JP3106484B2 - 希土類合金薄膜磁石の形成方法 - Google Patents
希土類合金薄膜磁石の形成方法Info
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- JP3106484B2 JP3106484B2 JP02191052A JP19105290A JP3106484B2 JP 3106484 B2 JP3106484 B2 JP 3106484B2 JP 02191052 A JP02191052 A JP 02191052A JP 19105290 A JP19105290 A JP 19105290A JP 3106484 B2 JP3106484 B2 JP 3106484B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
- H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
- H01F10/12—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
- H01F10/14—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys containing iron or nickel
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は磁気記録媒体や高性能小型モータ等に用い
られる強磁性薄膜の形成方法に関する。
られる強磁性薄膜の形成方法に関する。
［従来の技術］ 大きな保磁力と最大エネルギ積（BH）maxを有するNd
−Fe−Ｂ系磁石は機器の小型化に貢献するためその利用
が進められている。
−Fe−Ｂ系磁石は機器の小型化に貢献するためその利用
が進められている。
しかし、この磁石は形成と加工性が困難なため薄肉化
や特殊形状での使用ができない。そのため液体急冷法、
スパッタリング法、スプレー法等により、任意の形状の
薄膜を形成する研究が行われている。たとえば、J.Vac.
Sci.Technol.A6（３）（1988）1668−1674や本発明者ら
による特開昭63−84005に示されている。
や特殊形状での使用ができない。そのため液体急冷法、
スパッタリング法、スプレー法等により、任意の形状の
薄膜を形成する研究が行われている。たとえば、J.Vac.
Sci.Technol.A6（３）（1988）1668−1674や本発明者ら
による特開昭63−84005に示されている。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、前者では面内方向に異方性を持つ磁気特性
の好ましくない膜かあるいは膜厚方向に異方性を持つも
のが得られても、面内方向の成分がかなり残っている膜
しか得られておらず、高密度の磁気記録やアクチュエー
タに応用することができなかった。
の好ましくない膜かあるいは膜厚方向に異方性を持つも
のが得られても、面内方向の成分がかなり残っている膜
しか得られておらず、高密度の磁気記録やアクチュエー
タに応用することができなかった。
また、後者の膜では、膜厚方向に異方性を持つもので
面内方向の成分が少なく特性はよいが、スパッタリング
のあとアニールを施さねばならず、製品の製造工程が複
雑であった。
面内方向の成分が少なく特性はよいが、スパッタリング
のあとアニールを施さねばならず、製品の製造工程が複
雑であった。
そこで、本発明は高エネルギ積を有し、しかも膜厚方
向に強い異方性を有する膜をスパッタリングしただけで
形成する薄膜磁石の形成方法を提供することを目的とす
る。
向に強い異方性を有する膜をスパッタリングしただけで
形成する薄膜磁石の形成方法を提供することを目的とす
る。
［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、希土類元素Reとほう素Ｂと
鉄Feを基本組成とする希土類合金薄膜磁石の形成方法に
おいて、Ｘ軸を膜形成速度（μm/min）,Y軸を基板温度
（℃）としたとき（0.05,425），（1.0,605）を結ぶ直
線とＹ＝700とＸ＝0.05およびＸ＝1.0で囲まれる範囲で
スパッタリングにより形成する。
鉄Feを基本組成とする希土類合金薄膜磁石の形成方法に
おいて、Ｘ軸を膜形成速度（μm/min）,Y軸を基板温度
（℃）としたとき（0.05,425），（1.0,605）を結ぶ直
線とＹ＝700とＸ＝0.05およびＸ＝1.0で囲まれる範囲で
スパッタリングにより形成する。
また、前記希土類合金がNd11〜18原子％、B8〜15原子
％、残部がFeの組成であるかまたはこの組成のFeの一部
をCo2〜16原子％およびAl0.5〜５原子％で置換した組成
にしている。さらに、前記希土類合金がPr11〜18原子
％、B8〜15原子％、Cu1〜５原子％、残部がFeの組成で
あるかまたはこの組成のFeの一部をCo2〜16原子％およ
びAl0.5〜５原子％で置換した組成にしている。
％、残部がFeの組成であるかまたはこの組成のFeの一部
をCo2〜16原子％およびAl0.5〜５原子％で置換した組成
にしている。さらに、前記希土類合金がPr11〜18原子
％、B8〜15原子％、Cu1〜５原子％、残部がFeの組成で
あるかまたはこの組成のFeの一部をCo2〜16原子％およ
びAl0.5〜５原子％で置換した組成にしている。
［作用］ 上記手段により、Nd−Fe−Ｂ系磁石の主な相である正
方晶Nd2Fe14B相またはPr2Fe14B相の磁化容易軸であるＣ
軸が膜厚方向に成長するため、膜厚方向の異方性が強
く、エネルギ積が大きな膜が得られる。
方晶Nd2Fe14B相またはPr2Fe14B相の磁化容易軸であるＣ
軸が膜厚方向に成長するため、膜厚方向の異方性が強
く、エネルギ積が大きな膜が得られる。
［実施例］ 以下図面を参照しながら、実施例により本発明を具体
的に説明する。
的に説明する。
第１図は本発明の垂直磁化膜を形成するための多極マ
グネトロンスパッタリング装置の断面図である。真空容
器１の中にターゲット２を設け、これと対向させて40mm
の間隔を置き基板３を基板取付台４に配置している。
グネトロンスパッタリング装置の断面図である。真空容
器１の中にターゲット２を設け、これと対向させて40mm
の間隔を置き基板３を基板取付台４に配置している。
基板はヒータ６によって加熱することができ、基板の
温度をヒータ電源13によってコントロールするようにし
てある。ターゲット２と基板３の間にはスパッタリング
初期に飛散する粒子が基板に付着するのを防ぐためシャ
ッタ５を配設しており、ターゲット２にはターゲット電
源７によって直流電圧または高周波電圧を印加できるよ
うにしてある。ターゲットの近傍にはフィラメント８と
アノード電極10を配置しフィラメント電源９によりフィ
ラメントを加熱し熱電子を発生させてアノード電極10へ
集めるようにしており、フィラメント電源９とアノード
電源11によりターゲット電流は任意に変えられるのでタ
ーゲット電圧とターゲット電流は独立に変えることが可
能である。
温度をヒータ電源13によってコントロールするようにし
てある。ターゲット２と基板３の間にはスパッタリング
初期に飛散する粒子が基板に付着するのを防ぐためシャ
ッタ５を配設しており、ターゲット２にはターゲット電
源７によって直流電圧または高周波電圧を印加できるよ
うにしてある。ターゲットの近傍にはフィラメント８と
アノード電極10を配置しフィラメント電源９によりフィ
ラメントを加熱し熱電子を発生させてアノード電極10へ
集めるようにしており、フィラメント電源９とアノード
電源11によりターゲット電流は任意に変えられるのでタ
ーゲット電圧とターゲット電流は独立に変えることが可
能である。
（１）Nd−Fe−Ｂ係合金薄膜磁石 ターゲット２は薄膜中のNdが15原子％、Ｂが15原子
％、Coが10原子％、Alが７原子％、残部がFeの原料を溶
解鋳造したものを用いた。このターゲットをスパッタリ
ング電極に取り付け、基板３を基板台４に設置した後、
真空容器内を排気系14により２×10-6Torr以下に排気す
る。ヒータ電源13を調整しながら基板を500℃に加熱し
ておき、フィラメント電源９を調整してフィラメント８
を加熱した後、アルゴンガス導入バルブ12を開いてアル
ゴンガスを導入し、圧力が８×10-3Torrになるように調
整した。アノード電源を調整してターゲット電流を0.5A
にした後、シャッタ５を閉じたままターゲット電源７に
より直流電圧300Vを印加して30分間予備スパッタリング
を行い、ターゲット表面の酸化物等を除去し、シャッタ
を開いて60分間スパッタリングを行い、約５μｍの厚さ
の膜を形成した。この後、再び真空容器内を２×10-6To
rr以下に排気し、基板温度が室温になるまで冷却した。
第２図は本発明の直流磁化特性を示す一例である。膜厚
方向に測定した磁気特性であり、膜厚方向に異方性をも
ち、最大エネルギ積が10MGOeを超えた薄膜磁石が得られ
た。
％、Coが10原子％、Alが７原子％、残部がFeの原料を溶
解鋳造したものを用いた。このターゲットをスパッタリ
ング電極に取り付け、基板３を基板台４に設置した後、
真空容器内を排気系14により２×10-6Torr以下に排気す
る。ヒータ電源13を調整しながら基板を500℃に加熱し
ておき、フィラメント電源９を調整してフィラメント８
を加熱した後、アルゴンガス導入バルブ12を開いてアル
ゴンガスを導入し、圧力が８×10-3Torrになるように調
整した。アノード電源を調整してターゲット電流を0.5A
にした後、シャッタ５を閉じたままターゲット電源７に
より直流電圧300Vを印加して30分間予備スパッタリング
を行い、ターゲット表面の酸化物等を除去し、シャッタ
を開いて60分間スパッタリングを行い、約５μｍの厚さ
の膜を形成した。この後、再び真空容器内を２×10-6To
rr以下に排気し、基板温度が室温になるまで冷却した。
第２図は本発明の直流磁化特性を示す一例である。膜厚
方向に測定した磁気特性であり、膜厚方向に異方性をも
ち、最大エネルギ積が10MGOeを超えた薄膜磁石が得られ
た。
さらに、基板温度と膜形成速度の作製条件を種々変え
て製膜した。その結果、成膜時の温度が低すぎると膜は
十分に結晶化せず保磁力が小さくなり、また700℃を超
えると常磁性相が成長して飽和磁化が減少したり、角型
比が低下することがわかった。
て製膜した。その結果、成膜時の温度が低すぎると膜は
十分に結晶化せず保磁力が小さくなり、また700℃を超
えると常磁性相が成長して飽和磁化が減少したり、角型
比が低下することがわかった。
また、第１表に種々の合金組成で薄膜を作製し、磁気
特性を測定した結果を示す。この結果からα−Fe相やそ
の他の常磁性相が結晶化して保磁力の低下や飽和磁化の
低下がおこらないようにNd11〜18原子％、B8〜15原子％
の組成で成膜しなければならないことがわかった。
特性を測定した結果を示す。この結果からα−Fe相やそ
の他の常磁性相が結晶化して保磁力の低下や飽和磁化の
低下がおこらないようにNd11〜18原子％、B8〜15原子％
の組成で成膜しなければならないことがわかった。
第３図に最大エネルギ積が10MGOeを超えた場合の基板
温度と膜形成速度の関係を示す。
温度と膜形成速度の関係を示す。
この作製条件の範囲では磁気特性は保磁力5KOe以上、
最大エネルギ積10MGOe以上、膜厚方向の角型比0.9以上
であった。
最大エネルギ積10MGOe以上、膜厚方向の角型比0.9以上
であった。
（２）Pr−Fe−Ｂ系合金薄膜磁石 つぎに、ターゲット２を薄膜中のPrが15原子％、Ｂが
15原子％、Coが10原子％、Alが７原子％、残部がFeの原
料を溶解鋳造したものを用いて、前述と同じく基板温
度、膜形成速度の条件で作製した。磁気特性を測定した
ところ、膜厚方向に異方性をもち、最大エネルギ積が10
MGOeを超えた薄膜磁石が得られた。
15原子％、Coが10原子％、Alが７原子％、残部がFeの原
料を溶解鋳造したものを用いて、前述と同じく基板温
度、膜形成速度の条件で作製した。磁気特性を測定した
ところ、膜厚方向に異方性をもち、最大エネルギ積が10
MGOeを超えた薄膜磁石が得られた。
さらに、第２表にこの系の合金組成を種々変えて薄膜
を作製し、磁気特性を測定した結果を示す。Pr11〜18原
子％、B8〜15原子％、Cu1〜５原子％の組成で成膜しな
ければ優れた特性は得られないことがわかった。
を作製し、磁気特性を測定した結果を示す。Pr11〜18原
子％、B8〜15原子％、Cu1〜５原子％の組成で成膜しな
ければ優れた特性は得られないことがわかった。
最大エネルギ積が10MGCeを超える場合の基板温度と膜
形成速度の関係は第３図と同じであり、この場合の磁気
特性も前述と同様に保磁力5KOe以上、膜厚方向の角型比
0.9以上であった。
形成速度の関係は第３図と同じであり、この場合の磁気
特性も前述と同様に保磁力5KOe以上、膜厚方向の角型比
0.9以上であった。
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、基板温度と膜形
成速度を最適の範囲に設定して行ったので、最大エネル
ギー積（BH）maxが10MGOe以上の垂直磁化膜が得られる
効果があり、このため磁気を利用した装置を高性能化、
小型化することができる効果がある。
成速度を最適の範囲に設定して行ったので、最大エネル
ギー積（BH）maxが10MGOe以上の垂直磁化膜が得られる
効果があり、このため磁気を利用した装置を高性能化、
小型化することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の垂直磁化膜を形成するために使用した
多極マグネトロンスパッタリング装置の断面図、第２図
は本発明の代表的な垂直磁化膜の直流磁化特性の一例を
示す図、第３図は本発明の基板温度と膜形成速度の関係
を示す図である。 図において２はターゲット、３は基板、５はシャッタで
ある。
多極マグネトロンスパッタリング装置の断面図、第２図
は本発明の代表的な垂直磁化膜の直流磁化特性の一例を
示す図、第３図は本発明の基板温度と膜形成速度の関係
を示す図である。 図において２はターゲット、３は基板、５はシャッタで
ある。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 41/18
Claims (3)
- 【請求項１】希土類元素Reとほう素Ｂと鉄Feを基本組成
とする希土類合金薄膜磁石の形成方法において、Ｘ軸を
膜形成速度（μm/min）,Y軸を基板温度（℃）としたと
き（0.05,425），（1.0,605）を結ぶ直線とＹ＝700とＸ
＝0.05およびＸ＝1.0で囲まれる範囲でスパッタリング
法により形成することを特徴とする希土類合金薄膜磁石
の形成方法。 - 【請求項２】前記希土類合金がNd11〜18原子％、B8〜15
原子％、残部がFeの組成またはこの組成のFeの一部をCo
2〜16原子％およびAl0.5〜５原子％で置換した組成であ
ることを特徴とする請求項１記載の希土類合金薄膜磁石
の形成方法。 - 【請求項３】前記希土類合金がPr11〜18原子％、B8〜15
原子％、Cul〜５原子％、残部がFeの組成かまたはこの
組成のFeの一部をCo2〜16原子％およびAl0.5〜５原子％
で置換した組成であることを特徴とする請求項１記載の
希土類合金薄膜磁石の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02191052A JP3106484B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 希土類合金薄膜磁石の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02191052A JP3106484B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 希土類合金薄膜磁石の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0499010A JPH0499010A (ja) | 1992-03-31 |
| JP3106484B2 true JP3106484B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=16268095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02191052A Expired - Fee Related JP3106484B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 希土類合金薄膜磁石の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106484B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101963123B1 (ko) * | 2017-03-20 | 2019-07-31 | 주식회사 포미스 | 기판 이송용 흔들림 방지용 기판 수용부재 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2957421B2 (ja) * | 1994-09-09 | 1999-10-04 | 三菱電機株式会社 | 薄膜磁石およびその製造方法ならびに円筒形強磁性薄膜 |
| US20150262752A1 (en) * | 2013-01-28 | 2015-09-17 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Sputtering Target for Rare-Earth Magnet and Production Method Therefor |
-
1990
- 1990-07-18 JP JP02191052A patent/JP3106484B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101963123B1 (ko) * | 2017-03-20 | 2019-07-31 | 주식회사 포미스 | 기판 이송용 흔들림 방지용 기판 수용부재 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0499010A (ja) | 1992-03-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070908 Year of fee payment: 7 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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