JP2004047090A - 薄膜磁気ヘッド、その製造方法及びそれを用いた磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大容量磁気記録媒体では記録密度に対応できるＭＲ薄膜磁気ヘッドを保護膜の膜厚を４０Å程度以下に薄くしてスペーシングロスを大幅に減じることにより高密度化に対応すること。
【解決手段】磁気抵抗効果型薄膜ヘッドにおいて、少なくとも前記ヘッドが記録媒体に接触する面に原子比で表して（Ａ）式（ｉ）ＳｉＣ_XＨ_YＯ_ZＮ_WＦ_TＢ_UＰ_V（ここにＸ＝０．５〜２６、Ｙ＝０．５〜１３、Ｚ＝０〜６、Ｗ＝０〜６、Ｔ＝０〜６、Ｕ＝０〜１、及びＶ＝０〜１）及び式（ｉｉ）ＳｉＨ_YＯ_ZＮ_WＦ_TＢ_UＰ_V（ここにＹ＝０．０００１〜０．７、Ｚ＝０〜６、Ｗ＝０〜６、Ｔ＝０〜６、Ｕ＝０〜１、及びＶ＝０〜１）で表される組成を有する薄膜から選択した下層と、(Ｂ)式ＣＨ_aＯ_bＮ_cＦ_dＢ_eＰ_f（ここにａ＝０〜０．７、ｂ＝０〜１、ｃ＝０〜１、ｄ＝０〜１、ｅ＝０〜１、及びｆ＝０〜１）で表される組成を有するダイヤモンド様薄膜の上層とが形成され、下層と上層の全厚が４０Å以下である薄膜ヘッド、その製造法、及びそれを用いた磁気ヘッド装置。
【選択図】図１

Description

　本発明は薄膜磁気ヘッド、その製造方法及びそれを用いたスライダを有する磁気ディスク装置に関し、より詳しくはＭＲ（Magnetoresistive）型、ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）型、ＴＭＲ（Tunneling Junction Magnetoresistive）型、ＣＰＰ（Current Perpendicular in Plane）型等の磁気抵抗効果膜を用いた薄膜磁気ヘッド、その製造方法及びそれを用いたスライダを設けた磁気ディスク装置に関する。

　近年、磁気記録における高密度化が進められている。これに伴い、ハードディスク用のヘッドとして、基板上に薄膜形成法で磁極、コイル等を成膜する薄膜磁気ヘッドや、記録を誘導型ヘッドで行い、磁気抵抗効果を利用して再生を行うＭＲ誘導複合ヘッドの開発が盛んに進められている。

　ＭＲへッドは、磁性材料を用いた読み取りセンサー部の抵抗変化により外部磁気信号を読み出すものである。ＭＲへッドでは再生出力が記録媒体の磁気信号に依存し記録媒体に対する相対速度に依存しないことから、線記録密度の高い磁気記録においても高い出力が得られるという特徴がある。ＭＲヘッドでは、分解能を上げ、良好な高周波特性を得るために、通常、磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）を一対の磁気シールド膜で挟む構成（シールド型ＭＲヘッド）とされる。この場合、ＭＲヘッドは再生用へッドであるため、通常、記録を行うための誘導型へッド部をＭＲヘッド部と一体化したＭＲ誘導型複合へッドが用いられている。

　薄膜磁気ヘッドは通常、記録媒体上に空気のベアリング作用で浮上させ、ＣＳＳ(Contact Start Stop)方式を採用するものが多く、高速回転する磁気ディスク上に、通常０．２〜２．０μｍ程度の微少浮上量で保持されている。このため、ヘッドクラッシュやＣＳＳ摩耗に耐えるための表面強度、耐摩耗性が問題になる。耐摩耗性を向上させる試みも種々なされているが、例えば特開平４−２７６３６７号公報に記載されているように、磁気へッドスライダのレール上に保護皮膜を設けるといった手法が知られている。しかし、前記保護皮膜はシリコン接着層と水素含有アモルファス炭素膜とを厚さ２５０Å以下に形成するものであるが、接着層にシリコンを使用するため強度的に不十分である。また、磁性薄膜磁気ヘッドを構成するアルミナと炭化チタンの焼結体基板、アルミナ絶縁層、パーマロイ、センダスト、窒化鉄等の軟磁性体薄膜等の構造体にこのようなシリコン接着層を設けた場合、薄膜磁気ヘッドと保護皮膜との密着性ないし接着性が不十分であるため、剥離が生じたり、耐摩耗性が十分に得られないといった問題を生じていた。

　また、例えば特許第２５７１９５７号公報には酸化物表面に、アモルファスシリコン、アモルファスシリコンカーバイドのバッファ層を設け、さらにその上に炭素または炭素を主成分とする皮膜を設ける点について記載されている。しかし、このようにバッファ層を設けた保護層を薄膜磁気ヘッドに適用しても、耐食性及び耐摩耗性の点で未だ不十分である。また、保護皮膜を設ける工程の他バッファ層製膜工程が必要となり、製造時間や製造コストが増加すると共に、膜厚が厚くなってしまうため、低コスト化、量産性、記録密度の増大に対する要請がますます大きくなるハードディスク用磁気ヘッド分野において極めて不利である。

　一般にシリコン中間層を形成するための工業的方法ではシリコン原子がスパッタされるだけであり、シリコン原子間には化学結合が形成されないため硬度が低く緻密性に欠け、シリコン原子の塊ができやすい。そのため保護膜を薄くすると耐食性及び耐摩耗性（ＣＳＳ）を満足させることができなかった。すなわち、スパッタ法で形成したシリコンバッファ層の表面に薄いダイヤモンド様炭素膜を形成すると、シリコン同士の化学結合が形成されず、シリコン中間層が緻密性に欠け且つ細かい塊を有するために、ダイヤモンド様炭素膜が単にシリコン中間層を覆っているだけとなる。従ってダイヤモンド様炭素膜を薄くすると水分等の腐食性ガスがシリコン中間層に容易に透過してこれを腐食し、或いはダイヤモンド様保護膜が容易に剥離される。また薄膜磁気ヘッド側の金属が腐食したりシリコン中に拡散して電気抵抗を変化させ、薄膜磁気ヘッドの特性が低下する問題もある。

　更に、本発明者らは特開平１０−２８９４１９号公報や特開平１０−２７５３０８号公報において、薄膜磁気ヘッドの構成部材に対する密着力が強く、耐食性及び耐摩耗性に優れた薄膜磁気ヘッド用保護膜を提供した。すなわち、例えば特開平１０−２７５３０８号公報では保護膜がＳｉＣ_XＨ_YＯ_ZＮ_W（Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＷは原子比を表し、Ｘ＝３〜２６、Ｙ＝０．５〜１３、Ｚ＝０．５〜６、Ｗ＝０〜６である）で表される組成を有する優れた耐久性を有する薄膜磁気ヘッドを提供した。しかしこの方法にも以下に指摘する問題がある。

特開平４−２７６３６７号公報 特許第２５７１９５７号公報 特開平１０−２８９４１９号公報 特開平１０−２７５３０８号公報

　最近では一枚のディスクで８０Ｇｐｓｉの容量をもつ記録媒体が使用されるように至っている。このような大容量磁気記録では記録密度を高めるためヘッドと記録媒体とのスペースは小さくする必要があるが、ヘッド上に分厚い保護膜があるとこれがスペーシングロスとなり高密度化に十分対応できていない。
　上記の特開平１０−２７５３０８号公報の保護膜は厚さ約７０Å程度であり、これ以上では十分な耐食性と耐摩耗性を発揮できるが、高密度化には保護膜の厚さをできるだけ薄くしてスペーシングを極力低下しなければならないが、これ以下の厚さではＳｉが含まれているためと思われるが耐食性が満足できず保護膜の厚さを更に薄くすることができなかった。

　本発明は、磁気抵抗効果型の薄膜磁気ヘッドにおいて、少なくとも前記ヘッドが記録媒体に接触する面に
（Ａ）（ｉ）ＳｉＣ_XＨ_YＯ_ZＮ_WＦ_TＢ_UＰ_V
　（ここにＸ＝０．５〜２６、Ｙ＝０．５〜１３、Ｚ＝０〜６、Ｗ＝０〜６、Ｔ＝０〜６、Ｕ＝０〜１、及びＶ＝０〜１）
　及び（ｉｉ）ＳｉＨ_YＯ_ZＮ_WＦ_TＢ_UＰ_V
　（ここにＹ＝０．０００１〜０．７、Ｚ＝０〜６、Ｗ＝０〜６、Ｔ＝０〜６、Ｕ＝０〜１、及びＶ＝０〜１）
から選択した化学結合し且つ硬度が高く非常に緻密な下層と、
（Ｂ）ＣＨ_aＯ_bＮ_cＦ_dＢ_eＰ_f
　（ここにａ＝０〜０．７、ｂ＝０〜１、ｃ＝０〜１、ｄ＝０〜１、ｅ＝０〜１、及びｆ＝０〜１）
よりなるダイヤモンド様薄膜の上層とを保護膜として形成することにより、耐食性と耐摩耗性を高く保持しながら全膜厚を従来の限界であった約７０Åを４０Å、さらには３０Å以下にまで薄くすることを可能にしたものである。

　下層はプラズマＣＶＤ法やイオン化蒸着法等の負バイアス印加気相成膜法（ＣＶＤ法）等により形成するのが良く、スパッタ法では本発明の所期の性能を有する保護膜は得られない。その理由はスパッタによりケイ素の粗大な塊が形成されてしまい薄膜磁気ヘッドを不良にする割合が高いからである。
　一方上層を形成する方法にはプラズマＣＶＤ法やイオン化蒸着法等の負バイアス印加気相成膜法（ＣＶＤ法）等の他、スパッタ法も許容される。

　本発明で用いるシリコン含有下層保護膜は従来のシリコンバッファ層とは異なり、それ自体の原子間が強固な化学結合を形成して緻密かつ化学的に安定であり、また下層保護膜と上層保護膜との間にも強固な化学結合を形成できるので、ダイヤモンド様炭素膜である上層保護膜の厚さを従来よりも遙かに薄い４０Å以下にしても水分等の腐食性の気体の浸透を防止でき、耐食性に優れており、また耐摩耗性の点でも十分である。

　このようにして形成された保護膜は耐食性及び耐摩耗性を満足しながら４０Åさらには３０Å程度以下に形成できるので、本発明はＭＲ薄膜磁気ヘッドのスペーシングを減じ、高密度記録化に対処できる。そしてこのような薄膜化にもかかわらず耐食性及び耐摩耗性保護膜が７０Åのように厚い特開平１０−２７５３０８号公報等に記載の薄膜磁気ヘッドと比して遜色がない。

　本発明では、薄膜磁気ヘッドの少なくとも記録媒体対向面、すなわち浮上面に所定の組成比の下層とアモルファスのダイヤモンド様炭素膜よりなる上層とからなる保護膜を形成する。この保護膜は薄膜磁気ヘッドにＤＣバイアス電圧、あるいはセルフバイアスを印加し、プラズマＣＶＤ法やイオン化蒸着法等の気相成膜法で形成することができる。
下層保護膜
　この保護膜の下層に使用できる材料の組成は下記式
（ｉ）ＳｉＣ_XＨ_YＯ_ZＮ_WＦ_TＢ_UＰ_V
で表されるものである。すなわちＳｉＣ_XＨ_Yを必須とし、他の成分は任意成分であり、Ｘ＝０．５〜２６、Ｙ＝０．５〜１３、Ｚ＝０〜６、Ｗ＝０〜６、Ｔ＝０〜６、Ｕ＝０〜１、及びＶ＝０〜１である。このうち好ましいものはＸ＝１〜８、Ｙ＝０．８〜４である。
　これに代わって保護膜の下層に使用できる材料の組成は下記式
（ｉｉ）ＳｉＨ_YＯ_ZＮ_WＦ_TＢ_UＰ_V
で表されるものである。すなわち、ＳｉＨ_Yを必須とし、他の成分は任意成分であり、Ｙ＝０．０００１〜０．７、Ｚ＝０〜６、Ｗ＝０〜６、Ｔ＝０〜６、Ｕ＝０〜１、及びＶ＝０〜１である。このうち好ましいものはＹ＝０．０１〜０．２である。

　上記式（ｉ）においてＸが０．５未満であると、膜強度が弱く不十分であり、Ｘが２６を超えると膜の内部応力が大きくなり、密着力が弱くなる。Ｙが０．５未満であると、膜強度が弱く不十分であり、Ｙが１３を超えると、膜の強度が不足する。また、ＺとＷとＴが６を超えると、膜密度と耐摩耗性が低下する。
　上記式（ｉｉ）においてＹが０．０００１未満であると、膜強度が弱く不十分であり、Ｙが０．７を超えると、膜の強度が不足する。ＺとＷとＴが６を超えると、膜密度と耐摩耗性が低下する。

　このような下層はアモルファス状態にあり、その膜厚は２０Å以下、好ましくは５〜１５Åである。膜厚が５Å未満の場合には接着力が低下し本発明の効果が低くなり、膜厚が２０Åを超えるとダイヤモンド様薄膜である上層が薄くなりすぎる。また上層との総合厚さが４０Åを超えると記録媒体とのギャップが増加し、特性が劣化してくる。通常、この下層のビッカース硬さはＨｖ＝６００〜４００程度、波長６３２ｎｍでの屈折率は１．５〜２．８程度である。

上層保護膜
　保護膜の上層に使用するアモルファスのダイヤモンド様薄膜は
　式ＣＨ_aＯ_bＮ_cＦ_dＢ_eＰ_f
で表される組成を有し、Ｃを必須とし、原子比でａ＝０〜０．７、ｂ＝０〜１、ｃ＝０〜１、ｄ＝０〜１、ｅ＝０〜１、及びｆ＝０〜１である。
　炭化水素を原料とするプラズマＣＶＤ法、イオン化蒸着法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ等の気相成膜法によれば一般に水素がａ＝０．０５〜０．７含有される。、しかしカーボンターゲットを用いて ホローカソード方式（ＦＣＶＡ）、スパッタ方式等でダイヤモンド様薄膜を形成すれば水素を含まない上層を形成することも可能である。

　ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）膜は、ダイヤモンド様炭素膜、ｉ−カーボン膜等と称されることもある。ダイヤモンド状炭素膜については、例えば、特開昭６２−１４５６４６号公報、同６２−１４５６４７号公報、Ｎｅｗ　Ｄｉａｍｏｎｄ　Ｆｏｒｕｍ、第４巻第４号（昭和６３年１０月２５日発行）等に記載されている。ＤＬＣ膜は、上記文献（Ｎｅｗ　Ｄｉａｍｏｎｄ　Ｆｏｒｕｍ）に記載されているように、ラマン分光分析において、１４００〜１７００ｃｍ^-1にブロードなラマン散乱スペクトルの山を有し、１３３３ｃｍ^-1に鋭いピークを有するダイヤモンドや、１５８１ｃｍ^-1に鋭いピークを有するグラファイトとは、明らかに異なった構造を有する物質である。ＤＬＣ膜のラマン分光分析スペクトルは上記のブロードな山は、炭素及び水素以外の上記元素を含有することにより、これから相当程度変動する。ＤＬＣ膜は、炭素と水素とを主成分とするアモルファス状態の薄膜であって、炭素同士のｓｐ２及びｓｐ３結合がランダムに存在することによって形成されている。

　本発明において、ＤＬＣ膜の厚さは、通常１５Å以上、好ましくは１５〜２５Åであり、下層と一緒に保護層を形成するとき総合厚さ約４０Å以下にすることができる。これよりも厚いと耐食性及び耐摩耗性は十分であっても、ＭＲ薄膜磁気ヘッドと記録媒体の間のスペーシングが大きくなるので高密度記録用の薄膜磁気ヘッドとしては好ましくない。

　本発明は特定の下層及び上層の二層構造の保護膜を有することにより、優れた保護膜を提供できるが、その理由を若干説明しておく。まず、本発明で使用する式（ｉ）及び（ｉｉ）の組成を有する下層は、Ｓｉを含むため基質（薄膜磁気ヘッド）と上層（ＤＬＣ膜）とに対して同等の高い密着層として働き、またＳｉ−Ｃ化学結合、Ｓｉ−Ｓｉ化学結合、及び／又はＣ−Ｃ化学結合を含むため下層のＤＬＣ膜と同様に緻密な架橋構造を有し、腐食性基体を通さず耐食性に大きく寄与し、また硬度も上層のＤＬＣ膜と同等のＨｖ２０００〜６０００程度の硬度を有するので耐摩耗性（ＣＳＳ）にも寄与する。

　次に、本発明の薄膜磁気ヘッドについて説明する。図１は、本発明の薄膜磁気ヘッドの構成例を示した断面概略構成図である。図示例の薄膜磁気ヘッドは、本発明の下層１’と上層１”よりなる複合保護膜と、保護層２、上部磁極層３、ギャップ４、下部磁極層５、絶縁層６、上部シールド層７、ＭＲ素子８、下部シールド層９、下地層１０、基体１１、導電コイル１２、及び絶縁層１３とを有する。図示例の薄膜磁気ヘッドは再生用のＭＲヘッド部と記録用の誘導型へッド部とを有する、いわゆるＭＲ誘導型複合へッドである。ここで、記録用の誘導型ヘッド部は、上部磁極層３と下部磁極層５、及びこれらに挟まれたギャップ４と導電コイル１２により構成される。ＭＲへッド部は上部シールド層７と下部シールド層９、及びこれらに挟まれた絶縁層１３とＭＲ素子８により構成されている。そして、図示例では誘導型へッド部がいわゆるトレーリング側であり、ＭＲへッド部がリーディング側である。かかる構成は公知であり、例えば特開平１０−２７５３０８号公報等を参照されたい。

　そして、これらの構造物が積層された薄膜磁気ヘッド素体の少なくとも走行面または摺動する面、つまり磁気記録媒体（磁気ディスク）と対向する面（図では左側の紙面と垂直な面）に本発明の下層保護膜１’と上層保護膜１”が形成される。
　なお、図１ではＭＲ誘導型複合ヘッドの例を示したが、ＭＲ素子８に代えてより感度の高いＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）構造、ＴＭＲ（Tunneling Junction Magnetoresistive）構造、ＣＰＰ（Current Perpendicular Plane）構造を用いることも可能である。

　図２は磁気ディスク装置の全体図であり、駆動部に複数の磁気ヘッド装置を支持し、それらのアーム部先端に薄膜磁気ヘッドを備えたスライダを取り付けたものである。図３は薄膜磁気ヘッドを備えるスライダの斜視図であり、スライダのトレーリング側（空気流出端）にＭＲヘッドを備える。

　この形態はＣＳＳ(contact start-stop)動作方式と呼ばれる方式の磁気ディスク装置を例示して説明するものとする。図２のようにこの磁気ディスク装置は、複数の磁気記録媒体２１と、これらの磁気記録媒体２１の各面に対応して配設された複数の磁気ヘッド装置２２とを備えている。磁気記録媒体２１は、筐体２３に固定されたスピンドルモータ２４により回転するようになっている。磁気ヘッド装置２２は、筐体２３に固定された固定軸２５にべアリング２６を介して回動可能なように取り付けられている。ここでは複数の磁気ヘッド装置２２が共通のべアリング２６を介して固定軸２５に取り付けられており、これにより、複数の磁気ヘッド装置２２が一体となって回動するようになっているものとする。磁気ヘッド装置２２の先端側には磁気ヘッドスライダ２７が取り付けられている。また、この磁気ディスク装置は、磁気ヘッド装置２２の他方の後端側に、磁気記録媒体２１のトラック上におけるスライダ２７の位置決めを行うための駆動部２８を備えている。駆動部２８は、固定軸２５を中心として磁気ヘッド装置２２を回動させるものであり、これによりスライダ２７は、磁気記録媒体２１の径方向に移動可能となっている。

　図３は、図２に示したスライダ２７の拡大斜視図である。スライダ２７は例えばアルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）よりなり、ほぼ六面体状に形成された基体１００を有している。そのうちの磁気記録媒体２１に対向する面が、記録媒体対向面あるいはエアべアリング面(ABS:AirBearingSnrface)２９である。図３に示したように、スライダ２７のＡＢＳ２９に直交する一側面には薄膜磁気ヘッド３０が設けられている。

　続いて、このように構成された磁気ディスク装置による記録・再生の動作について、図２を参照して説明する。ＣＳＳ動作方式の場合、磁気ディスク装置が動作していない時、すなわち、スピンドルモータ２４が停止しており磁気記録媒体２１が回転していない状態においては、スライダ２７のＡＢＳ２９と磁気記録媒体２１とを接触させておく。記録・再生動作を行う際には、スピンドルモータ２４により磁気記録媒体２１を高速回転させる。磁気記録媒体２１が高速回転すると空気流が発生し、揚力が生まれる。スライダ２７を、この揚力によって磁気記録媒体２１の表面から浮上させると共に、駆動部２８により、この磁気記録媒体２１の表面に対して水平方向に相対的に移動させる。この際、スライダ２７の一側面に形成された薄膜磁気ヘッド３０によって記録・再生を行うのである。

下層保護膜の製造
　次に、薄膜磁気ヘッドの少なくとも保護すべき面、つまり記録媒体と対向する面に保護膜を形成する方法を説明する。本発明では、プラズマＣＶＤ法については、例えば特開平４−４１６７２号公報等に記載されている。プラズマＣＶＤ法におけるプラズマは、直流、交流のいずれであってもよいが、交流を用いることが好ましい。交流としては数ヘルツからマイクロ波まで可能である。また、ダイヤモンド薄膜技術（総合技術センター発行）等に記載されているＥＣＲプラズマも使用可能である。

　本発明では、プラズマＣＶＤ法としてバイアス印加プラズマＣＶＤ法を用いることが好ましい。バイアス印加プラズマＣＶＤ法ては、薄膜磁気ヘッドに負のバイアス電圧を印加する。この方法については、例えばＭ．Ｎａｋａｙａｍａ ｅｔ ａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ Ｉｎｔｎｌ．Ｅｄｉｔｉｏｎ Ｖｏｌ ９８、ｐｐ６０７−６０９（１９９０）等に詳細に記載されている。また、バイアス電圧を印加せずにセルフバイアスを利用してもよい。交流電源であるプラズマ電源を装置の電極に按統するとプラズマが発生する。このプラズマは電子、イオン、ラジカルを含み、全体としては中性である。しかし、プラズマ電源の周波数がオーディオ波（ＡＦ）、高周波（ＲＦ）、マイクロ波（ＭＷ）になると、イオンと電子の移動度に差が生じるため、印加した電極側（通常、アースしない側）に負電圧状態を生じる。これをセルフバイアス電圧という。上記のバイアス電圧は、好ましくは−１０〜−２０００Ｖであり、より好ましくは−５０〜−１０００Ｖである。

　下層保護膜をプラズマＣＶＤ法により形成する場合、原料ガスには、下記のグループに属する化合物を使用することが好ましい。すなわち、Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの組成を得る単独化合物としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、へキサメチルシクロシロキサン、へキサメトキシジシロキサン、ヘキサエトキシジシロキサン、トリエトキシビニルシラン、ジメチルエトキシビニルシラン、トリメトキシビニルシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメトキシメチルクロロシラン、ジメトキシメチルシラン、トリメトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、トリメトキシシラノール、ハイドロキシメチルトリメチルシラン、メトキシトリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、エトキシトリメトキシシラン等がある。これらは併用しても良く、これに他の化合物を併用しても良い。

　また、下層保護膜としてＳｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏ＋Ｎの組成を得るには、上記原料ガスに加え、Ｎ源としてＮ₂、Ｎ＋Ｈ源としてＮＨ₃等、Ｎ＋Ｏ源として、ＮＯ、ＮＯ₂、Ｎ₂Ｏ等ＮＯ_xで表示できるＮとＯの化合物等を用いれば良い。この他、Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ、Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋ＯあるいはＳｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｎを含む化合物等とＯ源あるいはＯＮ源やＮ源等とを組み合わせてもよく、Ｏ源としてＯ₂、Ｏ₃等、Ｃ＋Ｈ源としてＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₄、Ｃ₂Ｈ₆、Ｃ₃Ｈ₈、Ｃ₅Ｈ₆等の炭化水素等を用いても良い。

　下層保護膜としてＳｉ、Ｃ及びＨを含む化合物としては、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、ジエチルシラン、テトラエチルシラン、テトラブチルシラン、ジメチルジエチルシラン、テトラフェニルシラン、メチルトリフェニルシラン、ジメチルジフェニルシラン、トリメチルフェニルシラン、トリメチルシリル−トリメチルシラン、トリメチルシリルメチル−トリメチルシラン等があり、Ｓｉ、Ｃ、Ｈ及びＮを有する化合物としては、３−アミノプロピルジエトキシメチルシラン、２−シアノエチルトリエトキシシラン、３−アリルアミノプロピルトリメトキシシラン、５（３−アミノプロピルトリエトキシシラン等がある。これらは併用しても良く、シラン系化合物と炭化水素を用いても良い。

　また下層保護膜としてＳｉ＋Ｈの組成を有する場合にはシラン（ＳｉＨ₄）が使用できる。Ｆを含有する場合にはＣＦ₄、ＨｎＦｎ（ｎ＝０〜６）、Ｆ₂等が使用でき、Ｐを含有する場合にはホスフィン（ＰＨ₃）等、Ｂを含有する場合にはＢＦ₃、Ｂ₂Ｆ₆等がある。

　上記原料ガスの流量は原料ガスの種類に応じて適宜決定すればよい。動作圧力は通常１．３３〜６．６６Ｐａ、投入電力は通常１０Ｗ〜５ＫＷ程度が好ましい。
　本発明ではまた下層保護膜をイオン化蒸着法等が使用できる。イオン化蒸着法は、例えば特開昭５９−１７４５０８号公報等に記載されている。ただし、これらに開示された方法、装置に限られるものではなく、保護膜の原料用イオン化ガスの加速が可能であれば他の方式のイオン蒸着技術を用いても良い。

　この場合の装置の好ましい例としては、例えば、特開昭５９−１７４５０８号公報に記載されたイオン直進型またはイオン偏向型のものを用いることができる。イオン化蒸着法においては、真空容器内を１．３３×１０^-4Ｐａ程度までの高真空とする。この真空容器内には交流電源によって加熱されて熱電子を発生するフィラメントが設けられ、このフィラメントを取り囲んで対電極が配置され、フィラメントとの間に電圧Ｖｄを与える。また、フィラメント、対電極を取り囲んでイオン化ガス閉じこめ用の磁界を発生する電磁コイルが配置されている。原料ガスはフィラメントからの熱電子と衝突して、プラスの熱分解イオンと電子を生じ、このプラスイオンはグリッドに印加された負電位Ｖａにより加速される。この、Ｖｄ、Ｖａ及びコイルの磁界を調整することにより、組成や膜質を変えることができる。本発明では、Ｖｄ＝１０〜５００Ｖ、Ｖａ＝−１０〜−５００Ｖ程度が好ましい。前記と同様薄膜磁気ヘッドに加えるバイアスは負のバイアス電圧を印加する。バイアス電圧は、直流が好ましい。また、バイアス電圧を印加せずにセルフバイアスを利用してもよい。バイアス電圧は、前記同様好ましくは−１０〜−２０００Ｖであり、より好ましくは−５０〜−１０００Ｖである。

　下層保護膜をイオン化蒸着法により形成する場合、原料ガスには、プラズマＣＶＤ法と同様のものを用いれば良い。上記原料ガスの流量はその種類に応じて適宜決定すればよい。動作圧力は、通常１．３３〜６．６６Ｐａ程度が好ましい。

上層保護膜の製造
　上層保護膜であるＤＬＣ膜は、下層と同様にプラズマＣＶＤ法、イオン化蒸着法、フォローカソード法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法等により形成できるほか、スパッタ法でも形成することができる。
　ＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法により形成する場合、例えば特開平４−４１６７２号公報等に記載されている方法により成膜することができる。プラズマＣＶＤ法におけるプラズマは、直流、交流のいずれであってもよいが、交流を用いることが好ましい。交流としては数ヘルツからマイクロ波まで使用可能である。また、ダイヤモンド薄膜技術（総合技術センター発行）等に記載されているＥＣＲプラズマも使用可能である。また、バイアス電圧を印加してもよい。

　ＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法により形成する場合、原料ガスには、下記化合物を使用することが好ましい。
　Ｃ及びＨを含有する化合物として、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、エチレン、プロピレン等の炭化水素が挙げられる。
　Ｃ＋Ｈ＋Ｏを含む化合物としては、ＣＨ₃ＯＨ、Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ、ＨＣＨＯ、ＣＨ₃ＣＯＣＨ₃等がある。
　Ｃ＋Ｈ＋Ｎを含む化合物としては、シアン化アンモニウム、シアン化水素、モノメチルアミン、ジメチルアミン、アリルアミン、アニリン、ジエチルアミン、アセトニトリル、アゾイソブタン、ジアリルアミン、エチルアミン、ＭＭＨ、ＤＭＨ、トリアリルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリフェニルアミン等がある。
　この他、上記の化合物、Ｏ源あるいはＯＮ源、Ｎ源、Ｈ源、Ｆ源、Ｂ源、Ｐ源等とを組み合わせてもよい。

　Ｏ源としてＯ₂、Ｏ₃等、Ｃ＋Ｏ源としてＣＯ、ＣＯ₂等、Ｈ源としてＨ₂等、Ｈ＋Ｏ源としてＨ₂Ｏ等、Ｎ源としてＮ₂、Ｎ＋Ｈ源としてＮＨ₃等、Ｎ＋Ｏ源としてＮＯ、ＮＯ₂、Ｎ₂Ｏ等ＮＯxで表示できるＮとＯの化合物等、Ｎ＋Ｃ源として（ＣＮ）₂等、Ｎ＋Ｈ＋Ｆ源としてＮＨ₄Ｆ等、Ｏ＋Ｆ源としてＯ₂＋Ｆ₂等を用いてもよい。

　上記原料ガスの流量は原料ガスの種類に応じて適宜決定すればよい。動作圧力は、通常、１〜７０Ｐａ、投入電力は、通常、１０Ｗ〜５ＫＷ程度が好ましい。

　ＤＬＣ膜は、イオン化蒸着法により形成してもよい。イオン化蒸着法は、例えば特開昭５９−１７４５０８号公報等に記載されている。ただし、これらに開示された方法、装置に限られるものではなく、原料用イオン化ガスの加速が可能であれば他の方式のイオン蒸着技術を用いてもよい。この場合の装置の好ましい例としては、例えば、特開昭５９−１７４５０８号公報に記載されたイオン直進型またはイオン偏向型のものを用いることができる。

　イオン化蒸着法においては、真空容器内を１０^-4Ｐａ程度までの高真空とする。この真空容器内には交流電源によって加熱されて熱電子を発生するフィラメントが設けられ、このフィラメントを取り囲んで対電極が配置され、フィラメントとの間に電圧Ｖｄを与える。また、フィラメント、対電極を取り囲んでイオン化ガス閉じこめ用の磁界を発生する電磁コイルが配置されている。原料ガスはフィラメントからの熱電子と衝突して、プラスの熱分解イオンと電子を生じ、このプラスイオンはグリッドに印加された負電位Ｖａにより加速される。この、Ｖｄ、Ｖａ及びコイルの磁界を調整することにより、組成や膜質を変えることができる。また、バイアス電圧を印加してもよい。

　ＤＬＣ膜をイオン化蒸着法により形成する場合、原料ガスには、プラズマＣＶＤ法と同様のものを用いればよい。上記原料ガスの流量はその種類に応じて適宜決定すればよい。動作圧力は、通常、１〜７０Ｐａ程度が好ましい。

　ＤＬＣ膜は、スパッタ法により形成することもできる。この場合、Ａｒ、Ｋｒ等のスパッタ用のスパッタガスに加えて、Ｏ₂、Ｎ₂、ＮＨ₃、ＣＨ₄、Ｈ₂等のガスを反応性ガスとして導入すると共に、Ｃをターゲットとしたり、Ｃ、Ｎ、Ｏ等を含む混成ターゲット或いは２以上のターゲットを用いてもよい。また、ポリマーをターゲットとして用いることも可能である。このようなターゲットを用いて高周波電力、交流電力、直流電力のいずれかを印加し、ターゲットをスパッタし、これを基板上にスパッタ堆積させることによりＤＬＣ膜を形成する。高周波スパッタ電力は、通常、５０Ｗ〜２ＫＷ程度である。動作圧力は、通常、１０^-3〜０．１Ｐａが好ましい。

　このようなターゲットを用いて高周波電力を加え、ターゲットをスパッタし、これを下層上にスパッタ堆積させることにより上層保護膜を形成する。なお、この場合も基板ないし薄膜磁気ヘッドに加えるバイアスは負のバイアス電圧を印加する。バイアス電圧は、直流が好ましい。また、バイアス電圧を印加せずにセルフバイアスを利用してもよい。上記のバイアス電圧は、好ましくは−１０〜−２０００Ｖであり、より好ましくは−５０〜−１０００Ｖである。高周波スパッタ電力は、通常５０Ｗ〜２ＫＷ程度である。動作圧力は、通常１０^-3〜０．１Ｐａが好ましい。

実施例の保護膜の成膜
下層の成膜法１（プラズマＣＶＤ法）
　（試料１）Ｓｉ、Ｃ及びＨを含む化合物の原料ガスとして、Ｓｉ（ＣＨ₃）₄と、Ｃ₂Ｈ₄とをそれぞれ流量８ＳＣＣＭと、２０ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力６．６６Ｐａで、ＭＲ薄膜磁気ヘッドの走行面に、セルフバイアス−４００Ｖにて５Å成膜した。

　（試料２）Ｓｉ、Ｃ及びＨを含む化合物の原料ガスとしてＳｉ（ＣＨ₃）₄と、Ｃ₂Ｈ₄とを、それぞれ流量１０ＳＣＣＭと、３０ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力６．６６Ｐａで、ＭＲ薄膜磁気ヘッドの走行面に、セルフバイアス−４００Ｖにて１０Å成膜した。

　（試料３）Ｓｉ、Ｃ及びＨを含む化合物の原料ガスとして、Ｓｉ（ＣＨ₃）₄と、Ｃ₂Ｈ₄とをそれぞれ流量８ＳＣＣＭと、２０ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力６．６６Ｐａで、ＭＲ薄膜磁気ヘッドの走行面面に、セルフバイアス−４００Ｖにて１５Å成膜した。

下層の成膜法２（イオン化蒸着法）
　（試料４）Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣＨ₃）₄を流量５ＳＣＣＭ、ＣＨ₄を流量６ＳＣＣＭにて導入した。動作圧１３．３ＰａでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜磁気ヘッドの走行面に、バイアス−５００Ｖにて５Å成膜した。

　（試料５）Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣＨ₃）₄を流量５ＳＣＣＭにて導入した。動作圧１３．３ＰａでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜磁気ヘッドの走行面に、バイアス−５００Ｖにて１０Å成膜した。

　（試料６）Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄を流量５ＳＣＣＭ、Ｃ₂Ｈ₄を流量５ＳＣＣＭにて導入した。動作圧１３．３ＰａでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜磁気ヘッドの走行面に、バイアス−５００Ｖにて１０Å成膜した。

　（試料７）Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄を流量５ＳＣＣＭ、Ｃ₂Ｈ₄を流量１ＳＣＣＭにて導入した。動作圧１３．３ＰａでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜磁気ヘッドの走行面に、バイアス−４００Ｖにて１５Å成膜した。

上層（ＤＬＣ）の成膜法
　下層の上にＤＬＣ１及びＤＬＣ２膜は自己バイアスＲＦプラズマＣＶＤ法により次の条件で成膜した。
ＤＬＣ１
　原料ガス：Ｃ₂Ｈ₄（０．０１７Ｐａ・ｍ³・ｓ^-1）
　電源：ＲＦ
　動作圧：６６．５Ｐａ
　投入電力：５００Ｗ
　成膜レート：１００ｎｍ／ｍｉｎ
　膜組成：ＣＨ_0.21
　膜厚：２０〜２５Å
ＤＬＣ２
　原料ガス：Ｃ₂Ｈ₄とＮ₂（０．０８５Ｐａ・ｍ³・ｓ^-1）
　電源：ＲＦ
　動作圧：６６．５Ｐａ
　投入電力：５００Ｗ
　成膜レート：１００ｎｍ／ｍｉｎ
　膜組成：ＣＨ_0.25Ｏ_0.03Ｎ_0.08
　膜厚：１５Å
ＤＬＣ３
　ＤＬＣ３膜はフォローカソード法により成膜した。
　膜組成は炭素単一であり、膜厚２０Åであった。
各層の組み合わせは表１の示すとおりであった。

比較例の保護膜の成膜
　比較のため薄膜磁気ヘッドの走行面に下層にＳｉのスパッタによる成膜を１５〜２５Åの厚さが得られるまで行った。
　その上に上記ＤＬＣ１及びＤＬＣ２を表１に示した組み合わせ及び厚さで成膜した。
　これらの結果を表１に示す。ここにＣＳＳはスタート／ストップを１００×１０⁴回行い読み取り不良が発生した不良個数（１０００個当たり）を１００回の試験で平均した値である。
　また耐食性は、加速試験として試料を８０℃に加熱した純水に４８時間浸漬後に、読み取り不良が発生した不良個数（１０００個当たり）を１００回の試験で平均した値である。

　表１の結果をみると、比較例のうちＳｉスパッタによる下層を形成した場合、ＤＬＣ薄膜の厚さが２５Åでも耐久性及び耐食性が十分でない。これは先に説明したようにＳｉがスパッタ時に緻密な膜が形成できずまた微小な塊を形成し易いためと考えられる。また本発明で使用する下層単独でも膜厚が７０Å以上でないと十分な耐久性及び耐食性が得られず、４０Å以下では耐久性及び耐食性が大きく低下する。
　これに対して本発明の実施例では下層に上記Ａ（ｉ）または（ｉｉ）の下層を使用したため耐久性及び耐食性が大幅に向上し、膜厚４０Å以下、さらには３０Å以下でもＭＲヘッドの保護膜として使用が可能となるため、スペーシングロスが大幅に低下し、そのため記録密度が非常に高い記録媒体に対して十分使用できることが分かる。

発明によるＭＲ薄膜磁気ヘッドの構成を示す断面図である。 発明によるＭＲ薄膜磁気ヘッドが使用されるスライダを備えた磁気ディスク装置を示す斜視図である。 図２の薄膜磁気ヘッドを備えたスライダ部分の拡大斜視図である。

符号の説明

１’　下層（保護膜）
１”　上層（保護膜）
２　　保護層
３　　上部磁極層
４　　ギャップ
５　　下部磁極層
６　　絶縁層
７　　上部シールド層
８　　ＭＲ素子
９　　下部シールド層
１０　下地層
１１　基体
１２　導電コイル
１３　絶縁層
２１　磁気記録媒体
２２　磁気ヘッド装置
　２２Ａ　スライダ支持部
　２２Ｂ　アーム部
　２２Ｃ　スライダ
２３　筐体
２４　スピンドルモータ
２５　固定軸
２６　ベアリング
２７　スライダ
２８　駆動部
２９　記録媒体対向面
３０　薄膜磁気ヘッド
１００　基体

Claims (11)

1. 　磁気抵抗効果素子を含むヘッド部を備える薄膜磁気ヘッドにおいて、少なくとも前記ヘッド部の記録媒体に対向する面が原子比で表して
   （Ａ）式（ｉ）ＳｉＣ_XＨ_YＯ_ZＮ_WＦ_TＢ_UＰ_V
   　（ここにＸ＝０．５〜２６、Ｙ＝０．５〜１３、Ｚ＝０〜６、Ｗ＝０〜６、Ｔ＝０〜６、Ｕ＝０〜１、及びＶ＝０〜１）
   　及び式（ｉｉ）ＳｉＨ_YＯ_ZＮ_WＦ_TＢ_UＰ_V
   　（ここにＹ＝０．０００１〜０．７、Ｚ＝０〜６、Ｗ＝０〜６、Ｔ＝０〜６、Ｕ＝０〜１、及びＶ＝０〜１）
   で表される組成を有する薄膜から選択した下層と、
   （Ｂ）式ＣＨ_aＯ_bＮ_cＦ_dＢ_eＰ_f
   　（ここにａ＝０〜０．７、ｂ＝０〜１、ｃ＝０〜１、ｄ＝０〜１、ｅ＝０〜１、及びｆ＝０〜１）
   で表される組成を有するダイヤモンド様薄膜の上層とが形成されたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 　下層と上層の全厚が４０Å以下である薄膜磁気ヘッド。
3. 　下層と上層が気相成膜法により形成された請求項１又は２の薄膜磁気ヘッド。
4. 　下層の厚さが２０Å以下、上層の厚さが２０Å以下である請求項１又は２の薄膜磁気ヘッド。
5. （Ａ）式（ｉ）ＳｉＣ_XＨ_YＯ_ZＮ_WＦ_TＢ_UＰ_V
   　（ここにＸ＝０．５〜２６、Ｙ＝０．５〜１３、Ｚ＝０〜６、Ｗ＝０〜６、Ｔ＝０〜６、Ｕ＝０〜１、及びＶ＝０〜１）
   　及び式（ｉｉ）ＳｉＨ_YＯ_ZＮ_WＦ_TＢ_UＰ_V
   　（ここにＹ＝０．０００１〜０．７、Ｚ＝０〜６、Ｗ＝０〜６、Ｔ＝０〜６、Ｕ＝０〜１、及びＶ＝０〜１）
   で表される組成を有する薄膜から選択した下層と、
   （Ｂ）式ＣＨ_aＯ_bＮ_cＦ_dＢ_eＰ_f
   　（ここにａ＝０〜０．７、ｂ＝０〜１、ｃ＝０〜１、ｄ＝０〜１、ｅ＝０〜１、及びｆ＝０〜１）
   で表される組成を有するダイヤモンド様薄膜の上層とが形成されるように、前記薄膜磁気ヘッドの少なくとも記録媒体との対向表面に気相成膜する薄膜磁気ヘッドの製造方法。
6. 　下層の厚さが２０Å以下、上層の厚さが２０Å以下となるように成膜される請求項５の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
7. 　薄膜磁気ヘッドに負のバイアス電圧を印加して気相成膜を実施する請求項５の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
8. 　前記バイアス電圧は、印加したＤＣ電源または印加した高周波電力により発生したセルフバイアスによって印加される請求項７の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
9. 　前記請求項１〜４の薄膜磁気ヘッドを備えた少なくとも１つのスライダを有する磁気ディスク装置。
10. 　磁気抵抗効果素子はＭＲ型、ＧＭＲ型、ＴＭＲ型、またはＣＰＰ型の磁気抵抗効果素子である前記請求項１〜４のいずれかの薄膜磁気ヘッド。
11. 　薄膜磁気ヘッドは磁気抵抗効果素子としてＭＲ型、ＧＭＲ型、ＴＭＲ型、またはＣＰＰ型の磁気抵抗効果素子を含む請求項５〜８のいずれかの薄膜磁気ヘッドの製造方法。

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