JP3152647B2 - 磁気ヘッド - Google Patents
磁気ヘッドInfo
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- JP3152647B2 JP3152647B2 JP07542099A JP7542099A JP3152647B2 JP 3152647 B2 JP3152647 B2 JP 3152647B2 JP 07542099 A JP07542099 A JP 07542099A JP 7542099 A JP7542099 A JP 7542099A JP 3152647 B2 JP3152647 B2 JP 3152647B2
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- magnetic film
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/007—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure ultrathin or granular films
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気デバイスに係
り、特に磁性膜の磁気異方性を制御することにより高性
能化を図れる磁気ディスク、磁気ヘッド、薄膜インダク
タなどの磁気デバイスに関する。
り、特に磁性膜の磁気異方性を制御することにより高性
能化を図れる磁気ディスク、磁気ヘッド、薄膜インダク
タなどの磁気デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の高度情報化社会の進展にはめざま
しいものがあり、各種形態の情報を統合したマルチメデ
ィアが急速に普及してきている。これを支える装置に、
情報記憶装置や通信装置などがある。情報記憶装置にお
いては、記録密度を向上させつつ小型化を図っている。
また、通信装置においては、小型でしかも高速、かつ信
頼性の高い通信が要求されている。
しいものがあり、各種形態の情報を統合したマルチメデ
ィアが急速に普及してきている。これを支える装置に、
情報記憶装置や通信装置などがある。情報記憶装置にお
いては、記録密度を向上させつつ小型化を図っている。
また、通信装置においては、小型でしかも高速、かつ信
頼性の高い通信が要求されている。
【０００３】これらの装置の要求に応えるキー材料とし
て、磁性材料をあげることができる。用いる磁性材料
は、磁気特性の向上のために、薄膜化及び微細化が急激
に進み、制御も電子スピンの精密制御が重要になりつつ
ある。このような状況下で、電子スピンの精密制御を行
うには、磁性膜の構造を制御したり、スピンを制御する
のに有効な元素を添加するすることが重要である。
て、磁性材料をあげることができる。用いる磁性材料
は、磁気特性の向上のために、薄膜化及び微細化が急激
に進み、制御も電子スピンの精密制御が重要になりつつ
ある。このような状況下で、電子スピンの精密制御を行
うには、磁性膜の構造を制御したり、スピンを制御する
のに有効な元素を添加するすることが重要である。
【０００４】特に、磁気デバイスの製造を考慮すると、
１枚のウエハの中における磁気特性のばらつきが存在す
ると、デバイスの歩留まりが十分確保できないことが考
えられる。例えば、磁気記録では媒体のノイズが高くな
ったり、磁気ヘッドでは磁化するのに十分な磁界が発生
できない、薄膜インダクタでは十分な伝送特性が得られ
ないなどの問題があった。その結果、高性能を有する磁
気デバイスが得られなかったり、安定した性能が得られ
ない、高歩留まりが得られずコストダウンが図れない等
の問題があった。
１枚のウエハの中における磁気特性のばらつきが存在す
ると、デバイスの歩留まりが十分確保できないことが考
えられる。例えば、磁気記録では媒体のノイズが高くな
ったり、磁気ヘッドでは磁化するのに十分な磁界が発生
できない、薄膜インダクタでは十分な伝送特性が得られ
ないなどの問題があった。その結果、高性能を有する磁
気デバイスが得られなかったり、安定した性能が得られ
ない、高歩留まりが得られずコストダウンが図れない等
の問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、１枚
のウエハの中における磁気特性のばらつきに対しては、
成膜条件を工夫したり、磁性膜のソース源と基板間の距
離を離す、基板に磁界を印加するなどの手法が用いられ
てきた。
のウエハの中における磁気特性のばらつきに対しては、
成膜条件を工夫したり、磁性膜のソース源と基板間の距
離を離す、基板に磁界を印加するなどの手法が用いられ
てきた。
【０００６】しかし、これらの手法では、高性能を有す
る磁気デバイスが得られなかったり、安定した性能が得
られない等の問題があった。特に、磁気デバイスは、小
型化、薄膜化、高性能化が急激に進んでいる。その中
で、安定した磁気デバイスを高歩留まりで得るための技
術を確立することが大きな課題であった。この種の磁性
膜の電子スピンを制御した例はこれまで知られておら
ず、磁性膜の構造により磁気特性を制御するものであっ
た。なお、磁性膜の電子スピンを制御した関連出願とし
ては、特願平１０−１１８３０３号がある。
る磁気デバイスが得られなかったり、安定した性能が得
られない等の問題があった。特に、磁気デバイスは、小
型化、薄膜化、高性能化が急激に進んでいる。その中
で、安定した磁気デバイスを高歩留まりで得るための技
術を確立することが大きな課題であった。この種の磁性
膜の電子スピンを制御した例はこれまで知られておら
ず、磁性膜の構造により磁気特性を制御するものであっ
た。なお、磁性膜の電子スピンを制御した関連出願とし
ては、特願平１０−１１８３０３号がある。
【０００７】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を解消することにあり、磁性膜中に存在するミク
ロな磁気特性の分布、特に、磁気異方性の分布を抑制で
きる磁性膜を備えた薄膜インダクタ、磁気ヘッド等の磁
気デバイスを提供することを目的とする。
問題点を解消することにあり、磁性膜中に存在するミク
ロな磁気特性の分布、特に、磁気異方性の分布を抑制で
きる磁性膜を備えた薄膜インダクタ、磁気ヘッド等の磁
気デバイスを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
することのできる磁性膜は、Ｃｏ及びＦｅの内より選ば
れる少なくとも１種類の元素を主成分とし、これに、Ｎ
ｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂ，酸化シリコン，酸化アルミニウ
ム，酸化タンタル及び酸化チタンの内より選ばれる少な
くとも１種類の成分を副成分として含む磁性膜であっ
て、この磁性膜に、Ｐｔ，Ｐｄ及びＲｈの内より選ばれ
る少なくとも１種類の元素を添加剤として含有せしめた
ことを特徴とする。
することのできる磁性膜は、Ｃｏ及びＦｅの内より選ば
れる少なくとも１種類の元素を主成分とし、これに、Ｎ
ｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂ，酸化シリコン，酸化アルミニウ
ム，酸化タンタル及び酸化チタンの内より選ばれる少な
くとも１種類の成分を副成分として含む磁性膜であっ
て、この磁性膜に、Ｐｔ，Ｐｄ及びＲｈの内より選ばれ
る少なくとも１種類の元素を添加剤として含有せしめた
ことを特徴とする。
【０００９】このような磁性膜は、磁気ヘッド、薄膜イ
ンダクタ、あるいは磁気記録媒体などの磁気デバイスに
適用される。特に、磁気ヘッドに適用する場合、作製し
た磁気ヘッドがメタルインギャップ型磁気ヘッドあるい
は薄膜磁気ヘッドであることが最も好ましい。
ンダクタ、あるいは磁気記録媒体などの磁気デバイスに
適用される。特に、磁気ヘッドに適用する場合、作製し
た磁気ヘッドがメタルインギャップ型磁気ヘッドあるい
は薄膜磁気ヘッドであることが最も好ましい。
【００１０】そして、上記本発明の目的を達成すること
のできる磁性膜の製造方法の特徴は、基板にＣｏ及びＦ
ｅの内より選ばれる少なくとも１種類の元素を主成分と
し、Ｎｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂ，酸化シリコン，酸化アル
ミニウム，酸化タンタル及び酸化チタンの内より選ばれ
る少なくとも１種類の元素を副成分として含む磁性膜の
成膜工程において、前記磁性膜中にＰｔ，Ｐｄ及びＲｈ
の内より選ばれる少なくとも１種類の元素を添加するこ
とであり、成膜法としてはスパッタ法に代表される周知
の成膜方法が使用できる。
のできる磁性膜の製造方法の特徴は、基板にＣｏ及びＦ
ｅの内より選ばれる少なくとも１種類の元素を主成分と
し、Ｎｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂ，酸化シリコン，酸化アル
ミニウム，酸化タンタル及び酸化チタンの内より選ばれ
る少なくとも１種類の元素を副成分として含む磁性膜の
成膜工程において、前記磁性膜中にＰｔ，Ｐｄ及びＲｈ
の内より選ばれる少なくとも１種類の元素を添加するこ
とであり、成膜法としてはスパッタ法に代表される周知
の成膜方法が使用できる。
【００１１】そして、成膜中においては、外部から一定
強度の磁界を一定方向に印加して成膜することが望まし
く、これによって磁気異方性を外部磁界方向に誘起させ
るものである。
強度の磁界を一定方向に印加して成膜することが望まし
く、これによって磁気異方性を外部磁界方向に誘起させ
るものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の磁性膜を構成する各成分
元素の好ましい範囲について説明する。先ず、上記添加
剤を加える磁性膜の基本組成について述べると、主成分
となるＣｏ及びＦｅの内より選ばれる少なくとも１種類
の元素は一般に９０〜６５原子％、Ｎｉ，Ｔａ，Ｚｒ，
Ｎｂ，酸化シリコン，酸化アルミニウム，酸化タンタル
及び酸化チタンの内より選ばれる少なくとも１種類の副
成分は一般に５〜１５原子％が好ましい範囲として使用
される。
元素の好ましい範囲について説明する。先ず、上記添加
剤を加える磁性膜の基本組成について述べると、主成分
となるＣｏ及びＦｅの内より選ばれる少なくとも１種類
の元素は一般に９０〜６５原子％、Ｎｉ，Ｔａ，Ｚｒ，
Ｎｂ，酸化シリコン，酸化アルミニウム，酸化タンタル
及び酸化チタンの内より選ばれる少なくとも１種類の副
成分は一般に５〜１５原子％が好ましい範囲として使用
される。
【００１３】そして、この磁性膜にＰｔ，Ｐｄ及びＲｈ
の内より選ばれる少なくとも１種類を添加剤として加え
るが、この添加量は、わずかであっても磁性膜の異方性
を一定方向に揃える上でそれなりの効果が得られる。実
用上好ましい添加剤の添加量は上記磁性膜構成元素の総
量に対し５〜２０原子％とするのが望ましい。
の内より選ばれる少なくとも１種類を添加剤として加え
るが、この添加量は、わずかであっても磁性膜の異方性
を一定方向に揃える上でそれなりの効果が得られる。実
用上好ましい添加剤の添加量は上記磁性膜構成元素の総
量に対し５〜２０原子％とするのが望ましい。
【００１４】この磁性膜を所定の基板に成膜し、１枚の
基板中に例えば、磁気ヘッド、薄膜インダクタもしくは
磁気記録媒体等の磁気デバイスを複数個形成した場合、
この添加剤の効果により、１枚の基板上に成膜したデバ
イス１つ１つにおける磁性膜の磁気異方性の向きが揃っ
ているため、基板（ウエハ）上の位置による磁気デバイ
スの特性分布（バラツキ）を低減でき、歩留まりが格段
に向上する。さらに、上記添加剤は、磁性膜の結晶粒子
サイズを制御できる効果をも有している。
基板中に例えば、磁気ヘッド、薄膜インダクタもしくは
磁気記録媒体等の磁気デバイスを複数個形成した場合、
この添加剤の効果により、１枚の基板上に成膜したデバ
イス１つ１つにおける磁性膜の磁気異方性の向きが揃っ
ているため、基板（ウエハ）上の位置による磁気デバイ
スの特性分布（バラツキ）を低減でき、歩留まりが格段
に向上する。さらに、上記添加剤は、磁性膜の結晶粒子
サイズを制御できる効果をも有している。
【００１５】この磁性膜の構造上の特徴は、主成分元素
のＣｏあるいはＦｅが結晶粒子として析出し、Ｎｉ，Ｔ
ａ，Ｚｒ，Ｎｂ，酸化シリコン，酸化アルミニウム，酸
化タンタル及び酸化チタンの内より選ばれる少なくとも
１種類の副成分が結晶粒子の粒界近傍及び粒界の少なく
とも一方に存在し、しかも、Ｐｔ，Ｐｄ及びＲｈの内よ
り選ばれる少なくとも１種類の添加元素が磁性膜全体に
存在した構造であり、しかも、この磁性膜が磁気異方性
を有している。
のＣｏあるいはＦｅが結晶粒子として析出し、Ｎｉ，Ｔ
ａ，Ｚｒ，Ｎｂ，酸化シリコン，酸化アルミニウム，酸
化タンタル及び酸化チタンの内より選ばれる少なくとも
１種類の副成分が結晶粒子の粒界近傍及び粒界の少なく
とも一方に存在し、しかも、Ｐｔ，Ｐｄ及びＲｈの内よ
り選ばれる少なくとも１種類の添加元素が磁性膜全体に
存在した構造であり、しかも、この磁性膜が磁気異方性
を有している。
【００１６】この磁気異方性は、結晶粒子であるＣｏあ
るいはＦｅの結晶構造や粒子サイズにより、発現させる
ことができる。さらに、この磁性薄膜は、磁気特性の観
点からは成膜後の磁性膜の断面構造が柱状構造を有して
いることが最も好ましい。さらに、この磁性薄膜の構造
がグラニュラ構造であっても良い。
るいはＦｅの結晶構造や粒子サイズにより、発現させる
ことができる。さらに、この磁性薄膜は、磁気特性の観
点からは成膜後の磁性膜の断面構造が柱状構造を有して
いることが最も好ましい。さらに、この磁性薄膜の構造
がグラニュラ構造であっても良い。
【００１７】そして、磁性膜の製造方法においては、成
膜中に外部から一定強度の磁界を成膜用の基板に一定方
向に印加して作製することが好ましい。これにより、磁
気異方性が誘起され、その結果、成膜中に印加した磁界
の方向と異方性の方向とが同じになる。この成膜中に外
部磁界を印加する場合の磁界強度、磁界方向については
磁性膜の用途に応じて適宜選択すればよい。
膜中に外部から一定強度の磁界を成膜用の基板に一定方
向に印加して作製することが好ましい。これにより、磁
気異方性が誘起され、その結果、成膜中に印加した磁界
の方向と異方性の方向とが同じになる。この成膜中に外
部磁界を印加する場合の磁界強度、磁界方向については
磁性膜の用途に応じて適宜選択すればよい。
【００１８】特に、磁界強度は、磁性膜における磁化が
飽和することが重要である。基板温度がかけられている
場合は、実効的に飽和磁化が減少しているので、印加す
る磁界強度も低減できる。通常はソフト膜では１〜１０
Ｏｅ程度、ハード膜では１５〜２０ Ｏｅ程度の印加が
必要である。
飽和することが重要である。基板温度がかけられている
場合は、実効的に飽和磁化が減少しているので、印加す
る磁界強度も低減できる。通常はソフト膜では１〜１０
Ｏｅ程度、ハード膜では１５〜２０ Ｏｅ程度の印加が
必要である。
【００１９】本発明の磁性膜を適用する磁気デバイスと
しては、例えば、磁気ヘッド、薄膜インダクタ及び磁気
記録媒体などが挙げられ、これら磁気デバイスの磁性膜
として有効に効果を発揮する。そして磁気ヘッドにおい
ては、メタルインギャップ型磁気ヘッドあるいは薄膜磁
気ヘッドなどへの適用が特に有効である。
しては、例えば、磁気ヘッド、薄膜インダクタ及び磁気
記録媒体などが挙げられ、これら磁気デバイスの磁性膜
として有効に効果を発揮する。そして磁気ヘッドにおい
ては、メタルインギャップ型磁気ヘッドあるいは薄膜磁
気ヘッドなどへの適用が特に有効である。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にしたがって具
体的に説明する。 〈実施例１〉本実施例は、磁性膜を磁気記録媒体用の磁
性膜として用いた場合である。作製した磁気ディスクの
断面構造を図１に模式的に示す。まず、磁気ディスク用
の基板１として、ガラス基板を用いた。ディスクのサイ
ズは、３．５″直径である。用いる基板の材質やそのサ
イズは、本発明により得られる効果とは何ら関係がな
い。
体的に説明する。 〈実施例１〉本実施例は、磁性膜を磁気記録媒体用の磁
性膜として用いた場合である。作製した磁気ディスクの
断面構造を図１に模式的に示す。まず、磁気ディスク用
の基板１として、ガラス基板を用いた。ディスクのサイ
ズは、３．５″直径である。用いる基板の材質やそのサ
イズは、本発明により得られる効果とは何ら関係がな
い。
【００２１】この基板１上に、配向性制御膜２としてＣ
ｒ85Ｔｉ15をＤＣスパッタ法により形成した。スパッタ
の条件は、放電ガスにＡｒを用い、放電時のガス圧が２
ｍＴｏｒｒ、投入ＤＣ電力が１．５ｋＷである。その時
の膜厚は１００ｎｍである。ここでは、Ｃｒ85Ｔｉ15を
配向性制御膜２として用いたが、この材質ならびに組成
は、この上に形成する磁性膜３の材質、膜構造や組成に
より決定されるものである。
ｒ85Ｔｉ15をＤＣスパッタ法により形成した。スパッタ
の条件は、放電ガスにＡｒを用い、放電時のガス圧が２
ｍＴｏｒｒ、投入ＤＣ電力が１．５ｋＷである。その時
の膜厚は１００ｎｍである。ここでは、Ｃｒ85Ｔｉ15を
配向性制御膜２として用いたが、この材質ならびに組成
は、この上に形成する磁性膜３の材質、膜構造や組成に
より決定されるものである。
【００２２】次に、この上に、Ｐｔ添加Ｃｏ−ＳｉＯ2
系の磁性膜３を２０ｎｍ膜厚に形成した。この場合、成
膜法にＥＣＲスパッタ法を用いたが、この手法に限られ
るものではないことは言うまでもない。Ｐｔ添加量は磁
性膜の総量に対して１５原子％であり磁性膜の組成はＣ
ｏ65Ｓｉ7Ｏ13Ｐｔ15となる。
系の磁性膜３を２０ｎｍ膜厚に形成した。この場合、成
膜法にＥＣＲスパッタ法を用いたが、この手法に限られ
るものではないことは言うまでもない。Ｐｔ添加量は磁
性膜の総量に対して１５原子％であり磁性膜の組成はＣ
ｏ65Ｓｉ7Ｏ13Ｐｔ15となる。
【００２３】ＥＣＲスパッタによる成膜条件は以下の通
りである。基板温度は３４０℃とした。放電ガスにＡｒ
を用い、放電時のガス圧が３ｍＴｏｒｒ、投入マイクロ
波電力が５００Ｗ、引込み用の投入ＲＦ電力が３００Ｗ
である。磁性膜の円周方向に磁気異方性が生じるように
成膜装置の外部から磁界を印加した。磁界強度は１ｋＯ
ｅであり、磁界方向は基板の円周方向である。
りである。基板温度は３４０℃とした。放電ガスにＡｒ
を用い、放電時のガス圧が３ｍＴｏｒｒ、投入マイクロ
波電力が５００Ｗ、引込み用の投入ＲＦ電力が３００Ｗ
である。磁性膜の円周方向に磁気異方性が生じるように
成膜装置の外部から磁界を印加した。磁界強度は１ｋＯ
ｅであり、磁界方向は基板の円周方向である。
【００２４】この磁性膜の構造をＴＥＭにより観察し
た。それによると、平面観察から、円形近似で１０ｎｍ
サイズのＣｏの結晶粒子の粒界に３ｎｍサイズのＳｉＯ
2が析出していた。粒子サイズの分布も標準偏差：σで
３ｎｍ以下であった。μ−ＥＤＸ分析により面分析を行
ったところ、添加したＰｔは膜全体に分散していた。
た。それによると、平面観察から、円形近似で１０ｎｍ
サイズのＣｏの結晶粒子の粒界に３ｎｍサイズのＳｉＯ
2が析出していた。粒子サイズの分布も標準偏差：σで
３ｎｍ以下であった。μ−ＥＤＸ分析により面分析を行
ったところ、添加したＰｔは膜全体に分散していた。
【００２５】また、比較例としたＰｔを含まないＣｏ−
ＳｉＯ2系の磁性膜では、Ｃｏ粒子は１５〜２０ｎｍサ
イズでその分布も標準偏差：σで５ｎｍ以上と大きかっ
た。
ＳｉＯ2系の磁性膜では、Ｃｏ粒子は１５〜２０ｎｍサ
イズでその分布も標準偏差：σで５ｎｍ以上と大きかっ
た。
【００２６】このように、Ｐｔ添加により、磁性膜粒子
のサイズが微細化できると同時に、そのサイズ分布も小
さくできることがわかる。また、磁性膜の断面観察か
ら、基板に対して垂直に柱状構造を有する組織であるこ
とがわかった。これらの効果は、Ｐｔ以外にも、Ｐｄや
Ｒｈを添加しても同様であった。
のサイズが微細化できると同時に、そのサイズ分布も小
さくできることがわかる。また、磁性膜の断面観察か
ら、基板に対して垂直に柱状構造を有する組織であるこ
とがわかった。これらの効果は、Ｐｔ以外にも、Ｐｄや
Ｒｈを添加しても同様であった。
【００２７】この磁性膜３の上にカーボンの保護膜４を
スパッタにより形成した。スパッタの条件は、投入ＤＣ
電力密度が５００Ｗ／１５０ｍｍφ、放電ガス圧力が５
ｍＴｏｒｒである。ここでは、スパッタガスにＡｒを使
用した。形成した磁性膜の膜厚は１０ｎｍである。
スパッタにより形成した。スパッタの条件は、投入ＤＣ
電力密度が５００Ｗ／１５０ｍｍφ、放電ガス圧力が５
ｍＴｏｒｒである。ここでは、スパッタガスにＡｒを使
用した。形成した磁性膜の膜厚は１０ｎｍである。
【００２８】まず、作製した磁気記録媒体の磁気特性
は、保磁力が２．５ｋＯｅ、Ｉｓｖが２．５×１０-16
ｅｍｕ｛ＥＭＢＥＤ Ｅｑｕａｔｉｏｎ．２，｝、Ｍ−
Ｈヒステリシスにおけるヒステリシスの角型性の指標で
あるＳが０．７５、そしてＳ†（最大角形比Ｓ）が０．
８であった。このことは、磁気記録媒体として、良好な
磁気特性を有していることがわかる。また、Ｘ線回折に
よると、Ｃｏの（２１０）面が強く配向していた。ま
た、磁気異方性を測定したところ、テクスチャのような
凹凸が存在しない平坦な基板を用いたにも関わらず、基
板の円周方向に磁気異方性が存在していた。ここで、Ｐ
ｔを含まないと、磁気異方性の向きは明確に観測されな
かった。
は、保磁力が２．５ｋＯｅ、Ｉｓｖが２．５×１０-16
ｅｍｕ｛ＥＭＢＥＤ Ｅｑｕａｔｉｏｎ．２，｝、Ｍ−
Ｈヒステリシスにおけるヒステリシスの角型性の指標で
あるＳが０．７５、そしてＳ†（最大角形比Ｓ）が０．
８であった。このことは、磁気記録媒体として、良好な
磁気特性を有していることがわかる。また、Ｘ線回折に
よると、Ｃｏの（２１０）面が強く配向していた。ま
た、磁気異方性を測定したところ、テクスチャのような
凹凸が存在しない平坦な基板を用いたにも関わらず、基
板の円周方向に磁気異方性が存在していた。ここで、Ｐ
ｔを含まないと、磁気異方性の向きは明確に観測されな
かった。
【００２９】このようにして作製した磁気ディスク上に
潤滑剤を塗布した後に、磁性膜の磁気的な特性及びディ
スクの特性を評価した結果を以下に示す。これらのディ
スクのＳ／Ｎを評価したところ、本発明の磁性膜を用い
たディスクでは３０ｄＢであった。このＳ／Ｎは、記録
面密度：８ＧＢ／ｉｎｃｈ｛ＥＭＢＥＤ Ｅｑｕａｔｉ
ｏｎ．２，｝に相当する信号を記録した場合に相当す
る。
潤滑剤を塗布した後に、磁性膜の磁気的な特性及びディ
スクの特性を評価した結果を以下に示す。これらのディ
スクのＳ／Ｎを評価したところ、本発明の磁性膜を用い
たディスクでは３０ｄＢであった。このＳ／Ｎは、記録
面密度：８ＧＢ／ｉｎｃｈ｛ＥＭＢＥＤ Ｅｑｕａｔｉ
ｏｎ．２，｝に相当する信号を記録した場合に相当す
る。
【００３０】これに対して、比較例のＰｔを含まない磁
性膜を用いたディスクのＳ／Ｎは２７ｄＢであった。こ
のＳ／Ｎは、記録面密度：５ＧＢ／ｉｎｃｈ｛ＥＭＢＥ
ＤＥｑｕａｔｉｏｎ．２，｝に相当する信号を記録した
場合に相当する。
性膜を用いたディスクのＳ／Ｎは２７ｄＢであった。こ
のＳ／Ｎは、記録面密度：５ＧＢ／ｉｎｃｈ｛ＥＭＢＥ
ＤＥｑｕａｔｉｏｎ．２，｝に相当する信号を記録した
場合に相当する。
【００３１】実施例と比較例との間にこのような差が表
れるのは、高密度記録を行っても、本発明を用いるとエ
ッジ部の磁区形状がフラットになっているためであるこ
とがＭＦＭによる観察からわかった。これに対して、比
較例の場合は、エッジ部の磁区形状に乱れが観察され、
ノイズの増大やエラーが観測された。このように、ディ
スクにした時の特性が異なるのは、形成される磁区が微
細化されているためである。これは、磁性膜の結晶粒子
が微細化されたと同時にサイズの分布が小さいことに起
因している。
れるのは、高密度記録を行っても、本発明を用いるとエ
ッジ部の磁区形状がフラットになっているためであるこ
とがＭＦＭによる観察からわかった。これに対して、比
較例の場合は、エッジ部の磁区形状に乱れが観察され、
ノイズの増大やエラーが観測された。このように、ディ
スクにした時の特性が異なるのは、形成される磁区が微
細化されているためである。これは、磁性膜の結晶粒子
が微細化されたと同時にサイズの分布が小さいことに起
因している。
【００３２】〈実施例２〉本実施例は、本発明の磁性膜
を薄膜インダクタに応用した場合である。ここで用いた
磁性膜３は、(Ｃｏ85Ｔａ9Ｎｂ6)90Ｐｄ10（０．１μ
ｍ）とＳｉＯ2（０．０１μｍ）とを交互に積層した多
層膜で、全膜厚は１．０μｍである。すなわち、磁性膜
中の添加剤はＰｔが１０原子％である。
を薄膜インダクタに応用した場合である。ここで用いた
磁性膜３は、(Ｃｏ85Ｔａ9Ｎｂ6)90Ｐｄ10（０．１μ
ｍ）とＳｉＯ2（０．０１μｍ）とを交互に積層した多
層膜で、全膜厚は１．０μｍである。すなわち、磁性膜
中の添加剤はＰｔが１０原子％である。
【００３３】スパッタには、２源同時スパッタを用い
た。スパッタの方式は、ＥＣＲスパッタ法を用いて行っ
た。作製条件は以下の通りである。基板１にＧａＡｓ用
い、基板温度は室温（水冷下）とした。放電ガスにＡｒ
を用い、放電時のガス圧が３ｍＴｏｒｒ、投入マイクロ
波電力が５００Ｗ、引込み用の投入ＲＦ電力が３００Ｗ
である。磁性膜作製時は、成膜装置の外部から一定強度
の磁界を印加した。外部磁界強度は１ｋＯｅであり、磁
界方向は基板の一端から他端を貫くように並行直線磁界
である（この後の図３参照）。
た。スパッタの方式は、ＥＣＲスパッタ法を用いて行っ
た。作製条件は以下の通りである。基板１にＧａＡｓ用
い、基板温度は室温（水冷下）とした。放電ガスにＡｒ
を用い、放電時のガス圧が３ｍＴｏｒｒ、投入マイクロ
波電力が５００Ｗ、引込み用の投入ＲＦ電力が３００Ｗ
である。磁性膜作製時は、成膜装置の外部から一定強度
の磁界を印加した。外部磁界強度は１ｋＯｅであり、磁
界方向は基板の一端から他端を貫くように並行直線磁界
である（この後の図３参照）。
【００３４】得られた磁性膜の保磁力は０．１Ｏｅ以
下、透磁率は２００（１．２ＧＨｚにて測定）であり、
良好な軟磁気特性を有していた。ここで、飽和磁束密度
は２．０Ｔである。また、磁性膜のＴＥＭ観察ならびに
μ−ＥＤＸ分析によれば、Ｃｏ結晶粒子に粒界ならびに
その近傍に副成分として加えたＴａやＮｂが析出してい
た。
下、透磁率は２００（１．２ＧＨｚにて測定）であり、
良好な軟磁気特性を有していた。ここで、飽和磁束密度
は２．０Ｔである。また、磁性膜のＴＥＭ観察ならびに
μ−ＥＤＸ分析によれば、Ｃｏ結晶粒子に粒界ならびに
その近傍に副成分として加えたＴａやＮｂが析出してい
た。
【００３５】この効果は、ＴａやＮｂ以外に、その他の
副成分である例えば、ＮｉやＺｒを用いても同様の効果
が得られた。また、添加剤のＰｄは膜全体に均一に存在
していた。この磁性膜は非晶質化しており、Ｐｄを含ん
でいない比較例の場合には非晶質化しなかった。これに
より、軟磁気特性、特に、保磁力が１０Ｏｅ以上に増大
した。この効果は、Ｐｄ以外の添加剤であるＰｔやＲｈ
を用いても同様であった。
副成分である例えば、ＮｉやＺｒを用いても同様の効果
が得られた。また、添加剤のＰｄは膜全体に均一に存在
していた。この磁性膜は非晶質化しており、Ｐｄを含ん
でいない比較例の場合には非晶質化しなかった。これに
より、軟磁気特性、特に、保磁力が１０Ｏｅ以上に増大
した。この効果は、Ｐｄ以外の添加剤であるＰｔやＲｈ
を用いても同様であった。
【００３６】次に、この磁性膜３を磁芯に用いたスパイ
ラル状コイル６を作製した。基板には、単結晶のＧａＡ
ｓ基板１上に窒化シリコンの絶縁膜５を形成してからイ
ンダクタを作製した。その構造を図２に模式的に示す。
ここで、磁性膜３の作製時には、コイル６において発生
する磁力線の向き（磁界の発生する矢印方向）に磁界を
印加した。
ラル状コイル６を作製した。基板には、単結晶のＧａＡ
ｓ基板１上に窒化シリコンの絶縁膜５を形成してからイ
ンダクタを作製した。その構造を図２に模式的に示す。
ここで、磁性膜３の作製時には、コイル６において発生
する磁力線の向き（磁界の発生する矢印方向）に磁界を
印加した。
【００３７】この膜のインダクタンスを測定したとこ
ろ、１０μＨであった。インダクタンスのばらつきは±
０．０５μＨ以下であった。これに対して、比較例とし
て作製したＰｄを含まず、しかも、コイル作製時に磁界
を印加しなかった（磁気異方性を持たせない）インダク
タでは、８μＨとインダクタンスが小さく、しかも、そ
のばらつきが±０．７μＨと著しく大きくなった。
ろ、１０μＨであった。インダクタンスのばらつきは±
０．０５μＨ以下であった。これに対して、比較例とし
て作製したＰｄを含まず、しかも、コイル作製時に磁界
を印加しなかった（磁気異方性を持たせない）インダク
タでは、８μＨとインダクタンスが小さく、しかも、そ
のばらつきが±０．７μＨと著しく大きくなった。
【００３８】このコイル６は、通常、１枚の基板に複数
個作製し、チップカットしてデバイスとなる。図３に、
５インチ基板１（ウエハ）上における本発明を用いて作
製した磁性膜３の磁気異方性の向きの分布を実線の矢印
で、また、本発明を用いない比較例の場合を破線の矢印
で模式的に示した。この図から、本発明を用いることに
より、磁気異方性の向きのばらつきがなくなり、特性が
安定したデバイス製造ができることがわかる。
個作製し、チップカットしてデバイスとなる。図３に、
５インチ基板１（ウエハ）上における本発明を用いて作
製した磁性膜３の磁気異方性の向きの分布を実線の矢印
で、また、本発明を用いない比較例の場合を破線の矢印
で模式的に示した。この図から、本発明を用いることに
より、磁気異方性の向きのばらつきがなくなり、特性が
安定したデバイス製造ができることがわかる。
【００３９】このように、本発明を用いるとデバイスの
特性の制御精度を向上させることができ、装置の信頼
性、デバイスの製造歩留まりを向上させることができ
た。
特性の制御精度を向上させることができ、装置の信頼
性、デバイスの製造歩留まりを向上させることができ
た。
【００４０】〈実施例３〉本実施例は、本発明の磁性膜
を薄膜インダクタに応用した場合である。ここで用いた
磁性膜３は、Ｃｏ66Ａｌ6Ｏ8Ｐｄ20系である。全膜厚は
１．０μｍである。磁性膜の作製時には一定強度の磁界
を印加した。この膜の保磁力は０．１Ｏｅ以下、透磁率
は２００（１．２ＧＨｚにて測定）であり、良好な軟磁
気特性を有していた。磁化曲線から、磁化困難軸と直容
易軸が存在していることから、磁気異方性が存在してい
ることがわかる。ここで、飽和磁束密度は１．５Ｔであ
る。
を薄膜インダクタに応用した場合である。ここで用いた
磁性膜３は、Ｃｏ66Ａｌ6Ｏ8Ｐｄ20系である。全膜厚は
１．０μｍである。磁性膜の作製時には一定強度の磁界
を印加した。この膜の保磁力は０．１Ｏｅ以下、透磁率
は２００（１．２ＧＨｚにて測定）であり、良好な軟磁
気特性を有していた。磁化曲線から、磁化困難軸と直容
易軸が存在していることから、磁気異方性が存在してい
ることがわかる。ここで、飽和磁束密度は１．５Ｔであ
る。
【００４１】作製条件は以下の通りである。スパッタに
はＥＣＲスパッタ装置を用いて行った。基板温度は１５
０℃とした。放電ガスにＡｒを用い、放電時のガス圧が
３ｍＴｏｒｒ、投入マイクロ波電力が５００Ｗ、引込み
用の投入ＲＦ電力が３００Ｗである。磁性膜作製時は、
成膜装置の外部から一定強度の磁界を実施例２と同様に
基板に対して一方向に印加した。その印加磁界強度は１
ｋＯｅである。
はＥＣＲスパッタ装置を用いて行った。基板温度は１５
０℃とした。放電ガスにＡｒを用い、放電時のガス圧が
３ｍＴｏｒｒ、投入マイクロ波電力が５００Ｗ、引込み
用の投入ＲＦ電力が３００Ｗである。磁性膜作製時は、
成膜装置の外部から一定強度の磁界を実施例２と同様に
基板に対して一方向に印加した。その印加磁界強度は１
ｋＯｅである。
【００４２】この磁性膜の構造をＴＥＭにより観察し
た。それによると、平面観察から、円形近似で１０ｎｍ
サイズのＣｏの結晶粒子の粒界に３ｎｍサイズのＡｌ2
Ｏ3が析出していた。粒子サイズの分布も標準偏差：σ
で３ｎｍ以下であった。μ−ＥＤＸ分析により面分析を
行ったところ、添加したＰｄは膜全体に分散していた。
た。それによると、平面観察から、円形近似で１０ｎｍ
サイズのＣｏの結晶粒子の粒界に３ｎｍサイズのＡｌ2
Ｏ3が析出していた。粒子サイズの分布も標準偏差：σ
で３ｎｍ以下であった。μ−ＥＤＸ分析により面分析を
行ったところ、添加したＰｄは膜全体に分散していた。
【００４３】このＰｄを用いない比較例では、粒子サイ
ズが１２〜１６ｎｍになり、粒子サイズが粗大化すると
同時に粒子サイズの分布が大きくなった。Ｐｄには、結
晶粒子を微細化する効果と粒子分布を小さくする効果を
併せ持っていた。この効果は、Ｐｄ以外に、ＰｔやＲｈ
でも同様であった。
ズが１２〜１６ｎｍになり、粒子サイズが粗大化すると
同時に粒子サイズの分布が大きくなった。Ｐｄには、結
晶粒子を微細化する効果と粒子分布を小さくする効果を
併せ持っていた。この効果は、Ｐｄ以外に、ＰｔやＲｈ
でも同様であった。
【００４４】次に、この磁性膜３を図４に示す構造の薄
膜インダクタに適用した。ここではＴｉ／Ａｕの配線７
を包み込むように、先の磁性膜３を形成した。このイン
ダクタにおけるインダクタンスは５μＨであった。ここ
で、この磁性膜３の磁気異方性は、Ｔｉ／Ａｕの配線７
の矢印で示した向きと同一にした。磁気異方性が存在し
ていない比較例では、インダクタンスが３μＨと小さか
った。
膜インダクタに適用した。ここではＴｉ／Ａｕの配線７
を包み込むように、先の磁性膜３を形成した。このイン
ダクタにおけるインダクタンスは５μＨであった。ここ
で、この磁性膜３の磁気異方性は、Ｔｉ／Ａｕの配線７
の矢印で示した向きと同一にした。磁気異方性が存在し
ていない比較例では、インダクタンスが３μＨと小さか
った。
【００４５】１枚の基板に複数個のデバイスを作製する
場合を検討したところ、実施例２と同様にウエハ内のば
らつきを抑制することができた。これは、磁気異方性の
ばらつきが低減できた結果である。
場合を検討したところ、実施例２と同様にウエハ内のば
らつきを抑制することができた。これは、磁気異方性の
ばらつきが低減できた結果である。
【００４６】このように、本発明を用いるとデバイスの
特性の制御精度を向上させることができ、装置の信頼
性、デバイスの製造歩留まりを向上させることができる
ことがわかる。磁性膜３の副成分として、酸化アルミニ
ウム以外に、酸化シリコン，酸化タンタル，酸化チタン
等を用いても同様の構造や磁気特性を有する磁性膜が得
られた。
特性の制御精度を向上させることができ、装置の信頼
性、デバイスの製造歩留まりを向上させることができる
ことがわかる。磁性膜３の副成分として、酸化アルミニ
ウム以外に、酸化シリコン，酸化タンタル，酸化チタン
等を用いても同様の構造や磁気特性を有する磁性膜が得
られた。
【００４７】〈実施例４〉本実施例は、本発明の効果を
磁気ヘッドへ適用した場合で、メタル・イン・ギャップ
型磁気ヘッドを例に取り上げる。そのギャップ近傍の模
式図を図５に示す。ここで示すように、基板には単結晶
のＭｎ・Ｚｎフェライト基板１を用い、その表面に磁性
膜３を作製した。磁性膜どうしは磁気的絶縁膜５で分離
され、これが磁気ギャップを形成している。
磁気ヘッドへ適用した場合で、メタル・イン・ギャップ
型磁気ヘッドを例に取り上げる。そのギャップ近傍の模
式図を図５に示す。ここで示すように、基板には単結晶
のＭｎ・Ｚｎフェライト基板１を用い、その表面に磁性
膜３を作製した。磁性膜どうしは磁気的絶縁膜５で分離
され、これが磁気ギャップを形成している。
【００４８】ここで、磁性膜３には、Ｆｅ−ＳｉＯ2−
Ｐｔ系を用いた。膜作製はＲＦスパッタ法を用いた。作
製時のの基板温度は３５０℃である。放電ガスにＡｒを
用い、放電時のガス圧が５ｍＴｏｒｒ、投入ＲＦ電力が
５００Ｗ／１２５ｍｍφである。磁性膜作製時は、成膜
装置の外部から一定強度の磁界を印加した。その強度は
１ｋＯｅである。
Ｐｔ系を用いた。膜作製はＲＦスパッタ法を用いた。作
製時のの基板温度は３５０℃である。放電ガスにＡｒを
用い、放電時のガス圧が５ｍＴｏｒｒ、投入ＲＦ電力が
５００Ｗ／１２５ｍｍφである。磁性膜作製時は、成膜
装置の外部から一定強度の磁界を印加した。その強度は
１ｋＯｅである。
【００４９】得られた磁性膜の磁気特性は、保磁力が
０．１Ｏｅ以下、比透磁率は３０００（５ＭＨｚにて測
定）であり、良好な軟磁気特性を有していた。磁化曲線
から、磁化困難軸と直容易軸が存在していることから、
磁気異方性が存在していることがわかる。ここで、飽和
磁束密度は２．０Ｔである。
０．１Ｏｅ以下、比透磁率は３０００（５ＭＨｚにて測
定）であり、良好な軟磁気特性を有していた。磁化曲線
から、磁化困難軸と直容易軸が存在していることから、
磁気異方性が存在していることがわかる。ここで、飽和
磁束密度は２．０Ｔである。
【００５０】この磁性膜の構造をＴＥＭにより観察し
た。それによると、平面観察から、円形近似で８ｎｍサ
イズのＦｅの結晶粒子の粒界に、２ｎｍサイズのＳｉＯ
2が析出していた。結晶粒子サイズの分布も標準偏差：
σで２ｎｍ以下と小さかった。μ−ＥＤＸ分析により面
分析を行ったところ、添加したＰｔは膜全体に分散して
いた。磁性膜全体の平均組成は、Ｆｅ70Ｓｉ7Ｐｔ10Ｏ
13であった。
た。それによると、平面観察から、円形近似で８ｎｍサ
イズのＦｅの結晶粒子の粒界に、２ｎｍサイズのＳｉＯ
2が析出していた。結晶粒子サイズの分布も標準偏差：
σで２ｎｍ以下と小さかった。μ−ＥＤＸ分析により面
分析を行ったところ、添加したＰｔは膜全体に分散して
いた。磁性膜全体の平均組成は、Ｆｅ70Ｓｉ7Ｐｔ10Ｏ
13であった。
【００５１】Ｐｔを含んでいない比較例では、結晶粒子
の微細化が図れず、しかもそのサイズの分布も大きかっ
た。この効果は、Ｐｔ以外にＰｄやＲｈを用いても同様
である。
の微細化が図れず、しかもそのサイズの分布も大きかっ
た。この効果は、Ｐｔ以外にＰｄやＲｈを用いても同様
である。
【００５２】また、磁気ヘッドは、１枚の基板から１０
０個以上のヘッドチップを作製するが、その場合のチッ
プごとの磁気異方性のばらつきは全く見られなかった。
これは、実施例２と同様である。ここで、磁性膜に磁気
異方性が存在しない比較例の場合は、磁気ヘッドの性能
がＳ／Ｎで３ｄＢ低下した。このように、磁気異方性を
制御することは、磁気ヘッドの性能向上に加えて、ヘッ
ドの安定した生産、さらには、製造歩留まり向上に効果
がある。
０個以上のヘッドチップを作製するが、その場合のチッ
プごとの磁気異方性のばらつきは全く見られなかった。
これは、実施例２と同様である。ここで、磁性膜に磁気
異方性が存在しない比較例の場合は、磁気ヘッドの性能
がＳ／Ｎで３ｄＢ低下した。このように、磁気異方性を
制御することは、磁気ヘッドの性能向上に加えて、ヘッ
ドの安定した生産、さらには、製造歩留まり向上に効果
がある。
【００５３】磁性膜３の特性は、酸化シリコン（ＳｉＯ
2）以外に、酸化アルミニウム，酸化タンタル，酸化チ
タンなどの副成分を用いても、特性や構造に違いは見ら
れなかった。また、添加剤もＰｔの代わりにＰｄ，Ｒｈ
を用いても同様の効果が得られた。
2）以外に、酸化アルミニウム，酸化タンタル，酸化チ
タンなどの副成分を用いても、特性や構造に違いは見ら
れなかった。また、添加剤もＰｔの代わりにＰｄ，Ｒｈ
を用いても同様の効果が得られた。
【００５４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明により所期
の目的を達成することができた。すなわち、本発明の磁
性膜を用いると、磁気デバイスの高性能化、高信頼化な
らびに磁気デバイス製造時の歩留まり向上が図れ、もっ
て産業の発達に寄与するところ大である。
の目的を達成することができた。すなわち、本発明の磁
性膜を用いると、磁気デバイスの高性能化、高信頼化な
らびに磁気デバイス製造時の歩留まり向上が図れ、もっ
て産業の発達に寄与するところ大である。
【図１】磁気ディスク媒体の断面構造を示す模式図
【図２】薄膜インダクタの断面構造を示す模式図
【図３】１枚のウエハ内の磁気異方性の分布を示す図
【図４】薄膜インダクタの断面構造を示す模式図
【図５】磁気ヘッドのギャップ近傍の構造を示す模式図
１…基板、 ２…配向性制御膜、 ３…磁性膜、 ４…保護膜、 ５…絶縁膜、 ６…コイル、 ７…配線。
Claims (4)
- 【請求項１】ＣｏＴａＮｂ系磁性材料に、Ｐｔ、Ｐｄ及
びＲｈより選ばれる少なくとも１種の元素を含有した非
晶質合金を含む軟磁性膜を磁芯として備えた薄膜インダ
クタを有する磁気ヘッド。 - 【請求項２】ＣｏＴａＮｂ系磁性材料に、Ｐｔ、Ｐｄ及
びＲｈより選ばれる少なくとも１種の元素を含有した非
晶質合金を含む軟磁性膜と、酸化シリコン膜、酸化アル
ミニウム膜、酸化タンタル膜もしくは酸化チタン膜のい
ずれか１種の膜とを交互に積層した多層膜を磁芯として
備えた薄膜インダクタを有する磁気ヘッド。 - 【請求項３】単結晶フェライト基板上に形成された、Ｃ
ｏＴａＮｂ系磁性材料に、Ｐｔ、Ｐｄ及びＲｈより選ば
れる少なくとも１種の元素を含有した非晶質合金を含む
軟磁性膜を有し、前記軟磁性膜は磁気的分離層を介して
磁気ギャップを形成していることを特徴とするメタル・
イン・ギャップ型磁気ヘッド。 - 【請求項４】前記Ｐｔ、Ｐｄ及びＲｈの添加量は、前記
軟磁性膜を構成する元素の総量に対し５〜２０原子％で
あることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに
記載の磁気ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07542099A JP3152647B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07542099A JP3152647B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 磁気ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000269033A JP2000269033A (ja) | 2000-09-29 |
| JP3152647B2 true JP3152647B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=13575695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07542099A Expired - Fee Related JP3152647B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3152647B2 (ja) |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP07542099A patent/JP3152647B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000269033A (ja) | 2000-09-29 |
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