JPH06151226A - 膜磁石の形成方法 - Google Patents
膜磁石の形成方法Info
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- JPH06151226A JPH06151226A JP14875692A JP14875692A JPH06151226A JP H06151226 A JPH06151226 A JP H06151226A JP 14875692 A JP14875692 A JP 14875692A JP 14875692 A JP14875692 A JP 14875692A JP H06151226 A JPH06151226 A JP H06151226A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- 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
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
Abstract
(57)【要約】
【構成】 膜磁石の製造方法において、膜厚方向に異方
性を持つ５μｍ未満のＲ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＹを含む希土
類元素）磁石層と厚さ約１０〜４００オングストローム
の金属層とを交互に積層して形成するか、または、膜厚
方向に異方性を持つＲ−Ｆｅ−Ｂ磁石層を５μｍ未満に
形成した後、一定時間休止し、再び５μｍ未満形成する
間欠的成膜方法により積層して形成している。 【効果】 合計の膜厚が厚くなっても膜厚方向に異方性
を有する高エネルギー積の膜磁石を得られるので、膜磁
石の用途が広がり、磁気を応用した装置の高性能化、小
型化が可能となる。
性を持つ５μｍ未満のＲ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＹを含む希土
類元素）磁石層と厚さ約１０〜４００オングストローム
の金属層とを交互に積層して形成するか、または、膜厚
方向に異方性を持つＲ−Ｆｅ−Ｂ磁石層を５μｍ未満に
形成した後、一定時間休止し、再び５μｍ未満形成する
間欠的成膜方法により積層して形成している。 【効果】 合計の膜厚が厚くなっても膜厚方向に異方性
を有する高エネルギー積の膜磁石を得られるので、膜磁
石の用途が広がり、磁気を応用した装置の高性能化、小
型化が可能となる。
Description
【０００１】
【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膜磁石の形成方法に関する。
小型モータ等に用いられる膜磁石の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】大きな保磁力と最大エネルギ積（ＢＨ）
max を有する希土類−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
磁石は成形性と加工性が困難なため薄肉化や特殊形状で
の使用が出来ない。そのため、たとえばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ
系磁石では液体急冷法、スパッタリング法、スプレー法
等により、任意の形状の膜を形成する研究が行われてお
り、たとえば、本発明者らによる特願平２−１９１０５
２に示されている。
max を有する希土類−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
磁石は成形性と加工性が困難なため薄肉化や特殊形状で
の使用が出来ない。そのため、たとえばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ
系磁石では液体急冷法、スパッタリング法、スプレー法
等により、任意の形状の膜を形成する研究が行われてお
り、たとえば、本発明者らによる特願平２−１９１０５
２に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この膜磁石
を５μｍ以上の厚さにすると柱状晶の粒径が粗大化して
いき、膜の磁気特性、特に保磁力と角形比が低下する。
例えば４０μｍの膜厚では、図３に示すように低い直流
磁化特性となるため、膜磁石の用途が限られていた。
を５μｍ以上の厚さにすると柱状晶の粒径が粗大化して
いき、膜の磁気特性、特に保磁力と角形比が低下する。
例えば４０μｍの膜厚では、図３に示すように低い直流
磁化特性となるため、膜磁石の用途が限られていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、このような問題
点を解決するため、本発明の膜磁石では、膜厚方向に異
方性を持つ５μｍ未満のＲ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＹを含む希
土類元素）磁石層と厚さ約１０〜４００オングストロー
ムの金属層とを交互に積層して形成するか、または、膜
厚方向に異方性を持つＲ−Ｆｅ−Ｂ磁石層を５μｍ未満
に形成した後、一定時間休止し、再び５μｍ未満形成す
る間欠的成膜方法により積層して形成している。
点を解決するため、本発明の膜磁石では、膜厚方向に異
方性を持つ５μｍ未満のＲ−Ｆｅ−Ｂ（ＲはＹを含む希
土類元素）磁石層と厚さ約１０〜４００オングストロー
ムの金属層とを交互に積層して形成するか、または、膜
厚方向に異方性を持つＲ−Ｆｅ−Ｂ磁石層を５μｍ未満
に形成した後、一定時間休止し、再び５μｍ未満形成す
る間欠的成膜方法により積層して形成している。
【０００５】
【作用】上記手段のように薄い金属層を磁石合金層に挟
むことにより、柱状晶の粗大化が抑えられ、積層された
膜厚の合計が５μｍ以上となっても膜厚方向に異方性を
持つ高エネルギー積の膜磁石が得られる。金属層の厚さ
は１０オングストローム以下では結晶粒の粗大化が抑制
できず、また４００オングストローム以上では、金属層
が非磁性体の場合、飽和磁化が低下し、金属層が磁性体
の場合には磁化曲線に屈曲が現れるため、優れた磁気特
性は得られない。また、磁石合金層を間欠的に成膜する
ことにより、スパッタリング時のプラズマによる膜表面
の温度上昇が抑えられるので、柱状晶の粗大化が抑えら
れ、５μｍ以上の厚さでも膜厚方向に異方性を持つ高エ
ネルギー積の膜磁石が得られる。
むことにより、柱状晶の粗大化が抑えられ、積層された
膜厚の合計が５μｍ以上となっても膜厚方向に異方性を
持つ高エネルギー積の膜磁石が得られる。金属層の厚さ
は１０オングストローム以下では結晶粒の粗大化が抑制
できず、また４００オングストローム以上では、金属層
が非磁性体の場合、飽和磁化が低下し、金属層が磁性体
の場合には磁化曲線に屈曲が現れるため、優れた磁気特
性は得られない。また、磁石合金層を間欠的に成膜する
ことにより、スパッタリング時のプラズマによる膜表面
の温度上昇が抑えられるので、柱状晶の粗大化が抑えら
れ、５μｍ以上の厚さでも膜厚方向に異方性を持つ高エ
ネルギー積の膜磁石が得られる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を実施例を示す図に基づいて詳
述する。図１は本発明の膜磁石の形成に用いた多極マグ
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内に第１のターゲット２を設け、これと対向させて４
０ｍｍ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３はヒータ６によって加熱することができ、温
度をヒータ電源１３によってコントロールできるように
してある。第一のターゲット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
ため第一のシャッタ５および第２のシャッタ５１を配設
しており、第１のターゲット２および第２のターゲット
２１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
ット電流はそれぞれ独立に変えることが可能である。 （第１の実施例）第１のターゲット２は薄膜中のＮｄが
１３原子％、Ｂが１２原子％、残部がＦｅとなるように
溶解鋳造したものを用い、第２のターゲット２１は純Ｔ
ｉ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１内
を排気系１４により２×１０-6 Torr 以下に排気する。
ヒータ電源１３を調整しながら基板を４６０℃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及び５１を閉じたままタ
ーゲット電源７により負の直流電圧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
酸化物などを除去し、第１のシャッタ５のみを開いてス
パッタリングを行い、約５μｍの厚さの膜を形成して第
１のシャッタ５を閉じた。次に第２のシャッタ５１を開
いてスパッタリングを行い、約０．０１μｍの厚さの膜
を形成してシャッタ５１を閉じた。以上の操作を８回繰
り返し、全体の厚さが約４０μｍの積層膜を形成した。
この後、再び真空容器内を２×１０-6Torr以下に排気
し、基板温度が室温になるまで冷却した。この条件で作
製した膜磁石の直流磁化特性を図２に示す。膜厚方向に
磁場を印加した時の磁気特性であり、膜厚方向に異方性
をもち、最大エネルギー積が１０ＭＧＯｅを超えてい
た。本実施例では、主相としてＮｄ−Ｆｅ−Ｂを用いた
が、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃｕを用いてもよく、また、保磁
力向上のためにＤｙ、Ｔｂなどを添加したもの、耐熱性
向上のためにＣｏなどを添加したものを用いてもよい。
また、金属層としては主相の連続性を阻止しさえすれば
よいので、Ｔｉに限らず融点が５００°Ｃ以上の金属で
あれば何でも良い。 （第２の実施例）ターゲット２は薄膜中のＮｄが１３原
子％、Ｂが１２原子％、残部がＦｅとなるように溶解鋳
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４６０°Ｃ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により負の直流電圧３００Ｖを印加して３
０分間予備スパッタリングを行い、ターゲット表面の酸
化物などを除去し、シャッタ５を開いてスパッタリング
を行い、約５μｍの厚さの膜を形成してシャッタ５を閉
じた。１分後に再びシャッタ５を開いてスパッタリング
を行い、約５μｍの厚さの膜を形成してシャッタ５を閉
じた。以上の操作を８回繰り返し、全体の厚さが約４０
μｍの積層膜を形成した。この後、再び真空容器内を２
×１０-6Torr以下に排気し、基板温度が室温になるまで
冷却した。この条件で作製した膜磁石の直流磁化特性を
測定したところ、第１の実施例と同様に図２に示すよう
な膜厚方向に異方性をもつ、最大エネルギー積が１０Ｍ
ＧＯｅを超える良好な結果が得られた。この間欠的に成
膜する方法においても、第１の実施例と同様に主相のＮ
ｄ−Ｆｅ−ＢのかわりにＰｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃｕを用いて
もよく、また、保磁力向上のためにＤｙ、Ｔｂなどを添
加したもの、耐熱性向上のためにＣｏなどを添加したも
のを用いてもよい。
述する。図１は本発明の膜磁石の形成に用いた多極マグ
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内に第１のターゲット２を設け、これと対向させて４
０ｍｍ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３はヒータ６によって加熱することができ、温
度をヒータ電源１３によってコントロールできるように
してある。第一のターゲット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
ため第一のシャッタ５および第２のシャッタ５１を配設
しており、第１のターゲット２および第２のターゲット
２１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
ット電流はそれぞれ独立に変えることが可能である。 （第１の実施例）第１のターゲット２は薄膜中のＮｄが
１３原子％、Ｂが１２原子％、残部がＦｅとなるように
溶解鋳造したものを用い、第２のターゲット２１は純Ｔ
ｉ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１内
を排気系１４により２×１０-6 Torr 以下に排気する。
ヒータ電源１３を調整しながら基板を４６０℃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及び５１を閉じたままタ
ーゲット電源７により負の直流電圧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
酸化物などを除去し、第１のシャッタ５のみを開いてス
パッタリングを行い、約５μｍの厚さの膜を形成して第
１のシャッタ５を閉じた。次に第２のシャッタ５１を開
いてスパッタリングを行い、約０．０１μｍの厚さの膜
を形成してシャッタ５１を閉じた。以上の操作を８回繰
り返し、全体の厚さが約４０μｍの積層膜を形成した。
この後、再び真空容器内を２×１０-6Torr以下に排気
し、基板温度が室温になるまで冷却した。この条件で作
製した膜磁石の直流磁化特性を図２に示す。膜厚方向に
磁場を印加した時の磁気特性であり、膜厚方向に異方性
をもち、最大エネルギー積が１０ＭＧＯｅを超えてい
た。本実施例では、主相としてＮｄ−Ｆｅ−Ｂを用いた
が、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃｕを用いてもよく、また、保磁
力向上のためにＤｙ、Ｔｂなどを添加したもの、耐熱性
向上のためにＣｏなどを添加したものを用いてもよい。
また、金属層としては主相の連続性を阻止しさえすれば
よいので、Ｔｉに限らず融点が５００°Ｃ以上の金属で
あれば何でも良い。 （第２の実施例）ターゲット２は薄膜中のＮｄが１３原
子％、Ｂが１２原子％、残部がＦｅとなるように溶解鋳
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４６０°Ｃ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により負の直流電圧３００Ｖを印加して３
０分間予備スパッタリングを行い、ターゲット表面の酸
化物などを除去し、シャッタ５を開いてスパッタリング
を行い、約５μｍの厚さの膜を形成してシャッタ５を閉
じた。１分後に再びシャッタ５を開いてスパッタリング
を行い、約５μｍの厚さの膜を形成してシャッタ５を閉
じた。以上の操作を８回繰り返し、全体の厚さが約４０
μｍの積層膜を形成した。この後、再び真空容器内を２
×１０-6Torr以下に排気し、基板温度が室温になるまで
冷却した。この条件で作製した膜磁石の直流磁化特性を
測定したところ、第１の実施例と同様に図２に示すよう
な膜厚方向に異方性をもつ、最大エネルギー積が１０Ｍ
ＧＯｅを超える良好な結果が得られた。この間欠的に成
膜する方法においても、第１の実施例と同様に主相のＮ
ｄ−Ｆｅ−ＢのかわりにＰｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃｕを用いて
もよく、また、保磁力向上のためにＤｙ、Ｔｂなどを添
加したもの、耐熱性向上のためにＣｏなどを添加したも
のを用いてもよい。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、磁性
層の膜厚が５μｍ未満毎に薄い金属層を設けるか、また
は、磁性層の膜厚が５μｍ未満毎に休止して間欠的に成
膜する方法を用いているので、合計の膜厚が厚くなって
も膜厚方向に異方性を有する高エネルギー積の膜磁石を
得られる効果がある。このため膜磁石の用途が広がり、
磁気を応用した装置の高性能化、小型化が可能となる。
層の膜厚が５μｍ未満毎に薄い金属層を設けるか、また
は、磁性層の膜厚が５μｍ未満毎に休止して間欠的に成
膜する方法を用いているので、合計の膜厚が厚くなって
も膜厚方向に異方性を有する高エネルギー積の膜磁石を
得られる効果がある。このため膜磁石の用途が広がり、
磁気を応用した装置の高性能化、小型化が可能となる。
【図１】本発明に用いた多極マグネトロンスパッタリン
グ装置の断面図。
グ装置の断面図。
【図２】本発明の膜磁石の直流磁化特性を示す図
【図３】従来の膜磁石の直流磁化特性を示す図
１：真空容器 ２：第１のターゲット ３：基板 ４：基板取付台 ５：第１のシャッター ６：ヒータ ７：ターゲット電源 ８：フィラメント ９：フィラメント電源 １０：アノード電極 １１：アノード電源 １２：アルゴンガス導入バルブ １３：ヒータ電源 １４：排気系 ２１：第２のターゲット ５１：第２のシャッター
Claims (2)
- 【請求項１】 希土類元素を含む膜磁石をスパッタリン
グ法で形成する方法において、 膜厚が約１０〜４００オングストロームの金属層と膜厚
方向に異方性を持つ５μｍ未満のＲ2 Ｆｅ14Ｂ（ＲはＹ
を含む希土類元素）合金層とを交互に積層することを特
徴とする膜磁石の形成方法。 - 【請求項２】 希土類元素を含む膜磁石をスパッタリン
グ法で形成する方法において、 膜厚方向に異方性を持つのＲ2 Ｆｅ14Ｂ（ＲはＹを含む
希土類元素）を主相とする合金層を、５μｍ未満形成し
た後休止し、再び前記合金層を５μｍ未満形成する工程
を少なくとも２回繰り返すことを特徴とする膜磁石の形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14875692A JPH06151226A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 膜磁石の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14875692A JPH06151226A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 膜磁石の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06151226A true JPH06151226A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=15459939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14875692A Pending JPH06151226A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 膜磁石の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06151226A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001063628A1 (fr) * | 2000-02-22 | 2001-08-30 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Film d'aimant permanent mince et sa production |
| US6941637B2 (en) | 2001-03-09 | 2005-09-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing a motor comprising a rare earth thick film magnet |
| US7285338B2 (en) | 2000-08-02 | 2007-10-23 | Neomax Co., Ltd. | Anisotropic thin-film rare-earth permanent magnet |
| WO2007119271A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-25 | Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha | 薄膜希土類磁石及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-05-14 JP JP14875692A patent/JPH06151226A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001063628A1 (fr) * | 2000-02-22 | 2001-08-30 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Film d'aimant permanent mince et sa production |
| US6805980B2 (en) | 2000-02-22 | 2004-10-19 | Neomax Co., Ltd. | Thin permanent-magnet film and process for producing the same |
| KR100734062B1 (ko) * | 2000-02-22 | 2007-07-02 | 가부시키가이샤 네오맥스 | 영구자석박막 및 그 제조방법 |
| US7285338B2 (en) | 2000-08-02 | 2007-10-23 | Neomax Co., Ltd. | Anisotropic thin-film rare-earth permanent magnet |
| US6941637B2 (en) | 2001-03-09 | 2005-09-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing a motor comprising a rare earth thick film magnet |
| WO2007119271A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-25 | Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha | 薄膜希土類磁石及びその製造方法 |
| JP4988713B2 (ja) * | 2006-03-20 | 2012-08-01 | 並木精密宝石株式会社 | 薄膜希土類磁石及びその製造方法 |
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