JP2004213824A

JP2004213824A - 磁気ヘッド用保護膜および保護膜形成方法

Info

Publication number: JP2004213824A
Application number: JP2003002250A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Konishi; 善之小西
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】薄くてかつ耐腐食性および耐摩耗性に優れた保護膜の提供。
【解決手段】Ａｌ_２Ｏ_３ＴｉＣ母材１にＭＲセンサ部２が形成された磁気ヘッドの被保護面、すなわち読み取り再生を行う面に、密着層として水素化アモルファスシリコン膜３を形成する。そして、その水素化アモルファスシリコン膜３上に、炭素膜として耐透過性および耐摩耗性に優れたｔａ−Ｃ（ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｒｂｏｎ）膜４を形成する。水素化アモルファスシリコン膜３は、スパッタ法による成膜装置、例えば、マグネトロンスパッタ装置によって成膜され、通常のアモルファスシリコンに比べて耐透過性に優れている。その結果、保護膜全体の厚さを従来よりも薄くすることができる。または、従来の膜厚でも歩留まりを向上させることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッド用の保護膜およびその保護膜を形成するための保護膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや磁気記録装置等においては、高性能化が進むにつれてより薄く、強度・耐久性・耐腐食性を兼ね備えた保護膜が要求されている。例えば、磁気記録装置に用いられる磁気ヘッド（ＧＭＲヘッドやＭＲヘッド）の場合、ヘッドの耐腐食性や耐摩耗性を向上させる目的でダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）と呼ばれるアモルファス炭素膜を保護膜として形成している。一般的には、磁気ヘッドのＡｌ_２Ｏ_３ＴｉＣ母材上に密着層としてのＳｉ膜を形成し、その上にＤＬＣ薄膜を形成する。保護膜の厚みは炭素膜とＳｉ膜を合わせて１０ｎｍ程度であった。
【０００３】
近年では、磁気録装置の記録密度の向上にともなって、磁気ヘッドと記録面との距離を小さくするために保護膜の厚さをより薄くすることが要求されている。例えば、保護膜の厚さをトータルで３ｎｍよりも小さくすることが望まれている。その場合、保護膜の厚さが薄くなっても、保護膜としての特性である耐摩耗性や、水分などを通さない充分な耐透過性は維持されなくてはならない。そのため、炭素膜として、ＤＬＣ膜よりも密度の高く耐透過性および耐摩耗性に優れたｔａ−Ｃ（ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｒｂｏｎ）膜が注目されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２７９６０５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、保護膜全体をより薄くするためには、炭素膜だけでなく密着層も薄くする必要がある。そのため、密着層に用いられる膜に対しても、より高い耐透過性が要求されている。
【０００６】
本発明は、密着層として水素化アモルファスシリコン膜を用いた保護膜、およびその保護膜の形成方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明による保護膜は、磁気ヘッドの被保護面を覆うように形成され、被保護面上に水素化アモルファスシリコン膜およびｔａ−Ｃ（ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｒｂｏｎ）膜の順に各膜を形成して成る。
請求項２の発明による保護膜形成方法では、磁気ヘッドの被保護面上にスパッタ法により水素化アモルファスシリコン膜を形成し、その水素化アモルファスシリコン膜上にカソーディックアーク法によりｔａ−Ｃ（ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｒｂｏｎ）膜を形成することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明による保護膜が形成された磁気ヘッドの断面を模式的に示したものである。１は磁気ヘッドのＡｌ_２Ｏ_３ＴｉＣ母材であり、母材１にはＭＲセンサ部２が形成されている。ＭＲセンサ部２はメタル層であって、例えば、ＮｉＦｅ等が用いられている。そのため、水分等によって腐食しやすいという性質がある。
【０００９】
母材１上には水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜３が密着層として形成され、その水素化アモルファスシリコン膜３の上に炭素膜としてｔａ−Ｃ膜４が形成されている。水素化アモルファスシリコン膜３を介してｔａ−Ｃ膜４を母材１上に形成することにより、ｔａ−Ｃ膜４を直接母材１上に形成する場合に比べてｔａ−Ｃ膜４が剥がれ難くなる。
【００１０】
従来、密着層としてはスパッタ法等により形成されるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜が一般的に用いられているが、ａ−Ｓｉ膜はＳｉ原子同士の間で未結合手が生じやすくＨ_２Ｏ等が結合しやすい。その結果、膜厚を薄くするとＭＲセンサ部２が腐食し易くなるという欠点があった。
【００１１】
一方、本実施の形態では、ａ−Ｓｉ膜に代えて水素化アモルファスシリコン膜３を密着層として用いている。水素化アモルファスシリコン膜３の場合には、アモルファスシリコンの未結合手の部分に水素が結びつくため、Ｈ_２Ｏ等の結合はほとんどない。そのため、ａ−Ｓｉ膜に比べて耐透過性が向上し、従来のａ−Ｓｉ膜を用いた密着層よりも膜厚を薄くすることができる。また、従来の膜厚でも歩留まり向上が期待できる。
【００１２】
また、ｔａ−Ｃ膜４は、カソーディックアーク法による成膜装置、例えば、後述するＦＣＶＡ（ＦｉｌｔｅｒｅｄＣａｔｈｏｄｉｃＶａｃｕｕｍＡｒｃ）成膜装置を用いて成膜される。ｔａ−Ｃ膜とはＣ−Ｃ間結合に関してＳＰ３構造の比率が高いアモルファス炭素膜のことを指し、炭化水素系ガス（例えば、エチレン、メタンなど）を用いたＣＶＤ法により成膜されるアモルファス炭素膜（ＤＬＣ膜）とは区別されている。そして、ｔａ−Ｃ膜はＳＰ３構造の比率が高いため、ＤＬＣ膜と比べて緻密で硬い膜が得られる。
【００１３】
図１に示すように、密着層として水素化アモルファスシリコン膜３を用いることにより、より薄い膜厚で充分な耐透過性を有する密着層を得ることができる。それによって、密着層と炭素膜とを合わせた保護膜全体の厚さを薄くすることができる。さらに、炭素膜として緻密で硬いｔａ−Ｃ膜４を形成することにより、耐摩耗性の向上および耐腐食性（耐透過性）の高い保護膜を形成することができ、より薄い保護膜を得ることができる。
【００１４】
［成膜装置の説明］
図２は、水素化アモルファスシリコン膜３の成膜に用いられるスパッタ成膜装置の一例を示したものであり、ＤＣマグネトロンスパッタ装置５の模式図である。ＤＣマグネトロンスパッタ装置５のスパッタ室７に設けられたターゲットホルダ９には、Ｓｉターゲット１０が装着される。ターゲットホルダ９は陰極を構成しており、陽極１１側には磁気ヘッド部材を複数保持した試料Ｓが装着される。磁気ヘッド部材は被成膜面が図示下方となるように保持されている。
【００１５】
ターゲットホルダ９には磁石１２が設けられ、Ｓｉターゲット１０にはバイアス電源１３により負のバイアス電圧が印加されている。磁石１２はＳｉターゲット１０の表面付近に平行な磁界を発生させるために設けられたものである。スパッタ室７内には、プロセスガスとしてアルゴンガス（Ａｒ）と水素ガス（Ｈ_２）との混合ガスが供給される。２０はアルゴンガスのガス供給源であり、マスフローコントローラ２１ａおよびバルブＶ３ａを介してアルゴンガスが供給される。一方、２２は水素ガス供給源であり、同様に、マスフローコントローラ２１ｂおよびバルブＶ３ｂを介して水素ガスが供給される。
【００１６】
成膜の際には、スパッタ室７内にアルゴンガスと水素ガスとの混合ガスを供給するとともに排気装置８により真空排気し、スパッタ室７内を所定のプロセス圧力にしてプラズマが生成される。Ｓｉターゲット１０はプラズマ中のアルゴンイオンによりスパッタされ、スパッタされたＳｉ粒子は磁気ヘッド部材の被成膜面に堆積してＳｉ膜を形成する。プラズマ中の水素ガスはイオン化されたり水素ラジカルが形成されたりし、それらが形成されたＳｉ膜と反応し水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ）が形成される。
【００１７】
図３はｔａ−Ｃ膜４の成膜に用いられるＦＣＶＡ成膜装置６の概略を示す模式図である。ＦＣＶＡ成膜装置６はプラズマ発生部４０，フィルタ部４１，ビームスキャン装置４２，成膜チャンバ４３および装置全体を制御する制御装置４４で構成されている。
【００１８】
プラズマ発生部４０は、グラファイトターゲット４５が装着される陰極部４６と、陰極部４６が固定される陽極チャンバ４７と、アーク放電のきっかけを作るためのトリガ４８とを備えている。陰極部４６はアーク電源（定電流源）４９の負端子に接続されており、陽極チャンバ４７はアーク電源４９の正端子に接続されている。陰極部４６と陽極チャンバ４７とは、絶縁部材５１によって電気的に絶縁されている。陽極チャンバ４７内には、磁気コイル５８によりアキシャル磁場が形成される。トリガ４８は、軸４８０を回転軸としてステップモータ等の駆動部５０により回転駆動される。
【００１９】
フィルタ部４１を構成する屈曲したトロイダルダクト５３には、磁気コイル５４が設けられるとともに、バイアス電源５６によりバイアス電圧が印加されている。トロイダルダクト５３内には、バイアス電圧による電場（ラジアル電場）と、磁気コイル５４によるダクト軸に沿ったアキシャル磁場とが形成される。
【００２０】
成膜チャンバ４３内には基板ステージ５７が設けられており、この基板ステージ５７に試料Ｓが装着される。成膜チャンバ４３のビーム導入ダクト部６０の周囲にはビームスキャン装置４２が設けられており、ビームスキャン装置４２はフィルタ部４１から出射されたプラズマビームをビームに直交する方向に偏向走査する。
【００２１】
ビームスキャン装置４２は、例えば、一対のＣ字形状磁気コア（不図示）から成る。一方の磁気コアの磁極はダクト部６０を挟んで図示上下に配設され、他方の磁気コアの磁極はダクト部６０を挟んで紙面に直交する方向に配設される。磁気コアにはソレノイドコイル（不図示）が巻き付けられており、そのソレノイドコイルには電源６１により励磁電流が供給される。成膜チャンバ４３とフィルタ部４１との間、およびフィルタ部４１と陽極チャンバ４７との間には、電気的な絶縁を図るための絶縁部材５９，５５が設けられている。
【００２２】
図４はトロイダルダクト５３の形状の一例を示す図であり、（ａ）はダクト上方から見た平面図、（ｂ）は正面図である。トロイダルダクト５３は３つの直管部５３１，５３３，５３５と、それらを繋ぐ２つの屈曲部５３２，５３４とを有している。直管部５３１および５３５の開口部にはフランジ５３６，５３７がそれぞれ設けられている。直管部５３１の軸方向と直管部５３５の軸方向とは互いに９０度の角度を成しており、直管部５３１はｚ軸に沿って配設され、直管部５３５はｘ軸に沿って配設されている。
【００２３】
図３に戻って、トリガ４８を破線で示す位置からターゲット４５側に倒すと、トリガ４８の先端に設けられたトリガチップ４８ａとターゲット４５との間にアーク放電が発生する。そして、このアーク放電をきっかけに陽極チャンバ４７と陰極部４６との間にもアーク放電が発生し、プラズマが生成される。このプラズマ中には、グラファイトターゲット４５からのカーボンイオンや多数のカーボン原子から成るクラスター（マクロパーティクルと呼ばれる）が含まれている。
【００２４】
生成されたプラズマは、陽極チャンバ４７内に形成されたアキシャル磁場により集束されるとともにフィルタ部４１のトロイダルダクト５３へと導かれる。上述したようにトロイダルダクト５３内にはラジアル電場とアキシャル磁場とが形成されているため、フィルタ部４１は、プラズマビームから所望のカーボンイオンのみを成膜チャンバ４３へと通過させるフィルタとして機能する。
【００２５】
成膜チャンバ４３に導かれたカーボンイオンは、基板ステージ５７に装着された試料Ｓに照射される。このとき、ビームスキャン装置４２を用いてカーボンイオンのビームをその直交する方向に偏向走査することにより、試料Ｓの広い領域に均一にカーボンイオンを照射することができる。このようなＦＣＶＡ成膜装置を用いることにより、緻密で硬い炭素膜であるｔａ−Ｃ膜４を形成することができる。
【００２６】
なお、上述した実施の形態では、水素化アモルファスシリコン膜３を形成する装置としてマグネトロンスパッタ装置を例に説明したが、スパッタ法により水素化アモルファスシリコン膜３を形成できる装置であればマグネトロンスパッタ装置に限らず、例えば、イオンビームスパッタ装置でも良い。同様に、ｔａ−Ｃ膜４を成膜する装置に関しても、カソーディックアーク法による成膜装置であればＦＣＶＡ成膜装置に限らない。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被成膜面上に水素化アモルファスシリコン膜およびｔａ−Ｃ膜をこの順に形成して保護膜としているので、薄くてかつ耐腐食性および耐摩耗性に優れた保護膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による保護膜が形成された磁気ヘッドの断面を示す模式図である。
【図２】水素化アモルファスシリコン膜３の成膜に用いられるＤＣマグネトロンスパッタ装置５の模式図である。
【図３】ｔａ−Ｃ膜４の成膜に用いられるＦＣＶＡ成膜装置６の概略を示す模式図である。
【図４】トロイダルダクト５３の形状の一例を示す図であり、（ａ）はダクト上方から見た平面図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１母材
２ＭＲセンサ部
３水素化アモルファスシリコン膜
４ｔａ−Ｃ膜
５ＤＣマグネトロンスパッタ装置
６ＦＣＶＡ成膜装置
Ｓ試料

Claims

磁気ヘッドの被保護面を覆うように形成され、前記被保護面上に水素化アモルファスシリコン膜およびｔａ−Ｃ（ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｒｂｏｎ）膜の順に各膜を形成して成る保護膜。
磁気ヘッドの被保護面上にスパッタ法により水素化アモルファスシリコン膜を形成し、前記水素化アモルファスシリコン膜上にカソーディックアーク法によりｔａ−Ｃ（ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｒｂｏｎ）膜を形成することを特徴とする保護膜形成方法。