JPH0254757A - 多結晶薄膜の形成方法 - Google Patents

多結晶薄膜の形成方法

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JPH0254757A
JPH0254757A JP20351788A JP20351788A JPH0254757A JP H0254757 A JPH0254757 A JP H0254757A JP 20351788 A JP20351788 A JP 20351788A JP 20351788 A JP20351788 A JP 20351788A JP H0254757 A JPH0254757 A JP H0254757A
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Taiichi Mori
泰一 森
Takaharu Yonemoto
米本 隆治
Takashi Ebisawa
孝 海老沢
Kenichi Sano
謙一 佐野
Hideaki Murata
秀明 村田
Tsugio Miyagawa
宮川 亜夫
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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、多結晶薄膜の形成方法に関する。
[従来の技術] 高周波帯域で使用される磁気ヘッドのコア材には、高透
磁率を有し、熱的にも安定なパーマロイ(Ni−Fe系
合金)、センダスト(Fe −3t−A、1’系合金)
等の結晶質の軟磁性薄膜が実用化されている。
従来、上述した薄膜はスパッタ法や蒸着法により所定の
基板上に成膜する方法により形成されている。この成膜
に際し、基板温度や基板バイアス電圧を変えることによ
り薄膜の結晶組織を制御することができる。
[発明が解決しようとする課題] 上述した従来の方法によれば、多結晶薄膜を構成する各
結晶粒の面方位を膜面に対して平行に配向させることが
可能である。しかしながら、膜面内での結晶軸方位まで
制御できず、膜面内では結晶粒の方位がばらばらに分散
しているため、透磁率の高周波特性が損われるという問
題があった。
即ち、結晶質の磁性材料は結晶磁気異方性を有し、特定
の方位に磁化の向きを揃える性質を有するため、上記方
法で形成した多結晶薄膜のように膜面内で結晶粒の軸方
位がばらばらであると、面内の磁化にスキューやリップ
ルと呼ばれる局所的なゆらぎが発生し、既述のように透
磁率の高周波特性が損われる。
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、結晶粒の面方位が膜面に平行に配向されると共に
、膜面内での軸方位が同一方向に揃って配向された多結
晶薄膜を形成し得る方法を提供しようとするものである
[課題を解決するための手段] 本発明は、基板表面に蒸着材料を真空蒸着法又はスパッ
タリング法によって成膜すると共に基板温度又は基板バ
イアス電圧を制御しながら、該基板表面に形成する最終
材料の多結晶薄膜の結晶配向組織のイオンビーム入射時
のイオンビームと格子原子の衝突断面積が最少である方
位、つまりイオンビームに対して最大のチャンネルを有
する方位(以下、チャンネリング方位と称す)に対して
±5″の範囲の角度でイオン源からイオンビームを照射
することを特徴とする多結晶薄膜の形成方法である。
上記蒸着材料としては、各種の金属、合金等を挙げるこ
とができる。
上記イオンビームとしては、Ar5HeSNe。
N2、N2等を挙げることができる。但し、前記イオン
ビームとしてN2を用いた場合には、成膜された最終材
料は窒化物となる。
上記イオン源からのイオンビームの照射角度をチャンネ
リング方位に対して±5°に限定した理由は、それらの
範囲を逸脱すると膜面内で軸方位が同一方向に揃って配
向された多結晶薄膜を形成することができなくなるから
である。
上記イオンビームの照射にあたっては、成膜途中の膜に
対するエネルギー(例えばビーム電流或いは加速電圧)
を比較的高い条件して行なうことが望ましい。
[作用コ 本発明によれば、基板表面に蒸着材料を真空蒸着法又は
スパッタリング法によって成膜すると共に基板温度又は
基板バイアス電圧を制御しながら、チャンネリング方位
に対して±5°の範囲の角度でイオン源からイオンビー
ム゛を照射することによって、結晶粒の面方位が膜面に
平行に配向されると共に、膜面内でも軸方位が同一方向
にtIlMって配向された多結晶薄膜を基板表面に形成
できる。即ち、基板表面に蒸着材料を真空蒸着法又はス
パッタリング法によって成膜すると共に基板温度又は基
板バイアス電圧を制御することによって、結晶粒の面方
位を膜面に平行に配向できる。かかる条件での蒸着材料
の基板への成膜と同時にイオンビームを照射することに
よって、膜成長とイオンビームによるスパッタリング(
エツチング)が同時に進行する。この時、前記基板表面
にチャンネリング方位に対して±5°の範囲の角度でイ
オン源からイオンビームを照射すると、該チャンネリン
グ方位がイオンビームの入射方向と一致している結晶成
長核はあまりエツチングされず、かつイオン衝撃による
温度上昇も小さいが、チャンネリング方位がイオンビー
ムの入射方向とずれている結晶成長核はイオンビームに
より激しくエツチングされ、かつそれに伴って温度も上
昇する。その結果、チャンネリング方位がイオンビーム
の入射方向に一致する結晶成長核で優先的な結晶成長が
起る。従って、結晶粒のチャンネリング方位がイオンビ
ームの入射方向に一致する配向組織が形成される。この
ように結晶粒の特定の面方位を基板温度又は基板バイア
ス電圧を制御することにより基板面に平行に配向させ、
更にイオンビームの照射により結晶粒をチャンネリング
方位に揃えることによって、結果的には膜面内でも軸方
位が同一方向に揃って配向された多結晶薄膜を基板表面
に形成できる。
[実施例コ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
実施例1 まず、ガラス基板(コーニング社製商品名;# 705
9)をイオン源を備えた真空蒸着装置の真空チャンバ内
の基板ホルダに保持し、該チャンバ内を真空排気して真
空度をI X 10= torrとした後、基板ホルダ
により基板を300 ”Cに加熱しながら該ホルダ直下
のチャンバ内に配置したルツボがらFc原子を蒸発させ
て前記ガラス基板表面に20人/seeの蒸着速度で成
膜した。同時に、イオン源から アルゴンイオンを前記
基板の法線に対して55°の入射角度で加速電圧100
0eV、ビーム電流0.7mA/護の条件で照射して厚
さ1μmの多結晶Fe′4膜をガラス基板上に形成した
。なお、アルゴンイオンの入射角度は(001)面が基
板面に平行に配向した多結晶Fe薄膜の<111>方位
にイオンビームの入射方位が一致するように設定した。
<111>方位は、Fe結晶のイオンビームに対して最
大のチャンネルを有する方位、つまりチャンネリング方
位であり、入射イオンとFe原子の衝突断面積が最小で
ある。
比較例1 まず、ガラス基板(コーニング社製商品名;# 705
9)を真空蒸着装置の真空チャンバ内の基板ホルダに保
持し、該チャンバ内を真空排気して真空度をI X 1
O−6torrとした。つづいて、基板ホルダにより基
板を300℃に加熱しながら該ホルダ直下のチャンバ内
に配置したルツボからFe原子を蒸発させて前記ガラス
基板表面に20人の蒸着速度で成膜して厚さ1μmの多
結晶Fe薄膜を形成した。
しかして、本実施例1及び比較例1の多結晶Fc薄膜の
結晶状態を調べた。その結果、本実施例1では第1図に
示すようにガラス基板1上に結晶粒2の(001)面が
基板1に平行に、又[1101方位が膜面内の同一方向
に揃って配向している多結晶Fe薄膜3が形成されてい
ることが確認された。ここでの結晶粒の方位の関係は、
第2図に示すように結晶粒の(001)面が基板面7に
平行に配向し、かつ[111]方位がイオンビームの入
射方向5に配向し、その結果、[110]方位が基板面
7とイオンビームの入射面6の交線方向8に揃って配向
している。これに対し、比較例1では第4図に示すよう
にガラス基t!i21上に形成された多結晶Fe薄膜3
′における結晶粒2″の(001’)面が基板1面に平
行に配向されいるものの、膜面内の軸方位はランダムで
結晶方位が分散していることが確認された。
実施例2 まず、ガラス基板(コーニング社製商品名;# 705
9)をイオン源を備えた直流マグネトロンスパッタリン
グ装置の真空チャンバ内の基板ホルダに保持し、該チャ
ンバ内を真空排気し、ながらアルゴンガスをチャンバ内
に導入して真空度を]、 X 1O−3torrとした
後、基板ホルダにより基板を50℃に加熱しながら該ホ
ルダ直下のチャンバ内に配置したセンダスト合金(Fe
 −8i −A)系合金)からなるターゲットとチャン
バ間に400Wの電力を印加してターゲットから該合金
粒子をスパッタリングさせて前記ガス基板表面に20人
/SCCの速度で成膜した。同時に、イオン源からアル
ゴンイオンを前記基板の法線に対して35″の入射角度
で加速電圧1000eV、ビーム電流0.7mA/ c
iの条件で照射して厚さ1μmの多結晶センダスト合金
薄膜をガラス基板上に形成した。なお、アルゴンイオン
の入射角度は(110)面が基板面に平行に配向したセ
ンダスト合金薄膜の<111>方位にイオンビームの入
射方位が一致するように設定した。センダスト合金薄膜
の<111>方位は、イオンビームに対して最大のチャ
ンネルを有する方位、つまりチャンネリング方位である
比較例2 まず、ガラス基板(コーニング社製商品名;#7059
) ヲ直流マグネトロンスパッタリング装置の真空チャ
ンバ内の基板ホルダに保持した。つづいて、チャンバ内
を真空排気しながらアルゴンガスをチャンバ内に導入し
て真空度をl X 1O−3torrとした後、基板ホ
ルダにより基板を50℃に加熱しながら該ホルダ直下の
チャンバ内に配置したセンダスト合金(Fc −3l−
AI系合金)からなるターゲットとチャンバ間に400
Wの電力を印加してターゲットから該合金粒子をスパッ
タリングさせて前記ガラス基板表面に20人/ see
の速度で成膜して多結晶センダスト合金薄膜を形成した
しかして、本実施例2及び比較例2の多結晶センダスト
合金薄膜の結晶状態を調べた。その結果、本実施例2で
はガラス基板上に結晶粒が(110)面が基板面に平行
に配向し、かつ[111,1l方位がイオンビームの入
射方向に配向し、その結果として[001]方位が基板
面とイオンビームの入射面の交線方向に揃って配向して
いる多結晶センダスト合金薄膜が形成されているこ・と
が確認された。
これに対し、比較例2ではガラス基板上に形成された多
結晶ゼンダスト合金薄膜における結晶粒の(110)面
が基板面に平行に配向されているものの、膜面内の軸方
位はランダムで結晶方位が分散していることが確認され
た。
また、前記実施例2及び比較例2の多結晶センダスト合
金薄膜について比透磁率の高周波領域での周波数特性を
調べたところ、第3図に示す特性図を得た。なお、第3
図中のAは本実施例2の多結晶センダスト合金薄膜の特
性線、Bは比較例2のと同薄膜の特性線を示す。この第
3図から明らかなように本実施例2のように面内で結晶
方位の揃った結晶粒からなる多結晶センダスト薄膜は、
比較例2の同薄膜に比べて高周波特性が著しく優れてい
ることがわかる。
なお、上記実施例では多結晶薄膜の結晶の面方位を基板
表面に平行に配向させる手段として、基板温度を制御す
る方法を採用したが、基板にバイアスを印加したり、基
板に下地層を予め形成することによって多結晶薄膜の結
晶の面方位を基板表面に平行に配向させるようににして
もよい。
[発明の効果] 以上詳述した如く、本発明によれば結晶粒の面方位が膜
面に平行に配向されると共に、膜面内での軸方位が同一
方向に揃って配向された多結晶薄膜を形成でき、ひいて
は磁気ヘッドのコア材等に応用される高周波帯域での高
透磁率特性を有する磁性薄膜などに好適な多結晶薄膜の
形成方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1におけるガラス基板上に形成
された多結晶Fe薄膜の結晶状態を示す概略図、第2図
は実施例1で形成された多結晶Fe薄膜の軸方位を説明
するための概略図、第3甲は実施例2及び比較例2で形
成された多結晶センダスト合金薄膜の周波数−比透磁率
を示す特性図、第4図は比較例1におけるガラス基板上
に形成された多結晶Fe薄膜の結晶状態を示す概略図で
ある。 ・・・ガラス基板、2・・・結晶粒、3・・・多結晶F
e薄膜、4・・・基板面法線、5・・・イオンビーム入
射方位、6・・・イオンビーム入射面、7・・・基板面
、8・・・イオンビーム入射面と基板面の交線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  基板表面に蒸着材料を真空蒸着法又はスパッタリング
    法によって成膜すると共に基板温度又は基板バイアス電
    圧を制御しながら、該基板表面に形成する最終材料の多
    結晶薄膜の結晶配向組織のイオンビーム入射時のイオン
    ビームと格子原子の衝突断面積が最少である方位に対し
    て±5゜の範囲の角度でイオン源からイオンビームを照
    射することを特徴とする多結晶薄膜の形成方法。
JP63203517A 1988-08-16 1988-08-16 多結晶薄膜の形成方法 Expired - Lifetime JPH0747816B2 (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04329867A (ja) * 1991-04-30 1992-11-18 Fujikura Ltd 多結晶薄膜の製造装置
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US5650378A (en) * 1992-10-02 1997-07-22 Fujikura Ltd. Method of making polycrystalline thin film and superconducting oxide body
WO1998017846A1 (fr) * 1996-10-23 1998-04-30 Fujikura, Ltd. Procede pour preparer une couche mince polycristalline, procede pour preparer un supraconducteur de type oxyde, et dispositif associe
US9963777B2 (en) 2012-10-08 2018-05-08 Analog Devices, Inc. Methods of forming a thin film resistor

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JPS60173723A (ja) * 1984-02-14 1985-09-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 磁気記録媒体の製造方法

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