JP2004158818A

JP2004158818A - 軟磁性膜とこの軟磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッド、ならびに前記軟磁性膜の製造方法と前記薄膜磁気ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2004158818A
Application number: JP2003133447A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kawasaki; 光雄川崎; Hisayuki Yazawa; 久幸矢澤; Yoshihiro Kaneda; 吉弘金田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: GB0318476D0; US7288333B2; US20040053077A1; GB2392921B; JP4183554B2; GB2392921A

Abstract

【課題】ＣｏとＦｅから成る軟磁性膜にＳ（硫黄）等の不純物を含まず、微結晶化して飽和磁束密度と耐食性の双方を共に向上させることが可能な軟磁性膜とこの軟磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッド、ならびに前記軟磁性膜の製造方法と前記薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】本発明の軟磁性膜はＣｏとＦｅからなるメッキ膜であり、膜厚方向に延びる柱状晶が形成されている。本発明では、膜厚方向に延びる柱状晶を形成して膜表面での面粗れを改善し耐食性の向上を図ることを可能とし、また結晶の微細化や貴金属元素の添加を無すことで飽和磁束密度Ｂｓも向上させることが可能である。すなわち本発明のＣｏＦｅ合金によれば耐食性と飽和磁束密度Ｂｓの双方を共に向上させることができ、前記飽和磁束密度Ｂｓを具体的には２．３５Ｔ以上にできる。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば記録用のインダクティブヘッドの磁極部として使用される軟磁性膜に係り、特にＣｏとＦｅから成る軟磁性膜に不純物を含まず、微結晶化して飽和磁束密度と耐食性の双方を共に向上させることが可能な軟磁性膜とこの軟磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッド、ならびに前記軟磁性膜の製造方法と前記薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば薄膜磁気ヘッドのコア層には、特に今後の高記録密度化に伴い、高い飽和磁束密度Ｂｓを有する磁性材料を使用し、前記コア層のギャップ近傍に磁束を集中させて、記録密度を向上させる必要がある。
【０００３】
前記磁性材料には従来からＣｏとＦｅとを含む合金がよく使用されている（以下、特許文献１ないし５を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許番号第３２９８９３０号公報
【特許文献２】
特開平７−５７９３４号公報
【特許文献３】
特開平７−２３３４９４号公報
【特許文献４】
特開２００２−１３４３１８号公報
【特許文献５】
特開２００２−２１７０２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＣｏとＦｅを含んだ磁性材料をメッキ形成するとき、メッキ浴中には一般的に光沢剤としてサッカリンナトリウム（Ｃ_６Ｈ_４ＣＯＮＮａＳＯ_２）を添加する（例えば特許文献２や特許文献４を参照）。
【０００６】
しかしながらメッキ浴中にサッカリンナトリウムを添加すると、サッカリンナトリウムの中に含まれているＳ（硫黄）が不純物としてＦｅと混ざり合うことで腐食しやすいといった問題があった。またメッキ浴中の３価のＦｅイオンやＦｅ（ＯＨ）_３が増えて、これらのＦｅイオンがメッキ膜中に取り込まれると飽和磁束密度Ｂｓが低下するといったことも問題であった。
【０００７】
そこで前記磁性材料の腐食を抑制すべく、イオン化されにくい貴金属をメッキ浴中に添加し、ＣｏＦｅα（αは例えばＲｈ）合金を形成することも考えられた。確かにＣｏＦｅα合金であると貴金属元素αを添加しない場合に比べて腐食を抑制できたが、その一方で飽和磁束密度Ｂｓがさらに低下してしまい、２．２Ｔ程度の飽和磁束密度しか得られないことがわかった。
【０００８】
ＣｏとＦｅからなるバルク材では飽和磁束密度Ｂｓが２．４Ｔ程度確保でき、メッキ形成でも２．４Ｔ、あるいはこれに近い飽和磁束密度Ｂｓが得られればそれに越したことはないが、耐食性ととともに飽和磁束密度Ｂｓも高いＣｏとＦｅとを含んだ磁性材料をメッキ形成することは従来では困難であった。
【０００９】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特にＣｏとＦｅから成る軟磁性膜にＳ（硫黄）等の不純物を含まず、微結晶化して飽和磁束密度と耐食性の双方を共に向上させることが可能な軟磁性膜とこの軟磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッド、ならびに前記軟磁性膜の製造方法と前記薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の軟磁性膜は、ＣｏとＦｅの元素から成るメッキ膜であり、膜厚方向に延びる柱状晶を有して形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の軟磁性膜はＣｏとＦｅからなるメッキ膜であり、このメッキ膜中には従来のようにＳ（硫黄）などの不純物やＲｈなどの貴金属元素は含まれていない。本発明の軟磁性膜は後述するようにメッキ浴中にマロン酸を添加しており、これによりメッキ形成された軟磁性膜は結晶が微細化し膜表面での面粗れが改善されるに至った。本発明のようにメッキ浴中にマロン酸を添加してメッキ形成された軟磁性膜には、膜厚方向に延びる柱状晶が形成され、一方、マロン酸を添加しない軟磁性膜には前記柱状晶が形成されなかった。前記柱状晶は、微細化された結晶が多数積み重なってできたもの、あるいは単結晶の塊であってもよいが、好ましくは微細化された結晶が多数積み重なって柱状晶が形成されている方が、耐食性の向上のほかに飽和磁束密度Ｂｓの増大や保磁力Ｈｃの低減も促進できると考えられる。
【００１２】
本発明は、従来のようにＣｏＦｅ合金中に貴金属元素を添加して耐食性の改善を図るものではなく、膜厚方向に延びる柱状晶を形成して膜表面での面粗れを改善し耐食性の向上を図ることを可能としたものであり、また結晶の微細化や貴金属元素の添加を無すことで飽和磁束密度Ｂｓも向上させることが可能である。しかも飽和磁束密度については後述するように前記軟磁性膜はＦｅイオンが主にＦｅ^２＋の状態でメッキ形成されたものであるため更なる飽和磁束密度Ｂｓの向上を図ることができ、本発明では具体的には２．３５Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓを得ることが可能になっている。
【００１３】
また本発明では、複数の前記柱状晶が膜面方向に、膜厚方向に延びる結晶粒界を介して並んで形成されることが、さらに膜表面での面粗れを抑え耐食性の向上を図ることができ、しかも飽和磁束密度を向上させる上でも好ましい。
【００１４】
また本発明では、前記Ｆｅの組成比は５０質量％以上で８５質量％以下であることが好ましい。後述の実験結果によれば、これにより飽和磁束密度を２．２Ｔ以上に向上させることができる。
【００１５】
また本発明では、前記Ｆｅの組成比は５０質量％以上で８１．５質量％以下であることがより好ましい。後述の実験結果によれば、これにより飽和磁束密度を２．２５Ｔ以上に向上させることができる。
【００１６】
さらに本発明では、前記Ｆｅの組成比は６０質量％以上で７２質量％以下であることが最も好ましい。後述の実験結果によれば、これにより飽和磁束密度を２．３５Ｔ以上に向上させることができる。
【００１７】
また本発明では、前記軟磁性膜の平均結晶粒径は、２００Å以下であることが好ましい。また前記軟磁性膜の膜表面での中心線平均粗さＲａは、２．５Å以下であることが好ましい。本発明の軟磁性膜では、平均結晶粒径及び膜表面での中心線平均粗さＲａを上記のように小さくでき、この結果、耐食性の向上や飽和磁束密度Ｂｓの向上、及び保磁力Ｈｃの低下を適切に図ることが可能である。
【００１８】
また本発明の薄膜磁気ヘッドは、下部コア層及び上部コア層と、前記下部コア層と上部コア層との間に位置し且つトラック幅方向の幅寸法が前記下部コア層及び上部コア層よりも短く規制された磁極部とを有し、
前記磁極部は、下部コア層と連続する下部磁極層、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記下部磁極層と前記上部磁極層間に位置するギャップ層とで構成され、あるいは前記磁極部は、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記上部磁極層と下部コア層との間に位置するギャップ層とで構成され、
前記上部磁極層及び／または下部磁極層は、上記のいずれかに記載された軟磁性膜により形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
上記の薄膜磁気ヘッドは、下部コア層と上部コア層との間にトラック幅を規制する磁極部が形成され、この磁極部に本発明の軟磁性膜を使用できる。前記磁極部は例えば上部磁極層と下部磁極層と、その間にギャップ層を挟んだ構造であり、上下の磁極層から漏れる記録磁界で媒体に対し信号が書き込まれていく。このため前記磁極層の飽和磁束密度Ｂｓは高いことに越したことはなく、本発明の軟磁性膜を前記磁極層に用いることにより高記録密度化に適切に対応可能な薄膜磁気ヘッドを形成でき、また前記磁極層の膜表面は面粗れが小さく、前記ギャップ層を平坦化された下部磁極層上に所定形状で形成しやすくなり、その結果、記録特性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造できる。
【００２０】
また本発明の軟磁性膜の製造方法は、メッキ浴中に、ＦｅイオンとＣｏイオンを含み、さらにマロン酸を添加して、ＣｏとＦｅの元素から成り且つ膜厚方向に延びる柱状晶を有する軟磁性膜をメッキ形成することを特徴とするものである。
【００２１】
マロン酸（ＨＯ−ＯＣＣＨ_２ＣＯＯＨ）は錯化剤である。前記マロン酸をメッキ浴中に添加することで、メッキ浴中のＦｅ^３＋は前記マロン酸との間で錯化合物を形成し、これはメッキ膜に取り込まれにくい。一方、Ｆｅ^２＋は、Ｃｏイオンとともにメッキ形成される軟磁性膜内に取り込まれやすい。したがってメッキ形成された軟磁性膜は主にＦｅ^２＋が取り込まれて形成されたものとなっていると考えられる。また本発明ではマロン酸をメッキ浴中に添加して前記軟磁性膜の耐食性を向上させることを図り、従来、腐食の原因となっていたＳ（硫黄）などの不純物をメッキ浴中に混入させていない。
【００２２】
上記のようにマロン酸をメッキ浴中に添加する結果、前記メッキ浴の劣化を従来に比べて抑えることができる。前記マロン酸の添加で、メッキ形成される軟磁性膜の結晶を微細化させ、またＦｅ^３＋の前記軟磁性膜内での析出を抑えることができるので、本発明の製造方法は、前記軟磁性膜の耐食性及び飽和磁束密度Ｂｓの双方を共に向上させることが可能なものとなっている。
【００２３】
また本発明では、パルス電流を用いた電気メッキ法により、前記軟磁性膜をメッキ形成することが好ましい。パルス電流を用いた電気メッキ法では、例えば電流制御素子のＯＮ／ＯＦＦを繰返し、メッキ形成時に、電流を流す時間と、電流を流さない空白な時間を設ける。このように電流を流さない時間を設けることで、メッキ液の攪拌効果が上がり、軟磁性膜中に含まれるＦｅ含有量を増やすことができる。またＣｏＦｅ合金膜を、少しずつメッキ形成し、直流電流を用いた電気メッキ法に比べメッキ形成時における電流密度の分布の偏りを緩和することが可能になっている。パルス電流による電気メッキ法によれば直流電流による電気メッキ法に比べて、前記軟磁性膜中に細かく柱状晶の結晶状態を、膜面方向に結晶粒界を介して析出させることができ、また前記柱状晶を構成する結晶の微細化を促進させることができ、面粗れを適切に抑制できる。
【００２４】
また本発明では、前記マロン酸をメッキ浴中に、０．０３ｇ／ｌ以上で０．２５ｇ／ｌ以下の範囲内で添加することが好ましく、より好ましくは前記マロン酸をメッキ浴中に、０．０３ｇ／ｌ以上で０．０５ｇ／ｌ以下の範囲内で添加する。
【００２５】
これによりメッキ形成された軟磁性膜の微結晶化を促進でき、面粗れを効果的に抑制できるとともに、飽和磁束密度Ｂｓを向上させることができ、さらには保磁力Ｈｃを低減することが可能である。
【００２６】
また本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、下部コア層及び上部コア層と、前記下部コア層と上部コア層との間に位置し且つトラック幅方向の幅寸法が前記下部コア層及び上部コア層よりも短く規制された磁極部とを有し、
前記磁極部を、下部コア層と連続する下部磁極層、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記下部磁極層と前記上部磁極層間に位置するギャップ層とで形成し、あるいは前記磁極部を、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記上部磁極層と下部コア層との間に位置するギャップ層とで形成し、
このとき前記上部磁極層及び／または下部磁極層を、上記のいずれかに記載された製造方法による軟磁性膜でメッキ形成することを特徴とするものである。
【００２７】
前記上部磁極層及び／または下部磁極層を上記した軟磁性膜の製造方法を用いてメッキ形成することで、耐食性に優れ、しかも飽和磁束密度Ｂｓの高い磁極層を歩留まり良く形成することが可能になっている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態の薄膜磁気ヘッドの部分正面図、図２は図１に示す薄膜磁気ヘッドを２−２線から切断し矢印方向から見た縦断面図である。
【００２９】
本発明における薄膜磁気ヘッドは、浮上式ヘッドを構成するセラミック材のスライダ１１のトレーリング側端面１１ａに形成されたものであり、ＭＲヘッドｈ１と、書込み用のインダクティブヘッドｈ２とが積層された、ＭＲ／インダクティブ複合型薄膜磁気ヘッド（以下、単に薄膜磁気ヘッドという）となっている。
【００３０】
ＭＲヘッドｈ１は、磁気抵抗効果を利用してハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界を検出し、記録信号を読み取るものである。
【００３１】
図２に示すように、前記スライダ１１のトレーリング側端面１１ａ上にＡｌ_２Ｏ_３膜１２を介してＮｉＦｅ等からなる磁性材料製の下部シールド層１３が形成され、さらにその上に絶縁材料製の下部ギャップ層１４が形成されている。
【００３２】
前記下部ギャップ層１４上には記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）に向けて、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）素子、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子あるいはトンネル型磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子などの磁気抵抗効果素子１０が形成され、さらに前記磁気抵抗効果素子１０及び下部ギャップ層１４上には絶縁材料製の上部ギャップ層１５が形成されている。さらに前記上部ギャップ層１５の上にＮｉＦｅ等の磁性材料で形成された上部シールド層１６が形成されている。ＭＲヘッドｈ１は、前記下部シールド層１３から上部シールド層１６までの積層膜で構成されている。
【００３３】
次に図１及び２に示す実施形態では、前記上部シールド層１６がインダクティブヘッドｈ２の下部コア層としても兼用されており、前記下部コア層１６上には、Ｇｄ決め層１７が形成され、記録媒体との対向面から前記Ｇｄ決め層１７の先端部までの長さ寸法でギャップデプス（Ｇｄ）が規制される。前記Ｇｄ決め層１７は例えば有機絶縁材料で形成される。
【００３４】
また前記下部コア層１６の上面１６ａは図１に示すように、磁極部１８の基端からトラック幅方向（図示Ｘ方向）に離れるにしたがって下面方向に傾く傾斜面で形成されており、これによりサイドフリンジングの発生を抑制することが可能である。
【００３５】
また図２に示すように、記録媒体との対向面から前記Ｇｄ決め層１７上にかけて磁極部１８が形成されている。
【００３６】
前記磁極部１８は下から下部磁極層１９、非磁性のギャップ層２０、及び上部磁極層２１が積層されている。
【００３７】
前記下部磁極層１９は、下部コア層１６上に直接メッキ形成されている。また前記下部磁極層１９の上に形成されたギャップ層２０は、メッキ形成可能な非磁性金属材料で形成されていることが好ましい。具体的には、ＮｉＰ、ＮｉＰｄ、ＮｉＷ、ＮｉＭｏ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｃｒのうち１種または２種以上から選択されたものであることが好ましい。
【００３８】
なお本発明における具体的な実施形態として前記ギャップ層２０にはＮｉＰが使用される。ＮｉＰで前記ギャップ層２０を形成することで前記ギャップ層２０を適切に非磁性状態にできるからである。
【００３９】
さらに前記ギャップ層２０の上に形成された上部磁極層２１は、その上に形成される上部コア層２２と磁気的に接続される。
【００４０】
上記のようにギャップ層２０がメッキ形成可能な非磁性金属材料で形成されると、下部磁極層１９、ギャップ層２０及び上部磁極層２１を連続してメッキ形成することが可能である。
【００４１】
なお前記磁極部１８は、ギャップ層２０及び上部磁極層２１の２層で構成されていてもよい。
【００４２】
図１に示すように、前記磁極部１８はトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法がトラック幅Ｔｗで形成されている。
【００４３】
図１及び図２に示すように、前記磁極部１８のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側及びハイト方向後方（図示Ｙ方向）には絶縁層２３が形成されている。前記絶縁層２３の上面は前記磁極部１８の上面と同一平面とされる。
【００４４】
図２に示すように、前記絶縁層２３上にはコイル層２４が螺旋状にパターン形成されている。また前記コイル層２４上は有機絶縁製の絶縁層２５によって覆われている。
【００４５】
図２に示すように、磁極部１８上から絶縁層２５上にかけて上部コア層２２が例えばフレームメッキ法によりパターン形成されている。図１に示すように、前記上部コア層２２の先端部２２ａは、記録媒体との対向面でのトラック幅方向における幅寸法がＴ１で形成され、かかる幅寸法Ｔ１はトラック幅Ｔｗよりも大きく形成されている。
【００４６】
また図２に示すように、前記上部コア層２２の基端部２２ｂは、下部コア層１６上に形成された磁性材料製の接続層（バックギャップ層）２６上に直接接続されている。
【００４７】
本発明では、前記上部磁極層２１及び／または下部磁極層１９（以下では磁極層１９，２１と表現する）はＣｏとＦｅの元素から成るメッキ膜で形成され、このメッキ膜中には従来のようにＳ（硫黄）などの不純物やＲｈなどの貴金属元素は含まれていない。
【００４８】
また前記磁極層１９，２１は例えばマロン酸を添加したメッキ浴からメッキ形成されており、これにより前記磁極層１９，２１は結晶が微細化して膜表面での面粗れが小さくなっている。
【００４９】
またメッキ浴中にマロン酸を添加してメッキ形成された前記磁極層１９，２１には、膜厚方向（図示Ｚ方向）に延びる柱状晶が形成される。一方、マロン酸を添加せずにメッキ形成した磁極層１９，２１には前記柱状晶が形成されない。
【００５０】
前記磁極層１９，２１に形成された柱状晶は、微細化された結晶が多数積み重なってできたもの、あるいは単結晶の塊であってもよい。ただし好ましくは微結晶が多数積み重なって柱状晶が形成されている方が、耐食性の向上のほかに飽和磁束密度Ｂｓの増大や保磁力Ｈｃの低減も促進できる。
【００５１】
メッキ形成された前記磁極層１９，２１に柱状晶が形成されるのは、メッキ浴中にマロン酸を添加することで結晶の微細化が促進され、このように微細化された結晶がエピタキシャル的にメッキ成長するためであると考えられる。
【００５２】
またＣｏとＦｅの元素から成る前記磁極層１９，２１の結晶構造は体心立方構造（ｂｃｃ）であることが好ましい。前記柱状晶は、膜面と平行な方向（図示のＸ−Ｙ平面と平行な面）に、（１１０）面が優先配向していたり、あるいはほぼ無配向の状態になっているものと考えられる。
【００５３】
また前記磁極層１９，２１は結晶が微細化されて柱状晶を形作っているとともに、前記磁極層１９，２１はＦｅイオンが主にＦｅ^２＋の状態でメッキ形成されたものである。従来、メッキ浴中に含まれるＦｅイオンは、２価のＦｅイオンが酸化されて３価のＦｅイオンやＦｅ（ＯＨ）_３になりやすく、これらのＦｅイオンがＣｏイオンとともに軟磁性膜内に取り込まれると前記軟磁性膜の飽和磁束密度Ｂｓが低下するといった問題があったが、上記のように図１及び図２に示す磁極層１９、２１ではＦｅイオンは主にＦｅ^２＋の状態でメッキ形成されたものであり、したがって前記磁極層１９，２１の飽和磁束密度Ｂｓをより向上させることが可能になっている。このようにＦｅ^２＋を磁極層１９，２１内に取り込みやすくなったのは、メッキ浴中に錯化剤である、例えばマロン酸を添加したためである。
【００５４】
また前記飽和磁束密度Ｂｓの向上には磁極層１９，２１内のＦｅ量も適正化することが重要である。
【００５５】
後述する実験結果によれば、前記Ｆｅ量が５０質量％以上で８５質量％以下の範囲内であると、飽和磁束密度を２．２Ｔ以上にできることがわかった。
【００５６】
また前記Ｆｅ量が５０質量％以上で８１．５質量％以下の範囲内であると、飽和磁束密度を２．２５Ｔ以上にできることがわかった。
【００５７】
さらに前記Ｆｅ量が６０質量％以上で７２質量％以下の範囲内であると、飽和磁束密度を２．３５Ｔ以上にできることがわかった。
【００５８】
なおＣｏＦｅ合金で形成されたバルク材の飽和磁束密度Ｂｓは２．４Ｔ程度であるため、このようにＦｅ量を適正化することで、図１及び図２に示す磁極層１９、２１の飽和磁束密度Ｂｓをバルク材にかなり近い飽和磁束密度Ｂｓにできることがわかった。
【００５９】
また前記磁極層１９，２１には前記柱状晶は複数形成され、各柱状晶は結晶粒界を介して膜面方向に並んで形成された状態にあることが好ましく、またこれら柱状晶は膜面方向に結晶粒界を介して膜全体に形成されていることがより好ましい。前記磁極層１９，２１がこのような状態にあると結晶性が非常によいことを意味し、前記磁極層１９、２１の結晶の微細化が促進された状態にある。このため前記磁極層１９，２１の膜表面の面粗れもより小さくでき、また飽和磁束密度Ｂｓの更なる向上や保磁力Ｈｃの更なる低下を図ることが可能になっている。
【００６０】
また前記磁極層１９，２１は、微結晶化されて平均結晶粒径が従来に比べて小さく前記磁極層１９，２１の平均結晶粒径を２００Å以下にすることが可能である。また前記磁極層１９、２１の結晶が微結晶化されて結晶性が良好になり柱状晶を形成することで面粗れを抑制でき、前記磁極層１９、２１の中心線平均粗さＲａを２．５ｎｍ以下に抑えることが可能である。
【００６１】
また飽和磁束密度Ｂｓ以外の磁気特性としては、保磁力Ｈｃを１１８５（Ａ／ｍ）（＝１５Ｏｅ）以下に抑えることができ、また２０（μΩ・ｃｍ）以上の比抵抗を得ることができる。
【００６２】
また膜応力については、特にＦｅ量を６０質量％から７２質量％の範囲内で調整すると、膜応力を低減できることがわかった。具体的には前記膜応力を１０００ＭＰａ以下にでき、好ましくは６００ＭＰａ以下にできる。
【００６３】
本発明では、前記磁極層１９，２１は特に高い飽和磁束密度を有することが重要であるが、膜応力も適切に小さい値であることが好ましい。
【００６４】
前記磁極部１８として構成される下部磁極層１９及び上部磁極層２１は、非常に薄い膜厚（下部磁極層１９は０．３μｍ程度、上部磁極層２１は０．３〜０．５μｍ程度）でまたトラック幅方向への幅寸法も非常に小さく、このように前記磁極層１９，２１は非常に小さい領域に形成されるため、膜応力が多少高くても記録特性に悪影響は出にくいものと考えるが、特に製造方法の最適化には膜応力は低いほど好ましく、よって本発明では、製造工程に悪影響を及ぼさない範囲内での膜応力を有するように組成比を調整することが好ましい。
【００６５】
また本発明では、前記下部磁極層１９の膜表面の面粗れは小さいため、前記下部磁極層１９上に形成されるギャップ層２０を平坦化された面上に形成できる。このため前記ギャップ層２０をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に平行な方向に所定の矩形状で形成でき、従来、前記下部磁極層１９の膜表面が粗れていることによる前記ギャップ層２０の湾曲形状が改善され、記録特性に優れた薄膜磁気ヘッドを形成することが可能になっている。
【００６６】
以上のように図１及び図２に示す磁極層１９，２１は、ＣｏとＦｅの元素から成るメッキ膜であり、膜厚方向に延びる柱状晶を有して形成されており、前記磁極層１９、２１の耐食性と飽和磁束密度Ｂｓの双方を共に向上させることが可能になっている。
【００６７】
図３は本発明における第２実施形態の薄膜磁気ヘッドの縦断面図である。
この実施形態ではＭＲヘッドｈ１が図１と同じである。図３に示すように下部コア層１６にはアルミナなどによる磁気ギャップ層（非磁性材料層）４１が形成されている。さらに前記磁気ギャップ層４１の上にはポリイミドまたはレジスト材料製の絶縁層４３を介して平面的に螺旋状となるようにパターン形成されたコイル層４４が設けられている。なお、前記コイル層４４はＣｕ（銅）などの電気抵抗の小さい非磁性導電性材料で形成されている。
【００６８】
さらに、前記コイル層４４はポリイミドまたはレジスト材料で形成された絶縁層４５に囲まれ、前記絶縁層４５の上に軟磁性材料製の上部コア層４６が形成されている。
【００６９】
図３に示すように、前記上部コア層４６の先端部４６ａは、記録媒体との対向面において、下部コア層１６の上に前記磁気ギャップ層４１を介して対向し、磁気ギャップ長Ｇｌ１の磁気ギャップが形成されており、上部コア層４６の基端部４６ｂは図３に示すように、下部コア層１６と磁気的に接続されている。
【００７０】
図３に示す下部コア層１６及び／または上部コア層４６（以下、コア層１６、４６と表現する）は、図１及び図２で説明した磁極層１９，２１と同様に、ＣｏとＦｅの元素からなるメッキ膜であり、膜厚方向に延びる柱状晶を有して形成されており、このコア層１６、４６によれば耐食性と共に飽和磁束密度Ｂｓの双方をより効果的に向上させることが可能になっている。
【００７１】
次に図１及び図２に示す磁極層１９、２１のメッキ形成法について以下に説明する。
【００７２】
前記磁極層１９，２１をメッキ形成するためのメッキ浴にはＣｏイオンとＦｅイオンを含み、さらにマロン酸（ＨＯ−ＯＣＣＨ_２ＣＯＯＨ）も添加されている。
【００７３】
前記マロン酸は錯化剤である。前記マロン酸をメッキ浴中に添加することで、メッキ浴中のＦｅ^３＋は前記マロン酸との間で錯化合物を形成し、これはメッキ膜に取り込まれにくい。
【００７４】
一方、メッキ浴中のＦｅ^２＋は、Ｃｏイオンとともにメッキ形成される磁極層１９、２１の形成領域内に取り込まれやすい。したがってメッキ形成された磁極層１９、２１は主にＦｅ^２＋が取り込まれて形成されたものとなっていると考えられる。
【００７５】
また上記のメッキ浴には、電極表面のｐＨ緩衝剤となるホウ酸（Ｈ_３ＢＯ_３）やＮａＣｌが添加されるものの、従来腐食の原因となっていたＳ（硫黄）などの不純物を含むサッカリンナトリウム（Ｃ_６Ｈ_４ＣＯＮＮａＳＯ_２）などは添加されていない。また従来、耐食性の向上のために添加されていたＲｈなどの貴金属元素を含む化合物も添加されていない。
【００７６】
上記のようにマロン酸をメッキ浴中に添加する結果、前記メッキ浴の劣化を従来に比べて抑えることができる。そして前記マロン酸の添加で、磁極層１９、２１は微細化した結晶がエピタキシャル的に膜厚方向に積み重なってメッキされていき、その結果、前記磁極層１９、２１には膜厚方向に延びる柱状晶が形成され、またＦｅ^３＋の磁極層１９、２１内への析出を抑えることができ、さらに前記磁極層１９、２１内にはＣｏとＦｅ以外にＳなどの不純物や貴金属元素は含まれていない。
【００７７】
また前記磁極層１９、２１をパルス電流を用いた電気メッキ法によりメッキ形成することが好ましい。
【００７８】
パルス電流を用いた電気メッキ法では、例えば電流制御素子のＯＮ／ＯＦＦを繰返し、メッキ形成時に、電流を流す時間と、電流を流さない空白な時間を設ける。このように電流を流さない時間を設けることで、磁極層１９、２１を、少しずつメッキ形成し、そしてメッキ浴に占めるＦｅイオンの濃度を増やしても、従来のように直流電流を用いた場合に比べメッキ形成時における電流密度の分布の偏りを緩和することが可能になっている。
【００７９】
なおパルス電流は、例えば数秒サイクルでＯＮ／ＯＦＦを繰返し、デューティ比を０．１〜０．５程度にすることが好ましい。パルス電流の条件は、ＣｏＦｅ合金の平均結晶粒径及び膜面の中心線平均粗さＲａに影響を与える。
【００８０】
上記のようにパルス電流による電気メッキ法では、メッキ形成時における電流密度の分布の偏りを緩和することができるから、直流電流による電気メッキ法に比べて前記磁極層１９，２１の結晶をより微細化でき、また膜面方向に多数の柱状晶を膜厚方向に延びる結晶粒径を介して形成しやすくでき、好ましくは前記柱状晶を膜全体に形成できるとともに、前記磁極層１９，２１内に含まれるＦｅ含有量を従来よりも増やすことが可能になる。
【００８１】
前記パルス電流による電気メッキ法を用いると、従来の直流電流を用いた電気メッキ法に比べて、組成比の調整の自由度が増し、ＣｏとＦｅの元素から成る磁極層１９、２１のＦｅ量を５０質量％〜８５質量％の範囲内、より好ましくは５０質量％〜８１．５質量％の範囲内、最も好ましくは６０質量％〜７２質量％の範囲内で容易に調整できる。
【００８２】
上記のようにマロン酸が添加されたメッキ浴からメッキ形成された磁極層１９，２１は結晶が微細化し、前記磁極層１９，２１には膜厚方向に延びる柱状晶が形成され、また特にパルス電流による電気メッキ法を用いることで、更なる微結晶化や前記磁極層１９、２１内に含まれるＦｅ量の増大を促進できる結果、耐食性の向上と共に飽和磁束密度Ｂｓが高い磁極層１９、２１を容易に形成することが可能になっている。
【００８３】
なお前記磁極層１９，２１のメッキ形成には、直流電流を用いた電気メッキ法を用いても、前記磁極層１９，２１に膜厚方向に延びる柱状晶を形成できるが、パルス電流を用いた電気メッキ法を使用すると膜応力の低下やメッキレートが遅くなることで結晶が微細化しやすく耐食性の更なる向上や飽和磁束密度Ｂｓの増大を図ることができる。
【００８４】
また前記メッキ浴中に前記マロン酸は、０．０３ｇ／ｌ以上で０．２５ｇ／ｌ以下の範囲内で添加されることが好ましく、より好ましくはメッキ浴中に、０．０３ｇ／ｌ以上で０．０５ｇ／ｌ以下の範囲内で添加される。
【００８５】
後述する実験結果によれば、前記マロン酸の添加量を上記の範囲内にすることで、前記磁極層１９，２１の結晶の微細化を促進でき、柱状晶を膜内のより広い範囲に細かく析出させることができ、膜表面での面粗れを効果的に抑制できるとともに、飽和磁束密度Ｂｓを向上させることができ、さらには保磁力Ｈｃを低減することが可能となっている。
【００８６】
なお図３に示す上部コア層４６及び／または下部コア層１６も上記したマロン酸が添加されたメッキ浴を用いてメッキ形成される。
【００８７】
また本発明では、マロン酸に代えて、シュウ酸（ＨＯＯＣ―ＣＯＯＨ）、コハク酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ_２）_２−ＣＯＯＨ）、マレイン酸（ＨＯＯＣ−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯＨ）、あるいは酒石酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨＯＨ）_２−ＣＯＯＨ）を添加してもよい。これらの試薬を用いた場合でもＣｏＦｅからなる軟磁性膜には、膜方向に延びる柱状晶が形成され、２．２Ｔ以上の高い飽和磁束密度Ｂｓを有する軟磁性膜を製造することが可能になっている。
【００８８】
なお本発明では、ＣｏとＦｅの元素からなる軟磁性膜の用途として図１ないし図３に示す薄膜磁気ヘッドを提示したが、この用途に限定されるものではない。例えば前記ＣｏとＦｅの元素から成る軟磁性膜は、薄膜インダクタ等の平面型磁気素子等にも使用可能である。
【００８９】
【実施例】
本発明では、以下に示されたメッキ浴から電気メッキ法を用いてＣｏＦｅ合金をメッキ形成し、この際、前記ＣｏＦｅ合金の組成比と軟磁気特性及び膜特性との関係について調べた。
【００９０】
なお実施例１及び実施例２（サッカリン無し＋マロン酸のメッキ浴でメッキ形成されたＣｏＦｅ合金）、比較例１（サッカリン入りのメッキ浴でメッキ形成されたＣｏとＦｅを含む合金）、比較例２（サッカリン無しのメッキ浴でメッキ形成されたＣｏとＦｅを含む合金）及び比較例３（ＣｏＦｅＲｈ合金）での各メッキ浴条件及び成膜条件を表１に示した。
【００９１】
【表１】

【００９２】
まず本発明の実施例１のメッキ浴には、ＣｏＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ（Ｃｏイオンは０．５２ｇ／ｌ）、ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ（Ｆｅイオンは１．００ｇ／ｌ）、ＮａＣｌ（２５ｇ／ｌ）、Ｈ_３ＢＯ_３（２５ｇ／ｌ）及びマロン酸を添加した。なおサッカリンナトリウムは前記メッキ浴中に添加されていない。
【００９３】
また成膜条件として、メッキ浴温度を３０℃に設定し、電極のｐＨを２．１〜２．５の範囲内に設定した。さらに電気メッキ法としてパルス電流を用いた場合、パルス電流のディーティー比（ＯＮ／ＯＦＦ）を０．３に設定した。なおパルス電流を用いずに直流電流を用いてメッキ形成したＣｏＦｅ合金もいくつか形成した。
【００９４】
そして上記のメッキ浴内にマロン酸を０．０３（ｇ／ｌ）あるいは０．０５ｇ／ｌ添加し、複数のＣｏＦｅ合金をメッキ形成した。
【００９５】
次に実施例２として、ＣｏＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ（Ｃｏイオンは０．５２ｇ／ｌ）、ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ（Ｆｅイオンの量は表１を参照）、ＮａＣｌ（２５ｇ／ｌ）、Ｈ_３ＢＯ_３（２５ｇ／ｌ）及びマロン酸（０．０５ｇ／ｌ）を添加した。なおサッカリンナトリウムは前記メッキ浴中に添加されていない。なお成膜条件は、実施例１と同じでパルス電流を用いて各実施例２の軟磁性膜をメッキ形成した。
【００９６】
次に比較例１としてＣｏＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ（Ｃｏイオンの量は表１を参照）、ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ（Ｆｅイオンの量は表１を参照）、ＮａＣｌ（２５ｇ／ｌ）、Ｈ_３ＢＯ_３（２５ｇ／ｌ）及びサッカリンナトリウムを添加したメッキ浴を用いてＣｏとＦｅを含む合金をメッキ形成し、比較例２としてＣｏＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ（Ｃｏイオンの量は表１を参照）、ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ（Ｆｅイオンの量は表１を参照）、ＮａＣｌ（２５ｇ／ｌ）、Ｈ_３ＢＯ_３（２５ｇ／ｌ）を添加したメッキ浴を用いてＣｏとＦｅを含む合金をメッキ形成した。また比較例３としてＣｏＦｅＲｈ合金もメッキ形成した。なお成膜条件は、実施例と同じでパルス電流を用いて各比較例の軟磁性膜をメッキ形成した。
【００９７】
次に上記した実施例１、実施例２（以下、図４から図１１までに記載される「実施例」とは、実施例１と実施例２を合わせたものである）及び比較例１ないし３のメッキ浴から形成された各軟磁性膜を用い、これら軟磁性膜のＦｅ量と種々の磁気特性との関係について調べた。Ｆｅ量と飽和磁束密度Ｂｓとの関係は図４に示されている。
【００９８】
図４に示すように、実施例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏＦｅ合金は、Ｆｅ量を５０質量％以上で８５質量％以下にすると、飽和磁束密度Ｂｓを２．２Ｔ以上にできることがわかった。比較例でも２．２Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓを得ることができる組成があるが、その組成範囲は実施例に比べて狭い。すなわち実施例のようにマロン酸をメッキ浴中に添加することで、２．２Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓを得ることができるＦｅ量の組成範囲を広げることができる。
【００９９】
また図４に示すように、実施例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏＦｅ合金は、Ｆｅ量を５０質量％以上で８１．５質量％以下にすると、飽和磁束密度Ｂｓを２．２５Ｔ以上にできることがわかった。
【０１００】
さらに図４に示すように、実施例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏＦｅ合金は、Ｆｅ量を６０質量％以上で７２質量％以下にすると、飽和磁束密度Ｂｓを２．３５Ｔ以上にできることがわかった。比較例のＣｏＦｅ合金ではいずれも２．３５Ｔ以上となる飽和磁束密度Ｂｓを得ることができず、実施例のＣｏＦｅ合金では従来成しえなかった２．３５Ｔ以上という高い飽和磁束密度Ｂｓを得ることが可能であることがわかった。
【０１０１】
次に図５にはＦｅ量と保磁力Ｈｃとの関係が示されている。なお１（Ｏｅ）は７９（Ａ／ｍ）である。図５に示すように実施例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏＦｅ合金は、Ｆｅ量が６０質量％から９０質量％付近で保磁力Ｈｃが１１８５（Ａ／ｍ）以下（＝１５Ｏｅ以下）となっており、比較例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏとＦｅとを含む合金と同程度、あるいはそれよりも低い保磁力Ｈｃを得ることができることがわかった。特に飽和磁束密度Ｂｓから見て最も好ましい範囲であった６０質量％から７２質量％のＦｅ量で保磁力Ｈｃを見ると前記保磁力Ｈｃを１０Ｏｅ程度まで低減できることがわかった。
【０１０２】
次に図６にはＦｅ量と比抵抗との関係が示されている。図６に示すように実施例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏＦｅ合金は、比抵抗を広い組成範囲で２０（μΩ・ｃｍ）以上にでき、比較例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏとＦｅとを含む合金と同程度、あるいはそれよりも高い比抵抗を得ることができることがわかった。
【０１０３】
次に図７にはＦｅ量と膜応力との関係が示されている。図７に示すように実施例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏＦｅ合金は、膜応力が最大で１２００（ＭＰａ）程度まで上昇する組成範囲もあるが、特に飽和磁束密度Ｂｓから見て最も好ましい範囲であった６０質量％から７２質量％のＦｅ量で膜応力を見ると、その範囲内でＦｅ量を調整することで、前記膜応力を１０００ＭＰａ以下、好ましくは６００ＭＰａ以下程度まで低減できることがわかった。
【０１０４】
次に上記した実施例及び比較例１、２でのメッキ浴からメッキ形成された軟磁性膜のＦｅ量と結晶粒径、及びＦｅ量と膜表面の中心線平均粗さＲａとの関係について調べた。
【０１０５】
図８がＦｅ量と結晶粒径との関係を示すグフラである。図８に示すように実施例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏＦｅ合金の結晶粒径は、比較例１及び２のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏとＦｅとを含む合金の結晶粒径に比べて小さくなる傾向にあり、実施例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏＦｅ合金では結晶粒径を２００Å以下に抑えることができるとわかった。
【０１０６】
図９はＦｅ量と膜表面の中心線平均粗さＲａとの関係を示すグラフである。図９に示すように実施例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏＦｅ合金の中心線平均粗さＲａは、比較例１及び２のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏとＦｅとを含む合金の中心線平均粗さＲａに比べて小さくなる傾向にあり、実施例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏＦｅ合金では膜表面での中心線平均粗さＲａを２．５Å以下に抑えることができるとわかった。
【０１０７】
図１０は、実施例及び比較例１、２のメッキ浴からメッキ形成された軟磁性膜の膜表面での中心線平均粗さＲａと結晶粒径との関係を示すグラフである。図１０に示すように膜表面での中心線平均粗さＲａが小さくなると結晶粒径も小さくなっていることがわかる。この傾向は実施例及び比較例１、２のメッキ浴からメッキ形成された軟磁性膜全体に同じように見られるが、実施例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏＦｅ合金は、比較例１、２のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏとＦｅとを含む合金よりも膜表面の中心線平均粗さＲａ及び結晶粒径を極めて小さくできることがわかった。
【０１０８】
図１１は、実施例、及び比較例１ないし３のメッキ浴からメッキ形成された軟磁性膜の膜表面での中心線平均粗さＲａと飽和磁束密度Ｂｓとの関係を示すグラフである。
【０１０９】
図１１に示すように膜表面での中心線平均粗さＲａが小さくなると飽和磁束密度Ｂｓは大きくなっていることがわかる。この傾向は実施例及び比較例１ないし３のメッキ浴からメッキ形成された軟磁性膜全体に同じように見られるが、実施例のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏＦｅ合金は、比較例１ないし３のメッキ浴からメッキ形成されたＣｏとＦｅとを含む合金よりも飽和磁束密度Ｂｓを効果的に大きくでき、特に実施例のＣｏＦｅ合金では２．３５Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓを得ることができることがわかった。
【０１１０】
以上のように、実施例、すなわちメッキ浴中にマロン酸を添加し、サッカリンナトリウムを添加しないでメッキ形成したＣｏＦｅ合金であれば、結晶の微細化を促進でき、膜表面の中心線平均粗さＲａを小さくできるとともに、飽和磁束密度Ｂｓを向上させることができ、また保磁力Ｈｃを低減できるなど他の磁気特性も薄膜磁気ヘッドの磁極層やコア層として使用できる範囲内に収めることが可能である。
【０１１１】
またメッキ浴中にマロン酸を添加した場合、前記マロン酸は錯化剤であるため、前記メッキ浴中に含まれる３価のＦｅイオンは前記マロン酸と錯化合物を形成しやすく、その結果、メッキ形成されたＣｏＦｅ合金のＦｅは主にメッキ浴中の２価のＦｅイオンであるものと考えられ、飽和磁束密度Ｂｓを低減させる要因となっていた３価のＦｅイオンがＣｏＦｅ合金中に取り込まれにくくなっていると考えられる。このため実施例のＣｏＦｅ合金は、比較例のＣｏＦｅ合金に比べて飽和磁束密度Ｂｓが高く、Ｆｅ量を５０質量％以上で８５質量％以下とすることで、前記飽和磁束密度Ｂｓを２．２Ｔ以上にでき、Ｆｅ量を５０質量％以上で８１．５質量％以下とすることで、前記飽和磁束密度Ｂｓを２．２５Ｔ以上にでき、さらにＦｅ量を６０質量％以上で７２質量％以下とすることで、前記飽和磁束密度Ｂｓを２．３５Ｔ以上にできる。
【０１１２】
次に実施例及び比較例１ないし３の各軟磁性膜に対し耐食性実験を行った。実験は各軟磁性膜を基板上にべた膜でメッキ形成し、これを直径７ｍｍで丸パターンに加工した後、ｐＨ４．０の硫酸水に３０分浸漬し、その後、腐食の発生を金属顕微鏡で観察した。その実験結果を以下の表２に掲載した。
【０１１３】
【表２】

【０１１４】
表２を見てわかるように、ＣｏＦｅＲｈ合金（比較例３）の場合、実験サンプルのエッジ（縁部）部分に腐食が見られた。またメッキ浴中にサッカリンナトリウムを添加してメッキ形成されたＣｏとＦｅを含む合金（比較例１）の場合、実験サンプルの全体に腐食が見られた。
【０１１５】
一方、メッキ浴中にサッカリンナトリウムを添加しないでメッキ形成されたＣｏとＦｅを含む合金（比較例２）の場合は、実験サンプルに腐食が見られなかったものの、メッキ浴中にサッカリンナトリウムを添加せずマロン酸を添加してメッキ形成されたＣｏＦｅ合金（実施例）の場合に比べて膜表面に色の変化があり、実施例のＣｏＦｅ合金が比較例の各軟磁性膜に比べて最も耐食性に優れていることが確認された。
【０１１６】
このように実施例のＣｏＦｅ合金の耐食性が優れている理由は、実施例のＣｏＦｅ合金は、比較例の各軟磁性膜に比べて結晶の微細化が促進され、膜表面での中心線平均粗さＲａが非常に小さいためであると考えられる。
【０１１７】
以上のようにメッキ浴中にサッカリンナトリウムを添加せずマロン酸を添加してメッキ形成されたＣｏＦｅ合金（実施例）の場合、飽和磁束密度Ｂｓとともに耐食性の双方を効果的に向上させることができるとわかった。
【０１１８】
次に、実施例及び比較例２の軟磁性膜を膜厚方向と平行な方向から切断し、その切断面に現れた結晶状態を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察した。
【０１１９】
図１２は、メッキ浴中にサッカリンナトリウムとマロン酸を共に添加せずにパルス電流を用いた電気メッキ法を用いてメッキ形成したＣｏとＦｅとを含む合金（比較例２）（Ｆｅ量は７０質量％、Ｃｏ量は３０質量％）のＴＥＭ写真であり、図１３は図１２に示す写真の一部を拡大したものである。
【０１２０】
図１２及び図１３に示すように、メッキ形成された軟磁性膜は、ほぼ結晶質であるものと考えられるが、結晶がどのような形態を有しているかは判断できず、図１３を見てわかるように結晶粒界はあまり見られず、各結晶は一つの大きな塊状になっているものと考えられる。
【０１２１】
次に図１４は、メッキ浴中にマロン酸を０．０３ｇ／ｌ添加し、パルス電流を用いた電気メッキ法を用いてメッキ形成したＣｏＦｅ合金（Ｆｅ量は７０．１質量％、Ｃｏ量は２９．９質量％）のＴＥＭ写真であり、図１５は図１４に示す写真の一部を拡大したものである。
【０１２２】
図１４に示すようにＣｏＦｅ合金には基板から膜厚方向にかけて黒いスジ状のコントラストが多く見られ、これは結晶が基板側から膜表面方向にかけて柱状にメッキ成長しているものと考えられる。図１５の拡大写真に示すように、結晶粒界が複数箇所で見られ、この結晶粒界が膜厚方向に長く延びているため、前記結晶粒界で挟まれた結晶領域は膜厚方向に延びる柱状晶の状態となっている。
【０１２３】
次に図１６は、メッキ浴中にマロン酸を０．０５ｇ／ｌ添加し、パルス電流を用いた電気メッキ法を用いてメッキ形成したＣｏＦｅ合金（Ｆｅ量は６９質量％、Ｃｏ量は３１質量％）のＴＥＭ写真であり、図１７は図１６に示す写真の一部を拡大したものである。
【０１２４】
図１６は図１４と同様にＣｏＦｅ合金に基板から膜厚方向にかけて黒いスジ状のコントラストが多く見られ、これは結晶が基板側から膜表面方向にかけて柱状にメッキ成長しているものと考えられる。また特に図１７の拡大写真に示すように、結晶粒界がはっきりと複数箇所で見られ、この結晶粒界が膜厚方向に長く直線的に延びている。よって前記結晶粒界で挟まれた結晶領域は膜厚方向に直線的に延びる柱状晶の状態となっている。また図１７に示すように前記柱状晶内でも白く写っている部分と黒く写っている部分とのコントラストがはっきりと見て取れ、これは各柱状晶が微結晶の積み重ねによって形成されているものと考えられる。
【０１２５】
図１４ないし図１７を見てわかるように、メッキ浴中に添加されるマロン酸の量を０．０３ｇ／ｌよりも０．０５ｇ／ｌにする方が、膜厚方向に延びる柱状晶がよりはっきりと見て取れ、またこの柱状晶が膜面方向に、膜厚方向に延びる結晶粒界を介して並んで形成されやすく、しかも前記柱状晶は多数の微結晶が積み重なって形成されやすくなっていることがわかる。
【０１２６】
次に図１８は、メッキ浴中にマロン酸を０．０５ｇ／ｌ添加し、直流電流を用いた電気メッキ法を用いてメッキ形成したＣｏＦｅ合金（Ｆｅ量は６７質量％、Ｃｏ量は３３質量％）のＴＥＭ写真であり、図１９は図１８に示す写真の一部を拡大したものである。
【０１２７】
図１８でも図１４や図１６と同様にＣｏＦｅ合金の断面に基板から膜厚方向にかけて黒いスジ状のコントラストが多く見られ、これは結晶が基板側から膜表面方向にかけて柱状にメッキ成長しているものと考えられる。また図１９の拡大写真に示すように、結晶粒界が複数箇所で見られ、この結晶粒界が膜厚方向に長く延びている。よって前記結晶粒界で挟まれた結晶領域は膜厚方向に延びる柱状晶の状態となっている。
【０１２８】
図１８及び図１９に示すＣｏＦｅ合金は直流電流を用いてメッキ形成されたものであるが、メッキ浴中にマロン酸を添加してメッキ形成されたＣｏＦｅ合金であれば、直流電流によっても柱状晶が形成されることが確認された。
【０１２９】
以上のように、メッキ浴中にマロン酸を添加しパルス電流あるいは直流電流を用いてメッキ形成されたＣｏＦｅ合金には膜厚方向に延びる柱状晶が形成されることがわかった。なおマロン酸を０．０５ｇ／ｌ添加する方が０．０３ｇ／ｌ添加する場合よりも膜厚方向に延びる結晶粒界を介して細かく柱状晶が膜面方向に並んで形成され、しかもこの柱状晶が微結晶の積み重ねによって形成されやすくなっている。またパルス電流を用いた方が直流電流を用いてメッキ形成される場合に比べてＣｏＦｅ合金の膜全体に前記柱状晶が適切に形成されやすく、また前記柱状晶が膜面方向に、膜厚方向に延びる結晶粒界を介して細かく形成されることもわかった。
【０１３０】
図２０ないし図２２は、以下の条件の下で形成された軟磁性膜の膜表面の状態を示す走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【０１３１】
成膜条件は、電流密度を２５．７（ｍＡ／ｃｍ２）とし、パルス電流のディーティー比（ＯＮ／ＯＦＦ）を２００／８００ｍｓｅｃに設定し、また電極のｐＨを２．２に設定した。
【０１３２】
図２０はメッキ浴にマロン酸及びサッカリンナトリウムを添加せずにメッキ形成したＣｏとＦｅを含む合金（比較例２）（Ｆｅ量は７０質量％、Ｃｏ量は３０質量％）の膜表面のＳＥＭ写真、図２１は、メッキ浴にマロン酸を０．０３ｇ／ｌ添加してメッキ形成したＣｏＦｅ合金（実施例）（Ｆｅ量は７０．１質量％、Ｃｏ量は２９．９質量％）のＳＥＭ写真、図２２はメッキ浴にマロン酸を０．０５ｇ／ｌ添加してメッキ形成したＣｏＦｅ合金（実施例）（Ｆｅ量は６９質量％、Ｃｏ量は３１質量％）のＳＥＭ写真である。
【０１３３】
最も膜表面の面粗れが小さいのが図２２、次に図２１で、最も面粗れが激しいのが図２０であることがわかる。このようにメッキ浴にマロン酸を入れるとＣｏＦｅ合金の膜表面の面粗れを改善でき、しかも前記マロン酸を０．０５ｇ／ｌ添加する方が０．０３ｇ／ｌ添加する場合に比べてＣｏＦｅ合金の膜表面の面粗れをより適切に改善できることがわかった。
【０１３４】
図２３はメッキ浴にマロン酸を０．０５ｇ／ｌ添加し、そのメッキ浴からパルス電流を用いて下部磁極層及び上部磁極層をメッキ形成した薄膜磁気ヘッドを正面（図１と同じ面）から膜厚方向に沿ってＦＩＢ装置（フォーカスドイオンビーム）により切断し、その切断面をＳＩＭ（スキャニングイオンマイクロスコープ）で写したＳＩＭ写真である。
【０１３５】
図２３に示す「ＣｏＦｅメッキ膜」と記載されている部分が磁極層で、前記磁極層間にはギャップとなるＮｉＰメッキ膜が形成されている。ＣｏＦｅメッキ膜／ＮｉＰメッキ膜／ＣｏＦｅメッキ膜の３層部分が図１で言う磁極部１８に該当している。そしてＣｏＦｅメッキ膜のうちＮｉＰメッキ膜の下側に形成されているＣｏＦｅメッキ膜が下部磁極層１９で、ＮｉＰメッキ膜の上側に形成されているＣｏＦｅメッキ膜が上部磁極層２１である。
【０１３６】
図２３に示すように、下部磁極層１９となるＣｏＦｅメッキ膜の膜表面は平坦化されており、その結果、前記ＮｉＰメッキ膜を平坦化面状に形成できるため、前記ＮｉＰメッキ膜が湾曲されて形成される、いわゆるスマイルフェイス形状で形成されるのを防ぐことができる。また前記上部磁極層２１もその膜表面が平坦化されている。このようにマロン酸を添加したメッキ浴を用いてメッキ形成されたＣｏＦｅ合金により下部磁極層１９及び上部磁極層２１を形成することにより、前記磁極層１９、２１の膜表面の面粗れを抑制できて平坦化して形成でき、前記磁極層１９，２１間に挟まれるＮｉＰメッキ膜を幅方向に平行な矩形状で形成することができる。非常に狭い幅寸法と高さ寸法で形成される磁極部１８ではギャップ層を幅方向に所定形状に形成することが高記録密度化の下で優れた記録特性を得えるために必要であるが、それをマロン酸を添加したメッキ浴を用いてメッキ形成されたＣｏＦｅ合金により下部磁極層１９及び上部磁極層２１を形成することで実現することができる。
【０１３７】
図２４及び図２５は、以下の表３で得られた実験結果を基にグラフ化したものであり、図２４はマロン酸の添加濃度と、ＣｏＦｅ合金の飽和磁束密度Ｂｓ、保磁力Ｈｃ及び異方性磁界Ｈｋとの関係を示すグラフである。なお１（Ｏｅ）は７９（Ａ／ｍ）である。
【０１３８】
【表３】

【０１３９】
表３に示すように、各サンプルではメッキ浴中に添加されるマロン酸の添加量を変化させ、パルス電流を用いた電気メッキ法でＣｏＦｅ合金をメッキ形成している。マロン酸の添加量が０．００ｇ／ｌのサンプルでは、Ｆｅ量が７１．１質量％、Ｃｏ量が２８．９質量％のＣｏＦｅ合金が得られ、マロン酸の添加量が０．０１ｇ／ｌのサンプルでは、Ｆｅ量が７０質量％、Ｃｏ量が３０質量％のＣｏＦｅ合金が得られ、マロン酸の添加量が０．０２ｇ／ｌのサンプルでは、Ｆｅ量が７０．３質量％、Ｃｏ量が２９．７質量％のＣｏＦｅ合金が得られ、マロン酸の添加量が０．０３ｇ／ｌのサンプルでは、Ｆｅ量が７０．１質量％、Ｃｏ量が２９．９質量％のＣｏＦｅ合金が得られ、マロン酸の添加量が０．０５ｇ／ｌのサンプルでは、Ｆｅ量が６９質量％、Ｃｏ量が３１質量％のＣｏＦｅ合金が得られた。このように各サンプルではＣｏＦｅ合金の組成比はさほど変わらない。
【０１４０】
図２４に示すようにメッキ浴中へのマロン酸の添加量が増えるほど、飽和磁束密度Ｂｓが大きくなり、特に前記マロン酸の添加量が０．０３ｇ／ｌ以上になると前記ＣｏＦｅ合金の飽和磁束密度Ｂｓを２．３５Ｔ以上にできることがわかった。
【０１４１】
また保磁力Ｈｃはメッキ浴中へのマロン酸の添加量が増えるほど低下していくことがわかった。
【０１４２】
図２５は、マロン酸の添加濃度と、ＣｏＦｅ合金の膜表面での中心線平均粗さＲａ、比抵抗及び膜応力との関係を示すグラフである。
【０１４３】
図２５に示すように、メッキ浴中へのマロン酸の添加量が増えるほど、ＣｏＦｅ合金の膜表面の中心線平均粗さＲａが小さくなり、特に前記マロン酸の添加量が０．０３ｇ／ｌ以上になると前記ＣｏＦｅ合金の中心線平均粗さＲａは２．５Å以下になることがわかった。
【０１４４】
この実験結果からメッキ浴中に添加するマロン酸の量は０．０３ｇ／ｌ以上であることが好ましく、また下限は０．０５ｇ／ｌ以下であることが飽和磁束密度Ｂｓを２．３５Ｔ以上にできる点で好ましいことがわかった。
【０１４５】
次に図２６は、メッキ浴にコハク酸を０．１ｇ／ｌ添加し、そのメッキ浴からパルス電流を用いてＣｏＦｅ合金膜（Ｆｅ量は６９．２質量％、Ｃｏ量は３０．８質量％）をメッキ下地膜上にメッキ形成したものを膜厚方向に沿ってＦＩＢ装置（フォーカスドイオンビーム）により切断し、その切断面をＳＩＭ（スキャニングイオンマイクロスコープ）で写したＳＩＭ写真である。
【０１４６】
図２６に示すように、前記ＣｏＦｅ合金膜には、複数の柱状晶が形成されていることがわかる。
【０１４７】
また、コハク酸をメッキ浴中に添加して、以下の組成から成るＣｏＦｅ合金をメッキ形成した。
【０１４８】
【表４】

【０１４９】
【表５】

【０１５０】
表４にはサンプル１ないし５のＣｏＦｅ合金膜の成膜条件が記載され、表５には、その成膜条件からメッキ形成されたＣｏＦｅ合金の組成及び特性が記載されている。
【０１５１】
表５に示すようにいずれのサンプルにおいても飽和磁束密度Ｂｓは２．２Ｔ以上であり、Ｆｅ量を見ると、Ｆｅ量はいずれも５０質量％以上から８５質量％以下の範囲内に収まっていることがわかる。またサンプル２ないし５のＣｏＦｅ合金では、いずれも２．３Ｔを超える高い飽和磁束密度Ｂｓが得られ、またサンプル２，３のＣｏＦｅ合金では２．３５Ｔ以上の高い飽和磁束密度Ｂｓが得られた。
【０１５２】
このようにマロン酸に代えてコハク酸をメッキ浴中に添加しても高い飽和磁束密度Ｂｓを有するＣｏＦｅ合金を得ることができるとわかった。
【０１５３】
【発明の効果】
以上詳述した本発明の軟磁性膜はＣｏとＦｅからなるメッキ膜であり、膜厚方向に延びる柱状晶が形成されている。
【０１５４】
本発明では、膜厚方向に延びる柱状晶を形成して膜表面での面粗れを改善し耐食性の向上を図ることを可能とし、また結晶の微細化や貴金属元素の添加を無すことで飽和磁束密度Ｂｓも向上させることが可能である。
【０１５５】
すなわち本発明のＣｏＦｅ合金によれば耐食性と飽和磁束密度Ｂｓの双方を共に向上させることができ、前記飽和磁束密度Ｂｓを具体的には２．３５Ｔ以上にできる。
【０１５６】
また本発明のＣｏＦｅ合金の製法ではメッキ浴中にマロン酸を添加しており、これによってメッキ浴の劣化を従来に比べて抑えることができる。前記マロン酸の添加で、メッキ形成される軟磁性膜の結晶を微細化させ、またＦｅ^３＋の前記軟磁性膜内での析出を抑えることができるので、本発明の製造方法は、前記軟磁性膜の耐食性及び飽和磁束密度Ｂｓの双方を共に向上させることが可能なものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の薄膜磁気ヘッドの部分正面図、
【図２】図１の縦断面図、
【図３】本発明の第２実施形態の薄膜磁気ヘッドの部分正面図、
【図４】表１に示す条件でメッキ形成された実施例及び比較例１ないし３の各軟磁性膜のＦｅ量と飽和磁束密度Ｂｓとの関係を示すグラフ、
【図５】表１に示す条件でメッキ形成された実施例及び比較例１ないし３の各軟磁性膜のＦｅ量と保磁力Ｈｃとの関係を示すグラフ、
【図６】表１に示す条件でメッキ形成された実施例及び比較例１、２の各軟磁性膜のＦｅ量と比抵抗との関係を示すグラフ、
【図７】表１に示す条件でメッキ形成された実施例及び比較例１、２の各軟磁性膜のＦｅ量と膜応力との関係を示すグラフ、
【図８】表１に示す条件でメッキ形成された実施例及び比較例１、２の各軟磁性膜のＦｅ量と結晶粒径との関係を示すグラフ、
【図９】表１に示す条件でメッキ形成された実施例及び比較例１，９の各軟磁性膜のＦｅ量と膜表面での中心線平均粗さＲａとの関係を示すグラフ、
【図１０】表１に示す条件でメッキ形成された実施例及び比較例１、２の各軟磁性膜の中心線平均粗さと結晶粒径との関係を示すグラフ、
【図１１】表１に示す条件でメッキ形成された実施例及び比較例１ないし３の各軟磁性膜の膜表面での中心線平均粗さＲａと飽和磁束密度Ｂｓとの関係を示すグラフ、
【図１２】メッキ浴にマロン酸及びサッカリンナトリウムを添加せずにパルス電流によりメッキ形成したＣｏＦｅ合金の膜厚方向と平行な断面のＴＥＭ写真、
【図１３】図１２の一部を拡大したＴＥＭ写真、
【図１４】メッキ浴にマロン酸を０．０３ｇ／ｌ添加してパルス電流によりメッキ形成したＣｏＦｅ合金の膜厚方向と平行な断面のＴＥＭ写真、
【図１５】図１４の一部を拡大したＴＥＭ写真、
【図１６】メッキ浴にマロン酸を０．０５ｇ／ｌ添加してパルス電流によりメッキ形成したＣｏＦｅ合金の膜厚方向と平行な断面のＴＥＭ写真、
【図１７】図１６の一部を拡大したＴＥＭ写真、
【図１８】メッキ浴にマロン酸を０．０５ｇ／ｌ添加して直流電流によりメッキ形成したＣｏＦｅ合金の膜厚方向と平行な断面のＴＥＭ写真、
【図１９】図１８の一部を拡大したＴＥＭ写真、
【図２０】メッキ浴にマロン酸及びサッカリンナトリウムを添加せずにパルス電流によりメッキ形成したＣｏＦｅ合金の膜表面のＳＥＭ写真、
【図２１】メッキ浴にマロン酸を０．０３ｇ／ｌ添加してパルス電流によりメッキ形成したＣｏＦｅ合金の膜表面のＳＥＭ写真、
【図２２】メッキ浴にマロン酸を０．０５ｇ／ｌ添加してパルス電流によりメッキ形成したＣｏＦｅ合金の膜表面のＳＥＭ写真、
【図２３】薄膜磁気ヘッドの磁極部の下部磁極層及び上部磁極層を本発明のＣｏＦｅ合金で形成した前記磁極部の膜厚方向と平行な方向の断面のＳＩＭ写真、
【図２４】メッキ浴中に添加するマロン酸の添加量と、メッキ形成されたＣｏＦｅ合金の飽和磁束密度Ｂｓ、保磁力Ｈｃ及び異方性磁界Ｈｋとの関係を示すグラフ、
【図２５】メッキ浴中に添加するマロン酸の添加量と、メッキ形成されたＣｏＦｅ合金の比抵抗、表面粗さ及び膜応力との関係を示すグラフ、
【図２６】メッキ浴にコハク酸を０．１ｇ／ｌ添加してパルス電流によりメッキ形成したＣｏＦｅ合金の膜厚方向と平行な方向の断面のＳＩＭ写真、
【符号の説明】
１１スライダ
１０磁気抵抗効果素子
１６下部コア層（上部シールド層）
１８磁極部
１９下部磁極層
２０ギャップ層
２１上部磁極層
２２、４６上部コア層
４１磁気ギャップ層

Claims

ＣｏとＦｅの元素から成るメッキ膜であり、膜厚方向に延びる柱状晶を有して形成されていることを特徴とする軟磁性膜。
複数の前記柱状晶が膜面方向に、膜厚方向に延びる結晶粒界を介して並んで形成される請求項１記載の軟磁性膜。
前記Ｆｅの組成比は５０質量％以上で８５質量％以下である請求項１または２に記載の軟磁性膜。
前記Ｆｅの組成比は５０質量％以上で８１．５質量％以下である請求項１または２に記載の軟磁性膜。
前記Ｆｅの組成比は６０質量％以上で７２質量％以下である請求項１または２に記載の軟磁性膜。
前記軟磁性膜の平均結晶粒径は、２００Å以下である請求項１ないし５のいずれかに記載の軟磁性膜。
前記軟磁性膜の膜表面での中心線平均粗さＲａは、２．５ｎｍ以下である請求項１ないし６のいずれかに記載の軟磁性膜。
下部コア層及び上部コア層と、前記下部コア層と上部コア層との間に位置し且つトラック幅方向の幅寸法が前記下部コア層及び上部コア層よりも短く規制された磁極部とを有し、
前記磁極部は、下部コア層と連続する下部磁極層、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記下部磁極層と前記上部磁極層間に位置するギャップ層とで構成され、あるいは前記磁極部は、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記上部磁極層と下部コア層との間に位置するギャップ層とで構成され、
前記上部磁極層及び／または下部磁極層は、請求項１ないし７のいずれかに記載された軟磁性膜により形成されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
メッキ浴中に、ＦｅイオンとＣｏイオンを含み、さらにマロン酸を添加して、ＣｏとＦｅの元素から成り且つ膜厚方向に延びる柱状晶を有する軟磁性膜をメッキ形成することを特徴とする軟磁性膜の製造方法。
パルス電流を用いた電気メッキ法により、前記軟磁性膜をメッキ形成する請求項９記載の軟磁性膜の製造方法。
前記マロン酸をメッキ浴中に、０．０３ｇ／ｌ以上で０．２５ｇ／ｌ以下の範囲内で添加する請求項９または１０に記載の軟磁性膜の製造方法。
前記マロン酸をメッキ浴中に、０．０３ｇ／ｌ以上で０．０５ｇ／ｌ以下の範囲内で添加する請求項９または１０に記載の軟磁性膜の製造方法。
下部コア層及び上部コア層と、前記下部コア層と上部コア層との間に位置し且つトラック幅方向の幅寸法が前記下部コア層及び上部コア層よりも短く規制された磁極部とを有し、
前記磁極部を、下部コア層と連続する下部磁極層、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記下部磁極層と前記上部磁極層間に位置するギャップ層とで形成し、あるいは前記磁極部を、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記上部磁極層と下部コア層との間に位置するギャップ層とで形成し、
このとき前記上部磁極層及び／または下部磁極層を、請求項９ないし１２のいずれかに記載された製造方法による軟磁性膜でメッキ形成することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。