JPH09162034A - 膜磁石及びその形成方法 - Google Patents
膜磁石及びその形成方法Info
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- JPH09162034A JPH09162034A JP34570795A JP34570795A JPH09162034A JP H09162034 A JPH09162034 A JP H09162034A JP 34570795 A JP34570795 A JP 34570795A JP 34570795 A JP34570795 A JP 34570795A JP H09162034 A JPH09162034 A JP H09162034A
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- 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
- H01F10/3222—Exchange coupled hard/soft multilayers, e.g. CoPt/Co or NiFe/CoSm
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Abstract
(57)【要約】
【目的】膜厚を薄くしても、有効な磁気エネルギが利用
でき、永久磁石を応用した装置の高性能化、小型化が可
能となる膜磁石を得る。 【構成】基板３上に、硬磁性層１５と軟磁性層１６を交
互に積層した多層合金膜を有する構成の膜磁石及びその
形成方法において、基板３を摂氏４５０度ないし８００
度の範囲の温度に加熱し、スパッタにより基板３上に硬
磁性層１５を一層あたり２ｎｍないし４ｎｍの厚さに形
成し、次に基板３を摂氏１５０度ないし６５０度の範囲
の温度に加熱し、スパッタにより硬磁性層１５上に軟磁
性層１６を一層あたり６ｎｍないし１２ｎｍの厚さに形
成し、硬磁性層１５と軟磁性層１６を交互に繰り返し積
層して多層合金膜を形成する。
でき、永久磁石を応用した装置の高性能化、小型化が可
能となる膜磁石を得る。 【構成】基板３上に、硬磁性層１５と軟磁性層１６を交
互に積層した多層合金膜を有する構成の膜磁石及びその
形成方法において、基板３を摂氏４５０度ないし８００
度の範囲の温度に加熱し、スパッタにより基板３上に硬
磁性層１５を一層あたり２ｎｍないし４ｎｍの厚さに形
成し、次に基板３を摂氏１５０度ないし６５０度の範囲
の温度に加熱し、スパッタにより硬磁性層１５上に軟磁
性層１６を一層あたり６ｎｍないし１２ｎｍの厚さに形
成し、硬磁性層１５と軟磁性層１６を交互に繰り返し積
層して多層合金膜を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高性能小型モータや
磁気記録媒体等に用いられる膜磁石及びその形成方法に
関する。
磁気記録媒体等に用いられる膜磁石及びその形成方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高性能小型モータ等に用いられる
膜磁石の形成方法においては幾つかの発明がなされてお
り、例えばスパッタによる希土類合金系磁石の薄膜化の
検討が行なわれている。基板上に形成した希土類−Ｆｅ
−Ｂ系硬磁性薄膜単体あるいは希土類−Ｆｅ−Ｂ系硬磁
性薄膜の上に保護膜を積層した構成でバルク磁石並の磁
気特性を有する異方性薄膜磁石が得られており、これに
より接着層なしに基材の上にミクロンオーダの厚さの磁
石を直接形成することが可能となっている（例えば、特
開平４−９９０１０号）。
膜磁石の形成方法においては幾つかの発明がなされてお
り、例えばスパッタによる希土類合金系磁石の薄膜化の
検討が行なわれている。基板上に形成した希土類−Ｆｅ
−Ｂ系硬磁性薄膜単体あるいは希土類−Ｆｅ−Ｂ系硬磁
性薄膜の上に保護膜を積層した構成でバルク磁石並の磁
気特性を有する異方性薄膜磁石が得られており、これに
より接着層なしに基材の上にミクロンオーダの厚さの磁
石を直接形成することが可能となっている（例えば、特
開平４−９９０１０号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
技術では磁石を薄くするほど有効に取り出せる磁束密度
が小さくなるという問題があった。図４は縦軸と横軸に
それぞれ磁石の磁束密度、磁界をとり磁石の減磁曲線と
パーミアンス線の関係を示したものである。図に示すよ
うに磁石の動作点は磁石の減磁曲線とパーミアンス線の
交点であり、この点の磁束密度が磁石から取り出せる有
効な磁束密度である。一方、パーミアンス係数は反磁界
係数に反比例する。膜磁石は面積に対して厚さが薄いた
め反磁界係数が１に近いので、そのパーミアンス係数は
非常に小さい。したがって、膜磁石を厚さ方向に一様に
着磁した場合、膜磁石から取り出せる有効な磁束密度が
小さく、この膜磁石を応用した機器の性能が不十分であ
るという問題、また希土類硬磁性材料単体あるいは希土
類硬磁性材料に保護膜を積層したものではより大きな最
大エネルギ積を得ることができないという問題があっ
た。そこで、本発明は膜厚を薄くしても有効な磁気エネ
ルギを取り出すことができ、より大きな高エネルギ積を
有する膜磁石及びその形成方法を提供することを目的と
する。
技術では磁石を薄くするほど有効に取り出せる磁束密度
が小さくなるという問題があった。図４は縦軸と横軸に
それぞれ磁石の磁束密度、磁界をとり磁石の減磁曲線と
パーミアンス線の関係を示したものである。図に示すよ
うに磁石の動作点は磁石の減磁曲線とパーミアンス線の
交点であり、この点の磁束密度が磁石から取り出せる有
効な磁束密度である。一方、パーミアンス係数は反磁界
係数に反比例する。膜磁石は面積に対して厚さが薄いた
め反磁界係数が１に近いので、そのパーミアンス係数は
非常に小さい。したがって、膜磁石を厚さ方向に一様に
着磁した場合、膜磁石から取り出せる有効な磁束密度が
小さく、この膜磁石を応用した機器の性能が不十分であ
るという問題、また希土類硬磁性材料単体あるいは希土
類硬磁性材料に保護膜を積層したものではより大きな最
大エネルギ積を得ることができないという問題があっ
た。そこで、本発明は膜厚を薄くしても有効な磁気エネ
ルギを取り出すことができ、より大きな高エネルギ積を
有する膜磁石及びその形成方法を提供することを目的と
する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は次のような構成と方法にしたものである。 （１）高エネルギ積を有し、基板上に硬磁性層と軟磁性
層を交互に積層した多層合金膜を有する膜磁石におい
て、前記基板上に、一層あたり２ｎｍないし４ｎｍの厚
さを有し厚さ方向に異方性をもつ前記硬磁性層と、一層
あたり６ｎｍないし１２ｎｍの厚さを有し厚さ方向に異
方性をもつ前記軟磁性層とが交互に積層されている。 （２）前記硬磁性層は希土類元素をＲとした場合、Ｒ2
Ｆｅ14Ｂで表される化合物またはＳｍＣｏ5 、Ｓｍ（Ｃ
ｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）7.07、ＳｍＦｅ11Ｔｉ、Ｓｍ2
Ｆｅ17Ｎ2 のいずれか一つで構成される合金膜とする。 （３）前記Ｒは（Ｎｄ，Ｄｙ）、（Ｄｙ，Ｐｒ）、（Ｎ
ｄ，Ｐｒ）のいずれか一つとする。 （４）前記軟磁性層はＦｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、
Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎ、Ｆｅ−Ｂのいずれか一つで構成
される合金膜とする。 （５）前記軟磁性層は飽和磁化を１５ｋＧ以上を有する
合金膜とする。 （６）前記硬磁性層と前記軟磁性層の厚さの比が１対３
である膜磁石とする。 （７）高エネルギ積を有し、基板上に硬磁性層と軟磁性
層を交互に積層した多層合金膜を有する膜磁石の形成方
法において、前記基板を摂氏４５０度ないし８００度の
範囲の温度に加熱し、スパッタにより前記基板上に前記
硬磁性層を一層あたり２ｎｍないし４ｎｍの厚さに形成
し、次に前記基板を摂氏１５０度ないし６５０度の範囲
の温度に加熱し、スパッタにより前記硬磁性層上に前記
軟磁性層を一層あたり６ｎｍないし１２ｎｍの厚さに形
成し、前記硬磁性層と前記軟磁性層を交互に繰り返し積
層して多層合金膜を形成する。 （８）前記硬磁性層は希土類元素をＲとした場合、Ｒ−
Ｆｅ−Ｂで表される合金をタ−ゲットに用い、前記軟磁
性層は、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、
Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂで表される合金のうちのいず
れか一つをタ−ゲットに用い、前記基板を摂氏４５０度
ないし５５０度の範囲の温度に加熱してスパッタにより
膜を形成し、次に前記基板を摂氏１５０度ないし６５０
度の範囲の温度に加熱して、前記硬磁性層上に前記軟磁
性層をスパッタにより膜を形成した後、前記硬磁性層と
前記軟磁性層を交互に繰り返し積層し、Ｒ2 Ｆｅ14Ｂ
と、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ
−ＮあるいはＦｅ−Ｂのうちのいずれか一つからなる多
層合金膜を形成する。 （９）前記硬磁性層はＳｍ−Ｃｏで表される合金をタ−
ゲットに用い、前記軟磁性層は、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆ
ｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂで表
される合金のうちのいずれか一つをタ−ゲットに用い、
前記基板を摂氏６００度ないし８００度の範囲の温度に
加熱してスパッタにより膜を形成し、次に前記基板を摂
氏１５０度ないし６５０度の範囲の温度に加熱して、前
記硬磁性層上に前記軟磁性層をスパッタにより膜を形成
した後、前記硬磁性層と前記軟磁性層を交互に繰り返し
積層し、ＳｍＣｏ5 と、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃ
ｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂのうちのい
ずれか一つからなる多層合金膜を形成する。 （１０）前記硬磁性層はＳｍ−Ｃｏで表される合金をタ
−ゲットに用い、前記軟磁性層は、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、
Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂで
表される合金のうちのいずれか一つをタ−ゲットに用
い、前記基板を摂氏５５０度ないし７５０度の範囲の温
度に加熱してスパッタにより膜を形成し、次に前記基板
を摂氏１５０度ないし６５０度の範囲の温度に加熱し
て、前記硬磁性層上に前記軟磁性層をスパッタにより膜
を形成した後、前記硬磁性層と前記軟磁性層を交互に繰
り返し積層し、Ｓｍ（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）
7.07と、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、
Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂのうちのいずれか一つからな
る多層合金膜を形成する。 （１１）前記硬磁性層はＳｍ−Ｆｅ−Ｔｉで表される合
金をタ−ゲットに用い、前記軟磁性層は、Ｆｅ、Ｆｅ−
Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ
−Ｂで表される合金のうちのいずれか一つをタ−ゲット
に用い、前記基板を摂氏４５０度ないし６００度の範囲
の温度に加熱してスパッタにより膜を形成し、次に前記
基板を摂氏１５０度ないし６５０度の範囲の温度に加熱
して、前記硬磁性層上に前記軟磁性層をスパッタにより
膜を形成した後、前記硬磁性層と前記軟磁性層を交互に
繰り返し積層し、ＳｍＦｅ11Ｔｉと、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎ
ｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−
Ｂのうちのいずれか一つからなる多層合金膜を形成す
る。 （１２）前記硬磁性層はＳｍ−Ｆｅで表される合金をタ
ーゲットに用い、前記軟磁性層はＦｅを用い、前記基板
を摂氏４５０度ないし５５０度の範囲の温度に加熱し
て、前記基板上に前記硬磁性層をスパッタにより膜を形
成し、次に前記基板を摂氏１５０度ないし６５０度の範
囲の温度に加熱して、前記硬磁性層上に前記軟磁性層を
スパッタにより膜を形成した後、前記硬磁性層と前記軟
磁性層を交互に繰り返し積層し、続いて窒素雰囲気中で
摂氏４００度ないし５５０度の範囲の温度に熱処理して
Ｓｍ2 Ｆｅ17Ｎ2 とＦｅ−Ｎからなる多層合金膜を形成
する。
め、本発明は次のような構成と方法にしたものである。 （１）高エネルギ積を有し、基板上に硬磁性層と軟磁性
層を交互に積層した多層合金膜を有する膜磁石におい
て、前記基板上に、一層あたり２ｎｍないし４ｎｍの厚
さを有し厚さ方向に異方性をもつ前記硬磁性層と、一層
あたり６ｎｍないし１２ｎｍの厚さを有し厚さ方向に異
方性をもつ前記軟磁性層とが交互に積層されている。 （２）前記硬磁性層は希土類元素をＲとした場合、Ｒ2
Ｆｅ14Ｂで表される化合物またはＳｍＣｏ5 、Ｓｍ（Ｃ
ｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）7.07、ＳｍＦｅ11Ｔｉ、Ｓｍ2
Ｆｅ17Ｎ2 のいずれか一つで構成される合金膜とする。 （３）前記Ｒは（Ｎｄ，Ｄｙ）、（Ｄｙ，Ｐｒ）、（Ｎ
ｄ，Ｐｒ）のいずれか一つとする。 （４）前記軟磁性層はＦｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、
Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎ、Ｆｅ−Ｂのいずれか一つで構成
される合金膜とする。 （５）前記軟磁性層は飽和磁化を１５ｋＧ以上を有する
合金膜とする。 （６）前記硬磁性層と前記軟磁性層の厚さの比が１対３
である膜磁石とする。 （７）高エネルギ積を有し、基板上に硬磁性層と軟磁性
層を交互に積層した多層合金膜を有する膜磁石の形成方
法において、前記基板を摂氏４５０度ないし８００度の
範囲の温度に加熱し、スパッタにより前記基板上に前記
硬磁性層を一層あたり２ｎｍないし４ｎｍの厚さに形成
し、次に前記基板を摂氏１５０度ないし６５０度の範囲
の温度に加熱し、スパッタにより前記硬磁性層上に前記
軟磁性層を一層あたり６ｎｍないし１２ｎｍの厚さに形
成し、前記硬磁性層と前記軟磁性層を交互に繰り返し積
層して多層合金膜を形成する。 （８）前記硬磁性層は希土類元素をＲとした場合、Ｒ−
Ｆｅ−Ｂで表される合金をタ−ゲットに用い、前記軟磁
性層は、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、
Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂで表される合金のうちのいず
れか一つをタ−ゲットに用い、前記基板を摂氏４５０度
ないし５５０度の範囲の温度に加熱してスパッタにより
膜を形成し、次に前記基板を摂氏１５０度ないし６５０
度の範囲の温度に加熱して、前記硬磁性層上に前記軟磁
性層をスパッタにより膜を形成した後、前記硬磁性層と
前記軟磁性層を交互に繰り返し積層し、Ｒ2 Ｆｅ14Ｂ
と、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ
−ＮあるいはＦｅ−Ｂのうちのいずれか一つからなる多
層合金膜を形成する。 （９）前記硬磁性層はＳｍ−Ｃｏで表される合金をタ−
ゲットに用い、前記軟磁性層は、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆ
ｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂで表
される合金のうちのいずれか一つをタ−ゲットに用い、
前記基板を摂氏６００度ないし８００度の範囲の温度に
加熱してスパッタにより膜を形成し、次に前記基板を摂
氏１５０度ないし６５０度の範囲の温度に加熱して、前
記硬磁性層上に前記軟磁性層をスパッタにより膜を形成
した後、前記硬磁性層と前記軟磁性層を交互に繰り返し
積層し、ＳｍＣｏ5 と、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃ
ｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂのうちのい
ずれか一つからなる多層合金膜を形成する。 （１０）前記硬磁性層はＳｍ−Ｃｏで表される合金をタ
−ゲットに用い、前記軟磁性層は、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、
Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂで
表される合金のうちのいずれか一つをタ−ゲットに用
い、前記基板を摂氏５５０度ないし７５０度の範囲の温
度に加熱してスパッタにより膜を形成し、次に前記基板
を摂氏１５０度ないし６５０度の範囲の温度に加熱し
て、前記硬磁性層上に前記軟磁性層をスパッタにより膜
を形成した後、前記硬磁性層と前記軟磁性層を交互に繰
り返し積層し、Ｓｍ（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）
7.07と、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、
Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂのうちのいずれか一つからな
る多層合金膜を形成する。 （１１）前記硬磁性層はＳｍ−Ｆｅ−Ｔｉで表される合
金をタ−ゲットに用い、前記軟磁性層は、Ｆｅ、Ｆｅ−
Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ
−Ｂで表される合金のうちのいずれか一つをタ−ゲット
に用い、前記基板を摂氏４５０度ないし６００度の範囲
の温度に加熱してスパッタにより膜を形成し、次に前記
基板を摂氏１５０度ないし６５０度の範囲の温度に加熱
して、前記硬磁性層上に前記軟磁性層をスパッタにより
膜を形成した後、前記硬磁性層と前記軟磁性層を交互に
繰り返し積層し、ＳｍＦｅ11Ｔｉと、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎ
ｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−
Ｂのうちのいずれか一つからなる多層合金膜を形成す
る。 （１２）前記硬磁性層はＳｍ−Ｆｅで表される合金をタ
ーゲットに用い、前記軟磁性層はＦｅを用い、前記基板
を摂氏４５０度ないし５５０度の範囲の温度に加熱し
て、前記基板上に前記硬磁性層をスパッタにより膜を形
成し、次に前記基板を摂氏１５０度ないし６５０度の範
囲の温度に加熱して、前記硬磁性層上に前記軟磁性層を
スパッタにより膜を形成した後、前記硬磁性層と前記軟
磁性層を交互に繰り返し積層し、続いて窒素雰囲気中で
摂氏４００度ないし５５０度の範囲の温度に熱処理して
Ｓｍ2 Ｆｅ17Ｎ2 とＦｅ−Ｎからなる多層合金膜を形成
する。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態を示す
図に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施の形態
を示す膜磁石の形成に用いた多極マグネトロンスパッタ
装置の断面図で、図２は図１の装置で形成した本発明の
膜磁石の基本構造図を示す。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３はヒー
タ６によって加熱することができ、基板３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。
第１のターゲット２と基板３の間にはスパッタ初期に飛
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。
図に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施の形態
を示す膜磁石の形成に用いた多極マグネトロンスパッタ
装置の断面図で、図２は図１の装置で形成した本発明の
膜磁石の基本構造図を示す。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３はヒー
タ６によって加熱することができ、基板３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。
第１のターゲット２と基板３の間にはスパッタ初期に飛
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。
【０００６】次にこのような装置構成において、硬磁性
層はＮｄ−Ｆｅ−Ｂで表される合金をタ−ゲットに用
い、軟磁性層はＦｅをタ−ゲットに用いてこのような硬
磁性層と軟磁性層とから多層合金膜を形成する場合につ
いて説明する。第１のターゲット２は薄膜中のＮｄが１
３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Ｆｅ
を用いた。このターゲットをスパッタ電極に取り付け、
基板３を基板台４に設置した後、真空容器内を排気系１
４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摂氏５００度に加熱してお
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
を行い、一層あたり３ｎｍ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
スパッタを行い、一層あたり９ｎｍ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１００回繰り返
し、全体の厚さが約１．２μｍ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。
層はＮｄ−Ｆｅ−Ｂで表される合金をタ−ゲットに用
い、軟磁性層はＦｅをタ−ゲットに用いてこのような硬
磁性層と軟磁性層とから多層合金膜を形成する場合につ
いて説明する。第１のターゲット２は薄膜中のＮｄが１
３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Ｆｅ
を用いた。このターゲットをスパッタ電極に取り付け、
基板３を基板台４に設置した後、真空容器内を排気系１
４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摂氏５００度に加熱してお
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
を行い、一層あたり３ｎｍ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
スパッタを行い、一層あたり９ｎｍ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１００回繰り返
し、全体の厚さが約１．２μｍ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。
【０００７】上記の膜磁石の形成方法において、軟磁性
層の一層あたりの膜厚さが１２ｎｍを超えると軟磁性層
中に磁壁が生じるために保磁力が低下するので効果がな
く、また６ｎｍ未満では膜磁石全体としての飽和磁化の
向上が十分でないので効果がないことがわかった。一
方、硬磁性層は一層あたりの膜厚さが４ｎｍを超えると
膜磁石全体としての飽和磁化の向上が十分でなく、また
２ｎｍ未満では結晶が十分に形成されないので効果がな
いことがわかった。さらに、軟磁性層のスパッタ時の温
度が摂氏６５０度を超えると硬磁性層と軟磁性層間で拡
散が進み、全体としての磁気特性が劣化するので効果が
なく、またスパッタ時の温度が摂氏１５０度に満たない
と膜の付着力が弱く、実用性がないので効果がないこと
もわかった。一方の硬磁性層はスパッタ時の温度が摂氏
５５０度を超えると結晶が粗大化して厚さ方向の異方性
が得られないので効果がなく、またスパッタ時の温度が
摂氏４５０度に満たないと非晶質となり保磁力が小さく
なり効果がないことがわかった。このような状況から、
膜磁石の形成の方法としては硬磁性層であるＮｄ−Ｆｅ
−Ｂの合金をスパッタにより基板温度摂氏４５０度ない
し５５０度の範囲で一層あたりの膜の厚さを２ｎｍない
し４ｎｍの合金膜を形成し、また軟磁性層であるＦｅを
スパッタにより基板温度摂氏１５０度ないし６５０度の
範囲で一層あたりの膜の厚さを６ｎｍないし１２ｎｍの
合金膜を形成するとともに、これろの硬磁性層と軟磁性
層を交互に積層する操作を１００回繰り返すことにより
全体の厚さが約１．２μｍのＮｄ2 Ｆｅ14ＢとＦｅの積
層膜を形成することができた。すなわち図２に示すよう
に基板３の上に硬磁性層１５と軟磁性層１６が交互に積
層された構成となり、軟磁性層は飽和磁化を少なくとも
１５ｋＧ有したもので形成される。図３は前述の条件で
作製した膜磁石の直流磁化特性を示した例である。膜厚
方向に磁界を印加したときの磁気特性であり、最大エネ
ルギ積が５０ＭＧＯe を超えていた。このように保磁力
の低下や磁気特性の低下、厚さ方向に異方性が得られな
い等の問題を同時に解決できた。なお、ここでタ−ゲッ
トに用いられる硬磁性層のＮｄ−Ｆｅ−Ｂは希土類元素
Ｎｄに代えて、同じ希土類元素であるＤｙまたはＰｒを
用いてもよく、あるいはＮｄ，Ｄｙ、Ｐｒのうちの二つ
を組み合わせたものでも良い。一方の軟磁性層はタ−ゲ
ットに用いられるＦｅの他にＦｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、
Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂのいずれかの一
つを用いても良い。
層の一層あたりの膜厚さが１２ｎｍを超えると軟磁性層
中に磁壁が生じるために保磁力が低下するので効果がな
く、また６ｎｍ未満では膜磁石全体としての飽和磁化の
向上が十分でないので効果がないことがわかった。一
方、硬磁性層は一層あたりの膜厚さが４ｎｍを超えると
膜磁石全体としての飽和磁化の向上が十分でなく、また
２ｎｍ未満では結晶が十分に形成されないので効果がな
いことがわかった。さらに、軟磁性層のスパッタ時の温
度が摂氏６５０度を超えると硬磁性層と軟磁性層間で拡
散が進み、全体としての磁気特性が劣化するので効果が
なく、またスパッタ時の温度が摂氏１５０度に満たない
と膜の付着力が弱く、実用性がないので効果がないこと
もわかった。一方の硬磁性層はスパッタ時の温度が摂氏
５５０度を超えると結晶が粗大化して厚さ方向の異方性
が得られないので効果がなく、またスパッタ時の温度が
摂氏４５０度に満たないと非晶質となり保磁力が小さく
なり効果がないことがわかった。このような状況から、
膜磁石の形成の方法としては硬磁性層であるＮｄ−Ｆｅ
−Ｂの合金をスパッタにより基板温度摂氏４５０度ない
し５５０度の範囲で一層あたりの膜の厚さを２ｎｍない
し４ｎｍの合金膜を形成し、また軟磁性層であるＦｅを
スパッタにより基板温度摂氏１５０度ないし６５０度の
範囲で一層あたりの膜の厚さを６ｎｍないし１２ｎｍの
合金膜を形成するとともに、これろの硬磁性層と軟磁性
層を交互に積層する操作を１００回繰り返すことにより
全体の厚さが約１．２μｍのＮｄ2 Ｆｅ14ＢとＦｅの積
層膜を形成することができた。すなわち図２に示すよう
に基板３の上に硬磁性層１５と軟磁性層１６が交互に積
層された構成となり、軟磁性層は飽和磁化を少なくとも
１５ｋＧ有したもので形成される。図３は前述の条件で
作製した膜磁石の直流磁化特性を示した例である。膜厚
方向に磁界を印加したときの磁気特性であり、最大エネ
ルギ積が５０ＭＧＯe を超えていた。このように保磁力
の低下や磁気特性の低下、厚さ方向に異方性が得られな
い等の問題を同時に解決できた。なお、ここでタ−ゲッ
トに用いられる硬磁性層のＮｄ−Ｆｅ−Ｂは希土類元素
Ｎｄに代えて、同じ希土類元素であるＤｙまたはＰｒを
用いてもよく、あるいはＮｄ，Ｄｙ、Ｐｒのうちの二つ
を組み合わせたものでも良い。一方の軟磁性層はタ−ゲ
ットに用いられるＦｅの他にＦｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、
Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂのいずれかの一
つを用いても良い。
【０００８】以下、作用について説明する。上述の構成
及び方法により、本発明の膜磁石では硬磁性層と軟磁性
層との間に強い交換結合が働き、軟磁性層の幅が磁壁幅
より十分小さく、軟磁性層の磁化が周囲の硬磁性層に拘
束されて全体が一つの硬磁性体として振る舞う。さら
に、本膜磁石では硬磁性層より大きな飽和磁化を有する
軟磁性層の存在により、従来の硬磁性層に保護膜を施し
たものあるいは硬磁性層単体のものでは得られなかった
大きな最大エネルギ積を得ることができる。
及び方法により、本発明の膜磁石では硬磁性層と軟磁性
層との間に強い交換結合が働き、軟磁性層の幅が磁壁幅
より十分小さく、軟磁性層の磁化が周囲の硬磁性層に拘
束されて全体が一つの硬磁性体として振る舞う。さら
に、本膜磁石では硬磁性層より大きな飽和磁化を有する
軟磁性層の存在により、従来の硬磁性層に保護膜を施し
たものあるいは硬磁性層単体のものでは得られなかった
大きな最大エネルギ積を得ることができる。
【０００９】次に第２実施の形態について説明する。第
１実施の形態と同じ装置を用いて、硬磁性層はＮｄ−Ｆ
ｅ−Ｂで表される合金以外のタ−ゲット、すなわちＳｍ
−Ｃｏ、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｔｉを用い、軟磁性層はＦｅをタ
−ゲットに用いてこのような硬磁性層と軟磁性層とから
多層合金膜を形成する場合について説明する。第１実施
の形態と同じスパッタにより多層合金膜が形成される
が、Ｓｍ−Ｃｏ、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｔｉで表される硬磁性層
とＦｅからなる軟磁性層は、多層合金膜形成後は硬磁性
層はそれぞれＳｍＣｏ5 またはＳｍ（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃ
ｕ，Ｚｒ）7.07、ＳｍＦｅ11Ｔｉとなる。ＳｍＣｏ5 に
ついてはスパッタ時の温度が摂氏８００度を超えると常
磁性相の成長により磁気特性が損なわれるので効果がな
く、摂氏６００度に満たないとＳｍ2 Ｃｏ17相が析出し
て逆磁区の芽となり保磁力が低下するので効果がないこ
とがわかった。そこで、ＳｍＣｏ5 はスパッタにより基
板温度摂氏６００度ないし８００度の範囲で形成するこ
とで問題を解決できた。一方、硬磁性層がＳｍ（Ｃｏ，
Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）7.07の場合、スパッタ時の温度が摂
氏７５０度を超えると析出相の粗大化により磁壁のピン
止め効果が小さくなり保磁力が低下するので効果がな
く、摂氏５５０度に満たないと２相分離が起こらず十分
な磁気特性が得られないので効果がないことがわかっ
た。そこで、硬磁性層であるＳｍ（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，
Ｚｒ）7.07はスパッタにより基板温度摂氏５５０度ない
し７５０度の範囲で形成することで問題を解決できた。
さらに、硬磁性層がＳｍＦｅ11Ｔｉの場合には、スパッ
タ時の温度が摂氏６００度を超えると結晶が粗大化して
厚さ方向の異方性が得られないので効果がなく、またス
パッタ時の温度が摂氏４５０度に満たないと非晶質とな
り保磁力が小さくなり効果がないことがわかった。そこ
で、希土類硬磁性層であるＳｍＦｅ11Ｔｉはスパッタに
より基板温度摂氏４５０度ないし６００度の範囲で形成
することで問題を解決できた。なお、軟磁性層はタ−ゲ
ットに用いられるＦｅの他にＦｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、
Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂのいずれかの一
つを用いても良い。作用については第１実施の形態につ
いて同様なので省略する。
１実施の形態と同じ装置を用いて、硬磁性層はＮｄ−Ｆ
ｅ−Ｂで表される合金以外のタ−ゲット、すなわちＳｍ
−Ｃｏ、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｔｉを用い、軟磁性層はＦｅをタ
−ゲットに用いてこのような硬磁性層と軟磁性層とから
多層合金膜を形成する場合について説明する。第１実施
の形態と同じスパッタにより多層合金膜が形成される
が、Ｓｍ−Ｃｏ、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｔｉで表される硬磁性層
とＦｅからなる軟磁性層は、多層合金膜形成後は硬磁性
層はそれぞれＳｍＣｏ5 またはＳｍ（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃ
ｕ，Ｚｒ）7.07、ＳｍＦｅ11Ｔｉとなる。ＳｍＣｏ5 に
ついてはスパッタ時の温度が摂氏８００度を超えると常
磁性相の成長により磁気特性が損なわれるので効果がな
く、摂氏６００度に満たないとＳｍ2 Ｃｏ17相が析出し
て逆磁区の芽となり保磁力が低下するので効果がないこ
とがわかった。そこで、ＳｍＣｏ5 はスパッタにより基
板温度摂氏６００度ないし８００度の範囲で形成するこ
とで問題を解決できた。一方、硬磁性層がＳｍ（Ｃｏ，
Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）7.07の場合、スパッタ時の温度が摂
氏７５０度を超えると析出相の粗大化により磁壁のピン
止め効果が小さくなり保磁力が低下するので効果がな
く、摂氏５５０度に満たないと２相分離が起こらず十分
な磁気特性が得られないので効果がないことがわかっ
た。そこで、硬磁性層であるＳｍ（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，
Ｚｒ）7.07はスパッタにより基板温度摂氏５５０度ない
し７５０度の範囲で形成することで問題を解決できた。
さらに、硬磁性層がＳｍＦｅ11Ｔｉの場合には、スパッ
タ時の温度が摂氏６００度を超えると結晶が粗大化して
厚さ方向の異方性が得られないので効果がなく、またス
パッタ時の温度が摂氏４５０度に満たないと非晶質とな
り保磁力が小さくなり効果がないことがわかった。そこ
で、希土類硬磁性層であるＳｍＦｅ11Ｔｉはスパッタに
より基板温度摂氏４５０度ないし６００度の範囲で形成
することで問題を解決できた。なお、軟磁性層はタ−ゲ
ットに用いられるＦｅの他にＦｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、
Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂのいずれかの一
つを用いても良い。作用については第１実施の形態につ
いて同様なので省略する。
【００１０】続いて第３実施の形態について説明する。
硬磁性層はＳｍ−Ｆｅで表される合金をタ−ゲットに用
い、軟磁性層はＦｅをタ−ゲットに用いてこのような硬
磁性層と軟磁性層とから多層合金膜を形成する場合につ
いて説明する。第１実施の形態と同じ装置を用いて、こ
のような硬磁性層と軟磁性層とから多層合金膜を形成
し、硬磁性層がＳｍ2 Ｆｅ17Ｎ2 層、軟磁性層がＦｅ層
に形成される場合である。その形成方法のプロセスが第
１実施の形態と一部異なるため変更点のみ説明する。図
１の装置構成において第１のターゲット２は薄膜中のＳ
ｍとＦｅの原子比が２：１７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Ｆｅを用いてい
る。第１実施の形態における各ターゲットをスパッタ電
極に取り付ける工程から全体の厚さが約１．２μｍの積
層膜を形成する工程までは同じであるが、この後真空容
器内にアンモニアと水素の混合ガスを導入し、分圧がそ
れぞれ０．３５ａｔｍ、０．６５ａｔｍとなるように調
整して１２０分間窒化処理を行う方法をとった。その後
基板温度が室温になるまで冷却した。
硬磁性層はＳｍ−Ｆｅで表される合金をタ−ゲットに用
い、軟磁性層はＦｅをタ−ゲットに用いてこのような硬
磁性層と軟磁性層とから多層合金膜を形成する場合につ
いて説明する。第１実施の形態と同じ装置を用いて、こ
のような硬磁性層と軟磁性層とから多層合金膜を形成
し、硬磁性層がＳｍ2 Ｆｅ17Ｎ2 層、軟磁性層がＦｅ層
に形成される場合である。その形成方法のプロセスが第
１実施の形態と一部異なるため変更点のみ説明する。図
１の装置構成において第１のターゲット２は薄膜中のＳ
ｍとＦｅの原子比が２：１７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Ｆｅを用いてい
る。第１実施の形態における各ターゲットをスパッタ電
極に取り付ける工程から全体の厚さが約１．２μｍの積
層膜を形成する工程までは同じであるが、この後真空容
器内にアンモニアと水素の混合ガスを導入し、分圧がそ
れぞれ０．３５ａｔｍ、０．６５ａｔｍとなるように調
整して１２０分間窒化処理を行う方法をとった。その後
基板温度が室温になるまで冷却した。
【００１１】上記の膜磁石の形成方法において、硬磁性
層がＳｍ2 Ｆｅ17層の場合、スパッタ時の温度が摂氏５
５０度を超えると結晶が粗大化して厚さ方向の異方性が
得られないので効果がなく、またスパッタ時の温度が摂
氏４５０度に満たないと非晶質となり保磁力が小さくな
り効果がないことがわかった。窒化時の温度が摂氏５５
０度を越えると窒化物が分解して磁気特性が損なわれの
で効果がなく、摂氏４００度に満たないと窒化が十分に
行われず、十分な磁気特性が得られないので効果がない
ことがわかった。このような状況から、膜磁石の形成方
法としてはＳｍ−Ｆｅで表される合金層をスパッタによ
り基板温度摂氏４５０度ないし５５０度の範囲で一層あ
たりの膜の厚さを２ｎｍないし４ｎｍの合金膜を形成
し、また軟磁性層であるＦｅをスパッタにより基板温度
摂氏１５０度ないし６５０度の範囲で一層あたりの膜の
厚さを６ｎｍないし１２ｎｍの合金膜を形成するととも
に、硬磁性層と軟磁性層を窒素雰囲気中で摂氏４００度
ないし５５０度の範囲で熱処理することによりＳｍ2 Ｆ
ｅ17Ｎ2 層とＦｅ−Ｎ層に形成することができ、問題を
解決できた。同様に膜厚方向に磁界を印加したときの磁
気特性を見ると、最大エネルギ積が５０ＭＧＯe を超え
ていた。作用については第１実施の形態について同様な
ので省略する。
層がＳｍ2 Ｆｅ17層の場合、スパッタ時の温度が摂氏５
５０度を超えると結晶が粗大化して厚さ方向の異方性が
得られないので効果がなく、またスパッタ時の温度が摂
氏４５０度に満たないと非晶質となり保磁力が小さくな
り効果がないことがわかった。窒化時の温度が摂氏５５
０度を越えると窒化物が分解して磁気特性が損なわれの
で効果がなく、摂氏４００度に満たないと窒化が十分に
行われず、十分な磁気特性が得られないので効果がない
ことがわかった。このような状況から、膜磁石の形成方
法としてはＳｍ−Ｆｅで表される合金層をスパッタによ
り基板温度摂氏４５０度ないし５５０度の範囲で一層あ
たりの膜の厚さを２ｎｍないし４ｎｍの合金膜を形成
し、また軟磁性層であるＦｅをスパッタにより基板温度
摂氏１５０度ないし６５０度の範囲で一層あたりの膜の
厚さを６ｎｍないし１２ｎｍの合金膜を形成するととも
に、硬磁性層と軟磁性層を窒素雰囲気中で摂氏４００度
ないし５５０度の範囲で熱処理することによりＳｍ2 Ｆ
ｅ17Ｎ2 層とＦｅ−Ｎ層に形成することができ、問題を
解決できた。同様に膜厚方向に磁界を印加したときの磁
気特性を見ると、最大エネルギ積が５０ＭＧＯe を超え
ていた。作用については第１実施の形態について同様な
ので省略する。
【００１２】次に第４実施の形態について説明する。上
述の第１実施の形態の膜磁石形成において、同様の多極
スパッタ装置を用い、非晶質の希土類合金層と非晶質の
Ｆｅ系合金層をそれぞれスパッタした後、熱処理により
結晶化させ、希土類の硬磁性層とＦｅ系軟磁性層からな
る積層合金膜を形成させる方法でも良い。また、あるい
は非晶質の希土類合金層と非晶質のＦｅ系合金層をスパ
ッタにより積層非晶質合金層を成膜した後に、積層非晶
質合金層を熱処理により一括して硬磁性層および軟磁性
層に結晶化させる方法でも良い。なお、硬磁性層の熱処
理時の温度はＮｄ2 Ｆｅ14Ｂ、ＳｍＦｅ11Ｔｉの場合、
摂氏７００度を超えると結晶が粗大化して厚さ方向の異
方性が得られないので効果がなく、また熱処理時の温度
が摂氏３００度に満たないと非晶質膜は結晶化されず保
磁力が小さくなり効果がないことがわかった。軟磁性層
についても同様である。希土類の非晶質合金層のスパッ
タ時の基板温度は摂氏２０度ないし２００度の範囲で成
膜する。また、硬磁性層がＳｍＣｏ5 、Ｓｍ（Ｃｏ，Ｆ
ｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）7.07の場合については、熱処理温度は
摂氏４００度ないし８００度とすることで問題を解決で
きることが明らかになった。作用については第１実施の
形態について同様なので省略する。以上、本発明の実施
の形態では成膜に多極スパッタを用いたが、真空蒸着、
ＣＶＤ等の成膜方法を用いても同様の膜磁石が得られる
ことは明白である。
述の第１実施の形態の膜磁石形成において、同様の多極
スパッタ装置を用い、非晶質の希土類合金層と非晶質の
Ｆｅ系合金層をそれぞれスパッタした後、熱処理により
結晶化させ、希土類の硬磁性層とＦｅ系軟磁性層からな
る積層合金膜を形成させる方法でも良い。また、あるい
は非晶質の希土類合金層と非晶質のＦｅ系合金層をスパ
ッタにより積層非晶質合金層を成膜した後に、積層非晶
質合金層を熱処理により一括して硬磁性層および軟磁性
層に結晶化させる方法でも良い。なお、硬磁性層の熱処
理時の温度はＮｄ2 Ｆｅ14Ｂ、ＳｍＦｅ11Ｔｉの場合、
摂氏７００度を超えると結晶が粗大化して厚さ方向の異
方性が得られないので効果がなく、また熱処理時の温度
が摂氏３００度に満たないと非晶質膜は結晶化されず保
磁力が小さくなり効果がないことがわかった。軟磁性層
についても同様である。希土類の非晶質合金層のスパッ
タ時の基板温度は摂氏２０度ないし２００度の範囲で成
膜する。また、硬磁性層がＳｍＣｏ5 、Ｓｍ（Ｃｏ，Ｆ
ｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）7.07の場合については、熱処理温度は
摂氏４００度ないし８００度とすることで問題を解決で
きることが明らかになった。作用については第１実施の
形態について同様なので省略する。以上、本発明の実施
の形態では成膜に多極スパッタを用いたが、真空蒸着、
ＣＶＤ等の成膜方法を用いても同様の膜磁石が得られる
ことは明白である。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、最
大エネルギ積が５０ＭＧＯe を超える膜磁石を得られ
る。このため膜厚を薄くしても有効な磁気エネルギが十
分に利用できるので膜磁石の用途が広がり、永久磁石を
応用した装置の高性能化、小型化が可能となる。
大エネルギ積が５０ＭＧＯe を超える膜磁石を得られ
る。このため膜厚を薄くしても有効な磁気エネルギが十
分に利用できるので膜磁石の用途が広がり、永久磁石を
応用した装置の高性能化、小型化が可能となる。
【図１】本発明の膜磁石の形成に用いた多極マグネトロ
ンスパッタ装置の断面図。
ンスパッタ装置の断面図。
【図２】本発明で得られた膜磁石の構成を示す断面図。
【図３】本発明で得られた膜磁石の直流磁化特性を示す
図。
図。
【図４】減磁曲線とパーミアンスの関係を示す図。
１：真空容器 ２：第１のターゲット ２１：第２のターゲット ３：基板 ４：基板取付台 ５：第１のシャッタ ５１：第２のシャッタ 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 １５：硬磁性層 １６：軟磁性層
Claims (12)
- 【請求項１】 高エネルギ積を有し、基板上に硬磁性層
と軟磁性層を交互に積層した多層合金膜を有する膜磁石
において、 前記基板上に、一層あたり２ｎｍないし４ｎｍの厚さを
有し厚さ方向に異方性をもつ前記硬磁性層と、一層あた
り６ｎｍないし１２ｎｍの厚さを有し厚さ方向に異方性
をもつ前記軟磁性層とが交互に積層されていることを特
徴とする膜磁石。 - 【請求項２】 前記硬磁性層は希土類元素をＲとした場
合、Ｒ2 Ｆｅ14Ｂで表される化合物またはＳｍＣｏ5 、
Ｓｍ（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）7.07、ＳｍＦｅ11Ｔ
ｉ、Ｓｍ2 Ｆｅ17Ｎ2 のいずれか一つで構成される合金
膜であることを特徴とする請求項１に記載の膜磁石。 - 【請求項３】 前記Ｒは（Ｎｄ，Ｄｙ）、（Ｄｙ，Ｐ
ｒ）、（Ｎｄ，Ｐｒ）のいずれか一つであることを特徴
とする請求項２に記載の膜磁石。 - 【請求項４】 前記軟磁性層はＦｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ
−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎ、Ｆｅ−Ｂのいずれか一
つで構成される合金膜であることを特徴とする請求項１
から３のいずれか１項に記載の膜磁石。 - 【請求項５】 前記軟磁性層は飽和磁化を１５ｋＧ以上
を有する合金膜であることを特徴とする請求項１から４
のいずれか１項に記載の膜磁石。 - 【請求項６】 前記硬磁性層と前記軟磁性層の厚さの比
が１対３であることを特徴とする請求項１から５のいず
れか１項に記載の膜磁石。 - 【請求項７】 高エネルギ積を有し、基板上に硬磁性層
と軟磁性層を交互に積層した多層合金膜を有する膜磁石
の形成方法において、 前記基板を摂氏４５０度ないし８００度の範囲の温度に
加熱し、スパッタにより前記基板上に前記硬磁性層を一
層あたり２ｎｍないし４ｎｍの厚さに形成し、次に前記
基板を摂氏１５０度ないし６５０度の範囲の温度に加熱
し、スパッタにより前記硬磁性層上に前記軟磁性層を一
層あたり６ｎｍないし１２ｎｍの厚さに形成し、前記硬
磁性層と前記軟磁性層を交互に繰り返し積層して多層合
金膜を形成することを特徴とする膜磁石の形成方法。 - 【請求項８】 前記硬磁性層は希土類元素をＲとした場
合、Ｒ−Ｆｅ−Ｂで表される合金をタ−ゲットに用い、
前記軟磁性層は、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ
−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂで表される合金のう
ちのいずれか一つをタ−ゲットに用い、前記基板を摂氏
４５０度ないし５５０度の範囲の温度に加熱してスパッ
タにより膜を形成し、次に前記基板を摂氏１５０度ない
し６５０度の範囲の温度に加熱して、前記硬磁性層上に
前記軟磁性層をスパッタにより膜を形成した後、前記硬
磁性層と前記軟磁性層を交互に繰り返し積層し、Ｒ2 Ｆ
ｅ14Ｂと、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓ
ｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂのうちのいずれか一つか
らなる多層合金膜を形成することを特徴とする請求項７
に記載の膜磁石の形成方法。 - 【請求項９】 前記硬磁性層はＳｍ−Ｃｏで表される合
金をタ−ゲットに用い、前記軟磁性層は、Ｆｅ、Ｆｅ−
Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ
−Ｂで表される合金のうちのいずれか一つをタ−ゲット
に用い、前記基板を摂氏６００度ないし８００度の範囲
の温度に加熱してスパッタにより膜を形成し、次に前記
基板を摂氏１５０度ないし６５０度の範囲の温度に加熱
して、前記硬磁性層上に前記軟磁性層をスパッタにより
膜を形成した後、前記硬磁性層と前記軟磁性層を交互に
繰り返し積層し、ＳｍＣｏ5 と、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆ
ｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂのう
ちのいずれか一つからなる多層合金膜を形成することを
特徴とする請求項７に記載の膜磁石の形成方法。 - 【請求項１０】 前記硬磁性層はＳｍ−Ｃｏで表される
合金をタ−ゲットに用い、前記軟磁性層は、Ｆｅ、Ｆｅ
−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−ＮあるいはＦ
ｅ−Ｂで表される合金のうちのいずれか一つをタ−ゲッ
トに用い、前記基板を摂氏５５０度ないし７５０度の範
囲の温度に加熱してスパッタにより膜を形成し、次に前
記基板を摂氏１５０度ないし６５０度の範囲の温度に加
熱して、前記硬磁性層上に前記軟磁性層をスパッタによ
り膜を形成した後、前記硬磁性層と前記軟磁性層を交互
に繰り返し積層し、Ｓｍ（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）
7.07と、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、
Ｆｅ−ＮあるいはＦｅ−Ｂのうちのいずれか一つからな
る多層合金膜を形成することを特徴とする請求項７に記
載の膜磁石の形成方法。 - 【請求項１１】 前記硬磁性層はＳｍ−Ｆｅ−Ｔｉで表
される合金をタ−ゲットに用い、前記軟磁性層は、Ｆ
ｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎあ
るいはＦｅ−Ｂで表される合金のうちのいずれか一つを
タ−ゲットに用い、前記基板を摂氏４５０度ないし６０
０度の範囲の温度に加熱してスパッタにより膜を形成
し、次に前記基板を摂氏１５０度ないし６５０度の範囲
の温度に加熱して、前記硬磁性層上に前記軟磁性層をス
パッタにより膜を形成した後、前記硬磁性層と前記軟磁
性層を交互に繰り返し積層し、ＳｍＦｅ11Ｔｉと、Ｆ
ｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎあ
るいはＦｅ−Ｂのうちのいずれか一つからなる多層合金
膜を形成することを特徴とする請求項７に記載の膜磁石
の形成方法。 - 【請求項１２】 前記硬磁性層はＳｍ−Ｆｅで表される
合金をターゲットに用い、前記軟磁性層はＦｅを用い、
前記基板を摂氏４５０度ないし５５０度の範囲の温度に
加熱して、前記基板上に前記硬磁性層をスパッタにより
膜を形成し、次に前記基板を摂氏１５０度ないし６５０
度の範囲の温度に加熱して、前記硬磁性層上に前記軟磁
性層をスパッタにより膜を形成した後、前記硬磁性層と
前記軟磁性層を交互に繰り返し積層し、続いて窒素雰囲
気中で摂氏４００度ないし５５０度の範囲の温度に熱処
理してＳｍ2 Ｆｅ17Ｎ2 とＦｅ−Ｎからなる多層合金膜
を形成する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 |
|---|---|---|---|
| JP34570795A JPH09162034A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 膜磁石及びその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34570795A JPH09162034A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 膜磁石及びその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09162034A true JPH09162034A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18378422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34570795A Pending JPH09162034A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 膜磁石及びその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09162034A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1995
- 1995-12-08 JP JP34570795A patent/JPH09162034A/ja active Pending
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