JP3547934B2 - 薄膜ヘッドとその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導型磁気ヘッド、磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＭＲヘッド）、誘導型ヘッド部とＭＲ素子部とを有するＭＲ誘導型複合ヘッド等の各種薄膜磁気ヘッドと、その製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録における高密度化が進められている。これに伴ない、ハードディスク用のヘッドとして、磁極として軟磁性薄膜を用いる薄膜磁気ヘッドや、記録を誘導型ヘッドで行い、磁気抵抗効果を利用して再生を行うＭＲヘッドの開発が盛んに進められている。
【０００３】
ＭＲヘッドは、磁性材料を用いた読み取りセンサ部の抵抗変化により外部磁気信号を読み出すものである。ＭＲヘッドでは再生出力が記録媒体に対する相対速度に依存しないことから、線記録密度の高い磁気記録においても高い出力が得られるという特長がある。ＭＲヘッドでは、分解能を上げ、良好な高周波特性を得るために、通常、磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）を一対の磁気シールド膜で挟む構成（シールド型ＭＲヘッド）とされる。この場合、ＭＲヘッドは再生用ヘッドであるため、通常、記録を行うための誘導型ヘッド部をＭＲヘッド部と一体化したＭＲ誘導型複合ヘッドが用いられている。
【０００４】
ところで、薄膜ヘッドは通常、記録媒体上に空気のベアリング作用で浮上させ、ＣＳＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｓｔａｒｔ Ｓｔｏｐ）方式を採用するものが多く、高速回転する磁気ディスク上に、通常０．２〜２．０μｍ 程度の微少浮上量で保持されている。このため、ヘッドクラッシュやＣＳＳ摩耗に耐えるための表面強度、耐摩耗性が問題になる。耐摩耗性を向上させる試みも種々なされているが、例えば特開平４−２７６３６７号公報に記載記載されているように、磁気ヘッドスライダのレール上に保護皮膜を設けるといった手法が知られている。しかし、前記保護皮膜は厚さ２５０オングストローム以下のシリコンからなり、強度的に不十分である。また、磁性薄膜ヘッドを構成するアルミナと炭化チタンの焼結体基板、アルミナ絶縁層、パーマロイ、センダスト、窒化鉄等の軟磁性体薄膜などの構造体にこのようなシリコン皮膜を設けた場合、薄膜ヘッドと保護皮膜との密着性ないし接着性が不十分であるため、剥離が生じたり、耐摩耗性が十分に得られないといった問題を生じていた。
【０００５】
耐摩耗性を改善するための保護層として、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ダイヤモンド状カーボン薄膜（ＤＬＣ）等が知られている。しかし、これらを薄膜磁気ヘッドに使用しても耐久性の点で不十分である。
【０００６】
また、例えば特許第２５７１９５７号公報には酸化物表面に、アモルファスシリコン、アモルファスシリコンカーバイトのバッファ層を設け、さらにその上に炭素または炭素を主成分とする皮膜を設ける点について記載されている。しかし、このようにバッファ層を設けた保護層を薄膜ヘッドに適用しても、耐久性の点で未だ不十分である。また、保護皮膜を設ける工程の他バッファ層製膜工程が必要となり、製造時間や製造コストが増加すると共に、膜厚が厚くなってしまうため、低コスト化、量産性、記録密度の増大に対する要請がますます大きくなるハードディスク用磁気ヘッド分野において極めて不利である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、薄膜ヘッドの構成部材に対する密着力が強く、耐久性に優れた薄膜ヘッドとその製造方法を提供することである。
【０００８】
また他の目的は、さらなる薄膜化が可能で、製造工程が少なく、しかも安価な薄膜ヘッドとその製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１０）のいずれかの構成により達成される。
（１） 少なくとも記録媒体との対向表面に保護膜を有し、この保護膜が
式（Ｉ） ＳｉＣＸ ＨＹ ＯＺ ＮＷ
〔上記式（Ｉ）においてＸ，Ｙ，ＺおよびＷは原子比を表し、
Ｘ＝３〜２６
Ｙ＝０．５〜１３
Ｚ＝０．５〜６
Ｗ＝０〜６である〕
で表される組成を有する薄膜ヘッド。
（２） 前記対向表面に、酸化物基材、酸化物絶縁層および軟磁性金属層の端面が存在する上記（１）の薄膜ヘッド。
（３） 誘導型ヘッド部を有するか、誘導型ヘッド部とＭＲ素子部とを有する上記（１）または（２）の薄膜ヘッド。
（４） 薄膜ヘッドに負のバイアス電圧を印加し、
式（Ｉ） ＳｉＣＸ ＨＹ ＮＺ ＯＷ
〔上記式（Ｉ）においてＸ，Ｙ，ＺおよびＷは原子比を表し、
Ｘ＝３〜２６
Ｙ＝０．５〜１３
Ｚ＝０．５〜６
Ｗ＝０〜６である〕
で表される組成を有する保護膜を、少なくとも記録媒体との対向表面に気相成膜する薄膜ヘッドの製造方法。
（５） 前記バイアス電圧は、印加したＤＣ電源または印加した高周波電力により発生したセルフバイアスによって印加される上記（４）の薄膜ヘッドの製造方法。
（６） 前記保護膜をプラズマＣＶＤ法により形成する上記（４）または（５）の薄膜ヘッドの製造方法。
（７） 前記保護膜をイオン化蒸着法により形成する上記（４）または（５）の薄膜ヘッドの製造方法。
（８） 前記保護膜をスパッタ法により形成する上記（４）または（５）の薄膜ヘッドの製造方法。
（９） 前記対向表面が、酸化物基材、酸化物絶縁層、層間薄膜、軟磁性金属層を有する上記（４）〜（８）のいずれかの薄膜ヘッドの製造方法。
（１０）誘導型ヘッド部を有するか、誘導型ヘッド部とＭＲ素子部とを有する上記（４）〜（９）のいずれかの薄膜ヘッドの製造方法。
【００１０】
【作用】
本発明では、薄膜ヘッドの少なくとも記録媒体対向面、すなわち浮上面または摺動する面に所定の組成比のＳｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏ、あるいはこれにＮを含有する保護膜を形成する。この保護膜は薄膜磁気ヘッドにＤＣバイアス電圧、あるいはセルフバイアスを印加し、プラズマＣＶＤ法、イオン化蒸着法、スパッタ法などで形成することができる。
【００１１】
このようにして形成された保護膜は、ＴｉＮ，ＴｉＣＮを用いたものに比べ耐久性、耐磨耗性に優れ、また、ダイヤモンド状薄膜（ＤＬＣ）、あるいはこれにバッファ層を介したものに比較してアルミナ、パーマロイ、センダスト等の薄膜ヘッド構成部材に対する密着力が高く、耐久性が向上し、薄膜ヘッド自体の寿命を延ばす。また、中間層やバッファ層を設ける必要がないため、保護膜全体の厚みが薄くなり、コストダウンと生産効率の向上を図ることができ、保護膜のさらなる薄膜化を可能とし、記録密度の向上を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる薄膜ヘッドの具体的構成について詳細に説明する。
【００１３】
本発明の薄膜ヘッドは、少なくとも記録媒体対向面に保護膜を有するものである。この保護膜の組成は
式（Ｉ） ＳｉＣＸ ＨＹ ＯＺ ＮＷ
で表されるものである。上記式（Ｉ）においてＸ，Ｙ，ＺおよびＷは原子比を表し、
Ｘ＝３〜２６、
Ｙ＝０．５〜１３、
Ｚ＝０．５〜６、
Ｗ＝０〜６、
である。また、好ましくは
Ｘ＝１〜８
Ｙ＝１〜４
Ｚ＝０．５〜４、特に０．５〜２
Ｗ＝０〜４、特に０〜２
である。このうち、特に好ましくはＺ＋Ｗ＝０．５〜４、特に０．５〜３である。
【００１４】
Ｘが３未満であると、膜硬度が弱く不十分であり、Ｘが２６を超えると膜の内部応力が大きくなり、密着力が弱くなる。Ｙが０．５未満であると、膜硬度が弱く不十分であり、Ｙが１３を超えると、膜の硬度が不足する。また、Ｚが０．５未満であると、膜強度が弱く、ダメージを受けやすく、耐久性が不十分である。ＺとＷが６を超えると、膜密度と耐磨耗性が低下する。
【００１５】
その他、上記主成分の他Ｓ、Ｂ、Ｐ等の元素の少なくとも１種を全体の３ｗｔ％以下含んでいても良い。また、このような保護膜はアモルファス状態にあり、その膜厚は１〜５０ｎｍ、特に２〜２０ｎｍが好ましい。膜厚が１ｎｍ未満の場合には本発明の効果が低くなり、膜厚が５０ｎｍを超えると記録媒体とのギャップが増加し、特性が劣化してくる。通常、この保護膜のビッカース硬さはＨｖ＝６００〜４００程度、波長６３２ｎｍでの屈折率は１．５〜２．８程度である。
【００１６】
次に、本発明の薄膜ヘッドについて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の薄膜ヘッドの構成例を示した、断面概略構成図である。図示例の薄膜ヘッドは、本発明の保護膜１と、保護層２、上部磁極層３、ギャップ４、下部磁極層５、絶縁層６、上部シールド層７、ＭＲ素子８、下部シールド９、下地層１０、基体１１、コイル１２、絶縁層１３とを有する。
【００１８】
図示例の薄膜ヘッドは再生用のＭＲヘッド部と記録用の誘導型ヘッド部とを有する、いわゆるＭＲ誘導型複合ヘッドである。ここで、記録用の誘導型ヘッド部は、上部磁極層３と下部磁極層５、およびこれらに挟まれたギャップ４とコイル１２により構成される。ＭＲヘッド部は上部シールド層７と下部シールド層９、およびこれらに挟まれた絶縁層１３とＭＲ素子８により構成されている。そして、図示例では誘導型ヘッド部がいわゆるトレーリング側であり、ＭＲヘッド部がリーディング側である。
【００１９】
そして、通常保護層２はアルミナ等の非磁性材が、上部および下部磁極層３，５はパーマアロイ等の軟磁性材料が、上部および下部シールド層７，９はパーマアロイ、センダスト、窒化鉄等の軟磁性材料が、下地層１０にはアルミナ等の非磁性材料が使用される。
【００２０】
ＭＲ素子には、パーマロイやＮｉ−Ｃｏ合金の他、磁気抵抗効果を有する各種材料等を用いることができる。これらの中には熱処理温度を低くできるものもあり、ＭＲ素子膜を多層構成とする場合に特に好適である。多層構成のＭＲ膜としては、例えば、スピンバルブ型の人工格子多層膜（ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／ＦｅＭｎ、Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ／ＦｅＭｎ等）、反強磁性人工格子多層膜（ＮｉＦｅ／Ａｇ、Ｃｏ／Ａｇ等）などが挙げられる。
【００２１】
ＭＲ素子に接続されるリードには、ＴａやＷ等、ＭＲ膜に拡散しない材料を用いることが好ましい。絶縁層６，１３には、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＳｉＯ２ 等の各種セラミックスなど、通常の絶縁材料を用いることができる。また、アルティック（アルミナと炭化チタンの焼結体）等から構成される基体１１は、通常、磁気ヘッドのスライダに固定されるが、基体１１自体をスライダとして用いてもよい。
【００２２】
そして、これらの構造物が積層された薄膜ヘッド素体の少なくとも走行面または摺動する面、つまり磁気記録媒体（磁気ディスク）と対向する面（図では左側の紙面と垂直な面）に本発明の保護膜１が形成される。なお、保護膜１は薄膜ヘッド素体の少なくとも走行面または摺動する面に設けられていればよく、薄膜ヘッドの他の部分に保護膜を設ける必要はないが、保護膜の製膜方法、薄膜ヘッドの製造方法等の条件により他の部分に保護膜が付着したり、薄膜ヘッド全体の強度を向上させる等の点から他の部分に保護膜を設けることを妨げるものではない。
【００２３】
各部の寸法も特に限定されず、組み合わされる磁気記録媒体の構成などに応じて適宜決定すればよいが、通常、シールド層７，９は厚さ１〜５μｍ 、幅３０〜２００μｍ 、ＭＲ素子（磁気抵抗効果膜）８は厚さ５〜６０ｎｍ、幅１〜１０μｍ 、シールド層７，９とＭＲ素子８との距離は０．０３〜１．０μｍ 、誘導型ヘッド部の磁極層３，５は厚さ１〜５μｍ 、幅０．５〜１０μｍ 、トレーリング側のシールド層７と誘導型ヘッド部の下部磁極５との距離は０．２〜５μｍ である。
【００２４】
本発明の磁気ヘッドにおいて、ＭＲ素子の線形動作化の方式は特に限定されず、電流バイアス法、ハードフィルムバイアス法、ソフトフィルムバイアス法、形状バイアス法などの各種方式から適宜選択することができる。
【００２５】
本発明の磁気ヘッドは、通常、薄膜作製とパターン形成とによって製造される。各膜の形成には、スパッタ法、真空蒸着法等の気相被着法や、めっき法等を用いればよい。パターン形成は、選択エッチングや選択デポジションなどにより行なうことができる。
【００２６】
本発明の薄膜ヘッドは、上記図示例に限らず他の構造の薄膜ヘッドにも適用可能であり、例えば下部磁極と上部シールドとを共通のものとしたり、ＭＲ素子を用いない誘導型ヘッドのみの構成でもよい（以下ＭＲ素子を用いたものをＭＲ薄膜ヘッドと、誘導型ヘッドのみのものを誘導薄膜ヘッドという場合がある）。特に好ましくはアルミナと炭化チタンの焼結体、アルミナ、パーマロイ、センダストまたは窒化鉄の１種以上を有する複合材を用いた薄膜ヘッドであれば本発明の効果を好ましく得ることができる。
【００２７】
本発明の磁気ヘッドは、アーム等の従来公知のアセンブリーと組み合わせて使用される。
【００２８】
次に、薄膜ヘッドの製造方法を説明する。
本発明では、保護膜をプラズマＣＶＤ法により形成することが好ましい。プラズマＣＶＤ法については、例えば特開平４−４１６７２号等に記載されている。プラズマＣＶＤ法におけるプラズマは、直流、交流のいずれであってもよいが、交流を用いることが好ましい。交流としては数ヘルツからマイクロ波まで可能である。また、ダイヤモンド薄膜技術（総合技術センター発行）などに記載されているＥＣＲプラズマも使用可能である。
【００２９】
本発明では、プラズマＣＶＤ法としてバイアス印加プラズマＣＶＤ法を用いることが好ましい。バイアス印加プラズマＣＶＤ法では、薄膜ヘッドに負のバイアス電圧を印加する。この方法については、例えば Ｍ．Ｎａｋａｙａｍａ ｅｔ ａｌ， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ Ｉｎｔ． Ｅｄｉｔｉｏｎ Ｖｏｌ ９８ ６０７−６０９ （１９９０） 等に詳細に記載されている。また、バイアス電圧を印加せずにセルフバイアスを利用してもよい。交流電源であるプラズマ電源を装置の電極に接続するとプラズマが発生する。このプラズマは電子、イオン、ラジカルを含み、全体としては中性である。しかし、プラズマ電源の周波数がオーディオ波（ＡＦ）、高周波（ＲＦ）、マイクロ波（ＭＷ）になると、イオンと電子の移動度に差が生じるため、印加した電極側（通常、アースしない側）に負電圧状態を生じる。これをセルフバイアス電圧という。上記のバイアス電圧は、好ましくは−１０〜−２０００Ｖであり、より好ましくは−５０〜−１０００Ｖである。
【００３０】
保護膜をプラズマＣＶＤ法により形成する場合、原料ガスには、下記のグループに属する化合物を使用することが好ましい。すなわち、Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの組成を得る単独化合物としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルシクロシロキサン、ヘキサメトキシジシロキサン、ヘキサエトキシジシロキサン、トリエトキシビニルシラン、ジメチルエトキシビニルシラン、トリメトキシビニルシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメトキシメチルクロロシラン、ジメトキシメチルシラン、トリメトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、トリメトキシシラノール、ハイドロキシメチルトリメチルシラン、メトキシトリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、エトキシトリメトキシシラン等がある。これらは併用しても良く、これに他の化合物を併用しても良い。
【００３１】
また、Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏ＋Ｎの組成を得るには、上記原料ガスに加え、
Ｎ源として、Ｎ２
Ｎ＋Ｈ源として、ＮＨ３ 等、
Ｎ＋Ｏ源として、ＮＯ、ＮＯ２ 、Ｎ２ ＯなどＮＯｘ で表示できるＮとＯの化合物等を用いれば良い。
【００３２】
この他、Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ、Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋ＯあるいはＳｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｎを含む化合物等とＯ源あるいはＯＮ源やＮ源等とを組み合わせてもよく、
Ｏ源として、Ｏ２ 、Ｏ３ 等、
Ｃ＋Ｈ源として、ＣＨ４ 、Ｃ２ Ｈ４ 、Ｃ２ Ｈ６ 、Ｃ３ Ｈ８ 、Ｃ６ Ｈ６ 等の炭化水素等を用いても良い。
【００３３】
Ｓｉ、ＣおよびＨを含む化合物としては、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、ジエチルシラン、テトラエチルシラン、テトラブチルシラン、ジメチルジエチルシラン、テトラフェニルシラン、メチルトリフェニルシラン、ジメチルジフェニルシラン、トリメチルフェニルシラン、トリメチルシリル−トリメチルシラン、トリメチルシリルメチル−トリメチルシラン等があり、Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＮを有する化合物としては、３−アミノプロピルジエトキシメチルシラン、２−シアノエチルトリエトキシシラン、３−アリルアミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン等がある。これらは併用しても良く、シラン系化合物と炭化水素を用いても良い。
【００３４】
上記原料ガスの流量は原料ガスの種類に応じて適宜決定すればよい。動作圧力は、通常０．０１〜０．５Ｔｏｒｒ、投入電力は、通常１０Ｗ〜５ＫＷ程度が好ましい。
【００３５】
本発明ではまた、保護膜をイオン化蒸着法により形成することが好ましい。イオン化蒸着法は、例えば特開昭５８−１７４５０７号、特開昭５９−１７４５０８号公報等に記載されている。ただし、これらに開示された方法、装置に限られるものではなく、保護膜の原料用イオン化ガスの加速が可能であれば他の方式のイオン蒸着技術を用いても良い。
【００３６】
この場合の装置の好ましい例としては、例えば、実開昭５９−１７４５０７号に記載されたイオン直進型またはイオン偏向型のものを用いることができる。
【００３７】
イオン化蒸着法においては、真空容器内を１０−６Ｔｏｒｒ程度までの高真空とする。この真空容器内には交流電源によって加熱されて熱電子を発生するフィラメントが設けられ、このフィラメントを取り囲んで対電極が配置され、フィラメントとの間に電圧Ｖｄを与える。また、フィラメント、対電極を取り囲んでイオン化ガス閉じこめ用の磁界を発生する電磁コイルが配置されている。原料ガスはフィラメントからの熱電子と衝突して、プラスの熱分解イオンと電子を生じ、このプラスイオンはグリッドに印加された負電位Ｖａにより加速される。この、Ｖｄ，Ｖａおよびコイルの磁界を調整することにより、組成や膜質を変えることができる。本発明では、Ｖｄ＝１０〜５００Ｖ、Ｖａ＝−１０〜−５００Ｖ程度が好ましい。前記と同様薄膜ヘッドに加えるバイアスは負のバイアス電圧を印加する。バイアス電圧は、直流が好ましい。また、バイアス電圧を印加せずにセルフバイアスを利用してもよい。バイアス電圧は、前記同様好ましくは−１０〜−２０００Ｖであり、より好ましくは−５０〜−１０００Ｖである。
【００３８】
保護膜をイオン化蒸着法により形成する場合、原料ガスには、プラズマＣＶＤ法と同様のものを用いれば良い。上記原料ガスの流量はその種類に応じて適宜決定すればよい。動作圧力は、通常０．０１〜０．５Ｔｏｒｒ程度が好ましい。
【００３９】
本発明ではまた、保護膜をスパッタ法により形成することが好ましい。すなわち、Ａｒ、Ｋｒ等のスパッタ用のスパッタガスに加えて、Ｏ２ 、Ｎ２ 、ＮＨ３ 、Ｈ２ 等のガスを反応性ガスとして導入すると共に、Ｃ、Ｓｉ、ＳｉＯ２ 、Ｓｉ３ Ｎ４ 、ＳｉＣ等をターゲットとしたり、Ｃ、Ｓｉ、ＳｉＯ２ 、Ｓｉ３ Ｎ４ 、ＳｉＣの混成組成をターゲットとしたり、場合によっては、Ｃ、Ｓｉ、Ｎ、Ｏを含む２以上のターゲットを用いても良い。また、ポリマーをターゲットとして用いることも可能である。この様なターゲットを用いて高周波電力を加え、ターゲットをスパッタし、これを基板上に載置された薄膜ヘッド上にスパッタ堆積させることにより保護膜を形成する。なお、この場合も基板ないし薄膜ヘッドに加えるバイアスは負のバイアス電圧を印加する。バイアス電圧は、直流が好ましい。また、バイアス電圧を印加せずにセルフバイアスを利用してもよい。上記のバイアス電圧は、好ましくは−１０〜−２０００Ｖであり、より好ましくは−５０〜−１０００Ｖである。高周波スパッタ電力は、通常５０Ｗ〜２ＫＷ程度である。動作圧力は、通常１０−５〜１０−３Ｔｏｒｒが好ましい。
【００４０】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００４１】
（実施例１）プラズマＣＶＤ法
（１） Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＯを含む化合物の原料ガスとして、Ｓｉ（ＯＣＨ３）４と、ＣＨ４とを、それぞれ流量５ＳＣＣＭと、１０ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力０．０５Ｔｏｒｒで、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−４００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４２】
（２） Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＯを含む化合物の原料ガスとして、Ｓｉ（ＯＣＨ３）４と、ＣＨ４とをそれぞれ流量５ＳＣＣＭと、６ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力０．０５Ｔｏｒｒで、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−３５０Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４３】
（３） Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＯを含む化合物の原料ガスとしてＳｉＨ４と、ＣＯ２と、ＣＨ４とを、それぞれ流量２０ＳＣＣＭと、１０ＳＣＣＭと、５０ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力０．０５Ｔｏｒｒで、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−３００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４４】
（４） Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＯを含む化合物の原料ガスとして、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４を、流量５ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力０．０５Ｔｏｒｒで、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−４００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４５】
（５） Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＯを含む化合物の原料ガスとしてＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４と、Ｃ２Ｈ４とを、それぞれ流量５ＳＣＣＭと、５ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力０．０５Ｔｏｒｒで、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−４００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４６】
（６） Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＯを含む化合物の原料ガスとしてＳｉ（ＯＣＨ３）４を、流量５ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力０．０５Ｔｏｒｒで、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−４００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４７】
（７）（１）において原料ガスをＳｉ、Ｃ、Ｈ、ＯおよびＮを含むものとした、すなわち、Ｓｉ（ＯＣＨ３）４を流量５ＳＣＣＭ、ＮＯ２を流量５ＳＣＣＭ、ＣＨ４を流量３ＳＣＣＭとした。
【００４８】
（８）（５）において、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−２００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４９】
（９）また、（５）において、ＭＲ薄膜ヘッドの材料であるセンダスト（Ｆｅ：８５％、Ａｌ：５％、Ｓｉ：１０％）、パーマロイ（Ｎｉ：８０％、Ｆｅ：２０％）、アルティック、Ａｌ２Ｏ３の基板に、同一条件にて本発明のＳｉＣＨＯ膜を７０オングストローム成膜した。
【００５０】
（１０）比較例として、原料ガスにＣＨ４を用い、流量１０ＳＣＣＭにて導入し、その他は（１）と同一条件で、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、ＤＬＣ膜を７０オングストローム製膜した。
【００５１】
（１１）比較例として、原料ガスにＣＨ４を用い、流量１０ＳＣＣＭにて導入し、その他は（１）と同一条件で、ＭＲ薄膜ヘッドの材料であるセンダスト（Ｆｅ：８５％の基板に、ＤＬＣ膜を７０オングストローム製膜した。
【００５２】
このようにして得られた各試料の密着力を、以下に示すスクラッチ試験で評価し、その結果をビッカース硬さと共に表１に示す。また、形成された膜の化学分析によって測定された組成も併記した。
【００５３】
〔スクラッチ試験〕
ＲＨＥＳＣＡ社製のスクラッチ試験機ＳＲＣ−０２型を用いた。この時のダイヤモンド圧子は１００μｍとした。
【００５４】
さらに、誘導薄膜ヘッド、ＭＲ薄膜ヘッドについては５０，０００回のＣＳＳテスト後の絶縁破壊電圧を示した。この絶縁破壊電圧が高いほど、ＣＳＳ耐久性が高いことを表すことになる。
【００５５】
【表１】
【００５６】
表１に示される結果から、スクラッチ力、絶縁破壊電圧ともに本発明の薄膜ヘッドが優れていることがわかる。
【００５７】
（実施例２）イオン化蒸着法
（２１） Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣＨ３）４を流量５ＳＣＣＭ、ＣＨ４を流量６ＳＣＣＭにて導入した。動作圧０．１ＴｏｒｒでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、バイアス−５００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００５８】
（２２） Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣＨ３）４を流量５ＳＣＣＭにて導入した。動作圧０．１ＴｏｒｒでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、バイアス−５００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００５９】
（２３） Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４を流量５ＳＣＣＭ、Ｃ２Ｈ４を流量５ＳＣＣＭにて導入した。動作圧０．１ＴｏｒｒでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、バイアス−５００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００６０】
（２４） Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４を流量５ＳＣＣＭ、Ｃ２Ｈ４を流量１ＳＣＣＭにて導入した。動作圧０．１ＴｏｒｒでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、バイアス−４００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００６１】
（２５） Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏ＋Ｎの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣＨ３）４を流量５ＳＣＣＭ、ＮＯ２を流量５ＳＣＣＭ、ＣＨ４を流量４ＳＣＣＭにて導入した。動作圧０．１ＴｏｒｒでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、バイアス−５００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００６２】
（２６）比較例として、原料ガスにＣＨ４を用い、流量１０ＳＣＣＭにて導入し、その他は（２１）と同一条件で、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、ＤＬＣ膜を７０オングストローム製膜した。
【００６３】
このようにして得られた各試料の密着力を、スクラッチ試験で評価し、その結果をビッカース硬さと共に表２に示す。また、形成された膜の化学分析によって測定された組成も併記した。
【００６４】
【表２】
【００６５】
表２に示される結果からスクラッチ力、耐久性ともに本発明の薄膜ヘッドが優れていることがわかる。
【００６６】
（実施例３）スパッタ法
（３１） 反応性ガスとしてＯ２ ＋Ｈ２ を用い、ＳｉＣをターゲットとした。動作圧１０−３Ｔｏｒｒで高周波スパッタ電力として５００Ｗを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、セルフバイアス−１５０Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００６７】
（３２） 反応性ガスとしてＯ２ ＋Ｎ２ ＋Ｈ２ を用い、ＳｉＣをターゲットとした。動作圧１０−３Ｔｏｒｒで高周波スパッタ電力として５００Ｗを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、セルフバイアス−１５０Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、アルミナ、パーマロイ、センダストまたは窒化鉄等に対する密着力が強く、耐久性に優れた薄膜ヘッドとその製造方法を実現でき、また、さらなる薄膜化が可能で、製造工程が少なく、しかも安価な薄膜ヘッドとその製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の薄膜ヘッド（ＭＲ薄膜ヘッド）の構成例を示す、断面概略構成図である。
【符号の説明】
１ 保護膜
２ 保護層
３ 上部磁極層
４ ギャップ
５ 下部磁極層
６ 絶縁層
７ 上部シールド層
８ ＭＲ素子
９ 下部シールド層
１０ 下地層
１１ 基材
１２ コイル
１３ 絶縁層
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導型磁気ヘッド、磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＭＲヘッド）、誘導型ヘッド部とＭＲ素子部とを有するＭＲ誘導型複合ヘッド等の各種薄膜磁気ヘッドと、その製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録における高密度化が進められている。これに伴ない、ハードディスク用のヘッドとして、磁極として軟磁性薄膜を用いる薄膜磁気ヘッドや、記録を誘導型ヘッドで行い、磁気抵抗効果を利用して再生を行うＭＲヘッドの開発が盛んに進められている。
【０００３】
ＭＲヘッドは、磁性材料を用いた読み取りセンサ部の抵抗変化により外部磁気信号を読み出すものである。ＭＲヘッドでは再生出力が記録媒体に対する相対速度に依存しないことから、線記録密度の高い磁気記録においても高い出力が得られるという特長がある。ＭＲヘッドでは、分解能を上げ、良好な高周波特性を得るために、通常、磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）を一対の磁気シールド膜で挟む構成（シールド型ＭＲヘッド）とされる。この場合、ＭＲヘッドは再生用ヘッドであるため、通常、記録を行うための誘導型ヘッド部をＭＲヘッド部と一体化したＭＲ誘導型複合ヘッドが用いられている。
【０００４】
ところで、薄膜ヘッドは通常、記録媒体上に空気のベアリング作用で浮上させ、ＣＳＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｓｔａｒｔ Ｓｔｏｐ）方式を採用するものが多く、高速回転する磁気ディスク上に、通常０．２〜２．０μｍ 程度の微少浮上量で保持されている。このため、ヘッドクラッシュやＣＳＳ摩耗に耐えるための表面強度、耐摩耗性が問題になる。耐摩耗性を向上させる試みも種々なされているが、例えば特開平４−２７６３６７号公報に記載記載されているように、磁気ヘッドスライダのレール上に保護皮膜を設けるといった手法が知られている。しかし、前記保護皮膜は厚さ２５０オングストローム以下のシリコンからなり、強度的に不十分である。また、磁性薄膜ヘッドを構成するアルミナと炭化チタンの焼結体基板、アルミナ絶縁層、パーマロイ、センダスト、窒化鉄等の軟磁性体薄膜などの構造体にこのようなシリコン皮膜を設けた場合、薄膜ヘッドと保護皮膜との密着性ないし接着性が不十分であるため、剥離が生じたり、耐摩耗性が十分に得られないといった問題を生じていた。
【０００５】
耐摩耗性を改善するための保護層として、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ダイヤモンド状カーボン薄膜（ＤＬＣ）等が知られている。しかし、これらを薄膜磁気ヘッドに使用しても耐久性の点で不十分である。
【０００６】
また、例えば特許第２５７１９５７号公報には酸化物表面に、アモルファスシリコン、アモルファスシリコンカーバイトのバッファ層を設け、さらにその上に炭素または炭素を主成分とする皮膜を設ける点について記載されている。しかし、このようにバッファ層を設けた保護層を薄膜ヘッドに適用しても、耐久性の点で未だ不十分である。また、保護皮膜を設ける工程の他バッファ層製膜工程が必要となり、製造時間や製造コストが増加すると共に、膜厚が厚くなってしまうため、低コスト化、量産性、記録密度の増大に対する要請がますます大きくなるハードディスク用磁気ヘッド分野において極めて不利である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、薄膜ヘッドの構成部材に対する密着力が強く、耐久性に優れた薄膜ヘッドとその製造方法を提供することである。
【０００８】
また他の目的は、さらなる薄膜化が可能で、製造工程が少なく、しかも安価な薄膜ヘッドとその製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１０）のいずれかの構成により達成される。
（１） 少なくとも記録媒体との対向表面に保護膜を有し、この保護膜が
式（Ｉ） ＳｉＣＸ ＨＹ ＯＺ ＮＷ
〔上記式（Ｉ）においてＸ，Ｙ，ＺおよびＷは原子比を表し、
Ｘ＝３〜２６
Ｙ＝０．５〜１３
Ｚ＝０．５〜６
Ｗ＝０〜６である〕
で表される組成を有する薄膜ヘッド。
（２） 前記対向表面に、酸化物基材、酸化物絶縁層および軟磁性金属層の端面が存在する上記（１）の薄膜ヘッド。
（３） 誘導型ヘッド部を有するか、誘導型ヘッド部とＭＲ素子部とを有する上記（１）または（２）の薄膜ヘッド。
（４） 薄膜ヘッドに負のバイアス電圧を印加し、
式（Ｉ） ＳｉＣＸ ＨＹ ＮＺ ＯＷ
〔上記式（Ｉ）においてＸ，Ｙ，ＺおよびＷは原子比を表し、
Ｘ＝３〜２６
Ｙ＝０．５〜１３
Ｚ＝０．５〜６
Ｗ＝０〜６である〕
で表される組成を有する保護膜を、少なくとも記録媒体との対向表面に気相成膜する薄膜ヘッドの製造方法。
（５） 前記バイアス電圧は、印加したＤＣ電源または印加した高周波電力により発生したセルフバイアスによって印加される上記（４）の薄膜ヘッドの製造方法。
（６） 前記保護膜をプラズマＣＶＤ法により形成する上記（４）または（５）の薄膜ヘッドの製造方法。
（７） 前記保護膜をイオン化蒸着法により形成する上記（４）または（５）の薄膜ヘッドの製造方法。
（８） 前記保護膜をスパッタ法により形成する上記（４）または（５）の薄膜ヘッドの製造方法。
（９） 前記対向表面が、酸化物基材、酸化物絶縁層、層間薄膜、軟磁性金属層を有する上記（４）〜（８）のいずれかの薄膜ヘッドの製造方法。
（１０）誘導型ヘッド部を有するか、誘導型ヘッド部とＭＲ素子部とを有する上記（４）〜（９）のいずれかの薄膜ヘッドの製造方法。
【００１０】
【作用】
本発明では、薄膜ヘッドの少なくとも記録媒体対向面、すなわち浮上面または摺動する面に所定の組成比のＳｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏ、あるいはこれにＮを含有する保護膜を形成する。この保護膜は薄膜磁気ヘッドにＤＣバイアス電圧、あるいはセルフバイアスを印加し、プラズマＣＶＤ法、イオン化蒸着法、スパッタ法などで形成することができる。
【００１１】
このようにして形成された保護膜は、ＴｉＮ，ＴｉＣＮを用いたものに比べ耐久性、耐磨耗性に優れ、また、ダイヤモンド状薄膜（ＤＬＣ）、あるいはこれにバッファ層を介したものに比較してアルミナ、パーマロイ、センダスト等の薄膜ヘッド構成部材に対する密着力が高く、耐久性が向上し、薄膜ヘッド自体の寿命を延ばす。また、中間層やバッファ層を設ける必要がないため、保護膜全体の厚みが薄くなり、コストダウンと生産効率の向上を図ることができ、保護膜のさらなる薄膜化を可能とし、記録密度の向上を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる薄膜ヘッドの具体的構成について詳細に説明する。
【００１３】
本発明の薄膜ヘッドは、少なくとも記録媒体対向面に保護膜を有するものである。この保護膜の組成は
式（Ｉ） ＳｉＣＸ ＨＹ ＯＺ ＮＷ
で表されるものである。上記式（Ｉ）においてＸ，Ｙ，ＺおよびＷは原子比を表し、
Ｘ＝３〜２６、
Ｙ＝０．５〜１３、
Ｚ＝０．５〜６、
Ｗ＝０〜６、
である。また、好ましくは
Ｘ＝１〜８
Ｙ＝１〜４
Ｚ＝０．５〜４、特に０．５〜２
Ｗ＝０〜４、特に０〜２
である。このうち、特に好ましくはＺ＋Ｗ＝０．５〜４、特に０．５〜３である。
【００１４】
Ｘが３未満であると、膜硬度が弱く不十分であり、Ｘが２６を超えると膜の内部応力が大きくなり、密着力が弱くなる。Ｙが０．５未満であると、膜硬度が弱く不十分であり、Ｙが１３を超えると、膜の硬度が不足する。また、Ｚが０．５未満であると、膜強度が弱く、ダメージを受けやすく、耐久性が不十分である。ＺとＷが６を超えると、膜密度と耐磨耗性が低下する。
【００１５】
その他、上記主成分の他Ｓ、Ｂ、Ｐ等の元素の少なくとも１種を全体の３ｗｔ％以下含んでいても良い。また、このような保護膜はアモルファス状態にあり、その膜厚は１〜５０ｎｍ、特に２〜２０ｎｍが好ましい。膜厚が１ｎｍ未満の場合には本発明の効果が低くなり、膜厚が５０ｎｍを超えると記録媒体とのギャップが増加し、特性が劣化してくる。通常、この保護膜のビッカース硬さはＨｖ＝６００〜４００程度、波長６３２ｎｍでの屈折率は１．５〜２．８程度である。
【００１６】
次に、本発明の薄膜ヘッドについて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の薄膜ヘッドの構成例を示した、断面概略構成図である。図示例の薄膜ヘッドは、本発明の保護膜１と、保護層２、上部磁極層３、ギャップ４、下部磁極層５、絶縁層６、上部シールド層７、ＭＲ素子８、下部シールド９、下地層１０、基体１１、コイル１２、絶縁層１３とを有する。
【００１８】
図示例の薄膜ヘッドは再生用のＭＲヘッド部と記録用の誘導型ヘッド部とを有する、いわゆるＭＲ誘導型複合ヘッドである。ここで、記録用の誘導型ヘッド部は、上部磁極層３と下部磁極層５、およびこれらに挟まれたギャップ４とコイル１２により構成される。ＭＲヘッド部は上部シールド層７と下部シールド層９、およびこれらに挟まれた絶縁層１３とＭＲ素子８により構成されている。そして、図示例では誘導型ヘッド部がいわゆるトレーリング側であり、ＭＲヘッド部がリーディング側である。
【００１９】
そして、通常保護層２はアルミナ等の非磁性材が、上部および下部磁極層３，５はパーマアロイ等の軟磁性材料が、上部および下部シールド層７，９はパーマアロイ、センダスト、窒化鉄等の軟磁性材料が、下地層１０にはアルミナ等の非磁性材料が使用される。
【００２０】
ＭＲ素子には、パーマロイやＮｉ−Ｃｏ合金の他、磁気抵抗効果を有する各種材料等を用いることができる。これらの中には熱処理温度を低くできるものもあり、ＭＲ素子膜を多層構成とする場合に特に好適である。多層構成のＭＲ膜としては、例えば、スピンバルブ型の人工格子多層膜（ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／ＦｅＭｎ、Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ／ＦｅＭｎ等）、反強磁性人工格子多層膜（ＮｉＦｅ／Ａｇ、Ｃｏ／Ａｇ等）などが挙げられる。
【００２１】
ＭＲ素子に接続されるリードには、ＴａやＷ等、ＭＲ膜に拡散しない材料を用いることが好ましい。絶縁層６，１３には、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＳｉＯ２ 等の各種セラミックスなど、通常の絶縁材料を用いることができる。また、アルティック（アルミナと炭化チタンの焼結体）等から構成される基体１１は、通常、磁気ヘッドのスライダに固定されるが、基体１１自体をスライダとして用いてもよい。
【００２２】
そして、これらの構造物が積層された薄膜ヘッド素体の少なくとも走行面または摺動する面、つまり磁気記録媒体（磁気ディスク）と対向する面（図では左側の紙面と垂直な面）に本発明の保護膜１が形成される。なお、保護膜１は薄膜ヘッド素体の少なくとも走行面または摺動する面に設けられていればよく、薄膜ヘッドの他の部分に保護膜を設ける必要はないが、保護膜の製膜方法、薄膜ヘッドの製造方法等の条件により他の部分に保護膜が付着したり、薄膜ヘッド全体の強度を向上させる等の点から他の部分に保護膜を設けることを妨げるものではない。
【００２３】
各部の寸法も特に限定されず、組み合わされる磁気記録媒体の構成などに応じて適宜決定すればよいが、通常、シールド層７，９は厚さ１〜５μｍ 、幅３０〜２００μｍ 、ＭＲ素子（磁気抵抗効果膜）８は厚さ５〜６０ｎｍ、幅１〜１０μｍ 、シールド層７，９とＭＲ素子８との距離は０．０３〜１．０μｍ 、誘導型ヘッド部の磁極層３，５は厚さ１〜５μｍ 、幅０．５〜１０μｍ 、トレーリング側のシールド層７と誘導型ヘッド部の下部磁極５との距離は０．２〜５μｍ である。
【００２４】
本発明の磁気ヘッドにおいて、ＭＲ素子の線形動作化の方式は特に限定されず、電流バイアス法、ハードフィルムバイアス法、ソフトフィルムバイアス法、形状バイアス法などの各種方式から適宜選択することができる。
【００２５】
本発明の磁気ヘッドは、通常、薄膜作製とパターン形成とによって製造される。各膜の形成には、スパッタ法、真空蒸着法等の気相被着法や、めっき法等を用いればよい。パターン形成は、選択エッチングや選択デポジションなどにより行なうことができる。
【００２６】
本発明の薄膜ヘッドは、上記図示例に限らず他の構造の薄膜ヘッドにも適用可能であり、例えば下部磁極と上部シールドとを共通のものとしたり、ＭＲ素子を用いない誘導型ヘッドのみの構成でもよい（以下ＭＲ素子を用いたものをＭＲ薄膜ヘッドと、誘導型ヘッドのみのものを誘導薄膜ヘッドという場合がある）。特に好ましくはアルミナと炭化チタンの焼結体、アルミナ、パーマロイ、センダストまたは窒化鉄の１種以上を有する複合材を用いた薄膜ヘッドであれば本発明の効果を好ましく得ることができる。
【００２７】
本発明の磁気ヘッドは、アーム等の従来公知のアセンブリーと組み合わせて使用される。
【００２８】
次に、薄膜ヘッドの製造方法を説明する。
本発明では、保護膜をプラズマＣＶＤ法により形成することが好ましい。プラズマＣＶＤ法については、例えば特開平４−４１６７２号等に記載されている。プラズマＣＶＤ法におけるプラズマは、直流、交流のいずれであってもよいが、交流を用いることが好ましい。交流としては数ヘルツからマイクロ波まで可能である。また、ダイヤモンド薄膜技術（総合技術センター発行）などに記載されているＥＣＲプラズマも使用可能である。
【００２９】
本発明では、プラズマＣＶＤ法としてバイアス印加プラズマＣＶＤ法を用いることが好ましい。バイアス印加プラズマＣＶＤ法では、薄膜ヘッドに負のバイアス電圧を印加する。この方法については、例えば Ｍ．Ｎａｋａｙａｍａ ｅｔ ａｌ， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ Ｉｎｔ． Ｅｄｉｔｉｏｎ Ｖｏｌ ９８ ６０７−６０９ （１９９０） 等に詳細に記載されている。また、バイアス電圧を印加せずにセルフバイアスを利用してもよい。交流電源であるプラズマ電源を装置の電極に接続するとプラズマが発生する。このプラズマは電子、イオン、ラジカルを含み、全体としては中性である。しかし、プラズマ電源の周波数がオーディオ波（ＡＦ）、高周波（ＲＦ）、マイクロ波（ＭＷ）になると、イオンと電子の移動度に差が生じるため、印加した電極側（通常、アースしない側）に負電圧状態を生じる。これをセルフバイアス電圧という。上記のバイアス電圧は、好ましくは−１０〜−２０００Ｖであり、より好ましくは−５０〜−１０００Ｖである。
【００３０】
保護膜をプラズマＣＶＤ法により形成する場合、原料ガスには、下記のグループに属する化合物を使用することが好ましい。すなわち、Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの組成を得る単独化合物としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルシクロシロキサン、ヘキサメトキシジシロキサン、ヘキサエトキシジシロキサン、トリエトキシビニルシラン、ジメチルエトキシビニルシラン、トリメトキシビニルシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメトキシメチルクロロシラン、ジメトキシメチルシラン、トリメトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、トリメトキシシラノール、ハイドロキシメチルトリメチルシラン、メトキシトリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、エトキシトリメトキシシラン等がある。これらは併用しても良く、これに他の化合物を併用しても良い。
【００３１】
また、Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏ＋Ｎの組成を得るには、上記原料ガスに加え、
Ｎ源として、Ｎ２
Ｎ＋Ｈ源として、ＮＨ３ 等、
Ｎ＋Ｏ源として、ＮＯ、ＮＯ２ 、Ｎ２ ＯなどＮＯｘ で表示できるＮとＯの化合物等を用いれば良い。
【００３２】
この他、Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ、Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋ＯあるいはＳｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｎを含む化合物等とＯ源あるいはＯＮ源やＮ源等とを組み合わせてもよく、
Ｏ源として、Ｏ２ 、Ｏ３ 等、
Ｃ＋Ｈ源として、ＣＨ４ 、Ｃ２ Ｈ４ 、Ｃ２ Ｈ６ 、Ｃ３ Ｈ８ 、Ｃ６ Ｈ６ 等の炭化水素等を用いても良い。
【００３３】
Ｓｉ、ＣおよびＨを含む化合物としては、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、ジエチルシラン、テトラエチルシラン、テトラブチルシラン、ジメチルジエチルシラン、テトラフェニルシラン、メチルトリフェニルシラン、ジメチルジフェニルシラン、トリメチルフェニルシラン、トリメチルシリル−トリメチルシラン、トリメチルシリルメチル−トリメチルシラン等があり、Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＮを有する化合物としては、３−アミノプロピルジエトキシメチルシラン、２−シアノエチルトリエトキシシラン、３−アリルアミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン等がある。これらは併用しても良く、シラン系化合物と炭化水素を用いても良い。
【００３４】
上記原料ガスの流量は原料ガスの種類に応じて適宜決定すればよい。動作圧力は、通常０．０１〜０．５Ｔｏｒｒ、投入電力は、通常１０Ｗ〜５ＫＷ程度が好ましい。
【００３５】
本発明ではまた、保護膜をイオン化蒸着法により形成することが好ましい。イオン化蒸着法は、例えば特開昭５８−１７４５０７号、特開昭５９−１７４５０８号公報等に記載されている。ただし、これらに開示された方法、装置に限られるものではなく、保護膜の原料用イオン化ガスの加速が可能であれば他の方式のイオン蒸着技術を用いても良い。
【００３６】
この場合の装置の好ましい例としては、例えば、実開昭５９−１７４５０７号に記載されたイオン直進型またはイオン偏向型のものを用いることができる。
【００３７】
イオン化蒸着法においては、真空容器内を１０−６Ｔｏｒｒ程度までの高真空とする。この真空容器内には交流電源によって加熱されて熱電子を発生するフィラメントが設けられ、このフィラメントを取り囲んで対電極が配置され、フィラメントとの間に電圧Ｖｄを与える。また、フィラメント、対電極を取り囲んでイオン化ガス閉じこめ用の磁界を発生する電磁コイルが配置されている。原料ガスはフィラメントからの熱電子と衝突して、プラスの熱分解イオンと電子を生じ、このプラスイオンはグリッドに印加された負電位Ｖａにより加速される。この、Ｖｄ，Ｖａおよびコイルの磁界を調整することにより、組成や膜質を変えることができる。本発明では、Ｖｄ＝１０〜５００Ｖ、Ｖａ＝−１０〜−５００Ｖ程度が好ましい。前記と同様薄膜ヘッドに加えるバイアスは負のバイアス電圧を印加する。バイアス電圧は、直流が好ましい。また、バイアス電圧を印加せずにセルフバイアスを利用してもよい。バイアス電圧は、前記同様好ましくは−１０〜−２０００Ｖであり、より好ましくは−５０〜−１０００Ｖである。
【００３８】
保護膜をイオン化蒸着法により形成する場合、原料ガスには、プラズマＣＶＤ法と同様のものを用いれば良い。上記原料ガスの流量はその種類に応じて適宜決定すればよい。動作圧力は、通常０．０１〜０．５Ｔｏｒｒ程度が好ましい。
【００３９】
本発明ではまた、保護膜をスパッタ法により形成することが好ましい。すなわち、Ａｒ、Ｋｒ等のスパッタ用のスパッタガスに加えて、Ｏ２ 、Ｎ２ 、ＮＨ３ 、Ｈ２ 等のガスを反応性ガスとして導入すると共に、Ｃ、Ｓｉ、ＳｉＯ２ 、Ｓｉ３ Ｎ４ 、ＳｉＣ等をターゲットとしたり、Ｃ、Ｓｉ、ＳｉＯ２ 、Ｓｉ３ Ｎ４ 、ＳｉＣの混成組成をターゲットとしたり、場合によっては、Ｃ、Ｓｉ、Ｎ、Ｏを含む２以上のターゲットを用いても良い。また、ポリマーをターゲットとして用いることも可能である。この様なターゲットを用いて高周波電力を加え、ターゲットをスパッタし、これを基板上に載置された薄膜ヘッド上にスパッタ堆積させることにより保護膜を形成する。なお、この場合も基板ないし薄膜ヘッドに加えるバイアスは負のバイアス電圧を印加する。バイアス電圧は、直流が好ましい。また、バイアス電圧を印加せずにセルフバイアスを利用してもよい。上記のバイアス電圧は、好ましくは−１０〜−２０００Ｖであり、より好ましくは−５０〜−１０００Ｖである。高周波スパッタ電力は、通常５０Ｗ〜２ＫＷ程度である。動作圧力は、通常１０−５〜１０−３Ｔｏｒｒが好ましい。
【００４０】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００４１】
（実施例１）プラズマＣＶＤ法
（１） Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＯを含む化合物の原料ガスとして、Ｓｉ（ＯＣＨ３）４と、ＣＨ４とを、それぞれ流量５ＳＣＣＭと、１０ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力０．０５Ｔｏｒｒで、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−４００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４２】
（２） Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＯを含む化合物の原料ガスとして、Ｓｉ（ＯＣＨ３）４と、ＣＨ４とをそれぞれ流量５ＳＣＣＭと、６ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力０．０５Ｔｏｒｒで、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−３５０Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４３】
（３） Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＯを含む化合物の原料ガスとしてＳｉＨ４と、ＣＯ２と、ＣＨ４とを、それぞれ流量２０ＳＣＣＭと、１０ＳＣＣＭと、５０ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力０．０５Ｔｏｒｒで、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−３００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４４】
（４） Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＯを含む化合物の原料ガスとして、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４を、流量５ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力０．０５Ｔｏｒｒで、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−４００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４５】
（５） Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＯを含む化合物の原料ガスとしてＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４と、Ｃ２Ｈ４とを、それぞれ流量５ＳＣＣＭと、５ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力０．０５Ｔｏｒｒで、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−４００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４６】
（６） Ｓｉ、Ｃ、ＨおよびＯを含む化合物の原料ガスとしてＳｉ（ＯＣＨ３）４を、流量５ＳＣＣＭにて導入した。プラズマ発生用の交流としてＲＦ５００Ｗを加え、動作圧力０．０５Ｔｏｒｒで、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−４００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４７】
（７）（１）において原料ガスをＳｉ、Ｃ、Ｈ、ＯおよびＮを含むものとした、すなわち、Ｓｉ（ＯＣＨ３）４を流量５ＳＣＣＭ、ＮＯ２を流量５ＳＣＣＭ、ＣＨ４を流量３ＳＣＣＭとした。
【００４８】
（８）（５）において、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、セルフバイアス−２００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００４９】
（９）また、（５）において、ＭＲ薄膜ヘッドの材料であるセンダスト（Ｆｅ：８５％、Ａｌ：５％、Ｓｉ：１０％）、パーマロイ（Ｎｉ：８０％、Ｆｅ：２０％）、アルティック、Ａｌ２Ｏ３の基板に、同一条件にて本発明のＳｉＣＨＯ膜を７０オングストローム成膜した。
【００５０】
（１０）比較例として、原料ガスにＣＨ４を用い、流量１０ＳＣＣＭにて導入し、その他は（１）と同一条件で、誘導薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、ＤＬＣ膜を７０オングストローム製膜した。
【００５１】
（１１）比較例として、原料ガスにＣＨ４を用い、流量１０ＳＣＣＭにて導入し、その他は（１）と同一条件で、ＭＲ薄膜ヘッドの材料であるセンダスト（Ｆｅ：８５％の基板に、ＤＬＣ膜を７０オングストローム製膜した。
【００５２】
このようにして得られた各試料の密着力を、以下に示すスクラッチ試験で評価し、その結果をビッカース硬さと共に表１に示す。また、形成された膜の化学分析によって測定された組成も併記した。
【００５３】
〔スクラッチ試験〕
ＲＨＥＳＣＡ社製のスクラッチ試験機ＳＲＣ−０２型を用いた。この時のダイヤモンド圧子は１００μｍとした。
【００５４】
さらに、誘導薄膜ヘッド、ＭＲ薄膜ヘッドについては５０，０００回のＣＳＳテスト後の絶縁破壊電圧を示した。この絶縁破壊電圧が高いほど、ＣＳＳ耐久性が高いことを表すことになる。
【００５５】
【表１】
表１に示される結果から、スクラッチ力、絶縁破壊電圧ともに本発明の薄膜ヘッドが優れていることがわかる。
【００５７】
（実施例２）イオン化蒸着法
（２１） Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣＨ３）４を流量５ＳＣＣＭ、ＣＨ４を流量６ＳＣＣＭにて導入した。動作圧０．１ＴｏｒｒでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、バイアス−５００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００５８】
（２２） Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣＨ３）４を流量５ＳＣＣＭにて導入した。動作圧０．１ＴｏｒｒでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、バイアス−５００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００５９】
（２３） Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４を流量５ＳＣＣＭ、Ｃ２Ｈ４を流量５ＳＣＣＭにて導入した。動作圧０．１ＴｏｒｒでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、バイアス−５００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００６０】
（２４） Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４を流量５ＳＣＣＭ、Ｃ２Ｈ４を流量１ＳＣＣＭにて導入した。動作圧０．１ＴｏｒｒでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、バイアス−４００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００６１】
（２５） Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏ＋Ｎの原料ガスとしてＳｉ（ＯＣＨ３）４を流量５ＳＣＣＭ、ＮＯ２を流量５ＳＣＣＭ、ＣＨ４を流量４ＳＣＣＭにて導入した。動作圧０．１ＴｏｒｒでＶａ＝−８０Ｖ、Ｖｄ＝＋４０Ｖを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、バイアス−５００Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００６２】
（２６）比較例として、原料ガスにＣＨ４を用い、流量１０ＳＣＣＭにて導入し、その他は（２１）と同一条件で、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動する面に、ＤＬＣ膜を７０オングストローム製膜した。
【００６３】
このようにして得られた各試料の密着力を、スクラッチ試験で評価し、その結果をビッカース硬さと共に表２に示す。また、形成された膜の化学分析によって測定された組成も併記した。
【００６４】
【表２】
表２に示される結果からスクラッチ力、耐久性ともに本発明の薄膜ヘッドが優れていることがわかる。
【００６６】
（実施例３）スパッタ法
（３１） 反応性ガスとしてＯ２ ＋Ｈ２ を用い、ＳｉＣをターゲットとした。動作圧１０−３Ｔｏｒｒで高周波スパッタ電力として５００Ｗを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、セルフバイアス−１５０Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００６７】
（３２） 反応性ガスとしてＯ２ ＋Ｎ２ ＋Ｈ２ を用い、ＳｉＣをターゲットとした。動作圧１０−３Ｔｏｒｒで高周波スパッタ電力として５００Ｗを加え、ＭＲ薄膜ヘッドの走行面または摺動面に、セルフバイアス−１５０Ｖにて７０オングストローム成膜した。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、アルミナ、パーマロイ、センダストまたは窒化鉄等に対する密着力が強く、耐久性に優れた薄膜ヘッドとその製造方法を実現でき、また、さらなる薄膜化が可能で、製造工程が少なく、しかも安価な薄膜ヘッドとその製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の薄膜ヘッド（ＭＲ薄膜ヘッド）の構成例を示す、断面概略構成図である。
【符号の説明】
１ 保護膜
２ 保護層
３ 上部磁極層
４ ギャップ
５ 下部磁極層
６ 絶縁層
７ 上部シールド層
８ ＭＲ素子
９ 下部シールド層
１０ 下地層
１１ 基材
１２ コイル
１３ 絶縁層
Claims (10)
- 少なくとも記録媒体との対向表面に保護膜を有し、この保護膜が
式（Ｉ） ＳｉＣＸ ＨＹ ＯＺ ＮＷ
〔上記式（Ｉ）においてＸ，Ｙ，ＺおよびＷは原子比を表し、
Ｘ＝３〜２６
Ｙ＝０．５〜１３
Ｚ＝０．５〜６
Ｗ＝０〜６である〕
で表される組成を有する薄膜ヘッド。 - 前記対向表面に、酸化物基材、酸化物絶縁層および軟磁性金属層の端面が存在する請求項１の薄膜ヘッド。
- 誘導型ヘッド部を有するか、誘導型ヘッド部とＭＲ素子部とを有する請求項１または２の薄膜ヘッド。
- 薄膜ヘッドに負のバイアス電圧を印加し、
式（Ｉ） ＳｉＣＸ ＨＹ ＮＺ ＯＷ
〔上記式（Ｉ）においてＸ，Ｙ，ＺおよびＷは原子比を表し、
Ｘ＝３〜２６
Ｙ＝０．５〜１３
Ｚ＝０．５〜６
Ｗ＝０〜６である〕
で表される組成を有する保護膜を、少なくとも記録媒体との対向表面に気相成膜する薄膜ヘッドの製造方法。 - 前記バイアス電圧は、印加したＤＣ電源または印加した高周波電力により発生したセルフバイアスによって印加される請求項４の薄膜ヘッドの製造方法。
- 前記保護膜をプラズマＣＶＤ法により形成する請求項４または５の薄膜ヘッドの製造方法。
- 前記保護膜をイオン化蒸着法により形成する請求項４または５の薄膜ヘッドの製造方法。
- 前記保護膜をスパッタ法により形成する請求項４または５の薄膜ヘッドの製造方法。
- 前記対向表面が、酸化物基材、酸化物絶縁層、層間薄膜、軟磁性金属層を有する請求項４〜８のいずれかの薄膜ヘッドの製造方法。
- 誘導型ヘッド部を有するか、誘導型ヘッド部とＭＲ素子部とを有する請求項４〜９のいずれかの薄膜ヘッドの製造方法。
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