JPS58147540A

JPS58147540A - 薄膜永久磁石の製造方法

Info

Publication number: JPS58147540A
Application number: JP57029028A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kitada; 北田　正弘; Hiroshi Yamamoto; 博司山本; Masahide Suenaga; 末永　雅英; Noboru Shimizu; 昇清水
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1983-09-02
Also published as: JPH0451963B2; EP0087559B1; US4596646A; EP0087559A1; DE3365189D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は高保磁力を有する薄膜磁性Ｍ％、％にＣ０−ｐ
ｔ合金からなる薄膜高保磁力材料もしくは薄膜永久磁石
ならひにその製造方法に関する。

磁気ディスク、磁気テープを用いた出猟ｄ己録技術は、
年々磁気記録密度が向上し、これにともなって、磁気記
録材料、磁気記録方式、磁気記録ノステムの改良や改善
が行なわれている。

磁気ディスク、磁気テープ等では従来のｒＦらＯ１塗布
型から、磁気テープでは高保磁力の鉄粉や斜め蒸着薄膜
が、一方、磁気ディスクではスパッタと熱処理の組合せ
によるｒＦｅ、０．薄膜などが開発されつつある。これ
らの磁気記録媒体用永久磁石角膜に貿求される磁気特性
は使用目的によって若干異なるが、何れの応用において
も保磁力と残留磁化が従来の材料に比較して大きいのが
特徴である。また、薄膜磁気抵抗効果素子でもバイアス
磁界を永久磁石薄膜で印加する方法があり、この素子に
使う永久磁石薄膜でも保磁力と残留磁化の大きいことが
要求される。

ｎ／ところで、バンク状のＣｏ−ｐｔ系磁石としては原子％
で５０％のｐｉを含み、残余ＣＯからなるＣｏｐｔ磁石
が知られている（金属データブック、Ｐ、１９９、日本
金鵬学会編、実害発行）。これは通常１０００〜１２０
０　Ｃから焼き入れし、しかるのち６００〜８５０Ｃで
焼き戻して時効により保磁力を増大せしめているが、こ
れＦｉｃｏｐｔの規則相の生成によるもので、上記の組
成の極く近傍の組成範囲Ｃなければ実現できない。Ｃｏ
Ｐｔ＠１４１＋相型暗石は薄膜でも製造可能といわれ、
％計公報特開昭５０−１４０８９９　　によれば、７０
〜８５重１％のｐｔと３５〜１５重奮％のＣｏからなる
薄膜で上述のバルク材と同様の規則和処理をすることに
より、保磁力を増大させ得るとしており、保磁力最大値
２３０００ｅを侍ている。また、めっき法でＣｏ−ｐｔ
薄膜を形成した例もある（　Ｖ、　Ｔｕｔｏｖａｎ、　
Ｔｈ１ｎ　３ｏ１ｉｄ　Ｆｉｌｍｉ　６１（１９７９）
、　１３３）が、保磁力は高々３０００６程度であり、
これはＣＯ単体で蒸着雰囲気等を調整することによって
得られる保磁力の大きさと大差なく、Ｐｔ添加の効果は
顯著とは云えない１上記のように、従来は、高い保磁力を有する薄膜磁性材
料を噂得るには熱処理を必要とし、このため製造コスト
が上昇するのみでなく、該磁性材料膜を被着した基板が
熱処理による悪影響を受ける事になり、さらには熱処理
により該磁性材料と基板とが反応し、該磁性材料膜の変
質を生じる事もあった。

本発明は上記従来技術の難点を解消した高い保磁力を有
する薄膜＾保磁力材料もしくは薄膜永久磁石の提供なら
びにその容易な製造方法の提供を目的とするものである
。

Ｌ記目的を達成するため、本発明の薄膜永久磁石（４Ｍ
高保磁力材料を含む）は５〜３５原子％のｐｔを含む（
’ｏ−ｐｔ合金からなるものである。

さらに好ましいｐｔ含有量は１０〜３０原子％であり、
もつとも好ましいｐｔ含有ｔは１５〜２５原子％である
。ｐｔｔが上記範囲外になると薄膜の保磁力が低下して
好ましくない。

また、本発明の上記組成を崩する薄膜永久磁石は１００
〜２５００人の膜厚とする事が好ましく、さらＫｔ１１
好ましくは２００〜１２００人である。膜厚が上ｄピ範
囲より厚いと薄膜の保磁力が低下し、上ｄピ範囲より薄
いと膜に不連続な部分が生じる傾向を生じ、いずれも好
ましくない。また、厚さ１０００〜１２００　人の上記
薄膜永久磁石と２００〜８００Ａの５ｔｅｌ膜等の絶縁
薄膜を交互に償１−シて多層薄膜とすれば、例えば２〜
３μｍ位の厚い永久磁石喚を容易に得ることができる。

ところで、上記のすぐれたＡＩ換永久出石を製造するに
は基根上にスノ（ツタリング法により上ｄ己絹成の薄膜
を形成すればよい。この場合、スＩ（ツタ室内を５Ｘｌ
Ｏ−’　〜１０−’　Ｔｏｒｒの一空度の真空ｅ（した
後にスパッタ・ガスをスノくツタ室内に・犀人して得ら
れたスパッタ雰囲気でスノシツタすることが必要である
。スパッタ・ガス導入前のスノシツタ室内における到達
真空度が上記範囲より、より高真空になると形成された
薄膜の保磁力が低下し、上記範囲より低ｌｉ＋′空にな
ると形成された薄膜が変色し、基板から剥離する傾向を
生じ、いずれも好ましくない。前記到達真空度のより好
ましい範囲は５Ｘ１０−’　〜５ＸｌＯ−”　′ｌ”ｏ
ｒｒであり、モつトモ好ｔしい範囲ｕ１０−’　〜１０
−’　Ｔｏｒｒである。

本発明の薄膜永久磁石は熱処理することなく保磁力が最
高２００００２に達する。なお、本発明の薄膜永久磁石
は前述のように、熱処理なしですぐれた磁気特性を示す
ものであるが、さらにすぐれた特性あるいは特定の特性
を得るために熱処理することを妨げるものではない。

以Ｆ１本発明を実施例を参照して詳細に説明する。な七
、以Ｆの記載で％は原子％を示すものとする。

実施例　ｌＮＡ１図に出力２００Ｗ、スパッタガス（Ａ「）圧力５
Ｘ１０−”　ＴＯｒｒ、スパッタ前の到達真空度１０−
＠’ｆ’ｏｒｒの条件下でスパッタリングにより硬質ガ
ラス、Ａｔ、もしくはＴｉ等からなる基板上に形成した
Ｐｌを原子％で０から６０％含む膜厚８０ｗのＣｏ−ｐ
ｔ合金薄膜の保磁力（１）と残留ｉ東密度（２）を示す
。第１図からあきらかなように、純Ｃｏｆスパッタリン
グした薄膜の保磁力の最大値は約３００ｅと極めて低い
が、２．．５％ｐｔ薄膜では約２０００ｅ、５％ｐｔ合
金薄膜では約４０００ｅＳ１０％ｐｔでは約６００　Ｑ
ｅ、　１５％ｐｔでは約１２０００６と急激に増大する
。保磁力はｐｔが１５〜２５％の間で最大値をとり、２
５％以上Ｖこなると減少に転する。すなわち、３０％ｐ
ｔ合金薄膜では約６０００８，４０％ｐｔでは約３００
０ｅとなり、４５％ｐｔでｔ’１７００ｅ、５０％ｐｔ
では３００ｅとｐｔを添加した効果が保磁力には現われ
なくなる。前述のように、永久磁石薄膜に必要とされる
保磁力の大きさは応用するデバイスによって異なるが、
約ｓｏｏ　ｏｅ　以上あれば永久磁石薄膜としてこの応
用が十分に可能であり、したがって上記の柔性でスパッ
タリングしり場合ｐｔを１０から３０％含むＣｏ−ｐｔ
合金薄膜か実用的な材料とみなされる。−力、永久磁石
薄膜として必要な特性である残留磁束密度のｐｔ添加に
よる変化は第１図に示すごとくで、Ｐｔの添加により減
少する。応用するデバイスによって櫟求される残留磁束
密度の大きさは異なるか、通酵５００ＧＧ以上あれば十
分であり、前述のｐｔを１０から３０％含むＣｏ−ｐ１
合金薄膜は全て８ＯＯＯｅ以上の残留磁束密度を有して
おり、永久磁石薄膜として実用化できる。また、Ｐｔを
５〜３５％含むＣＯ−Ｐ　を合金Ｆｉ４００　Ｑｅ以上
の保磁力と、８ＯＯＯｅ以上の残留磁束密度を有し、目
的により実用できるものとみられる。

実施例　２Ｃｏ−Ｐｔ４膜の保磁力がスノ（ツタリング前の到達真
空度により著しい影響を受けることは前述した。第２図
は膜厚ｓｏｏ人のＣｏ−２０％ｐｔ合金を＾ｒ雰囲気で
スノくツタガス圧力５ｘ１ｏ−”’ｐｏｒｒで巨りスバ
ッタ・ガス導入前の到達真空度會１０−ｆ〜ＩＱ−′Ｔ
ｏｒｒでスノくツタリングしたときの保磁力の変化で、
到達真空度がＩＱ−？’ｌ”Ｏｒｒでは保磁力が３００
〜４０００ｅ　以下であるが、到真達空度が３Ｘ１０−”ｌ’Ｏｒｒになると保磁力は４５
０〜５００　　Ｑｅとなり、５×１０−７’ｌ”Ｏｆｆ
では５ＯＯＯｅと急激に増大する。到達真空度が低下す
るにツレ保磁力は増大し、１０−’　〜ｌＱ−’　Ｔｏ
ｒｒ　０間でほぼ飽和するが、保磁力は２０００　Ｑｅ
に達する。

実用的な保磁力の範囲をｓｏｏ　ｏｅとすれば、必要な
到達勇空度としては５Ｘ１０””　’ｐｏｒｒ　から１
０−”ｌ’ｏｒｒである。作製された薄膜の保磁力のば
らつきなどを考慮すると、定常的に高保磁力の薄膜を得
るには５Ｘ１０−”ｌ”ｏｒｒより低真空の到達真空度
が望ましい。また、到達真空度が１Ｏ−１１１Ｔｏｒ「
になると、スノくツタリングされ次４ｍに白濁が生じた
り、空気中放置などで白濁おるいは茶色に着色して変質
する、基板からはかれ易くなるなれる保磁力のばらつき
、スノくツタリングの容易さなどを考慮すれば、到達真
空度として１Ｏ−６〜１０″’ｓ’１’ｏｒｒが最適で
ある。

第３図はｐｔを原子％で０〜６０％含むＣ０−ｐｔ合金
スパッタリング薄膜の保磁力に及ばす到達真空度の影響
を示したもので、第３図中１１で示した曲線が到達真空
度１Ｏ−７ＴＯ「【、１２がｔＯ−”ｌ’ｏｒｒ、　１
３がＩＱ−１’ｌ’ｏｒｒでスノ＜ツタリングした場合
のｃｏ−ｐｔ合金の保磁力である。これから明らかなよ
うに、到達真空度がＩＱ−７ＴＯｒｒでは図中の全ｐｔ
ｓ度範囲で保磁力は３００〜４０００ｅ以下である。到
達真空度が１０−６〜１０−３’ｐｏｒｒの範囲ではｐ
ｔ％が５〜１０％から３０〜３５％の間で保磁力４００
〜ｓｏｏ　ｏｅ以上の値が得られる。したがって、Ｃｏ
−ｐｉ系合金の組成としては５〜３５％の範囲が実用化
できる櫃とみなされるが、スパッタリング条件のばらつ
きなどを考慮し、定常的に高保磁力のＣＯ−Ｐ　を合金
薄膜を得るには１０〜３０％ｐｔの組成範囲がさらに好
ましい。また、Ｃｏ−ｐｔの組成依存性を考慮すれば、
１５〜２５％ｐｔの組成範囲とすれば、極めて安定した
特性のＣｏ−ｐｔ合金薄膜を得ることができる。なお、
本実施例における上記以外の条件は実施例１と同じとし
た。

実施例　３Ｃｏ−ｐｔ系合金薄膜の残留磁束密度は前述の到達画空
度などのスパッタリング条件や膜厚などの影響を受けな
いが、保磁力は前述のようにこれらの条件により大きな
影響を受ける。第４図はＣｏ　−２０％ｐｔ合金＃腓を
到達真空度１０−＠’ｌ”ｏｒｒでスパッタリングした
ときの保磁力と膜厚との関係で、膜厚１００〜１２００
人までは保磁力にけ変化髪ないが、１２００Å以上になると徐々に保磁力の
低下がみられ、２０００人でＶｉ７０００ｅ、２５００
人では４０００ｅとなり、それ以上の膜厚ではほぼ一定
の値に近つ＜７．前述のように、保磁力が低くなると永
久磁石薄膜としての実用性がなくなるので、膜厚として
は約２５００人が永久磁石膜としての有効蚊大膜厚であ
る。ただし、定常的に安定した特性の薄膜を得るために
は１２００Ａ以下が望ましい。一方、膜厚の小さ・い領
域では１００人まで一定の保磁力が得られるが、１００
Ａでは膜がまだ島状の結晶粒からなるため１００Å以上
の厚さを要し、連続的な膜となる２００Å以上がより望
ましい。磁気ディスク、磁気テープ、磁気抵抗素子用の
永久磁石膜としては上記の定常的な特性が得られる２０
０〜１２００人で十分実用化できるが、更に膜厚の大き
な応用にｉ、１ｏｏｏ〜１２００人スパッタリング後ｓ
ｉｏ、等の絶縁物薄膜で絶縁して多層薄膜とすれば、合
計喚厚として２〜４３μｍまでの永久磁石薄膜が容易に
得られる。Ｃ０−ｐｔ系のｐｔｓ度を変えても保磁力の
膜厚依存性はほとんど変わらないので、上述の５〜３５
％ｐｔのＣｏ−ｐｔ膜でも同様の条件が望ましい。

なお、本実施例における上ｄピ以外の条件は実施例１と
同じとした。

実施例　４実施例１と同じ組成のＣＯ−Ｐ　を合金薄膜をスパッタ
投入電力５０〜ｓｏｏｗ、スパッタガス（Ａｔ）の圧力
を１０−”　〜１０−”　’ｌ’ｏｒｒ　まで変えて他
の条件は実施例１と同じとして形成した膜厚的８Ｑｎｍ
の薄膜の保磁力および残留磁束密度は実施例１の場合と
同様で、Ｃｏ−Ｐｉ＠ｐの磁気的特性はこれらのスパッ
タリング条件には依存しない。

以上述べた実施例から明らかなように、５〜３５％原子
％のＰｔ１に含むＣ０−ｐｔ合金を実施例で述べたよう
な条件でスパッタリングした薄膜は保磁力が最大値で２
００００ｅ、残留磁束、密度が約８００ト追１８０００
Ｇであり、磁気ディスクおよび磁気テープ用の記録媒体
、磁気抵抗素子などの薄膜磁性デバイス用の永久磁石薄
膜として十分実用化できる良好な磁気特性を有する。こ
れは、従来の規則相型合金の保磁力に匹敵するとともに
、焼き戻し等の熱処理が不要なため、基板との反応によ
る膜の変質もなく、シかも薄膜作製コストを著しく低減
できる。また、めっきによって作製した薄膜より極めて
保磁力が高いとともに、めっきのような複雑な系での作
製が必要でなく、他めて間単に特性の良い膜が得られる
とともに、残留めっき液による膜の腐食などの影響がな
く、信頼度の高い薄膜が得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣＧ　−Ｐ　を合金系薄膜の保磁力と残留磁束
密度のｐｔ含有量依存性を示すグラフ、第２図はＣｏ−
２０原子％ｐｔ薄膜の保磁力と＃スパッタリングにおけ
るスノくツタ・ガス導入前の到達真空度との関係を示す
グラフ、第３図はス・シックリングにおけるスパッタ・
ガス導入ｒ＋＋１の到達真空度を変えた場合のＣＯ−ｐ
　を合金薄膜の保磁力とｐｔ含有量との関係を示すグラ
フ、第４図はＣｏ−２０原子％ｐｔ薄膜の保磁力と膜厚
との関係を示すグラフである。１・・・保磁力を示す曲線、２・・・残留磁束密度を示
す曲線、１１・・・到達真空度が１０−”ｌ’ｏｒｒの
場合、１２・・・到達真空度が１０−”ｌ’ｏｒｒの場
合、１３保ｆｉ蛛力工ル人ニド ′￥Ｊ　　１　　図 θ　　　ｔｌ）　　　１０　　３０　　４０　　５０　
　Δｌｒｔ　　　（々ＰすｖｌＺ　　　図至り　止１１空　）ｉ　　　（７，ｒメン第　　３　　
邑Ｐｔ　　　（原＋％９

Claims

【特許請求の範囲】１、　５〜３５原子％のＰ重を言むＣｏ−ｐｔ合金から
なることを特徴とする薄膜永久磁石。２　前記Ｃｏ−ｐｔ合金のｐｔ量が１０〜３０原子％で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜
永久磁石。３、前記ＣＧ　−Ｐ　を合金のｐｔ量が１５〜２５原子
％であることを特徴とする特許請求の範囲第１ｆｊ４記
載の薄膜永久磁石。４．１００〜２５００人の膜厚を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項、第２項もしくは第３項記載の
薄膜永久磁石。５、　前記膜厚が２００〜１２００人であることを特徴
とする特許請求の範囲第４項記載の薄膜永久磁石。６、　前記映写が１０００〜１２０ＯＡであることを特
徴とする特許請求の範囲第４項記載の薄膜永久磁石。７、スパッタ室内を５Ｘ１０−’〜ＩＱ−”ｌ’ｏｒｒ
の真空度の真空にした後にスパッタ・ガスを該室内に導
入して得られたスパッタ雰囲気中でのスパッタリングに
より、５〜３５原子％のｐｔを含むＣｏ−ｐｔ合金から
なる薄膜を基板上に混成することを特徴とするｆＩ！膜
永久磁石の製造方法。８、前記真空度が５Ｘ１０−’　〜５ｘｌＱ−’Ｔｏｒ
ｒであることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の
薄膜永久磁石の製造方法。９、前記真空度が１０−’　〜１０−”ｌ’ｏｒｒであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の薄膜永
久磁石の製造方法。