타게트 제조조건이 퍼멀로이 박막의 보자력 및 투자율에 미치는 영향

Influence of Target Manufacturing Condition on the Coercive Force and Effective Permeability of Permalloy

제조조건이 다른 여러 퍼멀로이 합금 타게트를 사용하여 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 퍼멀로이(NiFe) 박막을 증가시킬 경우 타게트의 제조조건이 박막의 자기특성에 미치는 영향을 조사하 였다. 타게트를 온도에서 어닐링한 결과 $650^{\circ}C$ 이상의 온도에서 재결정이 일어나 미세구조는 압 연조직에서 미세한 재결정립 조직으로 바뀌었으며 이에 따른 집합조직은 (110) 집합조직에서 random 집합조직으로 변화가 일어났다. 재결정이 일어나지 않은 타게트를 사용하여 투입전력 300 및 400 W에 서 증착한 박막의 경우 보자력은 1~5 mTorr의 비교적 넓은 범위의 아르곤 압력에서 낮은 값을 나타 내었으며 이때의 최소값은 0.20 Oe 이하였다. 반면, 재결정이 일어난 타게트의 경우 투입저력 300 W에 서는 5 mTorr에서는 1 mTorr에서만 보자력이 낮은 값을 나타내었으며 이때의 최소값은 0.25 Oe 이하였 다. 박막의 내부응력은 타게트에 관계없이 아르곤 압력이 증가함에 따라 압축응력에서 인장응력으로 변하엿으며 타게트에 따라 5 mTorr에서 거의 사라졌다. 박막의 보자력 및 투자율의 변화는 타게트에 따라 변화되는 박막 조성 및 내부응력의 차이에 기인한 것으로 고찰되었다.

Permalloy films were deposited by an RF magnetron sputtering method using several different targets which had been cold-rolled and annealed at various temperatures to give different microstructure and texture. The grain refinement occurs at high temperature annealing due to recrystallization and subsequently the initial (110) target texture transforms to the random texture. The coercive forces of thin films fabricated using targets which are not recrystallized are below 0.2 Oe in the AI pressure range of 1~5 mTorr and the lowest coercive force achieved is 0.07 Oe. The low value of coercive force, 0.25 Oe, is only obtained at the sputtering conditions of 400 W and 1 mTorr, and 300 W and 5 mTorr when recrystallized targets are used. The internal stress changes from compressive to tensile as the Ar pressure increases, the stress-free being at 5 mTorr. The changes of coercive force and permeability can be well interpreted by the differences from the composition and the internal stress.