JPH1126230A

JPH1126230A - スパッタリング装置の磁界発生装置

Info

Publication number: JPH1126230A
Application number: JP10134524A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Kobayashi; 司小林; Kazuo Hirata; 和男平田
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-01-29
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JP4170439B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スパッタリング装置で磁化容易軸の制御を行
いながら軟磁性薄膜を成膜する場合に、大面積基板内に
高い精度で方向が揃えられた直交または任意角度で交差
する２つの磁界を発生させる。【解決手段】比較的大きな面積を有する基板表面に、
スパッタ法を用いて、磁化容易軸が直交または任意角度
で交差する少なくとも２つの磁性膜を積層成膜すると
き、基板表面の近傍に当該表面に平行な方向の磁界を生
成する磁界発生装置であって、基板表面を囲むように配
置される環状の磁気ヨーク21と、この磁気ヨークの周囲
に巻かれ、第１の磁化容易軸の方向に磁界を生成する複
数のコイルからなるコイルグループ2a,2b,3a,3b,4a,4b
と、磁気ヨークの周囲に巻かれ、第２の磁化容易軸の方
向に磁界を生成する複数のコイルからなるコイルグルー
プ12a,12b,13a,13b,14a,14b から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁界発生装置に関
し、特に、スパッタリング装置によるＧＭＲヘッド作製
のための成膜で磁化容易軸の方向を高い精度で揃えられ
る磁界発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディアやインターネット
等が著しい進展を示す中で、パソコン等に搭載される磁
気ハードディスク記憶装置の高密度化が進んでいる。現
在、面記録密度は１Ｇ bit／inch²程度であるが、２０
００年には１０Ｇ bit／inch²に達することが予想され
ている。この高密度化を担う技術的要素の１つが磁気ヘ
ッドである。従来使用されていた磁気誘導型ヘッドに代
わって、磁気抵抗効果、特に巨大磁気抵抗効果（giant-
magnetoresistance ：以下「ＧＭＲ」と略す）を利用し
た磁気ヘッドが将来技術として非常に注目を浴びてい
る。ＧＭＲヘッドの特徴は、従来のヘッドに比べて極端
に再生感度が良いことであり、これに伴い、記録密度を
上げることができる。

【０００３】ＧＭＲヘッドの構造としては種々提案され
ている。現時点で最も実用化に近いのはスピンバルブで
ある。スピンバルブの構造としては、反強磁性層の上に
軟磁性膜（ピン層）を形成し、さらに非常に薄い非磁性
膜を間にはさんで別の軟磁性膜（フリー層）を積層して
いる。これらの薄膜は、スパッタ法を利用して積層状態
に成膜される。これらの２つの軟磁性膜を作製する際に
は、以下の点に注意しなければならない。

【０００４】スピンバルブ構造のＣＭＲヘッドでは、記
録媒体からの磁場によりフリー層の磁化方向が変化し、
これによる電気抵抗の変化で記録信号を検出している。
普通の軟磁性膜は、多くの磁区から構成されているが、
このような膜をフリー層として使用すると、フリー層の
磁化方向が変化する際に、磁区の不連続的な移動に伴う
ノイズ（バルクハウゼンノイズ）が発生する。従って、
スピンバルブ構造のＧＭＲヘッドに使用する軟磁性膜
は、できるだけ磁区の移動が少なく、バルクハウゼンノ
イズの少ない膜が望まれる。このような膜は、スパッタ
成膜中に均一で方向性の揃った磁界を基板に印加し、磁
化容易軸の方向を制御することによって作製できる。こ
こで問題になるのは、バルクハウゼンノイズを十分なレ
ベルまで減らすには、基板に印加する磁界の方向は、基
板面内で±１°以内で揃っていなければならないことで
ある。さらに、この磁界強度として１００ガウス程度必
要である。

【０００５】現在よく使用されている基板のサイズは直
径が３インチであるが、将来的に基板サイズは、直径が
６インチに拡大することは必至である。このような広い
空間内に、上記のような磁界をどのようにして作り出す
かは未解決の問題である。

【０００６】さらに重要な点は、ピン層の軟磁性膜を作
製する際に印加する磁界方向と、フリー層の軟磁性膜を
作製する場合の磁界印加方向が、互いに直角でなければ
ならないことである。すなわち、ピン層の磁化容易軸と
フリー層の磁化容易軸は直交する。これは、磁気抵抗の
感度を良好にし、ヒステリシス特性を小さくするために
必要となる。これに関する従来技術は、例えば特開平８
−８８４２４号公報に開示される。また関連する従来技
術を示す文献として特公昭６１−３６３６４号公報を挙
げることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の説明で明らかな
ように、スピンバルブ構造のＧＭＲヘッドのごとく、同
一基板上に、間に非磁性層をはさんで磁化容易軸が直交
した２つの薄膜をスパッタ成膜するには、基板の成膜面
に対して、直交する２つの磁化容易軸の各々を決めるた
めの磁界を印加することのできる特別な磁界発生装置が
必要である。

【０００８】上記磁界発生装置としてまず考えられるの
が、ヘルムホルツ型のコイルを使用することである。ヘ
ルムホルツ型のコイルでは、一対の円形コイルが、円形
コイルの半径と等しい距離をおいて配置してあり、両コ
イルの中心に均一な磁界が発生する。直交磁界を発生さ
せるためには、さらにもう一対のコイルを９０°ずらし
て配置する必要がある。このような装置でまず問題にな
るのは、コイルの大きさである。３インチ基板内で磁界
の方向を±１°以内に揃えるためには、コイルの直径を
１９ｃｍ程度にする必要がある。将来、６インチ基板を
同様に扱おうとすると、コイルの直径は３８ｃｍ程度と
なってしまう。しかも、１００ガウス程度の磁界強度を
得るにはコイル電流は１５００アンペア・ターン程度必
要になるため、コイル冷却も必要になる。このような巨
大なコイルをスパッタリング装置の真空室内に配置する
ことは容易ではない。

【０００９】次に永久磁石を用いる方法が考えられる。
この方式には種々の方式が考えられるが、前述の特開平
８−８８４２４号公報に記載されている方法について述
べる。この方法では、図１７に示すように、基板４０１
を含む平面内に、基板４０１をはさんで一対の永久磁石
４０２，４０３を配置している。磁界の方向を９０°ず
らす場合は、基板４０１を設置しているステージ４０４
を、コントローラ４０５で制御されるモータ４０６によ
って機械的に９０°回転させる。しかし、永久磁石を用
いる方法では、直径６インチ程度の基板面内の磁界の傾
き角を±１°以内にすることは非常に困難である。仮に
可能であるとしても、前述のヘルムホルツコイルの場合
と同様に、永久磁石のサイズは巨大なものとなるであろ
う。

【００１０】さらに磁気ヨークとコイルを組み合わせる
方法が、前述の特公昭６１−３６３６４号公報に記載さ
れている。この方法では、図１８の（Ａ），（Ｂ）に示
すように、矩形平板型の磁気ヨーク５０１の周囲に、非
磁性・非伝導性の枠５０２を設け、その回りにコイルを
巻いている。ここでは磁界方向を９０°変えるため、２
つのコイル５０３，５０４が設けられている。もし、こ
のような磁界発生装置をスピンバルブ膜作製用のスパッ
タリング装置に応用する場合、基板はコイルの上に載せ
て設置することになる。しかし、スパッタ成膜では膜質
を良好にするために、成膜中に基板を３００℃程度に加
熱するのが一般的である。従って、このようなコイルを
スパッタリング装置で利用することは困難である。

【００１１】以上のように、直径が６インチ程度の基板
内で磁界の傾き角を±１°以内にでき、かつ磁化容易軸
の制御に用られる実用的な磁界発生装置は、従来、存在
しなかった。

【００１２】なお以上では、スピンバルブ構造のＧＭＲ
ヘッドの製作を前提として直交する２つの磁化容易軸の
各々を決める高い精度で直交する磁界を作ることのでき
る磁界発生装置の必要性を説明したが、一般的な課題と
して、直交する磁界だけではなく、これを含め任意の角
度で交差する高い精度の２つの磁界を発生することので
きる構成の提案が望まれている。

【００１３】本発明の目的は、上記問題を解決すること
にあり、主にスパッタリング装置で磁化容易軸の制御を
行いながら軟磁性薄膜を成膜する場合に、大面積基板内
に高い精度で方向が揃えられた磁界を印加できる実用的
なスパッタリング装置の磁界発生装置を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
スパッタリング装置の磁界発生装置は、上記目的を達成
するため、次のように構成される。

【００１５】第１の磁界発生装置（請求項１に対応）：
比較的大きな面積を有する基板表面に、スパッタ法を
用いて、磁化容易軸が直交する少なくとも２つの磁性膜
を積層成膜するとき、基板表面の近傍に当該表面に平行
な方向の磁界を生成する磁界発生装置であって、基板表
面を囲むように配置される環状の磁気ヨークと、この磁
気ヨークの周囲に巻かれ、第１の磁化容易軸の方向に磁
界を生成する複数のコイルからなる第１のコイルグルー
プと、磁気ヨークの周囲に巻かれ、第２の磁化容易軸の
方向に磁界を生成する複数のコイルからなる第２のコイ
ルグループから構成される。第１の磁化容易軸と第２の
磁化容易軸は、直交している。

【００１６】上記の構成では、直交する２つの磁化容易
軸の各々に対応する方向の磁界を発生させる２つのコイ
ルグループを、環状磁気ヨークに設け、各コイルグルー
プのコイルの配置と通電流を望ましいものとして所望の
磁界を基板成膜面に印加するようにした。これにより、
スパッタ法を利用して磁化容易軸が直交する少なくとも
２つの磁性膜を積層成膜するとき、各磁性膜の磁化容易
軸の方向を６インチ基板に対応する広い面積にわたって
高い精度（±１°以内）で揃えることが可能となる。

【００１７】第２の磁界発生装置（請求項２に対応）：
上記第１の構成において、さらに電源と、この電源か
ら供給される直流電流を、第１のコイルグループと第２
のコイルグループのうちのいずれか一方に送給する切替
え器を備える。この構成によれば、例えば第１のコイル
グループで各コイルの通電量を設定すると、同じ電流を
第２のコイルグループに用いることができるので、電流
制御が容易となる。

【００１８】第３の磁界発生装置（請求項３に対応）：
上記第２の構成において、第１のコイルグループに含
まれるコイルまたは第２のコイルグループに含まれるコ
イルには、コイルごと（またはコイルの組ごと）に独立
に通電量を制御する電流制御部が設けられる。コイルご
とに独立に通電量を制御できるようにしたため、磁界の
方向を、必要とされる高い精度で一定方向に揃えること
が可能となる。

【００１９】第４の磁界発生装置（請求項４に対応）：
上記第３の構成において、好ましくは、第１のコイル
グループに含まれる各コイルの通電量または第２のコイ
ルグループに含まれる各コイルの通電量を、各々の上記
電流制御部によって制御し、これにより、成膜が必要と
される表面にて、生成される磁界の方向が±１°以内に
揃えられることを特徴とする。

【００２０】第５の磁界発生装置（請求項５に対応）：
上記第１の構成において、第１のコイルグループと第
２のコイルグループは、それぞれ、磁気容易軸の方向に
磁界を作る主コイルと、成膜が必要とされる表面にて磁
界の方向を磁気容易軸の方向に揃える副コイルを含むこ
とを特徴とする。

【００２１】第６の磁界発生装置（請求項６に対応）：
上記第５の構成において、好ましくは、第１のコイル
グループの主コイルと、第２のコイルグループの主コイ
ルは、実質的に直交する位置関係で配置される。

【００２２】第７の磁界発生装置（請求項７に対応）：
上記第５の構成において、好ましくは、第１のコイル
グループの副コイルと、第２のコイルグループの副コイ
ルは、実質的に同じ箇所に重ね合わせて配置される。

【００２３】第８の磁界発生装置（請求項８に対応）：
上記第５の構成において、好ましくは、第１のコイル
グループの副コイルと、第２のコイルグループの副コイ
ルは、共用されることを特徴とする。この構成によれ
ば、部品点数を少なくすることができ、さらに構成全体
を簡素化できる。

【００２４】第９の磁界発生装置（請求項９に対応）：
基板表面にスパッタ法を用いて磁化容易軸が任意の角
度で交差する少なくとも２つの磁性膜を積層成膜すると
き、前記基板表面近傍に当該表面に平行な方向の磁界を
生成する磁界発生装置であって、基板表面を囲むように
配置される環状の磁気ヨークと、この磁気ヨークの周囲
に巻かれ、第１の磁化容易軸の方向に磁界を生成する複
数のコイルからなる第１のコイルグループと、磁気ヨー
クの周囲に巻かれ、第１の磁化容易軸の方向に対して直
交する方向に磁界を生成する複数のコイルからなる第２
のコイルグループと、直交方向の磁界の方向を変化させ
る合成用磁界を生成する複数のコイルからなる第３のコ
イルグループを備える。

【００２５】上記の構成では、磁界の合成作用を利用し
て２つの磁界の交差角度を任意角度に設定することを可
能にする第３のコイルグループを設けることにより、直
交を含め任意角度で交差する２つの磁化容易軸の各々に
対応する方向の磁界を発生させることが可能である。

【００２６】第１０の磁界発生装置（請求項１０に対
応）：上記第９の構成において、第１のコイルグルー
プと第２のコイルグループは同じコイルグループであ
り、電流源に対する結線関係を変更することにより第１
のコイルグループと第２のコイルグループを作るように
構成される。同じコイルグループで結線関係を変更する
ことで２種類のコイルグループを実現でき、構成が簡易
となる。

【００２７】第１１の磁界発生装置（請求項１１に対
応）：上記の各構成において、スパッタリング装置が
マグネトロンカソードを備える場合においては、磁気ヨ
ークと複数のコイルからなる装置本体を収容するケース
のカソード側部分を軟磁性体で形成したことを特徴とす
る。この構成によれば、マグネトロンカソードによって
ターゲット上に形成された磁界に悪い影響を与える磁界
発生装置からの磁界漏洩を防止できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。

【００２９】図１は本発明に係る磁界発生装置の第１の
実施形態を示す縦断面図で、図２は磁気ヨークとコイル
の部分のみの外観を示した斜視図である。

【００３０】図２において、磁気ヨーク２１は、外周が
例えば直径３００ｍｍの円環形状を有している。磁気ヨ
ーク２１は例えば磁性ステンレス（ＳＵＳ４３０）で作
製されている。磁気ヨーク２１には、その全周囲にわた
って、複数（本実施形態では２４個）のコイルが所定の
位置に巻かれている。これらのコイルに選択的に適宜に
所要の電流値の電流を流すことによって、磁気ヨーク２
１に囲まれかつ磁気ヨーク２１の軸２１ａの方向に垂直
な平面（ＸＹ平面）内に含まれる磁界を生成することが
できる。

【００３１】上記複数のコイルは、第１のグループに属
するコイル（以下「第１のコイルグループ」という）
と、第２のグループに属するコイル（以下「第２のコイ
ルグループ」という）とに分けられる。第１のコイルグ
ループは、通電されることによって図中Ｙ方向（第１の
方向）に向く磁界を作り、これに対して第２のコイルグ
ループは、通電されることにより図中Ｘ方向（第２の方
向）に向く磁界を作る。Ｘ方向とＹ方向は直交してい
る。第１のコイルグループで作られる磁界の方向は、後
述する図４と図５に示すように、環状の磁気ヨーク２１
によって囲まれるＸＹ平面の大部分において±１°以内
でＹ軸方向を向くように揃えられる。また、第２のコイ
ルグループで作られる磁界の方向も、同様に、環状の磁
気ヨーク２１によって囲まれるＸＹ平面の大部分におい
て±１°以内でＸ軸方向を向くように揃えられる。

【００３２】図１を参照し、上記の第１のコイルグルー
プと第２のコイルグループについて詳述する。図１は、
磁気ヨーク２１における軸２１ａの方向のほぼ中心位置
（原点Ｏの位置）で、当該軸に垂直に切った断面を示し
ている。第１実施形態の構成によれば、磁気ヨーク１１
の全周囲に合計２４個のコイルが設置されている。これ
らのコイルは、その役割の上で、前述の通り、第１およ
び第２の２つのコイルグループに分けられる。

【００３３】上記第１のコイルグループは１２個のコイ
ル２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂで構成される。
コイル２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂはそれぞれ
２つずつ設けられている。図１で、第１のコイルグルー
プの各コイル２ａ〜４ｂは、磁気ヨーク２１の円周方向
に対して縦の線で表した断面で示されている。第１のコ
イルグループのコイルの配置は、図１の中心（原点）Ｏ
を通る垂直線（Ｙ軸１０）および水平線（Ｘ軸１１）に
関して線対称になるように設定されている。前述のコイ
ル２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂの各２つのコイ
ルは、Ｘ軸に関して線対称になるように配置されてい
る。

【００３４】第１のコイルグループで、２つのコイル２
ａおよび２つのコイル２ｂの計４つのコイルは同一形状
である。コイル２ａ，２ｂによって磁気ヨーク２１中に
黒い矢印１５ａ，１５ｂで示されるごとき磁束が形成さ
れるように、各コイル２ａ，２ｂは電気的に直列に接続
されている。コイル２ａ，２ｂで、電流の流れる向きは
反対となる。この場合に、コイル２ａによって生じる磁
束１５ａと、コイル２ｂによって発生する磁束１５ｂ
は、互いに反対の向きになっている。

【００３５】また２つのコイル３ａおよび２つのコイル
３ｂの計４つのコイルは同一形状である。コイル３ａ，
３ｂは、同様に、磁気ヨーク２１中の磁束が図中の黒い
矢印１５ａ，１５ｂで示された方向になるように、それ
ぞれ直列に結線されている。コイル３ａ，３ｂで、電流
の流れる向きは反対となる。さらに２つのコイル４ａお
よび２つのコイル４ｂの計４つのコイルも同一形状であ
る。コイル４ａ，４ｂについても、同様に、磁気ヨーク
２１中の磁束が図中の黒い矢印１５ａ，１５ｂで示され
た方向になるように、それぞれ直列に結線されている。
コイル４ａ，４ｂでも電流の流れる向きは反対となる。

【００３６】コイル２ａ，２ｂの組、コイル３ａ，３ｂ
の組、コイル４ａ，４ｂの組には、それぞれ、独立に制
御された電流が供給される。さらに、各コイルの組に供
給される電流の値は独立に制御される。

【００３７】次に、上記第２のコイルグループは１２個
のコイル１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１
４ｂで構成される。コイル１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１
３ｂ，１４ａ，１４ｂはそれぞれ２つずつ設けられる。
図１で、第２のコイルグループは、磁気ヨーク２１の円
周方向に対して横の線で表した断面で示されている。第
２のコイルグループのコイルは、中心Ｏを通る垂直線
（Ｙ軸１０）および水平線（Ｘ軸１１）に関して線対称
に配置されている。前述のコイル１２ａ，１２ｂ，１３
ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの各２つのコイルは、Ｙ軸
に関して線対称になるように配置されている。第２のコ
イルグループは、第１のコイルグループの各コイルを反
時計回りに９０°回転させたものに相当する配置となっ
ている。

【００３８】第２のコイルグループで、２つのコイル１
２ａおよび２つのコイル１２ｂの計４つのコイルは同一
形状である。コイル１２ａ，１２ｂによって磁気ヨーク
２１中に白抜き矢印１６ａ，１６ｂで示されるごとき磁
束が形成されるように、各コイル１２ａ，１２ｂは電気
的に直列に接続されている。この場合に、コイル１２ａ
によって生じる磁束１６ａと、コイル１２ｂによって発
生する磁束１６ｂは、互いに反対の向きになっている。
従って、コイル１２ａ，１２ｂで、電流の流れる向きは
反対となる。なおコイル１２ａ，１２ｂはコイル２ａ，
２ｂと同一形状である。

【００３９】また２つのコイル１３ａおよび２つのコイ
ル１３ｂの計４つのコイルは同一形状である。コイル１
３ａ，１３ｂは、同様に、磁気ヨーク２１中の磁束が図
中の白抜き矢印１６ａ，１６ｂで示された方向になるよ
うに、それぞれ直列に結線されている。コイル１３ａ，
１３ｂで、電流の流れる向きは反対である。コイル１３
ａ，１３ｂは、磁気ヨーク２１上で上記コイル４ａ，４
ｂと同一の位置に配置され、かつコイル４ａ，４ｂの外
側に重ねられ、隣接させて配置されている。さらに２つ
のコイル１４ａおよび２つのコイル１４ｂの計４つのコ
イルも同一形状である。コイル１４ａ，１４ｂも、同様
に、磁気ヨーク２１中の磁束が図中の白抜き矢印１６
ａ，１６ｂで示された方向になるように、それぞれ直列
に結線されている。コイル１４ａ，１４ｂで、電流の流
れる向きは反対である。コイル１４ａ，１４ｂは、磁気
ヨーク２１上で上記コイル３ａ，３ｂと同一の位置に配
置され、コイル３ａ，３ｂの外側に重ねられ、隣接させ
て配置されている。

【００４０】上記のように構成される磁気ヨークおよび
コイルの全体は、筒形であって、環形状を有する密閉さ
れたケース１７の中に収容される。このケース１７の内
部には、水入口１８からコイル冷却用の水が導入され
る。冷却用の水は水出口１９から外へ排出される。これ
により、各コイルに流す電流の値を大きくすることがで
き、発生させる磁界の強度を好ましくは１００〜２００
ガウスにすることができる。

【００４１】次に図６を参照して前述の各コイルへの電
流供給機構について説明する。３１はコイルに直流電流
を供給する電源である。電源３１から出力される電流
は、電流制御器３２を介してコイル２ａ，２ｂまたはコ
イル１２ａ，１２ｂ、電流制御器３３を介してコイル３
ａ，３ｂまたはコイル１３ａ，１３ｂ、さらに電流制御
器３４を介してコイル４ａ，４ｂまたはコイル１４ａ，
１４ｂに、それぞれ供給される。コイル２ａ，２ｂとコ
イル１２ａ，１２ｂの間の切替えは切替え器４２によっ
て行われ、コイル３ａ，３ｂとコイル１３ａ，１３ｂの
間の切替えは切替え器４３によって行われ、さらにコイ
ル４ａ，４ｂとコイル１４ａ，１４ｂの間の切替えは切
替え器４４によって行われる。切替え器４２，４３，４
４の切替え動作は、第１のコイルグループに通電する
か、または第２のコイルグループに通電するかを選択す
るものであるから、同時に行われる。

【００４２】上記の電流供給機構の構成によれば、第１
のコイルグループのコイル２ａ，２ｂと第２のコイルグ
ループのコイル１２ａ，１２ｂには同じ電流が流れ、第
１のコイルグループのコイル３ａ，３ｂと第２のコイル
グループのコイル１３ａ，１３ｂには同じ電流が流れ、
第１のコイルグループのコイル４ａ，４ｂと第２のコイ
ルグループのコイル１４ａ，１４ｂには同じ電流が流れ
ることになる。さらに切替え器４２，４３，４４によっ
て、第１のコイルグループと第２のコイルグループに同
時に電流が流れることはなく、必ず、いずれか一方のグ
ループに電流が流される。

【００４３】またコイルの各組には、各々に対応する電
流制御器３２〜３４によって励磁電流が適切に制御さ
れ、それによって、磁界の方向を広い範囲にわたって同
じ方向に高い精度（±１°以内）で揃えることが可能と
なる。

【００４４】次に、上記構成を有する磁界発生装置の動
作原理を説明する。基本的に第２のコイルグループによ
って発生する磁界は、第１のコイルグループにより発生
する磁界を反時計方向に９０°回転させたものとほとん
ど一致する。従って、第１グループのコイルにより発生
する磁界について説明する。

【００４５】前述の通り、第１のコイルグループでは、
磁気ヨーク２１の中心Ｏを通る垂直線１０（Ｙ軸）に対
して左と右のコイルで、磁気ヨーク２１内に発生する磁
束１５ａ，１５ｂの方向が反対向きになるように電流を
流している。そのため、この２つの磁束１５ａ，１５ｂ
の流れは、図１において、磁気ヨーク２１の上側の部分
でぶつかり、磁気ヨーク２１の外部に漏れ出す。このう
ち、磁気ヨーク２１の内側空間に漏れ出した磁束は、図
１で磁気ヨーク２１の下側、すなわち磁気ヨーク２１に
よって囲まれる内部の領域に向かって流れ込む。以上の
磁束の流れの様子を図３に示す。この際に、磁気ヨーク
２１の中心Ｏの周囲の空間（ＸＹ軸で定められるＸＹ平
面）に非常に方向性の揃った磁界を発生させることがで
きる。図示例では、Ｙ軸に平行な方向に揃った磁界が示
されている。また、前述の電流制御器３２，３３，３４
の各々によってコイル２ａ，２ｂ、コイル３ａ，３ｂ、
コイル４ａ，４ｂに流す電流の比率が適切になるように
個別に調整することにより、極めて高い精度（±１°以
内）で方向性が揃えられた磁界の発生領域をさらに拡大
することが可能となる。

【００４６】図４は外径３００ｍｍ程度の大きさの磁気
ヨーク２１を用い、コイル２ａ，２ｂ、コイル３ａ，３
ｂ、コイル４ａ，４ｂに流す電流の比率を適当に調整し
た場合に発生する磁界の分布を示したもので、磁気ヨー
ク２１の中心Ｏを原点とした１／４の領域における分布
を示している。図４から磁界の方向性が非常に均一であ
ることがわかる。また図５は、上記磁界の傾き角の分布
を示したものであり、図４と同様に、磁気ヨーク２１の
中心Ｏを原点とした１／４の領域の分布を示している。
図５によれば、φ６インチ基板（破線３５で示してい
る）が含まれる領域内（半径７６ｍｍ以内）において、
傾き角度が１°以内になっていることがわかる。

【００４７】第２のコイルグループに属するコイル１２
ａ，１２ｂ、コイル１３ａ，１３ｂ、コイル１４ａ，１
４ｂについても、各コイルに同じ条件で電流が流される
ので、第１のコイルグループの場合と同様な作用で、Ｘ
軸に平行な方向に揃えられた磁界が広い面積にわたって
生成される。

【００４８】前述の実施形態において、第１または第２
のコイルグループの各コイルに関して、生成しようとす
る磁界の方向との関係で主コイルと副コイルとして把握
することもできる。例えば第１のコイルグループの各コ
イルに関しては、Ｙ軸方向に生成される磁界との関連
で、コイル２ａ，２ｂを主コイル、コイル３ａ，３ｂ，
４ａ，４ｂを副コイルとして把握できる。同様に、第２
のコイルグループの各コイルに関しては、Ｘ軸方向に生
成される磁界との関連で、コイル１２ａ，１２ｂを主コ
イル、コイル１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂを副コイ
ルとして把握できる。

【００４９】上記の実施形態では、第１と第２のコイル
グループの各々に別個にコイル３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ
とコイル１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂを設け、隣接
して重ねるようにしたが、これらの副コイルについて
は、これらをいずれか一方のみとし、２つのコイルグル
ープで共用するように構成することもできる。この場合
には、切替え器４３，４４を省略できるという利点を有
している。ただし、切替え器４２を切り替えるのと同時
に、電流制御器３３，３４の通電量を適当に変える必要
がある。

【００５０】図７は、本発明による磁界発生装置の第２
の実施形態を示し、図１と同様な図である。図７におい
て、図１で示した要素と実質的に同一の要素には同一の
符号を付している。

【００５１】本実施形態では、第１の実施形態と同様
に、磁気ヨーク２１の周りに複数のコイルが設置されて
いるが、コイルの個数が第１の実施形態の場合よりも少
なくなっている。第１のコイルグループは、コイル２
ａ，５３ａ，２ｂ，５３ｂの合計８個のコイルから構成
される。前述の実施形態と同様に、第１のコイルグルー
プのコイルには、磁気ヨーク２１中の磁束の方向が図１
の黒い矢印１５ａ，１５ｂで示された方向になるように
電流が供給される。また第２のコイルグループは、コイ
ル１２ａ，６３ａ，１２ｂ，６３ｂの合計８個のコイル
から構成される。第２のコイルグループのコイルには、
磁気ヨーク２１中の磁束の方向が図１の白抜きの矢印１
６ａ，１６ｂで示された方向になるように電流が供給さ
れる。コイル全体はケース１７で覆われ、冷却水用の水
入口１８と水出口１９が設けられている。

【００５２】本実施形態による磁界発生装置の特徴は、
第１実施形態の構成に比べて、コイルの構造が簡略化さ
れている点である。これに伴って、均一な磁界が得られ
る空間の面積が多少減少するが、小さい基板の場合には
十分に実用的である。また第２の実施形態の電流供給機
構では、第１の実施形態に比較すると、電流制御器３４
と切替え器４４を省略でき、構成が簡素になると共に、
電流制御による磁界方向の調整を容易に行うことができ
る利点を有する。

【００５３】また本実施形態においても、第１または第
２のコイルグループの各コイルに関して、生成しようと
する磁界の方向との関係で主コイルと副コイルとして把
握できる。第１のコイルグループに関しては、コイル２
ａ，２ｂを主コイル、コイル５３ａ，５３ｂを副コイル
として把握できる。同様に第２のコイルグループに関し
ては、コイル１２ａ，１２ｂを主コイル、コイル６３
ａ，６３ｂを副コイルとして把握できる。

【００５４】上記実施形態では、第１と第２のコイルグ
ループの各々に別個にコイル５３ａ，５３ｂとコイル６
３ａ，６３ｂを設け、隣接して重ねるようにしたが、こ
れらの副コイルについては、これらをいずれか一方のみ
とし、２つのコイルグループで共用するように構成する
こともできる。この場合にも副コイルの切替え器を省略
できるという利点を有している。

【００５５】図８は、本発明による磁界発生装置の第３
の実施形態を示し、図１または図７と同様な図である。
図８において、図１または図７で示した要素と実質的に
同一の要素には同一の符号を付している。本実施形態の
構成は、ほとんど第２の実施形態と同じである。相違す
る点は、コイル２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂに相当する
コイルが、前述の各実施形態では各々２個を用いている
のに対し、本実施形態ではそれぞれ１個ずつ７２ａ，７
２ｂ，８２ａ，８２ｂとなっている点である。これに伴
って、本実施形態のコイル７２ａ，７２ｂ，８２ａ，８
２ｂはサイズがより大きくなっている。その他の構成
は、第２実施形態の構成と同じである。本実施形態によ
る磁界発生装置の特徴は、第２実施形態と同じである
が、第２実施形態に比べて、さらにコイルの構造が簡略
化されている点である。

【００５６】また本実施形態においても、第１または第
２のコイルグループの各コイルに関して、生成しようと
する磁界の方向との関係で主コイルと副コイルとして把
握できる。第１のコイルグループに関しては、コイル７
２ａ，７２ｂを主コイル、コイル５３ａ，５３ｂを副コ
イルとして把握できる。同様に第２のコイルグループに
関しては、コイル８２ａ，８２ｂを主コイル、コイル６
３ａ，６３ｂを副コイルとして把握できる。上記実施形
態では、第１と第２のコイルグループの各々に別個にコ
イル５３ａ，５３ｂとコイル６３ａ，６３ｂを設け、隣
接して重ねるようにしたが、これらの副コイルについて
は、これらをいずれか一方のみとし、２つのコイルグル
ープで共用するように構成することもできる。この場合
にも副コイルの切替え器を省略できるという利点を有し
ている。

【００５７】次に図９〜図１３に基づいて本発明による
磁界発生装置の第４の実施形態を説明する。前述の第１
から第３の実施形態では、スピンバルブ構造を有するＧ
ＭＲヘッドの膜構造において間に非磁性層を挟んだ２つ
の軟磁性層の磁化容易軸が直交することを前提としてい
た。しかし最近になって、ヘッドの種類・構造また使用
される薄膜の材質によってはこの２つの軟磁性層の磁化
容易軸が正確に直交している場合よりも或る程度ずれて
いた方が、ＧＭＲヘッド膜としてのノイズ特性が良好で
あることがわかってきた。そこで本実施形態によれば、
２つの軟磁性層の磁化容易軸の間の角度を高精度に制御
することを可能とし、直交で交差する場合を含め、適切
な任意の角度で交差することを可能にする。

【００５８】図９は、本実施形態による磁界発生装置の
要部構造を示し、磁気ヨークとコイルの部分のみを示す
正面図である。図９では、円環形状の磁気ヨーク２１と
これの円周方向に沿って配置された例えば２４個のコイ
ル１０１ａ〜１０６ａ，１０１ｂ〜１０６ｂ，１１１ａ
〜１１６ａ，１１１ｂ〜１１６ｂの位置関係が示されて
いる。２４個のコイルの各々は単体のコイルであり、磁
気ヨーク２１における１つの箇所には１種類のコイルが
巻かれている。２４個のコイルはそれぞれ大きさと巻数
が等しく、磁気ヨーク２１上で等角度おきに配置されて
いる。

【００５９】ここで、各コイルに順方向の電流を流した
場合に、図９で反時計回りの方向に磁界が発生するよう
なコイルの巻き方を順方向巻と定義し、その反対を逆方
向巻と定義する。図９に示した構成において、逆方向巻
のコイルは１０４ａ，１０４ｂ，１０５ａ，１０５ｂ，
１０６ａ，１０６ｂの６個であり、他の残りの１８個の
コイルは順方向巻のコイルとなっている。

【００６０】図１０と図１１は本実施形態における電流
供給機構を示し、図１０はコイル１０１ａ〜１０６ａ，
１０１ｂ〜１０６ｂからなるコイルグループに対応する
電流供給機構であり、図１１はコイル１１１ａ〜１１６
ａ，１１１ｂ〜１１６ｂからなるコイルグループに対応
する電流供給機構である。図１０において各コイルに紙
面上左から右へ電流が流れるとき順方向の電流であると
する。コイルを示すブロック内に記した番号の上線は当
該コイルが逆方向巻であることを示している。図１０に
示すごとくコイル１０１ａ〜１０６ａ，１０１ｂ〜１０
６ｂからなるコイルグループに対しては３つの電流源１
２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃが設置され、各電流源は電
流値を適当に設定・可変できる構成を有している。コイ
ル１０１ｂ，１０６ａ、コイル１０２ｂ，１０５ａ、コ
イル１０３ｂ，１０４ａは連動スイッチ１２２，１２
３，１２４によってその電流方向を同時に反転すること
ができる構成となっている。また図１１に示すごとくコ
イル１１１ａ〜１１６ａ，１１１ｂ〜１１６ｂからなる
コイルグループに対しても、３つの電流源１２１Ｄ，１
２１Ｅ，１２１Ｆが設置され、各電流源は同様にその電
流値を適当に設定・可変できる構成を有している。

【００６１】本実施形態においても２４個のコイルはグ
ループに分けられる。しかし本実施形態では、前述の各
実施形態に比較してグループの分け方が異なる。まず大
きく分けると、上記２４個のコイルは、斜線で示したコ
イル１０１ａ〜１０６ａ，１０１ｂ〜１０６ｂからなる
コイルグループ（以下「コイルグループＡ」という）
と、白抜きで示したコイル１１１ａ〜１１６ａ，１１１
ｂ〜１１６ｂからなるコイルグループ（以下「コイルグ
ループＢ」という）に分けられる。さらにコイルグルー
プＡに関して、後述するごとく、さらに２つのコイルグ
ループＡ１，Ａ２に分けられる。

【００６２】コイルグループＡとコイルグループＢから
なる２４個のコイルは各電流供給機構に関して上記のよ
うな結線構造を有しているので、各コイルグループはそ
れ自体で前述した実施形態の場合と同様に方向性の揃っ
た互いに直交する磁界を発生する。すなわち図１０に示
した連動スイッチ１２２，１２３，１２４を上側に接続
することにより、図１２に示すごとく、コイルグループ
Ａのうちコイル１０１ａ，１０１ｂ，１０６ａ，１０６
ｂを主コイル、その他のコイルを副コイルとして動作さ
せることにより（コイルグループＡの第１接続状態）、
磁気ヨーク２１の中央部空間に左から右へ向かう方向
（水平方向）に方向性の揃った磁界（矢印１２５で示
す）を生成する。この時、コイルグループＢの各コイル
には電流を供給しないようにする。この磁界１２５はＧ
ＭＲヘッド膜の第１の軟磁性層を作る際に用いられる。

【００６３】次にＧＭＲヘッド膜の第２の軟磁性層を成
膜する際には、図１０に示した連動スイッチ１２２，１
２３，１２４を下側に接続し、コイルグループＡのうち
コイル１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂを主コ
イル、その他のコイルを副コイルとして動作させること
により（コイルグループＡの第２接続状態）、図１３に
示すごとく、上から下に向かう方向（垂直方向）に方向
性の揃った磁界（図１３で矢印１２６で示す）を発生す
る。コイルグループＡの第２接続状態で作られる磁界１
２６は、コイルグループＡの第１接続状態で作られる上
記磁界１２５に対して直交した位置関係にある。

【００６４】コイルグループＡは、上記連動スイッチに
おける第１接続状態に対応して決まるコイルグループＡ
１と、上記連動スイッチにおける第２接続状態に対応し
て決まるコイルグループＡ２に分けることができる。コ
イルグループＡ１とコイルグループＡ２は、グループを
構成するコイル要素という観点からは同じコイルグルー
プである。しかし、電流源１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１
Ｃに対する結線関係が異なるという観点で異なるコイル
グループとして認識する。

【００６５】ＧＭＲヘッド膜の第２の軟磁性層を成膜す
る場合には、さらにコイルグループＢの各コイルも同時
に動作させる。コイルグループＢについては、コイル１
１３ａ，１１３ｂ，１１４ａ，１１４ｂを主コイルとし
て、他のコイルを副コイルとして動作させることによ
り、上記コイルグループＡの第２接続状態の作る磁界１
２６の方向から１５゜だけ時計回りに傾いた方向に方向
性の揃った磁界（図１３で矢印１２７で示す）を発生す
る。この場合、コイルグループＢのコイル配置は、コイ
ルグループＡのコイル配置を丁度１５゜回転させた位置
になっている。実際の磁界は、コイルグループＡとコイ
ルグループＢの各々の作る磁界のベクトル和の方向にな
る（図１３で点線矢印１２８の方向）。ここで、コイル
グループＡとコイルグループＢの各々に流す電流は最終
的な合成磁界（図１３の矢印１２８）の大きさが、第１
の軟磁性層を作る際に用いられた横方向磁界１２５の大
きさと等しくなるように、適当に調整される。このよう
な調整を行いつつ、コイルグループＡとコイルグループ
Ｂの各コイルに流す電流の割合を適当に設定すると、最
終的な合成磁界の方向を角度０゜から１５゜の間で自由
に設定することが可能となる。

【００６６】以上の第４実施形態において、上記構成で
は第２の軟磁性層を成膜する際にコイルグループＡは発
生磁界の方向が丁度垂直に上から下になるように配置さ
れていたが、磁界の方向が元々傾いた方向になるように
コイルを配置することも可能である。例えばコイルグル
ープＡのうちコイル１０４ａ，１０５ａ，１０２ｂ，１
０３ｂを主コイルとし、他の残りのコイルを副コイルと
することにより、垂直方向から３０゜傾いた磁界を発生
することができる。この場合も、コイルグループＢのコ
イル配置をコイルグループＡのコイル配置から１５゜回
転させるように設定すれば、最終的な合成磁界の方向
を、垂直方向からの角度３０゜から４５゜の間で自由に
設定することができる。

【００６７】さらに上記の第４実施形態では第２の軟磁
性層を成膜する際のコイルグループＢのコイル配置はコ
イルグループＡのコイル配置を１５゜だけ回転したもの
であったが、例えば４５゜等の他の異なる角度に設定す
ることもできる。仮にこれを４５゜にした場合、合成磁
界の方向は０゜から４５゜の角度範囲で設定できること
になる。しかしこの回転角を大きくしてしまうと、磁気
ヨーク２１の中央部空間に生成される磁場の方向の均一
性が失われてしまうため、やはり回転角度としては１５
゜以下にすることが好ましい。さらに上記実施形態では
コイルの数を２４個としたが、３６個のコイルを１０゜
間隔で配置してもよく、配置方法にはいろいろ変形が考
えられる。以上のようにしてＧＭＲヘッドの膜構造にお
いて、２つの軟磁性層の磁化容易軸の間の角度を、直交
から任意の角度だけずれた関係にて高精度で設定するこ
とができる。

【００６８】上記第４の実施形態ではコイルグループＡ
の結線関係を変更することによりコイルグループＡ１，
Ａ２を作って直交する磁界１２５，１２６を生成するよ
うにしたが、前述の第１から第３の実施形態による第１
および第２のコイルグループの構成を利用して直交する
２つの磁界を生成しかつ第４実施形態のコイルグループ
Ｂを組み合わせることにより同様な磁界１２８を作るこ
とも可能である。

【００６９】以上、各種の実施形態を挙げて本発明によ
る磁界発生装置について説明したが、本発明では種々の
変形が考え得る。例えば磁気ヨークを円環ではなく、多
角形状の環にしても良い。またコイルの配置位置や個数
も任意に変形可能である。また少なくとも２つのコイル
グループを使用して例えば９０°の差異のごとく２つの
方向の磁界を発生させるような形式のものはすべて本発
明に含まれる。さらに上記の第１から第３の実施形態で
は、第１のコイルグループのコイルと第２のコイルグル
ープのコイルには、同時に電流を流すことがないように
していたが、もし必要であれば２つのコイルグループの
コイルに同時に電流を流し、それらを時間的に適当に変
化させることにより、非常に方向性の揃った回転磁界を
発生させることも可能である。またコイルに流す電流を
正弦的、矩形的に変化させることにより磁界の方向を時
間的に変化させ反転させることもできる。さらに、磁界
強度をあまり必要としないのであれば、水冷の機構など
は省略することも可能である。

【００７０】次に、図１４と図１５を参照して、前述し
た本発明による磁界発生装置を利用したスパッタリング
装置の実施形態について説明する。図１４は、前述の磁
界発生装置を装備したスパッタリング装置の構成を模式
的に示した縦断面図である。また図１５はターゲットと
基板と磁界発生装置の関係を示した平面図である。図１
４と図１５では、一部を省略化し、各要素の形状、配置
を分かりやすくしている。

【００７１】各図において、２００は、真空成膜チャン
バが内部に形成される真空容器である。スパッタリング
装置のチャンバの内部には、必須要素であるカソード本
体２０１ａとその上に設置されたターゲット２０２ａが
配置されている。本実施形態では、同様なターゲットと
カソード本体が、他にも２組設置されており、図中では
２０１ｂ，２０２ｂおよび２０１ｃ，２０２ｃで示さ
れ、それぞれ成膜チャンバを形成している。これら３組
のカソード本体およびターゲットの各々は、他の部分か
ら電気的に絶縁されている。外部の電源からこれらに電
力を供給することにより、ターゲットの上の空間にプラ
ズマが生成され、成膜が行われる。この３組のカソード
本体およびターゲットには、別々の電源から別々に電力
を供給することができる。

【００７２】真空容器２００の上壁には円盤状の基板ホ
ルダ２０３が設置されている。基板ホルダ２０３にはス
ペーサ２０４を介して基板２０５が設置されている。ま
たスペーサ２０４内にはヒータが設けられており、基板
２０５を約３００℃〜４００℃に加熱することが可能で
ある。基板ホルダ２０３は、基板ホルダ軸２０６に結合
されていて、この基板ホルダ軸２０６を中心に回転運動
であり、かつ上下運動可能となっている。図１４でこれ
らの運動を可能にする駆動機構の図示は省略されてい
る。

【００７３】真空容器２００の側壁には、前述した磁界
発生装置２０７が支持部２０８を介して取り付けられて
いる。基板ホルダ２０３を上下に動かすことにより、磁
界発生装置２０７の中心部空間に基板２０５を位置させ
ることができる。支持部２０８は、コイル冷却用水の出
入口（前述の１８および１９）も兼ねている。また、基
板２０５に対してターゲット２０２ａの必要部分以外と
カソード本体２０１ａを覆うように、ターゲットシール
ド２０９が設置されている。各ターゲットの間には、隔
壁２１０が設置されており、或る１つのターゲットによ
るスパッタリングで、他の２つのターゲットが汚染され
るのを防いでいる。基板ホルダ２０３が下側に移動し、
基板２０５が磁界発生装置２０７の中心部空間に位置す
る状態で、隔壁２１０と基板ホルダ２０３の間の間隔は
約３ｍｍとなるように調整されている。

【００７４】次に、上記スパッタリング装置を用いてス
ピンバルブ構造の積層膜を作製する手順を説明する。

【００７５】この場合、ターゲット２０２ａの材質とし
て、典型的な軟磁性体であるパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）
を使用する。ターゲット２０２ｂの材質は反強磁性体で
あるＦｅ−Ｍｎである。また、ターゲット２０２ｃの材
質は伝導性の非磁性体であるＣｕとする。基板２０５を
スペーサ２０４上に設置した後、真空容器２００内を圧
力１×１０^-8Torr程度になるまで排気する。この状態で
は基板ホルダ２０３の位置は上側にあり、基板ホルダ２
０３を回転させても、基板２０５が磁界発生装置２０７
と衝突しない。Ａｒガスを導入しながら１×１０^-3Torr
程度の一定の圧力に保持する。

【００７６】まず始めに、基板２０５がＦｅ−Ｍｎター
ゲット２０２ｂと対向するように基板ホルダ２０３を回
転させ固定する。この状態で基板上に膜厚約５ｎｍのＦ
ｅ−Ｍｎ膜を成膜する。次に、基板２０５がパーマロイ
ターゲット２０２ａに対向するように、基板ホルダ２０
３を回転させ、基板ホルダ２０３を下側に移動させて磁
界発生装置２０７の中心部空間に基板２０５が位置する
ように調節する。この状態で基板上に膜厚約５ｎｍのパ
ーマロイ膜を積層させる。次に基板ホルダ２０３を上側
に移動させ、基板２０５がＣｕターゲット２０２ｃと対
向するように基板ホルダ２０３を回転させ固定する。こ
の状態で基板２０５上に膜厚約２ｎｍのＣｕ膜を積層す
る。最後に、再び基板２０５がパーマロイターゲット２
０２ａに対向するように基板ホルダ２０３を回転させ、
基板ホルダ２０３を上下運動させて磁界発生装置２０７
の中心部空間に基板２０５が位置するように調節し、基
板上に膜厚約５ｎｍのパーマロイ膜を積層させる。以上
の手順に基づいてスピンバルブ構造の積層膜が作製され
る。

【００７７】次に、図１６を参照して本発明のスパッタ
リング装置の変形例を説明する。図１６はスパッタリン
グ装置内に配置された磁界発生装置３０１とスパッタ成
膜を行うためのカソード本体３０２との配置関係のみを
示している。このスパッタリング装置ではカソード本体
３０２としてマグネトロン型カソードが使用されてい
る。当該マグネトロン型カソード３０２では、その本体
３０３の内部に、ターゲット３０４の表面にトンネル状
の磁界３０５を発生させるための磁石３０６が設置され
ている。磁石３０６は中心磁石とこれを囲む周囲磁石と
からなる。磁界３０６の作用により高密度のプラズマが
形成され、当該プラズマでターゲット３０４がスパッタ
される。一方、マグネトロン型カソード３０２の上方に
配置された磁界発生装置３０１からは、矢印３０７で示
された磁界が漏れ出す。この磁界は、元々バランスを保
って適切に設定されていた磁石３０６による磁界３０５
を乱す。磁界３０５が乱れると、放電電力が小さい場合
には、発生するプラズマをしばしば不安定にする。

【００７８】そこで本実施形態による磁界発生装置で
は、磁界３０６に対して磁界３０７ができるだけ干渉し
ないように、磁界３０７の発生を抑制すべく、コイルの
ケース１７のうちターゲット３０４側に面する部分およ
び外側に面する部分１７ａを軟磁性材料で形成してい
る。本実施形態ではコイルのケース１７のうち内側部分
およびターゲット３０４の反対側に面する部分１７ｂは
非磁性材料で形成されている。このような構成を採用す
ることにより、ターゲット３０４の前面に発生するプラ
ズマを安定化させ、ＧＭＲヘッド膜の作製を安定して行
うことができる。

【００７９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、次の効果を奏する。

【００８０】本発明による磁界発生装置を用いることに
より、広い面積の平面領域内に、互いに直交する２つの
磁界であって±１°以内の非常に方向性の揃った磁界を
発生させることができる。これにより２つの軟磁性層の
磁化容易軸の間の角度を直交関係に高精度で設定するこ
とができる。またコイルのレイアウトを所定のものにす
ることにより構成を簡素にすることができる。さらに電
流制御を各コイルにつき独立に行えるようにしたため、
磁界方向の調整を容易に行うことができ、高い精度に磁
界方向を揃えることができる。さらに、第１および第２
のコイルグループについて、切替え器を利用することに
より、対応するコイル部分には同じ電流を流すようにし
たため、電流制御を１回行うだけで、２方向の各磁界に
関してそれぞれ高い精度で広い面積にわたり方向を揃え
ることができる。

【００８１】また合成用の磁界を作るコイルグループを
付設することにより、前述のごとく±１°以内の非常に
方向性の揃った２つの磁界を任意の角度で交差するよう
に発生させることができ、２つの軟磁性層の磁化容易軸
の間の角度を直交から任意角度だけずれた関係に高精度
で設定することができる。

【００８２】またスパッタリング装置がマグネトロンカ
ソードを備えるときには、磁界発生装置のケースの一部
を軟磁性材料で形成するようにしたため、ターゲットの
表面に形成される磁界に対して悪い影響を与える漏洩磁
界の発生を防止することができる。

【００８３】さらに本発明による磁界発生装置をスパッ
タリング装置を用いると、優れた特性のスピンバルブ構
造の積層膜を作製でき、バルクハウゼンノイズが小さく
再生感度が良好なＧＭＲヘッドに作製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁界発生装置の第１の実施形態を
示す縦断面図である。

【図２】第１の実施形態の磁気ヨークとコイル部分のみ
を示す外観図である。

【図３】磁束線の分布状態を示す図である。

【図４】環状の磁気ヨークの中心を原点とする１／４の
領域における磁界の詳細な分布を示す図である。

【図５】環状の磁気ヨークの中心を原点とする１／４の
領域における磁界の傾き角の分布を示す図である。

【図６】各コイルへの電流供給機構の構成図である。

【図７】本発明に係る磁界発生装置の第２の実施形態を
示す図１と同様な図である。

【図８】本発明に係る磁界発生装置の第３の実施形態を
示す図１と同様な図である。

【図９】本発明に係る磁界発生装置の第４の実施形態を
示し、磁気ヨークとコイル配置を示す図である。

【図１０】コイルグループＡに対する電流供給機構を示
す回路図である。

【図１１】コイルグループＢに対する電流供給機構を示
す回路図である。

【図１２】コイルグループＡの第１の接続状態に基づい
て生じる磁界を示す図である。

【図１３】コイルグループＡの第２の接続状態とコイル
グループＢに基づいて生じる磁界を示す図である。

【図１４】本発明に係る磁界発生装置を備えたスパッタ
リング装置の縦断面図である。

【図１５】上記スパッタリング装置の要部を示す平面図
である。

【図１６】磁気ヨークと複数のコイルを収容するケース
の実施形態を示す図である。

【図１７】従来の磁界発生装置の一例を示す斜視図であ
る。

【図１８】従来の磁界発生装置の他の例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

２ａ〜４ｂ第１のコイルグループ１２ａ〜１４ｂ第２のコイルグループ１５ａ〜１６ｂ磁束１７ケース２１磁気ヨーク１０３基板ホルダ１０５基板１０７磁界発生装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】比較的大きな面積を有する基板表面にス
パッタ法を用いて磁化容易軸が直交する少なくとも２つ
の磁性膜を積層成膜するとき、前記基板表面近傍に当該
表面に平行な方向の磁界を生成するスパッタリング装置
の磁界発生装置において、前記基板表面を囲むように配置される環状の磁気ヨーク
と、この磁気ヨークの周囲に巻かれ、第１の前記磁化容
易軸の方向に磁界を生成する複数のコイルからなる第１
のコイルグループと、前記磁気ヨークの周囲に巻かれ、
第２の前記磁化容易軸の方向に磁界を生成する複数のコ
イルからなる第２のコイルグループからなり、前記第１
の磁化容易軸と前記第２の磁化容易軸は直交しているこ
とを特徴とするスパッタリング装置の磁界発生装置。
【請求項２】電源と、この電源から供給される直流電
流を、前記第１のコイルグループと前記第２のコイルグ
ループのうちのいずれか一方に送給する切替え器を備え
ることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置
の磁界発生装置。
【請求項３】前記第１のコイルグループに含まれるコ
イルまたは前記第２のコイルグループに含まれるコイル
には、コイルごとに独立に通電量を制御する電流制御部
が設けられることを特徴とする請求項２記載のスパッタ
リング装置の磁界発生装置。
【請求項４】前記第１のコイルグループに含まれる各
コイルの通電量または前記第２のコイルグループに含ま
れる各コイルの通電量を、各々の前記電流制御部によっ
て制御し、これにより、成膜が必要とされる表面にて、
生成される磁界の方向が±１°以内に揃えられることを
特徴とする請求項３記載のスパッタリング装置の磁界発
生装置。
【請求項５】前記第１のコイルグループと前記第２の
コイルグループは、それぞれ、前記磁気容易軸の方向に
磁界を作る主コイルと、成膜が必要とされる表面にて磁
界の方向を前記磁気容易軸の方向に揃える副コイルを含
むことを特徴とする請求項１のスパッタリング装置の磁
界発生装置。
【請求項６】前記第１のコイルグループの前記主コイ
ルと、前記第２のコイルグループの前記主コイルは、実
質的に直交する位置関係で配置されることを特徴とする
請求項５記載のスパッタリング装置の磁界発生装置。
【請求項７】前記第１のコイルグループの前記副コイ
ルと、前記第２のコイルグループの前記副コイルは、実
質的に同じ箇所に重ね合わせて配置されることを特徴と
する請求項５記載のスパッタリング装置の磁界発生装
置。
【請求項８】前記第１のコイルグループの前記副コイ
ルと、前記第２のコイルグループの前記副コイルは、共
用されることを特徴とする請求項５記載のスパッタリン
グ装置の磁界発生装置。
【請求項９】基板表面にスパッタ法を用いて磁化容易
軸が任意の角度で交差する少なくとも２つの磁性膜を積
層成膜するとき、前記基板表面近傍に当該表面に平行な
方向の磁界を生成するスパッタリング装置の磁界発生装
置において、前記基板表面を囲むように配置される環状の磁気ヨーク
と、この磁気ヨークの周囲に巻かれ、第１の前記磁化容
易軸の方向に磁界を生成する複数のコイルからなる第１
のコイルグループと、前記磁気ヨークの周囲に巻かれ、
前記第１の磁化容易軸の方向に対して直交する方向に磁
界を生成する複数のコイルからなる第２のコイルグルー
プと、前記直交方向の磁界の方向を変化させる合成用磁
界を生成する複数のコイルからなる第３のコイルグルー
プを備えることを特徴とするスパッタリング装置の磁界
発生装置。
【請求項１０】前記第１のコイルグループと前記第２
のコイルグループは同じコイルグループであり、電流源
に対する結線関係を変更することにより前記第１のコイ
ルグループと前記第２のコイルグループを作るようにし
たことを特徴とする請求項９記載のスパッタリング装置
の磁界発生装置。
【請求項１１】前記スパッタリング装置がマグネトロ
ンカソードを備えるとき、前記磁気ヨークと複数の前記
コイルからなる装置本体を収容するケースのカソード側
部分を軟磁性体で形成したことを特徴とする請求項１〜
１０のいずれか１項に記載のスパッタリング装置の磁界
発生装置。