(57)【要約】  薄膜磁石は、基板と、基板の上面上に形成されたアモルファス状態の酸化抑制層と、酸化抑制層上に形成された第１の磁性体層と、第１の磁性体層上に形成された中間層と、中間層上に形成された第２の磁性体層と、第２の磁性体層の上方に形成されたアモルファス状態の第２の酸化抑制層とを備える。中間層は金属粒子を含む。金属粒子は、第１の磁性体層中と第２の磁性体層中とに拡散しており、第１の磁性体層中と第２の磁性体層中とでの金属粒子の濃度は中間層から遠ざかるにつれて減少している。
2016157764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上面上に形成されたアモルファス状態の第１の酸化抑制層と、
前記第１の酸化抑制層上に形成された第１の磁性体層と、
第１の金属粒子を含み、前記第１の磁性体層上に形成された第１の中間層と、
前記第１の中間層上に形成された第２の磁性体層と、
前記第２の磁性体層の上方に形成されたアモルファス状態の第２の酸化抑制層と、
を備え、
前記第１の金属粒子は、前記第１の磁性体層中と前記第２の磁性体層中とに拡散しており、前記第１の磁性体層中と前記第２の磁性体層中とでの前記第１の金属粒子の濃度は前記第１の中間層から遠ざかるにつれて減少している、薄膜磁石。
【請求項２】
前記第１の磁性体層および前記第２の磁性体層は、前記基板の前記上面に対して平行である面内方向に結晶磁気異方性を有する、請求項１に記載の薄膜磁石。
【請求項３】
前記第１の中間層は、（１１０）方向に配向した立方晶構造の結晶、または、（１１−２０）方向に配向した六方晶構造の結晶で構成されている、請求項２に記載の薄膜磁石。
【請求項４】
前記第１の中間層は、Ｃｏ（コバルト）とＦｅ（鉄）とのうちの少なくとも一方を含む、請求項３に記載の薄膜磁石。
【請求項５】
前記第１の磁性体層および前記第２の磁性体層は、前記基板の前記上面に対して垂直である面直方向に結晶磁気異方性を有する、請求項１に記載の薄膜磁石。
【請求項６】
前記第１の中間層は、（１１１）方向に配向した立方晶構造の結晶で構成されている、請求項５に記載の薄膜磁石。
【請求項７】
前記第１の中間層は、Ｃｕ（銅）を含む、請求項６に記載の薄膜磁石。
【請求項８】
前記第１の中間層は、（０００１）方向に配向した六方晶構造の結晶で構成されている、請求項５に記載の薄膜磁石。
【請求項９】
前記第１の中間層は、Ｔｉ（チタン）またはＺｒ（ジルコニウム）を含む、請求項８に記載の薄膜磁石。
【請求項１０】
第２の金属粒子を含み、前記第２の磁性体層上に形成された第２の中間層と、
前記第２の中間層上に形成された第３の磁性体層と、
をさらに備え、
前記第２の金属粒子は、前記第２の磁性体層中と前記第３の磁性体層中とに拡散しており、前記第２の磁性体層中と前記第３の磁性体層中とでの前記第２の金属粒子の濃度は前記第２の中間層から遠ざかるにつれて減少している、請求項１に記載の薄膜磁石。
【請求項１１】
前記第１の磁性体層と前記第２の磁性体層と前記第３の磁性体層は、前記基板の前記上面に対して平行である面内方向に結晶磁気異方性を有する、請求項１０に記載の薄膜磁石。
【請求項１２】
前記第１の中間層は、（１１０）方向に配向した立方晶構造の結晶、または、（１１−２０）方向に配向した六方晶構造の結晶で構成されており、
前記第２の中間層は、（１１０）方向に配向した立方晶構造の結晶、または、（１１−２０）方向に配向した六方晶構造の結晶で構成されている、請求項１１に記載の薄膜磁石。
【請求項１３】
前記第１の中間層は、Ｃｏ（コバルト）とＦｅ（鉄）とのうちの少なくとも一方を含み、
前記第２の中間層は、Ｃｏ（コバルト）とＦｅ（鉄）とのうちの少なくとも一方を含む、請求項１２に記載の薄膜磁石。
【請求項１４】
前記第１の磁性体層と前記第２の磁性体層と前記第３の磁性体層は、前記基板の前記上面に対して垂直である面直方向に結晶磁気異方性を有する、請求項１０に記載の薄膜磁石。
【請求項１５】
前記第１の中間層は、（１１１）方向に配向した立方晶構造の結晶で構成されており、
前記第２の中間層は、（１１１）方向に配向した立方晶構造の結晶で構成されている、請求項１４に記載の薄膜磁石。
【請求項１６】
前記第１の中間層と前記第２の中間層は、Ｃｕ（銅）を含む、請求項１５に記載の薄膜磁石。
【請求項１７】
前記第１の中間層は、（０００１）方向に配向した六方晶構造の結晶で構成されており、
前記第２の中間層は、（０００１）方向に配向した六方晶構造の結晶で構成されている、請求項１４に記載の薄膜磁石。
【請求項１８】
前記第１の中間層は、Ｔｉ（チタン）またはＺｒ（ジルコニウム）を含み、
前記第２の中間層は、Ｔｉ（チタン）またはＺｒ（ジルコニウム）を含む、請求項１７に記載の薄膜磁石。
【請求項１９】
基板の上面上にアモルファス状態の第１の酸化抑制層を形成するステップと、
前記第１の酸化抑制層上に第１の磁性体層を形成するステップと、
前記第１の磁性体層上に、金属粒子を含む中間層を形成するステップと、
前記中間層上に第２の磁性体層を形成するステップと、
前記第２の磁性体層の上方にアモルファス状態の第２の酸化抑制層を形成するステップと、
前記第１の酸化抑制層と前記第１の磁性体層と前記中間層と前記第２の磁性体層と前記第２の酸化抑制層とに熱処理を行うステップと、
を含む、薄膜磁石の製造方法。
【請求項２０】
前記第１の磁性体層を形成する前記ステップにおいて、前記第１の磁性体層はアモルファス状態にあり、
前記第２の磁性体層を形成する前記ステップにおいて、前記第２の磁性体層はアモルファス状態にあり、
前記中間層を形成する前記ステップは、前記中間層を結晶化させて形成するステップを含み、
前記熱処理を行う前記ステップは、前記第１の磁性体層と前記第２の磁性体層とを結晶化させるように前記熱処理を行うステップを含む、請求項１９に記載の薄膜磁石の製造方法。
【請求項２１】
前記第１の磁性体層を形成する前記ステップは、前記基板の表面温度を４００℃以下として前記第１の磁性体層を形成するステップを含み、
前記第２の磁性体層を形成する前記ステップは、前記基板の表面温度を４００℃以下として前記第２の磁性体層を形成するステップを含み、
前記中間層を形成する前記ステップは、前記基板の表面温度を４００℃以下として前記中間層を形成するステップを含み、
前記熱処理を行う前記ステップは、前記基板の表面温度を５００℃以上として前記第１の酸化抑制層と前記第１の磁性体層と前記中間層と前記第２の磁性体層と前記第２の酸化抑制層とに前記熱処理を行うステップを含む、請求項１９に記載の薄膜磁石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜プロセスを用いて作られる薄膜磁石および薄膜磁石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、センサやアクチュエータ、モータなどの機器に使用する永久磁石として、薄膜磁石が使用されている。薄膜磁石は、基板上に磁性体粒子を含む磁性体層を形成したものである。例えば、磁性体層としてＲ（希土類元素）−Ｃｏ（コバルト）の一つであるＳｍＣｏ（サマリウムコバルト）を含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、磁性体層を挟むように磁性体層の両面に、磁性体層の酸化を抑制するためにＴａを含む層が配置された薄膜磁石が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３４４１６号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３２０号公報
【発明の概要】
【０００５】
薄膜磁石は、基板と、基板の上面上に形成されたアモルファス状態の酸化抑制層と、酸化抑制層上に形成された第１の磁性体層と、第１の磁性体層上に形成された中間層と、中間層上に形成された第２の磁性体層と、第２の磁性体層の上方に形成されたアモルファス状態の第２の酸化抑制層とを備える。中間層は金属粒子を含む。金属粒子は、第１の磁性体層中と第２の磁性体層中とに拡散しており、第１の磁性体層中と第２の磁性体層中とでの金属粒子の濃度は中間層から遠ざかるにつれて減少している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】図１Ａは実施の形態１にかかる薄膜磁石の基本構成を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは実施の形態１にかかる他の薄膜磁石の断面図である。
【図２】図２は中間層にＣｏを用いた場合の図１Ａに示す薄膜磁石の磁化曲線を示す図である。
【図３】図３は実施の形態１にかかる薄膜磁石の断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは実施の形態１にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは実施の形態１にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは実施の形態１にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは実施の形態１にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは実施の形態１にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｆ】図４Ｆは実施の形態１にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｇ】図４Ｇは実施の形態１にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｈ】図４Ｈは実施の形態１にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】図５は実施の形態１にかかるさらに他の薄膜磁石の断面図である。
【図６】図６は実施の形態２にかかる薄膜磁石の断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは実施の形態２にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは実施の形態２にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは実施の形態２にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは実施の形態２にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは実施の形態２にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図７Ｆ】図７Ｆは実施の形態２にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図７Ｇ】図７Ｇは実施の形態２にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図７Ｈ】図７Ｈは実施の形態２にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図７Ｉ】図７Ｉは実施の形態２にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図７Ｊ】図７Ｊは実施の形態２にかかる薄膜磁石の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図８は実施の形態３にかかる電子デバイスの概略図である。
【図９】図９は実施の形態４にかかる薄膜磁石の断面図である。
【図１０】図１０は実施の形態４にかかる薄膜磁石の製造工程を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は実施の形態４にかかる薄膜磁石の熱処理後の走査型透過電子顕微鏡像の写真図である。
【図１２】図１２は実施の形態４にかかる薄膜磁石の熱処理後の結晶構造を示すグラフ図である。
【図１３】図１３は熱処理を行う前の薄膜磁石の結晶構造を示すグラフ図である。
【図１４】図１４は中間層を設けない比較例の薄膜磁石の走査型透過電子顕微鏡像の写真図である。
【図１５】図１５は比較例の薄膜磁石の結晶構造を示すグラフ図である。
【図１６】図１６は実施の形態４にかかる薄膜磁石の熱処理後の走査型透過電子顕微鏡像の写真図である。
【図１７】図１７は図１６に示す薄膜磁石の組成比を示す図である。
【図１８】図１８は実施の形態４にかかる薄膜磁石比較例の薄膜磁石の磁化曲線を示す図である。
【図１９】図１９は実施の形態４にかかる薄膜磁石と比較例の薄膜磁石のＢ−Ｈ曲線の第二象限の図である。
【図２０】図２０は実施の形態４にかかる薄膜磁石の磁化曲線を示す図である。
【図２１】図２１は実施の形態５にかかる薄膜磁石の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
センサやアクチュエータ、モータなどの機器に使用する永久磁石は、エネルギー積の強いものが求められている。また、近年の磁石は様々な用途に用いられ、用途に応じた特性が求められている。たとえば、センサやアクチュエータなどでは特定の方向に強い磁場を発生する必要があるため、面内方向または面直方向などの所定の方向に異方性を有し、保磁力が必要十分に大きく、残留磁束密度（磁石性能としての残留磁化）が大きい薄膜磁石が求められている。
【０００８】
上述のように、センサやアクチュエータ、モータなどの機器に使用する永久磁石は、エネルギー積の強い永久磁石が求められている。また、機器を使用する環境も年々苛酷となり、これらの機器に使用される永久磁石には、高い耐熱性や信頼性が求められている。
【０００９】
一般に、エネルギー積の強い永久磁石として知られているのは、ネオジム磁石である。しかしながら、ネオジム磁石は、高い耐熱性を与えるために埋蔵量の少ない重金属類のＤｙ（ディスプロシウム）を添加する必要があり、高価なものとなる。そこで、ネオジム磁石以外の永久磁石も求められている。
【００１０】
例えば、Ｒ（希土類元素）−Ｃｏ（コバルト）材料の一つであるＳｍｘＣｏｙを用いた永久磁石は、比較的大きなエネルギー積を有し、且つ、耐熱性が高く温度特性や腐食性の面で優れた磁石である。エネルギー積が高い永久磁石は、同一のエネルギーを得るために必要なそれ自身の体積を小型にすることが可能となり、これを用いる電子機器等の小型化を図ることができる。このような点から、ＳｍｘＣｏｙを用いた永久磁石が注目されている。
【００１１】
永久磁石の特性としては、Ｂ（磁束密度）−Ｈ（磁界）特性の残留磁束密度と保磁力とがある。残留磁束密度は、磁石として発生する磁力の強さに関係する。保磁力は、外部磁界による磁石の磁極の反転し難さに関係する。一般に、永久磁石としては、残留磁束密度および保磁力の両方が大きくそのＪ（磁化）−Ｈ（磁界）特性の角形性が高いことが好ましい。薄膜磁石についても、残留磁束密度および保磁力の両方を大きくすることに視点をおいた開発がなされている。
【００１２】
永久磁石は様々な用途に用いられ、用途に応じた特性が求められている。たとえば、センサやアクチュエータなどに使用される永久磁石は、特定の方向に強い磁場を発生する必要がある。磁石に対するこのような要求に対して、従来技術のように残留磁束密度および保磁力の両方を大きくするだけではなく、用途に応じた特性を備えた磁石が開発されている。
【００１３】
具体的には、磁石を構成する結晶材料の所定の結晶方向に強い異方性を有する、いわゆる強い結晶磁気異方性を有し、保磁力が必要十分に大きいと共に残留磁束密度が大きく、磁化と磁界との関係を示すＪ−Ｈ曲線が角形となるＲ（希土類元素）−Ｃｏ（コバルト）化合物薄膜磁石の開発が行われている。
【００１４】
また、センサやアクチュエータなどに使用される永久磁石は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向など、任意の単一方向もしくは複数の特定方向に磁化方向を揃えることが求められる。この場合、前述の結晶磁気異方性の大きいＲ（希土類元素）−Ｃｏ（コバルト）を用いる場合、結晶の配向方向を三次元的に等方とした多結晶とすることで任意の方向に磁化を揃えるいわゆる着磁処理が可能である。しかしながら、この場合、磁化の強い結晶方位が三次元的に等方的に配置されているため、各所望の軸方向では磁化が小さくなり、結果として必要な磁界を生成することが出来ない場合がある。このため、結晶の配向方向を特定に方向に揃える取り組みが有効であり、これにより材料性能を効率良く発揮することができる。しかし、任意の複数の方向に磁化が大きい薄膜磁石を形成するためには高価な単結晶基板を用いたり、基板材料と格子定数差を緩衝するためのバッファ層を形成し結晶配向を制御したりする必要がある。一般的に上述の手段を用いる場合、薄膜の結晶成長と同時に結晶化する手法が用いられるため高温雰囲気で結晶成長させる必要があり、設備コストの増大とスループットの低下のためコストがかかる。また同一の基板に異なる結晶配向方向に成長した異なる方向に結晶磁気異方性を有した薄膜を形成することは難しく、このような薄膜磁石を形成するとしてもコストがかかる。
【００１５】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。図面、特に断面図においては、構造を理解しやすくするために、薄膜磁石の実際の寸法と図面での長さとの比は縦と横の方向で互いに異なる。
【００１６】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置、接続形態、ステップ及びステップの順序などは一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１７】
なお、以下の実施の形態において、六方細密充填構造の結晶を、単に六方晶と呼んでいる。また、面心立方構造の結晶および体心立方構造の結晶は、これらを区別する必要のない場合には、単に立方晶と呼んでいる。
【００１８】
（実施の形態１）
［１−１．薄膜磁石の構成］
図１Ａは実施の形態１にかかる薄膜磁石１の断面図である。薄膜磁石１の基本構成は、基板１０と、酸化抑制層２０ａと、酸化抑制層２０ｂと、酸化抑制層２０ａ、２０ｂの間に設けられた磁性体３０とを備えている。具体的には、酸化抑制層２０ａは基板１０の上面８１０上に設けられている。磁性体３０は酸化抑制層２０ａの上面８２０ａ上に設けられている。酸化抑制層２０ｂは磁性体３０の上面８３０上に設けられている。基板１０と酸化抑制層２０ａと磁性体３０と酸化抑制層２０ｂとはこの順に、基板１０の上面８１０と直角の積層方向Ｄ１に積層されている。磁性体３０は、酸化抑制層２０ａの上面８２０ａ上に設けられた磁性体層３１と、磁性体層３１の上面８３１上に設けられた中間層３２と、中間層３２の上面８３２上に設けられた磁性体層３３とを有している。磁性体層３１と中間層３２と磁性体層３３とはこの順に積層方向Ｄ１に積層されている。磁性体層３３の上面８３３は磁性体３０の上面８３０を構成する。積層方向Ｄ１における酸化抑制層２０ａと磁性体３０と酸化抑制層２０ｂの厚さはそれぞれ５００ｎｍ程度である。
【００１９】
基板１０は、例えば、絶縁体であるＳｉＯ２よりなる熱酸化膜が形成された表面を有するＳｉ基板である。基板１０は、Ｓｉ基板に限らず、後の熱処理に耐え得る基板であれば特に制限はない。基板１０は、例えば、耐熱ガラス、サファイア基板、もしくはＭｇＯ基板などの単結晶基板、セラミック（Ａｌ２Ｏ３またはＺｒＯ２またはＭｇＯを主成分としたもの）基板、またはセラミック基板上に耐熱ガラスグレーズを形成したものであってもよい。
【００２０】
酸化抑制層２０ａおよび酸化抑制層２０ｂは、例えば、高融点金属であるＴａを含むアモルファス層で構成されている。なお、酸化抑制層２０ａおよび酸化抑制層２０ｂに含まれる金属は、Ｔａに限らず、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、およびＭｏの少なくとも一つを含む構成であってもよい。
【００２１】
磁性体層３１および磁性体層３３はＲ（希土類元素）を含んでいる。具体的にはＳｍである。例えば、磁性体層３１および磁性体層３３は、六方晶の構成を有するＳｍＣｏ５で構成されている。積層方向Ｄ１における磁性体層３１および磁性体層３３の厚さはそれぞれ２５０ｎｍ程度である。なお、磁性体層３１および磁性体層３３は、ＳｍＣｏ５に代えて菱面体晶の構成を有するＳｍ２Ｃｏ１７で構成されていてもよい。なお、実施の形態において、ＳｍＣｏ５とＳｍ２Ｃｏ１７とを区別する必要のない場合には、正の数ｘ、ｙを用いて単にＳｍｘＣｏｙと示している。
【００２２】
中間層３２は、磁性体層３１よりも低い保磁力を有してかつ高い残留磁化を有する金属粒子３２ｐを含んでいる。積層方向Ｄ１において中間層３２の厚さは、磁性体層３１および磁性体層３３の厚さに対して十分薄く、例えば、１ｎｍ〜１０ｎｍ程度である。また、中間層３２は、磁性体層３１および中間層３２の形成後に形成される磁性体層３３の形成時に、磁性体層３１および磁性体層３３がアモルファス状態を維持することができるように、磁性体層３１および磁性体層３３よりも結晶化温度が低い材料により形成されている。
【００２３】
一例として、中間層３２は、ＣｏまたはＣｕの金属粒子３２ｐを含む層で構成されている。中間層３２を構成するＣｏは、（１１０）方向に配向した面心立方構造、すなわち立方晶の結晶である。また、中間層３２を構成するＣｕは、（１１１）方向に配向した面心立方構造、すなわち立方晶の結晶である。
【００２４】
中間層３２がＣｏを含む層で構成されている場合には、磁性体層３１および磁性体層３３は、結晶化後に六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（１１−２０）方向に配向する。したがって、磁性体層３１および磁性体層３３は、基板１０の上面８１０に対して平行な面が六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（１１−２０）面となるように配向した構成となっている。これにより、磁性体層３１および磁性体層３３は、基板１０の上面８１０に対して平行である面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有する。また、磁性体層３１および磁性体層３３には、Ｃｏよりなる金属粒子３２ｐが拡散している。拡散したＣｏよりなる金属粒子３２ｐの濃度は、中間層３２から遠ざかるにつれて減少する構成となっている。
【００２５】
図１Ｂは実施の形態１にかかる他の薄膜磁石１ａの断面図である。図１Ｂにおいて、図１Ａに示す薄膜磁石１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図１Ａに示す薄膜磁石１の中間層３２は必ずしも単一の層であるとは限らない。特に、中間層３２にＣｕを用いた場合には、中間層３２は少なくとも３つの層よりなることが好ましい。図１Ｂに示す薄膜磁石１ａでは、中間層３２は、下層３２ｂ、中央層３２ａ、上層３２ｃとの３つの三層からなる。具体的には、下層３２ｂは磁性体層３１の上面８３１上に設けられている。中央層３２ａは下層３２ｂの上面８３２ｂ上に設けられている。上層３２ｃは中央層３２ａの上面８３２ａ上に設けられている。上層３２ｃの上面８３２ｃは中間層３２の上面８３２を構成する。中央層３２ａの主成分は磁性体層３１、３２の成分でもあるＣｏである。上層３２ｂおよび下層３２ｃの主成分はＣｕである。上層３２ｂおよび下層３２ｃは、（１１１）方向に配向した立方晶構造もしくは拡散したＣｕと希土類元素Ｓｍとから構成される（０００１）方向に配向した六方晶構造を有する。中央層３２ａの主成分がＣｏであるのは、元々中央層３２ａに位置したＣｕ原子が製造過程において、磁性体層３１、３２に存在しているＣｏ原子の一部と置換したからと推測できる。このような現象は、中間層３２に、Ｔｉ（チタン）やＺｒ（ジルコニウム）を用いた場合にも生じる。
【００２６】
磁性体層３１、３２の結晶磁気異方性に影響を与えるのは、中間層３２における磁性体層３１または磁性体層３２との境界部の結晶の配向の方向である。従って、中間層３２が３つの層からなる場合には、磁性体層３１の結晶磁気異方性に影響を与えるのは下層３２ｂの結晶配向の方向であり、磁性体層３２の結晶磁気異方性に影響を与えるのは上層３２ｃの結晶配向の方向である。
【００２７】
以下、本開示において、中間層３２が単層である場合と多層からなる場合を特に区別せず説明する。中間層３２の組成や結晶配向に言及するときは、中間層３２と隣接する磁性体層３１、３２との境界の部分を対象としている。
【００２８】
ここで、薄膜磁石１の磁化について説明する。
【００２９】
図２は、Ｃｏよりなる金属粒子３２ｐを含有する中間層３２を備えた薄膜磁石１の磁化曲線を示す。図２において、横軸は磁界の強さを示し、縦軸は磁化の強さを示す。図２は、薄膜磁石１の面内方向Ｄ１０ａの磁化曲線Ｍ１ａと、面内方向Ｄ１０ａに直角の面直方向Ｄ１０ｂ（積層方向Ｄ１）の磁化曲線Ｍ１ｂを示している。
【００３０】
図２に示すように、中間層３２にＣｏを用いた場合には、薄膜磁石１は、積層方向Ｄ１の磁化曲線Ｍ１ｂよりも面内方向Ｄ１０ａの磁化曲線Ｍ１ａのほうが大きな磁化を示している。したがって、中間層３２に（１１０）方向に配向したＣｏを用いることにより、薄膜磁石１は、面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有し、面内方向Ｄ１０ａに強い磁界を発生させる。
【００３１】
また、中間層３２の金属粒子３２ｐがＣｕよりなる場合には、磁性体層３１および磁性体層３３は、結晶化後に六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（０００１）方向に配向する。したがって、磁性体層３１および磁性体層３３は、基板１０の面８１０に対して六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（０００１）面が平行となるように配向した構成となっている。これにより、磁性体層３１および磁性体層３３は、基板１０の面８１０に対して垂直である面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有する。また、磁性体層３１および磁性体層３３には、Ｃｕよりなる金属粒子３２ｐが拡散している。磁性体層３１、３３中の拡散したＣｕよりなる金属粒子３２ｐの濃度は、中間層３２から離れるにつれて減少する構成となっている。
【００３２】
中間層３２に（１１１）方向に配向したＣｕよりなる金属粒子３２ｐを用いた場合、熱処理後の薄膜磁石１において、磁性体層３１および磁性体層３３は、面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有し、面直方向Ｄ１０ｂに強い磁界を発生させる。
【００３３】
次に、実施の形態１にかかる薄膜磁石１００の構成について説明する。図３は、実施の形態１にかかる薄膜磁石１００の断面図である。図３において、図１Ａに示す薄膜磁石１と同じ部分には同じ参照番号を付す。
【００３４】
薄膜磁石１００は、上述した薄膜磁石１における磁性体層３１、中間層３２および磁性体層３３でそれぞれ構成される複数の磁性体３０が積層された構成を有している。より詳細には、薄膜磁石１００は、上述した薄膜磁石１の酸化抑制層２０ｂ上に、磁性体３０と同様の構成である磁性体４０と、酸化抑制層２０ｃとをさらに積層した構成を有している。
【００３５】
詳細には、図３に示すように、薄膜磁石１００は、基板１０と、酸化抑制層２０ａ、酸化抑制層２０ｂと、酸化抑制層２０ｃと、酸化抑制層２０ａ、２０ｂの間に設けられた磁性体３０と、酸化抑制層２０ｂ、２０ｃの間に設けられた磁性体４０とを備えている。具体的には、薄膜磁石１００は、基板１０と、基板１０の上面８１０上に設けられた酸化抑制層２０ａと、酸化抑制層２０ａの上面８２０ａ上に設けられた磁性体３０と、磁性体３０の上面８３０上に設けられた酸化抑制層２０ｂと、酸化抑制層２０ｂの上面８２０ｂ上に設けられた磁性体４０と、磁性体４０の上面８４０上に設けられた酸化抑制層２０ｃとを備える。
【００３６】
酸化抑制層２０ａ、２０ｂ、２０ｃは同様の成分よりなる。
【００３７】
磁性体４０は、上述した薄膜磁石１における磁性体３０と同様の構成であり、酸化抑制層２０ｂの上面８２０ｂ上に設けられた磁性体層４１と、磁性体層４１の上面８４１上に設けられた中間層４２と、中間層４２の８４２上に設けられた磁性体層４３とを有している。磁性体層４３の上面８４３は磁性体４０の上面８４０を構成する。磁性体４０は、上述した薄膜磁石１の基本構成における磁性体３０の構成と同様である。磁性体層４１、中間層４２および磁性体層４３は、それぞれ、上述した薄膜磁石１の基本構成における磁性体３０の磁性体層３１、中間層３２および磁性体層３３に相当する。
【００３８】
磁性体４０（磁性体層４３）の上面８４０（上面８４３）上には酸化抑制層２０ｃが設けられている。
【００３９】
ここで、中間層３２は、例えば、Ｃｏよりなる金属粒子３２ｐを含む。これにより、上述したように、磁性体層３１および磁性体層３３は、基板１０の面８１０に対して六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（１１−２０）面と平行となるように配向する。したがって、磁性体層３１および磁性体層３３は、基板１０の面８１０に対して平行である面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有する。
【００４０】
また、中間層４２は、例えば、Ｃｕよりなる金属粒子４２ｐを含む。これにより、磁性体層４１および磁性体層４３は、基板１０の面８１０に六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏのｙ（０００１）面が平行となるように配向する。したがって、磁性体層４１および磁性体層４３は、基板１０の面８１０に対して垂直である面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有する。
【００４１】
尚、実施の形態１ではＲ（希土類元素）−Ｃｏ（コバルト）化合物の具体例としてＳｍｘＣｏｙを示したが、希土類元素としてＰｒ、Ｎｄ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄを用いても良い。
【００４２】
［１−２．薄膜磁石の製造方法］
以下、本実施の形態にかかる薄膜磁石１００の製造方法について説明する。図４Ａから図４Ｈは薄膜磁石１００の製造工程を示す断面図である。
【００４３】
薄膜磁石１００の製造では、まず、基板１０を用意する。基板１０には、例えば、上述したように、絶縁体であるＳｉＯ２よりなる熱酸化膜が形成された表面を有するＳｉ基板を用いる。
【００４４】
次に、図４Ａに示すように、基板１０の面８１０に酸化抑制層２０ａを薄膜工法により形成する。酸化抑制層２０ａは、Ｔａをスパッタリングにより着膜したものである。このとき、基板１０の上面８１０上に着膜した酸化抑制層２０ａはアモルファス状態である。なお、酸化抑制層２０ａ、後に説明する酸化抑制層２０ｂおよび酸化抑制層２０ｃに含まれる金属は、Ｔａに限らず、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、およびＭｏの少なくとも一つを含む構成であってもよい。
【００４５】
次に、図４Ｂに示すように、酸化抑制層２０ａの上面８２０ａ上に磁性体層３１を薄膜工法により形成する。磁性体層３１は、ＳｍｘＣｏｙをスパッタリングにより着膜したものである。磁性体層３１を形成するときには、基板１０の上面８１０の表面温度を４００℃以下に設定する。基板１０の表面温度を４００℃以下とするのは、磁性体層３１をアモルファス状態とするために、ＳｍｘＣｏｙの結晶化温度未満で磁性体層３１を形成する必要があるからである。
【００４６】
なお、基板１０の表面温度の設定は、同一の熱容量を有した別の基板に熱電対を埋め込み、基板の温度を事前に測定した結果に基づいて行う。基板１０の温度の下限は、スパッタリングの反応速度および冷却能力を考慮するが、室温としてもよい。また、冷却能力を有する装置を用いる場合には、基板１０の温度の下限を室温より低温としてもよい。
【００４７】
このように、基板１０の表面温度をＳｍｘＣｏｙの結晶化温度未満に設定することにより、ＳｍｘＣｏｙをスパッタリングで着膜した直後の磁性体層３１の結晶構造は、アモルファス状態となる。
【００４８】
尚、ＳｍｘＣｏｙの着膜には組成調整された合金を用いてもよいし、単体のＳｍ金属と単体のＣｏ金属をそれぞれの電力の比率を調整し同時スパッタ（コ・スパッタ）し組成制御された合金を用いてもよいし、単体のＳｍ金属と単体のＣｏ金属を厚みの比率を変えて組成制御する超格子構造とした合金を用いてもよい。尚、超格子構造とする場合は、Ｓｍ金属層、Ｃｏ金属層からなる超格子層がアモルファス状態となるように形成する必要があり、１ｎｍ以下の超格子構造とすることが好ましい。
【００４９】
次に、図４Ｃに示すように、磁性体層３１の上面８３１上に中間層３２を薄膜工法で形成する。中間層３２は、Ｃｏをスパッタリングにより着膜したものである。中間層３２を形成するときも、磁性体層３１を形成するときと同様に、基板１０の温度を４００℃以下にする。これにより、磁性体層３１の結晶化を抑制し、磁性体層３１をアモルファス状態で維持することができる。なお、中間層３２を構成するＣｏよりなる金属粒子３２ｐは結晶化し、（１１０）方向に配向している。Ｃｏを（１１０）方向に配向するように金属粒子３２ｐを結晶化させるには、スパッタリングの形成条件を制御することでできる。
【００５０】
次に、図４Ｄに示すように、中間層３２の上面８３２上に磁性体層３３を薄膜工法で形成する。磁性体層３３は、ＳｍｘＣｏｙをスパッタリングにより着膜したものである。磁性体層３３を形成するときも、磁性体層３１を形成するときと同様、基板１０の温度は４００℃以下にする。これにより、ＳｍｘＣｏｙをスパッタリングで着膜した直後の磁性体層３３の結晶構造は、アモルファス状態となる。
【００５１】
なお、一例として、磁性体層３１、中間層３２および磁性体層３３を形成する際の温度は室温であり、これらの層を形成し始める時の基板１０の表面温度は１６℃〜２５℃であってもよい。
【００５２】
次に、図４Ｅに示すように、磁性体層３３の上面８３３上に酸化抑制層２０ｂを薄膜工法で形成する。酸化抑制層２０ｂは、酸化抑制層２０ａと同様、Ｔａをスパッタリングにより着膜したものである。このとき、磁性体層３３上に着膜した酸化抑制層２０ｂは、アモルファス状態である。
【００５３】
次に、図４Ｆに示すように、酸化抑制層２０ｂの上面８２０ｂ上に磁性体層４１を薄膜工法により形成する。磁性体層４１は、磁性体層３１と同様、ＳｍｘＣｏｙをスパッタリングにより着膜したものである。磁性体層４１を形成するときには、基板１０の表面温度を４００℃以下に設定する。これにより、磁性体層４１は、アモルファス状態に形成される。
【００５４】
次に、図４Ｇに示すように、磁性体層４１の上面８４１上に中間層４２を薄膜工法で形成する。中間層４２は、Ｃｕをスパッタリングにより着膜したものである。中間層４２を形成するときも、基板１０の温度は４００℃以下である。これにより、磁性体層４１の結晶化を抑制し、磁性体層４１をアモルファス状態で維持することができる。なお、中間層３２を構成するＣｕよりなる金属粒子４２ｐは結晶化し、（１１１）方向に配向している。
【００５５】
次に、図４Ｈに示すように、中間層４２の上面８４２上に磁性体層４３を薄膜工法で形成する。磁性体層４３は、ＳｍｘＣｏｙをスパッタリングにより着膜したものである。磁性体層４３を形成するときも、基板１０の温度は４００℃以下である。これにより、ＳｍｘＣｏｙをスパッタリングで着膜した直後の磁性体層４３の結晶構造は、アモルファス状態となる。
【００５６】
なお、磁性体層４１、中間層４２および磁性体層４３を形成する際の温度は室温であり、これらの層の形成の開始時の基板１０の表面温度は１６℃〜２５℃であってもよい。
【００５７】
続けて、磁性体層４３の上面８４３上に酸化抑制層２０ｃを薄膜工法で形成する。酸化抑制層２０ｃは、酸化抑制層２０ｂと同様、Ｔａをスパッタリングにより着膜したものである。このとき、磁性体層４３上に着膜した酸化抑制層２０ｃは、アモルファス状態である。
【００５８】
次に、酸化抑制層２０ａと磁性体層３１と中間層３２と磁性体層３３と酸化抑制層２０ｂと磁性体層４１と中間層４２と磁性体層４３と酸化抑制層２０ｃが形成された基板１０を熱処理により結晶化する。熱処理は、真空雰囲気もしくは還元雰囲気もしくは非酸化雰囲気で行うことが好ましい。真空雰囲気については、残留酸素や残留水分を十分に除去した超高真空もしくは超々高真空雰囲気が好ましい。還元雰囲気については、超々高真空に背圧を真空排気した後に水素を導入した雰囲気が好ましく、非酸素雰囲気については超々高真空に排気した後にＡｒ（アルゴン）ガスを導入した雰囲気が好ましい。
【００５９】
熱処理の温度は、基板１０の表面温度が５００℃以上となるように設定する。熱処理の基板１０の温度の上限は特にないが、装置からの脱離ガスなどが磁性体３０中に拡散して磁性体層３１および磁性体層３３が酸化されない範囲であればよい。また、熱処理の温度は、酸化抑制層２０ａと酸化抑制層２０ｂと酸化抑制層２０ｃとがアモルファス状態を維持できるように、酸化抑制層２０ａと酸化抑制層２０ｂと酸化抑制層２０ｃの結晶化温度よりも低い温度とすることが好ましい。
【００６０】
一例として、熱処理による結晶化は、基板１０の表面温度が５００℃以上７００℃以下の真空中において行ってもよい。また、加熱開始前の装置の背圧を１０−４Ｐａ以下、加熱時の圧力を５×１０−４Ｐａ以下としてもよい。
【００６１】
なお、熱処理を行うときの基板１０の温度および真空条件は、これらの条件に限らず、脱離ガスの磁性体３０中への拡散により磁性体層３１および磁性体層３３が酸化されるのを抑制することができる雰囲気であればよい。例えば、熱処理時の真空度は、１０−３Ｐａ以下としてもよい。
【００６２】
熱処理を行うことにより、中間層３２を構成するＣｏの金属粒子３２ｐは、磁性体層３１および磁性体層３３へ拡散する。また、磁性体層３１および磁性体層３３は結晶化し、このとき、中間層３２の配向に応じて配向する。上述のように、（１１０）方向に配向したＣｏよりなる金属粒子３２ｐを中間層３２に用いた場合、熱処理後の薄膜磁石１００において、磁性体層３１および磁性体層３３は、六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（１１−２０）面が基板１０の基板１０の面８１０に対して平行となるように配向する。したがって、磁性体層３１および磁性体層３３は、面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有することとなる。なお、酸化抑制層２０ａおよび酸化抑制層２０ｂは熱処理中においてもアモルファス状態であるので、磁性体層３１および磁性体層３３は、中間層３２と磁性体層３１および磁性体層３３の両界面を結晶成長の起点として面内方向Ｄ１０ａに配向して結晶化する。
【００６３】
また、熱処理を行うことにより、中間層４２を構成するＣｕの金属粒子４２ｐは、磁性体層４１および磁性体層４３へ拡散する。また、磁性体層４１および磁性体層４３は結晶化し、このとき、中間層４２の配向に応じて配向する。上述のように、（１１１）方向に配向したＣｕよりなる金属粒子４２ｐを中間層４２に用いた場合、熱処理後の薄膜磁石１００において、磁性体層４１および磁性体層４３は、六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（０００１）面が基板１０の基板１０の面８１０に対して平行となるように配向する。したがって、磁性体層４１および磁性体層４３は、面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有することとなる。なお、酸化抑制層２０ｃおよび酸化抑制層２０ｄは熱処理中においてもアモルファス状態であるので、磁性体層４１および磁性体層４３は、中間層４２と磁性体層３１および磁性体層３３の両界面を結晶成長の起点として面直方向Ｄ１０ｂに配向して結晶化する。
【００６４】
なお、上述した中間層３２と中間層４２の結晶化は、同一の熱処理において同時に行われる。
【００６５】
以上のように、熱処理を行う工程により、磁性体層３１と中間層３２と磁性体層３３とは磁性体３０を構成し、磁性体層４１と中間層４２と磁性体層４３とは磁性体４０を構成する。そして、磁性体３０は、基板１０の面８１０に対して平行である面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有し、磁性体４０は、基板１０の面８１０に対して垂直である面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有する。
【００６６】
その後、磁性体３０および磁性体４０の着磁を行う。着磁の方法は、磁化の方向と平行に磁束が磁性体３０、４０を貫通するように、磁性体３０、４０に対して磁界を印加する。
【００６７】
一般的に磁性体の磁化困難軸方向への磁気飽和に必要な磁界は容易軸方向と比較し十分大きいため、例えば面内磁気異方性を持つ磁性体３０の困難軸方向（面直方向Ｄ１０ｂ）の磁気飽和に必要な磁界は、面直磁気異方性を持つ磁性体４０の容易軸方向（面直方向Ｄ１０ｂ）の磁気飽和に必要な磁界より十分大きく、磁性体４０の困難軸方向（面内方向Ｄ１０ａ）の磁気飽和に必要な磁界は、磁性体３０の容易軸方向（面内方向Ｄ１０ａ）の磁気飽和に必要な磁界より十分大きい。従って、磁性体３０および磁性体４０のそれぞれの磁化容易軸方向の保磁力を比較し、保磁力が大きい方の磁性体の容易軸方向から着磁すれば良い。また、磁性体３０の容易軸方向（面内方向Ｄ１０ａ）と磁性体４０の容易軸方向（面直方向Ｄ１０ｂ）の保磁力が等しい場合は、磁性体４０の方が反磁界の影響で飽和に必要な磁界が大きくなるため、磁性体４０から着磁すれば良い。
【００６８】
上述の製造方法により、磁性体３０は面内方向Ｄ１０ａに磁界を発生し、磁性体４０は面直方向Ｄ１０ｂに磁界を発生する。
【００６９】
なお、磁気飽和に必要な磁界の大小関係は、ＳｍとＣｏとの組成比率や、結晶配向性、粒子径、添加物などの様々な条件やその組み合わせによって、面内方向Ｄ１０ａと面直方向Ｄ１０ｂとで上述した順序とは逆になるが、そのときは着磁の順序も逆にしてもよい。
【００７０】
なお、実施の例では熱処理と磁化処理を別々に行ったが、熱処理と着磁処理を同時に行うこともできる。
【００７１】
［１−３．効果等］
以上、実施の形態１にかかる薄膜磁石１００では、エネルギー積の高いＳｍｘＣｏｙを磁性体層３１、３３、４１、４３に使用し、中間層３２および中間層４２としてそれぞれＣｏおよびＣｕを使用することにより、面内方向Ｄ１０ａおよび面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有し、エネルギー積が高く、保磁力が必要十分に大きいと共に残留磁束密度が大きい薄膜磁石１００を形成することができる。また、配向の異なる磁性体３０および磁性体４０が積層されるので、面内方向Ｄ１０ａおよび面直方向Ｄ１０ｂに磁気異方性を有する磁性体３０、４０が同時に形成された薄膜磁石１００が得られる。
【００７２】
なお、磁性体３０の複数の結晶粒子のｃ軸すなわちＳｍｘＣｏｙの（０００１）方向の軸は概ね面内方向Ｄ１０ａを向いているが、実施の形態１における磁性体３０は多結晶構造であり結晶分散を有しているため、全ての結晶粒子のｃ軸が完全に面内に同一の方向を向いているという意味ではない。例えば、中間層としてＣｏを用いた場合、磁性体３０は面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有するが、これは、磁性体３０の複数の結晶粒子のｃ軸は概ね面内方向Ｄ１０ａを向いているが、全ての結晶粒子のｃ軸が完全に面内方向Ｄ１０ａを向いているという意味ではない。実施の形態１における磁性体３０は、ｃ軸方向が全体として面内方向Ｄ１０ａを向いていればよく、面内方向Ｄ１０ａに対し０°以上４５°未満の角度を成すｃ軸を有する結晶粒子の数が、面内方向Ｄ１０ａに対し４５°以上９０°以下の角度を成すｃ軸を有する結晶粒子の数より多ければ、効果の大小はあるものの同様の効果を得ることができる。
【００７３】
また、面内方向Ｄ１０ａの結晶磁気異方性については、実施の形態１では、磁性体３０は面内方向Ｄ１０ａにおいて等方に結晶磁気異方性を生じている。これにより、同一の基板１０において、面内方向Ｄ１０ａおよび面直方向Ｄ１０ｂの任意の方向に保磁力の大きい薄膜磁石を同時に形成することができるとともに、面内方向Ｄ１０ａにおいては、任意の方向に着磁することができる。
【００７４】
なお、面内方向Ｄ１０ａの面内での磁気異方性については、等方的であるため、面内方向Ｄ１０ａにおいて互いに略９０°異なる２つの方向に磁界を生ずるように着磁されても良い。これにより、同一の基板１０において、例えばＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の３方向に磁界を効率良く発生させることが出来る薄膜磁石１００を同時に形成することができる。
【００７５】
また、実施の形態１にかかる磁性体層３１、磁性体層３３、磁性体層４１および磁性体層４３は、ＳｍｘＣｏｙで構成されているが、これに限られない。たとえば、Ｃｏとの一部をＣｕとＦｅに置き換え、材料としての磁化や保磁力をさらに上げることも可能である。また、Ｃｏと他の元素との置換の効果を上げるために、添加物としてＺｒなどを混入させてもよい。また、磁性体層３１、３３、４１、４３は、ＳｍｘＣｏｙのＣｏとＦｅを置換させ、さらに、侵入型の材料であるＮを含んだＳｍ２Ｆｅ１７Ｎ３としてもよい。Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３は菱面体晶である。この場合、結晶化の際に窒素置換した雰囲気を用いることで結晶化することで窒素を侵入させることで磁性体層３１、３３、４１、４３を作製してもよい。また、磁性体層３１、３３、４１、４３に中間層３２に窒化物材料を含む材料を用いてもよい。
【００７６】
尚、この場合Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎは６５０℃以上の温度で分解することが知られているため、６００℃以下の温度で磁性体層３１、３３、４１、４３を結晶化することが望ましい。
【００７７】
詳細には、ＳｍＦｅＮのターゲットをＡｒガスとＮ２ガスの混合雰囲気中で低温スパッタし、基板１０の上方にアモルファス状態のＳｍＦｅＮの層を形成してもよいし、ＳｍＦｅのターゲットをＡｒガスとＮ２ガスの混合雰囲気中で低温スパッタし、基板１０の上方にアモルファス状態のＳｍＦｅＮの層を形成してもよい。そして、その後、基板１０の上方に形成されたＳｍＦｅＮの層を真空雰囲気もしくは超々高真空に背圧を真空引きした後に減圧調整した高純度窒素中で熱処理する。これにより、ＳｍＦｅＮを結晶化する。
【００７８】
また、上述した実施の形態１では、磁性体３０が面内方向Ｄ１０ａの結晶磁気異方性を有し、磁性体４０が面直方向Ｄ１０ｂの結晶磁気異方性を有するとしたが、磁性体３０の結晶磁気異方性が面直方向Ｄ１０ｂであり、磁性体４０の結晶磁気異方性が面内方向Ｄ１０ａであってもよい。より詳細には、中間層３２を（１１１）方向に配向したＣｕで構成し、中間層４２を（１１０）方向に配向したＣｏで構成してもよい。
【００７９】
また、上述した中間層３２は、Ｃｏに代えて、基板１０の面８１０に平行に（１１０）面が結晶配向した立方晶のＦｅを用いてもよい。同様に、Ｃｏに代えて、基板１０の面８１０に対して平行に（１１０）面が結晶配向した立方晶のＣｏＦｅを用いてもよい。また、中間層４２として、Ｃｕに代えて、（１１１）面が結晶配向したＮｉを用いてもよい。または、中間層３２として、Ｃｕに代えて、（０００１）面が結晶配向した六方晶の金属粒子３２ｐを用いてもよい。この六方晶の金属粒子３２ｐとして、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、ＭｇまたはＨｆを用いてもよい。特に、Ｔｉは格子不整合が少ないので好ましい。なお、六方晶のＣｏはスパッタリングの形成条件を制御することで得る。また、中間層３２と中間層４２とを構成する材料を入れ替えてもよい。
【００８０】
また、酸化抑制層２０ａ、酸化抑制層２０ｂおよび酸化抑制層２０ｃは、Ｔａの代わりに、Ｎｂ、ＷまたはＭｏを含んでいてもよい。酸化抑制層２０ａ、酸化抑制層２０ｂおよび酸化抑制層２０ｃは、非磁性体で高融点であることが求められる。特に、磁性体層３１、磁性体層３３、磁性体層４１および磁性体層４３のＳｍＣｏ５膜が結晶化する熱処理温度の３倍以上の融点を有していることが好ましい。これにより、磁性体層３１、磁性体層３３、磁性体層４１および磁性体層４３を結晶化する際に、酸化抑制層２０ａ、酸化抑制層２０ｂおよび酸化抑制層２０ｃが再結晶化することを効果的に抑制できる。なお、酸化抑制層２０ａ、酸化抑制層２０ｂおよび酸化抑制層２０ｃは、Ｔａ、Ｎｂ、ＷおよびＭｏの少なくとも一つを含んでいればよい。
【００８１】
酸化抑制層２０ａ、酸化抑制層２０ｂおよび酸化抑制層２０ｃは、特に同一材料である必要はないが、本実施の形態では使用材料の削減の観点で同一材料としている。
【００８２】
なお、中間層３２および中間層４２は、基板１０の面内方向Ｄ１０ａで連続である必要はなく、一部島状となったり途切れていたりしても機能上なんら問題はない。すなわち、実施の形態１において、「中間層」とは、複数の磁性体層の間に配置される層であれば、基板１０の面内方向Ｄ１０ａにおいて連続である場合だけでなく、一部島状となったり途切れていたりする構成も含む。
【００８３】
中間層３２、４２の存在を確認する方法としては、例えば、透過型電子顕微鏡で観測することにより確認する方法がある。また、透過型電子顕微鏡で観測する以外には、中間層３２、４２をそれぞれ構成する金属粒子３２ｐ、４２ｐの濃度を測定し、金属粒子３２ｐ、４２ｐの分布濃度が局部的に高い領域を中間層３２、４２と判断する方法もある。
【００８４】
また、中間層３２および中間層４２の積層方向Ｄ１での厚みについては、１ｎｍ〜３０ｎｍまで変化させた場合でも同様の効果があることを確認している。走査型透過電子顕微鏡によって、磁性体３０において、中間層３２が磁性体層３１および磁性体層３３と拡散し一部島状となっている構造も確認しており、上述のように厚みを変えても同一の効果があることを確認している。
【００８５】
（実施の形態１の変形例）
次に、実施の形態１の変形例について説明する。図５は、実施の形態１にかかるさらに他の薄膜磁石２００の断面図である。図５において、図３に示す薄膜磁石１００と同じ部分には同じ参照番号を付す。
【００８６】
図５に示すように、薄膜磁石２００は、薄膜磁石１００と同様、磁性体３０が面内方向Ｄ１０ａの結晶磁気異方性を有し、磁性体４０が面直方向Ｄ１０ｂの結晶磁気異方性を有している。
【００８７】
図３に示す薄膜磁石１００では、磁性体４０が面直方向Ｄ１０ｂと平行な１つの方向に磁化されている。図５に示す薄膜磁石２００では、磁性体４０が、面直方向Ｄ１０ｂと平行な上方向Ｄ８１０ｂに磁化されている領域４０ｂと面直方向Ｄ１０ｂと平行で下方向Ｄ９１０ｂに磁化されている領域４０ａとを有する。
【００８８】
より詳細には、薄膜磁石２００では、図５に示すように、磁性体４０は、磁化の方向が面直方向Ｄ１０ｂと平行な下方向Ｄ９１０ｂすなわち酸化抑制層２０ｃから酸化抑制層２０ｂの方向に磁化された領域４０ａと、面直方向Ｄ１０ｂと平行な上方向Ｄ８１０ｂすなわち酸化抑制層２０ｂから酸化抑制層２０ｃの方向に磁化された領域４０ｂとを有している。
【００８９】
一般に、面直方向の結晶磁気異方性を有する薄膜磁石では、薄膜の厚さ方向に膜厚に反比例した反磁界が発生するため、磁化の大きさは、薄膜の厚さに大きく依存する。すなわち、膜厚が薄いほど薄膜磁石の磁化の大きさは小さくなる。そのため、磁性体４０から外部へ発生する磁束密度が低下しやすくなったり、磁化方向と反対の磁場での磁化反転が生じやすくなったりなどの性能の低下を招きやすい。
【００９０】
薄膜磁石２００では、磁性体４０での面直方向Ｄ１０ｂの磁化の方向が領域４０ａと領域４０ｂとで反対となっているため、面直方向Ｄ１０ｂのうちの下方向Ｄ９１０ｂに領域４０ａを貫通した磁束は、面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有する磁性体３０において面内方向Ｄ１０ａに貫通し、さらに、面直方向Ｄ１０ｂのうちの上方向Ｄ８１０ｂに領域４０ｂを貫通する。したがって、磁束が通る磁路長が長くなり反磁界の影響が小さくなるため、磁化は大きくなる。よって、薄膜磁石２００において、面直方向Ｄ１０ｂの磁化は大きくなるので、磁性体４０における磁化の方向は安定したものとなる。磁性体３０の代わりに軟磁性層を備えた構成でも磁性体４０における磁化の方向の安定は得られるが、熱処理の際に軟磁性層にその表面性の劣化、相互拡散による合金化、または粒子成長などに伴う磁気特性の劣化が生じる。これに対して、上述した薄膜磁石２００は、このような問題が生じない。
【００９１】
なお、一例として、磁性体４０において、磁性体層４１および磁性体層４３の積層方向Ｄ１（面直方向Ｄ１０ｂ）での厚さはそれぞれ２５０ｎｍ程度であり、中間層４２の積層方向Ｄ１（面直方向Ｄ１０ｂ）での厚さは５〜１００ｎｍ程度である。また、領域４０ａおよび領域４０ｂの面内方向Ｄ１０ａでの幅は、例えば、数μｍ程度である。
【００９２】
（実施の形態２）
［２−１．薄膜磁石の製造方法］
図６は、実施の形態２にかかる薄膜磁石３００の断面図である。図６において、図３に示す実施の形態１における薄膜磁石１００と同じ部分には同じ参照番号を付す。
【００９３】
図３に示す実施の形態１にかかる薄膜磁石１００では、磁性体３０の上方に磁性体４０が積層されている。図６に示す実施の形態２にかかる薄膜磁石３００では、磁性体３３０と磁性体３４０とが基板１０の同一の上面８１０上に形成されている。
【００９４】
図６に示すように、実施の形態２にかかる薄膜磁石３００では、１つの基板１０の上面８１０上に、面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有する薄膜磁石３００ａと、面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有する薄膜磁石３００ｂとが設けられている。
【００９５】
薄膜磁石３００ａは、基板１０の上面８１０上に設けられた酸化抑制層３２０ａと、酸化抑制層３２０ａの上面８３２０ａ上に設けられた磁性体３３０と、磁性体３３０の上面８３３０上に設けられた酸化抑制層３２０ｂとを有している。基板１０と酸化抑制層３２０ａと磁性体３３０と酸化抑制層３２０ｂとはこの順で積層方向Ｄ１に積層されている。磁性体３３０は、酸化抑制層３２０ａの上面８３２０ａ上に設けられた磁性体層３３１と、磁性体層３３１の上面８３３１上に設けられた中間層３３２と、中間層３３２の上面８３３２上に設けられた磁性体層３３３とを有している。磁性体層３３１と中間層３３２と磁性体層３３３とはこの順で積層方向Ｄ１に積層されている。磁性体層３３３の上面８３３３は磁性体３３０の上面８３３０を構成する。磁性体３３０は、面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有している。
【００９６】
中間層３３２は、磁性体層３３１よりも低い保磁力を有してかつ高い残留磁化を有する金属粒子３３２ｐを含んでいる。磁性体層３３１および磁性体層３３３には金属粒子３３２ｐが拡散している。拡散した金属粒子３３２ｐの濃度は、中間層３３２から遠ざかるにつれて減少する。
【００９７】
薄膜磁石３００ｂは、基板１０の上面８１０上に設けられた酸化抑制層３２０ｃと、酸化抑制層３２０ｃの上面８３２０ｃに設けられた磁性体３４０と、磁性体３４０の上面８３４０に設けられた酸化抑制層３２０ｄとを有している。基板１０と酸化抑制層３２０ｃと磁性体３４０と酸化抑制層３２０ｄとはこの順で積層方向Ｄ１に積層されている。磁性体３４０は、酸化抑制層３２０ｃの上面８３２０ｃに設けられた磁性体層３４１と、磁性体層３４１の上面８３４１上に設けられた中間層３４２と、中間層３４２の上面８３４２に設けられた磁性体層３４３とを有している。磁性体層３４１と中間層３４２と磁性体層３４３とはこの順で積層方向Ｄ１に積層されている。磁性体層３４３の上面８３４３は磁性体３４０の上面８３４０を構成する。磁性体３４０は、面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有している。
【００９８】
中間層３４２は、磁性体層３４１よりも低い保磁力を有してかつ高い残留磁化を有する金属粒子３４２ｐを含んでいる。磁性体層３４１および磁性体層３４３には金属粒子３４２ｐが拡散している。拡散した金属粒子３４２ｐの濃度は、中間層３４２から遠ざかるにつれて減少する。
【００９９】
このような構成により、配向の異なる磁性体３３０および磁性体３４０が１回の製造工程において同一面内に形成されるので、面内方向Ｄ１０ａおよび面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有する薄膜磁石３００を同時に提供することができる。
【０１００】
［２−２．薄膜磁石の製造方法］
以下、薄膜磁石３００の製造方法について説明する。図７Ａから図７Ｊは薄膜磁石３００の製造工程を示す断面図である。
【０１０１】
薄膜磁石３００の製造では、実施の形態１にかかる薄膜磁石１００の製造と同様、まず、基板１０を用意する。基板１０には、例えば、上述したように絶縁体であるＳｉＯ２よりなる熱酸化膜が設けられた表面を有するＳｉ基板を用いる。
【０１０２】
次に、図７Ａに示すように、基板１０の上面８１０に酸化抑制層３２０ａおよび酸化抑制層３２０ｃとなる酸化抑制層４２０ａを薄膜工法により形成する。酸化抑制層３２０ａと酸化抑制層３２０ｃとは、同一の材料および工法により酸化抑制層４２０ａとして同時に一体に形成される。
【０１０３】
酸化抑制層４２０ａは、Ｔａをスパッタリングにより着膜したものである。このとき、基板１０の上面８１０上に着膜した酸化抑制層４２０ａは、アモルファス状態である。なお、酸化抑制層３２０ａ（４２０ａ）と酸化抑制層３２０ｂと酸化抑制層３２０ｃ（４２０ａ）と酸化抑制層３２０ｄに含まれる金属は、Ｔａに限らず、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、およびＭｏの少なくとも一つを含む構成であってもよい。
【０１０４】
続けて、酸化抑制層４２０ａの上面８４２０ａ上に、磁性体層３３１および磁性体層３４１となる磁性体層４３１を薄膜工法により形成する。磁性体層３３１と磁性体層３４１とは、同一の材料および同一の工法により磁性体層４３１として同時に一体に形成される。
【０１０５】
磁性体層４３１は、ＳｍｘＣｏｙをスパッタリングにより着膜したものである。磁性体層４３１を形成するときには、基板１０の表面温度を４００℃以下に設定する。これにより、磁性体層４３１は、アモルファス状態で維持される。
【０１０６】
尚、ＳｍｘＣｏｙの着膜には組成調整された合金を用いてもよいし、単体のＳｍ金属と単体のＣｏ金属をそれぞれの電力の比率を調整し同時スパッタ（コ・スパッタ）し組成制御された合金を用いてもよいし、単体のＳｍ金属と単体のＣｏ金属を厚みの比率を変えて組成制御する超格子構造とした合金を用いてもよい。尚、超格子構造とする場合は、Ｓｍ金属層、Ｃｏ金属層からなる超格子層がアモルファス状態となるように形成する必要があり、１ｎｍ以下の超格子構造とすることが好ましい。
【０１０７】
次に、図７Ｂに示すように、薄膜磁石３００ｂが形成される領域における磁性体層４３１の上面８４３１の部分８４３１ｂ上に、メタルマスク３５０を配置する。そして、図７Ｃに示すように、メタルマスク３５０が配置されていない磁性体層４３１の上面８４３１の部分８４３１ａ上に、中間層３３２となる中間層４３２を薄膜工法で形成する。中間層４３２は、Ｃｏをスパッタリングにより着膜したものである。
【０１０８】
中間層４３２を形成するときも、磁性体層４３１を形成するときと同様に、基板１０の温度は４００℃以下にする。これにより、磁性体層４３１の結晶化を抑制し、磁性体層４３１をアモルファス状態で維持することができる。さらに低温で形成することで高温でのメタルマスク３５０の構成材料と基板１０との熱膨張の差によるマスクのズレやメタルマスク３５０の温度反りによるパターン精度低下の影響を最小化できる。なお、中間層４３２を構成するＣｏは結晶化し、（１１０）方向に配向している。
【０１０９】
次に、図７Ｄに示すように、メタルマスク３５０を除去した後、薄膜磁石３００ａが形成される領域である中間層４３２の上面８４３２上にメタルマスク３６０を配置する。そして、図７Ｅに示すように、メタルマスク３６０が配置されていない磁性体層４３１の上面８４３１の部分８４３１ｂ上に中間層３４２となる中間層４４２を薄膜工法で形成する。中間層４４２は、Ｃｕをスパッタリングにより着膜したものである。図では中間層４３２、４４２は境界部分Ｐ３００において互いに隣り合っているが間隔をあけても良いし一部中間層が重なっても良い。
【０１１０】
中間層４４２を形成するときも、磁性体層４３１を形成するときと同様に、基板１０の温度は４００℃以下にする。これにより、磁性体層４３１の結晶化を抑制し、磁性体層４３１をアモルファス状態で維持することができる。さらに低温で形成することでメタルマスク３６０と基板１０間の熱膨張によるマスクのズレの影響を最小化できる。なお、中間層４４２を構成するＣｕは結晶化し、（１１１）方向に配向している。
【０１１１】
次に、図７Ｆに示すように、メタルマスク３６０を除去する。その後、図７Ｇに示すように、中間層４３２の上面８４３２と中間層４４２の上面８４４２上に、磁性体層３３３および磁性体層３４３となる磁性体層４３３を薄膜工法で形成する。磁性体層３３３と磁性体層３４３とは、同一の材料および同一の工法により磁性体層４３３として同時に一体に形成される。
【０１１２】
磁性体層４３３は、ＳｍｘＣｏｙをスパッタリングにより着膜したものである。磁性体層４３３を形成するときも、磁性体層４３１を形成するときと同様、基板１０の温度は４００℃以下にする。これにより、磁性体層３３３の結晶構造は、アモルファス状態で維持される。
【０１１３】
なお、一例として、磁性体層４３１、中間層４３２および磁性体層４３３を形成する際の温度は室温であり、これらの層の形成の開始時の基板１０の表面温度は１６℃〜２５℃であってもよい。
【０１１４】
次に、図７Ｇに示すように、磁性体層４３３の上面８４３３上に酸化抑制層３２０ｂおよび酸化抑制層３２０ｄとなる酸化抑制層４２０ｂを薄膜工法で形成する。酸化抑制層３２０ｂと酸化抑制層３２０ｄとは、同一の材料および工法により酸化抑制層４２０ｂとして同時に一体に形成される。
【０１１５】
酸化抑制層４２０ｂは、酸化抑制層４２０ａと同様、Ｔａをスパッタリングにより着膜したものである。このとき、磁性体層４３３の上面８４３３上に着膜した酸化抑制層４２０ｂは、アモルファス状態である。
【０１１６】
次に、図７Ｈに示すように、酸化抑制層４２０ｂの上面８４２０ｂ上にレジスト３７０を配置する。レジスト３７０は、中間層４３２と中間層４４２との境界部分Ｐ３００を含まない領域、すなわち、薄膜磁石３００ａおよび薄膜磁石３００ｂが最終的に形成される領域の酸化抑制層４２０ｂの上面８４２０ｂ上に配置される。レジスト３７０から酸化抑制層４２０ｂの上面８４２０ｂの部分８４２０ｅが露出する。
【０１１７】
続けて、図７Ｉに示すように、レジスト３７０が配置されなかった領域すなわちレジスト３７０から露出する酸化抑制層４２０ｂの上面８４２０ｂの部分８４２０ｅから、中間層４３２と中間層４４２の境界部分Ｐ３００を含むように、酸化抑制層４２０ａと磁性体層４３１と中間層４３２と中間層４４２と磁性体層４３３と酸化抑制層４２０ｂとを貫通して基板１０の上面８１０まで達する孔３８０をエッチングにより形成する。孔３８０により、酸化抑制層４２０ａは酸化抑制層３２０ａ、３２０ｃに分離し、磁性体層４３１は磁性体層３３１、３４１に分離し、中間層４３２、４４２は互いに離れてそれぞれ中間層３３２、３４２となり、磁性体層４３３は磁性体層３３３、３４３に分離し、酸化抑制層４２０ｂは酸化抑制層３２０ｂ、３２０ｄに分離する。これにより、酸化抑制層３２０ａと磁性体層３３１と中間層３３２と磁性体層３３３と酸化抑制層３２０ｂとを有する薄膜磁石３００ａが、酸化抑制層３２０ｂと磁性体層３４１と中間層３４２と磁性体層３４３と酸化抑制層３２０ｄとを有する薄膜磁石３００ｂから分離される。このときのエッチングは、ウェットエッチングを用いてもよいし、反応性イオンエッチング、イオンミリングなどのドライエッチングを用いてもよい。
【０１１８】
次に、図７Ｊに示すように、レジスト３７０をレジスト剥離剤やアッシングなどにより酸化抑制層３２０ｂ、３２０ｄの上面８３２０ｂ、８３２０ｄから剥離する。これにより、薄膜磁石３００ａにおいては、基板１０上に、酸化抑制層２０ａと、磁性体層３３１と、中間層３３２と、磁性体層３３３と、酸化抑制層２０ｂとが積層された構成が形成される。また、薄膜磁石３００ｂにおいては、基板１０上に、酸化抑制層３２０ｃと、磁性体層３４１と、中間層３４２と、磁性体層３４３と、酸化抑制層３２０ｄとが積層された構成が形成される。
【０１１９】
次に、上述のように薄膜磁石３００ａと薄膜磁石３００ｂとが形成された基板１０を、熱処理により結晶化する。熱処理の条件は、上述した実施の形態１にかかる薄膜磁石１００の熱処理の条件と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１２０】
尚、レジスト３７０は感光性の有機レジストを前提として記載しているが、非磁性体の金属材料や酸化物材料等の無機材料をマスク蒸着などによりパターニング形成し、この無機材料をレジストの代替として用いることも可能である。このようにすれば、パターニング後にレジストを剥離する行程を省くことが可能となり、薄膜形成、パターニング、熱処理工程を真空雰囲気を破ることなく工程を進めることができ、磁石３３０と磁石３４０間の孔３８０の側面に露出した磁石３３０、３４０の酸化を抑制することが出来るためより好ましい。
【０１２１】
非磁性体の金属材料として例えば、ＴａやＷ、非磁性体の酸化物としてＳｉＯ２などを用いることが出来るが、後の行程であるエッチング時の選択性を考慮して材料を選定すればよい。尚、非磁性体の金属材料として酸化抑制層３２０ｂ、３２０ｄと同一材料を用いることもできるが、この場合、エッチング後にも３２０ｂ、３２０ｄが酸化抑制層として機能するだけの膜厚が残る必要がある。
【０１２２】
熱処理を行うことにより、中間層３３２を構成するＣｏの金属粒子は、磁性体層３３１および磁性体層３３３へ拡散する。また、磁性体層３３１および磁性体層３３３は結晶化し、このとき、中間層３３２の配向に応じて配向する。上述のように、（１１０）方向に配向したＣｏを中間層３３２に用いた場合、熱処理後の薄膜磁石１００において、磁性体層３３１および磁性体層３３３は、六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（１１−２０）面が基板１０の基板面に対して平行となるように配向する。したがって、磁性体層３３１および磁性体層３３３は、面内方向に結晶磁気異方性を有することとなる。
【０１２３】
また、熱処理を行うことにより、中間層３４２を構成するＣｕの金属粒子は、磁性体層３４１および磁性体層３４３へ拡散する。また、磁性体層３４１および磁性体層３４３は結晶化し、このとき、中間層３４２の配向に応じて配向する。上述のように、（１１１）方向に配向したＣｕを中間層３４２に用いた場合、熱処理後の薄膜磁石１００において、磁性体層３４１および磁性体層３４３は、六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（０００１）面が基板１０の基板面に対して平行となるように配向する。したがって、磁性体層３４１および磁性体層３４３は、面直方向に結晶磁気異方性を有することとなる。
【０１２４】
以上のように、熱処理を行う工程により、中間層３３２の下方に形成された磁性体層３３１と、中間層３３２と、中間層３３２の上方に形成された磁性体層３３３とは、磁性体３３０を構成し、中間層３４２の下方に形成された磁性体層３４１と、中間層３４２と、中間層３４２の上方に形成された磁性体層３４３とは、磁性体３４０を構成する。磁性体３３０は、基板１０の面８１０に対して平行である面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有し、磁性体３４０は、基板１０の面８１０に対して垂直である面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有する。
【０１２５】
その後、磁性体３３０および磁性体３４０の着磁を行う。着磁の方法は、磁化の方向と平行に磁性体３３０、３４０中を磁束が貫通するように、磁性体３３０、３４０に対して磁界を印加する。
【０１２６】
一般的に磁性体の磁化が困難な軸方向への磁気飽和に必要な磁界は磁化が容易な軸方向と比較し十分大きいため、例えば面内磁気異方性を持つ磁性体３３０の磁化が困難な軸方向（面直方向Ｄ１０ｂ）の磁気飽和に必要な磁界は、面直磁気異方性を持つ磁性体３４０の磁化が容易な軸方向（面直方向Ｄ１０ｂ）の磁気飽和に必要な磁界より十分大きく、磁性体４０の磁化が困難な軸方向（面内方向Ｄ１０ａ）の磁気飽和に必要な磁界は、磁性体３０の磁化が容易な軸方向（面内方向Ｄ１０ａ）の磁気飽和に必要な磁界より十分大きい。従って、磁性体３３０および磁性体３４０のそれぞれの磁化が容易な軸方向の保磁力を比較し、保磁力が大きい方の磁性体の磁化が容易な軸方向から着磁すれば良い。また磁性体３３０の磁化が容易な軸方向（面内方向Ｄ１０ａ）と磁性体３４０の磁化が容易な軸方向（面直方向Ｄ１０ｂ）の保磁力が等しい場合は、磁性体３４０の方が反磁界の影響で飽和に必要な磁界が大きくなるため、磁性体３４０から着磁すれば良い。
【０１２７】
また、磁性体３３０に対して着磁を行う場合は、磁性体３３０の磁気飽和に必要な磁界以上で且つ磁性体３４０の保磁力よりも小さい磁束で着磁を行う方が好ましい。
【０１２８】
上述の製造方法により、磁性体３３０は面内方向Ｄ１０ａに磁界を発生し、磁性体３４０は面直方向Ｄ１０ｂに磁界を発生する。
【０１２９】
なお、磁気飽和に必要な磁界の大小関係は、ＳｍとＣｏとの組成比率や、結晶配向性、粒子径、添加物などの様々な条件やその組み合わせによって、面内方向Ｄ１０ａと面直方向Ｄ１０ｂとで上述した順序とは逆になるが、そのときは着磁の順序も逆にしてもよい。
【０１３０】
なお、実施の形態１では熱処理と磁化処理を別々に行うが、熱処理と着磁処理を同時に行ってもよい。
【０１３１】
［２−３．効果等］
以上、実施の形態２にかかる薄膜磁石３００では、配向の異なる磁性体３３０および磁性体３４０が同一面８１０内に形成されるので、面内方向Ｄ１０ａおよび面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有する薄膜磁石３００を同時に得ることができる。
【０１３２】
（実施の形態３）
図８は実施の形態３にかかる電子デバイス１００１の概略図である。電子デバイス１００１は実施の形態１、２における薄膜磁石１００（２００、３００）を備える。電子デバイス１００１は、例えば、センサ、アクチュエータ、モータである。
【０１３３】
以上、本開示の実施の形態に係る薄膜磁石について説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。
【０１３４】
例えば、上述した実施の形態では、磁性体層を構成する材料としてＲ（希土類元素）−Ｃｏ（コバルト）化合物の具体例としてＳｍｘＣｏｙを用いたが、磁性体層を構成する材料はこれに限られず、希土類元素としてＰｒ、Ｎｄ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄを用いても良い。また、ＳｍｘＣｏｙのＣｏとの一部をＣｕとＦｅに置き換えた材料を用いてもよいし、添加物としてＺｒなどを混入させた材料を用いてもよい。また、Ｃｏとの代わりにＦｅを用い、Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎ３としてもよい。
【０１３５】
また、酸化抑制層は、上述したようにＴａを含む材料に限らず、Ｔａの代わりに、Ｎｂ、ＷまたはＭｏを含んでいてもよい。また、全ての酸化抑制層に同一の材料を使用してもよいし、互いに異なる材料を使用してもよい。
【０１３６】
また、基板は、ＳｉＯ２よりなる熱酸化膜が形成された表面を有するＳｉ基板に限らず、例えば、耐熱ガラス、サファイア基板、もしくはＭｇＯ基板などの単結晶基板、セラミック（Ａｌ２Ｏ３やＺｒＯ２、ＭｇＯを主成分としたもの）基板、またはセラミック基板上に耐熱ガラスグレーズを形成したものであってもよい。
【０１３７】
また、酸化抑制層と磁性体層中間層は、上述した実施の形態に示したようにスパッタリングにより形成されてもよいし、他の方法により形成されてもよい。また、熱処理の温度は、上述した温度に限らず、材料に応じて適宜変更してもよい。
【０１３８】
また、実施の形態１、２では、薄膜磁石すなわち磁性材料を例として上述した構成および製造方法について説明したが、磁性材料に限らず、例えば、圧電材料などの他の材料についても、上述した構成および製造方法を適用してもよい。
【０１３９】
また、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【０１４０】
上述のように、実施の形態１にかかる薄膜磁石１００は、基板１０と、基板１０上に形成されたアモルファス状態の酸化抑制層２０ａと、酸化抑制層２０ａ上に形成された磁性体３０と、磁性体３０上に形成されたアモルファス状態の酸化抑制層２０ｂと、酸化抑制層２０ｂ上に形成された磁性体４０と、磁性体４０上に形成されたアモルファス状態の酸化抑制層２０ｃとを備える。磁性体３０は、酸化抑制層２０ａ上に形成された磁性体層３１と、磁性体層３１上に形成された中間層３２と、中間層３２上に形成された磁性体層３３とを有する。中間層３２は金属粒子３２ｐを含む。磁性体４０は、酸化抑制層２０ｂ上に形成された磁性体層４１と、磁性体層４１上に形成された中間層４２と、中間層４２上に形成された磁性体層４３とを有する。中間層４２は金属粒子４２ｐを含む。磁性体３０と磁性体４０のうちの一方の磁性体は、基板１０の面８１０に対して平行である面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有する。磁性体３０と磁性体４０のうちの他方の磁性体は、基板１０の面８１０に対して垂直である面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有している。
【０１４１】
この構成によれば、配向の異なる磁性体３０および磁性体４０が１回の製造工程において積層されるので、面内方向Ｄ１０ａおよび面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性をそれぞれ有する磁性体３０、４０が同一の基板１０に積層された薄膜磁石１００を形成することができる。また、エネルギー積が高く、保磁力が必要十分に大きいと共に残留磁束密度が大きい薄膜磁石１００を形成することができる。
【０１４２】
また、酸化抑制層２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｗ（タングステン）、およびＭｏ（モリブデン）の少なくとも一つを含んでいてもよい。
【０１４３】
この構成によれば、酸化抑制機能の高い酸化抑制層２０ａ、２０ｂ、２０ｃを形成することができる。
【０１４４】
実施の形態２にかかる薄膜磁石３００は、基板１０と、基板１０上に形成されたアモルファス状態の酸化抑制層３２０ａと、酸化抑制層３２０ａ上に形成された磁性体３３０と、磁性体３３０上に形成されたアモルファス状態の酸化抑制層３２１ｂと、基板１０上に形成されたアモルファス状態の酸化抑制層３２０ｃと、酸化抑制層３２０ｃ上に形成された磁性体３４０と、磁性体３４０上に形成されたアモルファス状態の酸化抑制層３２０ｄとを備える。磁性体３３０は、酸化抑制層３２０ａ上に形成された磁性体層３３１と、磁性体層３３１上に形成された中間層３３２と、中間層３３２上に形成された磁性体層３３３とを有する。中間層３３２は金属粒子３３２ｐを含む。磁性体３４０は、酸化抑制層３２０ｃ上に形成された磁性体層３４１と、磁性体層３４１上に形成された中間層３４２と、中間層３４２上に形成された磁性体層３４３とを有する。中間層３４２は金属粒子３４２ｐを含む。磁性体３３０および磁性体３４０のうちの一方の磁性体は、基板１０の面８１０に対して平行である面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有する。磁性体３３０と磁性体３４０のうちの他方の磁性体は、基板１０の面８１０に対して垂直である面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有している。
【０１４５】
この構成によれば、配向の異なる磁性体３３０および磁性体３４０が１回の製造工程において同一の面内に形成されるので、面内方向Ｄ１０ａおよび面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有する薄膜磁石３００を１回の製造工程において形成することができる。
【０１４６】
また、酸化抑制層３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄは、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｗ（タングステン）、およびＭｏ（モリブデン）の少なくとも一つを含んでいてもよい。
【０１４７】
この構成によれば、酸化抑制機能の高い酸化抑制層３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄを形成することができる。
【０１４８】
また、中間層３２（３３２）と中間層４２（３４２）のうちの一方は、（１１０）方向に配向した立方晶構造の結晶または（１１−２０）方向に配向した六方晶構造の結晶で構成されていてもよく、中間層３２（３３２）と中間層４２（３４２）のうちの他方は、（１１１）方向に配向した立方晶構造の結晶または（０００１）方向に配向した六方晶構造の結晶で構成されてもよい。
【０１４９】
この構成によれば、中間層３２、４２（３３２、３４２）の配向に応じて、磁性体層３１、３３、４１、４３（３３１、３３３、３４１、３４３）の配向を面内方向Ｄ１０ａまたは面直方向Ｄ１０ｂに容易に制御することができる。
【０１５０】
また、上記（１１０）方向に配向した立方晶構造の結晶または（１１−２０）方向に配向した六方晶構造の結晶は、Ｃｏ（コバルト）およびＦｅ（鉄）の少なくともいずれかを含む結晶であり、上記（１１１）方向に配向した立方晶構造または（０００１）方向に配向した六方晶構造の結晶は、Ｔｉ（チタン）またはＺｒ（ジルコニウム）を含む結晶であってもよい。
【０１５１】
この構成によれば、中間層３２、４２（３３２、３４２）にＣｏを用いることにより、磁性体層３１、３３、４１、４３（３３１、３３３、３４１、３４３）の配向を面内方向Ｄ１０ａに容易に制御することができる。また、中間層３２、４２（３３２、３４２）にＣｕを用いることにより、磁性体層３１、３３、４１、４３（３３１、３３３、３４１、３４３）の配向を面直方向Ｄ１０ｂに容易に制御することができる。
【０１５２】
また、金属粒子３２ｐ（３３２ｐ）は、磁性体層３１（３３１）中と磁性体層３３、（３３３）中とに拡散しており、磁性体層３１（３３１）中と磁性体層３３、（３３３）中とでの金属粒子３２ｐ（３３２ｐ）の濃度は中間層３２（３３２）から遠ざかるにつれて減少していてもよい。さらに、金属粒子４２ｐ（３４２ｐ）は、磁性体層４１（３４１）中と磁性体層４３（３４３）中とに拡散しており、磁性体層４１（３４１）中と磁性体層４３（３４３）中とでの金属粒子４２ｐ（３４２ｐ）の濃度は中間層４２（３４２）から遠ざかるにつれて減少していてもよい。
【０１５３】
この構成によれば、中間層３２、４２（３３２、３４２）を構成する金属粒子３２ｐ、４２ｐ（３３２ｐ、３４２ｐ）の拡散により、中間層３２、４２（３３２、３４２）の配向に応じて、磁性体層３１、３３、４１、４３（３３１、３３３、３４１、３４３）の配向を面内方向Ｄ１０ａまたは面直方向Ｄ１０ｂに容易に制御することができる。
【０１５４】
また、磁性体３０（３３０）と磁性体４０（３４０）のうちの上記一方の磁性体は、面内方向Ｄ１０ａにおいて等方に結晶磁気異方性を生じるように結晶が配置されていてもよい。
【０１５５】
この構成によれば、同一の基板１０において、面内方向Ｄ１０ａおよび面直方向Ｄ１０ｂの任意の方向に保磁力の大きい薄膜磁石１００（３００）を同時に形成することができる。
【０１５６】
また、中間層３２（３３２）は、磁性体層３１（３３１）よりも結晶化温度が低く、中間層４２、（３４２）は、磁性体層４１（３４１）よりも結晶化温度が低くてもよい。
【０１５７】
この構成によれば、中間層３２、４２（３３２、３４２）を結晶化しても、磁性体層３１、４１（３３１、３４１）をアモルファス状態で維持することができる。
【０１５８】
また、磁性体層３１、３３、４１、４３（３３１、３３３、３４１、３４３）はＳｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ内の１つと、Ｃｏとを含んでいてもよい。
【０１５９】
この構成によれば、Ｓｍを含む材料、例えば、ＳｍｘＣｏｙを磁性体層３１、３３、４１、４３（３３１、３３３、３４１、３４３）に使用することにより、エネルギー積の高い薄膜磁石を提供することができる。
【０１６０】
また、薄膜磁石１００は以下の方法で作成することができる。まず、基板１０上に、アモルファス状態の酸化抑制層２０ａを形成する。酸化抑制層２０ａ上に、アモルファス状態の磁性体層３１を形成する。磁性体層３１上に、金属粒子３２ｐを含む中間層３２を形成する。中間層３２上に、アモルファス状態の磁性体層３３を形成する。磁性体層３３上に、アモルファス状態の酸化抑制層２０ｂを形成する。酸化抑制層２０ｂ上に、アモルファス状態の磁性体層４１を形成する。磁性体層４１上に、金属粒子４２ｐを含む中間層４２を形成する。中間層４２上に、アモルファス状態の磁性体層４３を形成する。磁性体層４３の上に、アモルファス状態の酸化抑制層２０ｃを形成する。酸化抑制層２０ａ、２０ｂ、２０ｃと磁性体層３１、３３、４２、４３と中間層３２、４２に熱処理を行う。熱処理により、磁性体層３１、３３と中間層３２とは磁性体３０を構成する。磁性体層４１、４３と中間層４２とは磁性体４０を構成する。磁性体３０と磁性体４０ののうちの一方の磁性体は基板１０の面８１０に対して平行である面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有しする。磁性体３０と磁性体４０のうちの他方の磁性体は、基板１０の面８１０に対して垂直である面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有する。
【０１６１】
この構成によれば、配向の異なる磁性体３０、４０が１回の製造工程において積層されるので、面内方向Ｄ１０ａおよび面直方向Ｄ１０ｂに磁気異方性を有する磁性体３０、４０が同一の基板１０に積層された薄膜磁石１００を形成することができる。また、エネルギー積が高く、保磁力が必要十分に大きいと共に残留磁束密度が大きい薄膜磁石１００を形成することができる。
【０１６２】
また、中間層３２と中間層４２のうちの一方の中間層を、（１１０）方向に配向した立方晶構造の結晶または（１１−２０）方向に配向した六方晶構造の結晶で形成してもよく、中間層３２と中間層４２のうちの他方の中間層を、（１１１）方向に配向した立方晶構造の結晶または（０００１）方向に配向した六方晶構造の結晶で形成してもよい。
【０１６３】
この構成によれば、中間層３２、４２の配向に応じて、磁性体層３１、３３、４１、４３の配向を面内方向Ｄ１０ａまたは面直方向Ｄ１０ｂに容易に制御することができる。
【０１６４】
また、磁性体層３１、３３、４１、４３を形成する工程において、磁性体層３１、３３、４１、４３はＳｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄの内の少なくとも１つと、Ｃｏとを含む材料で形成されてもよい。
【０１６５】
この構成によれば、Ｓｍを含む材料、例えば、ＳｍｘＣｏｙを磁性体層３１、３３、４１、４３に使用することにより、エネルギー積の高い薄膜磁石１００を得ることができる。
【０１６６】
また、磁性体層３１、３３、４１、４３を形成する工程において、磁性体層３１、３３、４１、４３をアモルファス状態に形成し、中間層３２、４２を形成する工程において、中間層３２、４２を結晶化させて形成し、熱処理により磁性体層３１、３３、４１、４３を結晶化させてもよい。
【０１６７】
この構成によれば、中間層３２、４２の配向に応じて、磁性体層３１、３３、４１、４３の配向を容易に制御することができる。
【０１６８】
また、磁性体層３１、３３、４１、４３を形成する工程において、基板１０の表面温度を４００℃以下として磁性体層３１、３３、４１、４３を形成してもよく、中間層３２、４２を形成する工程において、基板１０の表面温度を４００℃以下として中間層３２、４２を形成してもよく、熱処理において、基板１０の表面温度を５００℃以上として酸化抑制層２０ａ、２０ｂ、２０ｃと磁性体層３１、３３、４１、４３と中間層３２、４２に熱処理を行ってもよい。
【０１６９】
この構成によれば、中間層３２を形成するときに、中間層３２を結晶化し、磁性体層３１をアモルファス状態で維持することができる。また、中間層４２を形成するときに、中間層４２を結晶化し、磁性体層４１をアモルファス状態で維持することができる。したがって、中間層３２の配向に応じて、磁性体層３１、３３の配向を容易に制御することができる。また、中間層４２の配向に応じて、磁性体層４１、４３の配向を容易に制御することができる。
【０１７０】
また、薄膜磁石３００は以下の方法で作製することができる。基板１０上に、アモルファス状態の酸化抑制層４２０ａを形成する。酸化抑制層４２０ａ上に、アモルファス状態の磁性体層４３１を形成する。磁性体層４３１上の一部に、金属粒子３３２ｐを含む中間層４３２を形成する。磁性体層４３１上に、金属粒子３４２ｐを含む中間層４４２を形成する。中間層４３２、４４２上に、アモルファス状態の磁性体層４３３を形成する。磁性体層４３３上に、アモルファス状態の酸化抑制層４２０ｂを形成する。酸化抑制層４２０ａ、４２０ｂと磁性体層４３１、４３３とを貫通する孔３８０を形成する。孔３８０を形成した後、酸化抑制層４２０ａ、４２０ｂと磁性体層４３１、４３３と中間層４３２、４４２に熱処理を行う。熱処理により、中間層３３２の下方に位置する磁性体層４３１の部分（磁性体層３３１）と、中間層３３２と、中間層３３２の上方に位置する磁性体層４３３の部分（磁性体層３３３）とは磁性体３３０を構成する。中間層３４２の下方に位置する磁性体層４３１の部分（磁性体層３４１）と、中間層３４２と、中間層３４２の上方に位置する磁性体層４３３の部分（磁性体層３４３）とは磁性体３４０を構成する。磁性体３３０、３４０のうちの一方の磁性体は、基板１０の面８１０に対して平行である面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有する。磁性体３３０、３４０のうちの他方の磁性体は、基板１０の面８１０に対して垂直である面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有する。
【０１７１】
この構成によれば、配向の異なる磁性体３３０、３４０が１回の製造工程において同一面内に形成されるので、面内方向Ｄ１０ａおよび面直方向Ｄ１０ｂに磁気異方性を有する薄膜磁石３００を１回の製造工程において形成することができる。
【０１７２】
また、中間層３３２、３４２のうちの一方の中間層を、（１１０）方向に配向した立方晶構造の結晶または（１１−２０）方向に配向した六方晶構造の結晶で形成してもよく、中間層３３２、３４２のうちの他方の中間層を、（１１１）方向に配向した立方晶構造の結晶または（０００１）方向に配向した六方晶構造の結晶で形成してもよい。
【０１７３】
この構成によれば、中間層３３２、３４２の配向に応じて、磁性体層３３１、３３３、３４１、３４３の配向を面内方向Ｄ１０ａまたは面直方向Ｄ１０ｂに容易に制御することができる。
【０１７４】
また、磁性体層４３１、４３３を形成する工程において、磁性体層４３１、４３３は、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄの内の少なくとも１つと、Ｃｏとを含む材料で形成されてもよい。
【０１７５】
この構成によれば、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄの内の少なくとも１つと、Ｃｏとを含む材料、例えば、ＳｍｘＣｏｙを磁性体層４３１、４３３に使用することにより、エネルギー積の高い薄膜磁石３００を提供することができる。
【０１７６】
中間層４３２、４４２を形成する工程において、中間層４３２、４４２を結晶化させて形成し、熱処理により磁性体層３３１、３３３、３４１、３４３を結晶化させてもよい。
【０１７７】
この構成によれば、中間層３３２、３４２の配向に応じて、磁性体層３３１、３３３、３４１、３４３の配向を容易に制御することができる。
【０１７８】
また、磁性体層４３１、４３３を形成する工程において、基板１０の表面温度を４００℃以下として磁性体層４３１、４３３を形成してもよく、中間層４３２、４４２を形成する工程において、基板１０の表面温度を４００℃以下として中間層４３２、４４２を形成してもよい。熱処理を行う工程において、基板１０の表面温度を５００℃以上として酸化抑制層３２０ａ〜３２０ｄと磁性体層３３１、３３３、３４１、３４３と中間層３３２、３４２とに熱処理を行ってもよい。
【０１７９】
この構成によれば、中間層３３２、３４２を形成するときに、中間層３３２、３４２を結晶化し、磁性体層３３１と磁性体層３３３をアモルファス状態で維持することができる。中間層３３２、３４２の配向に応じて、磁性体層３３１、３３３、３４１、３４３の配向を容易に制御することができる。
【０１８０】
また、中間層４４２は中間層４３２に境界部分Ｐ３００で隣り合っていてもよい。この場合、孔３８０は、境界部分Ｐ３００を含むように、酸化抑制層４２０ａ、４２０ｂと磁性体層４３１、４３３と中間層４３２、４４２とを貫通してもよい。
【０１８１】
（実施の形態４）
［４−１．薄膜磁石の構成］
図９は実施の形態４にかかる薄膜磁石１００ａの断面図である。図９において、図１Ａに示す実施の形態１にかかる薄膜磁石１と同じ部分には同じ参照番号を付す。薄膜磁石１００ａは図１Ａに示す実施の形態１における薄膜磁石１と同じ構成を有する。
【０１８２】
［４−２．薄膜磁石の製造方法］
以下、実施の形態４にかかる薄膜磁石１００ａの製造方法について説明する。図１０は薄膜磁石１００ａの製造工程を示すフローチャートである。
【０１８３】
図１０に示すように、薄膜磁石１００ａの製造では、まず、基板１０を用意する（ステップＳ１０）。基板１０には、例えば、上述したようにＳｉＯ２よりなる熱酸化膜が形成された表面を有するＳｉ基板を用いる。
【０１８４】
次に、基板１０の上面８１０上に酸化抑制層２０ａを薄膜工法により形成する（ステップＳ１１）。酸化抑制層２０ａは、Ｔａをスパッタリングにより着膜したものである。このとき、基板１０の上面８１０上に着膜した酸化抑制層２０ａは、アモルファス状態である。なお、酸化抑制層２０ａおよび酸化抑制層２０ｂに含まれる金属は、Ｔａに限らず、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、およびＭｏの少なくとも一つを含む構成であってもよい。
【０１８５】
次に、酸化抑制層２０ａの上面８２０ａ上に磁性体層３１を薄膜工法により形成する（ステップＳ１２）。磁性体層３１は、ＳｍｘＣｏｙをスパッタリングにより着膜したものである。磁性体層３１を形成するときには、基板１０の表面温度を４００℃以下に設定する。基板１０の表面温度を４００℃以下とするのは、磁性体層３１をアモルファス状態とするために、ＳｍｘＣｏｙの結晶化温度未満の温度で磁性体層３１を形成する必要があるからである。
【０１８６】
なお、基板１０の表面温度は、同一の熱容量を有した基板に熱電対を埋め込み基板の温度を事前に測定した結果に基づいて設定する。基板１０の温度の下限は、スパッタリングの反応速度、および冷却能力を考慮して室温としてもよい。また、冷却能力を有する装置を用いる場合には、基板１０の温度の下限を室温より低温としてもよい。
【０１８７】
このように、基板１０の温度をＳｍｘＣｏｙの結晶化温度未満に設定することにより、ＳｍｘＣｏｙをスパッタリングで着膜した直後の磁性体層３１の結晶構造は、アモルファス状態となる。
【０１８８】
次に、磁性体層３１の上面８３１上に中間層３２を薄膜工法で形成する（ステップＳ１３）。中間層３２は、Ｃｏをスパッタリングにより着膜したものである。中間層３２を形成するときも、磁性体層３１を形成するときと同様に、基板１０の温度は４００℃以下にする。これにより、磁性体層３１の結晶化を抑制し、磁性体層３１をアモルファス状態に維持することができる。なお、中間層３２を構成するＣｏは結晶化し、（１１０）方向に配向している。Ｃｏを（１１０）方向に配向するようにＣｏを結晶化させるには、スパッタリングの形成条件を制御することでできる。
【０１８９】
次に、中間層３２の上面８３２上に磁性体層３３を薄膜工法で形成する（ステップＳ１４）。磁性体層３３は、ＳｍｘＣｏｙをスパッタリングにより着膜したものである。磁性体層３３を形成するときも、磁性体層３１を形成するときと同様、基板１０の温度は４００℃以下にする。これにより、ＳｍｘＣｏｙをスパッタリングで着膜した直後の磁性体層３３の結晶構造は、アモルファス状態となる。
【０１９０】
なお、一例として、磁性体層３１、中間層３２、および磁性体層３３を形成する際の温度は室温であり、これらの層の形成開始時の基板１０の表面温度は１６℃〜２５℃であってもよい。
【０１９１】
次に、磁性体層３３の上面８３３上に酸化抑制層２０ｂを薄膜工法で形成する（ステップＳ１５）。酸化抑制層２０ｂは、酸化抑制層２０ａと同様、Ｔａをスパッタリングにより着膜したものである。このとき、磁性体層３３の上面８３３上に着膜した酸化抑制層２０ｂは、アモルファス状態である。
【０１９２】
次に、酸化抑制層２０ａ、磁性体層３１、中間層３２、磁性体層３３、および酸化抑制層２０ｂが形成された基板１０を熱処理により結晶化する（ステップＳ１６）。熱処理は、真空雰囲気もしくは還元雰囲気もしくは非酸化雰囲気で行うことが好ましい。真空雰囲気については、残留酸素や残留水分を十分に除去した超高真空もしくは超々高真空雰囲気が好ましい。還元雰囲気については、超々高真空に排気した後に水素で置換した水素雰囲気が好ましく、非酸化雰囲気では超々高真空に排気した後にＡｒ（アルゴン）で置換した雰囲気などが好ましい。
【０１９３】
熱処理の温度は、基板１０の表面温度が５００℃以上となるように設定する。熱処理の基板１０の温度の上限は特にないが、熱処理の装置からの脱離ガスなどが磁性体３０中に拡散して磁性体層３１および磁性体層３３が酸化されない範囲であればよい。また、熱処理の温度は、酸化抑制層２０ａおよび酸化抑制層２０ｂがアモルファス状態を維持できるように、酸化抑制層２０ａおよび酸化抑制層２０ｂの結晶化温度よりも低い温度とすることが好ましい。
【０１９４】
一例として、熱処理による結晶化は、基板１０の表面温度が５００℃以上７００℃以下の真空中において行ってもよい。また、加熱開始前の装置の背圧を１０−４Ｐａ以下、加熱時の圧力を５×１０−４Ｐａ以下としてもよい。
【０１９５】
なお、熱処理を行うときの基板１０の温度および真空条件は、これらの条件に限らず、脱離ガスの磁性体３０中への拡散により磁性体層３１および磁性体層３３が酸化されるのを抑制することができる雰囲気であればよい。例えば、熱処理時の真空度は、１０−３Ｐａ以下としてもよい。
【０１９６】
熱処理を行うことにより、中間層３２を構成するＣｏの金属粒子３２ｐは、磁性体層３１および磁性体層３３へ拡散する。また、磁性体層３１および磁性体層３３は結晶化し、このとき、中間層３２の配向に応じて配向する。上述のように、（１１０）方向に配向したＣｏを中間層３２に用いた場合、熱処理後の薄膜磁石１００ａにおいて、磁性体層３１および磁性体層３３は、六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（１１−２０）面が基板１０の面８１０に対して平行となるように配向する。したがって、磁性体層３１および磁性体層３３は、面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有することとなる。
【０１９７】
なお、上述した中間層３２の製造工程において、中間層３２を、（１１０）方向に配向したＣｏに代えて（１１１）方向に配向したＣｕで形成した場合、熱処理後の薄膜磁石１００ａにおいて、磁性体層３１および磁性体層３３は、六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（０００１）面が基板１０の面８１０に対して平行となるように配向する。したがって、磁性体層３１および磁性体層３３は、面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有することとなる。
【０１９８】
上記製造方法により製造した薄膜磁石１００ａの結晶構造および磁気特性について、以下のような評価を行った。
【０１９９】
［４−３．薄膜磁石の結晶構造の評価］
はじめに、薄膜磁石１００ａの結晶構造の評価を行った。
【０２００】
まず、（１１０）方向に配向したＣｏを中間層３２に用いた場合の、薄膜磁石１００ａの結晶構造について説明する。図１１は、実施の形態４にかかる熱処理後の薄膜磁石１００ａの走査型透過電子顕微鏡像の写真図である。図１２は薄膜磁石１００ａの熱処理後の結晶構造を示すグラフである。
【０２０１】
図１１に示すように、薄膜磁石１００ａにおいて、磁性体層３１および磁性体層３３では、結晶の形状が、積層方向Ｄ１の中央に位置する中間層３２から紙面の上下方向に配置された酸化抑制層２０ａおよび酸化抑制層２０ｂの方向に、即ち、積層方向Ｄ１に延びた構造を有している。
【０２０２】
図１２は薄膜磁石１００ａのＸ線回折の２θ／θ法による回折像である。図１２に示すように、薄膜磁石１００ａは（１１−２０）面を示すピークのみを有する。即ち、薄膜磁石１００ａは、基板１０の面８１０に対して概平行に六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（１１−２０）面が優先的に配向している。
【０２０３】
図１３は、熱処理を行う前の薄膜磁石１００ａの結晶構造を示すグラフである。図１３は薄膜磁石１００ａのＸ線回折の２θ／θ法による回折像である。
【０２０４】
熱処理を行う前の薄膜磁石１００ａは、図１３に示すように、結晶化を示す回折がない。この理由は、薄膜磁石１００ａの体積のほとんどを占めている磁性体層３１および磁性体層３３が結晶化していないためであり、磁性体層３１および磁性体層３３がアモルファス構造であることを示している。なお、走査型透過電子顕微鏡の電子線回折により、熱処理前の薄膜磁石１００ａにおいて、中間層３２の結晶は立方晶のＣｏであり、基板１０の面８１０と平行方向に配向している面は（１１０）面であることが確認されている。また、熱処理前の薄膜磁石１００ａにおいて、酸化抑制層２０ａおよび酸化抑制層２０ｂについても、アモルファス状態であることが確認されている。
【０２０５】
図１３において、中間層３２を構成する立方晶のＣｏ（１１０）の回折ピークが確認されていない理由としては、中間層３２は、磁性体層３１ならびに磁性体層３３と比較し十分に薄い膜であることと、中間層３２上に配置されたアモルファス状態の磁性体層３３により回折が散乱されていることが考えられる。
【０２０６】
従って、熱処理前には磁性体層３１と磁性体層３３は結晶化されておらず、中間層３２の結晶構造は立方晶であり、中間層３２は基板１０の面８１０に対して平行方向にＣｏの（１１０）面が結晶配向していることが分かる。また、熱処理によって熱処理前の中間層３２を起点として磁性体層３１と磁性体層３３の結晶化が行われることが分かる。さらに、結晶化によって中間層３２に含まれるＣｏの金属粒子３２ｐは、磁性体層３１および磁性体層３３中に拡散してＳｍＣｏ５やＳｍ２Ｃｏ１７の結晶を形成する。かつ、ＳｍＣｏ５やＳｍ２Ｃｏ１７の結晶の（１１０）面である六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（１１−２０）面が基板１０の面８１０と平行方向に結晶配向することも確認している。なお、酸化抑制層２０ａ、２０ｂは、アモルファス状態であることを確認している。
【０２０７】
中間層３２を備えていないこと以外は実施の形態４における薄膜磁石１００ａと同様の構成を有する比較例の薄膜磁石を準備した。図１４は、中間層３２を備えていない比較例の薄膜磁石の走査型透過電子顕微鏡像の写真図である。図１５は、比較例の薄膜磁石の結晶構造を示すグラフであり、Ｘ線回折の２θ／θ法による回折像である。
【０２０８】
図１４に示すように、中間層３２を備えていない比較例の薄膜磁石の結晶は、結晶の成長方向に規則性はみられない。
【０２０９】
また、図１５に示すように、比較例の薄膜磁石の結晶は、（１１０）面以外の回折ピークが複数確認されており、その強度比からも特定方向への結晶配向を有していないことが分かる。したがって、中間層３２を設けることによって、磁性体層３１と磁性体層３３は特定方向に結晶配向することが分かる。
【０２１０】
図１６は、実施の形態４にかかる薄膜磁石１００ａの熱処理後の走査型透過電子顕微鏡像の写真図である。図１７は、図１６に示す薄膜磁石１００ａの組成比を示す。
【０２１１】
図１６は、薄膜磁石１００ａの基板１０を除く断面を示す。図１７は薄膜磁石１００ａの１１箇所の点Ａ〜Ｋにおける組成の測定結果を示している。図１６の紙面の下方は基板１０の側である。図１６は、１１箇所の点Ａ〜ＫにおけるＣｏの原子の数を折れ線５１で示し、Ｓｍの原子の数を折れ線５２、Ｔａの原子の数を折れ線５３によって示している。図１６に示す折れ線５１、５２、５３は、紙面の縦方向は、点Ａ〜Ｋに対応し、紙面の横方向は各元素の原子の数の割合に対応している。折れ線５１、５２、５３は、紙面の右方向に行くほど割合が多いことを示している。
【０２１２】
図１７は、１１箇所の点Ａ〜Ｋにおける成分のエネルギー分散型Ｘ線分析による測定結果を示している。図１７に示す数値は、各元素の原子の数の割合を百分率で示している。
【０２１３】
図１６および図１７より、薄膜磁石１００ａの点Ａおよび点Ｋでは、Ｔａの成分が周囲に比べ局部的に多いことが分かる。点Ａは酸化抑制層２０ｂ、点Ｋは酸化抑制層２０ａに該当する位置である。点Ａと点Ｋの結果から、酸化抑制層２０ａと磁性体層３１ならびに酸化抑制層２０ｂと磁性体層３３は互いの界面で原子が相互に拡散しており、酸化抑制層２０ａならびに酸化抑制層２０ｂへ磁性体層３１、磁性体層３３からそれぞれ磁性体粒子のＣｏが拡散していることが分かる。
【０２１４】
しかしながら、Ｃｏの拡散は、酸化抑制層のＴａの体積に依存することが分かっており、酸化抑制層２０ａと酸化抑制層２０ｂの厚みを薄くすることで限定的とすることができる。
【０２１５】
なお、磁性体層３１および磁性体層３３から酸化抑制層２０ａおよび酸化抑制層２０ｂへと磁性体粒子のＣｏが拡散することで、酸化抑制層２０ａと磁性体層３１との境界付近では、酸化抑制層２０ａに含まれる磁性体粒子のＣｏと磁性体層３１に含まれるＴａとが合金を形成する。同様に、磁性体層３３と酸化抑制層２０ｂとの境界付近では、酸化抑制層２０ｂに含まれる磁性体粒子のＣｏと酸化抑制層２０ｂに含まれるＴａとが合金を形成する。これらの合金も、アモルファス状態であることを確認している。
【０２１６】
また、酸化抑制層２０ａにより、基板１０の構成材料であるＳｉＯ２から磁性体層３１中への酸素の拡散を抑制できる。また、酸化抑制層２０ｂにより、外部から磁性体層３３中へ酸素が侵入するのを抑制することができる。本実施の形態では、Ｔａを含む層、すなわち、酸化抑制層２０ａおよび酸化抑制層２０ｂの積層方向Ｄ１での厚みはそれぞれ約１０ｎｍとしているが、上述した機能を果たす厚みであれば、より薄くすることもできる。
【０２１７】
図１６及び図１７において、点Ｂ〜Ｅおよび点Ｇ〜Ｊでは、Ｃｏの含まれる割合は約８３％前後であり、Ｓｍの含まれる割合は約１７％前後である。この構成は、走査型透過電子顕微鏡による電子線回折の結果から、ＳｍＣｏ５と同一の結晶構造であることを確認している。なお、点Ｂ〜Ｅは磁性体層３３、点Ｇ〜Ｊは磁性体層３１に該当する位置である。
【０２１８】
一方、点Ｆでは、Ｃｏの含まれる割合が約９０％であり、Ｓｍの含まれる割合は約１０％である。この構成は、Ｓｍ２Ｃｏ１７と同様の結晶構造であることを確認している。中間層３２の厚みの異なる膜では、この他にＳｍＣｏ５などの結晶構造も確認している。また、薄膜磁石１００ａの形成時に、中間層３２の主成分であるＣｏの厚みが大きい場合は、中間層３２として、結晶構造のものの他に熱処理前の立方晶Ｃｏの結晶が存在することも分かっている。なお、点Ｆは中間層３２に該当する位置であり、Ｃｏ単体または磁性体層３１、磁性体層３３と同一の構成元素を含み、Ｃｏ単体または磁性体層３１、磁性体層３３とは異なる組成と異なる結晶構造を有した相である。この相は、磁気特性として磁性体層３１、磁性体層３３より残留磁束密度が高く保磁力の小さい相である。
【０２１９】
中間層３２に該当する点Ｆが、Ｃｏの含まれる割合が１００％でなく、Ｓｍが検出され、その分Ｃｏの濃度も約９０％になっているのは、磁性体層３１および磁性体層３３の中間層３２との境界部に位置するＳｍが熱処理工程で拡散したためである。
【０２２０】
［４−４．薄膜磁石の磁気特性の評価］
次に、薄膜磁石１００ａの磁気特性について評価を行った。
【０２２１】
まず、（１１０）方向に配向したＣｏを中間層３２に用いた場合の、薄膜磁石１００ａの結晶構造について説明する。図１８は、実施の形態４にかかる薄膜磁石１００ａと、中間層３２を設けない比較例の薄膜磁石の磁化曲線を示す。図１９は、実施の形態４にかかる薄膜磁石１００ａと比較例の薄膜磁石のＢ−Ｈ曲線の第二象限を示す。
【０２２２】
図１８は、薄膜磁石１００ａの面内方向Ｄ１０ａでの磁化曲線６１と、比較例の薄膜磁石の磁化曲線６３を示している。薄膜磁石１００ａの面内方向Ｄ１０ａでの磁化曲線６１は、比較例の薄膜磁石の磁化曲線６３に比べて横軸方向の値が小さく縦軸方向の値が大きく示されていることから、薄膜磁石１００ａは、保磁力は小さいものの残留磁束密度は大きく、角形性も高いことが分かる。
【０２２３】
図１９は、実施の形態４にかかる薄膜磁石１００ａの面内方向Ｄ１０ａのＢ−Ｈ曲線６４と、中間層３２を設けない比較例の薄膜磁石の面内方向Ｄ１０ａのＢ−Ｈ曲線６５との第二象限を示している。
【０２２４】
実施の形態４にかかる薄膜磁石１００ａのＢ−Ｈ曲線６４で囲まれる面積は、比較例の薄膜磁石のＢ−Ｈ曲線６５で囲まれる面積と比較して大きいことから、磁石のエネルギーを示すＢＨ積は、薄膜磁石１００ａの方が比較例の薄膜磁石より大きいことが分かる。また、このことから、磁石の重要な性能の一つである最大エネルギー積が大きいことも分かる。
【０２２５】
磁性体３０を構成するＳｍＣｏ５の結晶は六方晶であり、およびＳｍ２Ｃｏ１７の結晶は菱面体晶であり、実施の形態にかかる薄膜磁石１００ａの磁性体３０は六方晶または菱面体晶のＳｍｘＣｏｙの（１１−２０）方向に配向しているので、磁性体３０の結晶のｃ軸は面内方向Ｄ１０ａに平行である。ＳｍＣｏ５の結晶磁気異方性はｃ軸方向にあるため、磁性体３０は面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有している。
【０２２６】
図２０は、実施の形態４にかかる薄膜磁石１００ａの磁化曲線を示す。図２０では、薄膜磁石１００ａの面内方向Ｄ１０ａの磁化曲線６１と、面内方向Ｄ１０ａと垂直な積層方向Ｄ１の磁化曲線６２とを示す。
【０２２７】
図２０に示すように、上述したように中間層３２にＣｏを用いた場合には、薄膜磁石１００ａは、積層方向Ｄ１の磁化曲線６２よりも面内方向Ｄ１０ａの磁化曲線６１のほうが大きな磁化を示している。したがって、中間層３２に（１１０）方向に配向したＣｏを用いることにより、薄膜磁石１００ａは、面内方向Ｄ１０ａに磁気異方性を有し、面内方向Ｄ１０ａに強い磁界を発生させる。
【０２２８】
次に、中間層３２を、（１１０）方向に配向したＣｏに代えて（１１１）方向に配向したＣｕで形成した場合、熱処理後の薄膜磁石１００ａにおいて、磁性体層３１および磁性体層３３は、面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有し、面直方向Ｄ１０ｂに強い磁界を発生させる。
【０２２９】
以上、実施の形態４にかかる薄膜磁石１００ａでは、エネルギー積の高いＳｍｘＣｏｙを磁性体層３１、３３に使用し、中間層３２としてＣｏまたはＣｕを使用することにより、所定の方向、例えば、面内方向Ｄ１０ａまたは面直方向Ｄ１０ｂに磁気異方性を有し、エネルギー積が高く、保磁力が必要十分に大きいと共に残留磁束密度が大きい薄膜磁石１００ａを形成することができる。
【０２３０】
なお、磁性体３０の複数の結晶粒子のｃ軸は概ね面内方向Ｄ１０ａを向いているが、実施の形態４における磁性体３０は多結晶構造であり結晶分散を有しているため、全ての結晶粒子のｃ軸が完全に同一の方向を向いているという意味ではない。例えば、中間層４２としてＣｏを用いた場合、磁性体３０は面内方向Ｄ１０ａに磁気異方性を有する。これは、磁性体３０の複数の結晶粒子のｃ軸は概ね面内方向Ｄ１０ａを向いているが、全ての結晶粒子のｃ軸が完全に面内方向Ｄ１０ａを向いているという意味ではない。実施の形態４における磁性体３０は、結晶方向が全体としてｃ軸方向を向いていればよく、面内方向Ｄ１０ａとｃ軸が０°以上４５°未満の角度を成す結晶粒子の数が、面内方向Ｄ１０ａと４５°以上９０°以下の角度を成す結晶粒子の数より多ければ、効果の大小はあるものの同様の効果を得ることができる。
【０２３１】
また、実施の形態４にかかる磁性体層３１および磁性体層３３は、ＳｍｘＣｏｙで構成されているが、これに限られない。たとえば、Ｃｏとの一部をＦｅとＣｕに置き換え、材料としての磁化をさらに上げることも可能である。また、Ｃｏと他の元素との置換の効果を上げるために、添加物としてＺｒなどを磁性体層３１、３３に混入させてもよい。また、磁性体層３１および磁性体層３３は、ＳｍｘＣｏｙのＣｏとＦｅを置換させ、さらに、侵入型の材料であるＮを含んだＳｍ２Ｆｅ１４Ｎ３としてもよい。この場合、結晶化の際に窒素置換した雰囲気を用いることで結晶化し窒化処理を行うことで窒素を侵入させたりすることで磁性体層３１、３３を作製してもよい。詳細には、ＳｍａＦｅｂＮｃのターゲットをＡｒガスとＮ２ガスの混合雰囲気中で低温スパッタし、基板１０の上方にアモルファス状態のＳｍｘＦｅｙＮｚの層を形成してもよいし、ＳｍＦｅのターゲットをＡｒガスとＮ２ガスの混合雰囲気中で低温スパッタし、基板１０の上方にアモルファス状態のＳｍｘＦｅｙＮｚの層を形成してもよい。そして、その後、基板１０の上方に形成されたＳｍＦｅＮの層を真空雰囲気もしくは超々高真空に背圧を真空引きした後に置換した高純度窒素中で熱処理する。これにより、Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｎ３を結晶化する。
【０２３２】
また、中間層３２は、Ｃｏに代えて、基板１０の面８１０と平行に（１１０）面が結晶配向した立方晶のＦｅを用いてもよい。同様に、Ｃｏに代えて、基板１０の面８１０と平行に（１１０）面が結晶配向した立方晶のＣｏＦｅを用いてもよい。また、中間層３２として、Ｃｕに代えて、（１１１）面が結晶配向したＮｉを用いてもよい。または、中間層３２として、Ｃｕに代えて、（０００１）面が結晶配向した六方晶の金属粒子３２ｐを用いてもよい。この六方晶の金属粒子３２ｐとして、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｈｆを用いてもよい。特に、Ｔｉは格子不整合が少ないので好ましい。なお、六方晶のＣｏはスパッタリングの形成条件を制御することで得られる。
【０２３３】
また、酸化抑制層２０ａは、Ｔａの代わりに、Ｎｂ、ＷまたはＭｏを含んでいてもよい。酸化抑制層２０ａは、非磁性体で高融点であることが求められる。特に、酸化抑制層２０ａは、磁性体層３１および磁性体層３３のＳｍＣｏ５膜が結晶化する熱処理温度の３倍以上の融点を有していることが好ましい。これにより、磁性体層３１および磁性体層３３を結晶化する際に酸化抑制層２０ａが再結晶化することを効果的に抑制できる。なお、酸化抑制層２０ａは、Ｔａ、Ｎｂ、ＷおよびＭｏの少なくとも一つを含んでいる。
【０２３４】
酸化抑制層２０ｂについても、酸化抑制層２０ａと同様である。
【０２３５】
酸化抑制層２０ａと酸化抑制層２０ｂは、特に同一材料である必要はないが、本実施の形態では使用材料の削減の観点で同一材料としている。
【０２３６】
なお、中間層３２は基板１０の面内方向Ｄ１０ａで連続体である必要はなく、一部島状となったり途切れていたりしても機能上なんら問題はない。すなわち、実施の形態において、「中間層」とは、複数の磁性体層の間に配置される層であれば、基板１０の面内方向Ｄ１０ａにおいて連続体である場合だけでなく、一部島状となったり途切れていたりする構成も含むこととする。つまり、磁性体層において、金属粒子３２ｐの分布濃度が周りよりも高い領域を「中間層」と呼ぶ。
【０２３７】
中間層３２の存在を確認する方法としては、例えば、透過型電子顕微鏡で観測することにより確認する方法がある。また、透過型電子顕微鏡で観測する以外には、中間層３２を構成する金属粒子３２ｐの濃度を測定し、周りよりも金属粒子３２ｐの分布濃度が局部的に高い領域を中間層３２と判断する方法もある。
【０２３８】
また、中間層３２の積層方向Ｄ１での厚みは１ｎｍ〜３０ｎｍまで変化させた場合でも同様の効果があることを確認している。走査型透過電子顕微鏡によって、中間層３２が磁性体層３１および磁性体層３３と拡散し一部島状となっている構造も確認しており、上述のように厚みを変えても同一の効果があることを確認している。
【０２３９】
（実施の形態５）
図２１は、実施の形態５にかかる薄膜磁石２００ａの断面図である。図２１において、図９に示す実施の形態４にかかる薄膜磁石１００ａと同じ部分には同じ参照番号を付す。
【０２４０】
実施の形態５にかかる薄膜磁石２００ａは実施の形態４にかかる薄膜磁石１００ａと、磁性体層の構造が異なる。薄膜磁石２００ａは、図９に示す薄膜磁石１００ａの磁性体３０の代わりに、酸化抑制層２０ａの上面８２０ａ上に設けられた磁性体２３０を備える。酸化抑制層２０ｂは磁性体２３０の上面８２３０上に設けられている。
【０２４１】
図２１に示すように、実施の形態５にかかる薄膜磁石２００ａの磁性体２３０は、磁性体層２３１、中間層２３２、磁性体層２３３、中間層２３４および磁性体層２３５がこの順で積層方向Ｄ１に積層された構成を有している。具体的には、磁性体２３０は、酸化抑制層２０ａの上面８２０ａ上に設けられた磁性体層２３１と、磁性体層２３１の上面８２３１上に設けられた中間層２３２と、中間層２３２の上面８２３２上に設けられた磁性体層２３３と、磁性体層２３３の上面８２３３上に設けられた中間層２３４と、中間層２３４の上面８２３４上に設けられた磁性体層２３５とを有する。
【０２４２】
すなわち、実施の形態５における磁性体２３０において、磁性体層２３１および磁性体層２３３は、実施の形態４における磁性体３０における磁性体層３１および磁性体層３３に対応する。また、実施の形態５における中間層２３２は、実施の形態４における中間層３２に対応する。そして、実施の形態５にかかる磁性体２３０は、実施の形態４にかかる薄膜磁石１００ａにおける磁性体層３３の上に、中間層２３４および磁性体層２３５を積層したものである。磁性体層２３５は、磁性体層３１および磁性体層３３と同じ組成であり、磁性体層３１および磁性体層３３と同様の製造工程によって得られる。中間層２３４は、中間層３２と同じ組成で同様の製造工程によって得られる。
【０２４３】
本実施の形態における薄膜磁石２００ａも、実施の形態４にかかる薄膜磁石１００ａと同様の作用効果を有する。また、複数の中間層２３２、２３４および複数の磁性体層２３１、２３３、２３５を積層するので、薄膜磁石２００ａは粒子の連続的な成長を抑制する効果で保磁力の改善が見込まれる。
【０２４４】
以上、本開示の実施の形態に係る薄膜磁石について説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。
【０２４５】
例えば、叙述した実施の形態では、磁性体層３１、３３、２３１、２３３、２３５を構成する材料としてＳｍｘＣｏｙを用いたが、磁性体層３１、３３、２３１、２３３、２３５を構成する材料はこれに限られず、Ｃｏとの一部をＦｅとＣｕに置き換えた材料を用いてもよいし、添加物としてＺｒなどを混入させた材料を用いてもよい。例えば、Ｓｍ２Ｆｅ１４Ｎ３としてもよい。
【０２４６】
また、酸化抑制層２０ａ、２０ｂは、上述したようにＴａを含む材料に限らず、Ｔａの代わりに、Ｎｂ、ＷまたはＭｏを含んでいてもよい。また、酸化抑制層２０ａ、２０ｂに同一の材料を使用してもよいし、異なる材料を私用してもよい。
【０２４７】
また、酸化抑制層２０ａ、２０ｂと磁性体層３１、３３、２３１、２３３、２３５と中間層３２、２３２、２３４は、上述した実施の形態に示したようにスパッタリングにより形成されてもよいし、他の方法により形成されてもよい。また、熱処理の温度は、上述した温度に限らず、材料に応じて適宜変更してもよい。
【０２４８】
また、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【０２４９】
上述のように、薄膜磁石１００ａ（２００ａ）は、基板１０と、基板の上面８１０上に形成されたアモルファス状態の酸化抑制層２０ａと、酸化抑制層２０ａ上に形成された磁性体層３１（２３１）と、磁性体層３１（２３１）上に形成された中間層３２（２３２）と、中間層３２（２３２）上に形成された磁性体層３３（２３３）と、磁性体層３３（２３３）の上方に形成されたアモルファス状態の酸化抑制層２０ｂとを備える。中間層３２は金属粒子３２ｐを含む。金属粒子３２ｐは、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）中に拡散しており、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）中での金属粒子３２ｐの濃度は中間層３２（２３２）から遠ざかるにつれて減少している。
【０２５０】
この構成によれば、所定の方向、例えば、面内方向Ｄ１０ａまたは面直方向Ｄ１０ｂに磁気異方性を有し、エネルギー積が高く、保磁力が必要十分に大きいと共に残留磁束密度が大きい薄膜磁石１００ａ（２００ａ）を形成することができる。
【０２５１】
また、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）は、基板１０の上面８１０に対して平行である面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有してもよい。
【０２５２】
この構成によれば、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）の配向方向が面内方向Ｄ１０ａとなるように磁性体層３１、３３（２３１、２３３）が形成されるので、面内方向Ｄ１０ａに磁気異方性を有する薄膜磁石１００ａが得られる。
【０２５３】
また、中間層３２（２３２）は、（１１０）方向に配向した立方晶構造の結晶、または、（１１−２０）方向に配向した六方晶構造の結晶で構成されていてもよい。
【０２５４】
この構成によれば、中間層３２（２３２）の配向方向に応じて、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）の配向方向を面内方向Ｄ１０ａに容易に制御することができる。
【０２５５】
また、中間層３２（２３２）は、Ｃｏ（コバルト）とＦｅ（鉄）の少なくとも一方を含んでもよい。
【０２５６】
この構成によれば、中間層３２（２３２）にＣｏを用いることにより、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）の配向方向を面内方向Ｄ１０ａに容易に制御することができる。
【０２５７】
また、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）は、基板１０の上面８１０に対して垂直である面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有してもよい。
【０２５８】
この構成によれば、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）の配向方向が面直方向Ｄ１０ｂとなるように磁性体層３１、３３（２３１、２３３）が形成されるので、面直方向Ｄ１０ｂに磁気異方性を有する薄膜磁石１００ａ（２００ａ）を得ることができる。
【０２５９】
また、中間層３２（２３２）は、（１１１）方向に配向した立方晶構造の結晶で構成されていてもよい。
【０２６０】
この構成によれば、中間層３２（２３２）の配向方向に応じて、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）の配向方向を面直方向Ｄ１０ｂに容易に制御することができる。
【０２６１】
また、中間層３２（２３２）は、Ｃｕ（銅）を含んでもよい。
【０２６２】
この構成によれば、中間層３２（２３２）にＣｕを用いることにより、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）の配向方向を面直方向Ｄ１０ｂに容易に制御することができる。
【０２６３】
また、中間層３２（２３２）は、（０００１）方向に配向した六方晶構造の結晶で構成されていてもよい。
【０２６４】
この構成によれば、中間層３２（２３２）の配向方向に応じて、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）の配向方向を面直方向Ｄ１０ｂに容易に制御することができる。
【０２６５】
また、中間層３２（２３２）は、Ｔｉ（チタン）またはＺｒ（ジルコニウム）を含んでもよい。
【０２６６】
この構成によれば、中間層３２（２３２）にＴｉ、Ｚｒを用いることにより、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）の配向方向を面直方向Ｄ１０ｂに容易に制御することができる。
【０２６７】
また、中間層３２（２３２）は、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）よりも結晶化温度が低くてもよい。
【０２６８】
この構成によれば、中間層３２（２３２）を結晶化しても、磁性体層３１（２３１）をアモルファス状態に維持することができる。
【０２６９】
また、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）は、Ｓｍ（サマリウム）を含んでもよい。
【０２７０】
この構成によれば、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄの内の少なくとも１つと、Ｃｏとを含む材料、例えば、ＳｍｘＣｏｙを磁性体層３１、３３（２３１、２３３）に使用することにより、エネルギー積の高い薄膜磁石１００ａ（２００ａ）を得ることができる。
【０２７１】
また、酸化抑制層２０ａ、２０ｂは、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｗ（タングステン）、およびＭｏ（モリブデン）の少なくとも一つを含んでもよい。
【０２７２】
この構成によれば、酸化抑制機能の高い酸化抑制層２０ａ、２０ｂを形成することができる。
【０２７３】
薄膜磁石２００ａは、磁性体層２３３上に形成された中間層２３４と、中間層２３４上に形成された磁性体層２３５とをさらに備えてもよい。中間層２３４は金属粒子２３４ｐを含む。金属粒子２３４ｐは、磁性体層２３３、２３５中に拡散しており、磁性体層２３３、２３５中での金属粒子２３４ｐの濃度は中間層２３４から遠ざかるにつれて減少していてもよい。
【０２７４】
磁性体層２３５は、基板１０の上面８１０に対して平行である面内方向Ｄ１０ａに結晶磁気異方性を有していてもよい。
【０２７５】
中間層２３４は、（１１０）方向に配向した立方晶構造の結晶、または、（１１−２０）方向に配向した六方晶構造の結晶で構成されていてもよい。
【０２７６】
中間層２３４は、Ｃｏ（コバルト）とＦｅ（鉄）とのうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。
【０２７７】
磁性体層２３５は、基板１０の上面８１０に対して垂直である面直方向Ｄ１０ｂに結晶磁気異方性を有していてもよい。
【０２７８】
中間層２３４は、（１１１）方向に配向した立方晶構造の結晶で構成されていてもよい。
【０２７９】
中間層２３４は、Ｃｕ（銅）を含んでいてもよい。
【０２８０】
中間層２３４は、（０００１）方向に配向した六方晶構造の結晶で構成されていてもよい。
【０２８１】
中間層２３４は、Ｔｉ（チタン）またはＺｒ（ルテニウム）を含んでいてもよい。
【０２８２】
中間層２３２、２３４は、磁性体層２３１、２３３、２３５よりも結晶化温度が低くてもよい。
【０２８３】
磁性体層２３１、２３３、２３５は、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄの内の少なくとも１つと、Ｃｏとを含む材料で形成されてもよい。
【０２８４】
また、薄膜磁石１００ａ（２００ａ）は以下の方法で作製することができる。基板１０の上面８１０上にアモルファス状態の酸化抑制層２０ａを形成する。酸化抑制層２０ａ上に磁性体層３１（２３１）を形成する。磁性体層３１（２３１）上に、金属粒子３２ｐを含む中間層３２を形成する。中間層３２上に磁性体層３３（２３３）を形成する。磁性体層３３（２３３の上方にアモルファス状態の酸化抑制層２０ｂを形成する。酸化抑制層２０ａ、２０ｂと磁性体層３１、３３（２３１、２３３）と中間層３２に熱処理を行う。
【０２８５】
この構成によれば、所定の方向、例えば、面内方向Ｄ１０ａまたは面直方向Ｄ１０ｂに磁気異方性を有し、エネルギー積が高く、保磁力が必要十分に大きいと共に残留磁束密度が大きい薄膜磁石１００ａ（２００ａ）を形成することができる。
【０２８６】
また、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）を形成する工程において、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）をアモルファス状態に形成してもよい。中間層３２（２３２）を形成する工程において、中間層３２（２３２）を結晶化させて形成してもよく、熱処理において、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）を結晶化させてもよい。
【０２８７】
この構成によれば、中間層３２（２３２）の配向方向に応じて、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）の配向方向を容易に制御することができる。
【０２８８】
また、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）を形成する工程において、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）は、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄの内の少なくとも１つと、Ｃｏとを含む材料で形成されてもよい。
【０２８９】
この構成によれば、Ｓｍを含む材料、例えば、ＳｍｘＣｏｙを磁性体層３１、３３（２３１、２３３）に使用することにより、エネルギー積の高い薄膜磁石１００ａ（２００ａ）を形成することができる。
【０２９０】
また、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）を形成する工程において、基板１０の表面温度を４００℃以下として磁性体層３１、３３（２３１、２３３）を形成してもよい。中間層３２（２３２）を形成する工程において、基板１０の表面温度を４００℃以下として中間層３２（２３２）を形成してもよい。熱処理において、基板１０の表面温度を５００℃以上として酸化抑制層２０ａ、２０ｂと磁性体層３１、３３（２３１、２３３）と中間層３２（２３２）とに熱処理を行ってもよい。
【０２９１】
この構成によれば、中間層３２（２３２）を形成するときに、中間層３２（２３２）を結晶化し、磁性体層３１（２３１）をアモルファス状態とすることができる。中間層３２（２３２）の配向方向に応じて、磁性体層３１、３３（２３１、２３３）の配向方向を容易に制御することができる。
【０２９２】
また、酸化抑制層２０ａ、２０ｂを形成する工程において、酸化抑制層２０ａ、２０ｂを、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、およびＭｏの少なくとも一つを含む材料により形成してもよい。
【０２９３】
この構成によれば、酸化抑制機能の高い酸化抑制層２０ａ、２０ｂを形成することができる。
【０２９４】
実施の形態において、「上面」「上方」「下方」等の方向を示す用語は薄膜磁石の構成部材の相対的な位置関係で決まる相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。
【産業上の利用可能性】
【０２９５】
本発明にかかる薄膜磁石は、センサやアクチュエータ、モータなど、高いエネルギー積が要求される永久磁石等として有用である。
【符号の説明】
【０２９６】
１０    基板
２０ａ，３２０ａ，４２０ａ    酸化抑制層（第１の酸化抑制層）
２０ｂ，３２０ｂ，４２０ｂ    酸化抑制層（第２の酸化抑制層）
２０ｃ，３２０ｃ    酸化抑制層（第３の酸化抑制層）
３０，２３０，３３０    磁性体（第１の磁性体）
３１，２３１，３３１，４３１    磁性体層（第１の磁性体層）
３２，２３２，３３２，４３２    中間層（第１の中間層）
３２ｐ    金属粒子（第１の金属粒子）
３３，２３３，３３３，４３３    磁性体層（第２の磁性体層）
４０，３４０    磁性体（第２の磁性体）
４１，３４１    磁性体層（第３の磁性体層）
４２，３４２，４４２    中間層（第２の中間層）
４２ｐ，３４２ｐ    金属粒子（第２の金属粒子）
４３，３４３    磁性体層（第４の磁性体層）
１００，１００ａ，２００，２００ａ，３００    薄膜磁石
２３５    磁性体層（第３の磁性体層）
３００ａ    薄膜磁石
３００ｂ    薄膜磁石
３２０ｄ    酸化抑制層
３８０    孔
Ｐ３００    境界部分
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図７Ｊ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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