JPH0883713A - 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 - Google Patents
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Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 デバイスの超小型化、高性能化のため最大エ
ネルギー積の高い薄膜磁石、およびラジアル異方性を有
する円筒形強磁性薄膜を得ることを目的とする。 【構成】 物理蒸着法によって作製され、Ｎｄ2Ｆｅ14
Ｂ型の強磁性化合物を主相とし、膜厚方向に強い磁気異
方性を有する（Ｎｄ1-xＲx）yＭ1-y-zＢz合金（ＲはＴ
ｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ばれる少なくとも１種以上、Ｍは
Ｆｅ金属、または、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも
１種以上含むＦｅ基合金）の組成を０.０４≦ｘ≦０.１
０、０.１１≦ｙ≦０.１５、０.０８≦ｚ≦０.１５の範
囲とした薄膜磁石である。また、この組成の垂直磁化膜
２３を円柱（または円筒）基板２２の側面に成膜する。 【効果】 薄膜磁石は１２０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネ
ルギー積が得られ、円筒形強磁性薄膜はラジアル異方性
を有する。
ネルギー積の高い薄膜磁石、およびラジアル異方性を有
する円筒形強磁性薄膜を得ることを目的とする。 【構成】 物理蒸着法によって作製され、Ｎｄ2Ｆｅ14
Ｂ型の強磁性化合物を主相とし、膜厚方向に強い磁気異
方性を有する（Ｎｄ1-xＲx）yＭ1-y-zＢz合金（ＲはＴ
ｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ばれる少なくとも１種以上、Ｍは
Ｆｅ金属、または、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも
１種以上含むＦｅ基合金）の組成を０.０４≦ｘ≦０.１
０、０.１１≦ｙ≦０.１５、０.０８≦ｚ≦０.１５の範
囲とした薄膜磁石である。また、この組成の垂直磁化膜
２３を円柱（または円筒）基板２２の側面に成膜する。 【効果】 薄膜磁石は１２０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネ
ルギー積が得られ、円筒形強磁性薄膜はラジアル異方性
を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は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、特に、小型モータ、
マイクロ波発振器、マイクロマシン等の小型デバイスあ
るいは磁気記録デバイスに用いる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に関するものである。
造方法ならびに円筒形強磁性薄膜、特に、小型モータ、
マイクロ波発振器、マイクロマシン等の小型デバイスあ
るいは磁気記録デバイスに用いる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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ビデオムービー、カセットテープ
レコーダ、通信機等の小型・軽量・高性能化が進んでい
る。これらの機器を構成する小型デバイスに用いる磁石
は、現在ボンド磁石あるいは焼結磁石のブロックを機械
加工することにより得ている。
レコーダ、通信機等の小型・軽量・高性能化が進んでい
る。これらの機器を構成する小型デバイスに用いる磁石
は、現在ボンド磁石あるいは焼結磁石のブロックを機械
加工することにより得ている。
【０００３】デバイスの高性能化のため、磁石の最大エ
ネルギー積は高いことが望ましい。しかし、小型磁石で
は成形性が重視されるため、機械加工性に優れているこ
とが重要である。焼結磁石の最大エネルギー積は最高３
７０ｋＪ／ｍ3程度と非常に高いものの、脆い材料であ
るため機械による微小形状加工に難があり、小型磁石に
は不向きである。一方、ボンド磁石は機械加工性に優れ
ているため、現在ミリサイズの磁石ではボンド磁石が主
流になっている。しかし、最大エネルギー積は量産レベ
ルで４０〜１２０ｋＪ／ｍ3程度であり、研究開発レベ
ルでも１７０ｋＪ／ｍ3程度しか得られていない。
ネルギー積は高いことが望ましい。しかし、小型磁石で
は成形性が重視されるため、機械加工性に優れているこ
とが重要である。焼結磁石の最大エネルギー積は最高３
７０ｋＪ／ｍ3程度と非常に高いものの、脆い材料であ
るため機械による微小形状加工に難があり、小型磁石に
は不向きである。一方、ボンド磁石は機械加工性に優れ
ているため、現在ミリサイズの磁石ではボンド磁石が主
流になっている。しかし、最大エネルギー積は量産レベ
ルで４０〜１２０ｋＪ／ｍ3程度であり、研究開発レベ
ルでも１７０ｋＪ／ｍ3程度しか得られていない。
【０００４】また、小型モータ、小型回転センサ等に使
用するラジアル異方性を有する円筒形磁石は、現在、磁
場中成形法、押出成形法等により作製されている。磁場
中成形法ではラジアル方向の磁場形成のために円筒形磁
石の内径にある程度のサイズを必要とすることから、現
在製造されている磁石外径は最小で１ｃｍ程度である。
また、押出成形法ではプレス圧力に耐えうる強度を確保
するため金型にある程度の大きさを必要とすることか
ら、現在製造されている磁石外径はやはり最小で１ｃｍ
程度である。これらの磁石はさらに機械加工され、必要
な真円度および寸法精度が確保される。ミリサイズまた
はそれ以下のサイズのラジアル異方性を有する円筒形磁
石の場合、こうした製造プロセスではその作製が困難で
ある。
用するラジアル異方性を有する円筒形磁石は、現在、磁
場中成形法、押出成形法等により作製されている。磁場
中成形法ではラジアル方向の磁場形成のために円筒形磁
石の内径にある程度のサイズを必要とすることから、現
在製造されている磁石外径は最小で１ｃｍ程度である。
また、押出成形法ではプレス圧力に耐えうる強度を確保
するため金型にある程度の大きさを必要とすることか
ら、現在製造されている磁石外径はやはり最小で１ｃｍ
程度である。これらの磁石はさらに機械加工され、必要
な真円度および寸法精度が確保される。ミリサイズまた
はそれ以下のサイズのラジアル異方性を有する円筒形磁
石の場合、こうした製造プロセスではその作製が困難で
ある。
【０００５】また、産業・医療用の検査・修復ロボット
に適用する体格が１ｃｍ3以下のマイクロマシン用の磁
石の場合、そのサイズは数ｍｍ3以下の非常に微小なも
のになり、機械加工では磁石の作製がほぼ不可能であ
る。
に適用する体格が１ｃｍ3以下のマイクロマシン用の磁
石の場合、そのサイズは数ｍｍ3以下の非常に微小なも
のになり、機械加工では磁石の作製がほぼ不可能であ
る。
【０００６】一方、小型磁石の作製にスパッタ法等の物
理蒸着法を適用すると、磁石の寸法をサブミクロンオー
ダーで制御することができる。また、成膜条件により、
磁石の内部応力、結晶性、結晶配向性等の諸特性を制御
することも可能である。これらの利点を生かして、最近
希土類合金系の薄膜磁石が開発されている。たとえば、
特開平４−９９０１０号公報では、Ｎｄ−（Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ａｌ）−Ｂのある組成範囲において、基板温度と成
膜速度を選定することにより最大エネルギー積８０〜１
１１ｋＪ／ｍ3の薄膜磁石が得られることを示してい
る。また、Ｊ.Ａｐｐｌ.Ｐｈｙｓ., ｖｏｌ.７０, Ｎ
ｏ.１０，ｐ６３４５−６３４７（１９９１）ではＳｍ
8.04Ｆｅ79.16Ｔｉ9.11Ｖ3.69薄膜において、約１６５
ｋＪ／ｍ3の最大エネルギー積を得ている。これらは上
述のボンド磁石とほぼ同等の最大エネルギー積となって
いる。
理蒸着法を適用すると、磁石の寸法をサブミクロンオー
ダーで制御することができる。また、成膜条件により、
磁石の内部応力、結晶性、結晶配向性等の諸特性を制御
することも可能である。これらの利点を生かして、最近
希土類合金系の薄膜磁石が開発されている。たとえば、
特開平４−９９０１０号公報では、Ｎｄ−（Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ａｌ）−Ｂのある組成範囲において、基板温度と成
膜速度を選定することにより最大エネルギー積８０〜１
１１ｋＪ／ｍ3の薄膜磁石が得られることを示してい
る。また、Ｊ.Ａｐｐｌ.Ｐｈｙｓ., ｖｏｌ.７０, Ｎ
ｏ.１０，ｐ６３４５−６３４７（１９９１）ではＳｍ
8.04Ｆｅ79.16Ｔｉ9.11Ｖ3.69薄膜において、約１６５
ｋＪ／ｍ3の最大エネルギー積を得ている。これらは上
述のボンド磁石とほぼ同等の最大エネルギー積となって
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】性能を維持したままデ
バイスの小型化を図るには、現在の小型デバイスに主に
使用されているボンド磁石以上の最大エネルギー積を有
する磁石が必要となる。しかし、従来の薄膜磁石はボン
ド磁石の最大エネルギー積を超えるものではないという
問題点があった。
バイスの小型化を図るには、現在の小型デバイスに主に
使用されているボンド磁石以上の最大エネルギー積を有
する磁石が必要となる。しかし、従来の薄膜磁石はボン
ド磁石の最大エネルギー積を超えるものではないという
問題点があった。
【０００８】また、小型モータ、小型回転センサ等に用
いるラジアル異方性を有する円筒形磁石には、特に１０
ミクロンオーダーの真円度およびラジアル方向の寸法精
度が要求される。上述のように、従来法では機械加工に
より寸法精度を確保しており、機械加工の工程が不可欠
であった。また、ミリサイズまたはそれ以下のラジアル
異方性を有する円筒形磁石は作製が困難であるという問
題点があった。
いるラジアル異方性を有する円筒形磁石には、特に１０
ミクロンオーダーの真円度およびラジアル方向の寸法精
度が要求される。上述のように、従来法では機械加工に
より寸法精度を確保しており、機械加工の工程が不可欠
であった。また、ミリサイズまたはそれ以下のラジアル
異方性を有する円筒形磁石は作製が困難であるという問
題点があった。
【０００９】この発明は、このような問題を解決するた
めになされたもので、ボンド磁石の量産レベルを上回る
１２０ｋＪ／ｍ3以上、最高２２０ｋＪ／ｍ3程度の最大
エネルギー積を有する薄膜磁石およびその製造方法を得
ることを目的とする。また、ミクロンオーダーの真円度
および寸法精度が確保されたラジアル異方性を有する円
筒形強磁性体を非加工で提供するとともに、ミリサイズ
またはそれ以下のラジアル異方性を有する円筒形強磁性
薄膜を得ることを目的とする。
めになされたもので、ボンド磁石の量産レベルを上回る
１２０ｋＪ／ｍ3以上、最高２２０ｋＪ／ｍ3程度の最大
エネルギー積を有する薄膜磁石およびその製造方法を得
ることを目的とする。また、ミクロンオーダーの真円度
および寸法精度が確保されたラジアル異方性を有する円
筒形強磁性体を非加工で提供するとともに、ミリサイズ
またはそれ以下のラジアル異方性を有する円筒形強磁性
薄膜を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項第１項
に係る発明は、物理蒸着法により作製され、Ｎｄ2Ｆｅ
14Ｂ型の強磁性化合物を主相とする（Ｎｄ1-xＲx）yＭ
1-y-zＢz合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ばれる少な
くとも１種以上、ＭはＦｅ金属、または、Ｃｏ、Ｎｉよ
り選ばれる少なくとも１種以上を含むＦｅ基合金）から
なる薄膜磁石であって、その組成は０.０４≦ｘ≦０.１
０、０.１１≦ｙ≦０.１５および０.０８≦ｚ≦０.１５
である。
に係る発明は、物理蒸着法により作製され、Ｎｄ2Ｆｅ
14Ｂ型の強磁性化合物を主相とする（Ｎｄ1-xＲx）yＭ
1-y-zＢz合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ばれる少な
くとも１種以上、ＭはＦｅ金属、または、Ｃｏ、Ｎｉよ
り選ばれる少なくとも１種以上を含むＦｅ基合金）から
なる薄膜磁石であって、その組成は０.０４≦ｘ≦０.１
０、０.１１≦ｙ≦０.１５および０.０８≦ｚ≦０.１５
である。
【００１１】この発明の請求項第２項に係る発明は、真
空槽中に配置された基板に成膜することによりＮｄ2Ｆ
ｅ14Ｂ型の強磁性化合物を主相とする（Ｎｄ1-xＲx）y
Ｍ1-y- zＢz合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ばれる少
なくとも１種以上、ＭはＦｅ金属、または、Ｃｏ、Ｎｉ
より選ばれる少なくとも１種以上を含むＦｅ基合金）か
らなり、その組成は０.０４≦ｘ≦０.１０、０.１１≦
ｙ≦０.１５および０.０８≦ｚ≦０.１５である薄膜磁
石を製造する方法であって、上記基板を所定温度に加熱
し、所定のガス圧力、所定の成膜速度で上記基板に成膜
するものである。
空槽中に配置された基板に成膜することによりＮｄ2Ｆ
ｅ14Ｂ型の強磁性化合物を主相とする（Ｎｄ1-xＲx）y
Ｍ1-y- zＢz合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ばれる少
なくとも１種以上、ＭはＦｅ金属、または、Ｃｏ、Ｎｉ
より選ばれる少なくとも１種以上を含むＦｅ基合金）か
らなり、その組成は０.０４≦ｘ≦０.１０、０.１１≦
ｙ≦０.１５および０.０８≦ｚ≦０.１５である薄膜磁
石を製造する方法であって、上記基板を所定温度に加熱
し、所定のガス圧力、所定の成膜速度で上記基板に成膜
するものである。
【００１２】この発明の請求項第３項に係る発明は、基
板の温度を５３０〜５７０℃とするものである。
板の温度を５３０〜５７０℃とするものである。
【００１３】この発明の請求項第４項に係る発明は、成
膜速度を０.１〜４μｍ／時間とするものである。
膜速度を０.１〜４μｍ／時間とするものである。
【００１４】この発明の請求項第５項に係る発明は、ガ
ス圧力を０.０５〜４Ｐａとするものである。
ス圧力を０.０５〜４Ｐａとするものである。
【００１５】この発明の請求項第６項に係る発明は、基
板温度５３０〜５７０℃かつ成膜速度０.１〜４μｍ／
時間かつガス圧力０.０５〜４Ｐａで成膜するものであ
る。
板温度５３０〜５７０℃かつ成膜速度０.１〜４μｍ／
時間かつガス圧力０.０５〜４Ｐａで成膜するものであ
る。
【００１６】この発明の請求項第７項に係る発明は、円
柱または円筒形状の基板と、この基板の側面に成膜され
た垂直磁化膜とを備え、ラジアル異方性を有するもので
ある。
柱または円筒形状の基板と、この基板の側面に成膜され
た垂直磁化膜とを備え、ラジアル異方性を有するもので
ある。
【００１７】この発明の請求項第８項に係る発明は、垂
直磁化膜をＮｄ2Ｆｅ14Ｂ型の強磁性化合物を主相とす
る（Ｎｄ1-xＲx）yＭ1-y-zＢz合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、
Ｄｙより選ばれる少なくとも１種以上、ＭはＦｅ金属、
または、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも１種以上を
含むＦｅ基合金）から構成し、その組成を０.０４≦ｘ
≦０.１０、０.１１≦ｙ≦０.１５および０.０８≦ｚ≦
０.１５とするものである。
直磁化膜をＮｄ2Ｆｅ14Ｂ型の強磁性化合物を主相とす
る（Ｎｄ1-xＲx）yＭ1-y-zＢz合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、
Ｄｙより選ばれる少なくとも１種以上、ＭはＦｅ金属、
または、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも１種以上を
含むＦｅ基合金）から構成し、その組成を０.０４≦ｘ
≦０.１０、０.１１≦ｙ≦０.１５および０.０８≦ｚ≦
０.１５とするものである。
【００１８】この発明の請求項第９項に係る発明は、基
板と垂直磁化膜との間にバッファ層を設けたものであ
る。
板と垂直磁化膜との間にバッファ層を設けたものであ
る。
【００１９】
【作用】この発明の請求項第１項においては、ボンド磁
石および従来の薄膜磁石に比べて高い残留磁化または保
磁力が得られるため、１２０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネ
ルギー積が得られる。
石および従来の薄膜磁石に比べて高い残留磁化または保
磁力が得られるため、１２０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネ
ルギー積が得られる。
【００２０】この発明の請求項第２項においては、ボン
ド磁石および従来の薄膜磁石に比べて高い残留磁化また
は保磁力が得られるため、１２０ｋＪ／ｍ3以上の最大
エネルギー積が得られる薄膜磁石を製造できる。
ド磁石および従来の薄膜磁石に比べて高い残留磁化また
は保磁力が得られるため、１２０ｋＪ／ｍ3以上の最大
エネルギー積が得られる薄膜磁石を製造できる。
【００２１】この発明の請求項第３項においては、基板
温度５３０〜５７０℃で薄膜磁石を作製することによ
り、さらに高い保磁力を実現できるため、１４０ｋＪ／
ｍ3以上の最大エネルギー積が得られる。
温度５３０〜５７０℃で薄膜磁石を作製することによ
り、さらに高い保磁力を実現できるため、１４０ｋＪ／
ｍ3以上の最大エネルギー積が得られる。
【００２２】この発明の請求項第４項においては、成膜
速度０.１〜４μｍ／時間で作製することにより、さら
に高い残留磁化を実現できるため、１４０ｋＪ／ｍ3以
上の最大エネルギー積が得られる。
速度０.１〜４μｍ／時間で作製することにより、さら
に高い残留磁化を実現できるため、１４０ｋＪ／ｍ3以
上の最大エネルギー積が得られる。
【００２３】この発明の請求項第５項においては、ガス
圧を０.０５〜４Ｐａの範囲とすることにより、さらに
高い残留磁化を実現できるため、１４０ｋＪ／ｍ3以上
の最大エネルギー積が得られる。
圧を０.０５〜４Ｐａの範囲とすることにより、さらに
高い残留磁化を実現できるため、１４０ｋＪ／ｍ3以上
の最大エネルギー積が得られる。
【００２４】この発明の請求項第６項においては、基板
温度５３０〜５７０℃かつ成膜速度０.１〜４μｍ／時
間かつガス圧０.０５〜４Ｐａで作製すれば、高い残留
磁化および保磁力を実現できるため、１６０ｋＪ／ｍ3
以上の最大エネルギー積が得られる。
温度５３０〜５７０℃かつ成膜速度０.１〜４μｍ／時
間かつガス圧０.０５〜４Ｐａで作製すれば、高い残留
磁化および保磁力を実現できるため、１６０ｋＪ／ｍ3
以上の最大エネルギー積が得られる。
【００２５】この発明の請求項第７項においては、円柱
または円筒基板の側面に垂直磁化膜が成膜されているの
で、ミクロンオーダーの真円度およびラジアル方向の寸
法精度が確保されたラジアル異方性を有する円筒形強磁
性体を非加工で得ることができる。また、ミリサイズま
たはそれ以下のサイズでも高いラジアル異方性を有する
円筒形強磁性体を精度よく作製できる。
または円筒基板の側面に垂直磁化膜が成膜されているの
で、ミクロンオーダーの真円度およびラジアル方向の寸
法精度が確保されたラジアル異方性を有する円筒形強磁
性体を非加工で得ることができる。また、ミリサイズま
たはそれ以下のサイズでも高いラジアル異方性を有する
円筒形強磁性体を精度よく作製できる。
【００２６】この発明の請求項第８項においては、垂直
磁化膜を請求項第１項記載の薄膜磁石とすれば、高いラ
ジアル異方性を実現するとともに高い最大エネルギー積
を達成できる。
磁化膜を請求項第１項記載の薄膜磁石とすれば、高いラ
ジアル異方性を実現するとともに高い最大エネルギー積
を達成できる。
【００２７】この発明の請求項第９項においては、基板
と垂直磁化膜との間にバッファ層を設けることにより基
板と強磁性薄膜との密着度を向上させることができる。
また、バッファ層により垂直磁化膜の結晶配向性を向上
させ、高いラジアル異方性を実現することもできる。
と垂直磁化膜との間にバッファ層を設けることにより基
板と強磁性薄膜との密着度を向上させることができる。
また、バッファ層により垂直磁化膜の結晶配向性を向上
させ、高いラジアル異方性を実現することもできる。
【００２８】
【実施例】次に、この発明による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について、図面を参照
しながら具体的に説明する。図１は、この発明の一実施
例による薄膜磁石を形成するための成膜装置を示す概略
断面図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当
部分を示している。図１において、真空槽１には成膜機
構を設置できるポート２が設けられており、ここではス
パッタの機構としてカソード電極３およびφ３インチの
ターゲット４および開閉式のシャッター板５が設置され
ている。ターゲット４に対向して基板ホルダ６が設置さ
れており、φ２インチの基板７およびマスク８が装着で
きる。また、９はヒータであり、基板７を約８００℃ま
で加熱することができる。
造方法ならびに円筒形強磁性薄膜について、図面を参照
しながら具体的に説明する。図１は、この発明の一実施
例による薄膜磁石を形成するための成膜装置を示す概略
断面図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当
部分を示している。図１において、真空槽１には成膜機
構を設置できるポート２が設けられており、ここではス
パッタの機構としてカソード電極３およびφ３インチの
ターゲット４および開閉式のシャッター板５が設置され
ている。ターゲット４に対向して基板ホルダ６が設置さ
れており、φ２インチの基板７およびマスク８が装着で
きる。また、９はヒータであり、基板７を約８００℃ま
で加熱することができる。
【００２９】この成膜装置では、ターゲット４を例えば
（Ｎｄ、Ｒ）−Ｍ−Ｂ合金とし、排気系１０により真空
槽１内を十分に排気した後、バルブ１１を介して成膜ガ
スを真空槽１に導入し、ターゲット４を放電させてスパ
ッタリングを行うことにより、基板７にこの発明による
薄膜磁石を形成する。また、マスク８により基板７の所
望の箇所にのみ薄膜磁石を形成できる。なお、シャッタ
ー板５が閉じられていれば、基板７に成膜物質が付着し
ないようになっており、また、ターゲット４への投入電
力、Ａｒガス圧、基板７の温度はそれぞれ、電力コント
ローラ１２、マスフローコントローラ１３、温度コント
ローラ１４によって精密に制御することができる。
（Ｎｄ、Ｒ）−Ｍ−Ｂ合金とし、排気系１０により真空
槽１内を十分に排気した後、バルブ１１を介して成膜ガ
スを真空槽１に導入し、ターゲット４を放電させてスパ
ッタリングを行うことにより、基板７にこの発明による
薄膜磁石を形成する。また、マスク８により基板７の所
望の箇所にのみ薄膜磁石を形成できる。なお、シャッタ
ー板５が閉じられていれば、基板７に成膜物質が付着し
ないようになっており、また、ターゲット４への投入電
力、Ａｒガス圧、基板７の温度はそれぞれ、電力コント
ローラ１２、マスフローコントローラ１３、温度コント
ローラ１４によって精密に制御することができる。
【００３０】この実施例では成膜法としてスパッタ法が
用いられているが、真空蒸着法による場合は図２に示す
ように、ポート２に蒸発源１５を設置し、例えば（Ｎ
ｄ、Ｒ）−Ｍ−Ｂ合金を原料として加熱・蒸発させるこ
とにより同様の成膜ができる。また、レーザーアブレー
ション法による場合は、図３に示すようにレーザ光源１
６からのレーザ光をスリット１７を経てレンズ１８で集
光し、ターゲット回転機構１９で（Ｎｄ、Ｒ）−Ｍ−Ｂ
合金製のターゲット４を回転させながらアブレーション
を行うことにより、やはりスパッタ法の場合と同様の成
膜ができる。すなわち、この発明による薄膜磁石は、ス
パッタ法、真空蒸着法、レーザーアブレーション法等の
物理蒸着法により作製することが可能である。
用いられているが、真空蒸着法による場合は図２に示す
ように、ポート２に蒸発源１５を設置し、例えば（Ｎ
ｄ、Ｒ）−Ｍ−Ｂ合金を原料として加熱・蒸発させるこ
とにより同様の成膜ができる。また、レーザーアブレー
ション法による場合は、図３に示すようにレーザ光源１
６からのレーザ光をスリット１７を経てレンズ１８で集
光し、ターゲット回転機構１９で（Ｎｄ、Ｒ）−Ｍ−Ｂ
合金製のターゲット４を回転させながらアブレーション
を行うことにより、やはりスパッタ法の場合と同様の成
膜ができる。すなわち、この発明による薄膜磁石は、ス
パッタ法、真空蒸着法、レーザーアブレーション法等の
物理蒸着法により作製することが可能である。
【００３１】また、上述では、成膜機構はいずれも単元
の場合を示したが、多元の場合も同様に薄膜磁石を形成
することができる。図４にその代表例として、多元同時
スパッタ法による場合の成膜装置の水平断面図を示す。
また、図５は図４のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
これらの図において、真空槽１の中には３基のカソード
電極３ａ、３ｂ、３ｃが設置されており、その中央部に
はφ２インチの基板７を同時に６枚装着可能な回転式基
板ホルダ２０が設けられている。３基のカソード電極３
ａ、３ｂ、３ｃには、φ３インチのターゲット４ａ、４
ｂ、４ｃがそれぞれ設置されており、回転式基板ホルダ
２０を回転機２１で回転させながら３基のターゲット４
ａ、４ｂ、４ｃを同時に放電させてスパッタリングする
ことにより、各ターゲット組成の混合組成の薄膜を形成
することができる。
の場合を示したが、多元の場合も同様に薄膜磁石を形成
することができる。図４にその代表例として、多元同時
スパッタ法による場合の成膜装置の水平断面図を示す。
また、図５は図４のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
これらの図において、真空槽１の中には３基のカソード
電極３ａ、３ｂ、３ｃが設置されており、その中央部に
はφ２インチの基板７を同時に６枚装着可能な回転式基
板ホルダ２０が設けられている。３基のカソード電極３
ａ、３ｂ、３ｃには、φ３インチのターゲット４ａ、４
ｂ、４ｃがそれぞれ設置されており、回転式基板ホルダ
２０を回転機２１で回転させながら３基のターゲット４
ａ、４ｂ、４ｃを同時に放電させてスパッタリングする
ことにより、各ターゲット組成の混合組成の薄膜を形成
することができる。
【００３２】さらに、３基のカソード電極３ａ、３ｂ、
３ｃにはそれぞれ電力コントローラ１２ａ、１２ｂ、１
２ｃが個別に接続されており、各ターゲット４ａ、４
ｂ、４ｃへの投入電力をこれらの電力コントローラ１２
ａ、１２ｂ、１２ｃで独立に制御することにより、種々
の組成の薄膜が形成可能である。成膜時の成膜ガスはバ
ルブ１１を介して真空槽１に導入され、その流量はマス
フローコントローラー１３により制御される。また、基
板７は回転式基板ホルダ２０の内側に設置されたヒータ
９により加熱することができ、基板７の温度は温度コン
トローラ１４により制御される。さらに、回転式基板ホ
ルダ２０と各ターゲット４ａ、４ｂ、４ｃとの間には開
閉式のシャッター板５ａ、５ｂ、５ｃが取り付けられて
おり、スパッタリング中であってもシャッターが閉じら
れていれば、基板７に成膜物質が付着しないようになっ
ている。この成膜装置によれば、３元の組成を独立に制
御できるため、この発明による（Ｎｄ1-xＲx）yＭ1-y-z
Ｂz薄膜磁石等の多元系の薄膜の組成を容易に制御する
ことができる。
３ｃにはそれぞれ電力コントローラ１２ａ、１２ｂ、１
２ｃが個別に接続されており、各ターゲット４ａ、４
ｂ、４ｃへの投入電力をこれらの電力コントローラ１２
ａ、１２ｂ、１２ｃで独立に制御することにより、種々
の組成の薄膜が形成可能である。成膜時の成膜ガスはバ
ルブ１１を介して真空槽１に導入され、その流量はマス
フローコントローラー１３により制御される。また、基
板７は回転式基板ホルダ２０の内側に設置されたヒータ
９により加熱することができ、基板７の温度は温度コン
トローラ１４により制御される。さらに、回転式基板ホ
ルダ２０と各ターゲット４ａ、４ｂ、４ｃとの間には開
閉式のシャッター板５ａ、５ｂ、５ｃが取り付けられて
おり、スパッタリング中であってもシャッターが閉じら
れていれば、基板７に成膜物質が付着しないようになっ
ている。この成膜装置によれば、３元の組成を独立に制
御できるため、この発明による（Ｎｄ1-xＲx）yＭ1-y-z
Ｂz薄膜磁石等の多元系の薄膜の組成を容易に制御する
ことができる。
【００３３】上述の物理蒸着法により得られた薄膜は、
請求項第１項記載の組成範囲を含むある組成範囲におい
てＮｄ2Ｆｅ14Ｂ型の強磁性相が主相となり、その結晶
のＣ軸が膜厚方向に配向するため、膜厚方向の磁気異方
性が強い垂直磁化膜となる。そして、特に薄膜の組成が
請求項第１項記載の組成範囲であれば、ボンド磁石また
は従来の薄膜磁石と比較して高い残留磁化または保磁力
が得られるため１２０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー
積を得ることができる。
請求項第１項記載の組成範囲を含むある組成範囲におい
てＮｄ2Ｆｅ14Ｂ型の強磁性相が主相となり、その結晶
のＣ軸が膜厚方向に配向するため、膜厚方向の磁気異方
性が強い垂直磁化膜となる。そして、特に薄膜の組成が
請求項第１項記載の組成範囲であれば、ボンド磁石また
は従来の薄膜磁石と比較して高い残留磁化または保磁力
が得られるため１２０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー
積を得ることができる。
【００３４】なお、基板温度は薄膜の結晶化温度以上で
あれば特に限定されないが、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ型の強磁性
相が安定に得られ、その結晶のＣ軸が膜厚方向に配向す
る温度範囲が好ましい。例えば、表１に種々の基板温度
で作製した（Ｎｄ0.93Ｔｂ0. 07）0.13Ｆｅ0.76Ｂ0.11薄
膜（結晶化温度：４８０℃）の材料特性を示すが、基板
温度が結晶化温度以上の５００〜６３０℃程度であれば
Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ型の強磁性相を主相とし、その結晶のＣ
軸が膜厚方向に配向した薄膜が得られ、高い最大エネル
ギー積を実現できることがわかる。
あれば特に限定されないが、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ型の強磁性
相が安定に得られ、その結晶のＣ軸が膜厚方向に配向す
る温度範囲が好ましい。例えば、表１に種々の基板温度
で作製した（Ｎｄ0.93Ｔｂ0. 07）0.13Ｆｅ0.76Ｂ0.11薄
膜（結晶化温度：４８０℃）の材料特性を示すが、基板
温度が結晶化温度以上の５００〜６３０℃程度であれば
Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ型の強磁性相を主相とし、その結晶のＣ
軸が膜厚方向に配向した薄膜が得られ、高い最大エネル
ギー積を実現できることがわかる。
【００３５】
【表１】
【００３６】また、表１中の試料４で示されるように、
結晶化温度付近で形成し、十分に結晶化しておらずにア
モルファス相が主相となっている場合でも、電気炉等で
結晶化温度以上で加熱する結晶化処理を施してＮｄ2Ｆ
ｅ14Ｂ型の強磁性相を析出させることにより、前記垂直
磁化膜を得ることが可能である。また、試料３で示され
るように、基板温度が結晶化温度以下の場合であっても
結晶化温度との差が６０℃以内であれば、結晶化処理に
より、やはり前記垂直磁化膜が得られ、基板温度５００
℃〜６３０℃で作製した薄膜とほぼ同等の最大エネルギ
ー積を実現できる。一方、基板温度が結晶化温度より８
０℃以上低い場合は、結晶化処理を施しても結晶のＣ軸
は膜厚方向に配向せずに等方性の薄膜しか得られていな
い。また、７００℃等の基板温度では結晶のＣ軸配向性
が崩れるため、極端に高い基板温度は好ましくない。
結晶化温度付近で形成し、十分に結晶化しておらずにア
モルファス相が主相となっている場合でも、電気炉等で
結晶化温度以上で加熱する結晶化処理を施してＮｄ2Ｆ
ｅ14Ｂ型の強磁性相を析出させることにより、前記垂直
磁化膜を得ることが可能である。また、試料３で示され
るように、基板温度が結晶化温度以下の場合であっても
結晶化温度との差が６０℃以内であれば、結晶化処理に
より、やはり前記垂直磁化膜が得られ、基板温度５００
℃〜６３０℃で作製した薄膜とほぼ同等の最大エネルギ
ー積を実現できる。一方、基板温度が結晶化温度より８
０℃以上低い場合は、結晶化処理を施しても結晶のＣ軸
は膜厚方向に配向せずに等方性の薄膜しか得られていな
い。また、７００℃等の基板温度では結晶のＣ軸配向性
が崩れるため、極端に高い基板温度は好ましくない。
【００３７】以上より、この発明による薄膜磁石は、結
晶化処理を行えば結晶化温度以下の基板温度でも作製可
能であり、極めて広い温度範囲で作製できることがわか
る。なお、表１中のＣ軸配向性は図６に示す薄膜磁石の
Ｘ線回析パターンにおいて、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ型化合物の
全ピーク強度ΣIに対するＣ面のピークI(00m)（ｍは１
〜１０の整数）とＣ面に近い（１０５）面のピークI
(105)との和の割合（I(00 m)＋I(105)）／ΣIが０.９以
上であれば良好（○）、０.９未満の場合は不良（×）
とした。これは、後述する表２、表３および表４につい
ても同様である。
晶化処理を行えば結晶化温度以下の基板温度でも作製可
能であり、極めて広い温度範囲で作製できることがわか
る。なお、表１中のＣ軸配向性は図６に示す薄膜磁石の
Ｘ線回析パターンにおいて、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ型化合物の
全ピーク強度ΣIに対するＣ面のピークI(00m)（ｍは１
〜１０の整数）とＣ面に近い（１０５）面のピークI
(105)との和の割合（I(00 m)＋I(105)）／ΣIが０.９以
上であれば良好（○）、０.９未満の場合は不良（×）
とした。これは、後述する表２、表３および表４につい
ても同様である。
【００３８】また、成膜速度については一般の磁性薄膜
形成の場合の数μｍ／ｈｏｕｒ（時間）以下であれば特
に限定されない。しかし、次の表２における（Ｎｄ0.93
Ｔｂ0.07）0.13Ｆｅ0.76Ｂ0.11薄膜の材料特性に示され
るように、４０μｍ／ｈｏｕｒ等の成膜速度では結晶の
Ｃ軸配向性が崩れるため、極端に高い成膜速度は好まし
くない。
形成の場合の数μｍ／ｈｏｕｒ（時間）以下であれば特
に限定されない。しかし、次の表２における（Ｎｄ0.93
Ｔｂ0.07）0.13Ｆｅ0.76Ｂ0.11薄膜の材料特性に示され
るように、４０μｍ／ｈｏｕｒ等の成膜速度では結晶の
Ｃ軸配向性が崩れるため、極端に高い成膜速度は好まし
くない。
【００３９】
【表２】
【００４０】また、基板材料は特に限定されず、次の表
３における（Ｎｄ0.93Ｔｂ0.07）0. 13Ｆｅ0.76Ｂ0.11薄
膜の材料特性に示されるように、ガラス、Ｓｉ、金属、
合金、酸化物、窒化物等幅広い材料が使用できる。な
お、表３中のＦｅ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｎ
ｉ基板のタイプでスパッタ膜とあるのは、各材料を石英
ガラス板上にスパッタ法により成膜して得たもので、す
なわち、石英ガラス板の表面を各材料のスパッタ膜で被
覆した形となっている。
３における（Ｎｄ0.93Ｔｂ0.07）0. 13Ｆｅ0.76Ｂ0.11薄
膜の材料特性に示されるように、ガラス、Ｓｉ、金属、
合金、酸化物、窒化物等幅広い材料が使用できる。な
お、表３中のＦｅ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｎ
ｉ基板のタイプでスパッタ膜とあるのは、各材料を石英
ガラス板上にスパッタ法により成膜して得たもので、す
なわち、石英ガラス板の表面を各材料のスパッタ膜で被
覆した形となっている。
【００４１】
【表３】
【００４２】さらに、成膜がスパッタ法による場合、成
膜ガス圧については一般の磁性薄膜形成の場合の数ｍｍ
Ｐａ〜数Ｐａ程度であれば特に限定されない。しかし、
次の表４における（Ｎｄ0.93Ｔｂ0.07）0.13Ｆｅ0.76Ｂ
0.11薄膜の材料特性に示されるように、４０Ｐａ等のガ
ス圧では結晶のＣ軸配向性が崩れるため、極端に高いガ
ス圧は好ましくない。
膜ガス圧については一般の磁性薄膜形成の場合の数ｍｍ
Ｐａ〜数Ｐａ程度であれば特に限定されない。しかし、
次の表４における（Ｎｄ0.93Ｔｂ0.07）0.13Ｆｅ0.76Ｂ
0.11薄膜の材料特性に示されるように、４０Ｐａ等のガ
ス圧では結晶のＣ軸配向性が崩れるため、極端に高いガ
ス圧は好ましくない。
【００４３】
【表４】
【００４４】次に、実施例に基づいてこの発明をさらに
詳細に説明する。 実施例１．図４に示した成膜装置おけるターゲット４ａ
をＮｄ−Ｒ（ＲはＴｂ、またはＨｏ、またはＤｙ）、タ
ーゲット４ｂをＦｅ金属、ターゲット４ｃをＦｅＢ合金
として、各カソード電極３ａ、３ｂ、３ｃに取り付け
た。なお、ターゲット４ａはφ３インチのＮｄ金属ター
ゲット上に５ｍｍ×５ｍｍ×t１ｍｍのＲ金属チップを
配置して作製した。次に、１２ｍｍ×１２ｍｍ×t０.５
ｍｍの石英ガラス基板を回転式基板ホルダ２０に装着
し、真空槽１内を排気系１０により１×１０-4Ｐａ以下
に排気した後、ヒータ９により基板７を５９０℃まで加
熱した。
詳細に説明する。 実施例１．図４に示した成膜装置おけるターゲット４ａ
をＮｄ−Ｒ（ＲはＴｂ、またはＨｏ、またはＤｙ）、タ
ーゲット４ｂをＦｅ金属、ターゲット４ｃをＦｅＢ合金
として、各カソード電極３ａ、３ｂ、３ｃに取り付け
た。なお、ターゲット４ａはφ３インチのＮｄ金属ター
ゲット上に５ｍｍ×５ｍｍ×t１ｍｍのＲ金属チップを
配置して作製した。次に、１２ｍｍ×１２ｍｍ×t０.５
ｍｍの石英ガラス基板を回転式基板ホルダ２０に装着
し、真空槽１内を排気系１０により１×１０-4Ｐａ以下
に排気した後、ヒータ９により基板７を５９０℃まで加
熱した。
【００４５】基板７の温度が安定した後、Ａｒガスを真
空槽１内に導入して圧力を８Ｐａで一定とするととも
に、回転式基板ホルダ２０を回転機２１により回転させ
た。そして、シャッター板５ａ、５ｂ、５ｃを閉じた状
態で各ターゲット４ａ、４ｂ、４ｃに電圧を印加して同
時に放電させ、５〜１５分のスパッタリングを行ってタ
ーゲット表面の酸化物を除去した後、シャッター板５
ａ、５ｂ、５ｃを開いて基板７上への成膜を開始した。
成膜速度８μｍ／ｈｏｕｒで所定の時間成膜を行った
後、各ターゲットの放電、Ａｒガスの供給およびヒータ
による基板加熱を同時に停止して、排気を行いながら真
空槽１内で徐冷して約２μｍ厚の（Ｎｄ1-xＲx）yＭ
1-y-zＢz薄膜を得た。なお、薄膜磁石の組成は、組成式
におけるｙ、ｚを各ターゲットへの投入電力により、ｘ
をＲのチップ枚数によりそれぞれ独立に変化させること
で制御した。
空槽１内に導入して圧力を８Ｐａで一定とするととも
に、回転式基板ホルダ２０を回転機２１により回転させ
た。そして、シャッター板５ａ、５ｂ、５ｃを閉じた状
態で各ターゲット４ａ、４ｂ、４ｃに電圧を印加して同
時に放電させ、５〜１５分のスパッタリングを行ってタ
ーゲット表面の酸化物を除去した後、シャッター板５
ａ、５ｂ、５ｃを開いて基板７上への成膜を開始した。
成膜速度８μｍ／ｈｏｕｒで所定の時間成膜を行った
後、各ターゲットの放電、Ａｒガスの供給およびヒータ
による基板加熱を同時に停止して、排気を行いながら真
空槽１内で徐冷して約２μｍ厚の（Ｎｄ1-xＲx）yＭ
1-y-zＢz薄膜を得た。なお、薄膜磁石の組成は、組成式
におけるｙ、ｚを各ターゲットへの投入電力により、ｘ
をＲのチップ枚数によりそれぞれ独立に変化させること
で制御した。
【００４６】表５にこの発明による薄膜磁石においてＲ
がＴｂである場合の（Ｎｄ1-xＴｂx）yＦｅ1-y-zＢz薄
膜を代表に取り上げ、その膜厚方向の磁気特性について
示した。
がＴｂである場合の（Ｎｄ1-xＴｂx）yＦｅ1-y-zＢz薄
膜を代表に取り上げ、その膜厚方向の磁気特性について
示した。
【００４７】
【表５】
【００４８】
【表６】
【００４９】
【表７】
【００５０】表５から明らかなように、０.０４≦ｘ≦
０.１０、０.１１≦ｙ≦０.１５、０.０８≦ｚ≦０.１
５の組成範囲において、同表の比較例１〜３に示すボン
ド磁石、また、比較例４〜９に示す従来のＮｄ−Ｆｅ−
Ｂ薄膜磁石に比べて高い保磁力または残留磁化が得られ
るため、１２８〜１９４ｋＪ／ｍ3の高い最大エネルギ
ー積を実現している。一方、ｘの組成が本発明の範囲
０.０４≦ｘ≦０.１０からはずれた場合、例えば比較例
１０〜１９に示すようにｘ＝０.０２またはｘ＝０.１５
では、ある値のｙ、ｚで最大エネルギー積が１２０ｋＪ
／ｍ3を下回る。ｘ＝０.０２の場合は従来の薄膜磁石と
比較して保磁力が若干改善されているものの十分な値と
はならないため、前記のｙ、ｚの範囲すべてにおいて１
２０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積を得るに至らな
い。
０.１０、０.１１≦ｙ≦０.１５、０.０８≦ｚ≦０.１
５の組成範囲において、同表の比較例１〜３に示すボン
ド磁石、また、比較例４〜９に示す従来のＮｄ−Ｆｅ−
Ｂ薄膜磁石に比べて高い保磁力または残留磁化が得られ
るため、１２８〜１９４ｋＪ／ｍ3の高い最大エネルギ
ー積を実現している。一方、ｘの組成が本発明の範囲
０.０４≦ｘ≦０.１０からはずれた場合、例えば比較例
１０〜１９に示すようにｘ＝０.０２またはｘ＝０.１５
では、ある値のｙ、ｚで最大エネルギー積が１２０ｋＪ
／ｍ3を下回る。ｘ＝０.０２の場合は従来の薄膜磁石と
比較して保磁力が若干改善されているものの十分な値と
はならないため、前記のｙ、ｚの範囲すべてにおいて１
２０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積を得るに至らな
い。
【００５１】また、ｘ＝０.１５では保磁力は十分に高
いものの残留磁化の低下が大きいために、やはり前記の
ｙ、ｚの範囲すべてにわたって１２０ｋＪ／ｍ3以上の
最大エネルギー積を得ることが困難になる。また、０.
０４≦ｘ≦０.１０であってもｙ、ｚの組成範囲がこの
発明の０.１１≦ｙ≦０.１５、０.０８≦ｚ≦０.１５の
組成範囲をはずれると、比較例２０〜３５に示すように
１２０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積は得られなく
なる。例えば組成が低Ｎｄ、低Ｂ組成側にずれた場合、
膜中にα−Ｆｅが析出するため高い保磁力を得ることが
できない。また、高Ｎｄ組成側にずれた場合は薄膜磁石
の膜厚方向の磁気異方性が崩れるため残留磁化および保
磁力が共に低下する。さらに、高Ｂ組成側にずれた場合
では残留磁化の低下が大きくなる。従って、１２０ｋＪ
／ｍ3を越える最大エネルギー積は０.０４≦ｘ≦０.１
０、０.１１≦ｙ≦０.１５、０.０８≦ｚ≦０.１５の組
成領域で得られることがわかる。なお、ＲがＨｏまたは
Ｄｙである場合も同様の結果となっている。
いものの残留磁化の低下が大きいために、やはり前記の
ｙ、ｚの範囲すべてにわたって１２０ｋＪ／ｍ3以上の
最大エネルギー積を得ることが困難になる。また、０.
０４≦ｘ≦０.１０であってもｙ、ｚの組成範囲がこの
発明の０.１１≦ｙ≦０.１５、０.０８≦ｚ≦０.１５の
組成範囲をはずれると、比較例２０〜３５に示すように
１２０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積は得られなく
なる。例えば組成が低Ｎｄ、低Ｂ組成側にずれた場合、
膜中にα−Ｆｅが析出するため高い保磁力を得ることが
できない。また、高Ｎｄ組成側にずれた場合は薄膜磁石
の膜厚方向の磁気異方性が崩れるため残留磁化および保
磁力が共に低下する。さらに、高Ｂ組成側にずれた場合
では残留磁化の低下が大きくなる。従って、１２０ｋＪ
／ｍ3を越える最大エネルギー積は０.０４≦ｘ≦０.１
０、０.１１≦ｙ≦０.１５、０.０８≦ｚ≦０.１５の組
成領域で得られることがわかる。なお、ＲがＨｏまたは
Ｄｙである場合も同様の結果となっている。
【００５２】実施例２．次に、図４に示した成膜装置に
おけるターゲット４ａをＮｄ−Ｔｂ、ターゲット４ｂを
Ｍ（ＭはＦｅ−Ｃｏ合金、またはＦｅ−Ｎｉ合金、また
はＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金）、ターゲット４ｃをＦｅＢ合
金として実施例１と同様の手順により石英ガラス基板上
に約２μｍ厚の（Ｎｄ0.93Ｔｂ0.07）yＭ1-y-zＢz薄膜
磁石を形成した。基板温度は５９０℃、Ａｒガス圧は８
Ｐａ、成膜速度は８μｍ／ｈｏｕｒとした。表６にこの
発明による薄膜磁石の膜厚方向の磁気特性を示す。Ｃｏ
およびＮｉの組成の変化により若干磁気特性が変化する
ものの、基本的には上述の（Ｎｄ0. 93Ｔｂ0.07）yＦｅ
1-y-zＢz薄膜磁石とほぼ同等の磁気とほぼ同等の磁気特
性となっている。従って、ＭはＦｅ−Ｃｏ、またはＦｅ
−Ｎｉ、またはＦｅ−Ｃｏ−ＮｉであってもＦｅとほぼ
同様に１２０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積を実現
できることがわかる。
おけるターゲット４ａをＮｄ−Ｔｂ、ターゲット４ｂを
Ｍ（ＭはＦｅ−Ｃｏ合金、またはＦｅ−Ｎｉ合金、また
はＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金）、ターゲット４ｃをＦｅＢ合
金として実施例１と同様の手順により石英ガラス基板上
に約２μｍ厚の（Ｎｄ0.93Ｔｂ0.07）yＭ1-y-zＢz薄膜
磁石を形成した。基板温度は５９０℃、Ａｒガス圧は８
Ｐａ、成膜速度は８μｍ／ｈｏｕｒとした。表６にこの
発明による薄膜磁石の膜厚方向の磁気特性を示す。Ｃｏ
およびＮｉの組成の変化により若干磁気特性が変化する
ものの、基本的には上述の（Ｎｄ0. 93Ｔｂ0.07）yＦｅ
1-y-zＢz薄膜磁石とほぼ同等の磁気とほぼ同等の磁気特
性となっている。従って、ＭはＦｅ−Ｃｏ、またはＦｅ
−Ｎｉ、またはＦｅ−Ｃｏ−ＮｉであってもＦｅとほぼ
同様に１２０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積を実現
できることがわかる。
【００５３】
【表８】
【００５４】
【表９】
【００５５】実施例３．図４に示した成膜装置における
ターゲット４ａをＮｄ−Ｔｂ、ターゲット４ｂをＦｅ金
属、ターゲット４ｃをＦｅＢ合金として実施例１と同様
の手順により石英ガラス基板上に約２μｍ厚の（Ｎｄ
1-xＴｂx）yＦｅ1-y-zＢz薄膜磁石を形成した。基板温
度は５１０〜５９０℃、Ａｒガス圧は８Ｐａ、成膜速度
は８μｍ／ｈｏｕｒとした。図７に得られた薄膜磁石の
磁気特性の基板温度依存性を示す。図７から明らかなよ
うに、基板温度５３０〜５７０℃の範囲で特に高い保磁
力が得られ、少なくとも１４０ｋＪ／ｍ3以上の最大エ
ネルギー積が達成できる。
ターゲット４ａをＮｄ−Ｔｂ、ターゲット４ｂをＦｅ金
属、ターゲット４ｃをＦｅＢ合金として実施例１と同様
の手順により石英ガラス基板上に約２μｍ厚の（Ｎｄ
1-xＴｂx）yＦｅ1-y-zＢz薄膜磁石を形成した。基板温
度は５１０〜５９０℃、Ａｒガス圧は８Ｐａ、成膜速度
は８μｍ／ｈｏｕｒとした。図７に得られた薄膜磁石の
磁気特性の基板温度依存性を示す。図７から明らかなよ
うに、基板温度５３０〜５７０℃の範囲で特に高い保磁
力が得られ、少なくとも１４０ｋＪ／ｍ3以上の最大エ
ネルギー積が達成できる。
【００５６】実施例４．成膜速度０.０５〜２０μｍ／
ｈｏｕｒ、Ａｒガス圧８Ｐａ、基板温度５９０℃として
実施例３と同様に（Ｎｄ1-xＴｂx）yＦｅ1-y-zＢz薄膜
磁石を形成した。図８に得られた薄膜磁石の磁気特性の
成膜速度依存性を示す。図８から明らかなように、０.
１〜４μｍ／ｈｏｕｒの範囲で特に高い残留磁化が得ら
れ、少なくとも１４０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー
積が得られる。
ｈｏｕｒ、Ａｒガス圧８Ｐａ、基板温度５９０℃として
実施例３と同様に（Ｎｄ1-xＴｂx）yＦｅ1-y-zＢz薄膜
磁石を形成した。図８に得られた薄膜磁石の磁気特性の
成膜速度依存性を示す。図８から明らかなように、０.
１〜４μｍ／ｈｏｕｒの範囲で特に高い残留磁化が得ら
れ、少なくとも１４０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー
積が得られる。
【００５７】実施例５．Ａｒガス圧０.０５〜２０Ｐ
ａ、基板温度５９０℃、成膜速度は８μｍ／ｈｏｕｒと
して実施例３と同様に（Ｎｄ1-xＴｂx）yＦｅ1-y-zＢz
薄膜磁石を形成した。図９に得られた薄膜磁石の磁気特
性のＡｒガス依存性を示す。０.０５〜４Ｐａの範囲で
特に高い残留磁化が得られ、少なくとも１４０ｋＪ／ｍ
3以上の最大エネルギー積を実現できる。
ａ、基板温度５９０℃、成膜速度は８μｍ／ｈｏｕｒと
して実施例３と同様に（Ｎｄ1-xＴｂx）yＦｅ1-y-zＢz
薄膜磁石を形成した。図９に得られた薄膜磁石の磁気特
性のＡｒガス依存性を示す。０.０５〜４Ｐａの範囲で
特に高い残留磁化が得られ、少なくとも１４０ｋＪ／ｍ
3以上の最大エネルギー積を実現できる。
【００５８】実施例６．さらに、基板温度５３０〜５７
０℃、成膜速度０.１〜４μｍ／ｈｏｕｒ、Ａｒガス圧
０.０５〜４Ｐａで実施例３と同様に（Ｎｄ1-xＴｂx）y
Ｆｅ1-y-zＢz薄膜磁石を形成した。結果を表７に示す。
０℃、成膜速度０.１〜４μｍ／ｈｏｕｒ、Ａｒガス圧
０.０５〜４Ｐａで実施例３と同様に（Ｎｄ1-xＴｂx）y
Ｆｅ1-y-zＢz薄膜磁石を形成した。結果を表７に示す。
【００５９】
【表１０】
【００６０】
【表１１】
【００６１】成膜条件をこのような範囲に限定すること
で、特に高い保磁力および残留磁化が得られ、少なくと
も１６０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積が得られ
る。なお、この条件範囲を外れると比較例１〜３に示す
ように１６０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積は得ら
れない。
で、特に高い保磁力および残留磁化が得られ、少なくと
も１６０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積が得られ
る。なお、この条件範囲を外れると比較例１〜３に示す
ように１６０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積は得ら
れない。
【００６２】次に、この発明のラジアル異方性を有する
円筒形強磁性薄膜について、図面を参照しながら具体的
に説明する。図１０はこの発明の一実施例によるラジア
ル異方性を有する円筒形強磁性薄膜を示す概略断面図で
ある。図において、円柱基板２２の側面には、垂直磁化
膜２３が成膜されている。なお、基板として円筒基板を
用いることもでき、図１１および図１２に示すように、
垂直磁化膜２３が円筒基板２４の外側面あるいは内側面
に成膜されている円筒形強磁性薄膜であっても良い。ま
た、成膜後、基板が除去された単体の円筒形強磁性薄膜
であっても良い。
円筒形強磁性薄膜について、図面を参照しながら具体的
に説明する。図１０はこの発明の一実施例によるラジア
ル異方性を有する円筒形強磁性薄膜を示す概略断面図で
ある。図において、円柱基板２２の側面には、垂直磁化
膜２３が成膜されている。なお、基板として円筒基板を
用いることもでき、図１１および図１２に示すように、
垂直磁化膜２３が円筒基板２４の外側面あるいは内側面
に成膜されている円筒形強磁性薄膜であっても良い。ま
た、成膜後、基板が除去された単体の円筒形強磁性薄膜
であっても良い。
【００６３】薄膜材料としては、膜厚方向に強い磁気異
方性を発現するものであれば限定はされず、希土類−遷
移金属系合金はもちろんのこと、磁気記録分野で用いら
れるＣｏ−Ｃｒ系合金、Ｂａ系フェライト、さらには光
磁気記録分野のＭｎＢｉ系合金、希土類−遷移金属系ア
モルファス合金等も使用できる。なお、薄膜材料として
この発明による（Ｎｄ、Ｒ）−Ｍ−Ｂ合金を用いた場合
には、高い最大エネルギー積を有するラジアル異方性円
筒形薄膜磁石を実現できる。また、基板材料は特に限定
されずに、ガラス、金属、合金、酸化物、窒化物等幅広
い材料が使用できる。
方性を発現するものであれば限定はされず、希土類−遷
移金属系合金はもちろんのこと、磁気記録分野で用いら
れるＣｏ−Ｃｒ系合金、Ｂａ系フェライト、さらには光
磁気記録分野のＭｎＢｉ系合金、希土類−遷移金属系ア
モルファス合金等も使用できる。なお、薄膜材料として
この発明による（Ｎｄ、Ｒ）−Ｍ−Ｂ合金を用いた場合
には、高い最大エネルギー積を有するラジアル異方性円
筒形薄膜磁石を実現できる。また、基板材料は特に限定
されずに、ガラス、金属、合金、酸化物、窒化物等幅広
い材料が使用できる。
【００６４】さらに、図１３に示すように、基板と薄膜
との間にバッファ層２５を形成することにより、基板と
薄膜との密着性、あるいは薄膜のラジアル異方性を向上
させることができる。同図では、基板として円柱基板を
用いた場合を示しているが、円筒基板の場合についても
同様の効果がある。また、円柱または円筒基板側面への
薄膜の形成は、垂直磁化膜が形成可能な成膜方式であれ
ば特に限定されるものでなく、例えば、スパッタ法、真
空蒸着法、レーザーアブレーション法等により成膜する
ことができる。
との間にバッファ層２５を形成することにより、基板と
薄膜との密着性、あるいは薄膜のラジアル異方性を向上
させることができる。同図では、基板として円柱基板を
用いた場合を示しているが、円筒基板の場合についても
同様の効果がある。また、円柱または円筒基板側面への
薄膜の形成は、垂直磁化膜が形成可能な成膜方式であれ
ば特に限定されるものでなく、例えば、スパッタ法、真
空蒸着法、レーザーアブレーション法等により成膜する
ことができる。
【００６５】さらに、具体的な実施例について詳細に説
明する。図１４は、この発明によるラジアル異方性を有
する円筒形強磁性薄膜を形成する成膜装置を示す概略断
面図である。また、図１５は図１４のＢ−Ｂ’線に沿っ
た断面図である。これらの図において、真空槽１には成
膜機構を設置できるポート２があり、ここではスパッタ
の機構としてカソード電極３およびφ３インチのターゲ
ット４および開閉式のシャッター板５が設置されてい
る。真空槽１の中央部には円柱基板用ホルダ２６が設置
されており、直径０.１〜２０ｍｍ程度、長さ１０〜１
００ｍｍ程度の円柱基板２２が取り付けられるようにな
っている。基板ホルダ２６は回転機２１により回転でき
るようになっている。
明する。図１４は、この発明によるラジアル異方性を有
する円筒形強磁性薄膜を形成する成膜装置を示す概略断
面図である。また、図１５は図１４のＢ−Ｂ’線に沿っ
た断面図である。これらの図において、真空槽１には成
膜機構を設置できるポート２があり、ここではスパッタ
の機構としてカソード電極３およびφ３インチのターゲ
ット４および開閉式のシャッター板５が設置されてい
る。真空槽１の中央部には円柱基板用ホルダ２６が設置
されており、直径０.１〜２０ｍｍ程度、長さ１０〜１
００ｍｍ程度の円柱基板２２が取り付けられるようにな
っている。基板ホルダ２６は回転機２１により回転でき
るようになっている。
【００６６】また、２７は円柱基板加熱用ヒータであ
り、成膜材料および基板材料により赤外線加熱と電磁誘
導加熱のいずれか最適な加熱方式を選択でき、また、両
者を併用しての使用もできる。この薄膜形成装置では、
バルブ１１を介して成膜ガスを真空槽１に導入し、円柱
基板用ホルダ２６を回転させながらターゲット４を放電
させてスパッタリングを行うことにより、円柱基板２２
の側面に均一な組成・膜厚分布を持つ垂直磁化膜２３を
形成する。また、マスク８により円柱基板２２の所望の
箇所にのみ薄膜を形成できる。なお、シャッター板５が
閉じられていれば、円柱基板２２に成膜物質が付着しな
いようになっている。また、ターゲットへの投入電力、
Ａｒガス圧、基板温度はそれぞれ、電力コントローラ１
２、マスフローコントローラ１３、温度コントローラ１
４によって精密に制御することができる。
り、成膜材料および基板材料により赤外線加熱と電磁誘
導加熱のいずれか最適な加熱方式を選択でき、また、両
者を併用しての使用もできる。この薄膜形成装置では、
バルブ１１を介して成膜ガスを真空槽１に導入し、円柱
基板用ホルダ２６を回転させながらターゲット４を放電
させてスパッタリングを行うことにより、円柱基板２２
の側面に均一な組成・膜厚分布を持つ垂直磁化膜２３を
形成する。また、マスク８により円柱基板２２の所望の
箇所にのみ薄膜を形成できる。なお、シャッター板５が
閉じられていれば、円柱基板２２に成膜物質が付着しな
いようになっている。また、ターゲットへの投入電力、
Ａｒガス圧、基板温度はそれぞれ、電力コントローラ１
２、マスフローコントローラ１３、温度コントローラ１
４によって精密に制御することができる。
【００６７】上述では成膜法としてスパッタ法が用いら
れているが、真空蒸着法による場合は図１６に示すよう
に、ポート２に原料の蒸発源１５を設置することにより
同様の成膜ができる。また、レーザーアブレーション法
による場合は、図１７に示すようにレーザ光源１６から
のレーザ光をスリット１７を経てレンズ１８で集光し、
ターゲット回転機構１９でターゲット４を回転させなが
らアブレーションを行うことにより、やはり上述と同様
の効果が得られる。また、上述では基板は円柱基板２２
としているが、円筒基板２４についても同様に、その外
側面への成膜が可能である。
れているが、真空蒸着法による場合は図１６に示すよう
に、ポート２に原料の蒸発源１５を設置することにより
同様の成膜ができる。また、レーザーアブレーション法
による場合は、図１７に示すようにレーザ光源１６から
のレーザ光をスリット１７を経てレンズ１８で集光し、
ターゲット回転機構１９でターゲット４を回転させなが
らアブレーションを行うことにより、やはり上述と同様
の効果が得られる。また、上述では基板は円柱基板２２
としているが、円筒基板２４についても同様に、その外
側面への成膜が可能である。
【００６８】さらに、円筒基板２４の内側面に成膜する
場合は、図１８に示すように、真空槽１内にスパッタ室
２８およびノズル２９を設け、ノズル２９を円筒基板２
４の内側に挿入して円筒基板２４を回転させながらシャ
ッター板５を開けた状態でスパッタリングを行えば、成
膜物質がノズル２９より射出されて円筒基板２４の内側
面に薄膜を成膜することができる。また、マスク３０に
より円筒基板２４の内側面の所望の箇所にのみ薄膜を形
成できる。なお、成膜物質のノズル２９からの射出速度
は、スパッタ室２８に設けられた可変バルブ３１で排気
コンダクタンスを変えることにより調節できる。
場合は、図１８に示すように、真空槽１内にスパッタ室
２８およびノズル２９を設け、ノズル２９を円筒基板２
４の内側に挿入して円筒基板２４を回転させながらシャ
ッター板５を開けた状態でスパッタリングを行えば、成
膜物質がノズル２９より射出されて円筒基板２４の内側
面に薄膜を成膜することができる。また、マスク３０に
より円筒基板２４の内側面の所望の箇所にのみ薄膜を形
成できる。なお、成膜物質のノズル２９からの射出速度
は、スパッタ室２８に設けられた可変バルブ３１で排気
コンダクタンスを変えることにより調節できる。
【００６９】実施例７．図１４に示した成膜装置におけ
るターゲット４をＮｄ−Ｆｂ−Ｂ焼結合金として、カソ
ード電極３に取り付けた。次に、外径３ｍｍまたは０.
９ｍｍ、長さ３０ｍｍのＷＣ（タングステンカーボン）
製の円柱基板を円柱基板用ホルダ２６に装着し、真空槽
１内を排気系１０により１×１０-4Ｐａ以下に排気した
後、円柱基板加熱用ヒータ２７により基板を５６０℃ま
で加熱した。基板温度が安定した後、Ａｒガスを真空槽
１内に導入して圧力を１Ｐａ一定にするとともに、基板
ホルダ２６を回転機２１により回転させた。そして、シ
ャッター板５を閉じた状態でターゲット４に電圧をかけ
て放電させ、５〜１５分のスパッタリングを行ってター
ゲット４表面の酸化物を除去した後、シャッター板５を
開いて円柱または円筒基板側面への成膜を開始した。所
定の時間成膜を行った後、各ターゲット４の放電、Ａｒ
ガスの供給およびヒータによる基板加熱を同時に停止し
て、排気を行いながら真空槽１内で徐冷して円筒形状の
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ薄膜を得た。
るターゲット４をＮｄ−Ｆｂ−Ｂ焼結合金として、カソ
ード電極３に取り付けた。次に、外径３ｍｍまたは０.
９ｍｍ、長さ３０ｍｍのＷＣ（タングステンカーボン）
製の円柱基板を円柱基板用ホルダ２６に装着し、真空槽
１内を排気系１０により１×１０-4Ｐａ以下に排気した
後、円柱基板加熱用ヒータ２７により基板を５６０℃ま
で加熱した。基板温度が安定した後、Ａｒガスを真空槽
１内に導入して圧力を１Ｐａ一定にするとともに、基板
ホルダ２６を回転機２１により回転させた。そして、シ
ャッター板５を閉じた状態でターゲット４に電圧をかけ
て放電させ、５〜１５分のスパッタリングを行ってター
ゲット４表面の酸化物を除去した後、シャッター板５を
開いて円柱または円筒基板側面への成膜を開始した。所
定の時間成膜を行った後、各ターゲット４の放電、Ａｒ
ガスの供給およびヒータによる基板加熱を同時に停止し
て、排気を行いながら真空槽１内で徐冷して円筒形状の
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ薄膜を得た。
【００７０】表８に得られたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ円筒形強磁
性薄膜の緒元を示す。これより、ミクロンオーダーの真
円度および寸法精度が得られることがわかる。なお、磁
石の厚みは±０.０５μｍの寸法精度を持つため、原理
的にはサブミクロンオーダーの真円度を得ることが可能
である。
性薄膜の緒元を示す。これより、ミクロンオーダーの真
円度および寸法精度が得られることがわかる。なお、磁
石の厚みは±０.０５μｍの寸法精度を持つため、原理
的にはサブミクロンオーダーの真円度を得ることが可能
である。
【００７１】
【表１２】
【００７２】また、上記のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ円筒形強磁性
薄膜のラジアル異方性はＸ線回析により調べた。Ｘ線回
析測定は、円筒形強磁性薄膜の長手方向の中心位置にお
いて円周に沿って等間隔に１０箇所マーキングし、そこ
にビーム径１０μｍのＸ線を照射してそれぞれの箇所の
Ｘ線回析パターンを得た。図１９に得られたＸ線回析パ
ターンの代表例を示す。膜厚方向にＮｄ2Ｆｅ14Ｂ結晶
のＣ軸が配向し、垂直磁化膜となっていることがわか
る。他の測定個所においても同様のパターンが得られ、
得られた薄膜はラジアル異方性円筒形薄膜となっている
ことがわかった。すなわち、この実施例では、ミリサイ
ズまたはサブミリサイズで、ラジアル異方性を有する円
筒形薄膜を実現した。
薄膜のラジアル異方性はＸ線回析により調べた。Ｘ線回
析測定は、円筒形強磁性薄膜の長手方向の中心位置にお
いて円周に沿って等間隔に１０箇所マーキングし、そこ
にビーム径１０μｍのＸ線を照射してそれぞれの箇所の
Ｘ線回析パターンを得た。図１９に得られたＸ線回析パ
ターンの代表例を示す。膜厚方向にＮｄ2Ｆｅ14Ｂ結晶
のＣ軸が配向し、垂直磁化膜となっていることがわか
る。他の測定個所においても同様のパターンが得られ、
得られた薄膜はラジアル異方性円筒形薄膜となっている
ことがわかった。すなわち、この実施例では、ミリサイ
ズまたはサブミリサイズで、ラジアル異方性を有する円
筒形薄膜を実現した。
【００７３】実施例８．図１４に示した成膜装置におけ
るターゲット４をＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結合金、Ｃｏ−Ｃｒ
合金、Ｂａフェライト、または（Ｎｄ、Ｔｂ）−Ｆｅ−
Ｂとし、基板温度５６０℃、Ａｒガス圧１Ｐａとして実
施例７と同様の手順により、外径３ｍｍ、長さ３０ｍｍ
の円柱または円筒形の種々の材料基板の側面に約１μｍ
の円筒形強磁性薄膜を形成した。なお、Ｃｏ−Ｃｒ合金
の場合のみ、基板温度を３００℃とした。表９にこの実
施例による円筒形強磁性薄膜のラジアル異方性について
調べた結果を示す。なお、表中のラジアル異方性は、実
施例７と同様の手法で円筒形薄膜に１０箇所マーキング
し、それぞれの箇所についてＸ線回析測定を行って薄膜
の主相である強磁性化合物の全ピーク強度ΣIとそのＣ
面のピークI(00m)（ｍは１〜１０の整数）の比I(00m)／
ΣIを求め、それらを平均したものである。
るターゲット４をＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結合金、Ｃｏ−Ｃｒ
合金、Ｂａフェライト、または（Ｎｄ、Ｔｂ）−Ｆｅ−
Ｂとし、基板温度５６０℃、Ａｒガス圧１Ｐａとして実
施例７と同様の手順により、外径３ｍｍ、長さ３０ｍｍ
の円柱または円筒形の種々の材料基板の側面に約１μｍ
の円筒形強磁性薄膜を形成した。なお、Ｃｏ−Ｃｒ合金
の場合のみ、基板温度を３００℃とした。表９にこの実
施例による円筒形強磁性薄膜のラジアル異方性について
調べた結果を示す。なお、表中のラジアル異方性は、実
施例７と同様の手法で円筒形薄膜に１０箇所マーキング
し、それぞれの箇所についてＸ線回析測定を行って薄膜
の主相である強磁性化合物の全ピーク強度ΣIとそのＣ
面のピークI(00m)（ｍは１〜１０の整数）の比I(00m)／
ΣIを求め、それらを平均したものである。
【００７４】
【表１３】
【００７５】Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ薄膜においては、いずれの
円柱基板においても０.８８以上の高い値が得られ、ガ
ラス、金属、合金、酸化物、窒化物等幅広い材料が使用
できることがわかる。また、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｂａフェライ
ト薄膜の場合も同様に高いラジアル異方性を実現してい
ることから、薄膜材料としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ等の希
土類−遷移金属系磁石合金のみならず、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｂ
ａフェライトに代表される垂直磁気記録材料、さらに
は、光磁気記録材料も使用できることは明らかである。
そして、材料として本発明の（Ｎｄ、Ｒ）−Ｍ−Ｂ合金
を用いた場合には、表９と上述の表５、表６の結果より
明らかなように、高いラジアル異方性および高い最大エ
ネルギー積を有する円筒形薄膜磁石が実現できる。
円柱基板においても０.８８以上の高い値が得られ、ガ
ラス、金属、合金、酸化物、窒化物等幅広い材料が使用
できることがわかる。また、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｂａフェライ
ト薄膜の場合も同様に高いラジアル異方性を実現してい
ることから、薄膜材料としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ等の希
土類−遷移金属系磁石合金のみならず、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｂ
ａフェライトに代表される垂直磁気記録材料、さらに
は、光磁気記録材料も使用できることは明らかである。
そして、材料として本発明の（Ｎｄ、Ｒ）−Ｍ−Ｂ合金
を用いた場合には、表９と上述の表５、表６の結果より
明らかなように、高いラジアル異方性および高い最大エ
ネルギー積を有する円筒形薄膜磁石が実現できる。
【００７６】実施例９．図１４に示した成膜装置におけ
るターゲット４をＳｉＯ2とし、基板温度１００℃、Ａ
ｒガス２Ｐａとして実施例７と同様の手法でＣｕ円柱基
板側面に約０.５μｍ厚のＳｉＯ2バッファ層を形成し
た。その後、ターゲットをＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結合金に取
り替え、基板温度５６０℃、Ａｒガス４ＰａとしてＳｉ
Ｏ2バッファ層上に約２μｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ円筒形薄
膜を形成した。表１０に基板とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ円筒形薄
膜との密着性を調べた結果を示す。また、比較例として
バッファ層を形成せずにＣｕ円柱基板上に直接Ｎｄ−Ｆ
ｅ−Ｂ薄膜を形成した場合についても合わせて示す。な
お、密着性はテープ引き剥がし試験、すなわち、Ｎｄ−
Ｆｅ−Ｂ円筒形薄膜にテープを張り付けたのち一定の速
度と角度で引き剥がして円筒形薄膜が基板から剥離する
か否かにより評価した。
るターゲット４をＳｉＯ2とし、基板温度１００℃、Ａ
ｒガス２Ｐａとして実施例７と同様の手法でＣｕ円柱基
板側面に約０.５μｍ厚のＳｉＯ2バッファ層を形成し
た。その後、ターゲットをＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結合金に取
り替え、基板温度５６０℃、Ａｒガス４ＰａとしてＳｉ
Ｏ2バッファ層上に約２μｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ円筒形薄
膜を形成した。表１０に基板とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ円筒形薄
膜との密着性を調べた結果を示す。また、比較例として
バッファ層を形成せずにＣｕ円柱基板上に直接Ｎｄ−Ｆ
ｅ−Ｂ薄膜を形成した場合についても合わせて示す。な
お、密着性はテープ引き剥がし試験、すなわち、Ｎｄ−
Ｆｅ−Ｂ円筒形薄膜にテープを張り付けたのち一定の速
度と角度で引き剥がして円筒形薄膜が基板から剥離する
か否かにより評価した。
【００７７】
【表１４】
【００７８】比較例では密着性が低いため円筒形薄膜が
ほとんど剥がれてしまうが、この実施例では基板からの
円筒形薄膜の剥離は認められず、バッファ層を形成した
効果により薄膜の密着性が向上する。
ほとんど剥がれてしまうが、この実施例では基板からの
円筒形薄膜の剥離は認められず、バッファ層を形成した
効果により薄膜の密着性が向上する。
【００７９】実施例１０．図１４に示した成膜装置にお
けるターゲット４をＴｉまたはＺｒ金属とし、基板温度
２００℃、Ａｒガス２Ｐａとして実施例７と同様の手法
で石英ガラスまたはＦｅ円柱基板上に約０.５μｍ厚の
ＴｉまたはＺｒバッファ層を形成した。その後、ターゲ
ットをＣｏ−Ｃｒ合金に取り替え、基板温度３００℃、
Ａｒガス５Ｐａとしてバッファ層上に約１μｍのＣｏ−
Ｃｒ円筒形薄膜を形成した。表１１にこの実施例とバッ
ファ層を形成せずに円柱基板上に直接Ｃｏ−Ｃｒ薄膜を
形成した例を示す。
けるターゲット４をＴｉまたはＺｒ金属とし、基板温度
２００℃、Ａｒガス２Ｐａとして実施例７と同様の手法
で石英ガラスまたはＦｅ円柱基板上に約０.５μｍ厚の
ＴｉまたはＺｒバッファ層を形成した。その後、ターゲ
ットをＣｏ−Ｃｒ合金に取り替え、基板温度３００℃、
Ａｒガス５Ｐａとしてバッファ層上に約１μｍのＣｏ−
Ｃｒ円筒形薄膜を形成した。表１１にこの実施例とバッ
ファ層を形成せずに円柱基板上に直接Ｃｏ−Ｃｒ薄膜を
形成した例を示す。
【００８０】
【表１５】
【００８１】円柱基板上にバッファ層を形成した効果に
よりラジアル異方性が向上する。
よりラジアル異方性が向上する。
【００８２】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の請求項
第１項は、物理蒸着法により作製され、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ
型の強磁性化合物を主相とする（Ｎｄ1-xＲx）yＭ1-y-z
Ｂz合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ばれる少なくと
も１種以上、ＭはＦｅ金属、または、Ｃｏ、Ｎｉより選
ばれる少なくとも１種以上を含むＦｅ基合金）からなる
薄膜磁石であって、その組成は０.０４≦ｘ≦０.１０、
０.１１≦ｙ≦０.１５および０.０８≦ｚ≦０.１５であ
るので、ボンド磁石あるいは従来の薄膜磁石に比べて高
いエネルギー積が得られ、デバイスの小型化、高出力化
を図ることができるという効果を奏する。
第１項は、物理蒸着法により作製され、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ
型の強磁性化合物を主相とする（Ｎｄ1-xＲx）yＭ1-y-z
Ｂz合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ばれる少なくと
も１種以上、ＭはＦｅ金属、または、Ｃｏ、Ｎｉより選
ばれる少なくとも１種以上を含むＦｅ基合金）からなる
薄膜磁石であって、その組成は０.０４≦ｘ≦０.１０、
０.１１≦ｙ≦０.１５および０.０８≦ｚ≦０.１５であ
るので、ボンド磁石あるいは従来の薄膜磁石に比べて高
いエネルギー積が得られ、デバイスの小型化、高出力化
を図ることができるという効果を奏する。
【００８３】この発明の請求項第２項は、真空槽中に配
置された基板に成膜することによりＮｄ2Ｆｅ14Ｂ型の
強磁性化合物を主相とする（Ｎｄ1-xＲx）yＭ1-y-zＢz
合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ばれる少なくとも１
種以上、ＭはＦｅ金属、または、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれ
る少なくとも１種以上を含むＦｅ基合金）からなり、そ
の組成は０.０４≦ｘ≦０.１０、０.１１≦ｙ≦０.１５
および０.０８≦ｚ≦０.１５である薄膜磁石を製造する
方法であって、上記基板を所定温度に加熱し、所定のガ
ス圧力、所定の成膜速度で上記基板に成膜するので、ボ
ンド磁石あるいは従来に比べて高いエネルギー積を有す
る薄膜磁石が製造でき、デバイスの小型化、高出力化を
図ることができるという効果を奏する。
置された基板に成膜することによりＮｄ2Ｆｅ14Ｂ型の
強磁性化合物を主相とする（Ｎｄ1-xＲx）yＭ1-y-zＢz
合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ばれる少なくとも１
種以上、ＭはＦｅ金属、または、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれ
る少なくとも１種以上を含むＦｅ基合金）からなり、そ
の組成は０.０４≦ｘ≦０.１０、０.１１≦ｙ≦０.１５
および０.０８≦ｚ≦０.１５である薄膜磁石を製造する
方法であって、上記基板を所定温度に加熱し、所定のガ
ス圧力、所定の成膜速度で上記基板に成膜するので、ボ
ンド磁石あるいは従来に比べて高いエネルギー積を有す
る薄膜磁石が製造でき、デバイスの小型化、高出力化を
図ることができるという効果を奏する。
【００８４】この発明の請求項第３項は、基板の温度を
５３０〜５７０℃とするので、さらに高い保磁力を実現
でき、１４０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積が得ら
れるという効果を奏する。
５３０〜５７０℃とするので、さらに高い保磁力を実現
でき、１４０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積が得ら
れるという効果を奏する。
【００８５】この発明の請求項第４項は、成膜速度を
０.１〜４μｍ／時間とするので、さらに高い残留磁化
を実現でき、１４０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積
が得られるという効果を奏する。
０.１〜４μｍ／時間とするので、さらに高い残留磁化
を実現でき、１４０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積
が得られるという効果を奏する。
【００８６】この発明の請求項第５項は、ガス圧力を
０.０５〜４Ｐａとするので、さらに高い残留磁化を実
現でき、１４０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積が得
られるという効果を奏する。
０.０５〜４Ｐａとするので、さらに高い残留磁化を実
現でき、１４０ｋＪ／ｍ3以上の最大エネルギー積が得
られるという効果を奏する。
【００８７】この発明の請求項第６項は、基板温度５３
０〜５７０℃かつ成膜速度０.１〜４μｍ／時間かつガ
ス圧力０.０５〜４Ｐａで成膜するので、高い残留磁化
および保磁力を実現できるため、１６０ｋＪ／ｍ3以上
の最大エネルギー積が得られるという効果を奏する。
０〜５７０℃かつ成膜速度０.１〜４μｍ／時間かつガ
ス圧力０.０５〜４Ｐａで成膜するので、高い残留磁化
および保磁力を実現できるため、１６０ｋＪ／ｍ3以上
の最大エネルギー積が得られるという効果を奏する。
【００８８】この発明の請求項第７項は、円柱または円
筒形状の基板と、この基板の側面に成膜された垂直磁化
膜とを備え、ラジアル異方性を有するので、ミクロンオ
ーダーの真円度およびラジアル方向の寸法精度が確保さ
れたラジアル異方性を有する円筒形強磁性体を非加工で
得ることができるという効果を奏する。また、ミリサイ
ズまたはそれ以下のサイズでも高いラジアル異方性を有
する円筒形強磁性体を精度よく作製できるので、モー
タ、回転センサ等のデバイスの超小型化、高性能化に貢
献できるという効果も奏する。
筒形状の基板と、この基板の側面に成膜された垂直磁化
膜とを備え、ラジアル異方性を有するので、ミクロンオ
ーダーの真円度およびラジアル方向の寸法精度が確保さ
れたラジアル異方性を有する円筒形強磁性体を非加工で
得ることができるという効果を奏する。また、ミリサイ
ズまたはそれ以下のサイズでも高いラジアル異方性を有
する円筒形強磁性体を精度よく作製できるので、モー
タ、回転センサ等のデバイスの超小型化、高性能化に貢
献できるという効果も奏する。
【００８９】この発明の請求項第８項は、垂直磁化膜が
Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ型の強磁性化合物を主相とする（Ｎｄ1-x
Ｒx）yＭ1-y-zＢz合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ば
れる少なくとも１種以上、ＭはＦｅ金属、または、Ｃ
ｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも１種以上を含むＦｅ基
合金）からなり、その組成は０.０４≦ｘ≦０.１０、
０.１１≦ｙ≦０.１５および０.０８≦ｚ≦０.１５であ
るので、高いラジアル異方性を実現できると共に高い最
大エネルギー積を達成できるという効果を奏する。
Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ型の強磁性化合物を主相とする（Ｎｄ1-x
Ｒx）yＭ1-y-zＢz合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ば
れる少なくとも１種以上、ＭはＦｅ金属、または、Ｃ
ｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも１種以上を含むＦｅ基
合金）からなり、その組成は０.０４≦ｘ≦０.１０、
０.１１≦ｙ≦０.１５および０.０８≦ｚ≦０.１５であ
るので、高いラジアル異方性を実現できると共に高い最
大エネルギー積を達成できるという効果を奏する。
【００９０】この発明の請求項第９項は、基板と垂直磁
化膜との間にバッファ層が設けられているので、基板と
強磁性薄膜との密着性を向上させることができるという
効果を奏する。また、バッファ層により垂直磁化膜の結
晶配向性を向上させ、高いラジアル異方性を実現できる
という効果も奏する。
化膜との間にバッファ層が設けられているので、基板と
強磁性薄膜との密着性を向上させることができるという
効果を奏する。また、バッファ層により垂直磁化膜の結
晶配向性を向上させ、高いラジアル異方性を実現できる
という効果も奏する。
【図１】 この発明の一実施例による薄膜磁石を形成す
るための成膜装置を示す概略断面図である。
るための成膜装置を示す概略断面図である。
【図２】 この発明による薄膜磁石を形成するための他
の成膜装置を示す概略断面図である。
の成膜装置を示す概略断面図である。
【図３】 この発明による薄膜磁石を形成するためのさ
らに他の成膜装置を示す概略断面図である。
らに他の成膜装置を示す概略断面図である。
【図４】 この発明による薄膜磁石を形成するためのさ
らに他の成膜装置を示す水平概略断面図である。
らに他の成膜装置を示す水平概略断面図である。
【図５】 図４のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図６】 この発明による薄膜磁石のＸ線回析パターン
を示す線図である。
を示す線図である。
【図７】 この発明の実施例３における薄膜磁石につい
ての磁気特性の基板温度依存性を示す線図である。
ての磁気特性の基板温度依存性を示す線図である。
【図８】 この発明の実施例４における薄膜磁石につい
ての磁気特性の成膜速度依存性を示す線図である。
ての磁気特性の成膜速度依存性を示す線図である。
【図９】 この発明の実施例５における薄膜磁石につい
ての磁気特性のＡｒガス圧依存性を示す線図である。
ての磁気特性のＡｒガス圧依存性を示す線図である。
【図１０】 この発明の一実施例による円筒形強磁性薄
膜を示す概略断面図である。
膜を示す概略断面図である。
【図１１】 この発明の他の実施例による円筒形強磁性
薄膜を示す概略断面図である。
薄膜を示す概略断面図である。
【図１２】 この発明のさらに他の実施例による円筒形
強磁性薄膜を示す概略断面図である。
強磁性薄膜を示す概略断面図である。
【図１３】 この発明のさらに他の実施例によるバッフ
ァ層を有する円筒形強磁性薄膜を示す概略断面図であ
る。
ァ層を有する円筒形強磁性薄膜を示す概略断面図であ
る。
【図１４】 この発明による円筒形強磁性薄膜を形成す
るための成膜装置を示す概略断面図である。
るための成膜装置を示す概略断面図である。
【図１５】 図１４のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であ
る。
る。
【図１６】 この発明のさらに他の実施例による円筒形
強磁性薄膜を形成するための成膜装置を示す概略断面図
である。
強磁性薄膜を形成するための成膜装置を示す概略断面図
である。
【図１７】 この発明のさらに他の実施例による円筒形
強磁性薄膜を形成するための成膜装置を示す概略断面図
である。
強磁性薄膜を形成するための成膜装置を示す概略断面図
である。
【図１８】 この発明のさらに他の実施例による円筒形
強磁性薄膜を形成するための成膜装置を示す概略断面図
である。
強磁性薄膜を形成するための成膜装置を示す概略断面図
である。
【図１９】 この発明の実施例７による円筒形強磁性薄
膜のＸ線回析パターンを示す線図である。
膜のＸ線回析パターンを示す線図である。
１ 真空槽、２ ポート、３、３ａ、３ｂ、３ｃ カソ
ード電極、４、４ａ、４ｂ、４ｃ ターゲット、５、５
ａ、５ｂ、５ｃ シャッター板、６ 基板ホルダ、７
基板、８ マスク、９ ヒータ、１０ 排気系、１１
バルブ、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 電力コントロ
ーラ、１３ マスフローコントローラ、１４ 温度コン
トローラ、１５ 蒸発源、１６ レーザ光源、１７ ス
リット、１８ レンズ、１９ ターゲット回転機構、２
０ 回転式基板ホルダ、２１ 回転機、２２ 円柱基
板、２３ 垂直磁化膜、２４ 円筒基板、２５ バッフ
ァ層。
ード電極、４、４ａ、４ｂ、４ｃ ターゲット、５、５
ａ、５ｂ、５ｃ シャッター板、６ 基板ホルダ、７
基板、８ マスク、９ ヒータ、１０ 排気系、１１
バルブ、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 電力コントロ
ーラ、１３ マスフローコントローラ、１４ 温度コン
トローラ、１５ 蒸発源、１６ レーザ光源、１７ ス
リット、１８ レンズ、１９ ターゲット回転機構、２
０ 回転式基板ホルダ、２１ 回転機、２２ 円柱基
板、２３ 垂直磁化膜、２４ 円筒基板、２５ バッフ
ァ層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡部 正志 尼崎市塚口本町八丁目１番１号 三菱電機 株式会社材料デバイス研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】 物理蒸着法により作製され、Ｎｄ2Ｆｅ
14Ｂ型の強磁性化合物を主相とする（Ｎｄ1-xＲx）yＭ
1-y-zＢz合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ばれる少な
くとも１種以上、ＭはＦｅ金属、または、Ｃｏ、Ｎｉよ
り選ばれる少なくとも１種以上を含むＦｅ基合金）から
なる薄膜磁石であって、 その組成は０.０４≦ｘ≦０.１０、０.１１≦ｙ≦０.１
５および０.０８≦ｚ≦０.１５であることを特徴とする
薄膜磁石。 - 【請求項２】 真空槽中に配置された基板に成膜するこ
とによりＮｄ2Ｆｅ1 4Ｂ型の強磁性化合物を主相とする
（Ｎｄ1-xＲx）yＭ1-y-zＢz合金（ＲはＴｂ、Ｈｏ、Ｄ
ｙより選ばれる少なくとも１種以上、ＭはＦｅ金属、ま
たは、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも１種以上を含
むＦｅ基合金）からなり、その組成は０.０４≦ｘ≦０.
１０、０.１１≦ｙ≦０.１５および０.０８≦ｚ≦０.１
５である薄膜磁石を製造する方法であって、 上記基板を所定温度に加熱し、所定のガス圧力、所定の
成膜速度で上記基板に成膜することを特徴とする薄膜磁
石の製造方法。 - 【請求項３】 基板の温度を５３０〜５７０℃とするこ
とを特徴とする請求項第２項記載の薄膜磁石の製造方
法。 - 【請求項４】 成膜速度を０.１〜４μｍ／時間とする
ことを特徴とする請求項第２項記載の薄膜磁石の製造方
法。 - 【請求項５】 ガス圧力を０.０５〜４Ｐａとすること
を特徴とする請求項第２項記載の薄膜磁石の製造方法。 - 【請求項６】 基板温度５３０〜５７０℃かつ成膜速度
０.１〜４μｍ／時間かつガス圧力０.０５〜４Ｐａで成
膜することを特徴とする請求項第２項記載の薄膜磁石の
製造方法。 - 【請求項７】 円柱または円筒形状の基板と、この基板
の側面に成膜された垂直磁化膜とを備え、ラジアル異方
性を有することを特徴とする円筒形強磁性薄膜。 - 【請求項８】 垂直磁化膜は、Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ型の強磁
性化合物を主相とする（Ｎｄ1-xＲx）yＭ1-y-zＢz合金
（ＲはＴｂ、Ｈｏ、Ｄｙより選ばれる少なくとも１種以
上、ＭはＦｅ金属、または、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれる少
なくとも１種以上を含むＦｅ基合金）からなり、その組
成は０.０４≦ｘ≦０.１０、０.１１≦ｙ≦０.１５およ
び０.０８≦ｚ≦０.１５であることを特徴とする請求項
第７項記載の円筒形強磁性薄膜。 - 【請求項９】 基板と垂直磁化膜との間にバッファ層が
設けられていることを特徴とする請求項第７項または第
８項記載の円筒形強磁性薄膜。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6216270A JP2957421B2 (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | 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 |
| US08/525,153 US5676998A (en) | 1994-09-09 | 1995-09-08 | Thin film magnet, cylindrical ferromagnetic thin film and production method thereof |
| US09/172,876 USRE36517E (en) | 1994-09-09 | 1998-10-15 | Thin film magnet, cylindrical ferromagnetic thin film and production method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6216270A JP2957421B2 (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0883713A true JPH0883713A (ja) | 1996-03-26 |
| JP2957421B2 JP2957421B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=16685921
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6216270A Expired - Fee Related JP2957421B2 (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | 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 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5676998A (ja) |
| JP (1) | JP2957421B2 (ja) |
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-
1994
- 1994-09-09 JP JP6216270A patent/JP2957421B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-09-08 US US08/525,153 patent/US5676998A/en not_active Ceased
-
1998
- 1998-10-15 US US09/172,876 patent/USRE36517E/en not_active Expired - Lifetime
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| DE102010017299A1 (de) | 2009-06-09 | 2010-12-16 | Minebea Co., Ltd. | Mikrorotor und rotierende elektrische Maschine mit Mikrorotor |
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