JP2007220850A

JP2007220850A - 積層磁性膜および磁気ヘッド

Info

Publication number: JP2007220850A
Application number: JP2006038898A
Authority: JP
Inventors: Jiyunichi Kane; 淳一兼; Yuji Uehara; 裕二上原; Kenji Noma; 賢二野間; Tetsushi Chikasawa; 哲史近沢
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2007-08-30
Also published as: US20070188917A1

Abstract

【課題】高飽和磁束密度を備えるとともに軟磁性特性にもすぐれ、高密度記録が可能な磁気ヘッドのライト磁極を構成する磁極材料を提供する。
【解決手段】鉄FeとコバルトCoとを主成分とする磁性層１０と、NiFe層２０とを交互に積層して形成された積層磁性膜５であって、前記NiFe層２０が不連続膜として形成されている。前記NiFe層２０は、前記磁性層１０の表面粗さと同等以下の平均の厚さに形成することにより、不連続膜として形成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高飽和磁束密度を有し、軟磁気特性にすぐれる積層磁性膜およびこれを用いた磁気ヘッドに関する。

磁気ディスク装置では、媒体の面記録密度の増大にともない、媒体の記録ビットがますます縮小し、記録ビットのサイズが数百ｎｍになってきた。このように記録ビットが微小化すると、磁性微粒子の熱擾乱の問題が現実化するため、媒体の保磁力（Ｈｃ）を増大させてこの問題を解決することが考えられる。しかしながら、媒体の保磁力を増大させると、磁気ヘッドのライトヘッドは、より強いライト磁界を発生させる必要があり、ライト磁極に用いる磁性膜にはより高い飽和磁束密度Ｂｓを有するものが求められるようになる。また、ライト磁極は磁気応答性（高周波特性）にすぐれている必要があり、ライト磁極に用いられる磁性膜は軟磁性特性がすぐれているものである必要がある。

FeCo合金は、２．４５Ｔという高いＢｓ値を示すことが知られており飽和磁束密度の点では有効であるが、磁歪定数がλ＝３０〜７０×１０^-6と大きく、FeCo合金の単層膜のみで軟磁性とすることが難しく、そのままではライト磁極の磁極材料として使用することができない。また、軟磁性の指標として透磁率があり、ライト磁極の透磁率が低いと記録ビットの波形に対応するコイルの誘導磁界に磁極の磁化が応答し難くなり、記録ビットの分解能が悪化し、所望のライト特性を得ることができなくなる。

このような問題を解消する方法として、種々の材料開発がなされてきた。たとえば、FeCo合金膜の直下にバッファとして下地層を設ける方法や、合金系に添加元素を少量含有させるなどの方法や、FeCoN層を、パーマロイ（Ni80Fe20）の下地上に成膜し、あるいはパーマロイ層でサンドイッチ構造とすることで軟磁性を改善する方法、FeCoに添加元素を加えたグラニュラー合金膜として、軟磁性と高飽和磁束密度が得られるようする方法（特許文献１参照）、鉄FeとコバルトCoを主成分とする磁性層と、不連続膜として形成した絶縁層を交互に積層する方法（特許文献２参照）等である。
特開平１０−２７０２４６号公報国際公開公報ＷＯ２００４/０９７８０６Ａ１

しかしながら、従来提案されている磁性膜は、磁気ヘッドのライト磁極の磁性材料として実用できる程度に十分に高いＢｓ値を備えかつ軟磁性を備えるものとしては満足できるものとなっていない。また、特許文献２に記載されている磁性膜は、高飽和磁束密度と高透磁率を備え、高い書き込み磁界と高分解能を有することから磁気ヘッドのライト磁極として好適に使用可能である。しかしながら、磁性層とアルミナ等の絶縁層を交互に積層する構成となっているため、同一のチェンバー内で導体である導体であるFeCoと絶縁体であるアルミナをターゲットに使用して成膜すると、導体と絶縁体が混在してしまって高純度に磁性層と絶縁層が成膜できないという問題があり、また磁性層と絶縁層とを別工程で成膜する方法では作業が煩雑になるという問題があった。

本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、高飽和磁束密度を備えるとともに軟磁性特性にもすぐれ、高密度記録が可能な磁気ヘッドのライト磁極を構成する材料として好適に使用することができる積層磁性膜およびこれを用いた磁気ヘッドを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、次の構成を備える。
すなわち、鉄FeとコバルトCoとを主成分とする磁性層と、NiFe層とを交互に積層して形成された積層磁性膜であって、前記NiFe層が不連続膜として形成されていることを特徴とする。
また、前記NiFe層が、前記磁性層の表面粗さと同等以下の平均の厚さに形成されることにより、不連続膜として形成されていること、前記NiFe層が、前記磁性膜の表面にクラスター状に成膜されることにより、不連続膜として形成されていることを特徴とする。
また、鉄FeとコバルトCoとを主成分とする磁性層と、NiFe層の積層数と膜厚を調整して積層磁性膜の全体としての飽和磁束密度を２．２T以上としたことを特徴とする。

また、ライトギャップを挟んで上部磁極と下部磁極が設けられたライトヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、前記ライトギャップを構成する磁性膜として前記積層磁性膜が設けられているもの、また、主磁極とリターンヨークとを備えた垂直磁気記録型磁気ヘッドにおいて、前記リターンヨークを構成する磁性膜として前記積層磁性膜が設けられているものは、高密度記録を可能とし、高周波特性にすぐれた好適な磁気ヘッドとして提供される。

本発明に係る積層磁性膜は、高飽和磁束密度を有し、軟磁性特性にすぐれた磁性膜として提供でき、磁気ディスク装置の磁気ヘッドを構成する磁極材料として好適に使用することができる。本発明に係る積層磁性膜を磁極材料に使用して磁気ヘッドのライトヘッドを形成した場合は、高い書き込み磁界と高分解能を有する磁気ヘッドが構成でき、媒体の保磁力を増大させて面記録密度を向上させた場合でも好適に使用できる磁気ヘッドとして提供できる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面とともに詳細に説明する。
図１は、本発明に係る積層磁性膜の構成例を示す。本発明に係る積層磁性膜は、鉄FeとコバルトCoとを主成分とする磁性層と、軟磁性層としてNiFe層とを交互に積層して形成したものである。図１に示す積層磁性膜５は、基板８の上に、鉄FeとコバルトCoとを主成分とする磁性層１０を３層と、磁性層１０の層間に介在させた２層のNiFe層２０とからなる５層構成のものである。

積層磁性膜５の磁性層１０の膜厚とNiFe層２０の膜厚は適宜設定することができる。また、積層磁性膜５の全層数も適宜選択可能である。また、磁性層１０とNiFe層２０を成膜する方法もスパッタ法、蒸着法、めっき法によることができる。磁性層１０の膜厚とNiFe層２０の膜厚は成膜条件、成膜方法を適宜選択することによって調節することができる。

本実施形態の積層磁性膜５の構成において特徴的な構成は、磁性層１０の表面にNiFe層２０を形成する際に、NiFe層２０が不連続膜となるように成膜することにある。
図２は、積層磁性膜５の膜構造を拡大して示したものである。積層磁性膜５に形成される磁性層１０はFeCoが結晶粒として形成され、表面が凹凸面となる。このように磁性層１０の表面が凹凸面に形成される場合には、磁性層１０の表面粗さよりも同等以下の平均の厚さにNiFe層２０を形成することによってNiFe層２０が磁性層１０の表面に不連続膜として形成される。いいかえれば、磁性層１０の表面にNiFe層２０を形成する際には、NiFe層２０の膜厚をある程度薄くし、磁性層１０の表面に不連続的にNiFe層２０が被着されるようにする。

なお、磁性層１０の表面が凹凸面に形成されることから、NiFe層２０の膜厚をある程度薄くすることにより、磁性層１０の表面にNiFe層２０をクラスター状に堆積させるようにして形成することができる。NiFe層２０をクラスター状に堆積させるようにすることで、磁性層１０の表面の凹凸が埋められるようになる。

図４〜６は、図１に示す、層間にNiFe層２０を介在させて磁性層１０を３層積層した、全５層構造の積層磁性膜５について測定して得たB−H曲線を示す。
なお、図３は、比較例としてNiFe層２０を介在させずにFe70Co30の単層膜（厚さ700nm）として形成した磁性膜についての測定結果を示す。
図４は、磁性層１０とNiFe層２０からなる積層磁性膜、すなわち、Fe70Co30（230nm）／50NiFe(2nm)／Fe70Co30（230nm）／50NiFe(2nm)／Fe70Co30（230nm）からなる積層磁性膜についての測定結果を示す。
図５は、磁性層１０とNiFe層２０からなる積層磁性膜、すなわち、Fe70Co30（230nm）／50NiFe(5nm)／Fe70Co30（230nm）／50NiFe(5nm)／Fe70Co30（230nm）からなる積層磁性膜についての測定結果を示す。
図６は、磁性層１０とNiFe層２０からなる積層磁性膜、すなわち、Fe70Co30（230nm）／50NiFe(10nm)／Fe70Co30（230nm）／50NiFe(10nm)／Fe70Co30（230nm）からなる積層磁性膜についての測定結果を示す。

上記測定で使用したサンプルは、基板としてAl₂O₃−TiCを使用し、この基板上に磁性層１０とNiFe層２０をスパッタリングにより成膜して形成した。スパッタ時の圧力は０．１〜３Ｐａ、スパッタ投入電力密度は１〜１０×１０^-4Ｗ／ｍ²、アルゴン（Ａｒ）の流量は５０〜１００sccmである。ターゲットとしてFe70Co30と50NiFeを使用し、ターゲットと基板との間隔を９０〜１８０ｍｍとして成膜した。

図３〜６に示すＢ−Ｈ曲線は、Ｂ−Ｈループトレーサーを使用して、ウエハのオリフラに垂直方向と平行方向について±７０Ｏeの磁界を印加して測定した。
これらの測定結果から、磁性層１０とNiFe層２０を交互に積層した積層磁性膜は、Fe70Co30からなる単層膜に比較して軟磁性特性が優れていることがわかる。とくに、50NiFe層の厚さを５nm、10nmとした場合には、顕著に軟磁性特性が改善されている。NiFe層２０の厚さを2nm、５nm、10nmとした場合は、図２に示すように、磁性層１０の表面にはNiFe層２０が不連続に被着するように形成されていると考えられる。

なお、上記図４〜６の測定に使用したサンプルについて、飽和磁束密度を測定したところ、いずれも、Bs＞2．2 Tとなり、Fe70Co30の単層膜のBs値と同等の値が得られた。Bs値はSQUIDにて磁場を10kOe印加して測定して得た。

以上の測定から、FeCoからなる磁性層１０とNiFe層２０とを、NiFe層２０を不連続的に形成して交互に積層した積層磁性膜は、軟磁性特性にすぐれるとともに、FeCoからなる磁性層１０による高飽和磁束密度を備えるものとなり、高飽和磁束密度とすぐれた軟磁性特性が求められる磁気ヘッドの磁極材料として好適に使用することができる。

図７は、平面記録方式による磁気ヘッドのライトヘッドの構成を示す。ライトヘッドは、下部磁極３０と上部磁極３２の先端にライトギャップ３４が形成されたものである。３６がコイルである。下部磁極３０と上部磁極３２はNiFe等の強磁性材料によって形成される。ライトヘッドの書き込み精度はライトギャップ３４の近傍で強磁界を発生させることができ、ライトギャップ３４での高周波特性に優れることが必要である。本発明に係る積層磁性膜をこのライトギャップ３４の対向面に形成することにより、積層磁性膜の高飽和磁束密度および軟磁性特性によって、高密度記録および高分解能を有する磁気ヘッドとして提供することができる。

また、図８は主磁極３８とリターンヨーク４０とを備えた垂直記録方式の磁気ヘッドのライト磁極の構成を示す。垂直磁気記録方式の磁気ヘッドの場合も、リターンヨーク４０の先端部に本発明に係る積層磁性膜を使用することにより、高密度記録および高分解能を有する磁気ヘッドとして提供することができる。

本発明に係る積層磁性膜の構成を示す説明図である。積層磁性膜の詳細構造を示す説明図である。 FeCoの単層膜について測定したB−H曲線を示す。 FeCo膜とNiFe(2nm)膜の積層磁性膜について測定したB−H曲線を示す。 FeCo膜とNiFe(5nm)膜の積層磁性膜について測定したB−H曲線を示す。 FeCo膜とNiFe(10nm)膜の積層磁性膜について測定したB−H曲線を示す。本発明に係る積層磁性膜を用いた磁気ヘッドの構成を示す断面図である。本発明に係る積層磁性膜を用いた磁気ヘッドの構成を示す断面図である。

符号の説明

１０磁性層
２０ NiFe層
３０下部磁極
３２上部磁極
３４ライトギャップ
３８主磁極
４０リターンヨーク

Claims

鉄FeとコバルトCoとを主成分とする磁性層と、NiFe層とを交互に積層して形成された積層磁性膜であって、
前記NiFe層が不連続膜として形成されていることを特徴とする積層磁性膜。
前記NiFe層が、前記磁性層の表面粗さと同等以下の平均の厚さに形成されることにより、不連続膜として形成されていることを特徴とする請求項１記載の積層磁性膜。
前記NiFe層が、前記磁性膜の表面にクラスター状に成膜されることにより、不連続膜として形成されていることを特徴とする請求項１記載の積層磁性膜。
鉄FeとコバルトCoとを主成分とする磁性層と、NiFe層の積層数と膜厚を調整して積層磁性膜の全体としての飽和磁束密度を２．２T以上としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の積層磁性膜。
ライトギャップを挟んで上部磁極と下部磁極が設けられたライトヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、
前記ライトギャップを構成する磁性膜として前記請求項１〜４のいずれか一項記載の積層磁性膜が設けられていることを特徴とする磁気ヘッド。
主磁極とリターンヨークとを備えた垂直磁気記録型磁気ヘッドにおいて、
前記リターンヨークを構成する磁性膜として前記請求項１〜４のいずれか一項記載の積層磁性膜が設けられていることを特徴とする磁気ヘッド。