JPH068497B2 - 立方晶コバルト薄膜の形成方法 - Google Patents
立方晶コバルト薄膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH068497B2 JPH068497B2 JP7231289A JP7231289A JPH068497B2 JP H068497 B2 JPH068497 B2 JP H068497B2 JP 7231289 A JP7231289 A JP 7231289A JP 7231289 A JP7231289 A JP 7231289A JP H068497 B2 JPH068497 B2 JP H068497B2
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- Japan
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- thin film
- cobalt
- annealing
- face
- nitrogen
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、立方晶コバルト磁性薄膜の形成方法に関す
る。
る。
［従来の技術及び問題点］ コバルト金属は、六方晶と面心立方晶の２種類の状態が
あり、450℃以上の高温では面心立方晶、それ以下の低
温では六方晶である。六方晶コバルトは、結晶磁気異方
性が大きく、多結晶試料について飽和磁化の測定を行な
うのは困難な場合があり、更に飽和磁化、キューリー温
度の値も面心立方晶の方が大きい。
あり、450℃以上の高温では面心立方晶、それ以下の低
温では六方晶である。六方晶コバルトは、結晶磁気異方
性が大きく、多結晶試料について飽和磁化の測定を行な
うのは困難な場合があり、更に飽和磁化、キューリー温
度の値も面心立方晶の方が大きい。
ところで、従来、コバルト薄膜は真空蒸着法やスパッタ
リング法により作製されていたが、これらの成膜方法で
は結晶構造的には六方晶または六方晶と面心立方晶の混
在した膜となり、面心立方晶コバルト薄膜を低温で形成
することは困難であった。
リング法により作製されていたが、これらの成膜方法で
は結晶構造的には六方晶または六方晶と面心立方晶の混
在した膜となり、面心立方晶コバルト薄膜を低温で形成
することは困難であった。
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、コバルト金属の六方晶から面心立方晶への相変態
温度である450℃以下のアニーリング温度で、他相の混
在のない面心立方晶を有するコバルト薄膜を形成し得る
方法を提供しようとするものである。
ので、コバルト金属の六方晶から面心立方晶への相変態
温度である450℃以下のアニーリング温度で、他相の混
在のない面心立方晶を有するコバルト薄膜を形成し得る
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、基板上にコバルトを窒素又はアルゴンと窒素
の混合ガスの雰囲気中で高エネルギー、イオン化を伴う
反応性の蒸着法により窒化コバルト薄膜を成膜する工程
と、この窒化コバルト薄膜をアニーリングして窒素を除
去する工程とを具備したことを特徴とする立方晶コバル
ト薄膜の形成方法である。
の混合ガスの雰囲気中で高エネルギー、イオン化を伴う
反応性の蒸着法により窒化コバルト薄膜を成膜する工程
と、この窒化コバルト薄膜をアニーリングして窒素を除
去する工程とを具備したことを特徴とする立方晶コバル
ト薄膜の形成方法である。
上記高エネルギー、イオン化を伴う反応性の蒸着法とし
ては、例えばイオンプレーティング法、イオンアシスト
蒸着法、反応性スパッタリング法等を採用し得る。
ては、例えばイオンプレーティング法、イオンアシスト
蒸着法、反応性スパッタリング法等を採用し得る。
上記基板上に成膜される窒化コバルト薄膜は、Ｃｏ４Ｎ
薄膜が望ましい。かかるＣｏ４Ｎ薄膜は、蒸着に際し、
雰囲気中の窒素量が多くなるようにコントロールするこ
とによって得られる。
薄膜が望ましい。かかるＣｏ４Ｎ薄膜は、蒸着に際し、
雰囲気中の窒素量が多くなるようにコントロールするこ
とによって得られる。
上記アニーリングは、290〜320℃の温度範囲で行なうこ
とが望ましい。この理由は、アニーリング温度を290℃
未満にすると窒化コバルトの窒素の分解が起こり難くな
り、かといってその温度が320℃を越えると急激な窒素
の分解により薄膜が基板から剥離する恐があるからであ
る。特に、減圧雰囲気で100℃／hr以下の昇温速度で290
〜320℃の温度にてアニーリングすることが望ましい。
とが望ましい。この理由は、アニーリング温度を290℃
未満にすると窒化コバルトの窒素の分解が起こり難くな
り、かといってその温度が320℃を越えると急激な窒素
の分解により薄膜が基板から剥離する恐があるからであ
る。特に、減圧雰囲気で100℃／hr以下の昇温速度で290
〜320℃の温度にてアニーリングすることが望ましい。
（作用） 本発明によれば、基板上にコバルトを窒素又はアルゴン
と窒素の混合ガスの雰囲気中で高エネルギー、イオン化
を伴う反応性の蒸着を行なうことによって、面心立方晶
のＣｏ４Ｎ薄膜を形成できる。特に、前記反応性の蒸着
に際して雰囲気中の窒素量を増加させるに伴ってＣｏ
（六方晶）→Ｃｏ４Ｎ（面心立方晶）→Ｃｏ３Ｎ（六方
晶）→Ｃｏ２Ｎ（斜方晶）へと相変化する。この過程に
おける面心立方晶Ｃｏ４Ｎ薄膜は、Ｃｏ原子が面心立方
構造の配置をとるだけでなく、その格子定数が面心立方
晶Ｃｏに近い値（Ｃｏ４Ｎ：ａ＝3.586Å、面心立方晶
Ｃｏ：ａ＝3.552Å）となる。こうした窒化コバルト
（面心立方晶Ｃｏ４Ｎ）薄膜をアニーリングして窒素を
分解除去することによって、結晶磁気異方性等の優れた
面心立方晶コバルト薄膜を基板上に形成できる。また、
前記アニーリングに際して100℃／hr以下の昇温速度に
て行なうことによって、基板からの剥離を生じることな
く前記結晶磁気異方性等の優れた面心立方晶コバルト薄
膜を形成できる。
と窒素の混合ガスの雰囲気中で高エネルギー、イオン化
を伴う反応性の蒸着を行なうことによって、面心立方晶
のＣｏ４Ｎ薄膜を形成できる。特に、前記反応性の蒸着
に際して雰囲気中の窒素量を増加させるに伴ってＣｏ
（六方晶）→Ｃｏ４Ｎ（面心立方晶）→Ｃｏ３Ｎ（六方
晶）→Ｃｏ２Ｎ（斜方晶）へと相変化する。この過程に
おける面心立方晶Ｃｏ４Ｎ薄膜は、Ｃｏ原子が面心立方
構造の配置をとるだけでなく、その格子定数が面心立方
晶Ｃｏに近い値（Ｃｏ４Ｎ：ａ＝3.586Å、面心立方晶
Ｃｏ：ａ＝3.552Å）となる。こうした窒化コバルト
（面心立方晶Ｃｏ４Ｎ）薄膜をアニーリングして窒素を
分解除去することによって、結晶磁気異方性等の優れた
面心立方晶コバルト薄膜を基板上に形成できる。また、
前記アニーリングに際して100℃／hr以下の昇温速度に
て行なうことによって、基板からの剥離を生じることな
く前記結晶磁気異方性等の優れた面心立方晶コバルト薄
膜を形成できる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１ まず、ガラス基板（コーニング社製商品名；7059）上に
下記に示す条件のＤＣマグネトロンスパッタ法による反
応性スパッタリングによりＡｒとＮ２の混合ガス雰囲気
中で窒化コバルト薄膜を成膜した。
下記に示す条件のＤＣマグネトロンスパッタ法による反
応性スパッタリングによりＡｒとＮ２の混合ガス雰囲気
中で窒化コバルト薄膜を成膜した。
スパッタ全圧；2mtorr〔ＡｒとＮ２はそれぞれ1.8mtor
r、0.2mtorr（Ｎ２分圧10％〕、 スパッタ出力；電流を一定とする電流制御で0.5Ａ、 次いで、前記薄膜を真空熱処理炉に移し、１×10-4以下
まで減圧された真空中で、まず250℃まで１時間で昇温
し、この後315℃まで65℃／hrで昇温した。更に、315℃
で１時間保持し、窒素の分解除去を行なってＣｏ薄膜を
ガラス基板上に形成した。この後、放冷で降温した。
r、0.2mtorr（Ｎ２分圧10％〕、 スパッタ出力；電流を一定とする電流制御で0.5Ａ、 次いで、前記薄膜を真空熱処理炉に移し、１×10-4以下
まで減圧された真空中で、まず250℃まで１時間で昇温
し、この後315℃まで65℃／hrで昇温した。更に、315℃
で１時間保持し、窒素の分解除去を行なってＣｏ薄膜を
ガラス基板上に形成した。この後、放冷で降温した。
その結果、前記スパッタリング後の窒化コバルト薄膜
は、第１図に示すようにＣｏ４Ｎの(200)配向の強いＸ
線回折ピークが観測された。また、アニーリング後の薄
膜は、第２図に示すように面心立方晶Ｃｏの(200)及び
(111)面のＸ線回折ピークが観測され、Ｃｏ４Ｎ薄膜を
アニーリングすることによって面心立方晶Ｃｏが得られ
ることが確認された。
は、第１図に示すようにＣｏ４Ｎの(200)配向の強いＸ
線回折ピークが観測された。また、アニーリング後の薄
膜は、第２図に示すように面心立方晶Ｃｏの(200)及び
(111)面のＸ線回折ピークが観測され、Ｃｏ４Ｎ薄膜を
アニーリングすることによって面心立方晶Ｃｏが得られ
ることが確認された。
比較例１ 前記実施例１における反応性スパッタリングの雰囲気ガ
スをＡｒのみとした以外、同様な方法によりコバルト薄
膜の成膜、アニーリングを行なってガラス基板上にＣｏ
薄膜を形成した。
スをＡｒのみとした以外、同様な方法によりコバルト薄
膜の成膜、アニーリングを行なってガラス基板上にＣｏ
薄膜を形成した。
その結果、スパッタリング後のコバルト薄膜は、第３図
に示すように六方晶Ｃｏの(002)配向の強いＸ線回折ピ
ークが観測された。また、アニーリング後の薄膜は、前
述した第３図の各Ｘ線回折ピークの強度が大きくなった
だけで、回折パターンに変化はなく、六方晶Ｃｏのまま
であった。
に示すように六方晶Ｃｏの(002)配向の強いＸ線回折ピ
ークが観測された。また、アニーリング後の薄膜は、前
述した第３図の各Ｘ線回折ピークの強度が大きくなった
だけで、回折パターンに変化はなく、六方晶Ｃｏのまま
であった。
比較例２ 前記実施例１におけるアニーリングを250℃から100℃／
hrの昇温速度にし、350℃で１時間保持した以外、同様
な方法によりガラス基板上にＣｏ薄膜を形成した。
hrの昇温速度にし、350℃で１時間保持した以外、同様
な方法によりガラス基板上にＣｏ薄膜を形成した。
その結果、スパッタリング後の窒化コバルト薄膜は、前
述した第１図と同様なＸ線回折ピークとなったが、アニ
ーリング後の薄膜はガラス基板から剥離し、分析するこ
とができなかった。
述した第１図と同様なＸ線回折ピークとなったが、アニ
ーリング後の薄膜はガラス基板から剥離し、分析するこ
とができなかった。
比較例３ 前記実施例１におけるアニーリングを315℃／hrの昇温
速度にし、315℃で１時間保持した以外、同様な方法に
よりガラス基板上にＣｏ薄膜を形成した。
速度にし、315℃で１時間保持した以外、同様な方法に
よりガラス基板上にＣｏ薄膜を形成した。
その結果、スパッタリング後の窒化コバルト薄膜は、前
述した第１図と同様なＸ線回折ピークとなったが、アニ
ーリング後の薄膜はガラス基板から剥離し、分析するこ
とができなかった。
述した第１図と同様なＸ線回折ピークとなったが、アニ
ーリング後の薄膜はガラス基板から剥離し、分析するこ
とができなかった。
比較例４ 前記実施例１におけるアニーリングを270℃／hrの昇温
速度にし、270℃で１時間保持した以外、同様な方法に
よりガラス基板上にＣｏ薄膜を形成した。
速度にし、270℃で１時間保持した以外、同様な方法に
よりガラス基板上にＣｏ薄膜を形成した。
その結果、スパッタリング後の窒化コバルト薄膜は、前
述した第１図と同様なＸ線回折ピークとなったが、アニ
ーリング後の薄膜は回折強度、半値幅に多少の変化があ
ったが、回折ピーク位置に変化は見られず、窒化物の分
解が行なわれていないことが確認された。
述した第１図と同様なＸ線回折ピークとなったが、アニ
ーリング後の薄膜は回折強度、半値幅に多少の変化があ
ったが、回折ピーク位置に変化は見られず、窒化物の分
解が行なわれていないことが確認された。
実施例２ まず、ガラス基板（コーニグ社製商品名；7059）上に下
記に示す条件にてコバルトの蒸着中に窒素イオンを照射
するイオンアシスト蒸着法により窒化コバルト薄膜を成
膜した。
記に示す条件にてコバルトの蒸着中に窒素イオンを照射
するイオンアシスト蒸着法により窒化コバルト薄膜を成
膜した。
Ｃｏの蒸着速度；15Å／sec 窒素イオン電流密度；0.73mA／cm2、 窒素イオン加速電圧；600Ｖ、 次いで、前記薄膜を実施例１と同様な方法によりアニー
リングしてＣｏ薄膜をガラス基板上に形成した。
リングしてＣｏ薄膜をガラス基板上に形成した。
その結果、前記イオンアシスト蒸着後の窒化コバルト薄
膜、アニーリング後の薄膜は、夫々前述した第１図、第
２図と同様なＸ線回折ピークとなり、面心立方晶Ｃｏが
得られることが確認された。
膜、アニーリング後の薄膜は、夫々前述した第１図、第
２図と同様なＸ線回折ピークとなり、面心立方晶Ｃｏが
得られることが確認された。
［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によればコバルト金属の六方
晶から面心立方晶への相変態温度である450℃以下のア
ニーリング温度で、他相の混在のない結晶磁気異方性等
の優れた面心立方晶コバルト薄膜を形成し得る方法を提
供できる。
晶から面心立方晶への相変態温度である450℃以下のア
ニーリング温度で、他相の混在のない結晶磁気異方性等
の優れた面心立方晶コバルト薄膜を形成し得る方法を提
供できる。
第１図は本発明の実施例１におけるスパッタリングによ
り形成された窒化コバルト薄膜のＸ線回折チャート、第
２図は実施例１におけるアニーリング後のＣｏ薄膜のＸ
線回折チャート、第３図は比較例１におけるスパッタリ
ングにより形成されたコバルト薄膜のＸ線回折チャート
である。
り形成された窒化コバルト薄膜のＸ線回折チャート、第
２図は実施例１におけるアニーリング後のＣｏ薄膜のＸ
線回折チャート、第３図は比較例１におけるスパッタリ
ングにより形成されたコバルト薄膜のＸ線回折チャート
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 秀明 東京都港区西新橋１―７―２ 虎ノ門高木 ビル２階 株式会社ライムズ内 (72)発明者 佐野 謙一 東京都港区西新橋１―７―２ 虎ノ門高木 ビル２階 株式会社ライムズ内 (72)発明者 森 泰一 東京都港区西新橋１―７―２ 虎ノ門高木 ビル２階 株式会社ライムズ内 (72)発明者 宮川 亜夫 東京都港区西新橋１―７―２ 虎ノ門高木 ビル２階 株式会社ライムズ内
Claims (1)
- 【請求項１】基板上にコバルトを窒素又はアルゴンと窒
素の混合ガスの雰囲気中で高エネルギー、イオン化を伴
う反応性の蒸着法により窒化コバルト薄膜を成膜する工
程と、この窒化コバルト薄膜をアニーリングして窒素を
除去する工程とを具備したことを特徴とする立方晶コバ
ルト薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231289A JPH068497B2 (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 立方晶コバルト薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231289A JPH068497B2 (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 立方晶コバルト薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250955A JPH02250955A (ja) | 1990-10-08 |
| JPH068497B2 true JPH068497B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=13485629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7231289A Expired - Lifetime JPH068497B2 (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 立方晶コバルト薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068497B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7973189B2 (en) * | 2007-04-09 | 2011-07-05 | President And Fellows Of Harvard College | Cobalt nitride layers for copper interconnects and methods for forming them |
| CN107469853B (zh) * | 2017-08-23 | 2019-11-29 | 中国科学技术大学先进技术研究院 | 一种Co4N纳米片及其制备方法和应用 |
-
1989
- 1989-03-24 JP JP7231289A patent/JPH068497B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02250955A (ja) | 1990-10-08 |
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