JPH0243714A - Manufacture of ferrous magnetic thin film - Google Patents

Manufacture of ferrous magnetic thin film

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JPH0243714A
JPH0243714A JP63194991A JP19499188A JPH0243714A JP H0243714 A JPH0243714 A JP H0243714A JP 63194991 A JP63194991 A JP 63194991A JP 19499188 A JP19499188 A JP 19499188A JP H0243714 A JPH0243714 A JP H0243714A
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JP
Japan
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iron
raw material
gas
thin film
magnetic thin
Prior art date
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Pending
Application number
JP63194991A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Fujii
謙一 藤井
Toru Hori
徹 堀
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、磁気記録媒体あるいは、磁気記録用へノド材
として応用が期待されている鉄系磁性薄膜の製造方法に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a method for manufacturing an iron-based magnetic thin film, which is expected to be applied as a magnetic recording medium or a helix material for magnetic recording.

従来の技術 近年、マイクロ波を利用する電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマCVD装置(Electron Cyclotr
onResonance Plasma Enhanc
ed Chemical VapourDeposit
ion Apparatus、以下ECR−CVD装置
と略称する)による薄膜の製造が行われるようになって
きている。この方法によれば、比較的低いガス圧力(l
 O’ 〜104To r r)でも高密度のプラズマ
が得られ、低い基板温度でも良質の薄膜が得られること
が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, electron cyclotron resonance plasma CVD equipment (electron cyclotron resonance plasma CVD) using microwaves has been developed.
onResonance Plasma Enhancement
ed Chemical Vapor Deposit
ion apparatus (hereinafter abbreviated as ECR-CVD apparatus) has come to be used to manufacture thin films. According to this method, a relatively low gas pressure (l
It is known that a high-density plasma can be obtained even at a temperature of 0' to 104 Torr), and that a high-quality thin film can be obtained even at a low substrate temperature.

以下図面を参照しながら、従来のECR−CVD装置に
よる鉄系磁性薄膜の製造方法について説明する。
A method of manufacturing an iron-based magnetic thin film using a conventional ECR-CVD apparatus will be described below with reference to the drawings.

第2図は一般的な従来例の場合のECR−CVD装置の
模式図である。マイクロ波発振機9から出て導波管8を
経由してマイクロ波透過窓7を通゛過したマイクロ波は
磁場発生器6による磁界の存在するイオン化室13の中
でイオン化用ガス導入口10より導入されたガス(例え
ば、H2やN2)と反応してECRプラズマを発生させ
る。イオン引出し窓12を通って反応処理室5に進入し
たイオンシャワーは反応ガス導入口11より導入された
ガス、例えば、フェロセン(ビスシクロペンタジェニル
鉄、化学式は(C5H5)2Fe}と反応して基板1の
上に炭化鉄薄膜を成長させる。
FIG. 2 is a schematic diagram of a typical conventional ECR-CVD apparatus. The microwaves that come out of the microwave oscillator 9 and pass through the microwave transmission window 7 via the waveguide 8 enter the ionization gas inlet 10 in the ionization chamber 13 where a magnetic field from the magnetic field generator 6 exists. It reacts with the introduced gas (for example, H2 or N2) to generate ECR plasma. The ion shower that entered the reaction processing chamber 5 through the ion extraction window 12 reacts with the gas introduced from the reaction gas inlet 11, for example, ferrocene (biscyclopentadienyl iron, chemical formula is (C5H5)2Fe). An iron carbide thin film is grown on a substrate 1.

(例えば、日本物理学会誌22巻1983年L210、
松属、菊池) 発明が解決しようとする1題 しかしながら上記のような製造方法では、金属を含む原
料ガスが一種類であるため、磁性薄膜の各種特性(飽和
磁化、保磁力、耐久性など)を制御するのに限界が生し
ていた。
(For example, Journal of the Physical Society of Japan, Volume 22, 1983, L210,
However, in the above manufacturing method, only one type of raw material gas containing metal is used, so various characteristics of the magnetic thin film (saturation magnetization, coercive force, durability, etc.) There were limits to controlling the

本発明は上記問題点に鑑み、目的にあった高性能な磁性
薄膜を作成する鉄系磁性薄膜の製造方法を堤供するもの
である。
In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a method for manufacturing an iron-based magnetic thin film that produces a high-performance magnetic thin film that meets the purpose.

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の鉄系磁性薄膜の製造
方法では、真空容器中に第一の原料ガスとして、鉄を含
むガスを供給し、第二の原料ガス、及び第三以降の原料
ガスとして、鉄以外の元素を含むガスを供給するという
手段を用いている。鉄を含む原料ガスとしては、フェロ
セン、鉄カルボニル(F e  (Co) 51 、 
 トリエトキシ鉄(Fe(QC2H8)鉄アセチルアセ
トナート(Fe(0□C5H7)3)などを使用できる
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, in the method for manufacturing an iron-based magnetic thin film of the present invention, a gas containing iron is supplied as a first raw material gas into a vacuum container, and a gas containing iron is supplied as a second raw material gas. , and a method of supplying a gas containing an element other than iron as the third and subsequent raw material gases. Examples of raw material gases containing iron include ferrocene, iron carbonyl (F e (Co) 51 ,
Triethoxyiron (Fe(QC2H8) iron acetylacetonate (Fe(0□C5H7)3) and the like can be used.

第二の原料ガス、及び第三以降の原料ガスとして鉄以外
の元素を含むガスは、CO(C5H5)2゜N I  
(C5H5) 2 、  Ru (Cs H5)Os 
(C5H5) 2などのメタロセンや、Cr (Co)
 。、Mo (Co) 6.V (Co) 6W (C
o)、、およびCO□ (CO)8などの金属カルボニ
ルのうちいずれかを用いる。
The gases containing elements other than iron as the second raw material gas and the third and subsequent raw material gases are CO(C5H5)2゜N I
(C5H5) 2 , Ru (Cs H5)Os
Metallocenes such as (C5H5) 2, Cr (Co)
. , Mo (Co) 6. V (Co) 6W (C
o), and metal carbonyls such as CO□ (CO)8.

作用 本発明は上記した構成によって、真空容器中に、第一の
原料ガスとして、鉄を含むガスを供給し、第二の原料ガ
ス、及び第三以降の原ネ1ガスとして、鉄以外の元素を
含むガスを供給することにより、従来Fe−CやFe−
N、あるいはFe−0なと2元系では得られなかった特
徴を存する3元系以上の多元系の鉄系磁性薄膜を得るこ
とができる。
Effect of the present invention With the above-described configuration, a gas containing iron is supplied as the first raw material gas into the vacuum container, and an element other than iron is supplied as the second raw material gas and the third raw material gas. By supplying a gas containing
It is possible to obtain an iron-based magnetic thin film of a ternary or more multi-component system, which has characteristics that could not be obtained with a binary system such as N or Fe-0.

第一の原料ガス、第二の原料ガス、及び第三以降の原料
ガスは、ECRプラズマによって分解し、基板上に3元
系以上の多元系の鉄系磁性薄膜が成膜する。
The first raw material gas, the second raw material gas, and the third and subsequent raw material gases are decomposed by ECR plasma, and a ternary or more multi-component iron-based magnetic thin film is formed on the substrate.

例えば、磁気ヘッド用軟磁性膜としては、高飽和磁束密
度、低保磁力、高透磁率が要求される。
For example, a soft magnetic film for a magnetic head is required to have high saturation magnetic flux density, low coercive force, and high magnetic permeability.

Fe−C膜では、Fe5Cなどの結晶質の生成により、
結晶磁気異方性が増え保磁力の増大が起こる場合がある
が、Cr、Mo、W等を添加することにより、結晶質の
生成を抑制し、保Gfi力を低くできる。
In the Fe-C film, due to the formation of crystalline materials such as Fe5C,
Although the magnetocrystalline anisotropy may increase and the coercive force may increase, by adding Cr, Mo, W, etc., the generation of crystalline material can be suppressed and the coercive Gfi force can be lowered.

実施例 以下本発明の一実施例の鉄系磁性薄膜の製造方法につい
て、図面を参照しながら説明する。第(11図は本発明
の一実施例の鉄系磁性薄膜の製造方法に用いるECR−
CVD装置の模式図である。第一の反応ガス導入口tt
よりガス状のフェロセンを導入する。第二の反応ガス導
入口14からはモJブデンのヘキサカルボニル、Mo 
(Co) 6を導入する。イオン化ガス導入口lOから
は、H2゜及びN2ガスを導入しECRプラズマの励起
状態にする。イオン引出し窓12から出てくるECRプ
ラズマを反応ガスに作用させ、分解してFeMo−C薄
膜を作成させる1本実施例では、マイクロ波発振機9の
周波数は2.45 G Hzとし、イオン化用ガス導入
口10からは水素および窒素を各々0〜503CCM導
入し、第一の反応ガス導入口11より窒素またはアルゴ
ンをキャリアガスとしたガス状のフェロセン(ビスシク
ロペンタジェニル鉄、化学式は(Cs H5)2 F 
e lを導入し、第二の反応ガス導入口14からは、窒
素またはアルゴンをキャリアガスとしたガス状のM o
 (CO)6を導入し、ガラス製の基板1の上にFe−
Mo−C薄膜を作製する。フェロセンとモリブデンのヘ
キサカルボニルの導入量は、各々のバブラー(気化器)
の温度と、キャリアガスの流壇により制′4Wシた。
EXAMPLE Hereinafter, a method for manufacturing an iron-based magnetic thin film according to an example of the present invention will be described with reference to the drawings. (Figure 11 shows the ECR-1 used in the method for manufacturing an iron-based magnetic thin film according to an embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram of a CVD apparatus. First reaction gas inlet tt
Introducing more gaseous ferrocene. From the second reaction gas inlet 14, hexacarbonyl of MoJbden, Mo
(Co) Introducing 6. H2° and N2 gases are introduced from the ionized gas inlet lO to bring the ECR plasma into an excited state. In this example, the frequency of the microwave oscillator 9 is 2.45 GHz, and the frequency of the microwave oscillator 9 is 2.45 GHz. From the gas inlet 10, 0 to 503 CCM of hydrogen and nitrogen each are introduced, and from the first reaction gas inlet 11, gaseous ferrocene (biscyclopentadienyl iron, chemical formula: (Cs H5) 2F
From the second reaction gas inlet 14, gaseous Mo with nitrogen or argon as a carrier gas is introduced.
(CO)6 was introduced and Fe-
A Mo-C thin film is produced. The amount of ferrocene and molybdenum hexacarbonyl introduced is determined by each bubbler.
The temperature was controlled by 4W and the flow rate of the carrier gas.

(以 下 余 白) 第1表 その結果の一例を第1表に示す様に、本発明の薄膜の製
造方法によりモリブデンを添加したFeMO−C′ii
l膜では保磁力を低くできることが明らかとなった。こ
れは、MOの添加により、多結晶質の生成が抑制され、
結晶磁気異方性が低下するためである。なお、モリブデ
ンのヘキサカルボニルの代わりに、クロムやタングステ
ンのヘキサカルボニルを用いてCr、Wを添加しても同
様の効果かえられる。これは高密度磁気記録用ヘッド材
料として炭化鉄系磁性薄膜を用いる場合に有利である。
(Margins below) Table 1 An example of the results is shown in Table 1.
It has become clear that the coercive force can be lowered with the L film. This is because the addition of MO suppresses the formation of polycrystalline substances,
This is because the magnetocrystalline anisotropy decreases. Note that the same effect can be obtained by adding Cr or W by using hexacarbonyl of chromium or tungsten instead of hexacarbonyl of molybdenum. This is advantageous when using an iron carbide magnetic thin film as a head material for high-density magnetic recording.

次に、第二の実施例について以下に述べる。第一の実施
例と同じく、第一の反応ガス導入口11より、ガス状の
フェロセンを原料ガスとして導入し、一方、第二の反応
ガス導入口14から、コバルトのオクタカルボニル(C
o2 (Co) 81を導入する。イオン化用ガス導入
口10より、酸素。
Next, a second embodiment will be described below. As in the first embodiment, gaseous ferrocene is introduced as a raw material gas through the first reaction gas inlet 11, while cobalt octacarbonyl (C
o2 (Co) 81 is introduced. Oxygen is supplied from the ionization gas inlet 10.

窒素、水素等のガスを導入する。マイクロ波発振機9は
、400Wに設定し、基板1上にスピネル型フェライト
C0Fe20aを堆積させた。
Introduce gases such as nitrogen and hydrogen. The microwave oscillator 9 was set to 400 W, and spinel ferrite C0Fe20a was deposited on the substrate 1.

C6Fe2 o4は安定な光磁気記録媒体として研究が
進んでいるが、本実施例の製造方法によれば、常温でも
成膜できる。
Research is progressing on C6Fe2o4 as a stable magneto-optical recording medium, and according to the manufacturing method of this example, it can be formed into a film even at room temperature.

さらに、第三の実施例を以下に述べる。第一の実施例と
同じく、第一の反応ガス導入口11よりは、ガス状のフ
ェロセンを原料ガスとして導入し、一方、第二の反応ガ
ス導入口14から、ルテニウムのメタロセン(Ru (
C5Hs )21を導入する。イオン化用ガス導入口l
Oより、酸素、窒゛素5水素等のガスを導入する。マイ
クロ波発振機9は400Wに設定し、基板1上にFe−
Ru−Cyt膜を堆積させた。Ruは薄膜の耐久性の向
上に効果がある。
Furthermore, a third embodiment will be described below. As in the first embodiment, gaseous ferrocene is introduced as a raw material gas through the first reaction gas inlet 11, while ruthenium metallocene (Ru (
C5Hs)21 is introduced. Ionization gas inlet l
Gases such as oxygen, nitrogen, pentahydrogen, etc. are introduced from O. The microwave oscillator 9 is set to 400W, and Fe-
A Ru-Cyt film was deposited. Ru is effective in improving the durability of thin films.

以上の実施例に述べたように、本発明では、真空容器中
に第一の原料ガスとして、鉄を含むガスを供給し、第二
の原料ガス、及び第三以降の原料ガスとして、鉄以外の
元素を含むガスを供給するという手段を用いることによ
り、鉄系磁性薄膜の磁気特性の改善や、新たな鉄系磁性
薄膜の製造を可能にしている。
As described in the above embodiments, in the present invention, a gas containing iron is supplied as the first raw material gas into a vacuum container, and a gas containing iron is supplied as the second raw material gas and the third and subsequent raw material gases. By supplying a gas containing the above elements, it is possible to improve the magnetic properties of iron-based magnetic thin films and to produce new iron-based magnetic thin films.

発明の効果 以上のように本発明では、真空容器中に第一の原料ガス
として、鉄を含むガスを供給し、第二の原料ガス、及び
第三以降の原料ガスとして、鉄以外の元素を含むガスを
供給するという手段を用いることにより、鉄系磁性薄膜
の磁気特性の改善や、新たな鉄系磁性薄膜の製造を可能
にするという効果を有している。
Effects of the Invention As described above, in the present invention, a gas containing iron is supplied as the first raw material gas into a vacuum container, and an element other than iron is supplied as the second raw material gas and the third and subsequent raw material gases. By using a means of supplying a gas containing iron, it is possible to improve the magnetic properties of iron-based magnetic thin films and to make it possible to manufacture new iron-based magnetic thin films.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例に用いるECRCVD装置の
模式図、第2図は従来例の製造方法で用いるECR−C
VD装置の模式図である。 l・・・・・・基板、2・・・・・・基板支持台、3・
・・・・・ターゲフト、4・・・・・・スパッタリング
用T!lfi、5・・・・・・反応処理室、6・・・・
・・磁場発生器、7・・・・・・マイクロ波透過窓、8
・・・・・・導波管、9・・・・・・マイクロ波発振機
、lO・・・・・・イオン化用ガス導入口、11・・・
・・・反応ガス導入口、12・・・・・・イオン引出し
窓、13・・・・・・イオン化室、14・・・・・・第
二の反応ガス導入口。
Fig. 1 is a schematic diagram of an ECRCVD apparatus used in an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is an ECR-C CVD apparatus used in a conventional manufacturing method.
It is a schematic diagram of a VD device. l... Board, 2... Board support stand, 3.
...Targetft, 4...T for sputtering! lfi, 5... Reaction processing chamber, 6...
...Magnetic field generator, 7...Microwave transmission window, 8
... Waveguide, 9 ... Microwave oscillator, lO ... Ionization gas inlet, 11 ...
...Reactive gas inlet, 12...Ion extraction window, 13...Ionization chamber, 14...Second reactant gas inlet.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)真空容器の中で電子サイクロトロン共鳴プラズマ
を発生させ原料ガスを分解して基板上に鉄系磁性薄膜を
堆積させる際に、上記真空容器中に、第一の原料ガスと
して、鉄を含むガスを供給し、第二の原料ガス、及び第
三以降の原料ガスとして、鉄以外の元素を含むガスを供
給することを特徴とする鉄系磁性薄膜の製造方法。
(1) When depositing an iron-based magnetic thin film on a substrate by generating electron cyclotron resonance plasma in a vacuum container to decompose a source gas, iron is contained as the first source gas in the vacuum container. A method for producing an iron-based magnetic thin film, which comprises supplying a gas, and supplying a gas containing an element other than iron as a second raw material gas and a third and subsequent raw material gas.
(2)第一の原料ガスをフェロセン{(C_5H_5)
_2Fe}とし、第二の原料ガスをフェロセン以外のメ
タロセン、及び金属カルボニルのうちいずれかとする請
求項(1)記載の鉄系磁性薄膜の製造方法。
(2) The first raw material gas is ferrocene {(C_5H_5)
_2Fe}, and the second raw material gas is one of metallocene other than ferrocene and metal carbonyl.
JP63194991A 1988-08-04 1988-08-04 Manufacture of ferrous magnetic thin film Pending JPH0243714A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0443623A (en) * 1990-06-11 1992-02-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of thin ni-zn ferrite film
JP2007069325A (en) * 2005-09-08 2007-03-22 Japan Science & Technology Agency Manufacturing method of micro electromagnetic device and micro electromagnetic device manufactured thereby

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