(57)【要約】磁性被膜層の作製にあたり、該被膜層の内部および該被膜層に沿って目標分布を有する磁気異方性をつくり出すため、少なくとも３個の電磁石（９）を有するマグネットシステムが設けられ、該電磁石の双極子軸はコーティングされるディスク状基板のポジショニング面に少なくともほぼ平行であって、前記ポジショニング面に対して垂直方向から眺めて、閉じた面（Ｆ）を形成する。
2004502314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク状基板に被着される磁性被膜層の磁化方向を整列するための装置であって、
少なくとも１枚の基板のポジショニング面（Ｅ）を定める少なくとも１枚の基板（３）用の基板ホルダ（１）と
前記ポジショニング面（Ｅ）の片側に配設されたマグネットシステムと
を備えた装置において、
前記マグネットシステムは少なくとも３個の電磁石（９）を含み、該電磁石の双極子軸（Ａ）は前記ポジショニング面（Ｅ）と少なくともほぼ平行であって、該ポジショニング面に対して垂直方向から眺めて、１つの閉じた面（Ｆ）を形成することを特徴とする装置。
【請求項２】
さらに好ましくは電磁石（９）の数をｎとして３個以上の電磁石が設けられ、前記双極子軸（Ａ）は面（Ｆ）として好ましくは正ｎ角形を形成しおよび／または好ましくは前記ポジショニング面（Ｅ）と平行な好ましくは１つの面内にあることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
偶数個の、好ましくは４で割り切れる個数の電磁石（９）が設けられていることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の装置。
【請求項４】
前記マグネットシステムは２つの電磁石グループを含み、該グループの電磁石はそれぞれ以下のように方向づけられた双極子、すなわち
前記ポジショニング面に平行で、いずれのグループにおいても同一方向を向いた第一の成分を有するとともに、
前記ポジショニング面に平行で、前記の第一の方向に対して垂直な方向の、一方のグループと第二のグループとにおいて互いに逆方向を向いた第二の成分を有する双極子をつくり出すことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記電磁石（９）は前記面（Ｆ）を取り囲む１本の共通の磁心（１１）、好ましくは１本の共通の環状磁心に巻かれたコイルによって形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記電磁石（９）は少なくともその一部が巻数の異なるコイルによって形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記電磁石はＤＣ電流および／またはＡＣ電流および／またはＤＣ＋ＡＣ電流、そのかぎりで少なくとも好ましくは周波数ｆが
１Ｈｚ≦ｆ≦１００Ｈｚ
のＡＣ電流を該電磁石に供給する発電機と連結されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
少なくとも一部の前記電磁石は
電流値の異なるＤＣ電流および／または
振幅および／または位相の異なるＡＣ電流
を該電磁石に供給する発電機に接続されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記電磁石は該電磁石への出力電流の配分を少なくとも２つの異なった配分状態に切換えることのできる発電ユニットに接続されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記電磁石は１本の共通の環状磁心に巻かれた好ましくは偶数個のコイル、特に好ましくは４で割り切れる個数のコイルで形成され、該磁心の軸（Ｚ）を含む１つの対称面が該コイルを２つのグループに分割し、双方のグループのコイルの該対称面と平行な方向の双極子方向成分は同一方向を向き、該双極子は前記環状磁心の軸（Ｚ）に対するそれぞれのコイルの極座標角度をφとしてｃｏｓφに少なくともほぼ比例した強度を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記コイルを流れる電流の配分切換えにより前記対称面を前記軸（Ｚ）を中心に回旋させて所定の角度位置にもたらしおよび／または０°〜３６０°までの範囲内で段階的に自由に前記角度位置を選択することができることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記マグネットシステムは少なくとも２つ（Ｉ，ＩＩ）設けられていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記マグネットシステムは、好ましくは同じものが前記ポジショニング面に対して垂直な１本の軸に関して共軸的に、ただし該軸に対して互いに一定角度ずらして、好ましくは該軸に対して垂直な面で見て互いにπ／２だけずらして配設されていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記２つのマグネットシステムのコイルは同一の磁心、好ましくは環状磁心に巻かれていることを特徴とする、請求項１２または１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記基板ホルダ（１１）は少なくとも１枚のディスク状、好ましくは長方形状または、特に好ましくは円形の基板を収容するために形成されており、好ましくは単数または複数の前記マグネットシステムは前記基板ホルダを貫く中心軸に関して対称的に配設されていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記基板ホルダ（１）は少なくとも１００ｍｍ、好ましくは少なくとも１５０ｍｍ、好ましくは２００ｍｍまたはさらに３００ｍｍさえの最大直径を有する少なくとも１枚のディスク状基板を収容するために形成されていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの前記マグネットシステムは前記基板ホルダの前記ポジショニング面（Ｅ）内および該面に沿って、理想的な平行度からの偏倚がせいぜい±５°、好ましくはせいぜい±３°、好ましくはさらにせいぜい±２°の磁力線を有した共線磁場をつくり出すことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
コーティングチャンバ（５）を有した真空蒸着装置において、前記チャンバ（５）内にコーティングさるべき少なくとも１枚の基板（３）を収容するために、請求項１〜１７のいずれかに記載の装置が設けられていることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項１９】
前記チャンバ（５）内に磁性体好ましくは軟磁性体から成るターゲットとしての少なくとも１つのスパッタ源（７）が設けられていることを特徴とする、請求項１８に記載の真空蒸着装置。
【請求項２０】
少なくとも１つの磁性被膜層と、少なくとも１００ｍｍ、好ましくは少なくとも１５０ｍｍ、特に好ましくは少なくとも２００ｍｍまたは３００ｍｍさえの最大直径とを有する好ましくは円形の基板において、前記磁性被膜層は少なくとも該被膜層の最も重要な面領域に関して見て角度偏倚がせいぜい±５°、好ましくはせいぜい±３°、特に好ましくはせいぜい±２°の共線磁気異方性方向を有することを特徴とする基板。
【請求項２１】
前記基板はそれぞれ好ましくは方向の異なる前記異方性を有する少なくとも２つの被膜層を有することを特徴とする、請求項２０に記載の基板。
【請求項２２】
少なくとも１つの軟磁性体被膜層を有するとともに該層に目標磁気異方性分布が印加された基板を作製する方法であって、該被膜層の被着中に基板が電磁石システムの磁場に曝される方法において、前記磁場は請求項１〜１７のいずれかに記載の装置によってつくり出されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
所望の目標異方性分布は前記電磁石を流れるそれぞれの電流の制御および／または所定の巻数の電磁石コイルの作動によって調節されることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ポジショニング面に代わって定められる所望の所定の面に共線磁場を発生させるための、請求項１〜１７のいずれかに記載の装置の使用方法。
【請求項２５】
測定を目的とした請求項２４に記載の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディスク状基板に被着される薄層被膜の磁化方向を整列するための装置であって、少なくとも１枚の前記基板のポジショニング面を定める少なくとも１枚の基板用の基板ホルダを備え、前記ポジショニング面の片側にマグネットシステムを設けた、請求項１に記載の上位概念に基づく装置に関する。
【０００２】
本発明はさらに、請求項１８に記載の上位概念に基づく真空蒸着装置、請求項２０に記載の上位概念に基づく少なくとも１つの磁性被膜層を有する基板、請求項２２に記載の上位概念に基づく基板作製方法ならびに請求項２４に記載の装置使用方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
たとえば陰極スパッタリングによる磁性被膜層の作製にあたり、これらの被膜層中に該層の内部および該層に沿って目標分布を有する磁気異方性をつくり出すことが望ましいことがしばしばある。目標分布として特に求められることが多いのは基板に対してその方向が定まっている単軸の、すなわち共線磁気異方性である。
【０００４】
共線異方性ないし共線異方性分布とは観察される被膜層領域に沿って同一方向を向いた磁気異方性として解されることとする。この意味で「異方性の一様性」と称することも可能である。
【０００５】
この場合、所定の方向に対する異方性方向の僅かな偏倚のみが許容されているのが通例である。磁性被膜層のこの種の異方性は基板コーティング中に適切に方向付けまたは整列された磁場がコーティング領域内に作用させられることによって達成される。こうして磁気異方性は、コーティングの終了後、先に設定された磁場の方向を有することとなる。
【０００６】
ドイツ出願公開第１９６　４３　８４１号公報から、基板サポート上に複数の基板を、サポート軸を中心にして半径方向に配置し、同所において基板に磁性材料を蒸着することが知られている。この場合、基板サポートはその中心軸を中心にして回転する。基板サポートの基板保持によって定まる基板ポジショニング面の下側には、中心軸から半径方向に配向されて、コイルとヨークとを有した定置式電磁石が設けられ、該電磁石はポジショニング面の直下に基本的に中心軸に対して半径方向を向いた磁場をつくり出す。この方式はさまざまな点から見て不利である。
【０００７】
比較的大きな基板をコーティングする必要がある場合には、基板の支持が偏心的であるとともに基板サポートが回転することにより、サポート装置は非常に大型化するとともに機械的コストが高くなる。同時にサポートの大型化はたとえばスパッタ源によるコーティング速度に不利な影響をもたらすことになる。
【０００８】
場合により異なった磁性材料から成る多層被膜を備えた基板であって、異なった磁性被膜層に異なった異方性分布とりわけ異方性方向を実現することを要件とする基板の作製は磁場がもっぱら半径方向に向いた前記公知の装置では、異なった基板被膜層に異なった異方性方向を実現するために基板をその都度置き換える対策を取らないかぎり実現不可能である。
【０００９】
米国出願公開第５　６３０　９１６号公報より、基板ポジショニング面の下側に広く基板の大きさ全体に及ぶ電磁石を設けることが公知に属する。この場合、基板領域に共線磁力線をつくり出すには、電磁石の寸法が基板の寸法よりも著しく大きくなければならない。また、この場合にあっても、個々のコーティングステップの間に基板を幾何的に回転させる必要なしに、多層被膜が蒸着される基板の各磁性被膜層にそれぞれ異なった異方性分布とりわけ異方性方向を印加することは不可能である。さらにこの装置のもう一つの短所は、基板領域に磁場を発生させるため基板面の下側に閉じたヨーク板を場合によりコイルとともに配設したあらゆる装置の場合と同じく、たとえば基板を動かすための機械的装置を下方から基板に接近させることが困難であるかもしくは不可能なことである。しかもこの種の機械的装置は最近のコーティング装置においてたとえば基板を搬送するために必要とされることが多い。同様な問題点は基板を下側から冷やすか熱するかする必要がある場合あるいは測定装置を取付ける場合にも生ずることとなる。
【００１０】
ドイツ出願公開第４３　１２　４４４号公報から、前記のドイツ出願公開第１９６　４３　８４１号公報との関連で参照されたものと同様に、半径方向に配設された永久磁石と偏心的に回転支持された基板との間の間隔を調節し得る方式がすでに公知である。
【００１１】
欧州出願公開第０　４３５　８３８号公報から、基板サポートと共軸的に多角形状に巻付けられた平らなコイルを設けることにより、中心支持された基板上に半径方向の磁気異方性を達成する方法が知られている。しかしながらこの装置の場合にも既に前述した短所が基本的に当てはまる。
【００１２】
欧州出願公開第０　５８４　７６８号公報からさらに、平行な棒磁石を基板の下側横に配設することにより、磁性コートされる長方形状基板に偏角の僅かな単軸異方性をつくり出す方法が知られている。ただしこの場合にあっても、前記の公知の方法におけると同様に、基板に対するマグネットシステムの機械的回転によらないかぎり目標異方性分布の切換えは不可能であり、しかもこの種の機械的回転の実施は多大なコストによってしか実現することはできない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、
基板の少なくとも１つの磁性被膜層に所望の目標異方性分布を容易に実現することが可能であって、特に軟磁性被膜層が被着される基板の真空蒸着については所望の目標異方性分布は所定の方向の共線異方性として実現され、
所期の異方性分布ないし異方性方向を容易に調整することができることにより、基板とマグネットシステムとの相対ポジションの機械的変化を要することなく、異方性分布とくに異方性方向の異なる複数の軟磁性被膜層を１つの基板に被着することが可能であり、
広面基板に所望の磁気異方性分布とくに所定のもしくは予め定めることのできる共線異方性方向を印加することが可能であって、なかんずくとりわけ前記の被膜層を有する広面基板について少なくとも広く基板の全領域にわたって異方性方向の非常に良好な共線性を達成することのできる装置ないしコーティング装置または作製方法を提案することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題は本発明による装置により、請求項１の特徴記載部の文言によるように、マグネットシステムが少なくとも３個の電磁石を含み、該電磁石の双極子軸はポジショニング面と少なくともほぼ平行であって、ポジショニング面に対して垂直方向から眺めて、１つの閉じた面を形成することによって解決される。該解決方法により、電磁石の磁場の重なり合いと該電磁石の双極子の適切な設定および配向とにより、ポジショニング面ないし基板ホルダ上に保持された基板の当該磁性被膜層に所望の磁力線パターンないし目標異方性方向分布を実現するとともに、以下に説明するように該方向分布をたとえば第二の磁性被膜層への印加のためにきわめて容易に切換えることが可能となる。
【００１５】
本発明による装置の好ましい実施形態において、双極子軸はポジショニング面と平行な一つの面内にある。さらに双極子軸は、好ましくはさらに追加され、さらに好ましくは電磁石の数をｎとして３個以上の電磁石が設けられ、正ｎ角形を形成しているのが好ましい。
【００１６】
特に、前記の被膜層においてできるだけ広い被膜層領域内に一様な異方性方向分布を実現すると同時にさらに該異方性の方向をきわめて容易に変化させることができるようにする必要から、偶数個の、好ましくは４分割可能な個数の電磁石を設け、以下に説明するように、該電磁石を四分円に区分してそれらの双極子方向と双極子強度とを対称性を利用して最適に調整・切換えし得るようにすることが提案される。
【００１７】
さらなる好ましい実施形態において、マグネットシステムは２つの電磁石グループを含み、該電磁石は以下のように方向づけられた双極子をつくり出す。すなわち
双極子は、ベクトル成分としてポジションニング面に平行で、双方のグループの電磁石につき同一方向を向いた、第一の方向の第一の成分を有するとともに
双極子はポジショニング面に平行で前記の方向に対して垂直な方向の第二の成分を有し、一方のグループの該成分は他方のグループの当該成分とは逆方向に向いており、したがって双方のグループの間で互いに補償される方向を向いている。
【００１８】
さらに、好ましい実施形態において、電磁石はコイルによって形成され、該コイルは前記の面を取り囲む１本の共通の磁心、好ましくは１本の共通の環状磁心に巻付けられている。
【００１９】
電磁石の双極子強度値ないしモーメントの調整は第一の実施形態において巻数の異なるコイルを少なくとも部分的に設けることによって行われる。
【００２０】
電磁石はさらに、直流電流および／または交流電流および／または交流電流と重畳された直流電流を電磁石に供給する発電機と連結されている。交流電流、場合により、直流電流と重畳された交流電流が使用される場合には、周波数ｆは
１Ｈｚ≦ｆ≦１００Ｈｚ
であるのが好適である。
【００２１】
配設された電磁石の双極子強度値を巻数の異なるコイルを設けて調整する方法に代えてもしくはそれを補充して、第二の実施形態では、少なくとも一部の電磁石を該電磁石に
電流値の異なる直流電流および／または
振幅および／または位相の異なる交流電流
を供給する発電機に接続することが提案される。
【００２２】
これにより、所期の電磁石ユニットにつき、電磁石に供給される電流の切換えによって所望の異方性分布、とりわけ所望の異方性方向を達成することが可能である。
【００２３】
これから直接、電磁石への出力電流の配分を少なくとも２つの異なった配分状態に切換えることのできる発電ユニットに電磁石を接続した、本発明によるシステムのさらなる好ましい実施形態が帰結する。この場合、２つ以上の配分状態を定め、ポジショニング面における異方性方向を実際に０°から３６０°までの任意の方向に切換えることが可能であることは言うまでもない。発電機の出力電流の配分とは所期の電磁石ユニットに発生させられる直流電流値の配分または交流電流については振幅または相互の位相位置の配分として解されることとする。
【００２４】
電磁石のコイル、好ましくは偶数個のコイル、特に好ましくは４で割り切れる個数のコイルが１本の共通の環状磁心に巻付けられ、環状磁心の軸を含む１つの対称面がコイルを２つのグループに分割し、双方のグループのコイルの前記対称面と平行な方向の双極子方向成分が同一方向を向いている場合には、双極子の強度をｃｏｓφ関数に少なくともほぼ比例して選択するのが好適である。ここでφは環状磁心の軸に対するそれぞれのコイルの極座標角度である。
【００２５】
したがってコイル群によって環状磁心が取巻かれている場合には、前述したように前記双極子のモーメントを前記ｃｏｓφ関数に準じて設定するのが好適である。これにより、結果する共線異方性の発生の点から見て、コイルの円環状配置が考慮されることとなる。異方性方向は前記の対称面とポジショニング面との交線の方向に生ずる。
【００２６】
ところで、コイルを流れる電流の配分切換えにより前記対称面の角度位置を、環状磁心軸を中心にして回旋させることが可能であり、所定の角度位置にもたらすことおよび／または０°から３６０°までの範囲で好ましくはステップ・バイ・ステップで自由に位置を選択することができることは容易に看取されるところである。
【００２７】
すなわち電磁石は位置固定され、同じく基板もポジショニング面に位置固定されている一方で、電流操作による前記対称面の回旋によってポジショニング面ないし基板に生ずる異方性方向は変化することとなる。
【００２８】
さらに、好ましい目標異方性分布・方向の発生から別のそれへと速やかに切換えることができるようにするため、とりわけ、第一の方向における共線異方性の発生から別の方向における共線異方性の発生への速やかな切換えとそれによる、たとえば１枚の基板に被着される２つの磁性被膜層において、第一の被膜層の一方向における共線異方性の発生と続いて第二の被膜層のたとえば９０°回旋した第二の方向における共線異方性の発生とを速やかに実現するため、それぞれ選択的に作動させられる少なくとも２つのマグネットシステムを設けることが提案される。
【００２９】
これにより、前記の方法に加えて、異方性方向の方向切変えを実現するもう一つの可能性が生じ、それによればこの変化はまったく同一の電磁石ユニットにつき双極子発生電流の切換えによって実現される。当然のことながら、場合により２つもしくはそれ以上の数の前記マグネットシステムを設け、それらを交互にまたは場合によっては一緒に作動させ、さらに、前記マグネットシステムの電磁石に双極子を発生させる電流を選択的に調整ないし切換えることも可能である。
【００３０】
２つのマグネットシステムを有した本発明によるシステムの好ましい実施形態において、ポジショニング面に対して垂直な１本の軸に対して該マグネットシステム、好ましくは同じものを共軸的に、ただし該軸に対して互いに一定角度好ましくは９０°ずらして配設することが提案される。これにより、特に環状磁心の前記対称面につき、各々のマグネットシステムにより方向の異なる、前述したように好ましくは９０°ずれた各対称面が定められる。これにより、生ずる磁場の方向ないし異方性方向を９０°の切換えステップで容易に切換える可能性が得られることとなる。
【００３１】
ポジショニング面に対する２つのマグネットシステムの関係を同一のものとする最もコンパクトなシステム構成は双方のマグネットシステムのコイルを同一の磁心、好ましくは環状磁心に巻き付けることによって達成される。
【００３２】
本発明による装置において基板ホルダは、好ましくは少なくとも１枚のディスク状、好ましくは長方形状または、特に好ましくは円形の基板を収容するために形成されている。ただし該基板ホルダは複数枚のディスク状基板を収容するために形成されていてもよいことは無論である。ただしいずれにせよ当該マグネットシステムまたは２つもしくはそれ以上の数のマグネットシステムは基板ホルダを貫く中心軸に対して対称的に配設されているのが好ましい。基板ホルダが１枚の基板を収容するために形成されている場合には、基板は前記中心軸にセンタリングされてホルダ上に載置され、ホルダ上に複数枚の基板が載置される場合には、それらは同じく前記の軸を中心にして同心円状に載置される。
【００３３】
本発明による装置により、前記ポジショニング面に広域的に共線磁力線パターンが実現可能であり、これにより１枚の基板の１つもしくは複数の磁性被膜層に広域的に共線異方性分布を実現することができることから、好ましい実施形態において、少なくとも１００ｍｍ、好ましくは少なくとも１５０ｍｍ、好ましくは２００ｍｍまたはさらに３００ｍｍの最大直径を有する少なくとも１枚のディスク状基板を収容するための基板ホルダを形成することが可能である。
【００３４】
この場合、好ましい実施形態の本発明による装置は、基板ホルダの前記ポジショニング面内および該面に沿って、特に前段に挙げた基板寸法に応じた面に沿って、理想的な共線性ないし平行度からの偏倚がせいぜい±５°、好ましくはせいぜい±３°、好ましくはさらにせいぜい±２°の共線磁力線を有した磁場をつくり出す。
【００３５】
本発明によるコーティング装置は請求項１８に記載の文言に基づく特徴を有する。該装置はコーティングさるべき少なくとも１枚の基板をコーティングチャンバ内に収容するための前記のタイプの装置を有している。好ましい実施形態において、前記コーティング装置は前記チャンバ内に少なくとも１つのスパッタ源、すなわち磁性体、好ましくは軟磁性体から成るターゲットを有している。
【００３６】
少なくとも１つの磁性被膜層を有する本発明による基板は請求項２０に記載の文言に基づく特徴を有する。その際、本発明による基板の一つの好ましい実施形態はそれぞれ前記の好ましくは方向の異なる磁気異方性を有する少なくとも２つの磁性被膜層を有する。
【００３７】
本発明による方法はさらに請求項２２に記載の特徴を有する。
本発明による方法を用い、基板の磁性被膜層にきわめて正確かつ広域的に共線磁気異方性を発生させることができるだけではなく、それに加えてさらに該異方性の方向をきわめて容易に変化させることができることから、２つ以上の磁性被膜層を有する基板に、コーティング中に基板の置き換えを要することなく、それぞれ方向の異なる共線異方性を発生させることが可能である。
【００３８】
９０°ずれた共線異方性を有するこの種の基板に対する要求はたとえば、ハードディスク用の薄層ヘッド、自動車分野のセンサ機構あるいはいわゆるＭＲＡＭ（磁気ＲＡＭ、たとえば以下参照、Ｈｕｂｅｒｔ　Ｂｒｕｃｋｌ、「不揮発性メモリ」、Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｏｕｒｃｅｂｏｏｋ、１９９９年）等に使用されるような磁気センサの製造に際して生ずる。前記の要求は、さらにその他に、「スピン・バルブ法」（以下参照、Ｂ．Ｏｃｋｅｒ，  Ｗ．Ｍａａｓｓ  ｅｔ  ａｌ．、「高密度用スピン・バルブ」、Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｔｏｒａｇｅ）によって形成される多層被膜系の作製に際しても同じく生ずる。
【００３９】
本発明のさらなる応用はたとえば磁性層または磁性材料の磁気特性を測定するための磁気測定技法である。これらの測定に際しては、多くの場合、さまざまな向きの一様な共線磁場を被測定試料に印加することが必要である。
【００４０】
したがって、前記に関連して本発明によって実現される方法は本発明による使用上からして、前記のポジショニング面に代わって定められる所定の面に広域的に所定の磁場分布の発生が所望されるあらゆる使用目的、なかんずく前記のポジショニング面に代わって定められる広域的な面領域全体に及んで一様な共線磁場分布が所望されるあらゆる使用目的に適している。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例の図を参照して説明する。
【００４２】
図１は薄層被膜を磁化するための本発明による装置の最小構成を側面から図示したものである。図２は該装置の平面図を示したものである。本発明による装置は基板ホルダ１を備え、該ホルダには、鎖線で表わしたように彎曲した、ただし好ましい使用形態にあっては特に平らな、基板３が保持される。いずれにせよ基板ホルダ１はなんであれ成形された基板３のポジショニング面Ｅを決定する。この場合、ホルダ１は図１に示したコーティング源７、好ましくはスパッタ源、特にマグネトロンスパッタ源を有した真空蒸着チャンバ５の一部である。
【００４３】
基板ホルダ１によって定められたポジションニング面Ｅの下側には本発明によるマグネットシステム８が設けられている。該システムは特に図２に示したようにそれぞれのコイルに対応した電気接続端子を有する少なくとも３個の電磁石９を含んでいる。
【００４４】
図２から判明するように、各電磁石９ａ〜９ｃはそれぞれＤａ〜Ｄｃに対応する磁気双極子を形成し、これらはまた磁気双極子軸Ａａ〜Ａｃを決定する。図１から容易に看取されるように、電磁石９はそれらの双極子軸Ａとともに一つの面内にあることは必ずしも必要ではないが、ただしそうであれば遥かに好適である。ただし図１に示したようにそれらが一つの面内にない場合でも、面Ｅに対する間隔の差の影響はそれぞれの電磁石９に形成される磁場によって完全に補償され得る。
【００４５】
ただし図２から看取されるように、ポジショニング面Ｅを上方から見た場合、配設された電磁石９の双極子軸Ａはいずれにせよ互いに交差して一つの閉じた面Ｆを取り囲んでいる。
【００４６】
図１に示した最小構成を基本として、
３個以上の電磁石を設け、該磁石の数をｎとして、双極子軸Ａ１−ｎは図２に示した上方から見た状態でｎ角形、好ましくは正ｎ角形を形成し、
さらに前記電磁石をそれぞれコイルで形成し、該コイルは図２に示した面Ｆを取り巻く１本の磁心、好ましくは環状磁心に共に巻付けられているのが好適である。
【００４７】
図１および図２の説明は所望の異方性分布の実現とりわけ１つの基板に被着される１つもしくは複数の磁性被膜層の共線異方性分布の実現との関連で述べたが、この種の異方性分布の実現条件は面Ｅに適切な磁場分布とりわけ共線的な一様な磁場分布を達成することであることは特に専門家には容易に判明するところである。したがって本装置および以下に述べる装置は、Ｅに対応する一つの面内に、以下に説明するように適宜広域的に、方向を容易に調整することのできる一様な共線磁場分布が望まれる場合に常に使用することが可能である。
【００４８】
図３は本発明によるマグネットシステム８ａないし該システムの電磁石９の好ましい実施形態を図２と同様な方向から眺めた図であって、特にたとえば図１に示した装置でスパッタリングされた磁性被膜層に極めて広域的に基板の全領域にわたって共線的な磁力線を有するとともに理想的な平行度からの偏倚をせいぜい±５°、好ましくはせいぜい±３°、特に好ましくはせいぜい±２°とした磁気異方性を実現するための好適な実施形態を示した図である。
【００４９】
図３に示したマグネットシステムは１本の共通の環状磁心１１に巻付けられたコイルで形成された偶数個の磁石９を含んでいる。Ｚはマグネットシステム、ここでは環状磁心の中心を表わしており、これは中央に位置する基板たとえば特にディスク状または長方形状ないし正方形状の基板のコーティングにあたり図１にＭで示唆した基板３の中心軸に位置している。
【００５０】
図１に示した基板ホルダ１に１枚以上の基板が配される場合には、それらは軸Ｍを中心にして同心円状に、したがって図３について言えば軸Ｚを中心にして同心円状に配されるのが好適である。
【００５１】
図３から看取されるように、磁石９のコイルは各四分円毎にＮｏ．１からＮｏ．６まで連続ナンバーが付されている。さらに図３には好ましい双極子方向が記入されている。同図から看取されるように、全体で偶数個設けられた電磁石９は軸Ｚ（図３では単に軸ＡＳ１が看取されるだけである）を含む面Ｅ２によって２つのグループに区分される。グループの各々、すなわち一方において、四分円１および４に含まれる電磁石９の各々ならびに、他方において、四分円２および３に含まれる磁石９の各々は面Ｅ２およびＥ（図１参照）に平行な方向成分を有した双極子をつくり出し、該双極子はいずれのグループについても同一方向を向いている。
【００５２】
ただし前記の面に対して垂直な双極子方向成分、したがって図３に示したＡＮ２の方向の、すなわち面Ｅ２に対して垂直な双極子方向成分は四分円１および４のグループＧ４１では四分円２および３のグループＧ３２の双極子の当該方向成分とは逆方向を向いている。さらに前記の双極子のモーメントは異なった大きさに設定され、これは電磁石９のコイルの巻数を相違させることおよび／または巻数の等しいもしくは相違した電磁石コイルを適切に設定された異なった電流で制御することによって実現される。図３に示した実施形態において各グループに配設された電磁石コイルの磁気双極子モーメントは、図から看取されるように、面Ｅ２ないし軸ＡＳ１に対して鏡像的に選択されている。
【００５３】
以下の表においてコイルは次のようにナンバリングされている。
Ｑｘ，ｙ
該ナンバリングにおいてｘは四分円ナンバーを表わし、ｙは図３に示したコイルナンバーを表わしている。
【００５４】
以下の表には一つの四分円内の最小のコイル磁界強度値を基準にして、φ＝０°の方向、すなわち図３に示したＡＮ２の方向の異方性ならびにそれから９０°回転したＡＮ１の方向の異方性をつくり出すために、各コイル毎に発生させられる磁界強度値ないし双極子強度がまとめられている。
【００５５】
磁気双極子の強度と方向は観察されるそれぞれの電磁石コイルの極座標としてのφにより、少なくとも関数ｃｏｓφにほぼ比例して設定されるのが好適である。
【００５６】
それぞれのコイルの磁界強度値の相違およびそれとともに双極子値の相違は、既述したように前記の表にまとめられた加重係数に応じてコイルの巻数を相違させることおよび／または前記加重係数に応じた電流をコイルに印加することによって実現することができる。好ましいのは等しい巻数と加重係数とを有したコイルに異なった電流を印加するかまたは巻数の異なるコイルに同一の電流を印加することである。ただし両者の混合形態も十分に可能である。
【００５７】
【表１】
2004502314.tif 000003
【００５８】
ところで、電磁石９のコイルに印加される電流を切換えることにより図３に示した面Ｅ２の位置を回転させることができることは容易に看取されるところである。たとえば前記のｃｏｓφ関数につき零位角がφ２に位置するように適切な電流設定によって双極子の加重が行われれば、コイルＱ２５、Ｑ２６およびＱ４６、Ｑ４５に相応した双極子転極が生じ、共線磁場の方向の回旋が結果するとともに、発生する共線異方性もφ２だけ回旋することとなる。コイルを制御する発電機を切換えることにより前記の方向を個々に、前以ってセレクトされたステップで、コイル毎の増分により、軸Ｚを基準にして０°から３６０°まで電気的に転向することが可能である。
【００５９】
図４および図５はさらに別な実施形態を示したものである。
前記実施形態において、たとえば図３に示したＡＮ１からＡＮ２への異方性方向の切換えは図３に示した同一の磁心１１に好ましくは磁心軸と同軸的に、それぞれ２個、切換え可能な異方性方向が２つ以上ある場合には２個以上のコイルを巻き付けることによって実現される。図５は環状磁心１１、セットＩのコイルおよびそれと同軸的なセットＩＩのコイルによる前記実施形態の断面を示したものである。
【００６０】
コイルの巻数とコイルの結線は図４から明らかであろう。
図６は四分円の一つにつき前記を図示したものである。上記の表に挙げられた加重係数はこの図にも記入されている。
【００６１】
純粋な形態による第二の方式は巻数の等しいコイルに加重化された電流を印加することである。
【００６２】
図７に示したように、この場合、コイルには電子式配分装置２０を経て加重化された電流値が供給される。ここで、ユニット２０での電流切換えの実現については専門家に数多くの可能性が開示されており、また、図７に前記の表と同様に挙げられている加重係数は説明的な性格を有するにすぎない旨強調しておかなければならない。
【００６３】
この方式において、１つの異方性方向たとえばＡＮ１の方向の異方性発生からたとえば図３に示した第二のＡＮ２の方向の異方性発生への切換えは第二のコイルセットを設ける必要なしに単にコイル電流が切換えられることによって容易に行われる。
【００６４】
四分円あたり６個のコイルに代えて、所定の目標異方性分布を基準とした所期の実異方性分布の精度要件に応じ、前記より多数もしくは少数のコイルを設けることができることは言うまでもない。
【００６５】
外径θ＝４５０ｍｍで、前記の表に応じた仕様を有する図３に示したシステムを用い、直径θｓ＝１５０ｍｍとθｓ＝２００ｍｍのディスク状基板がパーマロイ被膜層の蒸着中に磁化された。同一巻数のコイルが使用され、各コイルの電流強度と電流方向は相違していた。
【００６６】
電流強度は基本的に表に記載された加重係数に準じて実現された。一つの面内にある双極子軸と平らなディスク状基板コーティング面との間の間隔は７０ｍｍであった。基板はケイ素基板であった。
【００６７】
図８には測定された磁力線の方向が場所の関数として表わされている。これによれば、θｓ＝１５０ｍｍの基板に生ずる目標方向からの異方性方向の最大偏倚はせいぜい±１°である。
【００６８】
θｓ＝２００ｍｍの基板に生ずる最大偏倚はせいぜい±３°である。
図９は本発明によるシステムのさらに別な好ましい実施形態の一部を示した図である。該実施形態においてコイル９は前述した方法のいずれかの方法で環状磁心１１に巻付けられている。各コイル９の間には図１０に示した鉄製の磁束誘導手段１２が設けられている。該手段はそれぞれ中心Ｚに向いた磁束誘導ノーズ１５を有している。これらの磁束誘導手段１２を設けたことにより、その他については同一の電流で、コイル９によりさらに強力な、ただし同じく所望の共線異方性ないし共線異方性分布を有する磁場が達成される。
【００６９】
提案された前記技法により、特に共線磁場を、機械的装置を用いることなく、基板に対して相対的に回旋することが可能である。基板には最も重要な基板面領域に沿って共線磁場領域が達成されるが、これは広面基板または円形基板ないし長方形基板についても同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基板の本発明による作製方法を実現するための本発明による装置の最少構成を示した図である。
【図２】図１に示したシステムの平面図である。
【図３】広面共線磁場とともに共線異方性（方向の選択的切換え可）をつくり出すための本発明によるシステムの好ましい実施形態を図２と同様な方向から見た図である。
【図４】図３に示したシステムにおいて巻数の異なったコイルに同一電流を印加する場合のコイルの電気結線図である。
【図５】選択的に作動されるコイルセットを有した、図４に示した実施形態のコイルシステムの断面図である。
【図６】実現される異方性方向切変えのための図４および図５に示した実施形態の断面図とコイルの巻数比とを示した図である。
【図７】実現される異方性方向切換えのための対コイル電流切換え装置を備えた図３に基づくシステムの実施形態を示した図である。
【図８】軟磁性被膜コートされたディスク状基板に本発明によって実現された磁気異方性を基板の片側について示した図である。
【図９】本発明によるシステムのさらに別の好ましい実施形態の一部を示した図である。
【図１０】図９に示したシステムに使用される好適に成形された磁束誘導手段の断面図である。
【図３】
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【図６】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年8月29日(2002.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２０】
少なくとも１つの磁性被膜層と少なくとも２００ｍｍまたは少なくとも３００ｍｍさえの直径とを有する円形基板において、前記磁性被膜層は角度偏倚がせいぜい±５°、好ましくはせいぜい±３°、特に好ましくはせいぜい±２°の共線磁気異方性方向を有することを特徴とする基板。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２１】
重なり合った少なくとも２つの磁性被膜層の被着された、少なくとも１００ｍｍ、好ましくは少なくとも１５０ｍｍ、特に好ましくは少なくとも２００ｍｍまたは３００ｍｍさえの最大直径を有する好ましくは円形基板において、前記のそれぞれの磁性被膜層はそれぞれ角度偏倚がせいぜい±５°、好ましくはせいぜい±３°、特に好ましくはせいぜい±２°の共線磁気異方性を有し、好ましくはそれぞれの前記被膜層は方向の異なる磁気異方性を有することを特徴とする基板。
【国際調査報告】
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