンガス混合ガスを
放電ガスとした場合とでは、磁歪定数の変化が大きく異
なることがわかる。アルゴンガスの場合、磁歪定数零は
、Ｆｅｄ！の膜厚が５ｎｍ程度で実現されるのに対し、
ネオンガスあるいはネオンガス−アルゴンガス混合ガス
の場合では１０ｎｍ程度で磁歪定数零を実現できること
がわかる。

ＳｔＯ，層の厚さを２．５ｍｍとした場合、磁歪定数零
となる膜の飽和磁束密度は、アルゴンガスのみを使用し
たとき約１．４テスラであるのに対し、ネオンガス８０
％、アルゴンガス２０％では、　！、７２テスラまで増
加する。つまり、ネオンガスあるいはネオンガス−アル
ゴンガス混合ガスを放電ガスとして使用することにより
、飽和磁束密度の低下を大幅に防止できる。

第２図は、困難軸方向の保磁力のＦｅＦＩｔｌ！厚依存
性を示すグラフである。なお、・印、Δ印、Ｏ印は第１
図と同様である。

一般に保磁力が小さい程、比透磁率が大きく、良好な軟
磁気特性を示す、アルゴンガスのみを使用してスパッタ
リングした場合に比べ、ネオンガスあるいはネオンガス
−アルゴンガス混合ガスを使用してスパッタリングした
場合には、Ｆｅ／Ｓ１０゜多層膜の保磁力は低下し、軟
磁気特性が改善されることが明かである。これは、ネオ
ンガスあるいはネオンガス−アルゴンガス混合ガスを使
用したスパッタリングにおいて、Ｆｅ層を構成する結晶
粒がアルゴンガスのみを使用したスパッタリング膜に比
べ小さくなることに対応している。

以上の結果より明かなように、スパッタリング用放電ガ
スとして、ネオンガスあるいはネオンガス−アルゴンガ
ス混合ガスを使用することにより、より厚いＦｅ層膜厚
で磁歪定数零を実現することができるため、飽和磁束密
度を約２０％改善でき、しかも軟磁気特性が改善できる
。

なお、上記の説明はＦｅ／ＳｉＯ□多層膜を例として説
明したが、５１０２の代わりにＡ１□０３等の非ｂｉＩ
性絶縁層を用いた磁性多層膜においても、磁束密度が大
きく、また、保磁力が小さい磁性多層膜を形成すること
が可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、スパッタリング放電ガスとしてネ
オンガスあるいはネオンガス−アルゴンガスの混合ガス
を用いることにより、飽和磁束密度が大きく、磁歪定数
が零となり、しかも軟磁気特性に優れた磁性多層膜が実
現できることから、より高性能の薄膜磁気ヘッドあるい
は薄膜トランス等の磁性薄膜部品が製造できるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はＦｅ／Ｓ１０．多層膜における磁歪定数とＦｅ
層膜厚との関係を示すグラフである。 第２図はＦｅ／５ｉ０２困難軸方向保磁力とＦｅ層膜厚
との関係を示すグラフである。 第１図 Ｆｅ層膜厚（ｎｍ） 第２図 Ｆｅ層膜厚（ｎｍ＞

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）強磁性層と非磁性絶縁層が交互に積層された磁性
   多層膜を、スパッタリングにより、基板上に形成する磁
   性多層膜の形成方法において、該スパッタリング用放電
   ガスとして、ネオンガスまたはネオンガスとアルゴンガ
   スとの混合ガスを使用することを特徴とする磁性多層膜
   の形成方法。
2. （２）ネオンガスの混合比を２０〜１００％（体積％、
   以下同じ）の範囲とすることを特徴とする請求項１記載
   の磁性多層膜の形成方法。