JPH02246306A - 磁性薄膜形成法 - Google Patents
磁性薄膜形成法Info
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- JPH02246306A JPH02246306A JP6834689A JP6834689A JPH02246306A JP H02246306 A JPH02246306 A JP H02246306A JP 6834689 A JP6834689 A JP 6834689A JP 6834689 A JP6834689 A JP 6834689A JP H02246306 A JPH02246306 A JP H02246306A
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- thin film
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- atoms
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- 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
- H01F41/18—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 by cathode sputtering
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Thin Magnetic Films (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［概要］
Ｃｒを含有する合金の薄膜をスパッタで形成する方法に
関し、 ファブリペロー干渉分光計による測定・コントロール法
によってＣｒ含有薄膜の膜特性を正確に制御する方法を
提供することを目的とし、スパッタされ、基板に向かっ
て運動しているＣｒ原子が励起状態から基底状態に遷移
するとき発光する光の波長を７アブリベロ一干渉分光計
によって測定し、予め定められた光波長が得られるよう
に、スパッタ電源のパワー、スパッタガス圧力およびタ
ーゲット表面に発生させる磁場の強度の少なくとも一つ
を制御するように構成する。
関し、 ファブリペロー干渉分光計による測定・コントロール法
によってＣｒ含有薄膜の膜特性を正確に制御する方法を
提供することを目的とし、スパッタされ、基板に向かっ
て運動しているＣｒ原子が励起状態から基底状態に遷移
するとき発光する光の波長を７アブリベロ一干渉分光計
によって測定し、予め定められた光波長が得られるよう
に、スパッタ電源のパワー、スパッタガス圧力およびタ
ーゲット表面に発生させる磁場の強度の少なくとも一つ
を制御するように構成する。
［産業上の利用分野］
本発明は、ｒＩＩ！Ｉ！形成方法に関するものであり、
さらに詳しく述べるならば、Ｃｒを含有する合金の薄膜
をスパッタで形成する方法に関するものである。
さらに詳しく述べるならば、Ｃｒを含有する合金の薄膜
をスパッタで形成する方法に関するものである。
スパッタで形成される、Ｃｒ含有薄膜としてはＣｏ−Ｃ
ｒ垂直磁性膜がある。Ｃｏ−Ｃｒはｈｃｐ構造を持ち、
Ｃ軸方向に磁気異方性を示す。
ｒ垂直磁性膜がある。Ｃｏ−Ｃｒはｈｃｐ構造を持ち、
Ｃ軸方向に磁気異方性を示す。
したがって、垂直磁化状態を得るためにはＣ軸の方向が
そろっている膜すなわちＣ軸配向の高い膜が必要になる
。スパッタリングによって形成したＣｏ−Ｃｒ膜は強い
Ｃ軸配向性を持つため、垂直磁化記録媒体として利用さ
れている。
そろっている膜すなわちＣ軸配向の高い膜が必要になる
。スパッタリングによって形成したＣｏ−Ｃｒ膜は強い
Ｃ軸配向性を持つため、垂直磁化記録媒体として利用さ
れている。
［従来の技術］
従来のスパッタリング装置は、ｆｆｊｌＫ形成時のＤＣ
あるいはＲＦパワー、基板温度、および例えばＡｒなと
の不活性ガス圧力を予め設定することによって膜形成条
件をコントロールして、所望の品質及び生産性が得られ
るようにしている。これら二つのパラメータによってｒ
ｌＩＭ特性をかなりの部分のコントロールが可能である
が、薄膜の配向性や微細構造といった特性については十
分なコントロールができていない。
あるいはＲＦパワー、基板温度、および例えばＡｒなと
の不活性ガス圧力を予め設定することによって膜形成条
件をコントロールして、所望の品質及び生産性が得られ
るようにしている。これら二つのパラメータによってｒ
ｌＩＭ特性をかなりの部分のコントロールが可能である
が、薄膜の配向性や微細構造といった特性については十
分なコントロールができていない。
上述の問題を解決するために、スパッタリング時にプラ
ズマの温度、電子温度、電子密度等の計測や発光スペク
トルの強度の観測が試みられており、例えば観測された
電子温度を一定にするように上記三つのパラメータを制
御することも提案されているが、作製された膜の特性と
測定値との関係がはっきりせず、膜形成条件のコントロ
ールには不十分な点がある。
ズマの温度、電子温度、電子密度等の計測や発光スペク
トルの強度の観測が試みられており、例えば観測された
電子温度を一定にするように上記三つのパラメータを制
御することも提案されているが、作製された膜の特性と
測定値との関係がはっきりせず、膜形成条件のコントロ
ールには不十分な点がある。
上述の問題を解決するために、本出願人は、ファブリペ
ロー干渉分光計によって、プラズマから発生する発光ス
ペクトル線の微ｍ構造の測定を行ない、その測定をもと
に膜形成のコントロールをすることを提案した（特願昭
６２−３２３８３１号、昭和６２年１２月２３日出願）
。
ロー干渉分光計によって、プラズマから発生する発光ス
ペクトル線の微ｍ構造の測定を行ない、その測定をもと
に膜形成のコントロールをすることを提案した（特願昭
６２−３２３８３１号、昭和６２年１２月２３日出願）
。
本発明は、上記したファブリペロー干渉分光計による測
定・コントロール法によってＣｒ含有ｒｉＩＷＡの膜特
性を正確に制御する方法を提供することを目的とする。
定・コントロール法によってＣｒ含有ｒｉＩＷＡの膜特
性を正確に制御する方法を提供することを目的とする。
［９１題を解決するための手段］
本発明は、スパッタされ、基板に向かって運動している
Ｃｒ原子が励起状態から基底状態に遷移するとき発光す
る光の波長をファブリペロー干渉分光計によって測定し
、予め定められた光波長が得られるように、スパッタ電
源のパワー、スパッタガス圧力およびターゲト表面に発
生させる磁場の強度の少なくとも一つを制御することを
特徴とする薄膜形成方法である。
Ｃｒ原子が励起状態から基底状態に遷移するとき発光す
る光の波長をファブリペロー干渉分光計によって測定し
、予め定められた光波長が得られるように、スパッタ電
源のパワー、スパッタガス圧力およびターゲト表面に発
生させる磁場の強度の少なくとも一つを制御することを
特徴とする薄膜形成方法である。
以下、本発明を垂直磁化記録用媒体として用いられてい
るＣ ｏ −Ｃｒｊｌｌのスパッタリングの例について
説明する。
るＣ ｏ −Ｃｒｊｌｌのスパッタリングの例について
説明する。
スパッタリングはターゲットと基板の間に不活性ガス等
を導入し、この間にＤＣまたはＲＦの高電圧をかけプラ
ズマを形成し、プラズマ中に発電した不活性ガスの正イ
オンをターゲットに衝突させ、ターゲット原子をたたき
出し、その原子を基板上に堆積させるものである。
を導入し、この間にＤＣまたはＲＦの高電圧をかけプラ
ズマを形成し、プラズマ中に発電した不活性ガスの正イ
オンをターゲットに衝突させ、ターゲット原子をたたき
出し、その原子を基板上に堆積させるものである。
ターゲットからたたき出された原子はその原子特有の光
を放出している。Ｃｒが励起状態ｙ ？ ｐ Ｏから基
底状Ｒａ ’ Ｓ ｓに遷移するときに発生する光は強
度が強く、測定が容易であるため、この光スペクトルの
微細＃Ａ造を容易に測定することができる。Ｃｒから発
せられる光スペクトルの波長は３５７．９ｎｍ、３５９
，４ｎｍ、あるいは３６１０．４ｎｍのである。このス
ペクトル線の波長を７アブリベロ一干渉分光計によって
測定することができる。ファブリペロー干渉分光計は反
射率の高い一対のエタロンを互いに平行に対置したもの
で、この間で多重干渉させることによって入射光を非常
に高い分解能で分光する計測器である。ファブリペロー
干渉分光計の原理については、たとえばマックス・ホル
ン、エミル・ウオルフ著「光学の原理ＩＪ（草用徹、横
田英嗣訳、東海大学出版会）Ｐ、４４５〜に詳しい。
を放出している。Ｃｒが励起状態ｙ ？ ｐ Ｏから基
底状Ｒａ ’ Ｓ ｓに遷移するときに発生する光は強
度が強く、測定が容易であるため、この光スペクトルの
微細＃Ａ造を容易に測定することができる。Ｃｒから発
せられる光スペクトルの波長は３５７．９ｎｍ、３５９
，４ｎｍ、あるいは３６１０．４ｎｍのである。このス
ペクトル線の波長を７アブリベロ一干渉分光計によって
測定することができる。ファブリペロー干渉分光計は反
射率の高い一対のエタロンを互いに平行に対置したもの
で、この間で多重干渉させることによって入射光を非常
に高い分解能で分光する計測器である。ファブリペロー
干渉分光計の原理については、たとえばマックス・ホル
ン、エミル・ウオルフ著「光学の原理ＩＪ（草用徹、横
田英嗣訳、東海大学出版会）Ｐ、４４５〜に詳しい。
この発光スペクトルをファブリペロー干渉分光計で観測
することによって、ターゲットからたたき出された原子
の速度すなわちエネルギーの測定が可能になる。
することによって、ターゲットからたたき出された原子
の速度すなわちエネルギーの測定が可能になる。
第２図は発光スペクトルから原子の速度を測定する原理
を示す図である。ターゲット１からたたき出された原子
２が速度ｖ（ｍ／ｓ）で矢印の方向に運動しながら、振
動数ν。（ｓ”）の光を放出しているとする。この光を
図中の観測方向からながめると、光りの波長λはドツプ
ラー効果のために原子の速度Ｖに依存し νＯ と表わされる。Ｃは光速である。ターゲットからは同時
に多数の原子が飛び出しているから、それぞれの原子の
速度に対応した波長の光が観測される。これを分解能が
高いファブリペロー干渉分光計で測定すると、第３図の
ようなスペクトルが観測される。このスペクトルを用い
て、Ｃｒ原子が基板に進む速度を求めることができる。
を示す図である。ターゲット１からたたき出された原子
２が速度ｖ（ｍ／ｓ）で矢印の方向に運動しながら、振
動数ν。（ｓ”）の光を放出しているとする。この光を
図中の観測方向からながめると、光りの波長λはドツプ
ラー効果のために原子の速度Ｖに依存し νＯ と表わされる。Ｃは光速である。ターゲットからは同時
に多数の原子が飛び出しているから、それぞれの原子の
速度に対応した波長の光が観測される。これを分解能が
高いファブリペロー干渉分光計で測定すると、第３図の
ようなスペクトルが観測される。このスペクトルを用い
て、Ｃｒ原子が基板に進む速度を求めることができる。
スパッタ原子の速度は基板に衝突する原子のエネルギー
を決定する。このエネルギーが適切になっていると原子
が整然と結晶を組み立てることができ、一方過小である
と結晶がまりたく組み立てられず原子が無秩序に沈積し
、また過大であると一旦作られた結晶構造が乱される傾
向が表われる。よってスパッタ原子の速度は薄膜の特性
に大きな影響を与える因子であるので、本発明では、Ｃ
ｒ原子の速度で代表されるスパッタ原子の速度を基にし
て薄膜形成条件のコントロールを行なうものである。
を決定する。このエネルギーが適切になっていると原子
が整然と結晶を組み立てることができ、一方過小である
と結晶がまりたく組み立てられず原子が無秩序に沈積し
、また過大であると一旦作られた結晶構造が乱される傾
向が表われる。よってスパッタ原子の速度は薄膜の特性
に大きな影響を与える因子であるので、本発明では、Ｃ
ｒ原子の速度で代表されるスパッタ原子の速度を基にし
て薄膜形成条件のコントロールを行なうものである。
コントロールの具体的方法は、Ｃｒ原子の速度が一定に
なるようにする方法や、下地基板の影響を受は易いスパ
ッタ初期とそれ以外では速度を変える方法、予め速度範
囲を決めておきその範囲内で速度を保つ方法などを適宜
採用する。
なるようにする方法や、下地基板の影響を受は易いスパ
ッタ初期とそれ以外では速度を変える方法、予め速度範
囲を決めておきその範囲内で速度を保つ方法などを適宜
採用する。
以上、Ｃｏ−Ｃｒ垂直磁化（配向）合金のスパッタの例
を説明したが、Ｃｒを含有する合金のスパッタに本発明
を適用することができるものである。
を説明したが、Ｃｒを含有する合金のスパッタに本発明
を適用することができるものである。
［作用］
Ｃｒを含有する合金、例えばＣｏ−Ｃｒ合金をターゲッ
トとしてＣｏＣｒ膜を形成するときはＣｏ原子とＣｒ原
子からの光が観測されるが、Ｃｒ原子からの強い発光線
３５７．９ｎｍ、３５９．４ｎｍあるいは３６０．４ｎ
ｍのいずれかのスペクトルを測定する。スペクトルには
波長分布が観察され、その分布はドツプラー効果により
生じる。したがってその分布をコントロールすると、ｒ
！Ａ形成条件に強い影響をもつ、ターゲットから飛び出
す原子の速度をコントロールすることになる。
トとしてＣｏＣｒ膜を形成するときはＣｏ原子とＣｒ原
子からの光が観測されるが、Ｃｒ原子からの強い発光線
３５７．９ｎｍ、３５９．４ｎｍあるいは３６０．４ｎ
ｍのいずれかのスペクトルを測定する。スペクトルには
波長分布が観察され、その分布はドツプラー効果により
生じる。したがってその分布をコントロールすると、ｒ
！Ａ形成条件に強い影響をもつ、ターゲットから飛び出
す原子の速度をコントロールすることになる。
［実施例］
第１図に本実施例の全体の構成を示す、Ｃｒ原子からの
光は集光レンズ２３によって光ファイバ２４の末端に集
め、分光器３に導びく、ファブリペロー干渉分光計１の
前に設置した分光器３はＣｒ原子の３５７．９ｎｍの光
だけを取り出して、レンズ２ａを介してファブリペロー
干渉分光計１に入力するためのものである。
光は集光レンズ２３によって光ファイバ２４の末端に集
め、分光器３に導びく、ファブリペロー干渉分光計１の
前に設置した分光器３はＣｒ原子の３５７．９ｎｍの光
だけを取り出して、レンズ２ａを介してファブリペロー
干渉分光計１に入力するためのものである。
ファブリペロー干渉分光計１は５反射率が高いｆｉ４ａ
を被着した１対のエタロン板４を互いに平行度良く対置
したものであり、この間で多重反射させることによって
入射光を効率良く干渉縞の形でレンズを経て取り出すも
のである。ファブリペロー干渉分光計１の内部にはＮ２
ガスが流入される。その圧力はセンサー２７により検出
される。ターゲット１２を裏側から支える支持部１４の
内側空間にマグネトロンスパッタ用電磁石１５を収納し
ている。電磁石１５の巻線１６は電流コントローラ１７
に接続される。支持部１４の末端部は巻線１６の導入孔
となり、またアルゴン原子の衝突により昇温されるター
ゲット１２を冷却する冷却水の流路となっている。支持
部１４の外側を囲む鞘体１８と支持部１４の間にはガラ
ス１９が填め込まれ、巻線１６からプラズマチャンバー
に電流が漏れないようになっている。
を被着した１対のエタロン板４を互いに平行度良く対置
したものであり、この間で多重反射させることによって
入射光を効率良く干渉縞の形でレンズを経て取り出すも
のである。ファブリペロー干渉分光計１の内部にはＮ２
ガスが流入される。その圧力はセンサー２７により検出
される。ターゲット１２を裏側から支える支持部１４の
内側空間にマグネトロンスパッタ用電磁石１５を収納し
ている。電磁石１５の巻線１６は電流コントローラ１７
に接続される。支持部１４の末端部は巻線１６の導入孔
となり、またアルゴン原子の衝突により昇温されるター
ゲット１２を冷却する冷却水の流路となっている。支持
部１４の外側を囲む鞘体１８と支持部１４の間にはガラ
ス１９が填め込まれ、巻線１６からプラズマチャンバー
に電流が漏れないようになっている。
ファブリペロー干渉分光計１からの出力はレンズ２ｂを
介して光検出器２５によって検出し、計算機２１によっ
て処理を行なった。ドツプラー効果により影響される発
光スペクトルの波長特性のうち、最も計算が簡単な半値
幅を膜形成に最適のところに設定し、常に一定となるよ
うに、■スパッタ電源のパワー、■ターゲット表面に発
生する磁場をコントロールする電磁石に流す電流および
■Ａｒガス圧の一つまたはいくつかを制御することによ
って膜の磁気的及び構造的特性が最適でかつ一定のもの
が得られた。また、ガス２８ａ、２８ｂの種類を変更す
ることもできる９第４図はＣｒ原子から発せられる３５
７．９ｎｍの光のスペクトルをガス圧をパラメータとし
て測定した例である。スパッタ条件はＤＣパワーｌｋｗ
で一定としＡｒガス圧を５×１０１〜２×１０−”Ｔｏ
ｒｒの範囲で変えた。
介して光検出器２５によって検出し、計算機２１によっ
て処理を行なった。ドツプラー効果により影響される発
光スペクトルの波長特性のうち、最も計算が簡単な半値
幅を膜形成に最適のところに設定し、常に一定となるよ
うに、■スパッタ電源のパワー、■ターゲット表面に発
生する磁場をコントロールする電磁石に流す電流および
■Ａｒガス圧の一つまたはいくつかを制御することによ
って膜の磁気的及び構造的特性が最適でかつ一定のもの
が得られた。また、ガス２８ａ、２８ｂの種類を変更す
ることもできる９第４図はＣｒ原子から発せられる３５
７．９ｎｍの光のスペクトルをガス圧をパラメータとし
て測定した例である。スパッタ条件はＤＣパワーｌｋｗ
で一定としＡｒガス圧を５×１０１〜２×１０−”Ｔｏ
ｒｒの範囲で変えた。
第４図から明らかなように発光スペクトルの幅はＡｒガ
ス圧が低くなるにしたがって広くなっていくのがわかる
。
ス圧が低くなるにしたがって広くなっていくのがわかる
。
第５図は第４図と同様な光スペクトルをスパッタ電源の
パワーをパラメータとし、ガス圧を５ｘ １０−’ｔｏ
ｒｒと一定にしてて測定した例である。
パワーをパラメータとし、ガス圧を５ｘ １０−’ｔｏ
ｒｒと一定にしてて測定した例である。
発光スペクトルの幅はスパッタパワーが高くなるにした
がって広くなっていることが分かる。
がって広くなっていることが分かる。
同様の発光スペクトル幅の変化は、ターゲット表面に発
生する磁場をコントロールする電磁石に流す電流によっ
ても変化することを確認している。
生する磁場をコントロールする電磁石に流す電流によっ
ても変化することを確認している。
［発明の効果］
本発明は上述のように、Ｃｒを含有する合金薄膜のスパ
ッタにおいて、スパッタ電源のパワー電磁石の電流、及
びＡｒガス圧を制御する際の指標として、ファブリペロ
ー干渉分光計を用いて測定されるＣｒ励起原子の発光ス
ペクトル波長を用いるものであり、これによって、Ｃｏ
−Ｃｒ薄膜の場合は磁気特性がそろったＣｏ−ＣｒＪＩ
！が形成でき、また他の合金の場合も特性を安定させる
ことができ、歩留まりが向上する。
ッタにおいて、スパッタ電源のパワー電磁石の電流、及
びＡｒガス圧を制御する際の指標として、ファブリペロ
ー干渉分光計を用いて測定されるＣｒ励起原子の発光ス
ペクトル波長を用いるものであり、これによって、Ｃｏ
−Ｃｒ薄膜の場合は磁気特性がそろったＣｏ−ＣｒＪＩ
！が形成でき、また他の合金の場合も特性を安定させる
ことができ、歩留まりが向上する。
第１図は本発明法を実施する装置の一例を示す図、
第２図はスパッタにおいてターゲットからたたき出され
る原子の説明図、 第３図は発光スペクトルの波長−強度分布を示す概念図
、 第４因および第５図は第３図と同様の図であって、それ
ぞれガス圧およびスバッタバ’７−ヲ変化させた場合の
波長−強度分布を示す概念図である。 １−ファブリペロー干渉分光計、２−集光レンズ、１２
−ターゲット、１３−スパッタ電源ス昌°ツタの１も朗
図 第２図 返 邊 し慾ルスベクトル 第３図 第４図 第 図
る原子の説明図、 第３図は発光スペクトルの波長−強度分布を示す概念図
、 第４因および第５図は第３図と同様の図であって、それ
ぞれガス圧およびスバッタバ’７−ヲ変化させた場合の
波長−強度分布を示す概念図である。 １−ファブリペロー干渉分光計、２−集光レンズ、１２
−ターゲット、１３−スパッタ電源ス昌°ツタの１も朗
図 第２図 返 邊 し慾ルスベクトル 第３図 第４図 第 図
Claims (1)
- １． Ｃｒを含有する合金薄膜をスパッタで形成する方
法において、 スパッタされ、基板に向かって運動しているＣｒ原子が
励起状態から基底状態に遷移するとき発光する光の波長
をファブリペロー干渉分光計によつて測定し、予め定め
られた光波長が得られるように、スパッタ電源のパワー
、スパッタガス圧力およびターゲット表面に発生させる
磁場の強度の少なくとも一つを制御することを特徴とす
る薄膜形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6834689A JPH02246306A (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 磁性薄膜形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6834689A JPH02246306A (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 磁性薄膜形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02246306A true JPH02246306A (ja) | 1990-10-02 |
Family
ID=13371180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6834689A Pending JPH02246306A (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 磁性薄膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02246306A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007099780A1 (ja) * | 2006-03-02 | 2007-09-07 | Shinmaywa Industries, Ltd. | スパッタリング装置およびその成膜方法 |
| WO2022033026A1 (zh) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | 北京航空航天大学合肥创新研究院 | 一种超薄多层膜的集成式加工设备及应用方法 |
-
1989
- 1989-03-20 JP JP6834689A patent/JPH02246306A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007099780A1 (ja) * | 2006-03-02 | 2007-09-07 | Shinmaywa Industries, Ltd. | スパッタリング装置およびその成膜方法 |
| WO2022033026A1 (zh) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | 北京航空航天大学合肥创新研究院 | 一种超薄多层膜的集成式加工设备及应用方法 |
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