JPH07220971A - Manufacture of amorphous magnetic thin film with uniaxial magnetic anisotropy - Google Patents

Manufacture of amorphous magnetic thin film with uniaxial magnetic anisotropy

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JPH07220971A
JPH07220971A JP2606694A JP2606694A JPH07220971A JP H07220971 A JPH07220971 A JP H07220971A JP 2606694 A JP2606694 A JP 2606694A JP 2606694 A JP2606694 A JP 2606694A JP H07220971 A JPH07220971 A JP H07220971A
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JP
Japan
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thin film
magnetic
amorphous
substrate
sputtering
Prior art date
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Pending
Application number
JP2606694A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyoshi Yano
暢芳 矢野
Kazuki Oka
和貴 岡
Isamu Ogasawara
勇 小笠原
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Unitika Ltd
Original Assignee
Unitika Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07220971A publication Critical patent/JPH07220971A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/26Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by the substrate or intermediate layers
    • H01F10/28Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by the substrate or intermediate layers characterised by the composition of the substrate

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a manufacturing method of an amorphous magnetic thin film with good uniaxial magnetic anisotropy all over a wide area. CONSTITUTION:In the manufacturing method of an amorphous magnetic thin film having uniaxial magnetic anisotropy, when an amorphous magnetic thin film is formed on a substrate by sputtering a target in gas atmosphere, an organic high polymer film wherein an absolute value of a difference alphaMD-alphaTD between heating contraction ratio alphaMD in a longitudinal direction and heating contraction ratio alphaTD in a width direction after heating treatment at 150 deg.C for 15 minutes is 0.003 to 0.015 is used as a substrate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、非晶質磁性薄膜の磁気
特性の向上あるいは均一性の向上に良好な、一軸磁気異
方性を有する非晶質磁性薄膜の製造方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an amorphous magnetic thin film having uniaxial magnetic anisotropy, which is suitable for improving the magnetic characteristics or uniformity of the amorphous magnetic thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、非晶質磁性薄膜において、磁
気特性の向上あるいは均一性を達成するために、適度な
大きさの一軸磁気異方性を付与することが一般的であ
る。このような一軸磁気異方性を付与する方法として
は、磁場中で薄膜を形成する方法、磁性材料を真空蒸着
又はスパッタリング法によって成膜しつつ、同時にイオ
ンビームを基板表面に対して斜め方向から照射する方法
(特開平2-52415 号公報)、熱膨張係数に異方性を有す
る基板上に磁性薄膜を形成する方法(特開平5-82378 号
公報)などのように薄膜作製中に行う方法、あるいは、
薄膜作製後に熱処理を施す方法(特公平2-133515号公
報) などが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an amorphous magnetic thin film, in order to improve the magnetic characteristics or achieve uniformity, it is general to impart an appropriate amount of uniaxial magnetic anisotropy. As a method of imparting such uniaxial magnetic anisotropy, a method of forming a thin film in a magnetic field, a method of forming a magnetic material by vacuum deposition or a sputtering method, and at the same time an ion beam from an oblique direction with respect to the substrate surface. Irradiation method (JP-A-2-52415), method for forming a magnetic thin film on a substrate having anisotropy in thermal expansion coefficient (JP-A-5-82378), and other methods performed during thin film formation , Or
A method of performing heat treatment after forming a thin film (Japanese Patent Publication No. 2-133515) is known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁場中
で薄膜を形成する方法では、広い面積にわたって一定方
向に均一な磁場を印加することが困難であるため、良好
な一軸磁気異方性を付与することが難しいという問題が
あった。また、磁性材料を真空蒸着又はスパッタリング
法によって成膜しつつ、イオンビームを基板に対して斜
め方向から照射する方法では、比較的良好な一軸磁気異
方性を有する薄膜が得られるものの、イオンビームを基
板に照射することによって基板温度が上昇するため、非
晶質磁性薄膜を作製することが困難であるという問題が
あった。さらに、イオンビームの照射条件等を正確にコ
ントロールしなければならず、コストが高くなるという
問題点も有していた。
However, in the method of forming a thin film in a magnetic field, it is difficult to apply a uniform magnetic field in a fixed direction over a wide area, and therefore, good uniaxial magnetic anisotropy is imparted. There was a problem that it was difficult. Further, although a method of irradiating the substrate with an ion beam from an oblique direction while forming a magnetic material by vacuum deposition or sputtering, a thin film having relatively good uniaxial magnetic anisotropy can be obtained, There is a problem in that it is difficult to produce an amorphous magnetic thin film because the substrate temperature rises by irradiating the substrate with. Further, there is a problem in that the irradiation conditions of the ion beam and the like must be accurately controlled, which results in high cost.

【0004】一方、熱膨張係数に異方性を有する基板上
に磁性薄膜を形成する方法では、磁性薄膜の磁歪の逆効
果を利用することによって、磁化の発生方向に対して良
好な一軸磁気異方性を得ることができる。しかしなが
ら、この方法で非晶質磁性薄膜を作製する場合、熱膨張
係数を効果的に利用するためには、基板を250 〜300 ℃
まで加熱しなければならず、良好な一軸磁気異方性が得
られないばかりか、磁性薄膜が部分的に結晶化してしま
うという問題を有していた。さらに、この方法では、広
い面積にわたって良好な一軸磁気異方性を付与すること
は困難であった。
On the other hand, in the method of forming a magnetic thin film on a substrate having an anisotropy in the coefficient of thermal expansion, the reverse effect of the magnetostriction of the magnetic thin film is utilized to obtain a good uniaxial magnetic anisotropy in the direction of magnetization. It is possible to get the direction. However, when making an amorphous magnetic thin film by this method, in order to effectively utilize the thermal expansion coefficient, the substrate should be heated at 250 to 300 ° C.
Therefore, not only good uniaxial magnetic anisotropy cannot be obtained, but also the magnetic thin film is partially crystallized. Furthermore, it was difficult to impart good uniaxial magnetic anisotropy over a wide area with this method.

【0005】さらに、薄膜作製後に熱処理を施す方法
は、磁性薄膜と熱膨張差の小さい基板上に薄膜を作製し
た後、これを湾曲状に固定して熱処理を施し、その後、
平板状に復元することによって一軸磁気異方性を付与す
る方法である。しかしながら、このような方法では、工
程が複雑になり、しかも湾曲状に固定する際の固定状態
によって一軸磁気異方性にばらつきが生じるという問題
点を有していた。本発明は、広い面積にわたって良好な
一軸磁気異方性を有する非晶質磁性薄膜の製造方法を提
供することを目的とするものである。
Further, the method of heat-treating after the thin film is formed is such that after the thin film is formed on a substrate having a small thermal expansion difference from the magnetic thin film, the thin film is fixed in a curved shape and heat-treated, and thereafter,
This is a method of imparting uniaxial magnetic anisotropy by restoring to a flat plate shape. However, such a method has a problem in that the process becomes complicated, and the uniaxial magnetic anisotropy varies depending on the fixed state when fixed in a curved shape. It is an object of the present invention to provide a method for producing an amorphous magnetic thin film having good uniaxial magnetic anisotropy over a wide area.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、非晶質磁性薄
膜を形成するに際し、基板として、長手方向と幅方向の
加熱収縮率との差が特定範囲内の有機高分子フィルムを
用いることにより、広い面積にわたって良好な一軸磁気
異方性を有する非晶質磁性薄膜が製造できるという事実
を見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は、ガ
ス雰囲気中でターゲットをスパッタすることにより、基
板上に非晶質磁性薄膜を形成するに際し、基板として、
150 ℃で15分間加熱処理した後の長手方向における加熱
収縮率αMDと幅方向における加熱収縮率αTDとの差αMD
−αTDの絶対値が、0.003 〜0.015 である有機高分子フ
ィルムを用いることを特徴とする一軸磁気異方性を有す
る非晶質磁性薄膜の製造方法を要旨とするものである。
The inventors of the present invention have made extensive studies as a result of solving the above problems, and as a result, when forming an amorphous magnetic thin film, heat shrinkage in a longitudinal direction and a width direction as a substrate. The present inventors have found the fact that an amorphous magnetic thin film having a good uniaxial magnetic anisotropy over a wide area can be produced by using an organic polymer film whose difference from the ratio is within a specific range, and arrived at the present invention. That is, the present invention, when forming the amorphous magnetic thin film on the substrate by sputtering the target in a gas atmosphere, as a substrate,
Difference between heat shrinkage ratio α MD in the longitudinal direction and heat shrinkage ratio α TD in the width direction after heat treatment at 150 ° C for 15 minutes α MD
The gist is a method for producing an amorphous magnetic thin film having uniaxial magnetic anisotropy, which is characterized by using an organic polymer film having an absolute value of −α TD of 0.003 to 0.015.

【0007】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいては、ガス雰囲気中でターゲットをスパッタするこ
とにより、基板上に非晶質磁性薄膜を形成するに際し、
基板として、150 ℃で15分間加熱処理した後の長手方向
における加熱収縮率αMDと、幅方向における加熱収縮率
αTDとの差αMD−αTDの絶対値が、0.003 〜0.015 であ
る有機高分子フィルムを用いることが必要であり、αMD
−αTDの絶対値が、0.005 〜0.01、さらには、0.006 〜
0.008 である有機高分子フィルムを用いることが好まし
い。
The present invention will be described in detail below. In the present invention, when the amorphous magnetic thin film is formed on the substrate by sputtering the target in a gas atmosphere,
As the substrate, the absolute value of the difference α MD −α TD between the heat shrinkage ratio α MD in the longitudinal direction after heat treatment at 150 ° C. for 15 minutes and the heat shrinkage ratio α TD in the width direction is 0.003 to 0.015. It is necessary to use a polymer film, α MD
-The absolute value of α TD is 0.005 to 0.01, and 0.006 to
It is preferable to use an organic polymer film having a thickness of 0.008.

【0008】αMD−αTDの絶対値が0.015 を越えると、
磁性薄膜は、しわ状になって実用に供することができな
くなる。一方、αMD−αTDの絶対値が、0.003 未満の場
合は効果が現われず、良好な一軸磁気異方性を有する非
晶質磁性薄膜を得ることができなくなる。ここで、本発
明にいう有機高分子フィルムの長手方向とは、有機高分
子フィルムが送り出され、巻き取られる方向のことであ
り、幅方向とは、長手方向に対して直角方向のことであ
る。
When the absolute value of α MD −α TD exceeds 0.015,
The magnetic thin film becomes wrinkled and cannot be put to practical use. On the other hand, when the absolute value of α MD −α TD is less than 0.003, no effect is exhibited and it becomes impossible to obtain an amorphous magnetic thin film having good uniaxial magnetic anisotropy. Here, the longitudinal direction of the organic polymer film referred to in the present invention is a direction in which the organic polymer film is fed and wound up, and the width direction is a direction perpendicular to the longitudinal direction. .

【0009】本発明に用いることができる有機高分子フ
ィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート
(PET) 、2,6-ポリエチレンナフタレート(PEN) 、ポリア
リレート(PAR) などのポリエステル系フィルム、ナイロ
ン6、66、12などのナイロンフィルム、ポリフェニレン
サルファイドフィルム(PPS) 、ポリサルホン(PSF) 、ポ
リエーテルサルホン(PES) などの非晶性無延伸フィル
ム、ポリイミドフィルム(PI)、ポリプロピレンフィルム
(PP)、全芳香族アミドフィルム(APA) などがあげられ
る。このような種々の有機高分子フィルムにおいては、
フィルムの製造条件の違いによって、さまざまな種類の
熱収縮率を有するフィルムが製造できるとともに、フィ
ルムに熱処理等の後処理を施すことによっても熱収縮率
は変化する。
Examples of the organic polymer film that can be used in the present invention include polyethylene terephthalate.
Polyester films such as (PET), 2,6-polyethylene naphthalate (PEN) and polyarylate (PAR), nylon films such as nylon 6, 66 and 12, polyphenylene sulfide film (PPS), polysulfone (PSF), poly Amorphous unstretched film such as ether sulfone (PES), polyimide film (PI), polypropylene film
(PP), wholly aromatic amide film (APA) and the like. In such various organic polymer films,
A film having various kinds of heat shrinkage can be manufactured depending on the difference in the film manufacturing conditions, and the heat shrinkage also changes by subjecting the film to a post-treatment such as heat treatment.

【0010】したがって、本発明に用いられる有機高分
子フィルムは、150 ℃で15分間加熱処理した後の長手方
向における加熱収縮率αMDと、幅方向における加熱収縮
率αTDとの差αMD−αTDの絶対値が、0.003 〜0.015 で
あれば、製造されたままのフィルムであっても、フィル
ムに熱処理等の後処理を施したものであってもよい。ま
た、有機高分子フィルムの基板上に作製する非晶質磁性
薄膜の合金組成としては、Co-Fe-Si-B、Co-Si-B 、Co-N
b-Zr、Co-Hf-TaなどのCo基合金や、Fe-Si-B、Fe-C、Fe-
Zr などのFe基合金といった既存のものを使用すること
ができる。
Therefore, in the organic polymer film used in the present invention, the difference between the heat shrinkage rate α MD in the longitudinal direction after heat treatment at 150 ° C. for 15 minutes and the heat shrinkage rate α TD in the width direction α MD − If the absolute value of α TD is 0.003 to 0.015, it may be the as-produced film or the film that has been subjected to post-treatment such as heat treatment. The alloy composition of the amorphous magnetic thin film formed on the substrate of the organic polymer film is Co-Fe-Si-B, Co-Si-B, Co-N.
Co-based alloys such as b-Zr, Co-Hf-Ta, Fe-Si-B, Fe-C, Fe-
Existing ones such as Fe-based alloys such as Zr can be used.

【0011】本発明における加熱収縮率を測定するに
は、加熱時間を15分間とする点以外は、JIS C 2318に基
づいて測定することができる。すなわち、幅20mm、長さ
150mmの試験片を5枚切り出し、中央部に100mm の距離
で標点を2点設け、150 ℃の恒温槽中に15分間放置した
後、標点間距離を測定する。この測定を長手方向及び幅
方向について行い、下記式(1)から加熱収縮率を算出
し、それらの平均値をとることにより、それぞれの方向
における加熱収縮率αMD、αTDを求めることができる。
The heat shrinkage ratio in the present invention can be measured according to JIS C 2318 except that the heating time is 15 minutes. That is, width 20mm, length
Cut out 5 pieces of 150 mm test piece, set 2 marks at 100 mm distance in the center, leave them in a 150 ° C thermostat for 15 minutes, and measure the distance between marks. By performing this measurement in the longitudinal direction and the width direction, calculating the heat shrinkage ratio from the following formula (1), and taking the average value of them, the heat shrinkage ratios α MD and α TD in each direction can be obtained. .

【0012】[0012]

【数1】 [Equation 1]

【0013】本発明において、一軸磁気異方性を有する
非晶質磁性薄膜を製造するために用いられるスパッタリ
ング装置としては、例えば、RF2極スパッタ、DCスパッ
タ、マグネトロンスパッタ、3極スパッタ、イオンビー
ムスパッタ、対向ターゲット式スパッタなどの既存のも
のを使用することができ、これらの中でもマグネトロン
スパッタリング装置は、薄膜の堆積速度が向上し、基板
の温度上昇を比較的低く抑えることができるので、耐熱
性の比較的低い有機高分子フィルム等を用いる場合には
有利である。また、マグネトロンスパッタリング法は、
ターゲットにかける電界と直角方向に磁界を印加し、プ
ラズマ中の荷電粒子をサイクロトロン運動させることに
よりスパッタ効率を向上させて、あらかじめ設置してお
いた基板上にスパッタ粒子を堆積する方法である。
In the present invention, the sputtering apparatus used for producing the amorphous magnetic thin film having uniaxial magnetic anisotropy is, for example, RF bipolar sputtering, DC sputtering, magnetron sputtering, tripolar sputtering, ion beam sputtering. It is possible to use existing ones such as a facing target type sputter, and among them, the magnetron sputtering apparatus can improve the deposition rate of the thin film and suppress the temperature rise of the substrate to a relatively low level. This is advantageous when using a relatively low organic polymer film or the like. In addition, the magnetron sputtering method
In this method, a magnetic field is applied in a direction perpendicular to the electric field applied to the target, and the charged particles in the plasma are subjected to cyclotron motion to improve the sputtering efficiency, and the sputtered particles are deposited on a substrate installed in advance.

【0014】ここで、荷電粒子をサイクロトロン運動さ
せる磁界としては、ターゲット直下に配置された永久磁
石、電磁石の漏れ磁界を利用するか、あるいはこれらの
永久磁石、電磁石の磁極からヨークを用いてターゲット
面より上に磁束を直接誘導して漏れ磁界を大きくする方
法等があげられる。また、薄膜を連続的に製造するため
に、送りロールに巻かれた有機高分子フィルムをキャン
の部分で膜を堆積させるロール・トウ・ロール法を用い
ることができる。
Here, as the magnetic field for the cyclotron motion of the charged particles, a leaking magnetic field of a permanent magnet or an electromagnet arranged directly under the target is used, or a yoke is used from a magnetic pole of the permanent magnet or the electromagnet to form a target surface. There is a method of directly inducing a magnetic flux to increase the leakage magnetic field. Further, in order to continuously produce a thin film, a roll-to-roll method in which an organic polymer film wound on a feed roll is deposited at a can portion can be used.

【0015】ガス雰囲気中で軟磁製薄膜を作製する際の
作製条件としては、チャンバーの大きさや真空ポンプの
排気容量によっても変化するが、薄膜作製時のチャンバ
ー内の到達圧力としては、例えば、5×10-6Torr以下で
あることが好ましく、さらに、1×10-6Torr以下である
ことがより好ましい。また、本発明に用いられるガスと
しては、不活性ガスを用いることが好ましく、不活性ガ
スとしては、アルゴン、ヘリウム、ネオンがあげられ
る。また、不活性ガスの流量としては、20〜200CCMが適
当であり、40〜170CCMが好ましく、特に60〜150CCMがよ
り好ましい。
The production conditions for producing a soft magnetic thin film in a gas atmosphere vary depending on the size of the chamber and the exhaust capacity of the vacuum pump, but the ultimate pressure in the chamber during the production of the thin film is, for example, 5 preferably × at 10 -6 Torr or less, further more preferably not more than 1 × 10 -6 Torr. As the gas used in the present invention, it is preferable to use an inert gas, and examples of the inert gas include argon, helium and neon. As the flow rate of the inert gas, 20 to 200 CCM is suitable, 40 to 170 CCM is preferable, and 60 to 150 CCM is particularly preferable.

【0016】[0016]

【実施例】次に,本発明を実施例及び比較例によって具
体的に説明する。 実施例1 プレーナー型マグネトロンスパッタリング装置(ULVAC
社製)を用いて、15分間プレスパッタリングを行なった
後、αMD−αTDの絶対値が0.005 で、厚さが125 μm 、
一辺の長さが150mm である正方形状のポリエチレンテレ
フタレートフィルムの基板上にスパッタリングを行うこ
とにより、厚さが0.5 μm のCo-Fe-Si-B薄膜を作製し
た。そのときの作製条件を以下に示す。 ターゲット組成:Co68Fe4.5Si12.5B15 (数字は原子%を
示す。) 到達圧力:1 ×10-7Torr スパッタリング圧力:2 ×10-3Torr アルゴンガス流量:70CCM スパッタリング電力:400W
EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. Example 1 Planar type magnetron sputtering apparatus (ULVAC
After pre-sputtering for 15 minutes, the absolute value of α MD −α TD is 0.005 and the thickness is 125 μm.
A 0.5 μm-thick Co-Fe-Si-B thin film was prepared by sputtering on a square polyethylene terephthalate film substrate having a side length of 150 mm. The manufacturing conditions at that time are shown below. Target composition: Co 68 Fe 4.5 Si 12.5 B 15 (Numbers indicate atomic%.) Ultimate pressure: 1 × 10 -7 Torr Sputtering pressure: 2 × 10 -3 Torr Argon gas flow rate: 70 CCM Sputtering power: 400 W

【0017】上記の作製条件で作製された薄膜を、試料
振動型磁力計(V.S.M.)(理研電子社製)により磁化特
性を測定したところ、ポリエチレンテレフタレートフィ
ルムの幅方向が磁化容易軸になっていた。そのときの磁
化容易軸及び磁化困難軸方向の磁化曲線をそれぞれ図1
及び図2に示す。
When the magnetization characteristics of the thin film produced under the above production conditions were measured with a sample vibrating magnetometer (VSM) (manufactured by Riken Denshi Co.), the width direction of the polyethylene terephthalate film was the easy axis of magnetization. . The magnetization curves along the easy axis and the hard axis are shown in Fig. 1 respectively.
And shown in FIG.

【0018】図1及び図2は、縦軸に磁化量Mを、横軸
に印加磁界Hを示しており、これらの図より明らかなよ
うに、磁化容易軸方向においては、立ち上がりの鋭い磁
化曲線になり、磁化困難軸方向においては、飽和に達す
るまで印加磁界に対してほぼ直線状に立ち上がっている
ことから、薄膜が良好な一軸磁気異方性を有しているこ
とが確認された。さらに、この薄膜の構造をX線デイフ
ラクトメーター(理学電機社製)により調べたところ、
非晶質単相であることが確認された。
1 and 2, the vertical axis represents the magnetization amount M and the horizontal axis represents the applied magnetic field H. As is clear from these figures, the magnetization curve having a sharp rise in the easy magnetization axis direction. It was confirmed that the thin film has a good uniaxial magnetic anisotropy because it rises almost linearly with respect to the applied magnetic field in the hard axis direction until saturation is reached. Furthermore, when the structure of this thin film was examined with an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.),
It was confirmed to be an amorphous single phase.

【0019】実施例2 直流マグネトロンスパッタリング装置(ULVAC 社製)を
用いて、20分間プレスパッタリングを行った後、αMD
αTDの絶対値が0.007 で、厚さが100 μm 、幅が300mm
のポリエチレンテレフタレートフィルムを基板に用い、
ロール・トウ・ロール法によって、厚さが0.3 μm の連
続したCo-Fe-Si-B薄膜を作製した。このロール・トウ・
ロール法とは、送りロールに巻かれたプラスチックフィ
ルムなどの有機高分子材料を、円筒状キャンを経由して
巻き取りロールに巻き取られる間にキャンの部分で膜を
堆積させる方法であり、ここでは、送りロールに巻かれ
た上記のポリエチレンテレフタレートフィルムを円筒状
キャンを経由して、0.25m/分の速度で巻き取りながら
連続して薄膜を作製した。そのときの作製条件を以下に
示す。 ターゲット組成:Co60Fe15Si10B15 ( 数字は原子%を示
す) 到達圧力:8 ×10-7Torr スパッタリング圧力:1.5 ×10-3Torr アルゴンガス流量:90CCM スパッタリング電力:7kW
Example 2 Pre-sputtering was carried out for 20 minutes using a DC magnetron sputtering device (manufactured by ULVAC), and then α MD
The absolute value of α TD is 0.007, the thickness is 100 μm, and the width is 300 mm.
Using the polyethylene terephthalate film of
A continuous Co-Fe-Si-B thin film with a thickness of 0.3 μm was prepared by the roll-to-roll method. This roll tow
The roll method is a method in which an organic polymer material such as a plastic film wound on a feed roll is deposited on a can portion while being wound on a take-up roll via a cylindrical can. Then, the above-mentioned polyethylene terephthalate film wound on the feed roll was continuously wound while being wound at a speed of 0.25 m / min via a cylindrical can. The manufacturing conditions at that time are shown below. Target composition: Co 60 Fe 15 Si 10 B 15 (Numbers indicate atomic%) Ultimate pressure: 8 × 10 -7 Torr Sputtering pressure: 1.5 × 10 -3 Torr Argon gas flow rate: 90CCM Sputtering power: 7kW

【0020】上記の作製条件で作製された薄膜を、実施
例1と同様にして磁化特性を測定したところ、ポリエチ
レンテレフタレートフィルムの幅方向が磁化容易軸にな
っていた。そのときの磁化容易軸及び磁化困難軸方向の
磁化曲線をそれぞれ図3及び図4に示す。図3及び図4
は、縦軸に磁化量Mを、横軸に印加磁界Hを示してお
り、これらの図より明らかなように、磁化曲線は磁化容
易軸方向においては、立ち上がりが鋭くなっており、磁
化困難軸方向においては、飽和に達するまで印加磁界に
対してほぼ直線状に立ち上がっていることから、良好な
一軸磁気異方性を有することが確認できた。さらに、こ
の薄膜の構造をX線デイフラクトメーター(理学電機社
製)により調べたところ、非晶質単相であることが確認
された。
When the magnetization characteristics of the thin film produced under the above production conditions were measured in the same manner as in Example 1, the width direction of the polyethylene terephthalate film was the easy axis of magnetization. Magnetization curves in the easy axis and hard axis directions at that time are shown in FIGS. 3 and 4, respectively. 3 and 4
Indicates the amount of magnetization M on the vertical axis and the applied magnetic field H on the horizontal axis. As is clear from these figures, the magnetization curve has a sharp rise in the direction of the easy magnetization axis, and In the direction, it was confirmed that it had a good uniaxial magnetic anisotropy because it stood almost linearly with respect to the applied magnetic field until it reached saturation. Further, when the structure of this thin film was examined by an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.), it was confirmed to be an amorphous single phase.

【0021】比較例1 プレーナー型マグネトロンスパッタリング装置(ULVAC
社製)を用いて、20分間プレスパッタリングを行った
後、特開平5-82378 号公報に記載されている方法と同様
に、水晶をETカットした50×50×0.7mm の基板にスパッ
タリングを行うことにより、厚さが0.5 μm のCo-Fe-Si
-B薄膜を作製した。ここでは、基板温度を250 度とした
点以外は実施例1と同様の作製条件で行った。作製され
た薄膜を実施例1と同様にして磁化特性を測定し、その
ときの磁化容易軸及び磁化困難軸方向の磁化曲線をそれ
ぞれ図5及び図6に示す。図5及び図6は、縦軸に磁化
量Mを、横軸に印加磁界Hを示しており、これらの図よ
り明らかなように、磁化困難軸方向の磁化曲線は印加磁
界に対して直線状に変化しておらず、一軸磁気異方性が
不完全であった。さらに、この薄膜の構造をX線デイフ
ラクトメーター(理学電機社製)により調べたところ、
非晶質相と結晶質相の混在組織であった。
Comparative Example 1 Planar type magnetron sputtering apparatus (ULVAC
After pre-sputtering for 20 minutes, the same method as described in JP-A-5-82378 is used to perform sputtering on a 50 × 50 × 0.7 mm substrate with ET cut quartz. The Co-Fe-Si with a thickness of 0.5 μm.
-B thin film was prepared. Here, the same manufacturing conditions as in Example 1 were used except that the substrate temperature was set to 250 degrees. The magnetization characteristics of the produced thin film were measured in the same manner as in Example 1, and the magnetization curves in the easy axis and hard axis directions at that time are shown in FIGS. 5 and 6, respectively. 5 and 6, the vertical axis represents the magnetization amount M and the horizontal axis represents the applied magnetic field H. As is apparent from these figures, the magnetization curve in the hard axis direction is linear with respect to the applied magnetic field. The uniaxial magnetic anisotropy was incomplete. Furthermore, when the structure of this thin film was examined with an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.),
It had a mixed structure of an amorphous phase and a crystalline phase.

【0022】比較例2 直流マグネトロンスパッタリング装置(ULVAC 社製)を
用いて、20分間プレスパッタリングを行った後、αMD
αTDの絶対値が0.002 で、厚さが125 μm 、幅が300mm
のポリエチレンテレフタレートフィルムを基板に用い、
ロール・トウ・ロール法により0.25m /分の速度で巻き
取りながら、厚さが0.3 μm の連続したCo-Fe-Si-B薄膜
を作製した。ここでは、実施例1と同様の作製条件で行
った。作製された薄膜を実施例1と同様にして磁化特性
を測定し、そのときの磁化容易軸及び磁化困難軸方向の
磁化曲線をそれぞれ図7及び図8に示す。図7及び図8
は、縦軸に磁化量Mを、横軸に印加磁界Hを示してお
り、これらの図より明らかなように、磁化容易軸と磁化
困難軸の区別がはっきりせず、一軸磁気異方性が不十分
なものであった。
Comparative Example 2 After pre-sputtering for 20 minutes using a DC magnetron sputtering device (manufactured by ULVAC), α MD
The absolute value of α TD is 0.002, the thickness is 125 μm, and the width is 300 mm.
Using the polyethylene terephthalate film of
A continuous Co-Fe-Si-B thin film having a thickness of 0.3 µm was prepared by winding the roll-to-roll method at a speed of 0.25 m / min. Here, the same manufacturing conditions as in Example 1 were used. The magnetization characteristics of the produced thin film were measured in the same manner as in Example 1, and the magnetization curves in the easy axis and hard axis directions at that time are shown in FIGS. 7 and 8, respectively. 7 and 8
Shows the magnetization amount M on the vertical axis and the applied magnetic field H on the horizontal axis. As is clear from these figures, the easy axis and the hard axis are not clearly distinguished, and the uniaxial magnetic anisotropy is It was insufficient.

【0023】実施例3 直流マグネトロンスパッタリング装置(ULVAC 社製)を
用いて、15分間プレスパッタリングを行った後、αMD
αTDの絶対値が0.009 で、厚さが100 μm 、幅が500mm
のポリプロピレンフィルムを基板に用い、ロール・トウ
・ロール法により0.4m/分の速度で巻き取りながら、厚
さが0.2 μm の連続したCo-Fe-Si-B薄膜を作製した。そ
のときの作製条件を以下に示す。 ターゲット組成:Fe75Si10B15(数字は原子%を示す。) 到達圧力:7 ×10-7Torr スパッタリング圧力:1.5 ×10-3Torr アルゴンガス流量:90CCM スパッタリング電力:7kW
Example 3 Pre-sputtering was performed for 15 minutes using a DC magnetron sputtering apparatus (manufactured by ULVAC), and then α MD
The absolute value of α TD is 0.009, the thickness is 100 μm, and the width is 500 mm.
Using the above polypropylene film as a substrate, a continuous Co-Fe-Si-B thin film having a thickness of 0.2 μm was produced by rolling at a speed of 0.4 m / min by a roll-to-roll method. The manufacturing conditions at that time are shown below. Target composition: Fe 75 Si 10 B 15 (Numbers indicate atomic%.) Ultimate pressure: 7 × 10 -7 Torr Sputtering pressure: 1.5 × 10 -3 Torr Argon gas flow rate: 90CCM Sputtering power: 7kW

【0024】作製された薄膜を実施例1と同様の方法で
磁気特性を測定した。得られた薄膜の磁化曲線は、磁化
容易軸方向では立ち上がりが鋭くなっており、磁化困難
軸方向では飽和に達するまでほぼ直線状に立ち上がって
いることから、良好な一軸磁気異方性を有することが確
認できた。さらに薄膜の構造は非晶質単相であることも
確認できた。
The magnetic properties of the produced thin film were measured in the same manner as in Example 1. The magnetization curve of the obtained thin film has a sharp rise in the easy-axis direction and rises almost linearly until it reaches saturation in the hard-axis direction, and therefore has good uniaxial magnetic anisotropy. Was confirmed. It was also confirmed that the structure of the thin film was an amorphous single phase.

【0025】実施例4 直流マグネトロンスパッタリング装置(ULVAC 社製)を
用いて、20分間プレスパッタリングを行った後、αMD
αTDの絶対値が0.005 で、厚さが37μm 、幅が300mm の
ナイロンフィルムを基板に用い、ロール・トウ・ロール
法により0.3m/分の速度で巻き取りながら、厚さが0.3
μm のCo-Nb-Zr薄膜を連続して50m 作製した。そのとき
の作製条件を以下に示す。 ターゲット組成:Co87Nb8Zr5( 数字は原子%を示す。) 到達圧力:5 ×10-7Torr スパッタリング圧力:1.5 ×10-3Torr アルゴンガス流量:100CCM スパッタリング電力:5kW
Example 4 After pre-sputtering for 20 minutes using a DC magnetron sputtering device (manufactured by ULVAC), α MD
The absolute value of α TD is 0.005, the thickness is 37 μm, the width is 300 mm, the nylon film is used as the substrate, and the thickness is 0.3 m / min while being wound by the roll-to-roll method at the speed of 0.3 m / min.
A Co-Nb-Zr thin film with a thickness of 50 μm was continuously formed. The manufacturing conditions at that time are shown below. Target composition: Co 87 Nb 8 Zr 5 (Numbers indicate atomic%.) Ultimate pressure: 5 × 10 -7 Torr Sputtering pressure: 1.5 × 10 -3 Torr Argon gas flow rate: 100 CCM Sputtering power: 5 kW

【0026】作製された薄膜を実施例1と同様の方法で
磁気特性を測定した。得られた薄膜の磁化曲線は磁化容
易軸方向では立ち上がりが鋭くなっており、磁化困難軸
方向では飽和に達するまでほぼ直線状に立ち上がってい
ることから、良好な一軸磁気異方性を有することが確認
できた。しかも、磁気特性は長手方向にわたって均一で
あり、良好な一軸磁気異方性を有する薄膜を大量に作製
することが可能であった。また、薄膜の構造も非晶質単
相であることも確認できた。
The magnetic properties of the produced thin film were measured in the same manner as in Example 1. The magnetization curve of the obtained thin film has a sharp rise in the easy-axis direction and rises almost linearly until it reaches saturation in the hard-axis direction, indicating that it has good uniaxial magnetic anisotropy. It could be confirmed. Moreover, the magnetic properties were uniform in the longitudinal direction, and it was possible to produce a large amount of thin films having good uniaxial magnetic anisotropy. It was also confirmed that the structure of the thin film was an amorphous single phase.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、広い面積にわたって良
好な一軸磁気異方性を非晶質磁性薄膜に付与することが
でき、作製された非晶質磁性薄膜は、盗難防止用の標
識、磁気センサー、回転センサーなどの種々のパルス発
生素子に用いることができるとともに、基板に有機高分
子フィルムを用いているために大量に、かつ連続的に生
産することが可能となる。
According to the present invention, good uniaxial magnetic anisotropy can be imparted to an amorphous magnetic thin film over a wide area, and the produced amorphous magnetic thin film can be used as an antitheft marker, It can be used for various pulse generating elements such as a magnetic sensor and a rotation sensor, and since an organic polymer film is used for a substrate, it can be mass-produced continuously.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1によって得られた非晶質磁性薄膜の磁
化容易軸で測定した磁気特性を示す磁化曲線である。
FIG. 1 is a magnetization curve showing the magnetic characteristics of the amorphous magnetic thin film obtained in Example 1, measured on the easy axis of magnetization.

【図2】実施例1によって得られた非晶質磁性薄膜の磁
化困難軸で測定した磁気特性を示す磁化曲線である。
FIG. 2 is a magnetization curve showing the magnetic characteristics of the amorphous magnetic thin film obtained in Example 1, measured on the hard axis.

【図3】実施例2によって得られた非晶質磁性薄膜の磁
化容易軸で測定した磁気特性を示す磁化曲線である。
FIG. 3 is a magnetization curve showing the magnetic characteristics of the amorphous magnetic thin film obtained in Example 2 measured with the easy axis of magnetization.

【図4】実施例2によって得られた非晶質磁性薄膜の磁
化困難軸で測定した磁気特性を示す磁化曲線である。
FIG. 4 is a magnetization curve showing the magnetic characteristics of the amorphous magnetic thin film obtained in Example 2, measured on the hard axis of magnetization.

【図5】比較例1によって得られた磁性薄膜の磁化容易
軸で測定した磁気特性を示す磁化曲線である。
5 is a magnetization curve showing the magnetic characteristics of the magnetic thin film obtained in Comparative Example 1 measured with the easy axis of magnetization. FIG.

【図6】比較例1によって得られた磁性薄膜の磁化困難
軸で測定した磁気特性を示す磁化曲線である。
FIG. 6 is a magnetization curve showing the magnetic characteristics of the magnetic thin film obtained in Comparative Example 1, measured on the hard axis.

【図7】比較例2によって得られた非晶質磁性薄膜の磁
化容易軸で測定した磁気特性を示す磁化曲線である。
7 is a magnetization curve showing the magnetic characteristics of the amorphous magnetic thin film obtained in Comparative Example 2 measured with the easy axis of magnetization.

【図8】比較例2によって得られた非晶質磁性薄膜の磁
化困難軸で測定した磁気特性を示す磁化曲線である。
FIG. 8 is a magnetization curve showing the magnetic characteristics of the amorphous magnetic thin film obtained in Comparative Example 2, measured on the hard axis.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガス雰囲気中でターゲットをスパッタす
ることにより基板上に非晶質磁性薄膜を形成するに際
し、基板として、150 ℃で15分間加熱処理した後の長手
方向における加熱収縮率αMDと幅方向における加熱収縮
率αTDとの差αMD−αTDの絶対値が、0.003 〜0.015 で
ある有機高分子フィルムを用いることを特徴とする一軸
磁気異方性を有する非晶質磁性薄膜の製造方法。
1. When forming an amorphous magnetic thin film on a substrate by sputtering a target in a gas atmosphere, the heat shrinkage ratio α MD in the longitudinal direction after heat treatment as a substrate for 15 minutes at 150 ° C. The difference between the heat shrinkage ratio α TD in the width direction and the absolute value of α MD −α TD is 0.003 to 0.015. An amorphous polymer thin film having uniaxial magnetic anisotropy characterized by using an organic polymer film is used. Production method.
JP2606694A 1994-01-27 1994-01-27 Manufacture of amorphous magnetic thin film with uniaxial magnetic anisotropy Pending JPH07220971A (en)

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