JP2006147786A - 軟磁性膜およびその製造方法ならびに薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軟磁気特性が良好で、飽和磁束密度が大きい軟磁性膜を安定して製造する。
【解決手段】方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて電気めっきを行って、主要元素が鉄およびニッケルである合金よりなる軟磁性膜を製造する。この軟磁性膜において、合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合とニッケルの割合をそれぞれａ重量％、（１００−ａ）重量％と表したときに、ａは８０以上１００未満である。また、軟磁性膜の飽和磁束密度は、２．０Ｔ以上である。また、合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合は、１．３重量％以下である。
【選択図】図１４

Description

本発明は、軟磁性膜およびその製造方法、ならびに軟磁性膜を含む薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。

近年、磁気ディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。

また、磁気ディスク装置における記録方式には、信号磁化の向きを記録媒体の面内方向（長手方向）とする長手磁気記録方式と、信号磁化の向きを記録媒体の面に対して垂直な方向とする垂直磁気記録方式とがある。

長手磁気記録方式と垂直磁気記録方式のいずれにおいても、記録ヘッドは、記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生するコイルと、コイルによって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、情報を記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極層とを備えている。高記録密度化のために、記録ヘッドには、トラック幅の縮小、すなわち媒体対向面における磁極層の端面の幅の縮小と、記録特性の向上が求められる。記録特性の向上とは、例えば、重ね書きの性能を表わすオーバーライト特性の向上である。トラック幅が小さくなるとオーバーライト特性は低下するので、トラック幅が小さくなるほど、オーバーライト特性の一層の向上が必要となる。オーバーライト特性を向上させるには、磁極層の材料として、飽和磁束密度の大きな材料を用いることが有効である。また、磁極層の材料には、軟磁気特性が良好なこと、すなわち保磁力が小さいことが求められる。

従来、磁極層の材料としては、ＦｅＮｉ系合金が多く用いられていた。しかし、Ｆｅ：１８重量％、Ｎｉ：８２重量％の組成や、Ｆｅ：５０重量％、Ｎｉ：５０重量％の組成のような従来のＦｅＮｉ系合金では、十分な飽和磁束密度が得らないという問題点があった。

特許文献１には、Ｆｅの割合が７０質量％以上９０質量％以下で、飽和磁束密度が１．９Ｔ以上のＦｅＮｉ合金膜や、Ｆｅの割合が７８質量％以上８５質量％以下で、飽和磁束密度が２．０Ｔ以上のＦｅＮｉ合金膜等が記載されている。また、特許文献１には、パルス電流を用いた電気めっき法によって、上記ＦｅＮｉ合金膜を製造する技術が記載されている。

特開２００２−２０８５１４号公報

磁極層の材料としては、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有するものが望ましい。特許文献１には、パルス電流を用いた電気めっき法によってＦｅＮｉ合金膜を製造すると共に、ＦｅＮｉ合金膜におけるＦｅの割合を７８質量％以上８５質量％以下とすることにより、飽和磁束密度を２．０Ｔ以上にすることができると記載されている。しかしながら、めっき法によってＦｅＮｉ合金膜を製造する場合には、めっき浴中のＦｅイオン濃度とＮｉイオン濃度の比率等によって、ＦｅＮｉ合金膜の組成が変動する。この組成が変動すると、ＦｅＮｉ合金膜の飽和磁束密度が変動する。特許文献１に記載された技術では、飽和磁束密度が２．０Ｔ以上となる組成の範囲が狭いため、飽和磁束密度が２．０Ｔ以上となるＦｅＮｉ合金膜を安定して製造することが難しいという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、軟磁気特性が良好で、飽和磁束密度が大きい軟磁性膜を安定して製造できるようにした軟磁性膜およびその製造方法、ならびに、この軟磁性膜を含む薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。

本発明の軟磁性膜の製造方法は、主要元素が鉄およびニッケルである合金よりなる軟磁性膜を製造する方法であって、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて電気めっきを行って、上記合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合とニッケルの割合をそれぞれａ重量％、（１００−ａ）重量％と表したときに、ａが８０以上１００未満となるように、軟磁性膜を製造するものである。

本発明の軟磁性膜の製造方法によれば、ａが８０以上１００未満の広い組成範囲で、軟磁気特性が良好で、飽和磁束密度が大きい軟磁性膜を製造することが可能になる。

本発明の軟磁性膜の製造方法では、ａが９０以上１００未満となるように、軟磁性膜を製造してもよい。

また、本発明の軟磁性膜の製造方法では、合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合を、１．３重量％以下とすることが好ましく、０．５重量％以下とすることがより好ましい。

また、本発明の軟磁性膜の製造方法では、電気めっきに使用されるめっき浴のｐＨを２．０〜２．２の範囲内とすることが好ましい。

また、本発明の軟磁性膜の製造方法では、めっき電流は、陰極に合金が析出するように作用する第１の方向の電流と第１の方向とは逆方向の第２の方向の電流とが交互に切り替わるものであり、且つ第１の方向の電流の電流密度の時間積分値は、第２の方向の電流の電流密度の時間積分値よりも大きいことが好ましい。

本発明の軟磁性膜は、主要元素が鉄およびニッケルである合金よりなり、電気めっき法によって製造されたものである。本発明の軟磁性膜において、合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合とニッケルの割合をそれぞれａ重量％、（１００−ａ）重量％と表したときに、ａは９０以上１００未満であり、飽和磁束密度は２．０Ｔ以上である。

本発明の軟磁性膜によれば、軟磁気特性が良好で、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜における合金の組成範囲を広くすることができ、その結果、軟磁気特性が良好で、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を安定して製造することが可能になる。

本発明の軟磁性膜において、合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合は、１．３重量％以下であることが好ましく、０．５重量％以下であることがより好ましい。

また、本発明の軟磁性膜において、保磁力は４×７９．６Ａ／ｍ以下であることが好ましい。

また、本発明の軟磁性膜において、内部応力の大きさは５００ＭＰａ以下であることが好ましい。

本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、記録媒体に対向する媒体対向面と、記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生するコイルと、コイルによって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、情報を記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極層とを備えた薄膜磁気ヘッドを製造する方法である。この製造方法は、コイルを形成する工程と、磁極層を形成する工程とを備えている。磁極層は、主要元素が鉄およびニッケルである合金よりなる軟磁性膜によって構成されている。軟磁性膜は、本発明の軟磁性膜の製造方法によって製造される。

本発明の軟磁性膜の製造方法によれば、軟磁性膜を構成する合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合とニッケルの割合をそれぞれａ重量％、（１００−ａ）重量％と表したときに、ａが８０以上１００未満の広い組成範囲で、軟磁気特性が良好で、飽和磁束密度が大きい軟磁性膜を製造することが可能になる。これにより、本発明によれば、軟磁気特性が良好で、飽和磁束密度が大きい軟磁性膜を安定して製造することが可能になるという効果を奏する。また、本発明によれば、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて電気めっきを行って上記の軟磁性膜を製造することにより、軟磁性膜の内部応力を小さくすることができるという効果を奏する。

また、本発明の軟磁性膜の製造方法において、合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合を、１．３重量％以下とした場合には、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を安定して製造することができるという効果を奏する。

また、本発明の軟磁性膜の製造方法において、合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合を、０．５重量％以下とした場合には、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を、より安定して製造することができるという効果を奏する。

また、本発明の軟磁性膜の製造方法において、電気めっきに使用されるめっき浴のｐＨを２．０〜２．２の範囲内とした場合には、軟磁性膜の保磁力および内部応力を小さくすることができ、且つ軟磁性膜の成膜速度を大きくすることができるという効果を奏する。

本発明の軟磁性膜によれば、軟磁気特性が良好で、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜における合金の組成範囲を広くすることができる。これにより、本発明によれば、軟磁気特性が良好で、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を安定して製造することが可能になるという効果を奏する。

また、本発明の軟磁性膜において、合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合を、１．３重量％以下とした場合には、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を、より確実に製造することが可能になるという効果を奏する。

また、本発明の軟磁性膜において、合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合を、０．５重量％以下とした場合には、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を、より安定して製造することが可能になるという効果を奏する。

また、本発明の軟磁性膜において、保磁力を４×７９．６Ａ／ｍ以下とした場合には、特に軟磁気特性が良好な軟磁性膜を得ることができるという効果を奏する。

また、本発明の軟磁性膜において、内部応力の大きさを５００ＭＰａ以下とした場合には、軟磁性膜の下地からの剥離や軟磁性膜におけるクラックの発生を防止することができるという効果を奏する。

本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、軟磁気特性が良好で、飽和磁束密度が大きく、且つ内部応力の小さな磁極層を備えた薄膜磁気ヘッドを安定して製造することが可能になるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１および図２を参照して、本実施の形態に係る軟磁性膜よりなる磁極層を備えた薄膜磁気ヘッドの一例について説明する。ここでは、薄膜磁気ヘッドの一例として、垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドを挙げる。図１は本例の薄膜磁気ヘッドの構成を示す断面図である。なお、図１は媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示している。また、図１において記号Ｔで示す矢印は、記録媒体の進行方向を表している。図２は、本例の薄膜磁気ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。

図１および図２に示したように、本例の薄膜磁気ヘッド（以下、単に磁気ヘッドと記す。）は、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１と、この基板１の上に形成されたアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁材料よりなる絶縁層２と、この絶縁層２の上に形成された磁性材料よりなる下部シールド層３と、この下部シールド層３の上に、絶縁層４を介して形成された再生素子としてのＭＲ（磁気抵抗効果）素子５と、このＭＲ素子５の上に絶縁層４を介して形成された磁性材料よりなる上部シールド層６とを備えている。

ＭＲ素子５の一端部は、記録媒体に対向する媒体対向面（エアベアリング面）２０に配置されている。ＭＲ素子５には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子あるいはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子等の磁気抵抗効果を示す感磁膜を用いた素子を用いることができる。

磁気ヘッドは、更に、上部シールド層６の上に形成されたアルミナ等の非磁性材料よりなる非磁性層１８と、この非磁性層１８の上に形成された磁性材料よりなる磁性層１９と、この磁性層１９の上に形成されたアルミナ等の非磁性材料よりなる非磁性層７と、この非磁性層７の上に形成された磁性材料よりなるヨーク層８と、アルミナ等の非導電性且つ非磁性の材料よりなり、ヨーク層８の周囲に配置された非磁性層９とを備えている。ヨーク層８の媒体対向面２０側の端部は、媒体対向面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク層８および非磁性層９の上面は平坦化されている。

磁気ヘッドは、更に、ヨーク層８および非磁性層９の上面の上に配置された磁性材料よりなる磁極層１０と、アルミナ等の非導電性且つ非磁性の材料よりなり、磁極層１０の周囲に配置された非磁性層１１とを備えている。磁極層１０の下面は、ヨーク層８の上面に接している。また、磁極層１０および非磁性層１１の上面は平坦化されている。

磁気ヘッドは、更に、磁極層１０および非磁性層１１の上において、アルミナ等の非導電性且つ非磁性の材料よりなり、後述する薄膜コイル１４を配置すべき位置に形成された非磁性層１２と、アルミナ等の非磁性の材料よりなり、非磁性層１２を覆うように形成されたギャップ層１３と、非磁性層１２の上方であってギャップ層１３の上に配置された薄膜コイル１４と、この薄膜コイル１４を覆うように形成された絶縁層１５とを備えている。薄膜コイル１４は、平面渦巻き形状をなしている。ギャップ層１３には、薄膜コイル１４の中心部に対応する位置に開口部が形成されている。絶縁層１５は媒体対向面２０に露出していない。なお、非磁性層１８、ギャップ層１３は、非磁性導電層であってもよい。

磁気ヘッドは、更に、磁性材料よりなり、磁極層１０、ギャップ層１３および絶縁層１５の上に形成された記録シールド層１６と、この記録シールド層１６を覆うように形成された保護層１７とを備えている。記録シールド層１６は、ギャップ層１３に形成された開口部を通して磁極層１０に連結されている。また、記録シールド層１６の媒体対向面２０側の端部は、媒体対向面２０に配置されている。

以上説明したように、本例の磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドは記録媒体の進行方向Ｔの後側（スライダにおける空気流入端側）に配置され、記録ヘッドは記録媒体の進行方向Ｔの前側（スライダにおける空気流出端側）に配置されている。この磁気ヘッドでは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。

再生ヘッドは、再生素子としてのＭＲ素子５と、媒体対向面２０側の一部がＭＲ素子５を挟んで対向するように配置された、ＭＲ素子５をシールドするための下部シールド層３および上部シールド層６と、ＭＲ素子５と下部シールド層３との間およびＭＲ素子５と上部シールド層６との間に設けられた絶縁層４とを備えている。

記録ヘッドは、ヨーク層８、磁極層１０、ギャップ層１３、薄膜コイル１４および記録シールド層１６を備えている。薄膜コイル１４は、記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生する。磁極層１０は、媒体対向面２０に配置された端面を有し、薄膜コイル１４によって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって情報を記録媒体に記録するための記録磁界を発生する。図２に示したように、媒体対向面２０に配置された磁極層１０の端面の形状は、ギャップ層１３側の辺が反対側の辺よりも大きい台形形状になっている。これにより、スキューに起因して、あるトラックへの情報の書き込み時に隣接トラックの情報が消去される現象を抑制することができる。なお、スキューとは、円盤状の記録媒体における円形のトラックの接線に対する磁気ヘッドの傾きのことである。

記録シールド層１６は、媒体対向面２０に配置された端面を有している。媒体対向面２０において、記録シールド層１６の端面は、磁極層１０の端面に対して、ギャップ層１３の厚さによる所定の間隔を開けて記録媒体の進行方向Ｔの前側（スライダにおける空気流出端側）に配置されている。ギャップ層１３の厚さは、例えば１５〜１００ｎｍの範囲内である。また、記録シールド層１６は、媒体対向面２０から離れた位置において磁極層１０に磁気的に連結されている。ギャップ層１３は、非磁性材料よりなり、磁極層１０と記録シールド層１６との間に設けられている。薄膜コイル１４の少なくとも一部は、磁極層１０および記録シールド層１６に対して絶縁された状態で、磁極層１０と記録シールド層１６との間に配置されている。

図３は、磁極層１０の平面図である。図３に示したように、磁極層１０は、一端部が媒体対向面２０に配置されたトラック幅規定部１０Ａと、このトラック幅規定部１０Ａの他端部に連結され、トラック幅規定部１０Ａよりも大きな幅を有する幅広部１０Ｂとを有している。トラック幅規定部１０Ａの上面の幅は、ほぼ一定になっている。媒体対向面２０におけるトラック幅規定部１０Ａの上面の幅は、トラック幅を規定する。幅広部１０Ｂの幅は、例えば、トラック幅規定部１０Ａとの境界位置ではトラック幅規定部１０Ａの幅と等しく、媒体対向面２０から離れるに従って、徐々に大きくなった後、一定の大きさになっている。ここで、媒体対向面２０に垂直な方向についてのトラック幅規定部１０Ａの長さをネックハイトと呼ぶ。

媒体対向面２０におけるトラック幅規定部１０Ａの上面の幅、すなわちトラック幅は、例えば０．０８〜０．３０μｍの範囲内である。ネックハイトは、例えば０．０５〜０．５μｍの範囲内である。幅広部１０Ｂの最大の幅は、例えば５〜３０μｍの範囲内である。磁極層１０の厚さは、０．１５〜０．４μｍの範囲内であることが好ましい。

図３には、磁極層１０の磁区構造の一例を示している。図３において、符号２１ａ〜２１ｆは磁壁を示し、矢印は磁区内の磁化の方向を表している。この例では、図３に示したように、幅広部１０Ｂにおいて、一端部がトラック幅規定部１０Ａの他端部近傍に配置されて、媒体対向面２０に垂直な方向に延びる磁壁２１ｂが形成されている。

なお、磁気ヘッドは、以下のような種々の変更が可能である。まず、ヨーク層８は設けられていなくてもよい。また、図１に示した平面渦巻き形状のコイル１４の他に、磁性層１９と磁極層１０との間に、これらに対して絶縁された状態で、もう１つの平面渦巻き形状のコイルを設けてもよい。この場合、磁性層１９と磁極層１０は接続されていてもよいし、接続されていなくてもよい。また、コイル１４の代わりに、磁極層１０を中心にして螺旋状に配置されたコイルを設けてもよい。また、記録シールド層１６は、１つの層によって形成されていてもよいし、複数の層によって形成されていてもよい。また、媒体対向面２０に配置された磁極層１０の端面の形状は、矩形であってもよい。また、記録シールド層１６の代わりに、上部シールド層６と磁極層１０との間に補助磁極層を設け、薄膜コイル１４の代わりに、補助磁極層と磁極層１０との間に薄膜コイルを設けてもよい。なお、この場合、補助磁極層と磁極層１０は、媒体対向面２０から離れた位置において磁気的に連結される。また、媒体対向面２０において、補助磁極層の端面と磁極層１０の端面は、非磁性層を介して離れた位置に配置される。

次に、本例の磁気ヘッドの製造方法について説明する。この製造方法では、まず、基板１の上に、絶縁層２および下部シールド層３を順に形成する。次に、下部シールド層３の上に、絶縁層４およびＭＲ素子５を形成する。次に、絶縁層４の上に上部シールド層６を形成する。次に、上部シールド層６の上に、非磁性層１８、磁性層１９および非磁性層７を順に形成する。

次に、非磁性層７の上にヨーク層８を形成する。次に、ヨーク層８を覆うように、非磁性層９を形成する。次に、ヨーク層８の上面が露出するまで、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰと記す。）によって非磁性層９を研磨する。これにより、ヨーク層８および非磁性層９の上面が平坦化される。

次に、ヨーク層８および非磁性層９の上面の上に磁極層１０を形成する。次に、磁極層１０を覆うように、非磁性層１１を形成する。次に、磁極層１０の上面が露出するまで、例えばＣＭＰによって非磁性層１１を研磨する。これにより、磁極層１０および非磁性層１１の上面が平坦化される。

次に、磁極層１０および非磁性層１１の上に、非磁性層１２およびギャップ層１３を順に形成する。次に、非磁性層１２の上方であってギャップ層１３の上に、薄膜コイル１４を形成する。次に、薄膜コイル１４を覆うように、絶縁層１５を形成する。次に、磁極層１０、ギャップ層１３および絶縁層１５の上に、記録シールド層１６を形成する。次に、記録シールド層１６を覆うように、保護層１７を形成する。

次に、保護層１７の上に配線や端子等を形成し、スライダ単位で基板を切断し、媒体対向面２０の研磨、浮上用レールの作製等を行って、磁気ヘッドが完成する。

磁極層１０は、本実施の形態に係る軟磁性膜によって構成されている。以下、本実施の形態に係る軟磁性膜について詳しく説明する。本実施の形態に係る軟磁性膜は、主要元素が鉄（Ｆｅ）およびニッケル（Ｎｉ）である合金よりなり、電気めっき法によって製造されたものである。この軟磁性膜において、合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合とニッケルの割合をそれぞれａ重量％、（１００−ａ）重量％と表したときに、ａは８０以上１００未満である。また、軟磁性膜の飽和磁束密度は、２．０Ｔ以上である。なお、本実施の形態に係る軟磁性膜は、特に、ａが９０以上１００未満となる合金よりなるものであってもよい。

なお、ａが１００の場合、すなわち軟磁性膜の主要元素が鉄のみの場合は、軟磁性膜が酸化しやすくなるため、本実施の形態では、ａを１００未満としている。合金よりなる軟磁性膜を安定して製造できるように、ａが８０以上９９以下、あるいはａが９０以上９９以下となるように軟磁性膜を製造するようにしてもよい。

また、本実施の形態に係る軟磁性膜において、合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合は、１．３重量％以下であることが好ましく、０．５重量％以下であることがより好ましい。合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素としては、例えば、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｃｌがある。

また、本実施の形態に係る軟磁性膜において、内部応力の大きさは５００ＭＰａ以下であることが好ましい。また、本実施の形態に係る軟磁性膜において、保磁力は４×７９．６Ａ／ｍ以下であることが好ましい。

次に、本実施の形態に係る軟磁性膜の製造方法について説明する。本実施の形態では、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて電気めっきを行って、前述のように、合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合とニッケルの割合をそれぞれａ重量％、（１００−ａ）重量％と表したときに、ａが８０以上１００未満となるように、軟磁性膜を製造する。後で詳しく説明するが、合金の組成の調整は、例えば、めっき浴のｐＨと、めっき浴中の全金属イオンモル濃度に対するＦｅイオンモル濃度の比率（以下、ＦＮ比と言う。）を調整することによって行う。

本実施の形態に係る軟磁性膜の製造方法では、ａが９０以上１００未満となるように、軟磁性膜を製造してもよい。また、本実施の形態では、合金よりなる軟磁性膜を安定して製造できるように、ａが８０以上９９以下、あるいはａが９０以上９９以下となるように軟磁性膜を製造してもよい。

また、本実施の形態に係る軟磁性膜の製造方法では、合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合を、１．３重量％以下とすることが好ましく、０．５重量％以下とすることがより好ましい。

また、本実施の形態に係る軟磁性膜の製造方法では、電気めっきに使用されるめっき浴のｐＨを２．０〜２．２の範囲内とすることが好ましい。

また、本実施の形態に係る軟磁性膜の製造方法では、めっき電流は、陰極に合金が析出するように作用する第１の方向の電流と第１の方向とは逆方向の第２の方向の電流とが交互に切り替わるものであり、且つ第１の方向の電流の電流密度の時間積分値は、第２の方向の電流の電流密度の時間積分値よりも大きいことが好ましい。これにより、軟磁性膜の成長を確実に進行させることができる。

次に、本実施の形態に係る軟磁性膜およびその製造方法の効果について説明する。本実施の形態に係る軟磁性膜は、主要元素が鉄およびニッケルである合金（以下、ＦｅＮｉ合金と言う。）よりなり、電気めっき法によって製造されたものである。本実施の形態に係る軟磁性膜は、軟磁気特性が良好、すなわち保磁力が小さく、且つ２．０Ｔ以上という大きな飽和磁束密度を有するという特徴を有する。

ところで、電気めっき法によってＦｅＮｉ合金よりなる軟磁性膜を製造する場合には、めっき浴中のＦｅイオン濃度とＮｉイオン濃度の比率等によって、軟磁性膜の組成が変動する。この組成が変動すると、軟磁性膜の飽和磁束密度が変動する。従って、飽和磁束密度が２．０Ｔ以上となるＦｅＮｉ合金の組成範囲が狭いと、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を安定して製造することが困難になる。

これに対し、本実施の形態では、飽和磁束密度が２．０Ｔ以上となるＦｅＮｉ合金の組成範囲は、ａが８０以上１００未満の広い範囲である。従って、本実施の形態によれば、軟磁気特性が良好で、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を安定して製造することが可能になる。このような広い組成範囲で、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜が得られることは、本実施の形態に係る軟磁性膜の製造方法の特徴によるものである。

なお、特許文献１には、パルス電流を用いた電気めっき法によってＦｅＮｉ合金膜を製造すると共に、ＦｅＮｉ合金膜におけるＦｅの割合を７８質量％以上、８５質量％以下とすることにより、飽和磁束密度を２．０Ｔ以上にすることができると記載されている。しかしながら、特許文献１に記載された技術では、Ｆｅの割合が８５質量％を超えた組成範囲では、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有するＦｅＮｉ合金膜は得られていない。また、特許文献１には、Ｆｅの割合が９０質量％以上のＦｅＮｉ合金膜は開示されていない。また、特許文献１の図８からは、特許文献１に記載された技術によると、Ｆｅの割合が８０質量％を超えた組成範囲では、Ｆｅの割合が増えるほど、飽和磁束密度が低下すると推測される。

本実施の形態によれば、特許文献１に開示されていない、ａが９０以上１００未満の組成範囲においても、飽和磁束密度が２．０Ｔ以上となるＦｅＮｉ合金よりなる軟磁性膜を得ることができる。従って、本実施の形態によれば、軟磁気特性が良好で、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜におけるＦｅＮｉ合金の組成範囲を広くすることができ、これにより、軟磁気特性が良好で、２．０Ｔ以上という大きな飽和磁束密度を有する軟磁性膜を安定して製造することが可能になる。

また、本実施の形態では、ＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、ＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合を、１．３重量％以下とすることが好ましい。これにより、軟磁性膜の飽和磁束密度を大きくすることができ、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を安定して製造することが可能になる。また、上記ＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合は、０．５重量％以下とすることがより好ましい。これにより、軟磁性膜の飽和磁束密度をより大きくすることができ、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜をより安定して製造することが可能になる。これらの効果については、後で詳しく説明する。

また、本実施の形態に係る軟磁性膜において、保磁力を４×７９．６Ａ／ｍ以下とした場合には、特に軟磁気特性が良好な軟磁性膜を得ることができる。また、磁気ヘッドの磁極層１０を構成する軟磁性膜の保磁力を４×７９．６Ａ／ｍ以下とすることにより、磁極層１０において良好な軟磁気特性を得ることができる。

また、本実施の形態に係る軟磁性膜において、内部応力の大きさを５００ＭＰａ以下とした場合には、軟磁性膜の下地からの剥離や軟磁性膜におけるクラックの発生を防止することができる。また、磁気ヘッドの磁極層１０を構成する軟磁性膜の内部応力の大きさを５００ＭＰａ以下とすることにより、磁極層１０を安定して形成することが可能になると共に、磁極層１０において良好な軟磁気特性を安定して得ることが可能になる。

また、本実施の形態に係る軟磁性膜の製造方法によれば、軟磁性膜を構成するＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合とニッケルの割合をそれぞれａ重量％、（１００−ａ）重量％と表したときに、ａが８０以上１００未満の広い組成範囲で、軟磁気特性が良好で、２．０Ｔ以上という大きな飽和磁束密度を有する軟磁性膜を製造することが可能になる。これにより、本実施の形態によれば、軟磁気特性が良好で、２．０Ｔ以上という大きな飽和磁束密度を有する軟磁性膜を安定して製造することが可能になる。また、本実施の形態によれば、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて電気めっきを行って上記の軟磁性膜を製造することにより、軟磁性膜の内部応力を小さくすることができる。これについては、後で詳しく説明する。

また、本実施の形態に係る軟磁性膜の製造方法において、電気めっきに使用されるめっき浴のｐＨを２．０〜２．２の範囲内とした場合には、軟磁性膜の保磁力および内部応力を小さくすることができ、且つ軟磁性膜の成膜速度を大きくすることができる。これについても、後で詳しく説明する。

また、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、軟磁気特性が良好で、２．０Ｔ以上という大きな飽和磁束密度を有し、且つ内部応力の小さな磁極層を備えた磁気ヘッドを安定して製造することが可能になる。

次に、本実施の形態に係る軟磁性膜およびその製造方法の効果を確認するために行った第１ないし第３の実験の結果について説明する。

第１の実験は、電気めっきによって軟磁性膜を製造する際のめっき電流の形態の違いによる軟磁性膜の特性の違いを調べた実験である。第１の実験では、本実施の形態における実施例の製造方法と比較例の製造方法により、それぞれ４つの軟磁性膜の試料を製造した。いずれの試料も、ＦｅＮｉ合金よりなる。

図８は、実施例の製造方法におけるめっき電流の波形を示している。図８において、横軸は時間、縦軸は電流密度を表している。図８に示したように、実施例の製造方法では、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いた。実施例では、特に、めっき電流の波形を矩形波形状とした。図８では、陽極の電位が陰極の電位よりも高いときの電流密度を正の値で表し、陰極の電位が陽極の電位よりも高いときの電流密度を負の値で表している。陽極の電位が陰極の電位よりも高いときの電流は、めっき浴内では陽極から陰極へ向かう方向に流れる。以下、この方向を第１の方向と言う。この第１の方向の電流は、陰極に合金が析出するように作用する。陰極の電位が陽極の電位よりも高いときの電流は、第１の方向とは逆方向に流れる。以下、この方向を第２の方向と言う。第２の方向の電流は、陰極に析出した合金が溶解するように作用する。実施例におけるめっき電流は、第１の方向の電流と第２の方向の電流とが交互に切り替わるものである。また、第１の方向の電流の電流密度の時間積分値は、第２の方向の電流の電流密度の時間積分値よりも大きい。実施例では、特に、第１の方向の電流の電流密度のピーク値を２８．７ｍＡ／ｃｍ^２とし、第１の方向の電流の１回の持続時間を２５ミリ秒とし、第２の方向の電流の電流密度のピーク値を−９．６ｍＡ／ｃｍ^２とし、第２の方向の電流の１回の持続時間を１５ミリ秒とした。

図９は、比較例の製造方法におけるめっき電流の波形を示している。図９において、横軸は時間、縦軸は電流密度を表している。図９に示したように、比較例の製造方法では、電流の方向は変化しないパルス状のめっき電流を用いた。このめっき電流の波形は矩形波形状である。比較例におけるめっき電流は、めっき浴内では陽極から陰極へ向かう方向に流れる。比較例におけるめっき電流では、電流が流れる状態と電流が流れない状態とが交互に現れる。比較例では、電流が流れる状態のときの電流密度のピーク値を２８．７ｍＡ／ｃｍ^２とし、電流が流れる状態の１回の持続時間および電流が流れない状態の１回の持続時間を、いずれも２５ミリ秒とした。

実施例および比較例におけるめっき浴の組成を、以下の表に示す。実施例と比較例のいずれにおいても、めっき浴の温度は２０℃とし、陽極はＦｅとした。

また、実施例と比較例のいずれにおいても、めっき浴のｐＨを２．０、２．１、２．２、２．３の４種類として、４つずつ試料を製造した。また、実施例と比較例のいずれにおいても、基板の上にめっき用の電極膜を形成した後、この電極膜の上に、電気めっき法によってＦｅＮｉ合金よりなる軟磁性膜を形成した。基板としては、厚さ２ｍｍのガラス製基板または厚さ０．６ｍｍのＳｉ製基板を用いた。また、電極膜は、スパッタ法によって形成した厚さ５ｎｍのＴｉ層の上に、スパッタ法によって形成した厚さ１００ｎｍのＣｕ層を積層したものを用いた。また、軟磁性膜の厚さは０．５μｍとした。

第１の実験では、実施例の製造方法によって製造された４つの試料と比較例の製造方法によって製造された４つの試料について、試料を構成するＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合と、ＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたときの、ＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素（以下、不純物元素と言う。）の割合と、試料の飽和磁束密度とを調べた。その結果を、下記の表に示す。この表において、「ｐＨ」は、試料を製造する際のめっき浴のｐＨを表している。また、「Ｆｅ（重量％）」は、上記鉄の割合（単位は重量％）を表している。また、「不純物（重量％）」は、上記不純物元素の割合（単位は重量％）を表している。また、「Ｂｓ（Ｔ）」は、試料の飽和磁束密度（単位はＴ）を表している。

図１０は、第１の実験によって得られた上記鉄の割合と試料の飽和磁束密度との関係を示している。図１０において、横軸は鉄の割合を表し、縦軸は飽和磁束密度を表している。図１０から、実施例のように方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて軟磁性膜を製造することにより、比較例のように電流の方向は変化しないパルス状のめっき電流を用いて軟磁性膜を製造する場合に比べて、軟磁性膜の飽和磁束密度を大きくすることができることが分かる。また、図１０から、実施例のように方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて軟磁性膜を製造することにより、広い組成範囲で、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を製造することが可能であることが分かる。

図１１は、第１の実験によって得られた上記鉄の割合と不純物元素の割合との関係を示している。図１１において、横軸は鉄の割合を表し、縦軸は不純物元素の割合を表している。図１１から、実施例のように方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて軟磁性膜を製造することにより、比較例のように電流の方向は変化しないパルス状のめっき電流を用いて軟磁性膜を製造する場合に比べて、不純物元素の割合を小さくすることができることが分かる。

図１２は、第１の実験によって得られた上記不純物元素の割合と試料の飽和磁束密度との関係を示している。図１２において、横軸は不純物元素の割合を表し、縦軸は飽和磁束密度を表している。図１２から、不純物元素の割合が少ないほど、飽和磁束密度が大きくなることが分かる。２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜をより確実に製造するためには、不純物元素の割合を１．３重量％以下にすることが好ましい。また、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜をより安定して製造するためには、不純物元素の割合を０．５重量％以下にすることが好ましい。

図１１から分かるように、比較例では、不純物元素の割合を１．３重量％以下にすることはできないが、実施例では、不純物元素の割合を１．３重量％以下にすることができる。更に、実施例において、めっき浴のｐＨを２．０〜２．１の範囲内とした場合には、不純物元素の割合を０．５重量％以下にすることができる。

以上の第１の実験から、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて軟磁性膜を製造した場合には、不純物元素の割合が小さくなり、その結果、軟磁性膜の飽和磁束密度が大きくなると考えられる。

方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて軟磁性膜を製造することにより、不純物元素の割合が小さくなる理由は、以下のように考えられる。方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて軟磁性膜を製造する場合には、めっき電流の方向が第２の方向のときに、陰極において陽極反応が生じ、不純物元素がイオン化される。そのため、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて軟磁性膜を製造する場合には、電流の方向は変化しないパルス状のめっき電流を用いて軟磁性膜を製造する場合に比べて、陰極に析出するＦｅＮｉ合金に不純物元素が取り込まれることが抑制されると考えられる。

また、不純物元素の割合が小さくなることにより、軟磁性膜の飽和磁束密度が大きくなるのは、ＦｅＮｉ合金中の磁性元素の密度が大きくなるためと考えられる。

また、第１の実験では、実施例と比較例とで、軟磁性膜の内部応力の大きさおよび軟磁性膜における平均結晶粒径を調べた。下記の表には、実施例における１つの試料および比較例における１つの試料について、それぞれ、ＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合、内部応力の大きさおよび平均結晶粒径を示している。

上記の表に示した結果から、実施例のように方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて軟磁性膜を製造することにより、比較例のように電流の方向は変化しないパルス状のめっき電流を用いて軟磁性膜を製造する場合に比べて、軟磁性膜の内部応力を小さくすることができると共に軟磁性膜における平均結晶粒径を大きくすることができることが分かる。このように、めっき電流の形態によって、軟磁性膜の内部応力の大きさや軟磁性膜における平均結晶粒径が異なる理由は、以下のように考えられる。電流の方向は変化しないパルス状のめっき電流を用いて軟磁性膜を製造する場合には、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて軟磁性膜を製造する場合に比べて、ＦｅＮｉ合金に取り込まれる不純物元素の量が多くなるため、微細な結晶粒が形成され、その結果、内部応力が大きくなると考えられる。逆に、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて軟磁性膜を製造する場合には、電流の方向は変化しないパルス状のめっき電流を用いて軟磁性膜を製造する場合に比べて、ＦｅＮｉ合金に取り込まれる不純物元素の量が少なくなるため、結晶粒径が大きくなり、その結果、内部応力が小さくなると考えられる。

次に、第２の実験について説明する。第２の実験は、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を実現できるＦｅＮｉ合金の組成範囲を調べた実験である。第２の実験では、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて電気めっきを行って、ＦｅＮｉ合金よりなる軟磁性膜を製造した。第２の実験におけるめっき電流の条件は、第１の実験における実施例と同様である。

第２の実験におけるめっき浴の組成を、以下の表に示す。第２の実験では、めっき浴の温度は２０℃とし、陽極はＦｅとした。

また、第２の実験では、基板の上にめっき用の電極膜を形成した後、この電極膜の上に、電気めっき法によってＦｅＮｉ合金よりなる軟磁性膜を形成した。その際の条件は、第１の実験と同様である。

また、第２の実験では、めっき浴のｐＨと、ＦＮ比を調整することによって、種々の組成のＦｅＮｉ合金からなる試料を製造した。なお、ＦＮ比は、［Ｆｅ²⁺］／（［Ｆｅ²⁺］＋［Ｎｉ²⁺］）により求められる。第２の実験では、めっき浴のｐＨを２．０、２．１、２．２、２．４、２．６の５種類とし、ＦＮ比を０．３２１、０．４８６、０．５９８、０．７４９の４種類とした。そして、第２の実験では、めっき浴のｐＨとＦＮ比の組み合わせが異なる２０個の試料を製造し、これらを構成するＦｅＮｉ合金の組成を調べた。下記の表に、各試料におけるめっき浴のｐＨとＦＮ比の組み合わせと、各試料を構成するＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合（重量％）との関係を示す。

また、上記の表に示しためっき浴のｐＨとＦＮ比と鉄の割合との関係を図１３に示す。図１３において、横軸はＦＮ比を表し、縦軸は鉄の割合を表している。図１３から、めっき浴のｐＨとＦＮ比を調整することによって、軟磁性膜を構成するＦｅＮｉ合金の組成を調整できることが分かる。

第２の実験では、製造した２０個の飽和磁束密度を調べた。図１４は、各試料における鉄の割合と飽和磁束密度との関係を示している。図１４において、横軸は鉄の割合を表し、縦軸は飽和磁束密度を表している。図１４から、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて電気めっきを行って、ＦｅＮｉ合金よりなる軟磁性膜を製造することにより、ＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合が８０重量％以上１００重量％未満の広い組成範囲で、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を製造することが可能であることが分かる。このように広い組成範囲で、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を製造することが可能になったのは、前述のように、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて電気めっきを行うことにより、ＦｅＮｉ合金に不純物元素が取り込まれることが抑制されたためであると考えられる。

次に、第３の実験について説明する。第３の実験は、本実施の形態に係る製造方法によって軟磁性膜を製造する際のめっき浴のｐＨの好ましい範囲を調べた実験である。第３の実験では、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて電気めっきを行って、ＦｅＮｉ合金よりなる軟磁性膜を製造した。第３の実験におけるめっき電流の条件は、第１の実験における実施例と同様である。

第３の実験におけるめっき浴の条件は、第２の実験と同様である。また、第３の実験では、基板の上にめっき用の電極膜を形成した後、この電極膜の上に、電気めっき法によってＦｅＮｉ合金よりなる軟磁性膜を形成した。その際の条件は、第１の実験と同様である。

第３の実験では、めっき浴のｐＨとめっき浴中の全金属イオンモル濃度を調整することによって、ＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合が９０重量％以上１００重量％未満となるＦｅＮｉ合金からなる複数の試料を製造した。第３の実験では、めっき浴のｐＨを２．０、２．１、２．２、２．４、２．６の５種類とし、全金属イオンモル濃度を０．０７４Ｍ、０．１５Ｍ、０．３８Ｍの３種類とした。なお、Ｍは、モル濃度の単位で、ｍｏｌ／ｄｍ^３を表す。第３の実験では、めっき浴のｐＨとめっき浴中の全金属イオンモル濃度の組み合わせが異なる１５個の試料を製造し、これらの保磁力と内部応力とを調べた。

図１５は、上記の１５個の試料について、製造時のめっき浴のｐＨとめっき浴中の全金属イオンモル濃度と試料の保磁力との関係を示している。図１５において、横軸はめっき浴のｐＨを表し、縦軸は保磁力を表している。図１５から、めっき浴のｐＨを２．０〜２．２の範囲内とすることにより、保磁力を４×７９．６Ａ／ｍ以下とすることができることが分かる。

また、図１５から、めっき浴中の全金属イオンモル濃度が小さい方が、保磁力が小さくなることが分かる。しかし、全金属イオンモル濃度が小さすぎると、軟磁性膜の成膜速度が低下したり、軟磁性膜を構成するＦｅＮｉ合金の組成の安定性が低下するので、全金属イオンモル濃度が小さすぎることは、軟磁性膜の製造プロセス上は好ましくない。

図１６は、めっき浴中の全金属イオンモル濃度を０．３８Ｍとして製造した５個の試料について、製造時のめっき浴のｐＨと試料の内部応力との関係を示している。図１６において、横軸はめっき浴のｐＨを表し、縦軸は内部応力を表している。なお、図１６において、内部応力の値は、引張り応力のときは正の値で示し、圧縮応力のときは負の値で示している。図１６から、めっき浴のｐＨを２．０〜２．２の範囲内とすることにより、内部応力の大きさを５００ＭＰａ以下とすることができることが分かる。軟磁性膜の内部応力の大きさを５００ＭＰａ以下とすることにより、軟磁性膜の下地からの剥離や軟磁性膜におけるクラックの発生を防止することができる。また、磁気ヘッドの磁極層１０を構成する軟磁性膜の内部応力の大きさを５００ＭＰａ以下とすることにより、磁極層１０を安定して形成することが可能になると共に、磁極層１０において良好な軟磁気特性を安定して得ることが可能になる。

第３の実験では、更に、本実施の形態に係る製造方法によって軟磁性膜を製造する際のめっき浴のｐＨと軟磁性膜の成膜速度との関係を調べた。ここで、めっき浴のｐＨを、１．８〜２．６の範囲で変化させた。図１７は、この実験におけるめっき浴のｐＨと軟磁性膜の成膜速度との関係を示している。図１７において、横軸はめっき浴のｐＨを表し、縦軸は成膜速度を表している。図１７から、めっき浴のｐＨが小さくなるほど、成膜速度が小さくなることが分かる。めっき浴のｐＨが２．０よりも小さくなると、１μｍの厚さの軟磁性膜を製造するのに、およそ２５分以上の時間を要してしまい、生産性が低くなる。従って、生産性の観点から、軟磁性膜の成膜速度は０．０４μｍ／分以上であることが好ましく、そのためには、めっき浴のｐＨは２．０以上であることが好ましい。

以上の第３の実験から、本実施の形態において、めっき浴のｐＨは、２．０〜２．２の範囲内とすることが好ましい。

第１ないし第３の実験から分かるように、本実施の形態によれば、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて電気めっきを行って、ＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合が８０重量％以上１００重量％未満の組成範囲内のＦｅＮｉ合金よりなる軟磁性膜を製造すると共に、ＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、ＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合を１．３重量％以下に抑えることにより、ＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合が８０重量％以上１００重量％未満の広い組成範囲で、２．０Ｔ以上という大きな飽和磁束密度を有する軟磁性膜を製造することが可能になる。

また、本実施の形態によれば、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて電気めっきを行って上記の軟磁性膜を製造することにより、軟磁性膜の内部応力を小さくすることができ、磁気ヘッドの磁極層１０に適した軟磁性膜を製造することが可能になる。

また、本実施の形態において、電気めっきに使用されるめっき浴のｐＨを２．０〜２．２の範囲内とした場合には、軟磁性膜の保磁力および内部応力を小さくすることができ、且つ軟磁性膜の成膜速度を大きくすることができる。

なお、本実施の形態に係る軟磁性膜の製造方法における条件は、方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて電気めっきを行って、ＦｅＮｉ合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合が８０重量％以上１００重量％未満の組成範囲内のＦｅＮｉ合金よりなり、２．０Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜を製造できる条件であれば、第１ないし第３の実験において示した条件に限られない。

例えば、本実施の形態におけるめっき電流の波形は、図８に示した矩形波形状に限らず、方向が交互に切り替わるものであればよい。本実施の形態におけるめっき電流の波形は、例えば、図１８に示したような波形であってもよい。図１８において、横軸は時間、縦軸は電流密度を表している。図１８に示しためっき電流の波形は、電流密度が正の値のときの電流密度のピーク値が、電流密度が負の値のときの電流密度のピーク値よりも大きくなる正弦波形状である。

また、本実施の形態におけるめっき浴のｐＨは、上記の軟磁性膜を製造できる条件であれば、２．０〜２．２の範囲外の値であってもよい。

また、めっき浴におけるＦｅイオンとＮｉイオンの供給源は、硫酸塩に限らず、塩化物塩等の他の塩であってもよい。

また、めっき浴における導電塩は、塩化ナトリウムに限らず、硫酸アンモニウムや塩化アンモニウム等の他の塩であってもよい。

また、本実施の形態に係る軟磁性膜の製造方法では、軟磁性膜の保磁力が４×７９．６Ａ／ｍ以下となるように、条件をより厳しく最適化することが好ましい。

また、本実施の形態に係る軟磁性膜の製造方法では、軟磁性膜の内部応力の大きさが５００ＭＰａ以下となるように、条件をより厳しく最適化することが好ましい。

また、本実施の形態に係る軟磁性膜の製造方法では、軟磁性膜の成膜速度が０．０４μｍ／分以上となるように、条件をより厳しく最適化することが好ましい。

ところで、垂直磁気記録用の磁気ヘッドでは、記録動作時以外のときに磁極層の残留磁化に起因して磁極層より発生される磁界によって、記録媒体に記録されている情報が消去される現象（以下、ポールイレーズ現象という。）が生じる場合があることが知られていた。そして、磁極層の材料として、ＦｅＣｏ系合金、ＣｏＮｉＦｅ系合金、ＦｅＣ、ＦｅＮ等の高飽和磁束密度材料を用いると、ポールイレーズ現象が生じやすいことが分かった。

本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法によれば、磁極層１０の飽和磁束密度を大きくでき、且つポールイレーズ現象の発生を抑制することが可能になる。以下、その理由を説明する。本実施の形態では、磁極層１０を、本実施の形態に係る軟磁性膜の製造方法によって製造される軟磁性膜によって構成する。この磁極層１０では、上記の高飽和磁束密度材料を用いて形成した磁極層に比べて、異方性磁界が小さくなる。その結果、図３に示したように、磁極層１０では、トラック幅規定部１０Ａがピンニングサイトとなって、幅広部１０Ｂにおいて、媒体対向面２０に垂直な方向に延びる磁壁２１ｂが形成されやすくなる。磁壁２１ｂが生じている場合、記録動作時における磁極層１０の磁化の方向の変化は、回転磁化モードではなく、磁壁移動モードによって行われると考えられる。この場合、コイル１４が発生する磁界に対する磁壁移動の応答性が悪いと、記録動作後においてもトラック幅規定部１０Ａの媒体対向面２０側の端面から磁束が発生し、その結果、ポールイレーズ現象が発生しやすくなると考えられる。

本実施の形態では、磁極層１０の異方性磁界が小さいため、磁壁２１ｂが形成されやすくなるが、コイル１４が発生する磁界に対する磁壁移動の応答性がよくなり、これにより、ポールイレーズ現象の発生を抑制することが可能になる。

また、本実施の形態に係る軟磁性膜を構成するＦｅＮｉ合金の組成範囲では、ＦｅＮｉ合金の磁歪定数は正の値になる。ここで、磁極層１０の内部応力が引張り応力となるように磁極層１０を形成すると、トラック幅規定部１０Ａにおいて、磁化を媒体対向面２０に平行な方向に向けようとする磁気異方性が発生する。これにより、ポールイレーズ現象の発生を抑制することが可能になる。

また、本実施の形態において、磁極層１０の保磁力が大きいと、コイル１４が発生する磁界に対する磁壁移動の応答性が悪化し、ポールイレーズ現象が発生しやすくなる。従って、磁極層１０となる軟磁性膜の保磁力を４×７９．６Ａ／ｍ以下とすることにより、ポールイレーズ現象の発生をより確実に抑制することが可能になる。

以下、図１および図２に示した磁気ヘッドを含むスライダ、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置について説明する。まず、図４を参照して、スライダ２１０について説明する。磁気ディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体である磁気ディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図１における基板１および保護層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、磁気ディスクに対向するようになっている。この一面には、エアベアリング面２０が形成されている。磁気ディスクが図４におけるｚ方向に回転すると、磁気ディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図４におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によって磁気ディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図４におけるｘ方向は、磁気ディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図４における左下の端部）の近傍には、図１および図２に示した磁気ヘッド１００が形成されている。

次に、図５を参照して、ヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。

ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。

図５は、ヘッドアームアセンブリを示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。

次に、図６および図７を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と磁気ディスク装置について説明する。図６は磁気ディスク装置の要部を示す説明図、図７は磁気ディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、磁気ディスク装置に組み込まれる。磁気ディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚の磁気ディスク２６２を有している。各磁気ディスク２６２毎に、磁気ディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。

スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、スライダ２１０を支持すると共に磁気ディスク２６２に対して位置決めする。

磁気ディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０を磁気ディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、磁気ディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、磁気ディスク２６２に記録されている情報を再生する。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明の軟磁性膜は、垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドにおける磁極層に限らず、長手磁気記録用の薄膜磁気ヘッドにおける磁極層にも適用することができる。

また、本発明の軟磁性膜は、薄膜磁気ヘッドにおける磁極層に限らず、良好な軟磁気特性と大きな飽和磁束密度とが要求される軟磁性膜全般に適用することができる。

本発明の一実施の形態に係る軟磁性膜よりなる磁極層を備えた磁気ヘッドの構成を示す断面図である。 図１に示した磁気ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。 図１に示した磁気ヘッドにおける磁極層の平面図である。 図１に示した磁気ヘッドを含むスライダを示す斜視図である。 図４に示したスライダを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。 図４に示したスライダを含む磁気ディスク装置の要部を説明するための説明図である。 図４に示したスライダを含む磁気ディスク装置の平面図である。 本発明の一実施の形態における実施例の製造方法におけるめっき電流の波形を示す波形図である。 比較例の製造方法におけるめっき電流の波形を示す波形図である。 第１の実験で製造した試料における鉄の割合と飽和磁束密度との関係を示す特性図である。 第１の実験で製造した試料における鉄の割合と不純物元素の割合との関係を示す特性図である。 第１の実験で製造した試料における不純物元素の割合と飽和磁束密度との関係を示す特性図である。 第２の実験におけるめっき浴のｐＨとＦＮ比と鉄の割合との関係を示す特性図である。 第２の実験で製造した試料における鉄の割合と飽和磁束密度との関係を示す特性図である。 第３の実験におけるめっき浴のｐＨとめっき浴中の全金属イオンモル濃度と試料の保磁力との関係を示す特性図である。 第３の実験におけるめっき浴のｐＨと試料の内部応力との関係を示す特性図である。 第３の実験におけるめっき浴のｐＨと軟磁性膜の成膜速度との関係を示す特性図である。 本発明の一実施の形態におけるめっき電流の波形の他の例を示す波形図である。

符号の説明

３…下部シールド層、４…絶縁層、５…ＭＲ素子、６…上部シールド層、７…非磁性層、８…ヨーク層、１０…磁極層、１３…ギャップ層、１４…薄膜コイル、１６…記録シールド層。

Claims (12)

1. 主要元素が鉄およびニッケルである合金よりなる軟磁性膜を製造する方法であって、
   方向が交互に切り替わるめっき電流を用いて電気めっきを行って、前記合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合とニッケルの割合をそれぞれａ重量％、（１００−ａ）重量％と表したときに、ａが８０以上１００未満となるように、前記軟磁性膜を製造することを特徴とする軟磁性膜の製造方法。
2. ａが９０以上１００未満となるように、前記軟磁性膜を製造することを特徴とする請求項１記載の軟磁性膜の製造方法。
3. 前記合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、前記合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合を１．３重量％以下とすることを特徴とする請求項１または２記載の軟磁性膜の製造方法。
4. 前記合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、前記合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合を０．５重量％以下とすることを特徴とする請求項１または２記載の軟磁性膜の製造方法。
5. 前記電気めっきに使用されるめっき浴のｐＨを２．０〜２．２の範囲内とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の軟磁性膜の製造方法。
6. 前記めっき電流は、陰極に合金が析出するように作用する第１の方向の電流と第１の方向とは逆方向の第２の方向の電流とが交互に切り替わるものであり、且つ第１の方向の電流の時間積分値は、第２の方向の電流の時間積分値よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の軟磁性膜の製造方法。
7. 主要元素が鉄およびニッケルである合金よりなり、電気めっき法によって製造された軟磁性膜であって、
   前記合金に含まれる鉄およびニッケルの合計に対する鉄の割合とニッケルの割合をそれぞれａ重量％、（１００−ａ）重量％と表したときに、ａは９０以上１００未満であり、
   飽和磁束密度が２．０Ｔ以上であることを特徴とする軟磁性膜。
8. 前記合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、前記合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合は１．３重量％以下であることを特徴とする請求項７記載の軟磁性膜。
9. 前記合金に含まれる鉄およびニッケルの合計を１００重量％としたとき、前記合金に含まれる鉄およびニッケル以外の元素の割合は０．５重量％以下であることを特徴とする請求項７記載の軟磁性膜。
10. 保磁力が４×７９．６Ａ／ｍ以下であることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の軟磁性膜。
11. 内部応力の大きさが５００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の軟磁性膜。
12. 記録媒体に対向する媒体対向面と、前記記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生するコイルと、前記コイルによって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、情報を記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極層とを備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
    前記コイルを形成する工程と、前記磁極層を形成する工程とを備え、
    前記磁極層は、主要元素が鉄およびニッケルである合金よりなる軟磁性膜によって構成され、
    前記軟磁性膜は、請求項１ないし６のいずれかに記載の製造方法によって製造されることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
    

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