WO1998044521A1 - Procede de fabrication d'un element a magnetoresistance - Google Patents

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Migaku Takahashi
Satoshi Miura
Masakiyo Tsunoda
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Migaku Takahashi
Satoshi Miura
Masakiyo Tsunoda
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a magnetoresistive element. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a magnetoresistance element having a large magnetoresistance (MR) change rate.
  • the magnetoresistive element formed by the manufacturing method of the present invention is suitably applied to a head for reproducing a magnetic signal written on a hard disk, a floppy disk, a magnetic tape or the like.
  • the structure of a magnetoresistive element is an artificial lattice type (A) comprising a structure in which a ferromagnetic layer is laminated a plurality of times on a surface of a substrate with a nonmagnetic layer (spacer) interposed therebetween;
  • a spin-valve type comprising a structure in which a ferromagnetic layer is laminated on a surface of a base with a non-magnetic layer interposed therebetween, and an antiferromagnetic layer is formed on the surface of the lastly provided ferromagnetic layer.
  • An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a magnetoresistive element having a high MR ratio that can reproduce a magnetic signal with higher sensitivity. Disclosure of the invention
  • a method of manufacturing a magnetoresistive element comprising a structure in which a ferromagnetic layer is laminated a plurality of times on a surface of a base with a nonmagnetic layer interposed therebetween,
  • a gas a containing at least oxygen or water is introduced into the film formation chamber, and the ultimate vacuum degree in the film formation chamber is set at 10. After changing the pressure to a constant pressure higher than the Torr level, introducing a gas b consisting of Ar, and performing a plasma etching process on the surface of the base using a mixed gas of the gas a and the gas b,
  • the non-magnetic layer and the ferromagnetic material are formed on the substrate after the plasma treatment by sputtering a predetermined overnight target using a mixed gas of the gas a and the gas b in the film forming chamber. Forming a layer by a sputtering method.
  • the ultimate vacuum degree in a film forming chamber for forming the nonmagnetic layer and the ferromagnetic layer is reduced to 10-Torr or less. It is possible to remove substances adsorbed on the substrate discontinuously at atmospheric pressure from the surface of the substrate at a stage before film formation.
  • a gas a containing at least oxygen or water is introduced into the film formation chamber, and the ultimate degree of vacuum in the film formation chamber is changed to a constant pressure higher than the level of 10 Torr.
  • the plasma treatment was completed by sputtering a predetermined evening using a mixed gas of the gas a and the gas b.
  • the impurity acts as a surfactant, and the interface is flattened to suppress aggregation of atoms constituting the nonmagnetic layer and the ferromagnetic layer. As a result, a magnetoresistive element having a high MR ratio is obtained.
  • the ultimate vacuum degree in the film forming chamber after introducing the gas a may be reduced. , 3 with x 1 0 'T orr more 8 x 1 0- 5 to rr below under reduced pressure the ultimate vacuum in the deposition chamber under 1 0- 9 to rr Tai ⁇ , using only a r gas
  • a magnetoresistive element having a higher MR ratio than a magnetoresistive element in which a nonmagnetic layer and the ferromagnetic layer are formed by the sputtering method using only Ar gas can be obtained.
  • the ultimate degree of vacuum in the film formation chamber after introducing the gas a is set to 3 ⁇ 10 -6 To rr or more and 2 X 10 -5 To rr
  • the pressure is set to rr or less
  • the ultimate vacuum in the film formation chamber is reduced to a level of 10 -9 To rr or less
  • the substrate surface is etched using only Ar gas, and then the nonmagnetic layer and the It is possible to manufacture a magnetoresistive element having an MR ratio twice or more as compared with a magnetoresistive element in which the ferromagnetic layer is formed by the sputtering method.
  • FIG. 5 is a diagram of a vacuum evacuation system of the apparatus
  • FIG. 6 is a schematic sectional view of the inside of the sputtering chamber of the apparatus shown in FIG. In FIG.
  • 501 is a load lock chamber
  • 502 is a spark chamber
  • 503 is a gate valve
  • 504 is means for moving a substrate
  • 505 is a turbo molecular pump
  • 506 Is a scroll vacuum pump
  • 507 is an auxiliary valve
  • 508 is a leak valve
  • 509 is a variable leak valve
  • 5 10 is a high-purity N2 gas supply line
  • 51 1 is a composite molecular pump
  • 512 is a molecular drag pump
  • 51 3 is a molecular drag pump.
  • Scroll vacuum pump 514 is an ion gauge, 515 is a Pirani gauge, 516 is an auxiliary valve, 517 and 518 are leak valves, 519 is a variable leak valve, 520 and 521 are high-purity Ar gas supply lines It is.
  • 601 is a substrate
  • 602 is a substrate holder
  • 603 is a Co film forming chamber
  • 604 is a Cu film forming chamber
  • 605a and 605b are shirts
  • 606a and 606b are anti-adhesion plates
  • 607. Is a Co target
  • 608 is a magnet
  • 609 is a Cu target
  • 610 is a magnet
  • 611 is an AC power supply
  • 612 and 613 are DC power supplies
  • 614 and 615 are power sources.
  • two flat-grain flat-plates of the same dimensions are arranged facing each other, and the plasma converging magnetic field is applied perpendicular to the evening gate.
  • a permanent magnet is located within the force sword. Since both targets are emitted from the target and act as reflective electrodes for the high-speed seven electrons (secondary electrons) accelerated in the cathode descending part, these secondary electrons are trapped between the two targets, Secondary electron bombardment of the substrate located outside the space is suppressed.
  • the energy of the electrons in the plasma is increased, or by colliding with the ambient gas, the ionization of the gas is promoted and a high-density plasma is formed. Due to these features, the rise in substrate temperature during film formation can be reduced, and there is an advantage that film formation can be performed at a low gas pressure as compared with a general planar type magnetron sputtering apparatus.
  • the inner wall of the sputtering chamber 502 for performing film formation is subjected to electrolytic polishing and chromium oxide passivation (CRP) treatment to reduce the amount of gas emitted from the inner wall.
  • CRP chromium oxide passivation
  • the sputter chamber 502 was provided with a load port chamber 501 via an all-metal gate valve 503.
  • the vacuum chamber can be maintained because the snow chamber 502 is not opened to the atmosphere when the base is set. If a pump using oil is used for the evacuation system, the atmosphere and the cleanliness of the substrate surface will be reduced due to the diffusion of the oil into the load lock chamber 501 and the sputter chamber 502 side. Therefore, all oil-free pumps were used.
  • magnetic bearing type compound molecular pump (TG700M, manufactured by Osaka Vacuum, Ltd.) 511, molecular drag pump (manufactured by Al Rictell) 5112, and scroll vacuum pump (Iwata Co., Ltd.) ISP-500) 5 13 used in the load lock chamber 501, magnetic bearing type turbo molecular pump (ET300, manufactured by Ebara Corporation) and scroll vacuum pump (Iwata Co., Ltd.) Vacuum evacuation was performed using ISP-500) 506 made by the company.
  • a sputtering gas an Ar gas having an impurity concentration on the order of ppt was used, and introduced into the Spack chamber 502 by using a CRP-treated SUS pipe 521.
  • the impurity concentration at the use point was about 1 pb.
  • an auto-precipitator (not shown) and a mass flow controller (not shown) with CRP treatment applied to the gas contacting part on the inner surface.
  • the degree of vacuum in the spa room 502 was measured using a wide-range ionization vacuum gauge (manufactured by Nidec ANELVA, MIG-430) 5 14 and a Villa 21 vacuum gauge (manufactured by Rybolt, TM20) 5 15.
  • the vacuum degree in the load lock chamber 501 was measured using a wide-range ionization vacuum gauge (not shown).
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the inside of the sputtering chamber 502 of FIG.
  • a multilayer film can be formed on the substrate 601.
  • the distance between the targets was 10 O mm, and the distance between the center of the target and the substrate was 9 O mm.
  • the plasma focusing magnetic field is applied perpendicular to the target, a leakage magnetic field of about 3 O Oe exists in the substrate surface at the substrate surface position.
  • the permanent magnet 608 or 610 was arranged such that the direction of the leakage magnetic field at the substrate surface position was the same even when the substrate 601 was rotated.
  • the rotation of the substrate holder 602 and the opening and closing of the shirt 605a or 605b were controlled by a stepping motor (not shown) via a rotation introducing machine (not shown).
  • Fig. 1 is a graph showing the relationship between the ultimate vacuum in the sputter chamber and the MR ratio of the manufactured magnetoresistive element.
  • Figure 2 shows the ultimate vacuum of the sputtering chamber and the roughness of the outermost surface of the fabricated magnetoresistive element.
  • 6 is a graph showing the relationship of.
  • Figure 3 shows the results of a quadrupole mass spectrometer measuring the atmosphere in the sputtering chamber when gas a consisting of air was introduced during the plasma etching process and the sputtering process. It is a graph shown.
  • Figure 4 shows that the atmosphere in the sputtering chamber was changed by a quadrupole mass spectrometer when a gas a consisting of nitrogen (N) gas was introduced during the plasma etching process and the film formation process using the sputtering method. It is a graph which shows the measurement result.
  • N nitrogen
  • FIG. 5 is a vacuum evacuation system diagram of a suitable film forming apparatus for carrying out the method of manufacturing a magnetoresistive element according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the interior of the spark chamber of the apparatus shown in FIG. 5 as viewed from above.
  • a gas containing at least oxygen or water is introduced into the film forming chamber as air a, and an appropriate amount is introduced so that the pressure is in the range of 10 — 9 To rr to 10 _4 To rr, and a gas consisting of Ar b Then, the pressure in the film forming chamber is fixed at 3 mTorr, and a plasma etching process is performed on the surface of the substrate for a certain time using the mixed gas.
  • a mixed gas of the gas a and the gas b is introduced, The non-magnetic layer and the ferromagnetic layer were formed on the substrate after the plasma treatment by sputtering, by fixing the pressure at 5 mTorr and sputtering a predetermined target. Filmed.
  • Table 1 shows film forming conditions for manufacturing the magnetoresistive element of this example.
  • the substrate a Si (100) single crystal 2 inch substrate was used.
  • the surface roughness of the substrate that is, the average center line roughness Ra was set to 0.1 nm.
  • the substrate 601 having been subjected to the above-described drying treatment was set in the substrate holder 602. After the substrate holder 602 on which the substrate 601 is set is disposed on a substrate support (not shown) in the load lock chamber 501, the load lock chamber
  • the pressure inside 501 was reduced.
  • the substrate holder 602 on which 601 was set was moved. After that, the gate valve 503 was closed.
  • the base holder 602 is disposed at the center of the sputtering chamber 502, and is made of a material.
  • the central part means the shutters 605a and 605b and the shield plate 606a
  • 606b indicates a space provided between the film formation space 1 for producing a Co film and the film formation space 2 for producing a Cu film.
  • Atmosphere power, air
  • the ultimate vacuum after introduction was 3.5 X 10-.
  • an Ar gas (gas b) at an appropriate flow rate is introduced into the sputtering chamber 502, and the gas pressure during the etching process (that is, the total pressure of the gas a and the gas b) is reduced to 3 mTorr. Fixed.
  • the substrate 601 was set in a direction (position A) facing the film formation space 1 for producing a Co film.
  • plasma was generated by applying an arbitrary voltage from the DC power supply 6 12 to the power sources 614 a and 614 b on which the Co targets 607 a and 607 b were installed.
  • an arbitrary voltage was applied from the DC power supply 605 to the force sources 615a and 615b on which the Cu targets 609a and 609b were installed, to generate plasma.
  • the Co targets 607a and 607b and the Cu targets 609a and 609b were sputtered.
  • the shutter 605 While maintaining the state of the above (10), the shutter 605 is opened, and the Co layer is formed on the surface of the base 601a at a position parallel to the center line of the u targets 609a and 609b facing each other.
  • a Cu layer having a thickness of 1.05 nm was formed on the surface of the substrate 601a on which was formed. The film thickness was controlled by the time during which the shutter 605 was open.
  • the substrate holder 602 was rotated again, and the substrate 601a was moved again in the direction (position A) toward the film formation space 1 for producing a Co film.
  • a plurality of samples ⁇ were prepared by changing the ultimate vacuum after introducing L and gas a in the range of 3.5 ⁇ 10 9 to 2 ⁇ 10 ′′ 4 Torr according to the above procedure.
  • the target used was one in which impurities were suppressed as much as possible.
  • the impurities in the evening gate for forming the Co film are Fe: 80, Cu: 100, Ni: 600, 0:90, and N ⁇ 10 (tppm).
  • the impurities in the evening getter for forming the Cu film are Ni 0.05, Fe 0.05, C ⁇ 1, 0 1, N, and l (wt p pm).
  • the ultimate degree of vacuum in the film forming chamber was changed in the range of 2 ⁇ 10 -9 to 4 ⁇ 10 to ° Torr, and only the Ar gas was used to perform the etching process on the substrate surface and the Co layer on the substrate. And the point that the film formation process of the Cu layer was performed.
  • the magnetoresistive element manufactured in this example is referred to as a sample; S.
  • Figure 1 shows the MR ratio of the fabricated magnetoresistive element with a triangle (sample ⁇ ) and a reference (sample / 3).
  • the horizontal axis in FIG. 1 indicates the ultimate vacuum degree in the film forming chamber, and particularly in the case of a sample, the ultimate vacuum degree after the introduction of gas a.
  • the vertical axis in Fig. 1 is the MR ratio measured by the DC four-terminal method.
  • the MR ratio tends to increase as the ultimate vacuum degree in the film formation chamber decreases.
  • the ultimate vacuum degree after introducing the gas a in the plasma etching process and the film forming process by the sputtering method is set to 3 ⁇ 10 ′′ 6 Torr or more.
  • a magnetic resistor having an excellent MR ratio of more than 2 times the maximum value of the MR ratio in a conventional example in the case of 2 x 10 "9 T orr sample 3) An element can be manufactured.
  • Figure 2 shows the roughness of the outermost surface (average center line roughness: Ra [nm]) of a sample prepared by changing the ultimate vacuum in Example 1 using an atomic force microscope (AFM).
  • AFM atomic force microscope
  • FIG. 3 shows a plasma etching process and a sputtering process according to the first embodiment. This is the result of measuring the atmosphere in the sputtering chamber with a quadrupole mass spectrometer when introducing the gas a composed of air in the process of forming a film by the evening method.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that the gas a introduced in the plasma etching process and the film forming process by the sputtering method is changed from air to nitrogen (N 2 ) gas.
  • the magnetoresistive element manufactured in this example is referred to as Sample 7.
  • the magnetoresistive element (sample 7) manufactured by changing gas a from air to nitrogen (N 0 ) gas has an increasing MR ratio as indicated by sample ⁇ obtained in Example 1 (indicated by the triangle in Figure 1). No MR ratio was observed, and the MR ratio tended to increase / decrease similarly to the sample of Comparative Example 1; 3 (marked in FIG. 1).
  • FIG. 4 shows that, in this example, when a gas a comprising nitrogen (N 9 ) gas was introduced in the plasma etching process and the film forming process by the sputtering method, the atmosphere in the sputtering chamber was changed to a quadrupole type. It is the result measured by the mass spectrometer. From FIG. 4, it was found that as the amount of nitrogen (N 2 ) gas introduced into the sputtering chamber was increased, only nitrogen (N 2 ) increased in the sputtering chamber at the same level as in FIG.
  • Example 1 the effect of introducing the air as the gas a in Example 1 was not the effect of the nitrogen (N 2 ) gas contained in the air. That is, the air introducing effect of Example 1 was considered to be effective by introducing at least oxygen (0 2) and water (H.0).
  • a method of manufacturing a magnetoresistive element having a high MR ratio that can reproduce a magnetic signal with higher sensitivity can be obtained.

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Description

明細書 磁気抵抗素子の製造方法 技術分野
本発明は、 磁気抵抗素子の製造方法に係る。 より詳細には、 大きな磁気抵抗 (M R ： Magneto- Resistance) 変化率を有する磁気抵抗素子の製造方法に関す る。 本発明の製造方法で形成される磁気抵抗素子は、 ハードディスク、 フロッ ピーディスク、 磁気テープ等に書き込まれた磁気信号を再生するへッ ドに好適に 適用される。 背景技術
従来、 磁気抵抗素子の構造としては、 基体の表面上に、 非磁性体層 （スぺ一 サ） を挟んで強磁性体層を複数回積層した構造体からなる人工格子型 （A) と、 基体の表面上に、 非磁性体層を挟んで強磁性体層を積層し、 最後に設けた前記強 磁性体層の表面上に反強磁性体層を形成した構造体からなるスピンバルブ型
( B ) が広く知られている。
このような構造体からなる磁気抵抗素子を製造する場合、 各層が数 n mとい う極薄膜からなるため、 可能な限りクリーンな雰囲気で、 平坦性に優れた、 高純 度な薄膜を順次積層させる技術開発が求められていた。 その一例としては、 特願 平 7— 1 9 3 8 8 2号が挙げられる。 この特許明細書には、 上述した構造体に含 まれる酸素濃度を 1 0 0 w t p p m以下とすることで、 高い M R比を有する磁気 抵抗素子が得られることが記載されている。 そして、 このような極微量の酸素濃 度を含有する構造体は、 優れた平坦性をもつことが報告されている。
しかしながら、 高記録密度化が進む現状においては、 磁気信号の再生をより高 感度に行える磁気抵抗素子、 すなわち従来に比べてより高い M R比 （室温） を有 する磁気抵抗素子の実現が強く望まれている。 これを達成するためには、 より平 坦性の良い積層界面や欠陥の少ない結晶構造を有する磁気抵抗素子を、 容易に形 成できると共に、 制御性にも優れた製造方法の開発が期待されている。 本発明は、 磁気信号の再生をより高感度に行える高い M R比を有する磁気抵抗 素子の製造方法を提供することを目的とする。 発明の開示
即ち本発明の磁気抵抗素子の製造方法は、
基体の表面上に、 非磁性体層を挟んで強磁性体層を複数回積層した構造体から なる磁気抵抗素子の製造方法が、
前記非磁性体層及び前記強磁性体層を作製する成膜室内の到達真空度を 1 0— 9Torr台以下に減圧する工程と、
前記成膜室内に少なくとも酸素又は水を含むガス aを導入し、 成膜室内の到達 真空度を 1 0一。 Torr台より高い一定圧力となるように変更した後、 A rからなる ガス bを導入し、 前記ガス aと前記ガス bの混合ガスを用いて、 前記基体の表面 をプラズマエッチング処理する工程と、
前記成膜室内において、 前記ガス aと前記ガス bの混合ガスを用い、 所定の 夕一ゲッ トをスパッタリングすることにより、 前記ブラズマ処理を終えた基体上 に前記非磁性体層及び前記強磁性体層を、 スパッタ法により成膜する工程と、 を有することを特徴としている。
まず本発明の磁気抵抗素子の製造方法では、 前記非磁性体層及び前記強磁性体 層を作製する成膜室内の到達真空度を 1 0— T o r r台以下に減圧する工程によ り、 成膜する前の段階にある基体の表面から、 大気圧下において不連続的に基体 上に吸着した物質を除去することが可能となる。
次に、 前記成膜室内に少なくとも酸素又は水を含むガス aを導入し、 成膜室内 の到達真空度を 1 0 T o r r台より高い一定圧力となるように変更した後、 A rからなるガス bとを導入し、 前記ガス aと前記ガス bの混合ガスを用いて、 前記基体の表面をプラズマエッチング処理する工程により、 1 0— 9 T o r r台以 下に減圧する工程によって不純物が十分に除去された基体の表面上に、 制御され た分量の酸素等の不純物を均一に吸着させることができる。
そして、 前記成膜室内において、 前記ガス aと前記ガス bの混合ガスを用い、 所定の夕一ゲッ トをスパッタリングすることにより、 前記プラズマ処理を終えた 基体上に前記非磁性体層及び前記強磁性体層を、 スパッタ法により成膜する工程 により、 清浄性は低いが、 その清浄度は管理された雰囲気で多層膜を形成でき る。 これにより、 基体表面や膜表面に不純物が多く、 結晶が成長しにく くなるた め、 結晶粒径は小さくなる。 そのため、 同時に積層界面の平坦性は向上する。 あ るいは、 不純物が界面活性剤のような働きをし、 非磁性体層及び強磁性体層を構 成する原子の凝集を抑制するため界面が平坦化する。 その結果、 高い MR比を有 する磁気抵抗素子が得られる。
また、 本発明の磁気抵抗素子の製造方法においては、 前記プラズマエッチング 処理する工程、 及び、 前記スパッ夕法により成膜する工程において、 前記ガス a を導入した後の成膜室内の到達真空度を、 3 x 1 0 'T o r r以上 8 x 1 0— 5To r r以下とすることにより、 成膜室内の到達真空度を 1 0— 9To r r台以 下に減圧し、 A rガスのみ用いて基体表面をエッチングしてから、 A rガスのみ 用いて非磁性体層及び前記強磁性体層をスパッ夕法により成膜した磁気抵抗素子 よりも、 高い MR比を有する磁気抵抗素子が得られる。
さらに、 前記プラズマエッチング処理する工程、 及び、 前記スパッタ法により 成膜する工程において、 前記ガス aを導入した後の成膜室内の到達真空度を、 3 X 10_6To r r以上 2 X 10_5To r r以下とした場合、 成膜室内の到達真空 度を 1 0_9To r r台以下に減圧し、 A rガスのみ用いて基体表面をエッチング してから、 A rガスのみ用いて非磁性体層及び前記強磁性体層をスパッ夕法によ り成膜した磁気抵抗素子に比べて、 2倍以上の MR比を有する磁気抵抗素子の作 製が可能となる。 発明の実施の形態
本発明に係る磁気抵抗素子の製造方法を実施するための好適な成膜装置として は、 例えば図 5及び図 6に示す対向ターゲッ ト式 D. C. スパッタリ ング装置 (大阪真空機器製作所製） が挙げられる。 図 5は装置の真空排気系統図であり、 図 6は図 5に示した装置のスパッタ室内部を上方から見た概略断面図である。 図 5において、 501はロードロック室、 502はスパッ夕室、 503はゲ一 卜バルブ、 504は基体を移動させる手段、 505はターボ分子ポンプ、 506 はスクロール真空ポンプ、 507は補助バルブ、 508はリークバルブ、 509 は可変リークバルブ、 5 10は高純度 N 2ガス供給ライン、 51 1は複合分子ポ ンプ、 51 2はモレキュラードラッグポンプ、 51 3はスクロール真空ポンプ、 5 14はイオンゲージ、 5 15はピラニーゲージ、 5 1 6は補助バルブ、 517 及び 5 18はリークバルブ、 51 9は可変リークバルブ、 520及び 52 1は高 純度 A rガス供給ラインである。
図 6において、 601は基体、 602は基体ホルダ一、 603は C o成膜室、 604は C u成膜室、 605 a、 605 bはシャツ夕、 606 a、 606 bは防 着板、 607は C oターゲッ ト、 608は磁石、 609は C uターゲッ ト、 6 10は磁石、 61 1は交流電源、 6 1 2、 61 3は直流電源、 614、 6 1 5 は力ソードである。
図 5及び図 6に示すような対向夕一ゲッ ト式スパッタリング装置は、 2枚の同 寸法の平板夕一ゲッ トが向かい合って配置されており、 プラズマ収束磁界は夕一 ゲッ 卜に垂直に印加されるように、 永久磁石が力ソード内に配置されている。 両 ターゲッ トは、 ターゲッ トから放出され、 陰極降下部で加速された高速 7電子 (2次電子） に対して反射電極として働くため、 この 2次電子は両ターゲッ ト間 に閉じこめられ、 ターゲッ ト間の外に配置された基体への 2次電子衝撃が抑制さ れる。 また、 空間内で往復運動しながら、 プラズマ中の電子のエネルギーを高め たり、 あるいは雰囲気ガスと衝突することにより、 ガスのイオン化を促進し、 高 密度プラズマを形成する。 このような特徴により、 成膜中の基板温度の上昇が低 減でき、 一般のプレーナ一型マグネトロンスパッ夕装置に比べて、 低ガス圧での 成膜が可能であるという利点がある。
図 5の装置において、 成膜を行うスパッタ室 502の内壁には、 電界研磨及び クロム酸化不働態 （CRP) 処理を施し、 内壁からの放出ガスを低減している。 スパッタ室 502には、 オールメタルのゲートバルブ 503を介して、 ロード口 ック室 50 1を設けた。 これにより、 基体のセッティ ングの際に、 スノ、 ° ッ夕室 502を大気に開放することがないため、 真空度を保持することができる。 真空排気系には、 オイルを使用したポンプを用いると、 ロードロック室 501 ゃスパッタ室 502側へのォィル拡散により雰囲気や基体表面の清浄性が低下す ることが予測されるため、 すべてオイルフリーのポンプを用いた。 スパッ夕室 5 0 2には、 磁気軸受型複合分子ポンプ （大阪真空機器製作所製、 TG700M) 5 1 1、 モレキュラー ドラッグポンプ （アル力テル社製） 5 1 2及びスクロール 真空ポンプ （岩田塗装機工業社製、 ISP- 500) 5 1 3を用い、 ロードロ ック室 5 0 1には、 5 0 5は磁気軸受型ターボ分子ポンプ （荏原製作所製、 ET300) 及 びスクロール真空ポンプ （岩田塗装機工業社製、 ISP- 500) 5 0 6を用いて真空 排気を行った。 スパッ夕リングガスとしては、 不純物濃度が p p tのオーダーで ある A rガスを用い、 C R P処理を施した S U S管 5 2 1を用いてスパック室 5 0 2の中に導入した。 ユースポィン 卜での不純物濃度は 1 p b程度であつ た。 A rガスの制御には、 内表面接ガス部に C R P処理を施したオートプレツシ ヤーレギユレ一夕 （不図示） とマスフローコントローラ （不図示） を用いた。 ス パッ夕室 5 0 2の真空度は、 ワイ ドレンジ電離真空計 （日電ァネルバ製、 MIG - 430) 5 1 4及びビラ二一真空計 （ライボルト社製、 TM20) 5 1 5を用いて計測 し、 ロー ドロック室 5 0 1の真空度は、 ワイ ドレンジ電離真空計 （不図示） を用 いて計測した。
図 6は、 図 5のスパッタ室 5 0 2の内部を真上から見た概略断面図である。 ス パッ夕室の中央にある基体ホルダー 6 0 2を回転させることにより、 基体 6 0 1 の上に多層膜を作製することができる。 ターゲッ ト間距離は 1 0 O mm、 ターゲ ッ 卜中心と基体との距離は 9 O mmとした。 また、 プラズマ収束磁界はターゲッ 卜に垂直に印加されているため、 基体表面位置には、 基体面内に約 3 O O eの漏 れ磁界が存在している。 成膜時において、 基体表面位置の漏れ磁界の方向が、 基 体 6 0 1を回転させても同じ方向になるように永久磁石 6 0 8又は 6 1 0を配置 した。 基体ホルダー 6 0 2の回転、 シャツ夕 6 0 5 a又は 6 0 5 bの開閉は、 回 転導入機 （不図示） を介して、 ステッ ピングモータ一 （不図示） で制御した。 図面の簡単な説明
図 1は、 スパッ夕室の到達真空度と、 作製した磁気抵抗素子の M R比との関係 を示すグラフである。
図 2は、 スパッタ室の到達真空度と、 作製した磁気抵抗素子の最表面の粗さと の関係を示すグラフである。
図 3は、 プラズマエッチング処理する工程、 及び、 スパッ夕法により成膜する 工程において大気からなるガス aを導入したとき、 スパッタ室の中の雰囲気を四 重極型質量分析計により測定した結果を示すグラフである。
図 4は、 プラズマエッチング処理する工程、 及び、 スパッ夕法により成膜する 工程において窒素 ( N ) ガスからなるガス aを導入したとき、 スパッタ室の中 の雰囲気を四重極型質量分析計により測定した結果を示すグラフである。
図 5は、 本発明に係る磁気抵抗素子の製造方法を実施するための好適な成膜装 置の真空排気系統図である。
図 6は、 図 5に示した装置のスパッ夕室内部を上方から見た概略断面図であ る。
(符号の説明）
5 0 1 ロードロック室、
5 0 2 スパッタ室、
5 0 3 ゲ一卜バルブ、
5 0 4 基体を移動させる手段、
5 0 5 ターボ分子ポンプ、
5 0 6 スクロール真空ポンプ、
5 0 7 補助バルブ、
5 0 8 リークバルブ、
5 0 9 可変リークバルブ、
5 1 0 高純度 N。ガス供給ライン、
5 1 1 複合分子ポンプ、
5 1 2 モレキュラー ドラッグポンプ、
5 1 3 スクロール真空ポンプ、
5 1 4 イオンゲージ、
5 1 5 ビラ二一ゲージ、
5 1 6 補助バルブ、
5 1 7、 5 1 8 リークバルブ、 5 1 9 可変リークバルブ、
520、 52 1 高純度 A rガス供給ライン、
601 基体、
602 基体ホルダ一、
603 C o成膜室、
604 Cu成膜室、
605 シャツ夕、
606 防着板、
607 C oターゲッ ト、
608 磁石、
609 Cuターゲッ ト、
610 磁石、
61 1 交流電源、
612、 61 3 直流電源、
614, 6 1 5 力ソード。 発明を実施するための最良の形態
以下に実施例をあげて本発明をより詳細に説明するが、 本発明がこれら実施例 に限定されることはない。
(実施例 1 )
本例では、 基体の表面上に、 C uからなる非磁性体層を挟んで C oからなる強 磁性体層を複数回積層した構造体からなる磁気抵抗素子を作製する際、
(1) C u層及び C o層を製造する成膜室内の到達真空度を 10— 9To r r台以 下に減圧した後、
(2) 成膜室内に少なくとも酸素又は水を含むガス aとして大気を、 圧力が 10 — 9To r r台〜 10_4To r r台となるように適当量導入し、 さらに A rからな るガス bを導入して、 成膜室内の圧力を 3mTorrに固定し、 これらの混合ガスを 用い、 前記基体の表面に対して一定時間のプラズマェッチング処理をしてから、 (3) 前記成膜室内に、 前記ガス aと前記ガス bの混合ガスを導入し、 成膜室内 の圧力を 5mTorrに固定し、 所定のタ一ゲッ 卜をスパッタ リ ングすることによ り、 前記プラズマ処理を終えた基体上に前記非磁性体層及び前記強磁性体層を、 スパッタ法により成膜した。
上記 （ 1) 〜 （3) の工程は、 図 5及び図 6に示した対向夕一ゲッ 卜式 D. C. スパッタリ ング装置を用いて行った。
表 1は、 本例の磁気抵抗素子を製造する時の成膜条件である。
(表 1) 項 目 設 定 値
1丄 π U
基体の材質 S i (100) 単結晶
基体のサイズ、 形状 2 inch φ
基体の表面粗さ 0. 1 nm (R a)
_υ ，
エッチンク"処理前の到達真空度 (Tor r ) 2 x 10 J：固定
チンク"処理条件〉
•ェッチングガス 大気 （力"ス a) + A r (力"ス b) it) _ -Q , Λ -Λ
'力"ス a導入後の到達真空度 (Torr) 3. 5 x l 0 〜2 x l 0 4
•エッチンク"処理時の力"ス圧力 （mTorr) 3
=力 "ス a ^力 ス bの合計圧力
• エッチング処理時間 （秒） 120
• A rガス中の不純物濃度 1 Oppb以下 （Η20、 lppb)
•基体表面の直流電位 （V) 約一 300
20 •基体表面の保持温度 （°c) 20 (基板ホルダーを水冷）
、成膜処理条件〉
•成膜方法 対向タ-ケ ト式 D. C.ス A タリンク"法
•ターゲッ ト C o (純度： 99.9¾)
C u (純度： 99.999%)
■成膜ガス 大気 （力、'ス a) + A r (力"ス b)
25 •力"ス a導入後の到達真空度 (Torr) 3. 5 x 10— 9〜2 x 10一4
•成膜ガス圧力 （tnTorr) 5
=力 "ス aと力"ス bの合計圧力
• A rガス中の不純物濃度 1 Oppb以下 （H20く lppb)
-基体表面の保持温度 rc) 20 (基板ホルダ一を水冷） •成膜速度 （nraZ秒） 0. 1
•基板バイアス なし
、膜構成〉
Si(100)/(Co dCf)/Cu dCu)N— i/Co dCo Cu 3nm
• C o層膜厚 （dc。） = 1. 5 nm
• C u層膜厚 (dCu) = 1. 05 nm
•積層回数 （N) = 30
以下に、 本例の磁気抵抗素子の製造方法について、 手順を追って説明する。 括弧付き番号は、 その手順を表す。
(1) 基体としては、 S i (100) 単結晶 2インチゥヱハ基板を用いた。 基体 の表面粗さ、 すなわち、 平均中心線粗さ Raは、 0. l nmとした。
(2) 上記基体に対して、 後述する成膜の前に、 機械的及び化学的な手法による 洗浄処理と、 熱風などによる乾燥処理を行った。
(3) 上記の乾燥処理が済んだ基体 60 1を、 基板ホルダー 602にセッ 卜し た。 そして、 この基体 601がセッ トされた基板ホルダー 602を、 ロードロッ ク室 501の中にある基体支持台 （不図示） の上に配設した後、 ロードロック室
501内を減圧した。
(4 ) ロードロック室 501の内圧が 1 0_8T o r r台となった後、 ゲ一トバル ブ 503を開き、 口—ドロック室 501から、 常時 10— 9T o r r台の減圧状態 にあるスパッタ室 502の中へ、 基体を移動させる手段 504を用いて、 基体
60 1がセッ 卜された基板ホルダー 602を移動させた。 その後、 ゲ一トバルブ 503は閉じた。
基体ホルダ一 602は、 スパッタ室 502の中央部に配置されており、 材質が
5 U Sからなる回転可能な機能を備えている。
ここで、 中央部とは、 シャッター 605 a、 605 b及び防着板 606 a、
606 bにより、 C o膜作製用の成膜空間 1と C u膜作製用の成膜空間 2との間 に設けられた空間を指す。
(5) エッチングする基体 60 1 aを C o成膜室 603の側に移動し、 シャツ夕 606を開けた。
(6) スパッ夕室 502の中へ、 リークバルブ 5 1 9を介して大気 （力'、ス a) 導 入した。 その際、 導入後の到達真空度が 3. 5 X 1 0―。〜 2 X 10_4T o r r の範囲で一定の圧力なるようにした。
(7) さらに、 スパッタ室 502の中へ、 適当な流量の A rガス （ガス b) を導 入し、 エッチング処理時のガス圧力 （すなわち、 ガス aとガス bの合計圧力） を 3mTo r rに固定した。 基体 60 1を、 C o膜作製用の成膜空間 1を向く方向 (位置 A) とした。
(8) シャツ夕 606を開け、 基体ホルダー 602を介して基体 601 aに対し て、 交流電源 6 1 1から RFバイアスを印加することにより、 基体 601 aの表 面上にプラズマ放電を発生させて、 基体 601 aの表面をエッチング処理した。 但し、基体表面でプラズマ放電を起こすための種プラズマを生起するために、 放電用卜リガ （不図示） を用いた。 また、 基体表面でプラズマが放電していると き、 基体表面の直流電位は約— 300 Vであった。 基体のエッチング深さは 2 nmに固定した。 基体表面の保持温度は、 基板ホルダ一 502を水冷すること によって、 20°Cに保持した。
(9) 次に、 スパック室 502の中へ、 適当な流量の A rガス （ガス b) を導入 し、 成膜時のガス圧力 （すなわち、 ガス aとガス bの合計圧力） を 5mTo r r に固定した。
( 1 0 ) エッチッング処理後、 C oターゲッ ト 607 a、 607 bが設置された 力ソード 614 a、 6 14 bに、 DC電源 6 1 2から任意の電圧を印加してブラ ズマを発生させた。 また、 C uターゲッ ト 609 a、 609 bが設置された力 ソード 6 1 5 a、 61 5 bに、 D C電源 605から任意の電圧を印加してブラズ マを発生させた。 これにより、 C oターゲッ ト 607 a、 607 b、 及び、 C u 夕一ゲッ ト 609 a、 609 b力く、 スパッタリングされている状態とした。
( 1 1 ) 上記 （ 10 ) の状態を維持したまま、 シャツ夕一 605 aを開口し、 対 向した C oターゲッ ト 607 a、 607 bの中心線と平行した位置にある基体 601 aの表面上に、 膜厚 1. 5 nmの C o層を形成した。 膜厚は、 シャッター 605 aの開口している時間によって制御した。 (12) 基体ホルダ— 602を 1 80度回転させ、 基体 601 a力、 C u膜作製 用の成膜空間 2を向く方向 （位置 B) に移動した。
( 1 3 ) 上記 （ 10 ) の状態を維持したまま、 シャッター 605を開口し、 対向 した uターゲッ ト 60 9 a、 609 bの中心線と平行した位置にある基体 601 aの表面に C o層を形成した基体 601 aの表面上に、 膜厚 1. 05 nm の Cu層を形成した。 膜厚は、 シャッター 605の開口している時間によって制 御した。
(14) 再度、 基体ホルダー 602を回転して、 基体 601 aを、 再度 C o膜作 製用の成膜空間 1を向く方向 （位置 A) に移動させた。
(15) 上記工程 （1 1) 〜 （14) を 30回繰り返して、 表 1に示した膜構成 の磁気抵抗素子 （試料 ） を作製した。
また上記手順に従 L、、 ガス a導入後の到達真空度を 3. 5 X 10_9〜 2 X 1 0 "4To r rの範囲で変えて、 複数の試料 αを作製した。
尚、 ターゲッ 卜には、 不純物を極力抑えたものを用いた。 C o膜形成用の夕一 ゲッ 卜の不純物は F e : 80, C uく 100， N i : 600, 0 : 90， N< 10 ( t p pm) である。 C u膜形成用の夕一ゲッ 卜の不純物は、 N iく 0. 05, F e 0. 05， C < 1 , 0く 1， N、 l (wt p pm) である。
(比較例 1 )
本例では、 成膜室の到達真空度を 2 X 10_9〜4 X 10~°To r rの範囲で変 えて、 A rガスのみ用い、 基体表面のエッチング処理と、 基体上への C o層及び C u層の成膜処理とを行った点が実施例 1と異なる。 本例で作製した磁気抵抗素 子は試料; Sと呼称する。
他の点は、 実施例 1と同様とした。
図 1に、 作製した磁気抵抗素子の MR比を〇印 （試料 α) と參印 （試料 /3) で 示した。 図 1の横軸は、 成膜室の到達真空度であり、 特に試料ひの場合には、 ガ ス a導入後の到達真空度を示す。 図 1の縦軸は、 直流四端子法で測定した MR比 である。 測定時は、 前記構造体の膜面と平行、 力、つ、 磁気抵抗素子の中を流れる 電流と垂直、 となる方向に磁場 H (最大印加磁場 = 1 3 kO e) を印加した。 図 1から、 以下の実験結果がえられた。 ( 1 ) 従来例に相当する試料^では、 成膜室の到達真空度が下がるにつれて、 MR比が高まり、 2 x 10"9T o r rの試料 /3では 1 2%程度の MR比が得られ る。
(2) 本発明に係る試料ひでは、 成膜室の到達真空度が下がるにつれて、 MR比 が高まる傾向を示す。
(3) 特に、 試料ひの製造条件のうち、 プラズマエッチング処理する工程、 及 び、 スパッタ法により成膜する工程におけるガス a導入後の到達真空度を、 3 X 1 0— 7T o r r以上 8 X 10_5T o r r以下とした場合、 従来例において最大の MR比を示す 2 X 10"9T o r rの試料 3より高い MR比を有する磁気抵抗素子 が得られる。
(4) さらに、 試料 αの製造条件のうち、 プラズマエッチング処理する工程、 及 び、 スパッ夕法により成膜する工程におけるガス a導入後の到達真空度を、 3 X 1 0"6T o r r以上 2 x 1 0— 5T o r r以下とした場合には、 従来例における MR比の最大値 （2 x 10"9T o r rの試料 3の場合） の 2倍以上という優れた MR比を有する磁気抵抗素子が作製できる。
図 2は、 実施例 1において到達真空度を変化させて作製した試料ひに対して、 その最表面の粗さ （平均中心線粗さ ： R a [nm] ) を原子間力顕微鏡 (AFM) で調べた結果を示すグラフである。
図 2から、 高い MR比が得られたガス a導入後の到達真空度において、 試料ひ の最表面の粗さが小さくなることが分かった。 ガス aとして用いた大気中には、 酸素 (02) が含まれていることから、 C o層及び C u層を構成する結晶粒の表 面あるいは結晶粒間が酸化され、 このような表面粗さの低下が生じたと考えた。 すなわち、 高い MR比という優れた磁気特性を示す試料ひ （ガス a導入後の到 達真空度が 3 X 10— 7To r r以上 8 X 10— 5To r r以下の場合） では、 結晶 粒子内部までは酸化しておらず、 強磁性体層を構成する結晶拉子が、 酸素によつ て分離された島状構造のような形態にあると思われる。 しかし、 MR比が大幅に 減少した試料 α (ガス a導入後の到達真空度が 2 X 1 0— 4To r rの場合） で は、 結晶粒子内部まで酸化が進むため、 MR比が劣化したものと推察された。 図 3は、 実施例 1において、 プラズマエッチング処理する工程、 及び、 スパッ 夕法により成膜する工程において大気からなるガス aを導入したとき、 スパッタ 室の中の雰囲気を四重極型質量分析計により測定した結果である。
図 3から、 スパッタ室内への大気の導入量を増やすにつれて、 スパッタ室内で は、 窒素 （N0) 、 酸素 （02) 及び水 （H20) が主に増えていることが分かつ た。
(比較例 2 )
本例では、 プラズマエッチング処理する工程、 及び、 スパッタ法により成膜す る工程において導入するガス aを、 大気から窒素 （N2) ガスに変えた点が実施 例 1と異なる。 本例で作製した磁気抵抗素子は試料 7と呼称する。
他の点は、 実施例 1と同様とした。
ガス aを大気から窒素 （N0) ガスに変えて作製した磁気抵抗素子 （試料 7 ) は、 実施例 1で得られた試料 αが示すような MR比の増大傾向 （図 1の〇印） は 認められず、 比較例 1の試料 ;3と同様の M R比増減傾向 （図 1の參印） であつ た。
図 4は、 本例において、 プラズマエッチング処理する工程、 及び、 スパッタ法 により成膜する工程において窒素 （N9) ガスからなるガス aを導入したとき、 スパッタ室の中の雰囲気を四重極型質量分析計により測定した結果である。 図 4から、 スパッタ室内への窒素 (N2) ガスの導入量を増やすにつれて、 ス パッタ室内では、 図 3と同レベルで窒素 （N2) のみ増えていることが分かつ た。
以上の結果から、 実施例 1においてガス aとして大気を導入した効果は、 大気 中に含まれる窒素 （N2) ガスの効果ではないことが分かった。 すなわち、 実施 例 1の大気導入効果は、 少なくとも酸素 （02) 及び水 （H。0) を導入した効果 であると考えた。
また、 比較例 1の場合にも各到達真空度に相当する大気が含まれているが、 実 施例 1の場合に比べて、 残存する水 （HnO ) の量が 1桁以上多いことも判明し た。
従って、 実施例 1に示した本発明に係る磁気抵抗素子の製造方法を用いたとき のみ、 すなわち、 超清浄な空間内に、 制御された量の少なくとも酸素 （o2) 及 び水 （H20 ) を含むガス aを導入した場合のみ、 高い M R比を有する磁気抵抗 素子が得られることが分かつた。 産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明によれば、 磁気信号の再生をより高感度に行える 高い M R比を有する磁気抵抗素子の製造方法がえられる。
本発明に係る磁気抵抗素子の製造方法を用いることで、 さらに高記録密度化に 対応可能な M Rへッ ドを安定して製造することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 基体の表面上に、 非磁性体層を挟んで強磁性体層を複数回積層した構造体 からなる磁気抵抗素子の製造方法が、
前記非磁性体層及び前記強磁性体層を作製する成膜室内の到達真空度を 1 0―
9 T o r r台以下に減圧する工程と、
前記成膜室内に少なくとも酸素又は水を含むガス aを導入し、 成膜室内の到達 真空度を 1 0 Τ ο !· r台より高い一定圧力となるように変更した後、 A rから なるガス bを導入し、 前記ガス aと前記ガス bの混合ガスを用いて、 前記基体の 表面をプラズマエッチング処理する工程と、
前記成膜室内において、 前記ガス aと前記ガス bの混合ガスを用い、 所定の ターゲッ 卜をスパッタリングすることにより、 前記ブラズマ処理を終えた基体上 に前記非磁性体層及び前記強磁性体層を、 スパッタ法により成膜する工程と、 を有することを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。
2 . 前記プラズマエッチング処理する工程、 及び、 前記スパック法により成膜 する工程において、 前記ガス aを導入した後の成膜室内の到達真空度が、 3 X
1 0 "7 T o r r以上 8 x 1 0 ~5 T ο r r以下であることを特徴とする請求項 1に 記載の磁気抵抗素子の製造方法。
3 . 前記プラズマエッチング処理する工程、 及び、 前記スパック法により成膜 する工程において、 前記ガス aを導入した後の成膜室内の到達真空度が、 3 x 1 0— 6T o r r以上 2 X 1 0 o r r以下であることを特徴とする請求項 1に 記載の磁気抵抗素子の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7418777B2 (en) 2000-03-29 2008-09-02 Tdk Corporation Method on manufacturing spin valve film

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002150553A (ja) * 2000-11-09 2002-05-24 Fuji Electric Co Ltd 磁気記録媒体およびその製造方法
JPWO2004051629A1 (ja) * 2002-12-05 2006-04-06 松下電器産業株式会社 磁気ディスク装置及びその製造方法
US20050056535A1 (en) * 2003-09-15 2005-03-17 Makoto Nagashima Apparatus for low temperature semiconductor fabrication
US6962648B2 (en) * 2003-09-15 2005-11-08 Global Silicon Net Corp. Back-biased face target sputtering
US20060249370A1 (en) * 2003-09-15 2006-11-09 Makoto Nagashima Back-biased face target sputtering based liquid crystal display device
ATE388486T1 (de) * 2005-01-25 2008-03-15 Siemens Ag Wafertisch zum bereitstellen von elektrischen bauelementen und vorrichtung zum bestücken von substraten mit den bauelementen
US20070131538A1 (en) * 2005-12-13 2007-06-14 Makoto Nagashima Systems and methods for back-biased face target sputtering
US8395199B2 (en) 2006-03-25 2013-03-12 4D-S Pty Ltd. Systems and methods for fabricating self-aligned memory cell
US7932548B2 (en) 2006-07-14 2011-04-26 4D-S Pty Ltd. Systems and methods for fabricating self-aligned memory cell
US8454810B2 (en) 2006-07-14 2013-06-04 4D-S Pty Ltd. Dual hexagonal shaped plasma source
CN101517768B (zh) * 2006-09-13 2010-12-22 佳能安内华股份有限公司 磁阻效应元件制造方法和用于制造磁阻效应元件的多腔设备
US8308915B2 (en) * 2006-09-14 2012-11-13 4D-S Pty Ltd. Systems and methods for magnetron deposition
EP2211968B1 (en) 2007-10-22 2020-02-26 Bridgepoint Medical, Inc. Devices for crossing chronic total occlusions

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05234754A (ja) * 1992-02-21 1993-09-10 Toshiba Corp 積層膜
JPH06244028A (ja) * 1993-01-15 1994-09-02 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 磁性積層構造体及びその製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5794621U (ja) * 1980-11-27 1982-06-10
DE3628399A1 (de) * 1985-08-27 1987-03-05 Rca Corp Verfahren zum herstellen eines dielektrischen films auf einem halbleiterkoerper und danach hergestelltes halbleiterbauelement
US5666247A (en) * 1994-02-04 1997-09-09 Seagate Technology, Inc. No-field, low power FeMn deposition giving high exchange films
US6361618B1 (en) * 1994-07-20 2002-03-26 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for forming and maintaining high vacuum environments
US6024885A (en) * 1997-12-08 2000-02-15 Motorola, Inc. Process for patterning magnetic films
US6095160A (en) * 1998-04-06 2000-08-01 Chu; Xi In-situ magnetron assisted DC plasma etching apparatus and method for cleaning magnetic recording disks

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05234754A (ja) * 1992-02-21 1993-09-10 Toshiba Corp 積層膜
JPH06244028A (ja) * 1993-01-15 1994-09-02 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 磁性積層構造体及びその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP0971380A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7418777B2 (en) 2000-03-29 2008-09-02 Tdk Corporation Method on manufacturing spin valve film

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