JPH0644543B2 - 磁性膜デバイスの製造方法 - Google Patents

磁性膜デバイスの製造方法

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JPH0644543B2
JPH0644543B2 JP59005585A JP558584A JPH0644543B2 JP H0644543 B2 JPH0644543 B2 JP H0644543B2 JP 59005585 A JP59005585 A JP 59005585A JP 558584 A JP558584 A JP 558584A JP H0644543 B2 JPH0644543 B2 JP H0644543B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、磁気異方性を有する磁性膜に関して詳しく
は、この磁気異方性の制御に好適な磁性膜デバイスの製
造法に関するものである。
〔発明の背景〕
外部からの印加磁界を利用して磁性膜の磁気異方性を制
御する方法には、磁界中蒸着や磁界中冷却および磁界中
熱処理などがある。
これらの方法は、磁性膜を磁界中で蒸着あるいは冷却す
ることにより、膜中の磁性原子の規則配列、析出粒子の
選択成長、結晶変態での結晶の選択成長などを印加磁界
方法(自発磁化の方向)すなわち特定方向に制御して、
磁気異方性を誘導するものである。
しかし、この周知の方法では、熱エネルギーにより、磁
性膜中の原子の拡散が可能となるような領域で外部から
の印加磁界により、その磁気異方性を誘導するものであ
るために、たとえば、磁性膜のある所望部分だけの磁気
異方性を任意の方向に制御することなどは不可能であ
る。すなわち、上記の方法には、磁性膜全面の磁気異方
性が、ある程度の印加磁界方向にのみ誘導されるという
欠点がある。また、たとえば磁界中熱処理などに見られ
るように、原子の熱拡散によつて、所望の磁気異方性を
形成するためには、膨大な時間と熱エネルギーを要する
という欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、前述の従来技術の欠点を解決し、瞬時
にかつ磁性膜の所望部分の磁気異方性を所望の方向に制
御することを可能にする磁性膜デバイスの製造法を提供
することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、周知の磁界中蒸着や磁界中冷却効果を用いた
磁気異方性の形成とは異なり、磁性膜に磁界中イオン打
ち込みを行なうことにより、瞬時にかつ磁性膜の所望部
分の磁気異方性を所望の方向に制御する磁性膜デバイス
の製造法に関するものである。
〔発明の実施例〕
第1図(a)は、本発明の実施に適用できる一般的なイ
オン打込み装置の概略構成図を示す。質量分析部6で選
択されたイオンビーム2は走査部4および5でx,y方
向にスキヤンされて、基板ホルダ10に支持されたウエ
ーハ1に照射される。第1図(b)はウエーハ1を装着し
たウエーハホルダ10を示す。
第2図および第3図は、本発明の一実施例として、イオ
ンが照射されるウエーハ1の面内方向に、永久磁石11
およびフエライトヨーク12で磁気回路を形成した構成
図を示す。図示したように、ウエーハ1の周囲に形成し
た磁気回路によりね入射イオンビーム2に対して垂直に
設置されたウエーハ1面内の所望方向に印加磁界方向
(自発磁化の方向)を選択して、磁気異方性を誘導する
ことが可能となる。
第4図は、本発明の一実施例として、イオンが照射され
るウエーハ1の周囲に、磁界発生のためのコイル14お
よび14′を設置した構成図を示す。図示したように、
ウエーハ1に対して互いに直交して設置されたコイル1
4,14′により、第2図および第3図と等価な磁気回
路を構成することができ、ウエーハ1面内の所望方向に
印加磁界方向を選択して、磁気異方性を誘導することが
可能となる。さらに、第4図の磁気回路構成を用いて、
互いに直交するコイルを位相差が90°の正弦波電流で
駆動すれば、イオンが照射されるウエーハ1の面内に回
転磁界が誘起され、この結果極めて磁気異方性の小さな
磁性膜の作製が可能となる。
第5図は、本発明の一実施例として、イオンが照射され
るウエーハ1の膜厚方向すなわち膜面の垂直方向に印加
磁界方向が設定されるようにコイル15で磁気回路を形
成した構成図を示す。図示したように、イオン照射時の
印加磁界方向を磁性膜面に垂直方向とすることにより、
垂直方向の磁気異方性を誘導することが可能となる。
第6図は、本発明の一実施例として、膜の面内方向に磁
気異方性を有する磁性膜の容易軸方向16および困難軸
方向17に各々磁界を印加して、イオン打込みを行なつ
た構成図を示す。
表1はNi−Fe合金膜の場合のこの結果を示すもので
ある。磁性膜の磁気異方性は打込みイオン種によらず、
すべてのイオン種で変化して大きくなる。表から印加磁
界が0の場合にも、磁性膜の自発磁化によつて、イオン
打込みにより磁気異方性は大きくなる。しかし、イオン
打込み時の印加磁界方向を磁化容易軸方向とすることに
より、さらに大きな磁気異方性を誘起することができ
る。
さらに、イオン打込み時の印加磁界方向を磁化困難軸方
向に選択すれば、磁界中イオン打込みにより、磁化容易
軸方向を90°スイツチさせて、磁気異方性を大きくす
ることができる。そして、この磁化容易軸のスイツチン
グに関しては、印加磁界方向の選択により、任意の方向
にスイツチさせることが可能となる。
ここで、本発明の磁界中イオン打込み法による磁気異方
性の誘起と、例えば磁界中アニール処理によるものとを
比較すると、後者は前述したように膨大な時間と熱エネ
ルギーを要するのに対して、本願の磁界中イオン打込み
法では、たとえばNe+イオン打込みなどによつて瞬時
(数秒)に、磁気異方性を大きくできる効果がある。
第7図は、本発明の一実施例として、Ni−Fe合金膜
の硬化困難軸方向に磁界を印加してイオン打込みを行な
い、磁化容易軸方向をスイツチさせ、かつ、磁気異方性
を大きくした場合の異方性磁界HKの熱処理効果を示
す。図から、磁界中イオン打込み法により誘起した異方
性磁界18′は熱処理に対して安定性が高く、このNi
−Fe合金の場合、結晶粒の成長が生じる350℃前後
までは、大きな値を示す。すなわち、図示したこの磁性
膜の蒸着温度(この場合320℃)以下では、磁界中
イオン打込み法により誘起した異方性磁界はほとんど変
化しない。また、結晶粒の成長が生じる温度以上の熱処
理に対しては誘起した大きな異方性磁界は、イオン打込
み前の値まで減少する。ただしこの場合、磁界中イオン
打込みによりスイツチさせた磁化容易軸の方向は変化し
ない。このように磁界中イオン打込み法により誘起した
磁気異方性は熱安定性が極めて高く、実用性のすぐれた
ものである。
第8図は、本発明の一応用例として、磁性膜の表面に、
レジストや金属膜などで打込みイオンを遮蔽するための
マスク19を形成してメモリを作成する場合の模式的平
面図を示す。図中、矢印16および17は、この磁性膜
の磁化容易軸方向および磁化困難軸方向および磁化困難
軸方向を示し、また矢印13は、イオン打込み時の印加
磁界方向を示す。図から、マスク層のない部分では、磁
界中イオン打込み法により、磁性膜の磁化困難軸方向が
前述のスイツチングにより新たに磁化容易軸方向とな
る。すなわち、磁性膜の面内で、磁気異方性が互いに直
交し合うような“モザイク”パターンの形成が可能とな
る。このように、磁界中イオン打込み法により誘起され
る磁気異方性は、周知の磁界中蒸着法や磁界中処理法に
よつて誘起されるものと異なり、磁性膜の所望部分だけ
を選択的に任意の方向に制御できることが大きな特徴で
ある。
ここで、第8図のように構成された磁性膜において、互
いに直交する磁気異方性のパターン領域を“1”および
“0”と定義すれば、磁気的あるいは光学的センサーを
用いることにより、本願の磁界中イオン打込み法を用い
て作製した磁性膜をメモリ素子として使用することが可
能となる。
第9図は、本発明の一応用例として、磁界中イオン打込
みおよびマスク層形成によつて磁気異方性を制御し、高
い透磁性を生じさせた磁気ヘツドの原理的構成を示す。
磁気ヘツドの磁極片20に必要とされる高い透磁性はコ
イル21と磁気記録媒体との間にある磁束を有効にカツ
プルするためのものである。図の矢印で示した円状に透
磁性の高い磁路を形成することによつて、記録再生感度
を上げて高効率化を達成することができる。図示した透
磁性の高い磁路は、マスク層形成−磁界中イオン打込み
の工程を繰り返すことにより、磁極片中の磁気異方性
(磁化容易軸方向)を放射状にすることによつて、形成
可能となる。この結果、本発明の磁界中イオン打込み法
によつて高い透磁性を有した磁極片の形成が容易とな
り、高い周波数応答および高い効率を有した磁気ヘツド
が実現できる。
第10図は、本発明の一応用例として、磁界中イオン打
込み法によつて高い透磁性を生じさせた薄膜誘導磁気ヘ
ツドの原理的構成を示す。薄膜磁気ヘツドの回転によつ
て磁極片中のスイツチングを行うことの利益は、高い透
磁性によつて高い周波数特性および高い効率を実現でき
ることにある。この高い透磁性は、図示した磁極片先端
の磁気異方性を本願の磁界中イオン打込み法によつて、
図中の矢印の方向を磁化困難軸方向とすることにより達
成できる。この結果、薄膜磁気ヘツドのスイツチング特
性を向上して、不安定度、大きなオン・トラツク・ビツ
ト・シフト・貧弱なオフ・トラツク効率等の問題を解決
した高効率の薄膜磁気ヘツドが実現できる。
第11図は、本発明の一応用例として、磁性膜の表面
に、マスク層形成−磁界中イオン打込み、マスク層形成
−磁界中イオン打込みの工程を繰り返すことにより形成
したメモリ素子の模式図と示す。このように構成された
磁性膜においても、磁気的あるいは光学的センサーを用
いることにより、本願の磁界中イオン打込みを用いて形
成した磁気異方性のパターン領域を記憶情報の1単位
(1ビツト)として、メモリ素子の実現が可能となる。
第12図は、本発明の一応用例として、第4図の磁気回
路構成を用いて、回転磁界中イオン打込み法により作製
した、極めて磁気異方性の小さな磁性膜の模式図を示
す。このように、イオン打込み時に磁性膜の面内で磁界
を回転することにより、磁気的に極めて等方的(磁気異
方性0)な磁性膜の形成が可能となる。さらに、本願
で述べた応用例(第8図)の手法と、この回転磁界中イ
オン打込みの手法を組合わせれば、磁性膜の所望部分
に、磁気的に異方性および等方的領域を選択的に形成す
ることが可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明の磁界中イオン打込み法によ
り形成した磁性膜は、従来法と異なり、その磁気異方性
を任意の方向にかつ選択的に所望部分だけを制御できる
ことが大きな特徴であり、この結果、新しいデバイスと
して、実用性が極めて高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的なイオン打込み装置の概略構成を説明す
るための模式図、第2図より第5図は本発明の磁界中イ
オン打込み法を説明するための模式図、第6図は本発明
の原理を説明するための磁界中イオン打込み法により誘
起される磁気異方性の変化を示す図、第7図は本発明の
方法により製造した磁性膜の熱処理効果を示す曲線図、
第8図および第11図はそれぞれ本発明の原理を用いて
作製したメモリ素子への応用例を説明するための模式
図、第9図および第10図は本発明の原理を用いて形成
した高効率の磁気ヘツドの原理的構成図、第12図は本
発明の回転磁界中イオン打込み法により作製した磁性膜
を説明するための模式図を示すものである。 1…ウエーハ(磁性膜)、2…イオンビーム、3…メイ
ンフアラデー(ドースカウンタ)、4,5…X,Yビー
ムスキヤンナー、6…質量分析マグネツト、7…イオン
ソース、8…イオン源マグネツト、9…イオン源ガス、
10…ウエーハホルダ、11…永久磁石、12…フエラ
イトヨーク、13…印加磁界方向、14(14′)…コイ
ル、15…コイル、16(16′)…磁化容易軸方向、17
(17′)…磁化困難軸方向、18(18′)…磁気異方性(異
方性磁界)、19…マスク層、20…磁極片(コア)、
21…コイル、22…ギヤツプ、23…導体コイルパタ
ーン、24…磁極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−60560(JP,A) 特開 昭58−142510(JP,A) 特開 昭53−102677(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘導磁気異方性を有する磁性膜を含む磁性
    膜デバイスの製造方法において、磁性膜の少なくとも一
    部の領域に磁界が印加された状態でイオン打ち込みをす
    ることを特徴とする磁性膜デバイスの製造方法。
JP59005585A 1984-01-18 1984-01-18 磁性膜デバイスの製造方法 Expired - Lifetime JPH0644543B2 (ja)

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US06/691,128 US4600488A (en) 1984-01-18 1985-01-14 Control method of magnetic anisotropy and device utilizing the control method
FR858500677A FR2558298B1 (fr) 1984-01-18 1985-01-18 Procede de commande de l'anisotropie magnetique et dispositif mettant en oeuvre ce procede

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US4600488A (en) 1986-07-15
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