(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面にマグネトロン磁石を有するターゲットと、少なくとも前記ターゲットを覆いかつ前記ターゲットと対向する面を開放してなる筒状のチムニと、前記チムニの開放を封止するとともに前記ターゲットと対向する面にチムニトップ開口部を有するチムニトップからなり、前記チムニトップの開口部を基板が通過する際に、前記ターゲットの表面よりスパッタリングされた分子を着膜させる人工格子多層膜の着膜装置において、前記マグネトロン磁石により励起されて発生するプラズマリングの形状は、少なくとも前記基板の移動方向に対して垂直方向の直線部分を有する形状であり、前記チムニトップ開口部の形状は、前記プラズマリングの前記直線部分を覗くことができるように前記プラズマリングの前記直線部分にのみ沿った形状である人工格子多層膜の着膜装置。
【請求項２】
下面に複数の基板を載置する円板状のドームと、前記円板状のドームの下方に設けられるとともに下面にマグネトロン磁石を備えたターゲットと、少なくとも前記ターゲットを覆うとともに前記ターゲットと対向する面を開放してなる筒状のチムニと、前記チムニの開放を封止するとともに前記ターゲットと対向する面にチムニトップ開口部を有するチムニトップとからなり、前記チムニトップの開口部を基板が通過する際に、前記ターゲットの表面よりスパッタリングされた分子を着膜させる人工格子多層膜の着膜装置において、前記マグネトロン磁石により励起されて発生するプラズマリングの形状は、少なくとも前記基板の移動方向に対して垂直方向の直線部分を有する形状であり、前記チムニトップ開口部の形状は、前記プラズマリングの前記直線部分を覗くことができるように前記プラズマリングの前記直線部分にのみ沿った形状である人工格子多層膜の着膜装置。
【請求項３】
プラズマリングは、ターゲット面上で略台形である請求項２記載の人工格子多層膜の着膜装置。
【請求項４】
チムニトップ開口部は、マグネトロン磁石により励起されたプラズマリングの略上部である請求項１または２記載の人工格子多層膜の着膜装置。
【請求項５】
チムニとこのチムニの上面を通過する基板との間に、開口部を有するチムニトップを備え、前記チムニトップ開口部は、ドームの中心軸を中心とするそれぞれ異なった半径の２つの円弧と、前記ドームの中心軸を通過する２本の直線にて囲まれた形状を有する請求項２記載の人工格子多層膜の着膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に磁性金属膜と非磁性金属膜を交互に積層した人工格子構造を有する巨大磁気抵抗効果（以下「ＧＭＲ」と記す。）膜を着膜するための人工格子多層膜の着膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＧＭＲ膜は、従来の強磁性磁気抵抗効果膜（以下、「ＭＲ膜」と記す。）と比較して、約４倍以上の磁気抵抗変化率と約５倍以上の感度を有するため、従来の高精度な磁気センサやＨＤＤの読取り用磁気ヘッドに対し極めて有用な膜と考えられ、商品開発や量産設備の開発が盛んに行われている。
【０００３】
ＧＭＲ膜を着膜された人工格子多層膜は、磁性金属膜と非磁性金属膜を多層に形成するので、磁性金属層にＮｉ，Ｆｅ，Ｃｏの強磁性材料のうち１〜３種類の合金層と、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒｕ，Ｃｒ，Ｐｔ等の非磁性金属層のいずれかを５〜５０Å程度の電子の平均自由行程以下の膜厚で交互に多層に積層し、各磁性金属層が非磁性金属層を介して反強磁性結合させる事により、各磁性金属層がそれぞれ反平行の電子スピンを持つようにして、外部磁界によって前記電子スピンの向きを変化させて、導電電子の平均自由行程に大きな差を生じせしめ、ＧＭＲが得られるものである。
【０００４】
以下に、ＧＭＲを有する人工格子多層膜について、図面を参照しながら説明する。
【０００５】
図６はＧＭＲを有する人工格子多層膜の断面図である。１は高抵抗のＳｉまたはガラス等からなる基板である。２は基板１の上面にＣｒまたはＷ等を着膜により設けられた下地金属層である。３，４は下地金属層２の上面に交互に約１５層ずつスパッタリングにて着膜して積層して設けられた磁性金属層、非磁性金属層である。５は基板１上に交互に積層された最上面の非磁性金属層４の上面に設けられた保護膜である。この時、磁性金属層３、非磁性金属層４のスパッタリングによる着膜は、電子ビームや抵抗加熱による真空熱蒸着にて着膜された膜と比較して、材料分子の基板に衝突する運動エネルギーが大きいために均質で平滑な膜が得られ、また膜厚制御も容易で再現性も安定しているので、多層の人工格子構造を有する人工格子多層膜を形成するには最適な工法と考えられ、将来の人工格子多層膜の量産工法の最有力候補と考えられている。
【０００６】
以上のように構成された人工格子多層膜について、以下にその要部である磁性金属層および非磁性金属層を着膜により設けてなる人工格子多層膜の着膜装置を図面を参照しながら説明する。
【０００７】
従来の人工格子多層膜の着膜装置としては、特開平７−５７９３３号公報に開示されたものが知られている。
【０００８】
図７は従来の人工格子多層膜の着膜装置の概略構成を示す模式図である。
図において、１１は真空容器である。１２，１３は真空容器１１の内底面に設けられたＣｕターゲット、Ｃｏターゲットである。１４は非磁性金属材料からなるＣｕターゲット１２および磁性金属材料からなるＣｏターゲット１３と対向するように設けられたシャッターである。１５は一端が真空容器１１の上面に保持され、他端はＣｕターゲット１２およびＣｏターゲット１３の上面を交互に通過するように基板（図示せず）を基板ホルダ１６に挟持して、回転可能に操作されるターンテーブルである。
【０００９】
以上のように構成された人工格子多層膜の着膜装置について、以下にその着膜方法を説明する。
【００１０】
まず、真空容器１１内のバックグラウンド真空度を１．３×１０-4〜９×１０-4Ｐａにした後、Ａｒガスを導入して真空容器１１内のガス圧を約０．５Ｐａに保つ。
【００１１】
次に、非磁性金属材料からなるＣｕターゲット１２と磁性金属材料からなるＣｏターゲット１３をそれぞれ同時に放電し、基板を基板ホルダ１６に挟持し、ターンテーブル１５を回転させてＣｕターゲット１２とＣｏターゲット１３の上面を交互に通過させて磁性金属層と非磁性金属層を交互に着膜して積層するものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の人工格子の多層膜の着膜装置では、Ｃｕターゲット１２およびＣｏターゲット１３の上面に、基板を単に通過させて着膜するだけでは、運動エネルギーが小さくガスを取り込んだ斜め成分のスパッタ分子も同時に着膜されるため、人工格子多層膜の層間の平滑性が損なわれ、ＧＭＲ特性にばらつきや特性の劣化が生じるため、特性ばらつきの要因の一つである酸素の含有による影響を抑制するために、アルゴンなどのスパッタガスに水素ガスを添加することによって、これらの解決を図る試みがあるが、水素ガスの添加量を一定にすることは非常に困難であり、また作業上の危険も伴い、さらに水素ガスを添加した雰囲気でプラズマ放電を行うと、強い還元反応が起こるため、金属酸化物を含んだガラス基板やセラミック基板の表面上に金属が析出して、使用が不可能になるなどの問題が起こるという課題を有していた。
【００１３】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、安定でかつ容易にＧＭＲ特性を有する人工格子多層膜の着膜を可能とした人工格子多層膜の着膜装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、少なくともターゲットを覆いかつこのターゲットと対向する面を開放してなる筒状のチムニとを有し、マグネトロン磁石により励起されて発生するプラズマリングの形状は、少なくとも基板の移動方向に対して垂直方向の直線部分を有する形状であり、チムニトップ開口部の形状は、プラズマリングの前記直線部分を覗くことができるようにプラズマリングの前記直線部分にのみ沿った形状であるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、下面にマグネトロン磁石を有するターゲットと、少なくとも前記ターゲットを覆いかつ前記ターゲットと対向する面を開放してなる筒状のチムニと、前記チムニの開放を封止するとともに前記ターゲットと対向する面にチムニトップ開口部を有するチムニトップとからなり、前記チムニトップの開口部を基板が通過する際に、前記ターゲットの表面よりスパッタリングされた分子を着膜させる人工格子多層膜の着膜装置において、前記マグネトロン磁石により励起されて発生するプラズマリングの形状は、少なくとも前記基板の移動方向に対して垂直方向の直線部分を有する形状であり、前記チムニトップ開口部の形状は、前記プラズマリングの前記直線部分を覗くことができるように前記プラズマリングの前記直線部分にのみ沿った形状であるものであり、スパッタリングされた着膜分子のうち、ターゲット上に集中して存在する運動エネルギーの大きい着膜分子のみを人工格子多層膜の着膜に寄与させることによって、平滑な層状構造を持つＧＭＲ膜を形成するという作用を有し、かつ、プラズマリングの直線部分と同一方向に磁性金属膜の磁気異方性が生じるため、基板の移動方向に対して垂直方向にＧＭＲ膜の磁化容易軸が発生し、選択的にＧＭＲ特性の感度をコントロールできるという作用を有するものである。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、下面に複数の基板を載置する円板状のドームと、前記円板状のドームの下方に設けられるとともに下面にマグネトロン磁石を備えたターゲットと、少なくとも前記ターゲットを覆うとともに前記ターゲットと対向する面を開放してなる筒状のチムニと、前記チムニの開放を封止するとともに前記ターゲットと対向する面にチムニトップ開口部を有するチムニトップとからなり、前記チムニトップの開口部を基板が通過する際に、前記ターゲットの表面よりスパッタリングされた分子を着膜させる人工格子多層膜の着膜装置において、前記マグネトロン磁石により励起されて発生するプラズマリングの形状は、少なくとも前記基板の移動方向に対して垂直方向の直線部分を有する形状であり、前記チムニトップ開口部の形状は、前記プラズマリングの前記直線部分を覗くことができるように前記プラズマリングの前記直線部分にのみ沿った形状であるようにしたもので、スパッタリングされた着膜分子のうち、ターゲット上に集中して存在する運動エネルギーの大きい着膜分子のみを人工格子多層膜の着膜に寄与させることによって、平滑な層状構造を持つＧＭＲ膜を形成するという作用を有し、かつ、ドームの回転方向に対して垂直方向に磁性金属膜の磁気異方性が生じるため、ドームの回転方向にＧＭＲ膜の磁化容易軸が発生し、選択的にＧＭＲ特性の感度をコントロールできるという作用を有するものである。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のプラズマリングは、ターゲット面上で略台形であるものであり、人工格子多層膜を着膜すると、プラズマリング形状の台形の脚の部分に沿って磁気異方性が生じるため、磁化容易軸のコントロールが容易になるという作用を有するものである。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１または２記載のチムニトップ開口部は、マグネトロン磁石により励起されたプラズマリングの略上部であるものであり、プラズマリング付近に集中して運動エネルギーが大きく且つ直進性の良好な着膜分子のみを着膜に寄与させることによって、平滑な界面を有するＧＭＲ膜を形成できるという作用を有するものである。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明のチムニとこのチムニの上面を通過する基板との間に、開口部を有するチムニトップを備え、前記チムニトップ開口部は、ドームの中心軸を中心とするそれぞれ異なった半径の２つの円弧と、前記ドームの中心軸を通過する２本の直線にて囲まれた形状を有するものであり、チムニトップを介して基板の各部分がターゲット上を通過する時間は同一になるため、着膜されたＧＭＲ膜の膜厚を基板内で同一にするという作用を有するものである。
【００２２】
また、本願発明は、請求項５に記載の発明のチムニトップ開口部を、前記チムニトップ開口部の形状を規定する２つの円弧のうちの「ドーム中心軸から遠い方の円弧の長さａ」と「半径方向の長さｂ」との比が、「ｂ／ａ＞１」となるようにすることにより、プラズマリングとチムニトップのそれぞれの磁化容易軸の生じる方向を同一にして、ＧＭＲ特性の磁化容易軸のコントロールを容易にするという作用を有するものである。
【００２３】
また、本願発明は、請求項５に記載の基板移動方向のチムニトップ開口部の幅を、前記基板がプラズマリングを通過する速度に比例させることにより、チムニトップを介して基板の各部分がターゲット上を通過する時間は同一になるため、着膜されたＧＭＲ膜の膜厚を基板内で同一にするという作用を有するものである。
【００２４】
また、本願発明は、請求項１に記載のチムニトップとターゲット面との距離を、前記ターゲットから発生するプラズマリングが前記チムニトップに接触しない距離を有してなるようにすることにより、チムニトップがプラズマリングに接触せず、安定してＧＭＲ膜をスパッタリングにて着膜できるという作用を有するものである。
【００２５】
また、本願発明は、請求項１に記載のチムニトップと基板との距離を、ターゲットの上面よりプラズマリングを発生してスパッタリングされる分子の平均自由行程より短い距離とすることにより、チムニトップ開口部分での直進性のないスパッタ分子の回り込みがほとんどなく、着膜されたＧＭＲ膜の界面が平滑になるという作用を有するものである。
【００２６】
また、本願発明は、請求項１または２記載のチムニを、非磁性金属にすることにより、マグネトロン磁石の影響を受けず、耐熱性が高く、加工が容易で、かつ高温でのガスの発生が少ないという作用を有するものである。
【００２７】
また、本願発明は、請求項１または２に記載のチムニトップを、非磁性金属にすることにより、マグネトロン磁石の影響を受けず、耐熱性が高く、加工が容易で、かつ高温でのガスの発生が少ないという作用を有するものである。
【００２８】
また、本願発明は、請求項１または２に記載のチムニおよびチムニトップを、正電荷を帯電させる手段を有するようにすることにより、スパッタ分子と同一の電荷をチムニおよびチムニトップに印加して、チムニトップ付近のスパッタ分子を反発させて直進性をより向上させ、平滑な界面を持つＧＭＲ膜を形成できるという作用を有するものである。
【００２９】
また、本願発明は、請求項１または２に記載のチムニおよびチムニトップを、冷却手段を有するようにすることにより、熱交換媒体によって強制的にチムニトップを冷却することにより、スパッタリング中の熱によってチムニトップの変形を防ぐという作用を有するものである。
【００３０】
また、本願発明は、請求項１に記載のチムニトップと基板との間に、着膜するスパッタ分子の個数を制御する原子吸光分光分析装置を有するようにすることにより、スパッタリング中に原子吸光分析法にてスパッタ分子を定量し、この結果に基づいて着膜レートを換算して膜厚制御を行うという作用を有するものである。
【００３１】
また、本願発明は、請求項２に記載のドームとチムニとの間に、着膜するスパッタ分子の個数を制御する原子吸光分光分析装置を有するようにすることにより、スパッタリング中に原子吸光分析法にてスパッタ分子を定量し、この結果に基づいて着膜レートを換算して膜厚制御を行うという作用を有するものである。
【００３２】
また、本願発明は、請求項３に記載のマグネトロン磁石を、基板移動方向に対して平行に配置し、かつドーム回転軸を通過する直線に沿って配置することにより、磁石をドーム回転軸を通過する直線に沿って配置することにより、磁石の配列の方向に対して垂直方向にフラックスが生じ、この結果、磁石の配列と平行にプラズマリングが発生するため、略台形のプラズマリングが得られるという作用を有するものである。
【００３４】
また、本願発明は、請求項１または２記載のマグネトロン磁石を、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石またはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石にすることにより、保磁力が大きく、かつ高温での減磁が小さい温度特性に優れたＳｍ−Ｃｏ磁石をマグネトロン磁石に用いることによって、磁性金属材ターゲットのマグネトロン放電を安定させるという作用を有するとともに、保磁力が大きく、かつ加工性に優れ、低コストのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石をマグネトロン磁石に用いることによって、磁性金属材ターゲットに複雑な形状のプラズマリングの発生を可能とする作用を有するものである。
【００３５】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における人工格子多層膜の着膜装置について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
図１は本発明の実施の形態１における人工格子多層膜の着膜装置の断面図、図２は同要部であるチムニトップの上面図である。
【００３７】
図において、２１は貫通孔２２を有する非磁性金属からなるベースプレートである。２３はベースプレート２１の貫通孔２２を閉塞するように設けられた約２００ｍｍの円盤状の少なくともＮｉ，Ｃｏ，Ｆｅ等を含有してなる磁性金属材からなる磁性金属ターゲット部（図示せず）および少なくともＣｕ，Ａｇ，Ｒｕ等を含有してなる非磁性金属材からなる非磁性金属ターゲット部（図示せず）とからなるターゲットである。２４はターゲット２３の下面にベースプレート２１の貫通孔２２に嵌着されたＳｍ−Ｃｏ系希土類磁石等からなるドーナツ型のマグネトロン磁石２５を介して設けられた高圧ＤＣ電圧を印加する円筒型のカソードである。２６は少なくともターゲット２３を覆うように設けられるとともにベースプレート２１と接する面にはセラミック等からなるリング型の絶縁体２８を備えてなる非磁性金属からなるターゲット２３と対向する面を開放してなる非磁性ステンレス鋼のＳＵＳ３０４等からなる筒型のチムニである。２９はチムニ２６の開放を閉塞するとともに貫通孔であるチムニトップ開口部３０を備えてなる非磁性金属である非磁性ステンレス鋼のＳＵＳ３０４等からなるチムニトップである。このチムニトップ２９のチムニトップ開口部３０は、図２に示す通り、チムニトップ２９の「半径方向の長さａ」と「半径方向の直角方向の長さｂ」との比は、「ｂ／ａ＞１」とするものである。３１はチムニ２６およびチムニトップ２９のターゲット２３と対向する面に接するように設けられターゲット２３の放電中にチムニ２６およびチムニトップ２９の温度を一定させる非磁性金属からなる複数の管状の冷却用水路である。３２はチムニトップ２９のターゲット２３と対向する面側に、チムニトップ２９から８０ｍｍ以下離れたＳｉまたはガラス等からなる基板３３を保持して後述するカソード２４の放電時にターゲット２３の磁性金属ターゲット部および非磁性金属ターゲット部からマグネトロン磁石２５と対向する面に発生する磁性金属プラズマリング３４ａと非磁性金属プラズマリング３４ｂの直線部分に対して少なくとも垂直の方向に平行移動する機構（図示せず）を有する非磁性金属からなるドームである。３５および３６はチムニトップ２９とドーム３２との間に設けられ発光した光がチムニトップ開口部３０の上面に沿って平行に通過するように設けられた原子吸光分光分析装置の光電素子およびこの原子吸光分光分析装置の光電素子３５の受光素子である。３７はチムニ２６およびチムニトップ２９に正電荷を帯電させる定電圧電源である。
【００３８】
以上のように構成された人工格子多層膜の着膜装置について、以下にその着膜方法を説明する。
【００３９】
まず、カソード２４に電気的に接続された電源（図示せず）を印加し、ターゲット２３の磁性金属ターゲット部および非磁性金属ターゲット部より約０．９３Ｗ／ｃｍ2の磁性金属プラズマリング３４ａおよび約０．７７Ｗ／ｃｍ2の非磁性金属プラズマリング３４ｂを発生させて磁性金属分子および非磁性金属分子をスパッタリングできるようにする。この時、ターゲット２３とチムニトップ２９との距離はターゲット２３から発生する磁性金属プラズマリング３４ａおよび非磁性金属プラズマリング３４ｂに接触しない距離を有すれば良く、本実施の形態１では３５ｍｍに設定するものである。また、ターゲット２３より発生する磁性金属プラズマリング３４ａおよび非磁性金属プラズマリング３４ｂは、ターゲット２３の面上で略台形の形を有するもので、後述する基板３３の移動方向に対して垂直の方向の幅より長く設けられているものである。
【００４０】
次に、チムニトップ２９から基板３３までの距離をターゲット２３の上面より磁性金属プラズマリング３４ａおよび非磁性金属プラズマリング３４ｂを発生してスパッタリングされる分子の平均自由行程より短い距離である３０ｍｍにしておき、ドーム３２に装着したＣｒ等の下地金属層を備えた約３０Å着膜した基板３３を、ターゲット２３の磁性金属ターゲット部および非磁性金属ターゲット部の上面のチムニトップ２９のチムニトップ開口部３０の上面を交互に通過させて、基板３３の下地金属層の上面に磁性金属層および非磁性金属層を交互にスパッタリングにより積層するものである。このとき、スパッタリング条件は、スパッタリングガスとしてＡｒを使用し、着膜条件は、バックグラウンド真空度が４×１０-5Ｐａ、スパッタリングのガス圧は０．１５Ｐａとしたものである。さらに、スパッタリングする際にはチムニ２６とチムニトップ２９は定電圧電源３７により５〜６Ｖ印加されており、スパッタリングする磁性金属分子および非磁性金属分子の直進性を増すことができるので、磁性金属分子および非磁性金属分子が斜めにとばず、基板３３の下地金属層に対して平滑な界面の磁性金属層および非磁性金属層からなる人工格子多層膜を着膜できるものである。また、人工格子多層膜の磁性金属層および非磁性金属層の着膜量は、原子吸光分光分析装置の光電素子３５と受光素子３６との間を単位時間に通過するスパッタリング分子量を測定し、定電圧電源３７にフィードバックして制御するものである。
【００４１】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における人工格子多層膜の着膜装置について、説明する。
【００４２】
図３は本発明の実施の形態２における人工格子多層膜の着膜装置の断面図である。４１は実施の形態１で記載した人工格子多層膜の着膜装置とほぼ同様な構成で磁性材ターゲット４２のみを有する放電装置である。４３は同様に非磁性材ターゲット４４のみを有する放電装置である。４５は非磁性金属からなる円盤状ベースプレートであり、同円盤状ベースプレート４５の中心から同じ距離に互いに１８０°の位置関係で２基の放電装置４１，４３が同円盤状ベースプレート４５上に配置されている。４６はＳｉまたはガラスからなる基板、４７は放電装置４１，４３の上面に円盤状ベースプレート４５と平行に配置され、基板４６の表面を放電装置側に向けて装着できる機構を備えた非磁性金属からなる円盤状ドームである。４８は円盤状ベースプレート４５の中心と、円盤状ドーム４７の中心をつなぎ、円盤状ドーム４７を支えて自転させる機構を備えた非磁性金属からなる棒状の回転軸である。
【００４３】
図４は本発明の実施の形態２における要部である放電装置のターゲット面を上方向から見た図である。
【００４４】
図に示す通りプラズマリング５１は略等脚台形であり、このプラズマリング５１の脚部の直線部分はこの略等脚台形の上底および下底に該当する部分の長さより長く設定されている。５３はターゲットを完全に覆ったチムニトップであり、このチムニトップにプラズマリング５１の直線部分に沿ってチムニトップ開口部５４が空けられている。冷却用水路５５はチムニトップ５３上全体にほぼ等間隔に環状に設置されている。チムニトップ開口部５４の直線部分の長さａは基板公転方向５２の垂直方向の長さｂが「少なくともｂ／ａ＞１」であらねばならず、「１０＞ｂ／ａ＞２」が好ましい。
【００４５】
図５は図４に示したプラズマリングの形状にするためのマグネトロン磁石の配置を示した図である。６１はマグネトロン磁石を保持する非磁性金属からなる磁石保持体、６２は棒状のＳｍ−ＣｏまたはＮｄ−Ｆｅ−Ｂからなるマグネトロン磁石であり、磁石保持体６１上に略台形にそれぞれ２本ずつ平行に配置され、フラックスがマグネトロン磁石の長手方向に対して垂直方向に発生するように極性を調整する。
【００４６】
以上のように構成された本発明の実施形態２における人工格子多層膜の着膜装置について、以下にその動作について説明する。
【００４７】
ここで、放電装置のプラズマリング形状を除く基本的な構成およびスパッタ条件は実施の形態１と同様である。
【００４８】
プラズマリング５１の直線部分は１００ｍｍであり、基板４６の長さ５１ｍｍより長く設定されている。チムニトップの開口部はプラズマリングに沿って空けられており、ドームの円周方向の長さａは基板中心通過部分で２０ｍｍ、半径方向の長さｂが８０ｍｍであり、「ｂ／ａ＝４」である。この比はＮｉ−Ｆｅ膜の磁気異方性エネルギーの値に大きく影響するが、「少なくともｂ／ａ＞１」であらねばらなず、「１０＞ｂ／ａ＞２」が好ましい。ここで、「ａ」の寸法は基板各部分のチムニトップ開口部の通過時間に比例した値であり、基板の各部分の膜厚分布が生じないようにしてある。マグネトロン磁石はＳｍ−Ｃｏ系希土類磁石にて構成されているが、温度特性がＳｍ−Ｃｏより劣るものの、低コストで加工性に優れたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石を用いても良い。
【００４９】
人工格子多層膜の成膜は、放電装置のＮｉ−ＦｅターゲットとＣｕターゲットを同時に放電させ、ドームを回転させてチムニトップ開口部の上部を基板を通過させて交互に着膜を行う。
【００５０】
図３の如く、プラズマリングの基板回転方向に対して垂直方向に直線部分な部分のみを一定のアスペクト比のチムニトップ開口部を介してスパッタリング着膜に用いた場合、成膜されたＮｉ−Ｆｅ膜の磁気異方性エネルギーＫｕは基板移動方向と垂直の方向に発生する。これに対して人工格子多層膜の各Ｎｉ−Ｆｅ膜間に発生する交換積分Ｊは等方性であるため、Ｋｕ＜Ｊであり且つＫｕとＪの値の差が僅かであれば、人工格子多層膜中の各磁性層の電子スピンは僅かな外部磁界によって容易に反転することが可能となる。以上の如く人工格子多層膜を成膜した結果、微小な磁界変化で大きな磁気抵抗変化する高感度のＧＭＲ特性を得ることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ターゲット上にチムニとチムニトップを設け、また直線部分を有するプラズマリングを発生させるマグネトロン磁石を設けることによって、高感度なＧＭＲ特性を有する人工格子多層膜を容易に、大量に成膜できる人工格子多層膜の着膜装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における人工格子多層膜の着膜装置の断面図
【図２】同要部であるカソード付近の上面図
【図３】本発明の実施の形態２における人工格子多層膜の着膜装置の断面図
【図４】同要部であるカソード付近の上面図
【図５】同要部であるマグネトロン磁石の配置を示した図
【図６】人工格子多層膜の断面図
【図７】従来の人工格子多層膜の着膜装置の断面図
【符号の説明】
２１  ベースプレート
２２  貫通孔
２３  ターゲット
２４  カソード
２５  マグネトロン磁石
２６  チムニ
２８  絶縁体
２９  チムニトップ
３０  チムニトップ開口部
３１  冷却用水路
３２  ドーム
３３  基板
３４  プラズマリング
３５  光電素子
３６  受光素子
３７  定電圧電源
【図１】
0004562818.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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