JP2015161644A - Magnetic force microscope probe and manufacturing method for the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic force microscope probe and a manufacturing method therefor capable of sufficiently improving a magnetic coercive force.SOLUTION: As a first approach, a magnetic thin film 31 of, for example, Fe-Pt formed on a probe material 10 is formed to contain a nonmagnetic substance (for example, MgO), so that magnetic crystal grains are allowed to be present in a nonmagnetic grain boundary in a dispersed, isolated state. As a second approach, the magnetic thin film layer 31 is heated slowly up to a predetermined temperature by starting low temperature rise heating during or after film formation, so as to easily magnetize a probe 1 in an in-plane direction rather than a perpendicular direction of a magnetic thin film (to easily magnetize the probe 1 in the in-plane direction of the magnetic thin film, that is, a direction generally along a longitudinal direction of the probe 1). As a third approach, energy is applied to the magnetic thin film layer 31 by irradiating the magnetic thin film layer 31 with plasmas at a time of forming the magnetic thin film layer 31, so as to accelerate transforming atoms constituting the thin film into a regular structure. One arbitrary combination or a plurality of arbitrary combinations of the first to third approaches may be appropriately selected.

Description

本発明は、磁気力顕微鏡用探針およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a probe for a magnetic force microscope and a manufacturing method thereof.

磁気情報に対応した磁化パターン等を測定するものとして、磁気力顕微鏡(MFM)が用いられている。磁気力顕微鏡は、磁性探針を備えており、その磁性探針の先端を被測定媒体である磁性体試料に近づけ、磁性探針の磁気モーメントと磁性体試料の磁気モーメントとの間に働く磁気的作用を直接検出することにより、磁化パターン等の測定が行われる。   A magnetic force microscope (MFM) is used to measure a magnetization pattern corresponding to magnetic information. The magnetic force microscope is provided with a magnetic probe, and the tip of the magnetic probe is brought close to a magnetic sample as a medium to be measured, and the magnetic force acting between the magnetic moment of the magnetic probe and the magnetic sample is measured. Measurement of the magnetization pattern and the like is performed by directly detecting the target action.

この磁気力顕微鏡の磁性探針としては、特許文献1に示されるように、非磁性材料Siからなる探針素材上に、順に、SiO2層、磁性薄膜層(鉄(Fe)−白金(Pt)規則合金層)が形成されたものが提案されており、その磁性探針の製造においては、Siからなる探針素材上に、順に、酸化珪素(SiO2)層、磁性薄膜層を形成し、その後、その磁性薄膜層を規則合金膜に規則変態させるべく(Al型不規則相のFePt合金膜をL10型FePt規則合金膜に規則変態させる)、熱処理を行う工程が必要である。このため、この磁性探針においては、製造段階において、磁性薄膜層の形成に先立ち、探針素材上にSiO2層が形成されることから、熱処理を行っても、Siからなる探針素材と磁性薄膜層とが反応、合金化して磁性薄膜層の磁気特性が劣化することを防止でき、その磁性薄膜層に基づき大きな保磁力と大きな飽和磁束密度とを得て探針先端の磁極密度を高めることができる。この結果、空間分解能を向上させることができる。
特開2008−209276号公報
As a magnetic probe of this magnetic force microscope, as shown in Patent Document 1, an SiO2 layer and a magnetic thin film layer (iron (Fe) -platinum (Pt)) are sequentially formed on a probe material made of a nonmagnetic material Si. In the manufacture of the magnetic probe, a silicon oxide (SiO 2) layer and a magnetic thin film layer are sequentially formed on a probe material made of Si, and thereafter In order to transform the magnetic thin film layer into an ordered alloy film (an Al-type disordered FePt alloy film is transformed into an L10-type FePt ordered alloy film), a heat treatment step is required. For this reason, in this magnetic probe, the SiO2 layer is formed on the probe material prior to the formation of the magnetic thin film layer in the manufacturing stage. The magnetic properties of the magnetic thin film layer can be prevented from deteriorating due to reaction and alloying with the thin film layer. Based on the magnetic thin film layer, the magnetic pole density at the tip of the probe is increased by obtaining a large coercive force and a large saturation magnetic flux density. Can do. As a result, the spatial resolution can be improved.
JP 2008-209276 A

ところで、最近では、磁気力顕微鏡の測定対象となる磁気記録ヘッドや永久磁石等において極めて強い磁場を発生させるものが多くなっている。このため、探針として保磁力を小さいものを用いると、得られた画像にゆがみが生じたり、空間分解能が低下する等の問題が生じることになり、磁気力顕微鏡用探針の保磁力を十分に大きくすることが望まれている。   Recently, many magnetic recording heads, permanent magnets, and the like, which are measurement targets of a magnetic force microscope, generate an extremely strong magnetic field. For this reason, if a probe having a small coercive force is used, problems such as distortion of the obtained image and a decrease in spatial resolution may occur, and the coercive force of the probe for a magnetic force microscope is sufficient. It is desired to make it larger.

しかしながら、従来の磁気力顕微鏡用探針の長手方向での保磁力は、最大で14〜15kOe程度であり、それ以上大きな保磁力を得ることが困難であった。   However, the coercive force in the longitudinal direction of the conventional magnetic force microscope probe is about 14 to 15 kOe at the maximum, and it is difficult to obtain a larger coercive force.

本発明は以上のような事情に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、保磁力を十分に高めることのできるようにした磁気力顕微鏡用探針の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and a first object thereof is to provide a method of manufacturing a probe for a magnetic force microscope that can sufficiently increase the coercive force. .

また、本発明の第2の目的は、保磁力を十分に高めた磁気力顕微鏡用探針を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide a magnetic force microscope probe having a sufficiently increased coercive force.

前記第1の目的を達成するため、本発明における製造方法にあっては、次のような解決原理を採択してある。すなわち、第1の手法として、探針に形成される磁性薄膜層を、非磁性物質を含むものとして形成することにより、磁性結晶粒子が非磁性粒界領域中に分散して孤立した状態で存在させるようにしてある。つまり、大きなひとかたまりとしての磁石ではなく、孤立した磁性結晶粒子による微細な多数の磁石の集合体として形成するようにしてある。第2の手法として、上記不純物を含む磁性薄膜層を、低速昇温加熱によってゆっくりと所定温度にまで上昇させて、磁性薄膜の膜面垂直方向よりも膜面内方向に磁化されやすいようにしてある(磁性結晶粒子の結晶方向がランダムとなるように維持しつつ規則変態化を促進して、探針の磁化が探針の長手方向にほぼ沿う方向となる膜面内方向へ磁化されやすくする)。第3の手法として、非磁性物質を含む磁性薄膜層を形成する際に、プラズマ照射によってエネルギ付与して、薄膜を構成する原子の規則構造化を促進させるようにしてある(L10規則化の促進)。上記第1〜第3の手法は、任意の1つあるいは任意の複数の組み合わせを適宜選択することができる。任意の2つの手法を組み合わせることによる相乗効果によって保磁力をより高めることができ、特に3つの手法全てを用いることによる相乗効果によって極めて高い保磁力を得ることができる。   In order to achieve the first object, the following solution principle is adopted in the manufacturing method of the present invention. That is, as a first method, the magnetic thin film layer formed on the probe is formed so as to contain a nonmagnetic substance, so that the magnetic crystal grains are dispersed and isolated in the nonmagnetic grain boundary region. I am trying to make it. That is, they are not formed as a large group of magnets, but are formed as an aggregate of a large number of fine magnets made of isolated magnetic crystal particles. As a second method, the magnetic thin film layer containing the impurity is slowly raised to a predetermined temperature by slow heating to make it easier to be magnetized in the in-film direction than in the direction perpendicular to the film surface of the magnetic thin film. (Promotes regular transformation while maintaining the crystal orientation of the magnetic crystal grains to be random, and makes the magnetization of the probe easy to be magnetized in the in-plane direction that is substantially along the longitudinal direction of the probe. ). As a third technique, when forming a magnetic thin film layer containing a non-magnetic substance, energy is imparted by plasma irradiation to promote the ordered structure of atoms constituting the thin film (promotion of L10 ordering). ). In the first to third methods, any one or a plurality of combinations can be appropriately selected. The coercive force can be further increased by a synergistic effect by combining any two methods, and particularly, a very high coercive force can be obtained by the synergistic effect by using all three methods.

具体的には、本発明における磁気力顕微鏡用探針の製造方法にあっては、次のような第1の解決手法を採択してある。すなわち、請求項1に記載のように、
珪素(Si)からなる探針素材上に、拡散防止層を形成するステップと、
前記拡散防止層上に、非磁性物質を含む磁性薄膜層を形成するステップと、
前記磁性薄膜層の熱処理を行うステップと、
を備えているようにしてある。上記解決手法によれば、磁性結晶粒子が非磁性粒界領域中に分散して孤立した状態で存在されることとなって、ひとかたまりの大きな磁石に比して大きな保磁力を得やすい微細な多数の磁石の集合体として形成することができ、この結果大きな保磁力を得ることが可能となる。
Specifically, in the method for manufacturing a probe for a magnetic force microscope according to the present invention, the following first solution is adopted. That is, as described in claim 1,
Forming a diffusion preventing layer on a probe material made of silicon (Si);
Forming a magnetic thin film layer containing a nonmagnetic material on the diffusion preventing layer;
Performing a heat treatment of the magnetic thin film layer;
It is supposed to be equipped with. According to the above solution, the magnetic crystal grains are dispersed in the nonmagnetic grain boundary region and exist in an isolated state, so that a large number of fine particles that can easily obtain a large coercive force compared to a large mass of magnets. As a result, a large coercive force can be obtained.

上記第1の解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項2〜請求項4、請求項8に記載のとおりである。すなわち、
前記熱処理が、前記磁性薄膜層を磁性薄膜の膜面垂直方向よりも膜面内方向に磁化しやすいように低速昇温で所定温度にまで加熱した後、前記所定温度でもって所定時間保持することにより行われる、ようにしてある(請求項2対応)。この場合、膜面垂直方向よりも、探針の磁化が探針の長手方向にほぼ沿う方向となる膜面内方向へ磁化されやすくなって、保磁力(特に要求される探針の長手方向の保磁力)を一層大きくすることが可能となる。
Preferred embodiments based on the first solution are as described in claims 2 to 4 and claim 8 in claims. That is,
In the heat treatment, the magnetic thin film layer is heated to a predetermined temperature at a low temperature so that the magnetic thin film layer is more easily magnetized in the in-plane direction than in the direction perpendicular to the film surface of the magnetic thin film, and then held at the predetermined temperature for a predetermined time. (Claim 2). In this case, the magnetization of the probe is more easily magnetized in the in-film direction, which is substantially along the longitudinal direction of the probe, rather than in the direction perpendicular to the film surface, and the coercive force (particularly the required longitudinal direction of the probe). It is possible to further increase the coercivity.

前記磁性薄膜層が、薄膜を構成する原子の規則構造化が促進されるようにプラズマ照射されつつ形成される、ようにしてある(請求項3対応)。この場合、プラズマ照射によるエネルギ付与によって、成膜中の原子にイオン衝撃によるマイグレーションを起こして、薄膜を構成する原子の規則構造化(L10規則化)を促進させることができ、保磁力を一層高めることが可能となる。   The magnetic thin film layer is formed while being irradiated with plasma so as to promote the regular structure of atoms constituting the thin film (corresponding to claim 3). In this case, by applying energy by plasma irradiation, migration by ion bombardment is caused to atoms during film formation, and the regular structure (L10 regularization) of atoms constituting the thin film can be promoted, and the coercive force is further increased. It becomes possible.

前記熱処理が、前記磁性薄膜層を磁性薄膜の膜面垂直方向よりも膜面内方向に磁化しやすいように低速昇温で所定温度にまで加熱した後、前記所定温度でもって所定時間保持することにより行われ、
前記磁性薄膜層が、薄膜を構成する原子の規則構造化が促進されるようにプラズマ照射されつつ形成される、
ようにしてある(請求項4対応)。この場合、請求項2および請求項3に対応した効果を合わせて得ることができ、保磁力を飛躍的に大きくすることが可能となる(20kOe以上という極めて大きい保磁力を得ることも可能となる)。
In the heat treatment, the magnetic thin film layer is heated to a predetermined temperature at a low temperature so that the magnetic thin film layer is more easily magnetized in the in-plane direction than in the direction perpendicular to the film surface of the magnetic thin film, and then held at the predetermined temperature for a predetermined time. Made by
The magnetic thin film layer is formed while being irradiated with plasma so as to promote the regular structure of atoms constituting the thin film.
(Corresponding to claim 4). In this case, the effects corresponding to claims 2 and 3 can be obtained together, and the coercive force can be greatly increased (it is possible to obtain a very large coercive force of 20 kOe or more. ).

前記磁性薄膜層の材質が、Fe−Pt、Co−Pt、Fe−Pd、Co−Cr−Ptから選択される1種以上とされ、
前記非磁性物質の材質が、Si酸化物、Ti酸化物、W酸化物、Cr酸化物、Co酸化物、Ta酸化物、B酸化物、Mg酸化物、Ce酸化物、Y酸化物、Ni酸化物、Al酸化物、Ru酸化物、カーボンから選択される1種以上とされている、
ようにしてある(請求項8対応)。この場合、磁性薄膜層および非磁性物質の具体的なものが提供される。
The material of the magnetic thin film layer is at least one selected from Fe—Pt, Co—Pt, Fe—Pd, and Co—Cr—Pt,
The material of the non-magnetic substance is Si oxide, Ti oxide, W oxide, Cr oxide, Co oxide, Ta oxide, B oxide, Mg oxide, Ce oxide, Y oxide, Ni oxide One or more selected from materials, Al oxides, Ru oxides, and carbon,
This is done (corresponding to claim 8). In this case, the specific thing of a magnetic thin film layer and a nonmagnetic substance is provided.

前記第1の目的を達成するため、本発明にあっては次のような第2の解決手法を採択してある。すなわち、請求項5に記載のように、
珪素(Si)からなる探針素材上に、拡散防止層を形成するステップと、
前記拡散防止層上に、磁性薄膜層を形成するステップと、
前記磁性薄膜層の熱処理を行うステップと、
を備え、
前記熱処理が、前記磁性薄膜層を磁性薄膜の膜面垂直方向よりも膜面内方向に磁化しやすいように低速昇温で所定温度にまで加熱した後、前記所定温度でもって所定時間保持することにより行われる、
ようにしてある。上記解決手法によれば、磁性薄膜の膜面垂直方向よりも、探針の磁化が探針の長手方向にほぼ沿う方向となる、磁性薄膜の膜面内方向へ磁化されやすくなって、保磁力(特に要求される探針の長手方向の保磁力)を大きくすることが可能となる。
In order to achieve the first object, the following second solution is adopted in the present invention. That is, as described in claim 5,
Forming a diffusion preventing layer on a probe material made of silicon (Si);
Forming a magnetic thin film layer on the diffusion preventing layer;
Performing a heat treatment of the magnetic thin film layer;
With
In the heat treatment, the magnetic thin film layer is heated to a predetermined temperature at a low temperature so that the magnetic thin film layer is more easily magnetized in the in-plane direction than in the direction perpendicular to the film surface of the magnetic thin film, and then held at the predetermined temperature for a predetermined time. Done by
It is like that. According to the above solution, the magnetization of the probe is more easily magnetized in the in-plane direction of the magnetic thin film, which is substantially along the longitudinal direction of the probe, rather than in the direction perpendicular to the film surface of the magnetic thin film. (Especially required coercive force in the longitudinal direction of the probe) can be increased.

上記第2の解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項6に記載のとおりである。すなわち、
前記磁性薄膜層が、薄膜を構成する原子の規則構造化が促進されるようにプラズマ照射されつつ形成される、ようにしてある(請求項6対応)。この場合、プラズマ照射によるエネルギ付与によって、成膜中の原子にイオン衝撃によるマイグレーションを起こして、薄膜を構成する原子の規則構造化(L10規則化)を促進させることができ、保磁力を一層高めることが可能となる。
A preferred mode based on the second solution is as described in claim 6 in the scope of claims. That is,
The magnetic thin film layer is formed while being irradiated with plasma so as to promote the regular structure of atoms constituting the thin film (corresponding to claim 6). In this case, by applying energy by plasma irradiation, migration by ion bombardment is caused to atoms during film formation, and the regular structure (L10 regularization) of atoms constituting the thin film can be promoted, and the coercive force is further increased. It becomes possible.

前記第1の目的を達成するため、本発明にあっては次のような第3の解決手法を採択してある。すなわち、請求項7に記載のように、
珪素(Si)からなる探針素材上に、拡散防止層を形成するステップと、
前記拡散防止層上に、磁性薄膜層を形成するステップと、
前記磁性薄膜層の熱処理を行うステップと、
を備え、
前記磁性薄膜層が、薄膜を構成する原子の規則構造化が促進されるようにプラズマ照射されつつ形成される、
ようにしてある。上記解決手法によれば、プラズマ照射によるエネルギ付与によって、成膜中の原子にイオン衝撃によるマイグレーションを起こして、薄膜を構成する原子の規則構造化(L10規則化)を促進させることができ、保磁力を高めることが可能となる。
In order to achieve the first object, the following third solution is adopted in the present invention. That is, as described in claim 7,
Forming a diffusion preventing layer on a probe material made of silicon (Si);
Forming a magnetic thin film layer on the diffusion preventing layer;
Performing a heat treatment of the magnetic thin film layer;
With
The magnetic thin film layer is formed while being irradiated with plasma so as to promote the regular structure of atoms constituting the thin film.
It is like that. According to the above-described solution technique, by applying energy by plasma irradiation, migration by ion bombardment is caused to atoms during film formation, and the regular structuring (L10 regularization) of atoms constituting the thin film can be promoted. Magnetic force can be increased.

前記第2の目的を達成するため、本発明における磁気力顕微鏡用探針にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項9に記載のように、
珪素(Si)からなる探針素材上に、拡散防止層が形成されており、
前記拡散防止層上に、非磁性物質を含む磁性薄膜層が形成されており、
前記磁性薄膜層が、磁性結晶粒子が非磁性粒界領域中に分散して孤立した状態で存在するようにされている、
ようにしてある(請求項9対応)。この場合、少なくとも、請求項1〜請求項4、請求項8に対応した製造方法によって製造されて、大きな保磁力とすることが可能な探針が提供される。
In order to achieve the second object, the following solution is adopted for the magnetic force microscope probe according to the present invention. That is, as described in claim 9,
A diffusion prevention layer is formed on the probe material made of silicon (Si),
A magnetic thin film layer containing a non-magnetic substance is formed on the diffusion preventing layer,
The magnetic thin film layer is made to exist in an isolated state in which magnetic crystal grains are dispersed in a nonmagnetic grain boundary region.
(Corresponding to claim 9). In this case, a probe that is manufactured by at least a manufacturing method corresponding to claims 1 to 4 and 8 and can have a large coercive force is provided.

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項10に記載のとおりである。すなわち、
前記磁性結晶粒子が、磁性薄膜の膜面垂直方向よりも膜面内方向に磁化しやすいように規則変態および配向制御されている、ようにしてある(請求項10対応)。この場合、さらに一層大きな保磁力とすることが可能な探針が提供される。
A preferred mode based on the above solution is as described in claim 10 in the scope of claims. That is,
The magnetic crystal grains are controlled to be regularly transformed and oriented so that they are more easily magnetized in the in-plane direction than in the direction perpendicular to the plane of the magnetic thin film (corresponding to claim 10). In this case, a probe that can have an even larger coercive force is provided.

本発明によれば、保磁力が十分に大きくされた探針を提供することができ、磁気力顕微鏡を用いて得られた画像の鮮明化や空間分解能の向上を図ることができる。   According to the present invention, a probe having a sufficiently large coercive force can be provided, and an image obtained using a magnetic force microscope can be sharpened and spatial resolution can be improved.

本発明による探針の一例を示す側面断面図。Side surface sectional drawing which shows an example of the probe by this invention. 図1の探針をその先端側から見た図。The figure which looked at the probe of Drawing 1 from the tip side. 探針の製造工程を示す図。The figure which shows the manufacturing process of a probe. 非磁性物質を含む磁性薄膜層の成膜とプラズマ照射とを行う装置例を簡略的に示す図。The figure which shows simply the example of an apparatus which performs the film-forming and plasma irradiation of the magnetic thin film layer containing a nonmagnetic substance. 実験データを示す図。The figure which shows experimental data. 実験データを示す図。The figure which shows experimental data.

図1において、1は、磁気力顕微鏡用の探針である。探針1は、例えば珪素(Si)からなるカンチレバー2の先端部に、その延び方向に直交するように突設されている。探針1の形状は、先端に向うに従って尖るように設定されており、実施形態では3角錐形状として形成されている。なお、探針の形状は、4角錐等の他の角錐形状であってもよく、また円錐形状であってもよい。   In FIG. 1, 1 is a probe for a magnetic force microscope. The probe 1 projects from the tip of a cantilever 2 made of, for example, silicon (Si) so as to be orthogonal to the extending direction. The shape of the probe 1 is set so as to be pointed toward the tip, and in the embodiment, it is formed as a triangular pyramid shape. The shape of the probe may be another pyramid shape such as a quadrangular pyramid, or may be a cone shape.

探針1は、図3に示す工程に従って製造される。この製造工程に用いる装置のうち、拡散防止層21と非磁性物質を含む磁性薄膜層31とを形成する装置例について、図4を参照しつつ説明しておくこととする。図4中、41は、密閉されたチャンバである(マグネトロンスパッタ装置用のチャンバ)。このチャンバ41内に、探針素材10を保持する回転保持台42が装備されている。また、チャンバ41内には、Fe−Pt合金ターゲット43とMgOターゲット44とが配設される。そして、チャンバ41には、探針素材10に対してスパッタリングおよびプラズマ照射できるように、真空引きされた状態でアルゴンガスが供給されるようになっている。各ターゲット43、44と探針素材10との間隔は約120mmとされている。   The probe 1 is manufactured according to the process shown in FIG. Of the devices used in this manufacturing process, an example of a device for forming the diffusion prevention layer 21 and the magnetic thin film layer 31 containing a nonmagnetic substance will be described with reference to FIG. In FIG. 4, 41 is a sealed chamber (a chamber for a magnetron sputtering apparatus). In this chamber 41, a rotation holding table 42 for holding the probe material 10 is provided. An Fe—Pt alloy target 43 and an MgO target 44 are disposed in the chamber 41. The chamber 41 is supplied with argon gas in a vacuumed state so that the probe material 10 can be sputtered and irradiated with plasma. The distance between each target 43, 44 and the probe material 10 is about 120 mm.

Fe−Pt合金ターゲット43は、スパッタリング用のDC電源に接続されている。MgOターゲット44は、スパッタリング用の高周波(例えばRF)電源に接続されている。さらに、回転保持台42(つまり探針素材10)には、プラズマ照射用の高周波(例えばVHF)電源が接続されている。   The Fe—Pt alloy target 43 is connected to a DC power source for sputtering. The MgO target 44 is connected to a high frequency (for example, RF) power source for sputtering. Further, a high frequency (for example, VHF) power source for plasma irradiation is connected to the rotation holding table 42 (that is, the probe material 10).

MgOターゲット44用の高周波電源の周波数は、例えば13.56MHzとされ、探針素材10用の高周波電源の周波数は、例えば40.68MHzとされている。スパッタリング用に高速のアルゴンイオンが各ターゲット43、44に向かうように、各ターゲット42、44への印加電力は大きいものとされている(例えば100W)。これに対して、プラズマ照射用に低速のアルゴンイオンが探針素材10に向かうように、探針素材10への印加電力は小さいものとされている(例えば15〜20W)。   The frequency of the high frequency power source for the MgO target 44 is, for example, 13.56 MHz, and the frequency of the high frequency power source for the probe material 10 is, for example, 40.68 MHz. The applied power to each of the targets 42 and 44 is large (for example, 100 W) so that high-speed argon ions for sputtering are directed to the targets 43 and 44. On the other hand, the applied power to the probe material 10 is low (for example, 15 to 20 W) so that low-speed argon ions for plasma irradiation are directed to the probe material 10.

上述のように、各ターゲット43、44への印加電力が大きくされる一方、探針素材10への印加電力が小さいものとされる。また、MgOターゲット44用の周波数と探針素材10用の周波数とが大きく相違されている。そして、各ターゲット43、44と探針素材10との距離もさほど短くないものとされている。これにより、各ターゲット43、44の表面と探針素材10の表面とに全く別のプラズマが発生されて、各ターゲット43、44においては高速アルゴンイオンの衝突によるスパッタリング現象が発生される一方、探針素材10においては低速アルゴンイオンの衝突によるプラズマ照射が行われることになる。   As described above, the power applied to each of the targets 43 and 44 is increased, while the power applied to the probe material 10 is decreased. Further, the frequency for the MgO target 44 and the frequency for the probe material 10 are greatly different. The distance between the targets 43 and 44 and the probe material 10 is not so short. As a result, completely different plasma is generated on the surface of each target 43, 44 and the surface of the probe material 10, and a sputtering phenomenon is generated in each target 43, 44 due to collision of high-speed argon ions. The needle material 10 is irradiated with plasma by collision of low-speed argon ions.

以上のことを前提として、まずステップS1において、Siからなる探針素材10が用意される。この探針素材10は、本実施形態においては、予めカンチレバー2の先端部に取付けられており、以後、探針素材10及びカンチレバー2は、後の工程において、一体的に扱われる。このSiからなる探針素材10は、具体的には、Si単結晶ウェハーから異方性エッチングにより製造されるが、材料としては、Siを用いるだけでなく、導電性を確保するため、Si中に不純物が含まれるもの(不純物半導体)を用いてもよい。そして、図4に示す回転保持台41に、探針素材10(とカンチレバー2との一体化物)が保持される。回転保持台42は、後述する成膜中は例えば10rpmの速度で回転される。   On the premise of the above, first, a probe material 10 made of Si is prepared in step S1. In this embodiment, the probe material 10 is attached to the tip of the cantilever 2 in advance, and thereafter, the probe material 10 and the cantilever 2 are handled integrally in a later process. Specifically, the probe material 10 made of Si is manufactured from an Si single crystal wafer by anisotropic etching, but not only Si is used as a material, but also in order to ensure conductivity. May contain an impurity (impurity semiconductor). And the probe raw material 10 (and the integrated object of the cantilever 2) is hold | maintained at the rotation holding stand 41 shown in FIG. The rotation holding table 42 is rotated at a speed of, for example, 10 rpm during film formation described later.

次に、ステップS2において、ターゲットとしてMgOターゲット44のみが選択されて(Fe−Ptターゲット43への印加電力なし)、前記探針素材10に対して、室温下でもってスパッタリング(実施形態ではArを使用)が行われる。これにより、MgO層からなる拡散防止層21が形成される。拡散防止層21は、例えば5nmの厚さに形成される。なお、ステップS2は、探針素材10に対するプラズマ照射用の電力が印加されない状態で行われる。   Next, in step S2, only the MgO target 44 is selected as a target (no power applied to the Fe—Pt target 43), and sputtering is performed on the probe material 10 at room temperature (in the embodiment, Ar is used). Use). Thereby, the diffusion preventing layer 21 made of the MgO layer is formed. The diffusion preventing layer 21 is formed with a thickness of 5 nm, for example. In addition, step S2 is performed in a state where power for plasma irradiation to the probe material 10 is not applied.

ステップS3では、室温下でもって、拡散防止層21(MgO層)の上に、非磁性材からなる不純物を含む磁性薄膜層31が形成される。すなわち、ターゲットとして、Fe−Ptターゲット43とMgOターゲット44との両方を用いて、2元同時にスパッタリング成膜する。この成膜の際に、非磁性物質となるMgOがFe−Ptに固溶することなく、Fe−Ptの磁性結晶粒子がMgOの非磁性粒界領域中に分散して孤立した状態で存在されることとなる。つまり、後の着磁が行われたときに、大きな保磁力を得やすい微細な多数の磁石の集合体として形成されるための構造が形成される(グラニュラー構造化あるいはその類似構造化)。非磁性物質を含む磁性薄膜層31は、例えば20nmの厚さに形成される(この厚さの成膜に要する時間は2〜3分)。なお、MgOのスパッタリング(成膜)とFe−Ptのスパッタリング(成膜)とを交互に行って、最終的に非磁性物質を含む磁性薄膜層31を形成するようにしてもよい。ただし、Fe−Ptの磁性結晶粒子がMgOの非磁性粒界領域中に分散して孤立した状態で存在される状態を確実に形成する上では、同時成膜が好ましいものである。   In step S3, the magnetic thin film layer 31 containing an impurity made of a nonmagnetic material is formed on the diffusion prevention layer 21 (MgO layer) at room temperature. That is, using both the Fe—Pt target 43 and the MgO target 44 as the target, two-layer sputtering is simultaneously performed. During this film formation, MgO, which is a nonmagnetic substance, does not dissolve in Fe—Pt, and Fe—Pt magnetic crystal particles are dispersed and isolated in the nonmagnetic grain boundary region of MgO. The Rukoto. That is, when a subsequent magnetization is performed, a structure is formed to be formed as an aggregate of a large number of fine magnets that easily obtain a large coercive force (granular structure or similar structure). The magnetic thin film layer 31 containing a nonmagnetic substance is formed to a thickness of 20 nm, for example (the time required for film formation of this thickness is 2 to 3 minutes). Alternatively, MgO sputtering (film formation) and Fe—Pt sputtering (film formation) may be alternately performed to finally form the magnetic thin film layer 31 containing a nonmagnetic substance. However, in order to reliably form a state in which the magnetic crystal grains of Fe—Pt are dispersed and isolated in the nonmagnetic grain boundary region of MgO, simultaneous film formation is preferable.

上記MgOからなる不純物を含む磁性薄膜層31の成膜中に、探針素材10に対してプラズマ照射用の電力が印加されて、低速アルゴンイオンの衝突によるプラズマ照射が行われる。このプラズマ照射によるエネルギ付与によって、成膜中の原子にイオン衝撃によるマイグレーションを起こして、薄膜を構成する原子の規則構造化(L10規則化)を促進させることができ、着磁が行われた後の保磁力を一層高めることが可能となる。なお、プラズマ照射を低電力(低エネルギ)で行うのは、薄膜を破壊しないようにするためである。   During the formation of the magnetic thin film layer 31 containing impurities composed of MgO, power for plasma irradiation is applied to the probe material 10, and plasma irradiation by collision of low-speed argon ions is performed. By applying energy by this plasma irradiation, migration by ion bombardment can be caused to atoms during film formation, and the regular structure (L10 regularization) of atoms constituting the thin film can be promoted. It is possible to further increase the coercive force of. The reason why plasma irradiation is performed with low power (low energy) is to prevent the thin film from being destroyed.

ステップS4では、探針素材10とカンチレバー2との一体化物がチャンバ41から取り出されて、既知の加熱装置により熱処理が行われる。この熱処理は、低速でゆっくりと所定温度(例えば750℃)まで上昇させ、所定温度に達した後は、当該所定温度でもって所定時間(例えば120分)保持される。低速でのゆっくりとした温度上昇は、磁性薄膜の膜面垂直方向よりも探針1の長手方向にほぼ沿う方向となる、磁性薄膜の膜面内方向へ磁化されやすくするための処理である(結晶方向がランダムな配向状態を維持しつつ規則変態化を促進)。昇温速度は、0.1℃/秒〜1.0℃/秒とすることができるが、0.01℃/秒〜3℃/秒の範囲で適宜設定できる。この昇温速度は、あくまで一例であり、昇温速度を遅く(低速に)するほど、着磁後の保磁力を大きくする上で好ましいが、あまり遅くしても保磁力増大に限度があることと、生産性低下を生じるため、最低の昇温速度としては0.01℃/秒〜0.1℃/秒以上とするのが好ましい。また最高の昇温速度としては、確実に磁性薄膜の膜面内方向へ磁化されやすくするために、3.0℃/秒以下、好ましくは1.0℃/秒以下とするのが好ましい。   In step S4, the integrated product of the probe material 10 and the cantilever 2 is taken out from the chamber 41 and heat-treated by a known heating device. This heat treatment is slowly increased to a predetermined temperature (for example, 750 ° C.) at a low speed and, after reaching the predetermined temperature, is maintained at the predetermined temperature for a predetermined time (for example, 120 minutes). The slow temperature increase at a low speed is a process for facilitating magnetization in the in-plane direction of the magnetic thin film, which is substantially along the longitudinal direction of the probe 1 rather than the vertical direction of the magnetic thin film surface ( (Promoting regular transformation while maintaining a random orientation of crystal orientation). The rate of temperature rise can be set to 0.1 ° C./second to 1.0 ° C./second, but can be appropriately set within the range of 0.01 ° C./second to 3 ° C./second. This rate of temperature rise is only an example, and the slower the rate of temperature rise (lower), the better the coercive force after magnetization, but there is a limit to the increase in coercive force even if it is too slow. In order to reduce productivity, it is preferable that the minimum rate of temperature rise is 0.01 ° C./second to 0.1 ° C./second or more. The maximum rate of temperature rise is preferably 3.0 ° C./second or less, and preferably 1.0 ° C./second or less, in order to ensure that the magnetic thin film is easily magnetized in the in-plane direction.

ステップS5では、探針1がその長手方向に着磁される。この着磁は、既知の適宜の手法によりなし得るが、探針1の保磁力(特に長手方向保磁力)が20kOe以上となることをも見越して、十分に大きな磁場でもって着磁を行うことになる。前述のような工程を経た後の探針1は、次のようになっている。すなわち、
珪素(Si)からなる探針素材上に、拡散防止層が形成されており、
前記拡散防止層上に、非磁性物質を含む磁性薄膜層が形成されており、
前記磁性薄膜層が、磁性結晶粒子が非磁性粒界領域中に分散して孤立した状態で存在するようにされており、
前記磁性結晶粒子が、膜面垂直方向よりも膜面内方向に磁化しやすいように規則変態および配向制御されていて、
着磁後は極めて大きな保磁力を有するものとなっている。
In step S5, the probe 1 is magnetized in the longitudinal direction. This magnetization can be performed by a known appropriate method, but the magnetization is performed with a sufficiently large magnetic field in anticipation that the coercive force (particularly the longitudinal coercive force) of the probe 1 is 20 kOe or more. become. The probe 1 after undergoing the above-described steps is as follows. That is,
A diffusion prevention layer is formed on the probe material made of silicon (Si),
A magnetic thin film layer containing a non-magnetic substance is formed on the diffusion preventing layer,
The magnetic thin film layer is made to exist in a state where magnetic crystal grains are dispersed and isolated in a nonmagnetic grain boundary region,
Regular transformation and orientation control are performed so that the magnetic crystal particles are more easily magnetized in the in-film direction than in the film surface vertical direction,
After magnetization, it has a very large coercive force.

図5、図6は、本発明を適用した実験例の結果を示すものである。J列に示す「Hc面内」が、要求される磁性薄膜の膜面内方向の保磁力を示すものである。また、K列に示す「Hc垂直」が、磁性薄膜の膜面垂直方向の保磁力である。そして、本発明では、J列に示す「Hc面内」の保磁力を大きくすることが重要となる。この図5、図6に示す実験結果において、拡散防止層21の厚さは全て5nmであり、非磁性物質を含む磁性薄膜層31の厚さは全て20nmである。また、図中、E列の「MgO」は、磁性薄膜層31に非磁性物質として含まれる割合(体積割合)であり、F列の「VHF」は、磁性薄膜層31の成膜中におけるプラズマ照射のエネルギの大きさW(ワット)である。   5 and 6 show the results of experimental examples to which the present invention is applied. “Hc in-plane” shown in row J indicates the required coercivity in the in-plane direction of the magnetic thin film. Further, “Hc perpendicular” shown in the K column is the coercive force in the direction perpendicular to the film surface of the magnetic thin film. In the present invention, it is important to increase the coercive force “in the Hc plane” shown in the J row. In the experimental results shown in FIGS. 5 and 6, the thickness of the diffusion preventing layer 21 is 5 nm, and the thickness of the magnetic thin film layer 31 containing a nonmagnetic substance is 20 nm. In the figure, “MgO” in the E row is a ratio (volume ratio) contained in the magnetic thin film layer 31 as a nonmagnetic substance, and “VHF” in the F row is plasma during film formation of the magnetic thin film layer 31. The magnitude of irradiation energy is W (watts).

J列−5行に示す「Hc面内」の数値「14.4」が、従来の探針の保磁力に相当する。すなわち、J列−5行の実験例は、磁性薄膜の膜面内方向よりも膜面垂直方向に磁化されやすくなる急速加熱であり(25℃/秒)、磁性薄膜層が非磁性物質を含まないものであり(磁性結晶の孤立化なし)、磁性薄膜層の形成中にプラズマ照射によるエネルギ付与を行わないものとなっている。   The numerical value “14.4” in the “Hc plane” shown in column J-5th row corresponds to the coercive force of the conventional probe. In other words, the experimental example of column J-5 rows is rapid heating (25 ° C./sec) that is more easily magnetized in the direction perpendicular to the film surface than in the in-plane direction of the magnetic thin film, and the magnetic thin film layer contains a non-magnetic substance. There is no (no isolation of the magnetic crystal), and no energy is applied by plasma irradiation during the formation of the magnetic thin film layer.

J列の数値に着目して、5行〜16行における非磁性物質添加量の依存性について考察する。急速昇温加熱、低速昇温加熱、プラズマ照射有りのいずれの場合も、不純物の割合が多くなるほど、J例の数値が増大される。非磁性物質を添加して、磁性結晶粒子の孤立化を行うことが、保磁力増大の上で効果的であることが示される。保磁力の増大度合いは、低速昇温加熱を行うことがより効果的であり、これに加えて成膜中でのプラズマ照射によるエネルギ付与を行うことによりさらに効果的である、ということが理解される。ちなみに、J例−16行の「22.3」という数値は、従来からは想定できないほど飛躍的な保磁力増大結果となっている。なお、非磁性物質の含有割合(体積割合)は、50%未満の範囲で多いほど好ましいが、少なくとも10%以上あれば十分であり、好ましくは35%±10%の範囲で選択するのが好ましい。   Focusing on the values in the J column, the dependence of the nonmagnetic substance addition amount on the 5th to 16th rows will be considered. In any case of rapid temperature rising heating, slow temperature rising heating, and plasma irradiation, the numerical value of J example increases as the impurity ratio increases. It is shown that adding a non-magnetic substance to isolate the magnetic crystal grains is effective in increasing the coercive force. It is understood that the degree of increase in coercive force is more effective by performing heating at a low temperature, and in addition to this, it is more effective by applying energy by plasma irradiation during film formation. The Incidentally, the numerical value of “22.3” in J example-16 line is a result of a dramatic increase in coercive force that cannot be assumed conventionally. The content ratio (volume ratio) of the non-magnetic substance is preferably as large as possible within a range of less than 50%, but at least 10% is sufficient, and is preferably selected within the range of 35% ± 10%. .

18行〜26行に示す昇温速度の依存性については、昇温速度が遅いほどJ列の数値が増大するということが理解される。昇温速度は遅いほど好ましいものの、生産性を考慮して、0.01℃/秒以上、好ましくは0.03℃/秒以上、より好ましくは0.1℃/秒以上とするのがよい。なお、昇温速度の上限値は、3.0℃/秒以下であればよく、好ましくは1.0℃/秒以下とするのがよい。このような低速での昇温は、磁性薄膜の膜面垂直方向よりも膜面内方向に磁化されやすくするためである。   Regarding the dependency of the heating rate shown in the 18th to 26th rows, it is understood that the numerical value of the J column increases as the heating rate becomes slower. Although the rate of temperature increase is preferably as low as possible, in view of productivity, it is preferably 0.01 ° C./second or more, preferably 0.03 ° C./second or more, more preferably 0.1 ° C./second or more. In addition, the upper limit value of the temperature rising rate may be 3.0 ° C./second or less, and preferably 1.0 ° C./second or less. This is because the temperature rise at such a low speed facilitates magnetization in the in-film direction rather than in the direction perpendicular to the film surface of the magnetic thin film.

ここで、低速昇温加熱の場合は、規則構造化する一方で結晶配向は変化しないものとなる(ランダムなまま)。これにより、磁性膜は面内磁化膜になる。これに対して、急速昇温加熱の場合は、規則構造化する一方で結晶配向が変化してしまうので(磁性薄膜の垂直方向に変化)、大きな磁気異方性を垂直方向にもつために、垂直磁化膜になってしまうことになる。   Here, in the case of heating at a low temperature, the crystal orientation does not change (although it remains random) while being ordered. Thereby, the magnetic film becomes an in-plane magnetization film. On the other hand, in the case of rapid heating and heating, the crystal orientation changes while making a regular structure (changes in the vertical direction of the magnetic thin film), so in order to have a large magnetic anisotropy in the vertical direction, This results in a perpendicular magnetization film.

27行〜38行に示す所定時間保持される所定温度は、750℃に向けての温度が高くなるにつれてJ列の数値が増大されるが、800℃になるとJ列の数値が低下する。これは、用いた磁性薄膜層31を構成する材質によって相違するが、Fe−Ptを用いたときは、750度前後でJ列の数値がピーク値になることから、例えば750±20℃の範囲に設定するのが好ましい。   As for the predetermined temperature held for the predetermined time shown in the 27th to 38th rows, the numerical value of the J column increases as the temperature toward 750 ° C. increases, but when the temperature reaches 800 ° C., the numerical value of the J column decreases. This differs depending on the material constituting the magnetic thin film layer 31 used. However, when Fe—Pt is used, the numerical value of the J row reaches a peak value around 750 degrees, and thus, for example, a range of 750 ± 20 ° C. It is preferable to set to.

39行〜47行に示す上記所定温度に保持しておく時間については、長いほどJ列の数値が増大される、ということが理解される。生産性を考慮して、60分〜分300分の範囲で適宜選択するのが好ましいものとなる。   It is understood that as the time for maintaining the predetermined temperature shown in the 39th to 47th lines, the numerical value of the J column increases as the time increases. In consideration of productivity, it is preferable to select appropriately within the range of 60 minutes to 300 minutes.

49行〜63行に示すプラズマ照射する際の電力(付与エネルギ)依存性については、ある電力値までの増大においてJ列の数値が増大されるものの、それ以上の電力値ではJ列の数値が減少する(プラズマ照射を高電力(高エネルギ)で行うと、薄膜を破壊してしまう)ことから、最適電力値を選択するのが好ましい。なお、J列−16行と、J列−63行の実験条件は同じである。   Regarding the dependence of power (applied energy) upon plasma irradiation shown in lines 49 to 63, the numerical value of the J column is increased when the power is increased to a certain power value, but the numerical value of the J column is higher than the power value. It is preferable to select the optimum power value because it decreases (if the plasma irradiation is performed with high power (high energy), the thin film is destroyed). Note that the experimental conditions for the J column-16 row and the J column-63 row are the same.

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。拡散防止層21を構成する材質としては、従来用いられている適宜のものを選択でき、例えば探針素材10を構成するSiを例えばプラズマ酸化処理してSiOとして構成する等のこともできる。非磁性物質を含む磁性薄膜層31の形成に際しては、ターゲットとしてFeとPtとMgOとの3つ設けて、3元同時成膜を行うようにしてもよい。ステップSS4での熱処理を、非磁性物質を含む磁性薄膜層31の形成途中から行うようにしてもよい(非磁性物質を含む磁性薄膜層31の成膜中に低速昇温加熱を開始させる)。   Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the scope of claims. For example, the invention includes the following cases. . The material constituting the diffusion prevention layer 21 can be selected from appropriate materials conventionally used. For example, Si constituting the probe material 10 can be constituted by, for example, plasma oxidation treatment to form SiO. When forming the magnetic thin film layer 31 containing a nonmagnetic substance, three layers of Fe, Pt, and MgO may be provided as targets and simultaneous ternary film formation may be performed. The heat treatment in step SS4 may be performed during the formation of the magnetic thin film layer 31 containing the nonmagnetic substance (slow temperature rising heating is started during the formation of the magnetic thin film layer 31 containing the nonmagnetic substance).

磁性薄膜層31を構成する磁性材としては、適宜のものを選択でき、例えばFe−Pt、Co−Pt、Fe−Pd、Co−Cr−Ptの少なくとも1種を用いることができる。また、非磁性物質としては、Mg酸化物、Si酸化物、Ti酸化物、W酸化物、Cr酸化物、Co酸化物、Ta酸化物、B酸化物、Mg酸化物、Ce酸化物、Y酸化物、Ni酸化物、Al酸化物、Ru酸化物、カーボンの少なくとも1種を用いることができる。なお、MgOを用いた場合は、Mgの高い酸素親和性とMg−Fe、Mg−Ptの非固溶性の上で好ましいものとなる。また、カーボン(C)を用いた場合は、金属と相分離しやすいこと、MgOより成膜速度が速いという点で好ましいものとなる。   As a magnetic material constituting the magnetic thin film layer 31, an appropriate material can be selected. For example, at least one of Fe—Pt, Co—Pt, Fe—Pd, and Co—Cr—Pt can be used. Nonmagnetic substances include Mg oxide, Si oxide, Ti oxide, W oxide, Cr oxide, Co oxide, Ta oxide, B oxide, Mg oxide, Ce oxide, and Y oxide. And at least one of Ni oxide, Al oxide, Ru oxide, and carbon can be used. When MgO is used, it is preferable in view of the high oxygen affinity of Mg and the insolubility of Mg—Fe and Mg—Pt. In addition, when carbon (C) is used, it is preferable in that it is easily phase-separated from the metal and the film formation rate is faster than that of MgO.

前述した第1の手法(探針に形成される磁性薄膜層を、非磁性物質を含むものとして形成することにより、磁性結晶粒子が非磁性粒界領域中に分散して孤立した状態で存在させること)、第2の手法(磁性薄膜層を、成膜中からあるいは成膜後に低速昇温加熱によってゆっくりと所定温度にまで上昇させて、磁性薄膜の膜面垂直方向よりも膜面内方向に磁化されやすいようにすること)、第3の手法(磁性薄膜層を形成する際に、プラズマ照射によってエネルギ付与して、薄膜を構成する原子の規則構造化を促進させること)の3つの手法のうち、任意の1つあるいは任意の複数の組み合わせを採択することもできる。この場合、特に、3つの手法を全て採択することが、最終的に、20kOeを超える大きな保磁力を得ることも可能となる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。   First method described above (by forming the magnetic thin film layer formed on the probe as containing a non-magnetic substance, the magnetic crystal grains are dispersed in the non-magnetic grain boundary region and exist in an isolated state. Second method (the magnetic thin film layer is slowly raised to a predetermined temperature by low temperature heating during film formation or after film formation so that the magnetic thin film layer is in the in-film direction rather than in the direction perpendicular to the film surface of the magnetic thin film. The third method (enhance the regular structure of atoms constituting the thin film by applying energy by plasma irradiation when forming the magnetic thin film layer). Of these, any one or a plurality of combinations may be adopted. In this case, in particular, by adopting all three methods, it becomes possible to finally obtain a large coercive force exceeding 20 kOe. Of course, the object of the present invention is not limited to what is explicitly stated, but also implicitly includes providing what is substantially preferred or expressed as an advantage.

磁気力顕微鏡により得られる画像の鮮明化や空間分解能向上を図ることができる。   The image obtained by the magnetic force microscope can be sharpened and the spatial resolution can be improved.

1:探針
2:カンチレバー
10:探針素材
21:拡散防止層
31:磁性薄膜層
41:チャンバ
42:回転保持台
43:Fe−Ptターゲット
44:MgOターゲット
1: Probe 2: Cantilever 10: Probe material 21: Diffusion prevention layer 31: Magnetic thin film layer 41: Chamber 42: Rotation holding base 43: Fe—Pt target 44: MgO target

Claims (10)

珪素(Si)からなる探針素材上に、拡散防止層を形成するステップと、
前記拡散防止層上に、非磁性物質を含む磁性薄膜層を形成するステップと、
前記磁性薄膜層の熱処理を行うステップと、
を備えていることを特徴とする磁気力顕微鏡用探針の製造方法。
Forming a diffusion preventing layer on a probe material made of silicon (Si);
Forming a magnetic thin film layer containing a nonmagnetic material on the diffusion preventing layer;
Performing a heat treatment of the magnetic thin film layer;
A method for manufacturing a probe for a magnetic force microscope, comprising:
請求項1において、
前記熱処理が、前記磁性薄膜層を磁性薄膜の膜面垂直方向よりも膜面内方向に磁化しやすいように低速昇温で所定温度にまで加熱した後、前記所定温度でもって所定時間保持することにより行われる、ことを特徴とする磁気力顕微鏡用探針の製造方法。
In claim 1,
In the heat treatment, the magnetic thin film layer is heated to a predetermined temperature at a low temperature so that the magnetic thin film layer is more easily magnetized in the in-plane direction than in the direction perpendicular to the film surface of the magnetic thin film, and then held at the predetermined temperature for a predetermined time. A method for manufacturing a probe for a magnetic force microscope, characterized in that the method is performed by:
請求項1において、
前記磁性薄膜層が、薄膜を構成する原子の規則構造化が促進されるようにプラズマ照射されつつ形成される、ことを特徴とする磁気力顕微鏡用探針の製造方法。
In claim 1,
A method of manufacturing a probe for a magnetic force microscope, wherein the magnetic thin film layer is formed while being irradiated with plasma so as to promote the regular structure of atoms constituting the thin film.
請求項1において、
前記熱処理が、前記磁性薄膜層を磁性薄膜の膜面垂直方向よりも膜面内方向に磁化しやすいように低速昇温で所定温度にまで加熱した後、前記所定温度でもって所定時間保持することにより行われ、
前記磁性薄膜層が、薄膜を構成する原子の規則構造化が促進されるようにプラズマ照射されつつ形成される、
ことを特徴とする磁気力顕微鏡用探針の製造方法。
In claim 1,
In the heat treatment, the magnetic thin film layer is heated to a predetermined temperature at a low temperature so that the magnetic thin film layer is more easily magnetized in the in-plane direction than in the direction perpendicular to the film surface of the magnetic thin film, and then held at the predetermined temperature for a predetermined time. Made by
The magnetic thin film layer is formed while being irradiated with plasma so as to promote the regular structure of atoms constituting the thin film.
A method for manufacturing a probe for a magnetic force microscope.
珪素(Si)からなる探針素材上に、拡散防止層を形成するステップと、
前記拡散防止層上に、磁性薄膜層を形成するステップと、
前記磁性薄膜層の熱処理を行うステップと、
を備え、
前記熱処理が、前記磁性薄膜層を磁性薄膜の膜面垂直方向よりも膜面内方向に磁化しやすいように低速昇温で所定温度にまで加熱した後、前記所定温度でもって所定時間保持することにより行われる、
ことを特徴とする磁気力顕微鏡用探針の製造方法。
Forming a diffusion preventing layer on a probe material made of silicon (Si);
Forming a magnetic thin film layer on the diffusion preventing layer;
Performing a heat treatment of the magnetic thin film layer;
With
In the heat treatment, the magnetic thin film layer is heated to a predetermined temperature at a low temperature so that the magnetic thin film layer is more easily magnetized in the in-plane direction than in the direction perpendicular to the film surface of the magnetic thin film, and then held at the predetermined temperature for a predetermined time. Done by
A method for manufacturing a probe for a magnetic force microscope.
請求項5において、
前記磁性薄膜層が、薄膜を構成する原子の規則構造化が促進されるようにプラズマ照射されつつ形成される、ことを特徴とする磁気力顕微鏡用探針の製造方法。
In claim 5,
A method of manufacturing a probe for a magnetic force microscope, wherein the magnetic thin film layer is formed while being irradiated with plasma so as to promote the regular structure of atoms constituting the thin film.
珪素(Si)からなる探針素材上に、拡散防止層を形成するステップと、
前記拡散防止層上に、磁性薄膜層を形成するステップと、
前記磁性薄膜層の熱処理を行うステップと、
を備え、
前記磁性薄膜層が、薄膜を構成する原子の規則構造化が促進されるようにプラズマ照射されつつ形成される、
ことを特徴とする磁気力顕微鏡用探針の製造方法。
Forming a diffusion preventing layer on a probe material made of silicon (Si);
Forming a magnetic thin film layer on the diffusion preventing layer;
Performing a heat treatment of the magnetic thin film layer;
With
The magnetic thin film layer is formed while being irradiated with plasma so as to promote the regular structure of atoms constituting the thin film.
A method for manufacturing a probe for a magnetic force microscope.
請求項1ないし請求項のいずれか1項において、
前記磁性薄膜層の材質が、Fe−Pt、Co−Pt、Fe−Pd、Co−Cr−Ptから選択される1種以上とされ、
前記非磁性物質の材質が、Si酸化物、Ti酸化物、W酸化物、Cr酸化物、Co酸化物、Ta酸化物、B酸化物、Mg酸化物、Ce酸化物、Y酸化物、Ni酸化物、Al酸化物、Ru酸化物、カーボンから選択される1種以上とされている、
ことを特徴とする磁気力顕微鏡用探針の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or a claim,
The material of the magnetic thin film layer is at least one selected from Fe—Pt, Co—Pt, Fe—Pd, and Co—Cr—Pt,
The material of the non-magnetic substance is Si oxide, Ti oxide, W oxide, Cr oxide, Co oxide, Ta oxide, B oxide, Mg oxide, Ce oxide, Y oxide, Ni oxide One or more selected from materials, Al oxides, Ru oxides, and carbon,
A method for manufacturing a probe for a magnetic force microscope.
珪素(Si)からなる探針素材上に、拡散防止層が形成されており、
前記拡散防止層上に、非磁性物質を含む磁性薄膜層が形成されており、
前記磁性薄膜層が、磁性結晶粒子が非磁性粒界領域中に分散して孤立した状態で存在するようにされている、
ことを特徴とする磁気力顕微鏡用探針。
A diffusion prevention layer is formed on the probe material made of silicon (Si),
A magnetic thin film layer containing a non-magnetic substance is formed on the diffusion preventing layer,
The magnetic thin film layer is made to exist in an isolated state in which magnetic crystal grains are dispersed in a nonmagnetic grain boundary region.
A probe for a magnetic force microscope.
請求項9において、
前記磁性結晶粒子が、磁性薄膜の膜面垂直方向よりも膜面内方向に磁化しやすいように規則変態および配向制御されている、ことを特徴とする磁気力顕微鏡用探針。
In claim 9,
A probe for a magnetic force microscope, wherein the magnetic crystal grains are regularly transformed and oriented so that the magnetic crystal particles are more easily magnetized in the in-plane direction than in the direction perpendicular to the plane of the magnetic thin film.
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