JPS6024369A - イオンビ−ム発生方法及びその装置 - Google Patents
イオンビ−ム発生方法及びその装置Info
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- JPS6024369A JPS6024369A JP13303083A JP13303083A JPS6024369A JP S6024369 A JPS6024369 A JP S6024369A JP 13303083 A JP13303083 A JP 13303083A JP 13303083 A JP13303083 A JP 13303083A JP S6024369 A JPS6024369 A JP S6024369A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
１、産業上の利用分野
本発明はイオンビーム発生方法及びその装置に関するも
のである。
のである。
２、従来技術
従来、磁気テープ、磁気ディスク等の磁気記録媒体は、
ビデオ、オーディオ、ディジタル等の各種電気信号の記
録に幅広く利用されている。基体上に形成された磁性層
（磁気記録Ｍ）の面内長手方向における磁化を用いる方
式においては、新規の磁性体や新しい塗布技術等により
高密度化が計られている。また一方、近年、磁気記録の
高密度化に伴い、磁気記録媒体の磁性層の厚さ方向の磁
化（いわゆる垂直磁化）を用いる垂直磁化記録方式が、
最近になって提案されている（例えば、「日経エレクト
ロニクス４１９７８年８月７日号Ｎｏ、１９２）。
ビデオ、オーディオ、ディジタル等の各種電気信号の記
録に幅広く利用されている。基体上に形成された磁性層
（磁気記録Ｍ）の面内長手方向における磁化を用いる方
式においては、新規の磁性体や新しい塗布技術等により
高密度化が計られている。また一方、近年、磁気記録の
高密度化に伴い、磁気記録媒体の磁性層の厚さ方向の磁
化（いわゆる垂直磁化）を用いる垂直磁化記録方式が、
最近になって提案されている（例えば、「日経エレクト
ロニクス４１９７８年８月７日号Ｎｏ、１９２）。
この記録方式によれば、記録波長が短くなるに伴って媒
体内の残留磁化に作用する反磁界が減少するので、高密
度化にとって好ましい特性を有し、本質的に高密度記録
に適した方式であり、現在実用化に向けて研究が行なわ
れている。これらの面内長手記録方式と垂直記録方式に
おいては、記録再生ヘッド材として窒化鉄（ＦｅｘＮ）
を構成材料とするものが考えられる。ＦｅｘＮ膜を形成
する方法としてこれまで、Ａｒ＋Ｎｅガス雰囲気中でＦ
ｅターゲットをスパッタする方法、又はＮ２ガス雰囲気
中でＦｅを蒸着する方法が知られている。しかしながら
、この公知の方法では、従来、磁性膜（ＦｅｘＮ）を堆
積させる上での条件の各パラメータの相互関係について
は充分な検討がなされておらず、このために磁性膜を再
現性良く形成して特性良好なものを確実に得ることがで
きない。
体内の残留磁化に作用する反磁界が減少するので、高密
度化にとって好ましい特性を有し、本質的に高密度記録
に適した方式であり、現在実用化に向けて研究が行なわ
れている。これらの面内長手記録方式と垂直記録方式に
おいては、記録再生ヘッド材として窒化鉄（ＦｅｘＮ）
を構成材料とするものが考えられる。ＦｅｘＮ膜を形成
する方法としてこれまで、Ａｒ＋Ｎｅガス雰囲気中でＦ
ｅターゲットをスパッタする方法、又はＮ２ガス雰囲気
中でＦｅを蒸着する方法が知られている。しかしながら
、この公知の方法では、従来、磁性膜（ＦｅｘＮ）を堆
積させる上での条件の各パラメータの相互関係について
は充分な検討がなされておらず、このために磁性膜を再
現性良く形成して特性良好なものを確実に得ることがで
きない。
３、発明の目的
本発明の目的は、スパッタ法に基いて上記磁性膜の如き
薄膜を形成する際に特性良好な薄膜を再現性良く得るこ
とのできる方法及びその装置を提供することにある。
薄膜を形成する際に特性良好な薄膜を再現性良く得るこ
とのできる方法及びその装置を提供することにある。
４、発明の構成
即ち、本発明は、互いに対向した複数のターゲット間に
おいて生せしめたプラズマによって前記ターゲットをス
パッタし、発生したイオン化粒子を電界の作用下にター
ゲット外の所定方向へ導出することを特徴とするイオン
ビーム発生方法に係るものである。
おいて生せしめたプラズマによって前記ターゲットをス
パッタし、発生したイオン化粒子を電界の作用下にター
ゲット外の所定方向へ導出することを特徴とするイオン
ビーム発生方法に係るものである。
また、本発明は、上記方法を効果的に実施できる装置と
して、互いに対向配置された複数のターゲットと、この
ターゲットをスバ・ツタするに必要なプラズマを前記タ
ーゲット間に生せしめるプラズマ発生手段と、前記プラ
ズマによって発生したイオン化粒子をそのエネルギーの
制御下にターゲット外へ導出する制御電極とを有するこ
とを特徴とするイオンビーム発生装置も提供するもので
ある。
して、互いに対向配置された複数のターゲットと、この
ターゲットをスバ・ツタするに必要なプラズマを前記タ
ーゲット間に生せしめるプラズマ発生手段と、前記プラ
ズマによって発生したイオン化粒子をそのエネルギーの
制御下にターゲット外へ導出する制御電極とを有するこ
とを特徴とするイオンビーム発生装置も提供するもので
ある。
５、実施例
以下、本発明の実施例を図面について詳細に説明する。
第１図〜第７図は、′Ｘ膜（例えばＦｅｘＮ膜）を形成
するのに使用する本実施例によるイオンビーム発生装置
及びその動作原理を示すものである。
するのに使用する本実施例によるイオンビーム発生装置
及びその動作原理を示すものである。
第１図に示す装置は基本的には、対向ターゲットスパッ
タ部Ａと、このスパッタ部からイオン化粒子を導出する
イオンビーム導出部Ｂとからなっている。
タ部Ａと、このスパッタ部からイオン化粒子を導出する
イオンビーム導出部Ｂとからなっている。
スパッタ部Ａにおいて、■は真空槽、２は真空槽１内に
所定のガス（Ａｒ＋ＮＱ）を導入してガス圧力を１０〜
１ＯＴｏｒｒ程度に設定するガス導入管である。真空槽
１の排気系は図示省略した。ターゲット電極は、ターゲ
ットホルダー４によりＦｅＨの一対のターゲットＬ１を
互いに隔てて平行に対向配置した対向ターゲット電極と
して構成されている。これらのターゲット間には、外部
の磁界発生手段（マグネットコイル）３による磁界が形
成される。なお、図中の５は冷却水導入管、６は同導出
管であり、１３は加速用の電極である。
所定のガス（Ａｒ＋ＮＱ）を導入してガス圧力を１０〜
１ＯＴｏｒｒ程度に設定するガス導入管である。真空槽
１の排気系は図示省略した。ターゲット電極は、ターゲ
ットホルダー４によりＦｅＨの一対のターゲットＬ１を
互いに隔てて平行に対向配置した対向ターゲット電極と
して構成されている。これらのターゲット間には、外部
の磁界発生手段（マグネットコイル）３による磁界が形
成される。なお、図中の５は冷却水導入管、６は同導出
管であり、１３は加速用の電極である。
このように構成されたスパッタ装置において、平行に対
向し合った両ターゲットＴｉ、Ｔｚの各表面と垂直方向
に磁界を形成し、この磁界により陰極降下部（即ち、第
２図に明示する如く、ターゲソ） Ｔ＋ −’１１間に
発生したプラズマ雰囲気７と各ターゲットＴ及びＴ２と
の間の領域８．９）での電界で加速されたスパッタガス
イオンのターゲット表面に対する衝撃で放出されたγ電
子をターゲット間の空間にとじ込め、対向した他方のタ
ーゲット方向へ移動させる。他方のターゲット表面へ移
動したγ電子は、その近傍の陰極降下部で反射される。
向し合った両ターゲットＴｉ、Ｔｚの各表面と垂直方向
に磁界を形成し、この磁界により陰極降下部（即ち、第
２図に明示する如く、ターゲソ） Ｔ＋ −’１１間に
発生したプラズマ雰囲気７と各ターゲットＴ及びＴ２と
の間の領域８．９）での電界で加速されたスパッタガス
イオンのターゲット表面に対する衝撃で放出されたγ電
子をターゲット間の空間にとじ込め、対向した他方のタ
ーゲット方向へ移動させる。他方のターゲット表面へ移
動したγ電子は、その近傍の陰極降下部で反射される。
こうして、γ電子はターゲットＴ１−π間において磁界
に束縛されながら往復運動を繰返すことになる。
に束縛されながら往復運動を繰返すことになる。
この往復運動の間に、γ電子は中性の雰囲気ガスと衝突
して雰囲気ガスのイオンと電子とを生成させ、これらの
生成物がターゲソ１−からのγ電子の放出と雰囲気ガス
のイオン化を促進させる。従って、ターゲットＴ＋、Ｔ
ｚ間の空間には高密度のプラズマが形成され、これに伴
ってターゲ、７ト物質が充分にスパッタされることにな
る。
して雰囲気ガスのイオンと電子とを生成させ、これらの
生成物がターゲソ１−からのγ電子の放出と雰囲気ガス
のイオン化を促進させる。従って、ターゲットＴ＋、Ｔ
ｚ間の空間には高密度のプラズマが形成され、これに伴
ってターゲ、７ト物質が充分にスパッタされることにな
る。
この対向ターゲットスパッタ装置は、他の飛翔手段に比
べて、高速スパッタによる高堆積速度のＵＳが可能であ
り、また基体がプラズマに直接曝されることがなく、低
い基体温度での製膜が可能である。
べて、高速スパッタによる高堆積速度のＵＳが可能であ
り、また基体がプラズマに直接曝されることがなく、低
い基体温度での製膜が可能である。
第１図の装置で注目されるべき構成は、スバ・ツタ部Ａ
においてターゲットから叩き出されたＦｅと反応ガス（
Ｎ２）とが反応してイオン化された粒子、即ちＦｅｘＮ
のイオンを効率良く外部へ導出するための導出部Ｂを有
していることである。即ち、この導出部Ｂは、ターゲッ
ト１の外側近傍に配されたスクリーングリッドＧを有し
、これらのターゲットＴｔ及びグリッドＧは夫々所定の
電位に保持されると同時に、イオン化粒子１０を通過さ
せるための小孔１１．１２が夫々対応した数及びパター
ンに形成されている。これは、第３図及び第４図に夫み
は１ｍｍであってよい。
においてターゲットから叩き出されたＦｅと反応ガス（
Ｎ２）とが反応してイオン化された粒子、即ちＦｅｘＮ
のイオンを効率良く外部へ導出するための導出部Ｂを有
していることである。即ち、この導出部Ｂは、ターゲッ
ト１の外側近傍に配されたスクリーングリッドＧを有し
、これらのターゲットＴｔ及びグリッドＧは夫々所定の
電位に保持されると同時に、イオン化粒子１０を通過さ
せるための小孔１１．１２が夫々対応した数及びパター
ンに形成されている。これは、第３図及び第４図に夫み
は１ｍｍであってよい。
第５図は、上記装置を動作させる際の電気回路系を概略
的に示すが、加速電極１３に加速電圧Ｖｐを印加した状
態で、両ターゲットＴ＋、丑に負電圧Ｖｔを与え、かつ
グリッドＧを接地している。また、イオンビーム導出部
Ｂ側に配した基板Ｓも接地している。第６図は各部のポ
テンシャル分布を示し、Ｖｐは０〜２００■に、Ｖｔは
５００〜１００ＯＶに設定される。
的に示すが、加速電極１３に加速電圧Ｖｐを印加した状
態で、両ターゲットＴ＋、丑に負電圧Ｖｔを与え、かつ
グリッドＧを接地している。また、イオンビーム導出部
Ｂ側に配した基板Ｓも接地している。第６図は各部のポ
テンシャル分布を示し、Ｖｐは０〜２００■に、Ｖｔは
５００〜１００ＯＶに設定される。
このような条件で上記装置を動作させると、スパッタ部
Ａ（真空度１０〜１０Ｔｏｒｒ ）において発生したプ
ラズマ中のイオンは下部ターゲット１の陰極降下部９（
第２図参照）で加速電極１３によって加速された後、タ
ーゲット下２−グリッド０間の電界によって減速されな
がら上記小孔１１．１２を通過し、基板Ｓとプラズマと
の間の電位差に相当する６ エネルギーを以って導出さ
れる。導出されたイオンビーム１０は、導出部Ｂ（真空
度１０Ｔｏｒｒ以上）側に形成される電界Ｅ（第１図参
照）の作用で効果的に集束せしめられ、上記エネルギー
を以って基板Ｓに入射することになる。こうして、加速
電極（又は陽極）１３に加える陽極電圧Ｖｐを変化させ
ることにより、基板Ｓ上への堆積イオン（ＦｅｘＮ）の
エネルギーを制御しながら、グリッドＧの作用で効率良
くイオンビーム１０を引出し、基板Ｓ上へ導びくことが
できる。また、基板Ｓのある側は１０Ｔ ｏｒｒ以上の
高真空に引かれているので、クリーンで不純物の少ない
磁性膜を堆積させることができる。
Ａ（真空度１０〜１０Ｔｏｒｒ ）において発生したプ
ラズマ中のイオンは下部ターゲット１の陰極降下部９（
第２図参照）で加速電極１３によって加速された後、タ
ーゲット下２−グリッド０間の電界によって減速されな
がら上記小孔１１．１２を通過し、基板Ｓとプラズマと
の間の電位差に相当する６ エネルギーを以って導出さ
れる。導出されたイオンビーム１０は、導出部Ｂ（真空
度１０Ｔｏｒｒ以上）側に形成される電界Ｅ（第１図参
照）の作用で効果的に集束せしめられ、上記エネルギー
を以って基板Ｓに入射することになる。こうして、加速
電極（又は陽極）１３に加える陽極電圧Ｖｐを変化させ
ることにより、基板Ｓ上への堆積イオン（ＦｅｘＮ）の
エネルギーを制御しながら、グリッドＧの作用で効率良
くイオンビーム１０を引出し、基板Ｓ上へ導びくことが
できる。また、基板Ｓのある側は１０Ｔ ｏｒｒ以上の
高真空に引かれているので、クリーンで不純物の少ない
磁性膜を堆積させることができる。
なお、イオンビームを引出す側に配されたターゲットＴ
２の小孔１１．１２は必要以上に大きくしない方がよい
が、あまり大きくするとスパッタ部Ａと導出部Ｂとのガ
ス圧差によって基板Ｓ側へ不要なガスがリークして堆積
膜の純度低下が生じ易く、或いはターゲソ） Ｔｔ及び
グリッドＧの強度面でも望ましくなく、しかもターゲッ
ト面積が減少してスパッタ効率も低下し易くなることが
考えられる。
２の小孔１１．１２は必要以上に大きくしない方がよい
が、あまり大きくするとスパッタ部Ａと導出部Ｂとのガ
ス圧差によって基板Ｓ側へ不要なガスがリークして堆積
膜の純度低下が生じ易く、或いはターゲソ） Ｔｔ及び
グリッドＧの強度面でも望ましくなく、しかもターゲッ
ト面積が減少してスパッタ効率も低下し易くなることが
考えられる。
以上に説明した方法及び装置によって、例えば第７図に
示す如く、基板Ｓ上に厚さ例えば２０００人のＦｅｘＮ
磁性膜１４を有する磁気テープ、磁気ディスク等の磁気
記録媒体を作成することができる。
示す如く、基板Ｓ上に厚さ例えば２０００人のＦｅｘＮ
磁性膜１４を有する磁気テープ、磁気ディスク等の磁気
記録媒体を作成することができる。
この磁気記録媒体は、面内長手記録用又は垂直磁気記録
用として好適な磁性膜１４を有したものとなっている。
用として好適な磁性膜１４を有したものとなっている。
また、第８図に示す如く、磁気記録媒体１５を垂直磁気
記録するのに用いる補助磁極１６に対向した主磁極１７
として、そのガラス基板Ｓ上に上記のＦｅｘＮ磁化膜１
４を堆積させたものを使用することもできる（図中、１
８は磁化膜保持用としてのガラス板）。或いは、第８図
以外にも、通當の磁気ヘッド、薄膜ヘッドにも上記磁化
膜１４を形成することもできる。
記録するのに用いる補助磁極１６に対向した主磁極１７
として、そのガラス基板Ｓ上に上記のＦｅｘＮ磁化膜１
４を堆積させたものを使用することもできる（図中、１
８は磁化膜保持用としてのガラス板）。或いは、第８図
以外にも、通當の磁気ヘッド、薄膜ヘッドにも上記磁化
膜１４を形成することもできる。
次に、上記の磁化膜（ＦｅｘＮ）について、実験結果に
基いて更に詳述する。
基いて更に詳述する。
（Ａ） 、ＦｅｘＮ膜の構造
形成された膜は、すべて結晶性を示し、その結晶構造は
窒素ガス混合率、基板温度（Ｔｓ）およびイオン加速電
圧（Ｖｐ ）に依存して変化した。
窒素ガス混合率、基板温度（Ｔｓ）およびイオン加速電
圧（Ｖｐ ）に依存して変化した。
第９図に、全圧Ｐｔｏｔａｌ ＝ ５ Ｘ１０Ｔｏｒｒ
、 Ｖｐ−２０Ｖ （一定）の条件で作製した膜の結
晶構造と、ＰｙＢＴｓの関係を示す（但し、基板は（１
１１） Ｓｔ基板）。Ｔｓ ＝２００°Ｃの場合、形成
される結晶相はＰＨ１の上昇とともに、α−Ｆｅとｒ’
Ｆｅ４Ｎの混相−＝Ｔ’ Ｆｅ４Ｎ単相−ε−Ｆｅｓ
Ｎとζ−ＦｅｚＮの混相−ζ−Ｆｅ２ Ｎ〆変化し、膜
の窒化度が高まっていく。また、α−Ｆｅ、γ’−Ｆｅ
＋Ｎの混相膜には、面間隔１．９〜２．０人を持つ不明
の結晶相（Ｕ。
、 Ｖｐ−２０Ｖ （一定）の条件で作製した膜の結
晶構造と、ＰｙＢＴｓの関係を示す（但し、基板は（１
１１） Ｓｔ基板）。Ｔｓ ＝２００°Ｃの場合、形成
される結晶相はＰＨ１の上昇とともに、α−Ｆｅとｒ’
Ｆｅ４Ｎの混相−＝Ｔ’ Ｆｅ４Ｎ単相−ε−Ｆｅｓ
Ｎとζ−ＦｅｚＮの混相−ζ−Ｆｅ２ Ｎ〆変化し、膜
の窒化度が高まっていく。また、α−Ｆｅ、γ’−Ｆｅ
＋Ｎの混相膜には、面間隔１．９〜２．０人を持つ不明
の結晶相（Ｕ。
Ｋ、）が存在していた。Ｔｓが２００°Ｃ以上に上昇す
ると、各領域間の境界は高り、側に移動する。Ｔｓが２
００℃以下の場合にも、Ｔｓが減少すると膜の窒化度が
減少する傾向が見られ、Ｔｓ ＝８０°Ｃ，ＰＮ２≦４
ＸＩＱＴｏｒｒでは、α−Ｆｅ相のみが形成された。
ると、各領域間の境界は高り、側に移動する。Ｔｓが２
００℃以下の場合にも、Ｔｓが減少すると膜の窒化度が
減少する傾向が見られ、Ｔｓ ＝８０°Ｃ，ＰＮ２≦４
ＸＩＱＴｏｒｒでは、α−Ｆｅ相のみが形成された。
第１０図に、種々の条件で形成された膜の一例のＸ線回
折図形を示す。形成される相のうち、ε相及びζ相はラ
ンダムな結晶方位を示したが、ｂｃｃ構造のａ−Ｆｅ相
は＜１１０ ＞方向、ｆｃｃ構造の７’−Ｆｅ４Ｎ相は
＜１００＞方向が膜面垂直に強く配向していた。従来、
堆積粒子に中性粒子のみイ用いる通常のスパッタ法で作
製されるα−Ｆｅ、ｒ’−Ｆｅ＋Ｎ膜は、雰囲気圧力の
低下とともに各々（１１０）、（１１１）面（各相の最
密充填面）が配向する傾向を示すことから、上述の結果
は、本発明のイオンビームデポジション法では堆積粒子
の持つ高い運動エネルギーを一様な方向性が膜の配向を
促進すること、および配向する面は堆積粒子の電荷の影
響をうけ、化合物の種類によっては最密充填面以外の面
が配向しやすくなることを示していると言える。
折図形を示す。形成される相のうち、ε相及びζ相はラ
ンダムな結晶方位を示したが、ｂｃｃ構造のａ−Ｆｅ相
は＜１１０ ＞方向、ｆｃｃ構造の７’−Ｆｅ４Ｎ相は
＜１００＞方向が膜面垂直に強く配向していた。従来、
堆積粒子に中性粒子のみイ用いる通常のスパッタ法で作
製されるα−Ｆｅ、ｒ’−Ｆｅ＋Ｎ膜は、雰囲気圧力の
低下とともに各々（１１０）、（１１１）面（各相の最
密充填面）が配向する傾向を示すことから、上述の結果
は、本発明のイオンビームデポジション法では堆積粒子
の持つ高い運動エネルギーを一様な方向性が膜の配向を
促進すること、および配向する面は堆積粒子の電荷の影
響をうけ、化合物の種類によっては最密充填面以外の面
が配向しやすくなることを示していると言える。
Ｔｏｒｒ ％ Ｔｓ ＝１５０℃一定の条件で作製した
膜のＸ線回折図形のＶｐによる変化を調べた。Ｖｐ −
０■では、（１１０）面が配向したα−Ｆｅ相の回折線
ノミだが、Ｖｐ ＝４０Ｖでは１’−Ｆｅ４Ｎ相（１１
１）、（２００）面画折位置にブロードなピークが明瞭
に現れ、Ｖｐ ＝６０Ｖでは再びｃｘ−Ｆｅ相（１１（
１）面の回折線のみとなる。これらは、Ｖｐ、’＝ｏ〜
４０Ｖの範囲では、Ｖｐの上昇につれてγ’−Ｆｅ４Ｎ
相の量の割合が増大することを示している。また、Ｖｐ
−４０Ｖ、 Ｔｓ’ ＝１５０℃で堆積した膜のｒ’−
ＦｅｒＮ相の配向性はランダムで、前述のＶｐ −２０
Ｖ、 Ｔｓ−２００°Ｃで堆積した膜中のγ′相が（２
００）配向を示したのと異なっていた。Ｖｐの上昇は、
堆積イオンの運動エネルギーの上昇をもたらすので、基
板の表面温度および堆積粒子の基板表面における移動度
が増大して、その結果、鉄−窒素間の反応が促進された
ものと考えられる。Ｖｐ ＝６０Ｖの結果ば、イオンの
運動エネルギーが過大になると鉄−窒素間の結合が抑制
されるか、または一度結合しても別の粒子による衝撃に
より、再分離してしまうことを示すものと考えられる。
膜のＸ線回折図形のＶｐによる変化を調べた。Ｖｐ −
０■では、（１１０）面が配向したα−Ｆｅ相の回折線
ノミだが、Ｖｐ ＝４０Ｖでは１’−Ｆｅ４Ｎ相（１１
１）、（２００）面画折位置にブロードなピークが明瞭
に現れ、Ｖｐ ＝６０Ｖでは再びｃｘ−Ｆｅ相（１１（
１）面の回折線のみとなる。これらは、Ｖｐ、’＝ｏ〜
４０Ｖの範囲では、Ｖｐの上昇につれてγ’−Ｆｅ４Ｎ
相の量の割合が増大することを示している。また、Ｖｐ
−４０Ｖ、 Ｔｓ’ ＝１５０℃で堆積した膜のｒ’−
ＦｅｒＮ相の配向性はランダムで、前述のＶｐ −２０
Ｖ、 Ｔｓ−２００°Ｃで堆積した膜中のγ′相が（２
００）配向を示したのと異なっていた。Ｖｐの上昇は、
堆積イオンの運動エネルギーの上昇をもたらすので、基
板の表面温度および堆積粒子の基板表面における移動度
が増大して、その結果、鉄−窒素間の反応が促進された
ものと考えられる。Ｖｐ ＝６０Ｖの結果ば、イオンの
運動エネルギーが過大になると鉄−窒素間の結合が抑制
されるか、または一度結合しても別の粒子による衝撃に
より、再分離してしまうことを示すものと考えられる。
また、膜の配向性は、Ｖｐの上昇により生成される高エ
ネルギー粒子の基板衝撃により、低下すると言える。
ネルギー粒子の基板衝撃により、低下すると言える。
（Ｂ） 、ＦｅｘＮ膜の飽和磁化
膜の飽和磁化（４ＫＭｓ ）は、磁気天秤によって測定
した。第１１図、第１２図に４ＫＭｓと各作製条件の関
係を示す。Ｐｔｏｔａｌ ＝ ５ Ｘ１０Ｔｏｒｒ 、
Ｖｐ＝２０Ｖ （一定）の条件で作製した膜の４ＫＭ
ｓのｈｌおよびＴｓ依存性を示す。４ＫＭｓは、膜の結
晶構造が（１’−Ｆｅ＋ビーＦｅ４Ｎ＋Ｕ、に、（Ｕｎ
ｋ−ｎｏｗｎ）の混和の場合及びＴ′相単相の領域で、
純鉄の４ＫＭｓ （２１，６Ｋ Ｇ）を上回る値を示し
、特に両領域の境界近傍では約２５ＫＧと非當に高い値
となっている。この高い４ＫＭｓは、γ′相およびＵ。
した。第１１図、第１２図に４ＫＭｓと各作製条件の関
係を示す。Ｐｔｏｔａｌ ＝ ５ Ｘ１０Ｔｏｒｒ 、
Ｖｐ＝２０Ｖ （一定）の条件で作製した膜の４ＫＭ
ｓのｈｌおよびＴｓ依存性を示す。４ＫＭｓは、膜の結
晶構造が（１’−Ｆｅ＋ビーＦｅ４Ｎ＋Ｕ、に、（Ｕｎ
ｋ−ｎｏｗｎ）の混和の場合及びＴ′相単相の領域で、
純鉄の４ＫＭｓ （２１，６Ｋ Ｇ）を上回る値を示し
、特に両領域の境界近傍では約２５ＫＧと非當に高い値
となっている。この高い４ＫＭｓは、γ′相およびＵ。
Ｋ、相に起因していると言える。この高４πＭｓの領域
は、第９図中に斜線で示したが、この領域では高４πＭ
ｓと同時に低Ｈｃも得られ、ヘソＦられたＴ′単相膜の
それも２２〜２４ＫＧでほぼ一致している。したがって
、股の４ＫＭｓが２５ＫＧに達するということは、Ｕ、
に、相の４ＫＭｓがγ′相よりも高いことを意味してい
る。高４πＭｓ膜がα＋Ｔ′＋Ｕ、に、とど単相領域と
の境界近傍で得られたことから、Ｕ、に、相がＦ ｅｔ
Ｎである可能性がある。Ｐｔｏｔａｌ ＝ ５ Ｘ１
０Ｔｏｒｒ 、 Ｖｐ ＝２０Ｖのもとて高４πＭｓを
持つ膜が得られる作製条件範囲は、Ｔｓ ＝２５０℃一
定の場合、Ｉｍ、−１，１，ＸｌＯ〜４．ＯＸ １０Ｔ
ｏｒｒ （窒素ガス混合比ＰＮ、／ Ｐ ｔｏｔａｌ−
２，Ｏ〜８．０％） 、Ｒｈ＝ ３ Ｘ１０Ｔｏｒｒ一
定の場合、Ｔｓ ＝１５０〜２５０℃であった。これら
を通常のＲｆスパッタ装置を用いて堆積した膜で高い４
ＫＭｓが得られる条件Ｐｉｌｌ／ Ｐ ｔｏｔａｌ ＝
２．７〜４．０％と比べると窒素ガス混合率の範囲が広
くなっている。
は、第９図中に斜線で示したが、この領域では高４πＭ
ｓと同時に低Ｈｃも得られ、ヘソＦられたＴ′単相膜の
それも２２〜２４ＫＧでほぼ一致している。したがって
、股の４ＫＭｓが２５ＫＧに達するということは、Ｕ、
に、相の４ＫＭｓがγ′相よりも高いことを意味してい
る。高４πＭｓ膜がα＋Ｔ′＋Ｕ、に、とど単相領域と
の境界近傍で得られたことから、Ｕ、に、相がＦ ｅｔ
Ｎである可能性がある。Ｐｔｏｔａｌ ＝ ５ Ｘ１
０Ｔｏｒｒ 、 Ｖｐ ＝２０Ｖのもとて高４πＭｓを
持つ膜が得られる作製条件範囲は、Ｔｓ ＝２５０℃一
定の場合、Ｉｍ、−１，１，ＸｌＯ〜４．ＯＸ １０Ｔ
ｏｒｒ （窒素ガス混合比ＰＮ、／ Ｐ ｔｏｔａｌ−
２，Ｏ〜８．０％） 、Ｒｈ＝ ３ Ｘ１０Ｔｏｒｒ一
定の場合、Ｔｓ ＝１５０〜２５０℃であった。これら
を通常のＲｆスパッタ装置を用いて堆積した膜で高い４
ＫＭｓが得られる条件Ｐｉｌｌ／ Ｐ ｔｏｔａｌ ＝
２．７〜４．０％と比べると窒素ガス混合率の範囲が広
くなっている。
高４πＭｓを持つＦ ｅｇ Ｎと考えられている相は、
高エネルギー粒子の基板衝撃や基板温度の上昇に弱いこ
とが報告されているが、通常のＲｆスパッタ法の場合、
窒素ガス混合比の変動により、プラズマポテンシャルや
スパッタ効率が変化して高エネルギー粒子の基板衝撃効
果や基板温度の変動が生じ、これらが結晶の成長を阻害
する方向に働く場合（準安定相の破壊など）、形成範囲
が狭くなる。これに対し、本発明のイオンビームデポジ
ション法では、窒素ガス混合比を独立に変化させられる
ため、高４πＭｓ膜の作製範囲が広がったものと考えら
れる。
高エネルギー粒子の基板衝撃や基板温度の上昇に弱いこ
とが報告されているが、通常のＲｆスパッタ法の場合、
窒素ガス混合比の変動により、プラズマポテンシャルや
スパッタ効率が変化して高エネルギー粒子の基板衝撃効
果や基板温度の変動が生じ、これらが結晶の成長を阻害
する方向に働く場合（準安定相の破壊など）、形成範囲
が狭くなる。これに対し、本発明のイオンビームデポジ
ション法では、窒素ガス混合比を独立に変化させられる
ため、高４πＭｓ膜の作製範囲が広がったものと考えら
れる。
また、４πＭｓのＰｔｏｔａｌによる変化を測定したと
ころ、Ｐｔｏｔａｌが上昇するにつれて、高い４πＭｓ
を持つ膜が得られる基板温度は上昇する傾向を示すこと
が分った。これは、Ｐｔｏｔａｌの上昇にともなう堆積
粒子のイオンの割合の減少によって、形成される膜の結
晶性が低下するためと考えられる。
ころ、Ｐｔｏｔａｌが上昇するにつれて、高い４πＭｓ
を持つ膜が得られる基板温度は上昇する傾向を示すこと
が分った。これは、Ｐｔｏｔａｌの上昇にともなう堆積
粒子のイオンの割合の減少によって、形成される膜の結
晶性が低下するためと考えられる。
第１３図に、４πＭｓのＶｐによる変化を示す。
→
ここでの試料は、Ｐ ｔｏｔａｌ ＝ ５ Ｘ１０Ｔｏ
ｒｒ 、Ｔｓ−１５０℃およびＰＬｏｔａｌ ＝ Ｉ
Ｘ１０Ｔｏｒｒ 、、Ｔｓ ＝１５０℃の条件で作製し
たものである。４πＭｓは、Ｖｐの上昇にともない減少
する傾向を示した。この結果は、Ｆｅ −Ｎ膜では堆積
粒子エネルギーが３０ｅ Ｖ （Ｖｐ ＝２０Ｖに対応
）を越えると膜の短距離秩序が急速に低下することを示
している。
ｒｒ 、Ｔｓ−１５０℃およびＰＬｏｔａｌ ＝ Ｉ
Ｘ１０Ｔｏｒｒ 、、Ｔｓ ＝１５０℃の条件で作製し
たものである。４πＭｓは、Ｖｐの上昇にともない減少
する傾向を示した。この結果は、Ｆｅ −Ｎ膜では堆積
粒子エネルギーが３０ｅ Ｖ （Ｖｐ ＝２０Ｖに対応
）を越えると膜の短距離秩序が急速に低下することを示
している。
第１４図は、上記ＦｅｘＮとしてｘ ＝０．５〜０．６
の組成比のもの（アモルファスＦｅｘＮ）を堆積せしめ
た場合のヒステリシス曲線を示す。これによれば、１１
ｃｍ４００〜６０００ｅ、例えば５０００ｅを示し、磁
気記録媒体として好適である（但、公知の試料振動型磁
力計で測定）。
の組成比のもの（アモルファスＦｅｘＮ）を堆積せしめ
た場合のヒステリシス曲線を示す。これによれば、１１
ｃｍ４００〜６０００ｅ、例えば５０００ｅを示し、磁
気記録媒体として好適である（但、公知の試料振動型磁
力計で測定）。
以上に述べた結果を要約すると、以下のようになる。
（ａｌ、各膜堆積条件を独立に制御することにより、Ｆ
ｅ −Ｎ膜の結晶構造の窒素分圧・基板温度依存性が明
らかとなり、再現性良く膜を形成できる。
ｅ −Ｎ膜の結晶構造の窒素分圧・基板温度依存性が明
らかとなり、再現性良く膜を形成できる。
（ｂｌ、イオン加速電圧ｖｐ ＝２０Ｖの場合、得られ
た結晶のうち、α−Ｆｅ、γ’ Ｆｅ＋Ｎ相は、それぞ
れ（１１０）、（２００）面が膜面平行に強く配向して
いた。これは、堆積粒子の持つ高い運動エネルギー、一
様な方向性および電荷の効果によるものと考えられる。
た結晶のうち、α−Ｆｅ、γ’ Ｆｅ＋Ｎ相は、それぞ
れ（１１０）、（２００）面が膜面平行に強く配向して
いた。これは、堆積粒子の持つ高い運動エネルギー、一
様な方向性および電荷の効果によるものと考えられる。
（ｃ＋、膜の飽和磁化４πＭｓは、結晶構造がα十ｒ’
＋ｕ、 Ｋ、（Ｕｎｋｎｏｗｎ）混相状態からγ′単相
に遷移する作製条件領域で、約２５ＫＧと純鉄より高い
値を示した。
＋ｕ、 Ｋ、（Ｕｎｋｎｏｗｎ）混相状態からγ′単相
に遷移する作製条件領域で、約２５ＫＧと純鉄より高い
値を示した。
（ｄ）、高い４πＭｓが得られる基板温度は、全圧Ｐｔ
ｏｔａｌの減少にともなって低下し、Ｐｔｏｔａｌが５
Ｘ１０Ｔｏｒｒ以下の場合、１５０〜２５０℃となった
。これから堆積粒子中のイオンの割合を増加させること
により、低基板温度でも膜の秩序度を向上させ得ること
がねがった。
ｏｔａｌの減少にともなって低下し、Ｐｔｏｔａｌが５
Ｘ１０Ｔｏｒｒ以下の場合、１５０〜２５０℃となった
。これから堆積粒子中のイオンの割合を増加させること
により、低基板温度でも膜の秩序度を向上させ得ること
がねがった。
このうち、（ａｌは本発明のイオンビームデポジション
法の良好な制御性が、ｆｄ）ばイオン化の効果が現れた
ものであり、従来の作成法では形成困難な高品位膜を、
このイオンビームデポジション法ヲ用いれば再現性良く
形成できることを示しており、イオンビームデポジショ
ン法が極めて優れた作製法であることの証左である。
法の良好な制御性が、ｆｄ）ばイオン化の効果が現れた
ものであり、従来の作成法では形成困難な高品位膜を、
このイオンビームデポジション法ヲ用いれば再現性良く
形成できることを示しており、イオンビームデポジショ
ン法が極めて優れた作製法であることの証左である。
以上、本発明による方法及び装置を説明したが、七ソト
シ、イオンビームの制御を種々に行なうこともできる。
シ、イオンビームの制御を種々に行なうこともできる。
また、下部ターゲットπに小孔１１を形成せず、両ター
ゲットＴｉ１１間の側方に上述した如きスクリーングリ
ッドを（縦に）配し、ここからイオンビームを側方へ引
出すようにしてもよい。
ゲットＴｉ１１間の側方に上述した如きスクリーングリ
ッドを（縦に）配し、ここからイオンビームを側方へ引
出すようにしてもよい。
６、発明の効果
本発明は上述した如く、対向ターゲット方式のスパッタ
部で発生せしめたイオン化粒子を電界の作用下（若しく
はエネルギー制御下）に外部へ導出しているので、プラ
ズマを高密度に発生させてスパッタ効率を高め得ると同
時に、放出イオンビームを導入カス圧、制御電圧（加速
電圧も含む）等によって正確にコントロールして常に所
望の膜特性を再現性良く得ることができる。
部で発生せしめたイオン化粒子を電界の作用下（若しく
はエネルギー制御下）に外部へ導出しているので、プラ
ズマを高密度に発生させてスパッタ効率を高め得ると同
時に、放出イオンビームを導入カス圧、制御電圧（加速
電圧も含む）等によって正確にコントロールして常に所
望の膜特性を再現性良く得ることができる。
図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図はイ
オンヒーム発生装置の断面図、第２図は対向ターゲット
スパッタの原理図、第３図はイオンビーム導出側のター
ゲット及びグリッドの平面図、 第４図は第３図のＸ−Ｘ線断面図、 第５図は上記装置の電気回路系を示す図、第６図は各部
のボテンシ中ル分布図、 第７図は磁気記録媒体の断面図、 第８図は垂直磁気記録方式の断面図、 第９図は堆積膜の結晶構造と窒素分圧、基Ｆｊ、温度と
の関係を示す図、 第１０図は堆積膜のＸ線回折図、 第１１図は堆積膜の飽和磁化及び抗磁力と窒素分圧との
関係を示すグラフ、 第１２図は堆積膜の飽和磁化と基板温度との関係を示す
グラフ、 第１３図は堆積膜の飽和磁化と加速電圧との関係を示す
グラフ、 第１４図は堆積膜のヒステリシス曲線図である。 なお、図面に示した符号において、 ２−・・−ガス導入管 ３−−−−−−マグネ・７トコイル １０−・−イオンビーム １１．１２−ニー・−小孔 １３−・−陽極（加速電極） １４−・−−−−一磁性（化）膜 ＴＩ、 ”’ｆ’ｚ−−−−−−−ターゲットＧ−−−
−−・−スクリーングリッド Ａ−−−−−スパッタ部 Ｂ −・−イオンビーム導出部 ｓ −＝一基板 である。 代理人 弁理士 逢 坂 宏（他１名）第５図 第６図 （コ。）Ｓｌ 第１１図 ＰＮ２（丁０「「） Ｔｓｆ’Ｃ） Ｖｐ（Ｖｌ
オンヒーム発生装置の断面図、第２図は対向ターゲット
スパッタの原理図、第３図はイオンビーム導出側のター
ゲット及びグリッドの平面図、 第４図は第３図のＸ−Ｘ線断面図、 第５図は上記装置の電気回路系を示す図、第６図は各部
のボテンシ中ル分布図、 第７図は磁気記録媒体の断面図、 第８図は垂直磁気記録方式の断面図、 第９図は堆積膜の結晶構造と窒素分圧、基Ｆｊ、温度と
の関係を示す図、 第１０図は堆積膜のＸ線回折図、 第１１図は堆積膜の飽和磁化及び抗磁力と窒素分圧との
関係を示すグラフ、 第１２図は堆積膜の飽和磁化と基板温度との関係を示す
グラフ、 第１３図は堆積膜の飽和磁化と加速電圧との関係を示す
グラフ、 第１４図は堆積膜のヒステリシス曲線図である。 なお、図面に示した符号において、 ２−・・−ガス導入管 ３−−−−−−マグネ・７トコイル １０−・−イオンビーム １１．１２−ニー・−小孔 １３−・−陽極（加速電極） １４−・−−−−一磁性（化）膜 ＴＩ、 ”’ｆ’ｚ−−−−−−−ターゲットＧ−−−
−−・−スクリーングリッド Ａ−−−−−スパッタ部 Ｂ −・−イオンビーム導出部 ｓ −＝一基板 である。 代理人 弁理士 逢 坂 宏（他１名）第５図 第６図 （コ。）Ｓｌ 第１１図 ＰＮ２（丁０「「） Ｔｓｆ’Ｃ） Ｖｐ（Ｖｌ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、互いに対向した複数のターゲット間において住ぜし
めたプラズマによって前記ターゲットをスパッタし、発
生したイオン化粒子を電界の作用下にターゲット外の所
定方向へ導出することを特徴とするイオンビーム発生方
法。 ２、互いに対向配置された複数のターゲットと、このタ
ーゲットをスパッタするに必要なプラズマを前記ターゲ
ット間に生せしめるプラズマ発生手段と、前記プラズマ
によって発生したイオン化粒子をそのエネルギーの制御
下にターゲット外へ導出する制御電極とを有することを
特徴とするイオンビーム発生装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13303083A JPS6024369A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | イオンビ−ム発生方法及びその装置 |
| US06/630,514 US4690744A (en) | 1983-07-20 | 1984-07-13 | Method of ion beam generation and an apparatus based on such method |
| EP84304963A EP0132398B1 (en) | 1983-07-20 | 1984-07-20 | A method and apparatus for ion beam generation |
| DE8484304963T DE3480039D1 (en) | 1983-07-20 | 1984-07-20 | A method and apparatus for ion beam generation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13303083A JPS6024369A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | イオンビ−ム発生方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6024369A true JPS6024369A (ja) | 1985-02-07 |
| JPH033743B2 JPH033743B2 (ja) | 1991-01-21 |
Family
ID=15095157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13303083A Granted JPS6024369A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | イオンビ−ム発生方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6024369A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0353284A (ja) * | 1989-07-21 | 1991-03-07 | Takaoka Electric Mfg Co Ltd | 透過表示形課電表示器 |
| EP0703598A1 (en) * | 1994-09-26 | 1996-03-27 | Applied Materials, Inc. | Electrode between sputtering target and workpiece |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53106390A (en) * | 1977-02-28 | 1978-09-16 | Nec Corp | Film-forming apparatus by ionic beam |
-
1983
- 1983-07-20 JP JP13303083A patent/JPS6024369A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53106390A (en) * | 1977-02-28 | 1978-09-16 | Nec Corp | Film-forming apparatus by ionic beam |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0353284A (ja) * | 1989-07-21 | 1991-03-07 | Takaoka Electric Mfg Co Ltd | 透過表示形課電表示器 |
| EP0703598A1 (en) * | 1994-09-26 | 1996-03-27 | Applied Materials, Inc. | Electrode between sputtering target and workpiece |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH033743B2 (ja) | 1991-01-21 |
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