JPH0593270A - 結晶性薄膜およびその製造方法 - Google Patents
結晶性薄膜およびその製造方法Info
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- JPH0593270A JPH0593270A JP4035166A JP3516692A JPH0593270A JP H0593270 A JPH0593270 A JP H0593270A JP 4035166 A JP4035166 A JP 4035166A JP 3516692 A JP3516692 A JP 3516692A JP H0593270 A JPH0593270 A JP H0593270A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
- H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
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- H01F10/126—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys containing rare earth metals
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁気特性に優れた薄膜を提供する。
【構成】 Sm2-δ1 Fe17- δ2 X3-δ3 (Xは窒
素、炭素、水素を示し、δ1 、δ2 、δ3 は−1から+
1である。)で示される結晶性薄膜、およびSm2-δ1
Fe17- δ2 Xδ4 (δ4 は0から3である。)で示さ
れるターゲットにイオンビームを照射して、ターゲット
からのスパッタ原子を加熱基板上に到達させ、同時に、
窒素、炭素または水素からなる結晶格子間イオンビーム
を該加熱基板に、スパッタリングを起こさないパワーレ
ベルで照射して、該ターゲットおよび結晶格子間イオン
ビームの両者からの原子を含有する薄膜を基板上に形成
させる。 【効果】 磁気特性に優れ、磁気記録あるいは光磁気記
録用の媒体への応用が可能な薄膜が得られる。
素、炭素、水素を示し、δ1 、δ2 、δ3 は−1から+
1である。)で示される結晶性薄膜、およびSm2-δ1
Fe17- δ2 Xδ4 (δ4 は0から3である。)で示さ
れるターゲットにイオンビームを照射して、ターゲット
からのスパッタ原子を加熱基板上に到達させ、同時に、
窒素、炭素または水素からなる結晶格子間イオンビーム
を該加熱基板に、スパッタリングを起こさないパワーレ
ベルで照射して、該ターゲットおよび結晶格子間イオン
ビームの両者からの原子を含有する薄膜を基板上に形成
させる。 【効果】 磁気特性に優れ、磁気記録あるいは光磁気記
録用の媒体への応用が可能な薄膜が得られる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜およびその製造方法
に関し、磁気特性を有する固体薄膜とその製造方法に関
する。
に関し、磁気特性を有する固体薄膜とその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】イオンビームにて薄膜を形成する方法
は、固体薄膜を得るうえで良好な制御性と再現性に優れ
最も有効な方法である。種々のイオンビームスパッタ法
がIonBeam Assisted Field G
rowth,T.Itoh,Ed.,Elsevie
r,New York,pp.1−8(1989)に記
載されている。
は、固体薄膜を得るうえで良好な制御性と再現性に優れ
最も有効な方法である。種々のイオンビームスパッタ法
がIonBeam Assisted Field G
rowth,T.Itoh,Ed.,Elsevie
r,New York,pp.1−8(1989)に記
載されている。
【0003】Nagakubo,M.らのIEEE T
rans.Magn.,25(5)3892−3895
はセミハードな磁気特性を持つイオン窒化物薄膜を2つ
のイオンビームスパッタリングを用い、更にアニールす
ることにより得ている。NaoeらのJ.Appl.P
hys.,64(10)5449−51(1988)は
2つのイオンビームスパッタリングの際、窒素イオンを
周期的に照射することにより低窒素量の鉄薄膜を得るこ
とを開示している。
rans.Magn.,25(5)3892−3895
はセミハードな磁気特性を持つイオン窒化物薄膜を2つ
のイオンビームスパッタリングを用い、更にアニールす
ることにより得ている。NaoeらのJ.Appl.P
hys.,64(10)5449−51(1988)は
2つのイオンビームスパッタリングの際、窒素イオンを
周期的に照射することにより低窒素量の鉄薄膜を得るこ
とを開示している。
【0004】米国合衆国特許第4、484、995号は
高磁気異方性材料を熱的に制御したスパッタリングを教
示している。SmおよびFeの2つのターゲットで加熱
基板上に堆積してSm2 Fe2 薄膜を得ている。磁気デ
ータ記録用光磁気記録デバイスへの応用に有用な材料は
一般に高いキュリー温度、単位体積あたりの自発磁化モ
ーメントおよび容易な一軸異方性を有する。Y2 Fe1
7、 Sm2 Fe17、Nd2 Fe17のような鉄系の金属
間化合物がこのような用途に検討されてきたものの、そ
の極端に低いキュリー温度の故に実現されなかった。X
iang−ZhongらのJ.Mater.Sci.,
23(1),329−331(1988)は結晶格子間
(interstitial)に水素を導入してキュリ
ー温度(Tc)を上昇させてはいるものの、一軸異方性
は現実の応用に十分なほど強くはないことを記述してい
る。結晶格子間に炭素を導入することも同様である。
高磁気異方性材料を熱的に制御したスパッタリングを教
示している。SmおよびFeの2つのターゲットで加熱
基板上に堆積してSm2 Fe2 薄膜を得ている。磁気デ
ータ記録用光磁気記録デバイスへの応用に有用な材料は
一般に高いキュリー温度、単位体積あたりの自発磁化モ
ーメントおよび容易な一軸異方性を有する。Y2 Fe1
7、 Sm2 Fe17、Nd2 Fe17のような鉄系の金属
間化合物がこのような用途に検討されてきたものの、そ
の極端に低いキュリー温度の故に実現されなかった。X
iang−ZhongらのJ.Mater.Sci.,
23(1),329−331(1988)は結晶格子間
(interstitial)に水素を導入してキュリ
ー温度(Tc)を上昇させてはいるものの、一軸異方性
は現実の応用に十分なほど強くはないことを記述してい
る。結晶格子間に炭素を導入することも同様である。
【0005】或る希土類金属の金属間化合物の格子に結
晶格子間窒素を導入すると、強い一軸異方性を維持しな
がらTcを上昇さすことが見出された。Coeyらの
J.Phys.condensed Matter,2
(30),6465(1990)では、SmおよびYF
e窒化物の粉末がその対応する金属間化合物である鉄化
合物の微粉を、熱ピエゾ分析計中でアンモニアあるいは
窒素存在下、450〜650℃で加熱して得ている。
晶格子間窒素を導入すると、強い一軸異方性を維持しな
がらTcを上昇さすことが見出された。Coeyらの
J.Phys.condensed Matter,2
(30),6465(1990)では、SmおよびYF
e窒化物の粉末がその対応する金属間化合物である鉄化
合物の微粉を、熱ピエゾ分析計中でアンモニアあるいは
窒素存在下、450〜650℃で加熱して得ている。
【0006】しかし、多くの用途には粉末状は適切では
なく薄膜が好まれる。例えば、光磁気記録用の磁気ディ
スクでは、磁気物質は5ミクロン以下の薄膜の形態が望
まれる。薄膜の製造にとって、窒素あるいは水素、炭素
のような他の結晶格子間の不純物が存在することは好ま
しくないことはよく知られている。
なく薄膜が好まれる。例えば、光磁気記録用の磁気ディ
スクでは、磁気物質は5ミクロン以下の薄膜の形態が望
まれる。薄膜の製造にとって、窒素あるいは水素、炭素
のような他の結晶格子間の不純物が存在することは好ま
しくないことはよく知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、結晶
格子間の窒素、水素あるいは炭素を有する金属間化合物
結晶性薄膜を得ることにあり、また、イオンビームスパ
ッタリング法によりかかる薄膜を得ることにある。
格子間の窒素、水素あるいは炭素を有する金属間化合物
結晶性薄膜を得ることにあり、また、イオンビームスパ
ッタリング法によりかかる薄膜を得ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記組
成式(1)で示されることを特徴とする結晶性薄膜。
成式(1)で示されることを特徴とする結晶性薄膜。
【化3】Sm2-δ1 Fe17- δ2 X3-δ3・・・(1) (式中、Xは窒素、炭素または水素を示し、δ1 、δ2
、δ3 は各々独立して−1から+1である。)および a)下記組成式(2)で示されるターゲットにイオンビ
ームを照射して、ターゲットからのスパッタ原子を加熱
基板上に到達させ、
、δ3 は各々独立して−1から+1である。)および a)下記組成式(2)で示されるターゲットにイオンビ
ームを照射して、ターゲットからのスパッタ原子を加熱
基板上に到達させ、
【化4】Sm2-δ1 Fe17- δ2 Xδ4 ・・・(2) (式中、Xは窒素、炭素または水素を示し、δ1 、δ2
は各々独立して−1から+1であり、δ4 は0から3で
ある。) b)同時に、窒素、炭素または水素からなる結晶格子間
イオンビームを該加熱基板に、スパッタリングを起こさ
ないパワーレベルで照射して、該ターゲットおよび結晶
格子間イオンビームの両者からの原子を含有する薄膜を
基板上に形成させることを特徴とする結晶性薄膜の製造
方法に存する。
は各々独立して−1から+1であり、δ4 は0から3で
ある。) b)同時に、窒素、炭素または水素からなる結晶格子間
イオンビームを該加熱基板に、スパッタリングを起こさ
ないパワーレベルで照射して、該ターゲットおよび結晶
格子間イオンビームの両者からの原子を含有する薄膜を
基板上に形成させることを特徴とする結晶性薄膜の製造
方法に存する。
【0009】本発明の結晶性薄膜は、上記組成式
(1)、すなわち、Sm2-δ1 Fe17- δ2 X3-δ3 で
示される組成を有するが、δ1 、δ2 、δ3 は各々独立
して−1から+1の値を取り得る。このうち、δ1 およ
びδ2 は好ましくは約0であり、δ3 は、Sm2 Fe17
の基本構造に結晶格子間的に導入される窒素、炭素ある
いは水素の量に従って示される範囲で変動する。
(1)、すなわち、Sm2-δ1 Fe17- δ2 X3-δ3 で
示される組成を有するが、δ1 、δ2 、δ3 は各々独立
して−1から+1の値を取り得る。このうち、δ1 およ
びδ2 は好ましくは約0であり、δ3 は、Sm2 Fe17
の基本構造に結晶格子間的に導入される窒素、炭素ある
いは水素の量に従って示される範囲で変動する。
【0010】薄膜の最低膜厚は通常約0.1ミクロンで
あるが、膜厚は約0.01ミクロンから約1ミクロンの
間で変動し得る。実用上最も好ましい膜厚は約0.05
〜約0.1ミクロンである。本薄膜は、面内方向の保磁
力が1.0KOe以上を有する。高いキュリー温度、例
えば200℃以上と強い一軸磁気異方性の最善の組合せ
は、式(1)のXがNのときである。最適の磁気特性の
為に好ましい組成はSm2 Fe17N3 である。
あるが、膜厚は約0.01ミクロンから約1ミクロンの
間で変動し得る。実用上最も好ましい膜厚は約0.05
〜約0.1ミクロンである。本薄膜は、面内方向の保磁
力が1.0KOe以上を有する。高いキュリー温度、例
えば200℃以上と強い一軸磁気異方性の最善の組合せ
は、式(1)のXがNのときである。最適の磁気特性の
為に好ましい組成はSm2 Fe17N3 である。
【0011】本発明は更には上述の薄膜の製造方法であ
る。本発明の結晶性薄膜は、不活性ガスイオンを照射し
てターゲットから原子が放出される、イオンビームスパ
ッタリングとして当技術分野で公知の技術を改良して適
用することにより製造される。イオンビームデポジショ
ンの一般的方法およびこれに有用な装置は知られてお
り、例えば、「Ion Beam Assisted
Film Groth」,T.Itoh,Ed.,El
sevier,New York,pp.1−8,19
89に記載されている。
る。本発明の結晶性薄膜は、不活性ガスイオンを照射し
てターゲットから原子が放出される、イオンビームスパ
ッタリングとして当技術分野で公知の技術を改良して適
用することにより製造される。イオンビームデポジショ
ンの一般的方法およびこれに有用な装置は知られてお
り、例えば、「Ion Beam Assisted
Film Groth」,T.Itoh,Ed.,El
sevier,New York,pp.1−8,19
89に記載されている。
【0012】本発明によれば、結晶性薄膜は、少なくと
も部分的な減圧下でイオンビームをSm2-δ1 Fe17-
δ2 Xδ4 (Xは窒素、炭素または水素を示し、δ1 、
δ2は各々独立して−1から+1であり、δ4 は約0か
ら3である)の組成のターゲットに照射して製造され
る。SmおよびFe原子は加熱された基板上にスパッタ
され、同時に加熱基板上に照射する結晶格子間イオンビ
ームにより、Sm2-δ1Fe17- δ2 X3-δ3 の薄膜が
基板上に形成される。
も部分的な減圧下でイオンビームをSm2-δ1 Fe17-
δ2 Xδ4 (Xは窒素、炭素または水素を示し、δ1 、
δ2は各々独立して−1から+1であり、δ4 は約0か
ら3である)の組成のターゲットに照射して製造され
る。SmおよびFe原子は加熱された基板上にスパッタ
され、同時に加熱基板上に照射する結晶格子間イオンビ
ームにより、Sm2-δ1Fe17- δ2 X3-δ3 の薄膜が
基板上に形成される。
【0013】図1は、本発明を実施するためのイオンビ
ーム装置の概要を示す模式図である。図1に従って説明
すると、結晶性薄膜を製造する本発明の方法は、減圧下
イオンビーム1をイオンビーム源2からSm2-δ1 Fe
17- δ2 Xδ4 からなる好ましくはプレスされた粉末か
らなるターゲット3に照射することにより行われる。S
mイオン4およびFeイオン5はスパッタされ、Sm2-
δ1 Fe17- δ2 Xδ4 の基板6の表面上に放出され
る。基板6は、およそ550〜650℃の温度に予熱さ
れており、また同時に窒素、炭素または水素の結晶格子
間イオンビーム7が対応するイオンビーム源8から照射
される。かくしてSm2-δ1 Fe17- δ2X3-δ3 (X
はN,CまたはH)の組成の結晶性薄膜9が形成され
る。
ーム装置の概要を示す模式図である。図1に従って説明
すると、結晶性薄膜を製造する本発明の方法は、減圧下
イオンビーム1をイオンビーム源2からSm2-δ1 Fe
17- δ2 Xδ4 からなる好ましくはプレスされた粉末か
らなるターゲット3に照射することにより行われる。S
mイオン4およびFeイオン5はスパッタされ、Sm2-
δ1 Fe17- δ2 Xδ4 の基板6の表面上に放出され
る。基板6は、およそ550〜650℃の温度に予熱さ
れており、また同時に窒素、炭素または水素の結晶格子
間イオンビーム7が対応するイオンビーム源8から照射
される。かくしてSm2-δ1 Fe17- δ2X3-δ3 (X
はN,CまたはH)の組成の結晶性薄膜9が形成され
る。
【0014】ターゲットから金属イオンを放出さすイオ
ンビームは、好ましくは不活性ガスイオンビームであ
り、利便性と経済性の点からアルゴンが好ましい。ター
ゲットはSmおよびFe源を有することが必要であり、
任意成分としてN、CまたはHを要する。他の希土類元
素は本発明の薄膜組成の形成を阻害することがあるので
避けるのがよい。代表的なターゲットはSmおよびFe
混合粉末を、例えば600℃、例えば窒素雰囲気下で加
熱して、Sm2-δ1 Fe17- δ2 Xδ4 (ここで窒素存
在下ではXはN、δ4 は殆ど0)で表される粉末を簡便
に得ることができる。このようにSmとFe粉を予め反
応さすと、希望する薄膜とほぼ同じ量のSmおよびFe
原子を含むターゲットが得られる。
ンビームは、好ましくは不活性ガスイオンビームであ
り、利便性と経済性の点からアルゴンが好ましい。ター
ゲットはSmおよびFe源を有することが必要であり、
任意成分としてN、CまたはHを要する。他の希土類元
素は本発明の薄膜組成の形成を阻害することがあるので
避けるのがよい。代表的なターゲットはSmおよびFe
混合粉末を、例えば600℃、例えば窒素雰囲気下で加
熱して、Sm2-δ1 Fe17- δ2 Xδ4 (ここで窒素存
在下ではXはN、δ4 は殆ど0)で表される粉末を簡便
に得ることができる。このようにSmとFe粉を予め反
応さすと、希望する薄膜とほぼ同じ量のSmおよびFe
原子を含むターゲットが得られる。
【0015】イオンビームは市販のカウフマン(Kau
fman)源で容易に得られる。イオンビームのパワー
レベルは約500から1000eVであり、イオンビー
ム電流は約15から25mAである。結晶格子間イオン
ビームも同様に得られ、パワーレベルは約50から35
0eVであり、イオンビーム電流は約5から10mAで
ある。結晶格子間イオンビームのパワーは、結晶格子間
イオンビーム自体がスパッタリングを起こさない、すな
わち基板表面からSmまたはFeの飛散がないようにパ
ワー調節される。従って、結晶格子間イオンビームのパ
ワーはスパッタリング用イオンビームのパワーより低い
レベルに維持される。
fman)源で容易に得られる。イオンビームのパワー
レベルは約500から1000eVであり、イオンビー
ム電流は約15から25mAである。結晶格子間イオン
ビームも同様に得られ、パワーレベルは約50から35
0eVであり、イオンビーム電流は約5から10mAで
ある。結晶格子間イオンビームのパワーは、結晶格子間
イオンビーム自体がスパッタリングを起こさない、すな
わち基板表面からSmまたはFeの飛散がないようにパ
ワー調節される。従って、結晶格子間イオンビームのパ
ワーはスパッタリング用イオンビームのパワーより低い
レベルに維持される。
【0016】薄膜が堆積される基板としては、使用する
反応温度に耐え且つ堆積物と反応しない材料であればよ
い。代表的な基板としては、タンタル、マグネシウム酸
化物、水晶およびガラスが挙げられる。このうち好まし
くはタンタルである。本発明の方法は、減圧下、例えば
約1×10-6から1×10-7トールで行われ、イオンお
よびスパッタされた原子が移送される雰囲気が比較的純
粋に維持される。スパッタリング圧は代表的には10-3
トール、好ましくは10-4トールである。代表的な通常
のスパッタリングでは不活性ガスプラズマをターゲット
と基板の間に使用するのに対し、これでは本発明の組成
の有用な薄膜が得られない点で、本発明のプロセスは通
常のイオンビームスパッタリングとは異なる。本発明の
方法では不活性ガスプラズマは不要である。異なるパワ
ーの2つのビームは減圧下3cm未満の半径範囲に慎重
に照射され、そのうちの一本のビームがスパッタリング
に用いられる。後述の比較例は一本のイオンビームでス
パッタリングする方法であり、一本の不活性ガスイオン
ビームが基板上のターゲット粉末からSm、Feおよび
N原子をスパッタするために使用され、実質的に結晶格
子間原子の窒素のない薄膜を生成している。公知の方法
では窒素原子は、望ましい磁気特性を得るために必要な
ほどの深さまでSm/Fe基本の構造内を充分に深く侵
入することが出来ないと思われる。
反応温度に耐え且つ堆積物と反応しない材料であればよ
い。代表的な基板としては、タンタル、マグネシウム酸
化物、水晶およびガラスが挙げられる。このうち好まし
くはタンタルである。本発明の方法は、減圧下、例えば
約1×10-6から1×10-7トールで行われ、イオンお
よびスパッタされた原子が移送される雰囲気が比較的純
粋に維持される。スパッタリング圧は代表的には10-3
トール、好ましくは10-4トールである。代表的な通常
のスパッタリングでは不活性ガスプラズマをターゲット
と基板の間に使用するのに対し、これでは本発明の組成
の有用な薄膜が得られない点で、本発明のプロセスは通
常のイオンビームスパッタリングとは異なる。本発明の
方法では不活性ガスプラズマは不要である。異なるパワ
ーの2つのビームは減圧下3cm未満の半径範囲に慎重
に照射され、そのうちの一本のビームがスパッタリング
に用いられる。後述の比較例は一本のイオンビームでス
パッタリングする方法であり、一本の不活性ガスイオン
ビームが基板上のターゲット粉末からSm、Feおよび
N原子をスパッタするために使用され、実質的に結晶格
子間原子の窒素のない薄膜を生成している。公知の方法
では窒素原子は、望ましい磁気特性を得るために必要な
ほどの深さまでSm/Fe基本の構造内を充分に深く侵
入することが出来ないと思われる。
【0017】本発明の方法では堆積はホットな状態、す
なわち予め加熱された、好ましくは約550℃〜約65
0℃、さらに好ましくは約580℃〜約610℃に加熱
された基板上に行われ。これにより堆積は、適切な結晶
格子間原子の含有量および結果として望ましい磁気特性
を保証するに充分な高い温度となる。しかしあまりに高
いと薄膜が分解してしまう。後述の比較例2は、550
℃未満で行った時の例を示すもので、窒素含有量および
磁気特性は何れも低いものである。550℃未満では、
Sm/Feと窒素間の完全な反応は生じない。充分な窒
素が導入されなければ薄膜の磁気特性は悪くなる。
なわち予め加熱された、好ましくは約550℃〜約65
0℃、さらに好ましくは約580℃〜約610℃に加熱
された基板上に行われ。これにより堆積は、適切な結晶
格子間原子の含有量および結果として望ましい磁気特性
を保証するに充分な高い温度となる。しかしあまりに高
いと薄膜が分解してしまう。後述の比較例2は、550
℃未満で行った時の例を示すもので、窒素含有量および
磁気特性は何れも低いものである。550℃未満では、
Sm/Feと窒素間の完全な反応は生じない。充分な窒
素が導入されなければ薄膜の磁気特性は悪くなる。
【0018】本発明の薄膜は磁気記録および光磁気記録
用媒体等に有用である。また本発明の製造方法は望まし
い磁気特性を有する薄膜の製法として有用である。
用媒体等に有用である。また本発明の製造方法は望まし
い磁気特性を有する薄膜の製法として有用である。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明の要旨を越えない限り本発明はこれら実
施例により何ら制限を受けるものではない。 一般手順 実施例および比較例において、薄膜は図1の模式図に示
された形式の2イオンビームスパッタリング装置を使用
して製造した。この装置はターボポンプ式真空チャンバ
ーを有し、基準圧10-7から10-8トールで操作した。
ターゲットは、SmおよびFe粉末を600℃の窒素雰
囲気で加熱してSm、Feおよび少量の吸着窒素を含有
するバルク粉末としたものをプレスしたものである。プ
レスして直径7.5cm、厚さ0.5cmのディスクと
した。ディスクは水冷器を取り付けた銅製バッキングプ
レート上に載置した。スパッタリングの間、プレス粉末
ターゲットは銅製バッキングプレートの水冷器により周
囲の温度に維持された。基板としては市販の1cm四方
のタンタル箔を用いた。基板を550〜650℃に加熱
した銅製加熱ブロックに取り付け、この温度にスパッタ
リングの間維持された。
するが、本発明の要旨を越えない限り本発明はこれら実
施例により何ら制限を受けるものではない。 一般手順 実施例および比較例において、薄膜は図1の模式図に示
された形式の2イオンビームスパッタリング装置を使用
して製造した。この装置はターボポンプ式真空チャンバ
ーを有し、基準圧10-7から10-8トールで操作した。
ターゲットは、SmおよびFe粉末を600℃の窒素雰
囲気で加熱してSm、Feおよび少量の吸着窒素を含有
するバルク粉末としたものをプレスしたものである。プ
レスして直径7.5cm、厚さ0.5cmのディスクと
した。ディスクは水冷器を取り付けた銅製バッキングプ
レート上に載置した。スパッタリングの間、プレス粉末
ターゲットは銅製バッキングプレートの水冷器により周
囲の温度に維持された。基板としては市販の1cm四方
のタンタル箔を用いた。基板を550〜650℃に加熱
した銅製加熱ブロックに取り付け、この温度にスパッタ
リングの間維持された。
【0020】ターゲットのスパッタリングは、3cm焦
点のアルゴンイオンビーム源(米国カモンウエルス サ
イエンティフィク社製)を使用して行った。アルゴンイ
オンビーム源はターゲットより15cmとした。100
0eVのイオンエネルギーでイオン電流は20mAを使
用した。ターゲットの励起部は約4cmであった。薄膜
への窒素の導入は、基板を市販の1cmイオンビーム源
(米国カモンウエルスサイエンティフィク社製)を基板
より15cm離し、発生した窒素イオンで基板を照射し
て行った。窒素イオンエネルギーは、イオン電流を5m
Aの一定にして、50から350eVに変動させた。薄
膜堆積速度は約15から25オングストローム/分
(0.0015〜0.0025μm/分)であった。薄
膜の厚さは1000〜2000オングストローム(0.
1〜0.2μm)であった。
点のアルゴンイオンビーム源(米国カモンウエルス サ
イエンティフィク社製)を使用して行った。アルゴンイ
オンビーム源はターゲットより15cmとした。100
0eVのイオンエネルギーでイオン電流は20mAを使
用した。ターゲットの励起部は約4cmであった。薄膜
への窒素の導入は、基板を市販の1cmイオンビーム源
(米国カモンウエルスサイエンティフィク社製)を基板
より15cm離し、発生した窒素イオンで基板を照射し
て行った。窒素イオンエネルギーは、イオン電流を5m
Aの一定にして、50から350eVに変動させた。薄
膜堆積速度は約15から25オングストローム/分
(0.0015〜0.0025μm/分)であった。薄
膜の厚さは1000〜2000オングストローム(0.
1〜0.2μm)であった。
【0021】薄膜の分析は、市販のX線回折装置(米国
ウォルザム社製リガクX線回折装置)でCukα線(波
長λ=1.54オングストローム)を使用して構造解析
を行った。薄膜の組成は、市販のX線X線光電子分光装
置(XPS、米国マウンテンビュー社製 サーフェスサ
イエンスインストラメントXPSシステム)でAlのk
α線(1465eV)を使用してサンプルに1ミリ径の
ビームを照射して分析を行った。放出されたコアレベル
光電子のエネルギーと強度を検知した。サンプルの各成
分から放出された放出光電子のエネルギー/強度は各サ
ンプルの成分の濃度に関連する。薄膜の磁気特性は市販
の振動サンプル磁力計を用いて測定した。
ウォルザム社製リガクX線回折装置)でCukα線(波
長λ=1.54オングストローム)を使用して構造解析
を行った。薄膜の組成は、市販のX線X線光電子分光装
置(XPS、米国マウンテンビュー社製 サーフェスサ
イエンスインストラメントXPSシステム)でAlのk
α線(1465eV)を使用してサンプルに1ミリ径の
ビームを照射して分析を行った。放出されたコアレベル
光電子のエネルギーと強度を検知した。サンプルの各成
分から放出された放出光電子のエネルギー/強度は各サ
ンプルの成分の濃度に関連する。薄膜の磁気特性は市販
の振動サンプル磁力計を用いて測定した。
【0022】実施例1 上述の一般手順にある装置を、基準圧2X10-7トー
ル、チャンバー圧アルゴンのみ9X10-5トール、チャ
ンバー圧窒素のみ9X10-5トール、スパッタリング圧
2X10-4トールにセットした。タンタル箔の基板を5
90℃に加熱した。アルゴンイオンビーム源はイオンビ
ームエネルギー1000eV、イオンビーム電流20m
Aとした。窒素イオンビーム源はイオンビームエネルギ
ー100eV、イオンビーム電流5mAとした。スパッ
タリングは60分間行い、厚さ1550オングストロー
ム(0.155ミクロン)の薄膜が得られた。
ル、チャンバー圧アルゴンのみ9X10-5トール、チャ
ンバー圧窒素のみ9X10-5トール、スパッタリング圧
2X10-4トールにセットした。タンタル箔の基板を5
90℃に加熱した。アルゴンイオンビーム源はイオンビ
ームエネルギー1000eV、イオンビーム電流20m
Aとした。窒素イオンビーム源はイオンビームエネルギ
ー100eV、イオンビーム電流5mAとした。スパッ
タリングは60分間行い、厚さ1550オングストロー
ム(0.155ミクロン)の薄膜が得られた。
【0023】得られた薄膜はXPSで分析した結果、全
Sm/Fe/Nに対し、Sm12.94原子%、Fe7
7.03原子%、N10.03原子%で、すなわちSm
2.87Fe17.0N2.22であった。保磁力は垂直方向で0.
248kOe、面内方向で1.02kOeであった。磁
化、σS は、垂直方向で16emu/g、面内方向で5
4emu/gであった。
Sm/Fe/Nに対し、Sm12.94原子%、Fe7
7.03原子%、N10.03原子%で、すなわちSm
2.87Fe17.0N2.22であった。保磁力は垂直方向で0.
248kOe、面内方向で1.02kOeであった。磁
化、σS は、垂直方向で16emu/g、面内方向で5
4emu/gであった。
【0024】比較例1 上述の一般手順にある装置を、基準圧1X10-6トー
ル、チャンバー圧アルゴンのみ9X10-5トール、チャ
ンバー圧窒素のみは窒素ビームを使用しなかったので0
トール、スパッタリング圧9X10-5トールにセットし
た。タンタル箔の基板を580℃に加熱した。アルゴン
イオンビーム源はイオンビームエネルギー1000e
V、イオンビーム電流20mAとした。窒素イオンビー
ム源は使用しなかった。スパッタリングは70分間行
い、厚さ1590オングストローム(0.159ミクロ
ン)の薄膜が得られた。
ル、チャンバー圧アルゴンのみ9X10-5トール、チャ
ンバー圧窒素のみは窒素ビームを使用しなかったので0
トール、スパッタリング圧9X10-5トールにセットし
た。タンタル箔の基板を580℃に加熱した。アルゴン
イオンビーム源はイオンビームエネルギー1000e
V、イオンビーム電流20mAとした。窒素イオンビー
ム源は使用しなかった。スパッタリングは70分間行
い、厚さ1590オングストローム(0.159ミクロ
ン)の薄膜が得られた。
【0025】得られた薄膜はXPSで分析した結果、全
Sm/Fe/Nに対し、Sm25.6原子%、Fe7
4.4原子%、Nは0原子%で、すなわちSm5.8 Fe
17.0N0.0 であった。保磁力は垂直方向で0.298k
Oe、面内方向で0.073kOeであった。磁化、σ
S は、垂直方向で12emu/g、面内方向で20em
u/gであった。
Sm/Fe/Nに対し、Sm25.6原子%、Fe7
4.4原子%、Nは0原子%で、すなわちSm5.8 Fe
17.0N0.0 であった。保磁力は垂直方向で0.298k
Oe、面内方向で0.073kOeであった。磁化、σ
S は、垂直方向で12emu/g、面内方向で20em
u/gであった。
【0026】本比較例1は、窒素がターゲットのプレス
粉に存在していても、本発明に従って窒素イオンビーム
を使用しなければ結晶格子間原子の窒素はスパッタされ
て薄膜に入ることはないことを示す。 比較例2 上述の一般手順にある装置を、基準圧2X10-7トー
ル、チャンバー圧アルゴンのみ9X10-5トール、チャ
ンバー圧窒素のみ9X10-5、スパッタリング圧2X1
0-4トールにセットした。タンタル箔の基板を525℃
に加熱した。アルゴンイオンビーム源はイオンビームエ
ネルギー1000eV、イオンビーム電流20mAとし
た。窒素イオンビーム源はイオンビームエネルギー20
0eV、イオンビーム電流5mAで操作した。スパッタ
リングは60分間行い、厚さ1540オングストローム
(0.154ミクロン)の薄膜が得られた。
粉に存在していても、本発明に従って窒素イオンビーム
を使用しなければ結晶格子間原子の窒素はスパッタされ
て薄膜に入ることはないことを示す。 比較例2 上述の一般手順にある装置を、基準圧2X10-7トー
ル、チャンバー圧アルゴンのみ9X10-5トール、チャ
ンバー圧窒素のみ9X10-5、スパッタリング圧2X1
0-4トールにセットした。タンタル箔の基板を525℃
に加熱した。アルゴンイオンビーム源はイオンビームエ
ネルギー1000eV、イオンビーム電流20mAとし
た。窒素イオンビーム源はイオンビームエネルギー20
0eV、イオンビーム電流5mAで操作した。スパッタ
リングは60分間行い、厚さ1540オングストローム
(0.154ミクロン)の薄膜が得られた。
【0027】得られた薄膜はXPSで分析した結果、全
Sm/Fe/Nに対し、Sm9.61原子%、Fe8
3.8原子%、Nは6.59原子%で、すなわちSm1.
95Fe17.0N1.41で本願の組成範囲外であった。保磁力
は垂直方向で0.578kOe、面内方向で0.170
kOeであった。磁化、σS は、垂直方向で14emu
/g、面内方向で40emu/gであった。
Sm/Fe/Nに対し、Sm9.61原子%、Fe8
3.8原子%、Nは6.59原子%で、すなわちSm1.
95Fe17.0N1.41で本願の組成範囲外であった。保磁力
は垂直方向で0.578kOe、面内方向で0.170
kOeであった。磁化、σS は、垂直方向で14emu
/g、面内方向で40emu/gであった。
【0028】本比較例2は、本発明のプロセスで用いら
れるより低い温度では結晶格子間原子の窒素は充分な量
がスパッタされて薄膜に入ることはなく、その薄膜の磁
気特性は低いことを示す。
れるより低い温度では結晶格子間原子の窒素は充分な量
がスパッタされて薄膜に入ることはなく、その薄膜の磁
気特性は低いことを示す。
【0029】
【発明の効果】本発明の薄膜は、磁気特性に優れ磁気記
録あるいは光磁気記録用の媒体への応用が可能である。
また本発明の製造方法によれば磁気特性に優れた薄膜が
得られる。
録あるいは光磁気記録用の媒体への応用が可能である。
また本発明の製造方法によれば磁気特性に優れた薄膜が
得られる。
【図1】本発明の薄膜の製造方法を実施するために用い
られるイオンビーム装置の一例を示す摸式図である。
られるイオンビーム装置の一例を示す摸式図である。
1 スパッタリング用イオンビーム 2 イオンビーム源 3 ターゲット 6 基板 7 結晶格子間イオンビーム 9 結晶薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01F 10/14 7371−5E 41/18 7371−5E // G11B 11/10 A 9075−5D
Claims (2)
- 【請求項1】 下記組成式(1)で示されることを特徴
とする結晶性薄膜。 【化1】Sm2-δ1 Fe17- δ2 X3-δ3・・・(1) (式中、Xは窒素、炭素または水素を示し、δ1 、δ2
、δ3 は各々独立して−1から+1である。) - 【請求項2】 a)下記組成式(2)で示されるターゲ
ットにイオンビームを照射して、ターゲットからのスパ
ッタ原子を加熱基板上に到達させ、 【化2】Sm2-δ1 Fe17- δ2 Xδ4 ・・・(2) (式中、Xは窒素、炭素または水素を示し、δ1 、δ2
は各々独立して−1から+1であり、δ4 は0から3で
ある。) b)同時に、窒素、炭素または水素からなる結晶格子間
イオンビームを該加熱基板に、スパッタリングを起こさ
ないパワーレベルで照射して、該ターゲットおよび結晶
格子間イオンビームの両者からの原子を含有する薄膜を
基板上に形成させることを特徴とする結晶性薄膜の製造
方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US65944591A | 1991-02-22 | 1991-02-22 | |
US07/659445 | 1991-02-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0593270A true JPH0593270A (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=24645434
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4035166A Pending JPH0593270A (ja) | 1991-02-22 | 1992-02-21 | 結晶性薄膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0593270A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6242085B1 (en) | 1997-09-17 | 2001-06-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetic recording medium and method for producing the same |
JP2007238998A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Nippon Paint Co Ltd | 新規な複合化成皮膜およびそれを用いた複層塗膜 |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP4035166A patent/JPH0593270A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6242085B1 (en) | 1997-09-17 | 2001-06-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetic recording medium and method for producing the same |
JP2007238998A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Nippon Paint Co Ltd | 新規な複合化成皮膜およびそれを用いた複層塗膜 |
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