JPH0539571A - 高透磁率アモルフアス軟質磁性膜用薄膜の製造法 - Google Patents

高透磁率アモルフアス軟質磁性膜用薄膜の製造法

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JPH0539571A
JPH0539571A JP3192899A JP19289991A JPH0539571A JP H0539571 A JPH0539571 A JP H0539571A JP 3192899 A JP3192899 A JP 3192899A JP 19289991 A JP19289991 A JP 19289991A JP H0539571 A JPH0539571 A JP H0539571A
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JP
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soft magnetic
film
thin film
amorphous soft
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JP3192899A
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Takashi Komatsu
孝 小松
Yuzo Murata
雄三 村田
Kyuzo Nakamura
久三 中村
Yoshifumi Ota
賀文 太田
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Ulvac Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】軟質磁性膜の透磁率を従来に比べて向上させる
こと、及び、従来よりも高い温度で作成可能なアモルフ
ァス軟質磁性膜用の薄膜製造法を提供すること 【構成】真空室1内に設けた基板5と対向させて軟質磁
性材料のターゲット6を取付けたカソード9を設け、該
真空室内に導入したスパッタガスをマグネトロン放電さ
せて、該基板に高透磁率アモルファス軟質磁性膜用の薄
膜を形成する方法に於いて、第3電極14を設けてこれ
で該基板とターゲットの間の空間の電位を制御して成膜
する 【効果】基板に形成される薄膜が荷電粒子等のダメージ
を受けて微結晶化することがなくなり、薄膜全体をアモ
ルファス軟質磁性膜に形成し得てその後の回転磁界中の
アニールで高透磁率のアモルファス軟質磁性膜を得るこ
とができ、例えば磁気ヘッドに好都合である

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッド等の磁気材
料として使用される高透磁率アモルファス軟質磁性膜用
薄膜の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高透磁率アモルファス軟質磁性膜
を基板に成膜する方法として、マグネトロンスパッタに
より基板にアモルファス軟質磁性膜を形成しておき、そ
のあと該基板を回転磁界中でアニールし、該アモルファ
ス軟質磁性膜を高透磁性に改質する方法が知られてい
る。この方法に使用されるマグネトロンスパッタ装置を
示せば図1の如くであり、スパッタガス導入口aと真空
排気口bを備えた真空室c内に、基板ホルダーdに支持
された基板eとカソードfにバッキングプレートgを介
して取付けたターゲットhとを対向して設け、該カソー
ドfの背後に磁石iが設けられる。該基板ホルダーdと
カソードfは水冷される。jはシャッター、lはアース
シールドである。該カソードfにはDC電源或いはRF電源
kが接続され,スパッタガス導入口aからは、Arガスの
他N2ガス等の反応ガスが導入される。
【0003】図示装置に於いて、カソードfに電圧が印
加されると、真空室c内に導入したスパッタガスが主と
して磁石iの磁界で囲まれた領域内でグロー放電し、正
イオン化したガス成分が負に帯電したターゲットhに衝
突し、スパッタされた該ターゲットhの材料が基板eに
薄膜状に析出する。高透磁率アモルファス軟質磁性膜を
形成する場合、ターゲットhに例えばCo−Zr−Re合金が
使用され、その成分のアモルファス軟質磁性膜或いはこ
れにスパッタガスの成分が加わったアモルファス軟質磁
性膜が基板eに形成され、その後、該基板eを回転磁界
中でアニールして薄膜の歪みを除去すると、透磁率の比
較的良いアモルファス軟質磁性膜が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の方法に
よりアモルファス軟質磁性膜を作成した場合、透磁率の
著しく良好なものが得られなかった。これは、マグネト
ロンスパッタにより基板に成膜するとき、カソードが作
り出すプラズマ、荷電粒子、電子が磁石iの拘束を振り
切って基板eに到達し、これらが形成される膜にダメー
ジを与えて膜を微結晶化してしまうようになること、そ
して、成膜時に基板eの温度がわずかに上昇しても膜を
微結晶化させてしまうことが原因であると考えられる。
膜が結晶化すると、磁性材料の持つ結晶磁気異方性が発
現し、これにより軟磁気特性が大幅に劣化してしまう
が、膜がアモルファスのままであれば、結晶磁気異方性
は現れない。
【0005】本発明は、軟質磁性膜の透磁率を従来に比
べて向上させること、及び、従来よりも高い温度で作成
可能なアモルファス軟質磁性膜用の薄膜製造法を提供す
ることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の各目
的を達成するために、真空室内に設けた基板と対向させ
て軟質磁性材料のターゲットを取付けたカソードを設
け、該真空室内に導入したスパッタガスをマグネトロン
放電させて、該基板に高透磁率アモルファス軟質磁性膜
用の薄膜を形成する方法に於いて、第3電極を設けてこ
れで該基板とターゲットの間の空間の電位を制御して成
膜するようにした。該第3電極は例えば基板とターゲッ
トとの間に設けた電位が略0ボルトの金属メッシュが使
用される。
【0007】
【作用】真空室内でカソードに電位を与えてマグネトロ
ンスパッタを行なうと、基板にターゲットの軟質磁性材
料の成分を有する薄膜が形成されるが、該カソードが作
り出すマグネトロン放電のプラズマ、荷電粒子、電子
は、適当な電位に制御された第3電極によって基板に到
達することが阻止されるので、これらプラズマ等が基板
に形成されるアモルファスの薄膜にダメージを与えるこ
とがなくなり、薄膜が微結晶化することが防止される。
そのため、該薄膜を回転磁界中でアニールすると、透磁
率が従来のものよりも著しく高い軟質磁性膜が得られ
る。また、基板はプラズマ等のダメージを受けなくなる
ので、微結晶化しにくくなり、基板自体の温度が従来の
場合よりも高くてもアモルファス軟質磁性薄膜の成膜が
可能になる。
【0008】
【実施例】本発明の実施例を図2に基づき説明すると、
同図の符号1はArガス等の不活性ガス、或いはこれに加
えてN2ガス等の反応性ガスを導入するスパッタガス導
入口2と真空ポンプに接続された真空排気口3を備えた
真空室を示し、該真空室1内には、アース電位の基板ホ
ルダ4に取付けられたコーニング7059ガラス等の基
板5と、Co91−Zr8 −Re3 、Co-Zr 、Co-Zr-Nb、Co-Fe-
Nb、Fe-Co-Si-B、Co-Fe-Zr-Re 、Co-Nb-Ru、Fe-Cr-B 等
の軟質磁性材料のターゲット6とを対向して設け、該タ
ーゲット6をDC或いはRF電源7に接続され且つ背後に磁
石8を備えたカソード9の前面に取付けした。該カソー
ド9は配管10を循環する冷却水により冷却され、基板
ホルダ4も同様に冷却される。11はシャッター、12
はアースシールドである。
【0009】こうした構成に於いて、該カソード9に電
源7から電位を与えると、該カソード9の前方に磁石8
の磁界に拘束されたマグネトロン放電が発生し、ガス中
の正イオンが負電位のターゲット6に衝突してスパッタ
された材料が基板5に薄膜状に付着する。従来の場合、
マグネトロン放電により発生するプラズマ、荷電粒子、
電子が基板5に到達し、そのダメージのために基板5に
形成される薄膜が微結晶化してしまい、回転磁界中アニ
ールしても大きな結晶磁気異方性が生じてしまい、良好
な軟磁気特性が得られない欠点があったが、本発明の場
合は、該基板5とターゲット6の間の空間13の電位を
第3電極14で変化させ、カソード9の前方で発生する
マグネトロン放電のプラズマ、荷電粒子、電子が基板5
に到達しないように制御するもので、該第3電極14は
プラス或いはマイナス或いはフローティングに制御さ
れ、これがプラスに制御された場合、プラズマ中の電子
が該第3電極に流れ込むのでプラズマ中から基板5へ到
達する電子の量が少なくなるとともに、Arイオンは押し
戻され、また、マイナスに制御された場合、Arイオンが
該第3電極14に流れ込んで基板5へ到達するイオンの
量が少なくなるとともに電子は押し戻される。アース電
位に制御された場合も、これらの効果は認められる。そ
のため、基板5はプラズマ等から受けるダメージが少な
くなってそこに形成される薄膜の微結晶化が発生せず、
アモルファスの軟質磁性膜を形成できる。更に、第3電
極14をフローティングとした場合、プラズマ中の荷電
粒子および電子の平均エネルギーに応じて自動的に第3
電極14の電位が決まる。もしその電位がプラスならば
電子が流入し、その電位における電子・負イオンと正イ
オンの流入量が等しくなるような適当な値になるまで流
入が続き、この電位の効果により基板5に到達する電子
およびイオンの量を減少させ得て微結晶化のないアモル
ファスの軟質磁性膜が得られる。一般的にはフローティ
ングの場合、第3電極14はマイナスになる。必要なら
ば基板ホルダ4にバイアス電圧を印加してもよい。15
は可変のDC電源である。
【0010】こうして基板5に形成された薄膜を回転磁
界中でアニールすると、透磁率の極めて高いアモルファ
ス軟質磁性膜が得られ、例えば磁気ヘッドに好都合に適
用できる。図示の例では、該第3電極14を金属メッシ
ュで構成し、基板5とターゲット6の中間に介在させた
が、金属メッシュの変りにパンチングメタル状、適当な
間隔で配列されたフィン又は棒その他の透孔を有する金
属材料で構成することも可能であり、また、その設置場
所をカソード又は基板を囲む位置とすることも可能であ
る。
【0011】本発明の具体的実施例を述べれば次の通り
である。図2の装置構成に於いて、基板5としてコーニ
ング7059ガラス、ターゲット6としてCo91−Zr8 −
Re3 を設け、スパッタガス導入口2からArガスを導入
し、真空室1内を8×10- 4Torrに制御した。そし
て、カソード9にDC300Wを印加し、第3電極14を
約0ボルトとしてマグネトロンスパッタを30分行なっ
た。基板5の温度は43℃以下であった。該基板5には
2μmのCo−Zr−Reの薄膜が形成された。この薄膜をAr
雰囲気中で3000e、350℃、60rpm、60m
inの条件で回転磁界中アニールした。
【0012】アニール前の薄膜を透過電子線回折したと
ころ、図3に示すように周囲にリング状のハロー回折パ
ターン16が見られるだけで、明らかにアモルファス状
態であることが確認された。一方、第3電極14のない
従来の方法で作成したものは、図4に示すように周囲に
リング状の回折パターン16は見られるが、リング中に
は微結晶化したことを示すスポット17が観察された。
従って、本発明方法によれば微結晶化のないアモルファ
ス軟質磁性膜が形成できることがわかる。
【0013】また、アニール後の薄膜の透磁率を調べた
ところ、図5に見られるように、17000にもなり、
この値は第3電極14のない従来の方法で作成したアモ
ルファス軟質磁性膜の透磁率8000(DCマグネトロ
ン)、6300(RFマグネトロン)よりも著しく高い。
【0014】更に、基板5の成膜中の温度は、図6に見
られるように、200℃以下であれば9000〜170
00の透磁率が得られ、従来の方法では50℃が限度で
あったことに比べれば成膜許容温度が広く、冷却が容易
になる。
【0015】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、マグネト
ロンスパッタにより基板に高透磁率アモルファス軟質磁
性膜用の薄膜を形成する方法に於いて、第3電極を設け
てこれで該基板とターゲットの間の空間の電位を制御し
て成膜するようにしたので、基板に形成される薄膜が荷
電粒子等のダメージを受けて微結晶化することがなくな
り、薄膜全体をアモルファス軟質磁性膜に形成し得てそ
の後の回転磁界中のアニールで高透磁率のアモルファス
軟質磁性膜を得ることができ、例えば磁気ヘッドに好都
合である等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の製造法の説明図
【図2】本発明の高透磁率アモルファス軟質磁性膜用薄
膜の製造法の説明図
【図3】本発明の製造法により作成されたアモルファス
軟質磁性膜の透過電子線回折像
【図4】従来の製造法により作成されたアモルファス軟
質磁性膜の透過電子線回折像
【図5】本発明の方法により作成されたアモルファス軟
質磁性膜の透磁率と従来の製造法により作成されたアモ
ルファス軟質磁性膜の透磁率の比較図
【図6】本発明の方法により作成されたアモルファス軟
質磁性膜の透磁率と基板温度の関係の線図
【符号の説明】
1 真空室 2 スパッタガス導
入口 3 真空排気口 4 基板ホルダ 5 基板 6 ターゲット 7 電源 8 磁石 9 カソード 13 空間 14 第3電極 15 DC電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 14/35 8414−4K (72)発明者 太田 賀文 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空室内に設けた基板と対向させて軟質磁
    性材料のターゲットを取付けたカソードを設け、該真空
    室内に導入したスパッタガスをマグネトロン放電させ
    て、該基板に高透磁率アモルファス軟質磁性膜用の薄膜
    を形成する方法に於いて、第3電極を設けてこれで該基
    板とターゲットの間の空間の電位を制御して成膜するこ
    とを特徴とする高透磁率アモルファス軟質磁性膜用薄膜
    の製造法。
  2. 【請求項2】上記ターゲットを、Co−Zr−Re、Co−Zr−
    Nb等の軟質磁性材料の合金とし、上記第3電極を、メッ
    シュ状、パンチングメタル状、適当な間隔で配列された
    フィン又は棒その他の透孔を有する金属材料で形成して
    上記基板とカソードとの間の空間に介在させ、該第3電
    極の電位をフローティング又は適当な電位に制御するこ
    とを特徴とする請求項1に記載の高透磁率アモルファス
    軟質磁性膜用薄膜の製造法。
  3. 【請求項3】上記第3電極に、カソード又は基板の周囲
    を取囲む金属材料で形成したものを使用することを特徴
    とする請求項1に記載の高透磁率アモルファス軟質磁性
    膜用薄膜の製造法。
JP3192899A 1991-08-01 1991-08-01 高透磁率アモルフアス軟質磁性膜用薄膜の製造法 Pending JPH0539571A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009249655A (ja) * 2008-04-02 2009-10-29 Fujifilm Corp Zn含有複合酸化物膜の成膜方法
JP2012229490A (ja) * 2012-07-12 2012-11-22 Fujifilm Corp 成膜方法
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