液体窒素温度成膜法による薄膜ヘッド用高飽和磁化軟磁性薄膜の開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650357
• 研究機関: 東京工芸大学
• 研究代表者: 星 陽一 東京工芸大学, 工学部, 教授 (20108228)
• 研究分担者: 清水 英彦 新潟大学, 工学部, 助教授 (00313502) ; 鈴木 英佐 東京工芸大学, 工学部, 助教授 (60113007)
• キーワード: スパッタ / 軟磁性薄膜 / 低電圧スパッタ / 高飽和磁化 / パルスプラズマ / 低温成膜 / 純鉄膜 / Fe-Co合金

研究概要

本研究では、2.2T以上の高飽和磁化軟磁性薄膜材料の開発を目的として通常のスパッタ法に比べて1/3以下の低い電圧でスパッタできる低電圧スパッタ法、液体窒素温度での膜堆積法、パルス電源により発生させたプラズマを用いたスパッタ法等を組み合わせた、新しいスパッタ膜堆積装置を製作するとともに、これを用いた軟磁性薄膜の実現を試みて来た。
昨年度までの研究で、純鉄ターゲットを用いた場合にも、100V以下の低電圧で、かつ1A以上のイオン電流でスパッタ可能な低電圧スパッタ装置(rf-dc結合形マグネトロンスパッタ装置で、(1)ターゲット上での磁界強度を0.14T以上に増強、(2)54.24MHzの高周波を使用)を実現するとともに、プラズマ密度をさらに上げた場合にも、安定にスパッタ可能な、パルススパッタ法を採用することで、従来のスパッタ法に比べて、堆積速度を落とさずに、高エネルギー粒子による衝撃ダメージが少ない薄膜作製法が実現できることを示してきた。
平成15年度は、本研究で実現したこの低電圧スパッタ法を用いて、主に純鉄膜やFe-Co膜の作製を室温および液体窒素温度での成膜を試み、従来のマグネトロンスパッタ法や対向ターゲット式スパッタ法との比較も試みた。
その結果、純鉄膜、Fe-Co合金膜、Ni-Fe膜の作製において、スパッタ電圧を低下させることで、(1)膜が基板より受ける圧縮応力を低下できること、(2)膜の最密面配向性が改善できること、(3)プラズマ密度を上げて低電圧で膜の作製を行うことにより、最密面の配向性は劣化するものの、結晶性の良好な純鉄膜が作製できることが明らかになった。この結果は100Vという低電圧でスパッタすることにより、数百eVの高エネルギー粒子による基板衝撃が無くなるために、応力が小さな配向性の良好な薄膜が得られることを示唆しており、良質な磁性薄膜を得るための方法として有望であることを明らかにすることができた。

研究成果

• [文献書誌] Yoichi Hoshi, Hiro-omi Kato, Kentaro Funatsu: "Structure and electrical properties of ITO thin films deposited at high rate by facing target sputtering"Thin Solid Films. 445. 245-250 (2003)
• [文献書誌] T.Takahashi, T.Nakano, Y.Hoshi, H.Shimizu: "High rate deposition of TiO2 thin films using pulse sputtering technique"Transaction of the Material Research Society of Japan. 28[4]. 1129-1132 (2003)
• [文献書誌] Hiro-omi Kato, Kentaro Funatsu, Yoichi Hoshi: "High rate deposition of ITO thin films on plastic substrate"Transaction of the Material Research Society of Japan. 28[4]. 1137-1140 (2003)
• [文献書誌] Yohei Kon, Yoichi Hoshi: "Iron thin films deposited by low voltage sputtering"Transaction of the Material Research Society of Japan. 28[4]. 1169-1172 (2003)
• [文献書誌] Yoichi Hoshi, Hidehiko Shimizu: "Low temperature deposition of Indium tin oxide thin films by low voltage sputtering in various rare gases"IEICE Trans.Electron.. 87-C,(2). 212-217 (2004)
• [文献書誌] Yoichi Hoshi, Tomoki Takahashi: "High rate sputter-deposition of TiO_2 films using oxide target"IEICE Trans.Electron.. 87-C,(2). 227-231 (2004)