JPH072597A - Method for crystallization of garnet thin film - Google Patents
Method for crystallization of garnet thin filmInfo
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- JPH072597A JPH072597A JP13499993A JP13499993A JPH072597A JP H072597 A JPH072597 A JP H072597A JP 13499993 A JP13499993 A JP 13499993A JP 13499993 A JP13499993 A JP 13499993A JP H072597 A JPH072597 A JP H072597A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガラス基板上に形成した非晶質のガーネット
薄膜を熱プラズマにより結晶化するガーネット薄膜の結
晶化方法に関し、短時間に簡単且つ容易にガーネット薄
膜の結晶化を行うことが可能となるガーネット薄膜の結
晶化方法の提供を目的とする。
【構成】 ガラス基板上に形成した非晶質のガーネット
薄膜を結晶化する方法であって、酸素を添加したアルゴ
ンガスを反応ガスとし、プラズマトーチに直流電圧を印
加して発生させた熱プラズマを用いて極めて短時間に非
晶質のガーネット薄膜を結晶化するように構成する。
(57) [Abstract] [Purpose] Crystallization method of garnet thin film that crystallizes amorphous garnet thin film formed on glass substrate by thermal plasma. Crystallize garnet thin film easily in a short time. It is an object of the present invention to provide a method for crystallizing a garnet thin film, which makes it possible. A method for crystallizing an amorphous garnet thin film formed on a glass substrate, wherein a thermal plasma generated by applying a DC voltage to a plasma torch and using argon gas with oxygen added as a reaction gas. It is used to crystallize an amorphous garnet thin film in an extremely short time.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス基板上に形成し
た非晶質のガーネット薄膜を熱プラズマにより結晶化す
るガーネット薄膜の結晶化方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a garnet thin film crystallization method for crystallizing an amorphous garnet thin film formed on a glass substrate by thermal plasma.
【０００２】近年のコンピュータ等において扱う情報量
の増加に伴い、膨大な情報量を高密度で記録することが
可能な大容量の記録媒体が求められており、このような
記録媒体として光ディスクが用いられるようになってい
るが、記録媒体となるガーネット薄膜を結晶にする加熱
方法に問題がある。With the recent increase in the amount of information handled by computers and the like, there has been a demand for a large-capacity recording medium capable of recording an enormous amount of information at high density, and an optical disk is used as such a recording medium. However, there is a problem in the heating method for crystallizing the garnet thin film as a recording medium.
【０００３】以上のような状況から、加熱方法に起因す
る問題点を解決することが可能なガーネット薄膜の結晶
化方法が要望されている。Under the circumstances as described above, there is a demand for a method for crystallizing a garnet thin film which can solve the problems caused by the heating method.
【０００４】[0004]
【従来の技術】ガラス基板上に形成したガーネット薄膜
を結晶化するためには、従来は電気抵抗加熱炉や赤外線
加熱炉を用いる熱処理によりこのガーネット薄膜を結晶
化させる方法が採用されていたが、これらの炉による熱
処理方法は加熱時間が長くなるため、ガラス基板が軟化
し、ガーネット薄膜の結晶のサイズが不均一になるので
良質のガーネット薄膜を形成するのが困難であった。2. Description of the Related Art In order to crystallize a garnet thin film formed on a glass substrate, conventionally, a method of crystallizing the garnet thin film by heat treatment using an electric resistance heating furnace or an infrared heating furnace has been adopted. Since the heating time is long in these furnaces, the glass substrate is softened and the size of the crystal of the garnet thin film becomes uneven, so that it is difficult to form a good quality garnet thin film.
【０００５】従来の赤外線加熱炉においては、下記の処
理条件によりガーネット薄膜の結晶化を行っている。 最高到達温度────────740 ℃、昇温速度───
───── 20 ℃／秒、保温時間──────────
─2 分、窒素ガス流量────２リットル／分、酸素ガ
ス流量──0.003 リットル／分 このようにして形成したガーネット薄膜を原子間力顕微
鏡（ＡＦＭ）を用いて観測すると、この方法により形成
したガーネット薄膜の表面粗さは、図３に示すように観
測領域の長さが5,000 nmの「距離」の膜表面の任意の場
所における表面の凹凸の度合いを示しており、Ｒmax は
この観測領域内の最高と最低の差、即ち最大の凹凸度が
8.74 nm で、表面粗さに大きなばらつきが生じており、
走査型電子顕微鏡により得られた像は図４に示すよう
に、結晶粒のサイズが不均一になっており、結晶サイズ
が不均一になると光ディスクのノイズレベルが高くなる
ので光ディスクの品質が悪くなる。In the conventional infrared heating furnace, the garnet thin film is crystallized under the following processing conditions. Maximum temperature ──────── 740 ℃, heating rate ───
───── 20 ℃ / sec, heat retention time ──────────
─2 minutes, nitrogen gas flow rate ───2 liters / minute, oxygen gas flow rate ──0.003 liters / minute When observing the garnet thin film thus formed using an atomic force microscope (AFM), surface roughness of the formed garnet films, the length of the observation area, as shown in FIG. 3 shows a degree of unevenness of the surface at any location of the film surface of the "distance" 5,000 nm, R max is the The difference between the highest and lowest in the observation area, that is, the maximum unevenness is
At 8.74 nm, there is a large variation in surface roughness,
As shown in FIG. 4, the image obtained by the scanning electron microscope has non-uniform crystal grain sizes. When the crystal sizes are non-uniform, the optical disc noise level increases, and the optical disc quality deteriorates. .
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来のガ
ーネット薄膜の結晶化方法においては、加熱時間が長く
なり、ガラス基板が軟化し、結晶粒のサイズが不均一に
なるので良質のガーネット薄膜を形成するのが困難であ
るという問題点があった。In the conventional garnet thin film crystallization method described above, the heating time becomes long, the glass substrate is softened, and the size of the crystal grains becomes nonuniform. There is a problem that it is difficult to form.
【０００７】本発明は以上のような状況から、短時間に
簡単且つ容易にガーネット薄膜の結晶化を行うことが可
能となるガーネット薄膜の結晶化方法の提供を目的とし
たものである。In view of the above situation, the present invention has an object to provide a garnet thin film crystallization method which enables simple and easy crystallization of a garnet thin film in a short time.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明のガーネット薄膜
の結晶化方法は、ガラス基板上に形成した非晶質のガー
ネット薄膜を結晶化する方法であって、酸素を添加した
アルゴンガスを反応ガスとし、プラズマトーチに直流電
圧を印加して発生させた熱プラズマを用いて非晶質のガ
ーネット薄膜を結晶化するように構成する。A method for crystallizing a garnet thin film of the present invention is a method for crystallizing an amorphous garnet thin film formed on a glass substrate, wherein an argon gas added with oxygen is used as a reaction gas. The amorphous garnet thin film is crystallized by using the thermal plasma generated by applying a DC voltage to the plasma torch.
【０００９】[0009]
【作用】即ち本発明においては、酸素を添加したアルゴ
ンガスを反応ガスとし、プラズマトーチに直流電圧を印
加して発生させた熱プラズマを用いて極めて短時間に非
晶質のガーネット薄膜を結晶化するので、ガラス基板が
軟化し、ガーネット薄膜の結晶粒のサイズが不均一にな
るのを防止し、良質のガーネット薄膜を形成することが
可能となる。In the present invention, the amorphous garnet thin film is crystallized in an extremely short time using the thermal plasma generated by applying the DC voltage to the plasma torch with the oxygen-added argon gas as the reaction gas. Therefore, it is possible to prevent the glass substrate from softening and the size of the crystal grains of the garnet thin film to become nonuniform, and it is possible to form a good quality garnet thin film.
【００１０】[0010]
【実施例】以下図１〜図２により本発明の一実施例につ
いて詳細に説明する。図１は本発明による一実施例のプ
ラズマジェット加熱炉によるガーネット薄膜の結晶化方
法を示す図、図２は本発明による一実施例のプラズマジ
ェット加熱炉によるガーネット薄膜の結晶化方法により
形成したガーネット薄膜の表面粗さを示す図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a crystallization method of a garnet thin film by a plasma jet heating furnace according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a garnet formed by a crystallization method of a garnet thin film by a plasma jet heating furnace according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the surface roughness of a thin film.
【００１１】本発明による一実施例のガーネット薄膜の
結晶化方法に用いるプラズマジェット加熱炉は、図１に
示すようなタングステン製で先端の間隔が数mmの陰極3a
と陽極3bから構成されているプラズマトーチ３に直流電
源４により直流電圧を印加し、発生した熱プラズマを用
いてプラズマジェット５を生じさせ、真空ポンプにより
排気されている処理室１内に設けた、冷却水により冷却
されている銅製の基板ホルダ２に固定したガラス基板６
の表面のガーネット薄膜７を結晶化する加熱炉である。The plasma jet heating furnace used in the method for crystallizing a garnet thin film according to one embodiment of the present invention is made of tungsten as shown in FIG.
A DC voltage was applied from a DC power supply 4 to a plasma torch 3 composed of a cathode 3a and an anode 3b, and a plasma jet 5 was generated using the generated thermal plasma. The plasma jet 5 was provided in the processing chamber 1 exhausted by a vacuum pump. , A glass substrate 6 fixed to a copper substrate holder 2 cooled by cooling water
It is a heating furnace for crystallizing the garnet thin film 7 on the surface of.
【００１２】本実施例のガラス基板６としては、板厚
1.2mmの旭ガラス社製のＡＮ或いはＨＯＹＡガラス社製
のＮＡ４０を用いており、このガラス基板６の表面にス
パッタ法により膜厚 1,000Åの非晶質のイットリウム・
アイアン・ガーネット（以下、ＹＩＧと略称する）膜を
形成している。このスパッタ条件は次の通りである。 ガス圧────1.3Pa 、基板温度────300 ℃、投入
電力──── 400Ｗ この非晶質のＹＩＧ膜を結晶にするには、まずこの非晶
質のＹＩＧ膜を形成したガラス基板６を基板ホルダ２の
表面に固定し、下記の条件により発生させた熱プラズマ
を用いている。 処理室内の初期到達真空度──〜1 ×10-3Torr、アルゴ
ンガス流量── 40 リットル／分、酸素ガス流量──0.
4 リットル／分、トーチ先端と試料との距離─────
─5 cm、放電出力─────4,000 Ｗ、熱処理時間──
────────── 10 秒、 まず、上記のアルゴンガスと酸素ガスを処理室１内に導
入してプラズマトーチ３に供給し、直流電源４により 1
00ボルトの直流電圧をプラズマトーチ３の陰極3aと陽極
3bに印加してアーク放電を起こさせると、供給されたガ
スは瞬時に高温のプラズマになり、この時の体積膨張で
熱プラズマは高速のプラズマジェット５となって図示す
るようにプラズマトーチ３の先端から噴出するので、こ
のプラズマジェット５が水冷されている基板ホルダ２に
固定されているガラス基板６の表面に形成されている非
晶質のガーネット薄膜７に照射されて数秒以内に結晶化
温度まで加熱され、10秒以内の短時間で結晶化が完了す
る。The glass substrate 6 of this embodiment has a plate thickness
An AN made by Asahi Glass Co., Ltd. or a NA40 made by HOYA Glass Co., Ltd. having a thickness of 1.2 mm is used.
An iron garnet (hereinafter abbreviated as YIG) film is formed. The sputtering conditions are as follows. Gas pressure: 1.3 Pa, substrate temperature: 300 ° C., input power: 400 W In order to crystallize this amorphous YIG film, first this amorphous YIG film was formed. The glass substrate 6 is fixed on the surface of the substrate holder 2, and thermal plasma generated under the following conditions is used. Initially reached vacuum degree in the processing chamber ─ 〜 1 × 10 -3 Torr, Argon gas flow rate ─ 40 L / min, Oxygen gas flow rate ─ ─ 0.
4 liters / minute, distance between torch tip and sample ─────
─ 5 cm, discharge output ───── 4,000 W, heat treatment time ──
────────── 10 seconds First, the above argon gas and oxygen gas are introduced into the processing chamber 1 and supplied to the plasma torch 3, and the DC power supply 4
A DC voltage of 00 V is applied to the cathode 3a and the anode of the plasma torch 3.
When an arc discharge is generated by applying it to 3b, the supplied gas instantly becomes a high-temperature plasma, and the thermal plasma becomes a high-speed plasma jet 5 due to volume expansion at this time, and as shown in the figure, the plasma torch 3 Since it jets from the tip, this plasma jet 5 is irradiated onto the amorphous garnet thin film 7 formed on the surface of the glass substrate 6 fixed to the substrate holder 2 which is being water-cooled, and within a few seconds the crystallization temperature is reached. The crystallization is completed in a short time within 10 seconds.
【００１３】このようにして形成したガーネット薄膜７
を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて観測すると、〔従
来の技術〕において説明した図３に対応する図２に示す
ようにＲMAX が 2.19 nmになり、表面粗さが微小である
ことがわかる。また走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い
て観測すると、従来のガーネット薄膜の走査型電子顕微
鏡により得られた像のような結晶粒サイズが１μm 程度
の結晶を見出すことのない粒界構造の見られない良質の
ガーネット薄膜であった。The garnet thin film 7 thus formed
Is observed with an atomic force microscope (AFM), R MAX is 2.19 nm and the surface roughness is minute as shown in FIG. 2 corresponding to FIG. 3 described in [Prior Art]. Recognize. In addition, when observed with a scanning electron microscope (SEM), a grain boundary structure without a crystal having a grain size of about 1 μm can be seen as in the image obtained by a conventional scanning electron microscope of a garnet thin film. It was a good quality garnet thin film.
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば改良された装置を用いることにより非結晶質の
ガーネット薄膜を結晶化することが可能となる利点があ
り、著しい経済的及び、信頼性向上の効果が期待できる
ガーネット薄膜の結晶化方法の提供が可能である。As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to crystallize an amorphous garnet thin film by using the improved apparatus, which is extremely economical and It is possible to provide a method for crystallizing a garnet thin film, which can be expected to improve reliability.
【図１】 本発明による一実施例のプラズマジェット加
熱炉によるガーネット薄膜の結晶化方法を示す図FIG. 1 is a diagram showing a crystallization method of a garnet thin film by a plasma jet heating furnace according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明による一実施例のプラズマジェット加
熱炉によるガーネット薄膜の結晶化方法により形成した
ガーネット薄膜の表面粗さを示す図FIG. 2 is a diagram showing a surface roughness of a garnet thin film formed by a crystallization method of a garnet thin film by a plasma jet heating furnace according to an embodiment of the present invention.
【図３】 従来の加熱炉によるガーネット薄膜の結晶化
方法により形成したガーネット薄膜の表面粗さを示す図FIG. 3 is a diagram showing the surface roughness of a garnet thin film formed by a conventional garnet thin film crystallization method using a heating furnace.
【図４】 従来の加熱炉によるガーネット薄膜の結晶化
方法により形成したガーネット薄膜の走査型電子顕微鏡
により得られた像FIG. 4 is an image obtained by a scanning electron microscope of a garnet thin film formed by a conventional garnet thin film crystallization method using a heating furnace.
１ 処理室 ２ 基板ホルダ ３ プラズマトーチ 3a 陰極 3b 陽極 ４ 直流電源 ５ プラズマジェット ６ ガラス基板 ７ ガーネット薄膜 1 Processing Chamber 2 Substrate Holder 3 Plasma Torch 3a Cathode 3b Anode 4 DC Power Supply 5 Plasma Jet 6 Glass Substrate 7 Garnet Thin Film
Claims (2)
ット薄膜を結晶化する方法であって、 酸素を添加したアルゴンガスを反応ガスとし、プラズマ
トーチに直流電圧を印加して発生させた熱プラズマを用
いて非晶質のガーネット薄膜を結晶化することを特徴と
するガーネット薄膜の結晶化方法。1. A method for crystallizing an amorphous garnet thin film formed on a glass substrate, wherein heat generated by applying a DC voltage to a plasma torch using oxygen-added argon gas as a reaction gas. A method for crystallizing a garnet thin film, which comprises crystallizing an amorphous garnet thin film using plasma.
式ＡXＲ3-XＭYFe5-YＯ12(0≦Ｘ＜３，０≦Ｙ＜５）で表
され、Ｒはイットリウム或いは稀土類元素の中から選択
した少なくとも一つの元素を示し、Ａは稀土類元素と置
換し得る元素を、またＭはFeと置換し得る元素を示すこ
とを特徴とするガーネット薄膜の結晶化方法。2. The garnet thin film according to claim 1 is represented by the general formula A X R 3-X M Y Fe 5-Y O 12 (0 ≦ X <3, 0 ≦ Y <5), and R is yttrium. Alternatively, at least one element selected from rare earth elements is shown, A is an element capable of substituting for the rare earth element, and M is an element capable of substituting for Fe. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13499993A JPH072597A (en) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | Method for crystallization of garnet thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13499993A JPH072597A (en) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | Method for crystallization of garnet thin film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH072597A true JPH072597A (en) | 1995-01-06 |
Family
ID=15141573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13499993A Withdrawn JPH072597A (en) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | Method for crystallization of garnet thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH072597A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140357066A1 (en) * | 2011-09-09 | 2014-12-04 | Panorama Synergy, Ltd. | Methods of crystallising thin films |
-
1993
- 1993-06-07 JP JP13499993A patent/JPH072597A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140357066A1 (en) * | 2011-09-09 | 2014-12-04 | Panorama Synergy, Ltd. | Methods of crystallising thin films |
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