JPS63186411A - 磁性薄膜の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は新規な方法によって得られる磁性薄膜に関する
もので、特に高磁束密度が得られ耐食性に優れた磁性薄
膜の製造方法に関するものである。

従来の技術 従来、磁性薄膜の製造方法としてはスパッタ法や真空蒸
着法等が主として用いられている。しがし、スパッタ法
や真空蒸着法は、作成しようとする薄膜と同一組成の母
材を予め調整しなければならない。このため、磁性薄膜
の組成を変更する場合、新たな母材の調整が必要となる
。また、これらの方法においては母材から飛び出した粒
子が基板上に付着する割合が小さくそのため成膜速度も
小さい。これらの問題点を解決すべく近来気相分解化学
反応による磁性薄膜の製造方法が研究されてきている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、従来のから鉄系の気相分解化学反応の原料ガス
として使用されているＦｅ（Ｃｏ）ｓは反応性が良く容
易に鉄原子を得易いが引火性でありなおかつ有毒である
ため原料の保存取り扱に危険を伴い、また排気ガスの処
理等に多大な設備を要する。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するため、空気中で安定で
あり安全性の高い鉄のビスシクロペンタジェニル錯塩（
以下フェロセンと称す）を窒素と不活性ガスを含む水素
雰囲気においてプラズマを利用して気相分解化学反応さ
せ基板上に気相成長させることを特徴とする磁性薄膜の
製造方法を提供する。

作用 発明者らは、研究の結果、水素と窒素の混合ガスのプラ
ズマ中に発生するＮ　Ｈラジカルがフェロセンの分解過
程で出来る炭化水素化合物の気相成長中の薄膜への混入
を減少させることを見いだした。この反応の発見により
、熱的に安定であるが、鉄に対する炭素の構成比率が大
きいため気相分解化学反応には不向きとされていたフェ
ロセンを気相分解化学反応の原料として利用することを
可能にした。また、水素と窒素の混合比を変化すること
により気相成長中の薄膜内の炭素量を変化させその磁気
特性を制御することができる事を発見した。

反応系に供給する水素と窒素の比率は、ＮＨラジカルの
生成量に関係するため、ＮＺ／Ｈ２体積比率０．０２〜
０．２５が望ましい。窒素量が少ない場合発生するＮＨ
ラジカルの量が少なく樹脂状未分解物が堆積し、窒素量
が多い場合水素量が相対的に減少しフェロセンの分解が
充分進行せずやはり樹脂状の堆積物ができる。

また、上記反応中に不活性ガスが存在することによりフ
ェロセンの分解が促進されるだけでなく気相成長した薄
膜の密度も上げることを見いだした。この場合の不活性
ガスには、ヘリウム、アルゴン等が有功であるが分子量
の大きいアルゴンが望ましい。混合する不活性ガスの量
は、上記役割をさせる為で有り多量に用いる必要はない
、望ましくはフェロセンと同量多くとも２倍量が望まし
い。

また、発明者らは、気相分解化学反応時の圧力が低いほ
ど気相成長させた薄膜の磁気特性が向上することを発見
した。そのため、真空度の高い状態で気相成長すること
のできる電子サイクロトロン共鳴を利用した、プラ、ズ
マ発生装置をもちいることによりより磁気特性のよい炭
化物系磁性薄膜を得ることができる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を用いて説明する
。

（実施例１） 第１図は、本−実施例で使用したプラズマ装置の一例で
ある。基板１を真空容器２内の電極９の下に配置し、排
気装置１２により真空装置２を排気する。

次に、ヒーター４により、電極９を適当な温度に加熱す
ることにより、基板１を加熱する。このとき、基板の温
度により、保持力を変化させることが可能である。その
後、ボンベ５よりＮ２等の還元性気体を、ボンベ５゛よ
りＮ２等の窒素系気体を、またボンベ６よりアルゴンを
ミキサー８を介して真空装置２内に電極３の穴１０より
導入する。

次に、ボンベ７内のフェロセンをヒータ１３により加熱
し、真空容器２内にノズルの穴１０より導入し基板１に
吹出される。その後、真空容器２内を０．０１〜１０Ｔ
　ｏ　ｒ　ｒの真空度に制御し、ＲＦ電［１１により電
極３及び電極９のあいだに１３．５６Ｍｔｌｚの高周波
を印加してプラズマ放電を生じさせ、基板１の表面に磁
性薄膜を形成する。

第１図に示したプラズマ装置において、基板１としてガ
ラス板を用い、これをヒーター４により２００℃に加熱
しながら真空容器２を１．ＯＸ　１Ｏ−６Ｔｏｒｒまで
排気した。次に、ボンベ５より水素ガスをボンベ５°よ
り窒素ガスをボンベ６よりアルゴンガスを真空容器２に
導入した。水素ガス、窒素ガス、アルゴンガスの体積比
率は磁性薄膜の特性等と共に表１に示す。ただし水素ガ
ス、窒素ガス、アルゴンガスの総量は、毎分３ＱｃＪと
した。次に、ボンベ７よりフェロセンを毎分５ｄずつ真
空容器２内に導入した。その後、真空容器２内を、０、
ＩＴ　ｏ　ｒ　ｒの真空度に制御し、ＲＦ電源１１によ
り１３．５６ＭＨｚの高周波を３００Ｗ印加し、３０分
磁性薄膜の形成を行った。得られた薄膜の特性とＸ線解
析により確認した薄膜内の生成物を表１に示す。

この表から明らかなように、窒素量が、水素量に対して
モル比率で０．０２倍ないし０．２５倍においてより良
好な特性を有する炭化鉄が得られている。また、窒素量
により炭素量の変化した炭化鉄が得られている。

（実施例２） 実施例１と同じ方法において、真空容器２内を０、ＯＩ
Ｔ　ｏ　ｒ　ｒとした。それ以外は実施例１のサンプル
４と同じにし磁性薄膜を形成した。その結果を表２に示
す。

（実施例３） 第２図は、本−実施例で使用された電子サイクロトロン
共鳴を利用したプラズマ装置の一例である。基板１を真
空容器２内の中央に配置し、排気装置１２により真空装
置２を排気する。

次に、ボンベ５よりＨ２を、ボンベ５′よりＮ２を、ま
たボンベ６よりアルゴンをミキサー８を介して真空装置
２内に電極３の穴１０より導入する。

次に、ボンベ７内のフェロセンをヒータ１３により加熱
し、真空容器２内にノズルの穴１０より導入し基板１に
吹出される。その後、真空容器２内を１−ＯＸ１０−５
〜１．０ｘｌＯ−２Ｔ　ｏ　ｒ　ｒの真空度に制御し、
磁場発生器１５により真空容器１内に８７５Ｇａｕｓｓ
の磁場を発生させその後高周波発信器１４により発生さ
せた２、　４５　Ｇ　ｌｌｚの高周波を高周波ｉ３過窓
より真空容器２内に導き内部のガスをプラズマ化し、基
板ｌの表面に磁性薄膜を形成する。

第２図に示したプラズマ装置において、基板ｌとしてガ
ラス板を用い、真空容器２を１．ＯＸ　ｔｏ−’Ｔｏｒ
ｒまで排気した。次に、ボンベ５より水素ガスをボンベ
５゛より窒素ガスをボンベ６よりアルゴンガスを真空容
器２に導入する。水素ガス、窒素ガス、アルゴンガスの
体積比率は実施例１のサンプル４と同じにする。次に、
ボンベ７よりフェロセンを毎分５ｃｎｌずつ真空容器２
内のノズルの穴１０より導入した。その後、真空容器２
内を、４．Ｏｘ　１０−’Ｔ　ｏ　ｒ　ｒの真空度に制
御し、高周波発信器１４により２．４５ＧＩＩｚの高周
波を３００Ｗ印加し、１０分磁性薄膜の形成を行った。

得られた６イ１性薄膜の特性を表３に示す。

表　　　３ 表２、表３から明らかなように、成膜時の圧力を減少さ
せることにより高Ｂｒの磁性薄膜を作ることができる。

発明の効果 以上要するに、本発明は、プラズマを利用した気相分解
反応により磁性薄膜を作る場合において水素雰囲気中に
窒素とアルゴンを導入することによりより安全性の高い
フェロセンを原料ガスとして用いることができる。また
、低圧力下での成膜において、より特性の良い炭化鉄磁
性薄膜が得られるため電子サイクロトロン共鳴を用いて
プラズマを発生させる装置を用いることが有功である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、本発明の磁性薄膜の製造装置の構成
図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・真空容器、３，９
・・・・・・電極、４．１３・・・・・・ヒーター、５
・・・・・・水素ガスボンベ、５゜・・・・・・窒素系
ガスボンベ、６・・・・・・アルゴンガスボンベ、７・
・・・・・フェロセンガスボンベ、８・・・・・・ミキ
サー、１０・・・・・・穴、１１・・・・・・ＲＦ電源
、１２・・・・・・排気ポンプ、１４・・・・・・高周
波発信器、１５・・・・・・磁場発生器、１６・・・・
・・高周波導入窓。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名ｊ−基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）減圧下において鉄のビスシクロペンタジエニル錯
   塩を窒素と不活性ガスを含む水素雰囲気においてプラズ
   マを利用して気相分解化学反応させ基板上に気相成長さ
   せることを特徴とする磁性薄膜の製造方法。
2. （２）プラズマは、電子サイクロトロン共鳴を利用する
   発生方法からなることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項に記載の磁性薄膜の製造方法。