(57) Es wird ein Permalloy-Aufstäubverfahren beschrieben, das es ermöglicht, mehrere Mikrometer
dicke Schichten durch Kathodenzerstäubung reproduzierbar mit kleinem H
c aufzustäuben. Dies wird durch gezielte Zugabe von Restgas, zum Beispiel von Stickstoff,
zum Aufstäubgas erreicht.
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von magnetisch anisotropen Permalloy-Schichten
mit kleiner Koerzitivfeldstärke (H
c) durch Aufstäuben. Permalloy-Schichten mit kleinem H
c werden für verschiedene Anwendungen benötigt. So sind zum Beispiel für Dünnfilm-Magnetköpfe
mehrere Mikrometer dicke Permalloy-Schichten (Ni/Fe ca. 80/20) erforderlich, die vorzugsweise
durch Kathodenzerstäubung aufgebracht werden.
[0002] Mit dem bisher üblichen Verfahren der Hochfrequenzdiodenzerstäubung (RF = radio frequency)
werden Aufstäubraten von bis ca. 3-pm/h erreicht. Dabei wird Argon als Aufstäubgas
verwendet.
[0003] Aufstäubverfahren mit Magnetfeldunterstützung (MagnetronAufstäubung) sind bisher
nicht für Permalloy eingesetzt worden, da das magnetische Target das Ausbilden des
Magnetronringes infolge des magnetischen Kurzschlusses im Target unterbindet. Man
kann aber durch gewisse Anlagenanpassungen (Magnetron mit höherer Feldstärke als üblich
und/oder Permalloy-Target mit Schlitzen, siehe IEEE Transactions On Magnetics, Vol.
MAG-18, No. 6, November 1982, S. 1080-1082) trotzdem eine Magnetronaufstäubung erzielen.
Damit werden Aufstäubraten bis ca. 9 pm/h möglich.
[0004] Bei Permalloy-Schichten für Dünnfilm-Magnetköpfe wird unter anderem gefordert, daß
die Schichten magnetische Anisotropie aufweisen ("leichte", "schwere" Richtung). Dies
wird dadurch erzielt, daß während der Schichterzeugung ein stationäres Magnetfeld
in "leichter" Richtung Wed 1 Plr/31.10..1983 angelegt ist. Für die einwandfreie Schreib-/Lese-Funktion
des Kopfes ist es außerdem unbedingt erforderlich, daß die Koerzitivfeldstärke H (gemessen
in "leichter" Richtung, nach dem üblichen induktiven Meßverfahren) einen bestimmten
Wert, zum Beispiel 0,25 A/cm nicht überschreitet.
[0005] Bei bekannten Aufstäubverfahren ist.das nicht reproduzierbar möglich. Dies gilt besonders
bei Schleusenanlagen, die von vornherein einen geringen Restgasanfall beim Aufstäuben
haben. Ähnliches gilt auch bei Anlagen nach dem Batch-Verfahren, wenn Schichten von
mehreren Mikron Dicke benötigt werden. Ursache ist der Einfluß des Restgasanfalls
beim Aufstäuben auf die magnetischen Eigenschaften. Offensichtlich ist ein gewisser
Restgasanteil günstig.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren zu realisieren,
das die Aufbringung magnetisch anisotroper Permalloy-Schichten mit kleinem H
c reproduzierbar durchführbar macht. Dies wird dadurch erzielt, daß dem Aufstäubgas
(i. a. Argon) reaktives Gas (Stickstoff, Luft usw.) zugesetzt wird. Dadurch wird erreicht,
daß eine stets gleiche Menge eines reaktiven Gases beim Aufstäuben zur Verfügung steht.
Dadurch kann dieses Verfahren bei Anlagen nach dem Batch- oder Schleusenprinzip bzw.
bei Aufstäubverfahren mit unterschiedlicher Aufstäubrate (RF-Diodenprinzip, Magnetronprinzip)
reproduzierbar eingesetzt werden.
[0007] Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird als Aufstäubgas ein Argon-Stickstoffmischgas
verwendet. Dabei wird vorzugsweise dem Argon-Aufstäubgas 0,5 - 2 % Stickstoff zugesetzt.
Die Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung ist sowohl in Anlagen mit RF-Diodenprinzip
oder solchen mit Magnetronprinzip möglich.
[0008] Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es wurden folgende
Substrate verwendet: Titancarbid mit Aluminiumoxidunterlage (4 mm dick), Softglas
(4 mm), Silizium-Wafer (0,6 mm). Die Schichtdicken für diese Beispiele sind 2 - 4
µm.
Ausführungsbeispiel 1:
[0009] Aufstäubanlage nach dem RF-Diodenprinzip mit Schleuse. hne Stickstoff ergeben sich
bei den genannten Substraten H
c-Werte bestenfalls von 0,4 - 0,6 A/cm während mit Stickstoffzugabe 0,2 A/cm erzielt
werden. (Standbeschichtung; Permalloy-Aufstäubrate 3 µm pro Stunde)
Ausführungsbeispiel 2:
[0010] Halbautomatische Durchlaufanlage mit Schleuse; Aufstäuben nach dem Magnetronprinzip.
Ohne Stickstoff 0,45 A/cm und mit Stickstoff 0,2 A/cm. (Standbeschichtung Permalloy-Aufstäubrate
6 - 8 um pro Stunde)
1. Verfahren zur Erzeugung von magnetisch anisotropen Permalloy-Schichten mit kleiner
Koerzitivfeldstärke (H ) durch Aufstäuben, dadurch gekennzeichnet , daß dem Aufstäubgas
(i. a. Argon) ein reaktives Gas (Stickstoff, Luft usw.) zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Aufstäubgas ein Argon/Stickstoffmischgas
verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß dem Argon-Aufstäubgas 0,5
- 2 % Stickstoff zugesetzt werden.
4. Verwendung dieses Verfahrens sowohl in Anlagen mit RF-Diodenprinzip oder solchen
mit Magnetronprinzip.