JP3585917B2 - 薄膜磁気ヘッド、その製造方法及びそれを用いた磁気ディスク装置 - Google Patents
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Description
上記の特開平10−275308号公報の保護膜は厚さ約70Å程度であり、これ以上では十分な耐食性と耐摩耗性を発揮できるが、高密度化には保護膜の厚さをできるだけ薄くしてスペーシングを極力低下しなければならないが、これ以下の厚さではSiが含まれているためと思われるが耐食性が満足できず保護膜の厚さを更に薄くすることができなかった。
(A)(i)SiCXHYOZNWFTBUPV
(ここにX=0.5〜26、Y=0.5〜13、Z=0〜6、W=0〜6、T=0〜6、U=0〜1、及びV=0〜1)
及び(ii)SiHYOZNWFTBUPV
(ここにY=0.0001〜0.7、Z=0〜6、W=0〜6、T=0〜6、U=0〜1、及びV=0〜1)
から選択した化学結合し且つ硬度が高く非常に緻密な下層と、
(B)CHaObNcFdBePf
(ここにa=0〜0.7、b=0〜1、c=0〜1、d=0〜1、e=0〜1、及びf=0〜1)
よりなるダイヤモンド様薄膜の上層とを保護膜として気相成膜することにより、耐食性と耐摩耗性を高く保持しながら全膜厚を従来の限界であった約70Åを40Å、さらには30Å以下にまで薄くすることを可能にしたものである。
一方上層を形成する方法にはプラズマCVD法やイオン化蒸着法等の負バイアス印加気相成膜法(CVD法)等が許容される。
下層保護膜
この保護膜の下層に使用できる材料の組成は下記式
(i)SiCXHYOZNWFTBUPV
で表されるものである。すなわちSiCXHYを必須とし、他の成分は任意成分であり、X=0.5〜26、Y=0.5〜13、Z=0〜6、W=0〜6、T=0〜6、U=0〜1、及びV=0〜1である。このうち好ましいものはX=1〜8、Y=0.8〜4である。
これに代わって保護膜の下層に使用できる材料の組成は下記式
(ii)SiHYOZNWFTBUPV
で表されるものである。すなわち、SiHYを必須とし、他の成分は任意成分であり、Y=0.0001〜0.7、Z=0〜6、W=0〜6、T=0〜6、U=0〜1、及びV=0〜1である。このうち好ましいものはY=0.01〜0.2である。
上記式(ii)においてYが0.0001未満であると、膜強度が弱く不十分であり、Yが0.7を超えると、膜の強度が不足する。ZとWとTが6を超えると、膜密度と耐摩耗性が低下する。
保護膜の上層に使用するアモルファスのダイヤモンド様薄膜は
式CHaObNcFdBePf
で表される組成を有し、Cを必須とし、原子比でa=0〜0.7、b=0〜1、c=0〜1、d=0〜1、e=0〜1、及びf=0〜1である。
炭化水素を原料とするプラズマCVD法、イオン化蒸着法、ECRプラズマCVD等の気相成膜法によれば一般に水素がa=0.05〜0.7含有される。、しかしカーボンターゲットを用いて ホローカソード方式(FCVA)、スパッタ方式等でダイヤモンド様薄膜を形成すれば水素を含まない上層を形成することも可能である。
なお、図1ではMR誘導型複合ヘッドの例を示したが、MR素子8に代えてより感度の高いGMR(Giant Magnetoresistive)構造、TMR(Tunneling Junction Magnetoresistive)構造、CPP(Current Perpendicular Plane)構造を用いることも可能である。
次に、薄膜磁気ヘッドの少なくとも保護すべき面、つまり記録媒体と対向する面に保護膜を形成する方法を説明する。本発明では、プラズマCVD法については、例えば特開平4−41672号公報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)等に記載されているECRプラズマも使用可能である。
本発明ではまた下層保護膜をイオン化蒸着法等が使用できる。イオン化蒸着法は、例えば特開昭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。
上層保護膜であるDLC膜は、下層と同様にプラズマCVD法、イオン化蒸着法、フォローカソード法、ECRプラズマCVD法等により形成できるほか、スパッタ法でも形成することができる。
DLC膜をプラズマCVD法により形成する場合、例えば特開平4−41672号公報等に記載されている方法により成膜することができる。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使用可能である。また、ダイヤモンド薄膜技術(総合技術センター発行)等に記載されているECRプラズマも使用可能である。また、バイアス電圧を印加してもよい。
C及びHを含有する化合物として、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、エチレン、プロピレン等の炭化水素が挙げられる。
C+H+Oを含む化合物としては、CH3OH、C2H5OH、HCHO、CH3COCH3等がある。
C+H+Nを含む化合物としては、シアン化アンモニウム、シアン化水素、モノメチルアミン、ジメチルアミン、アリルアミン、アニリン、ジエチルアミン、アセトニトリル、アゾイソブタン、ジアリルアミン、エチルアミン、MMH、DMH、トリアリルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリフェニルアミン等がある。
この他、上記の化合物、O源あるいはON源、N源、H源、F源、B源、P源等とを組み合わせてもよい。
下層の成膜法1(プラズマCVD法)
(試料1)Si、C及びHを含む化合物の原料ガスとして、Si(CH3)4と、C2H4とをそれぞれ流量8SCCMと、20SCCM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6.66Paで、MR薄膜磁気ヘッドの走行面に、セルフバイアス−400Vにて5Å成膜した。
(試料4)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13.3PaでVa=−80V、Vd=+40Vを加え、MR薄膜磁気ヘッドの走行面に、バイアス−500Vにて5Å成膜した。
下層の上にDLC1及びDLC2膜は自己バイアスRFプラズマCVD法により次の条件で成膜した。
DLC1
原料ガス:C2H4(0.017Pa・m3・s-1)
電源:RF
動作圧:66.5Pa
投入電力:500W
成膜レート:100nm/min
膜組成:CH0.21
膜厚:20〜25Å
DLC2
原料ガス:C2H4とN2(0.085Pa・m3・s-1)
電源:RF
動作圧:66.5Pa
投入電力:500W
成膜レート:100nm/min
膜組成:CH0.25O0.03N0.08
膜厚:15Å
DLC3
DLC3膜はフォローカソード法により成膜した。
膜組成は炭素単一であり、膜厚20Åであった。
各層の組み合わせは表1の示すとおりであった。
比較のため薄膜磁気ヘッドの走行面に下層にSiのスパッタによる成膜を15〜25Åの厚さが得られるまで行った。
その上に上記DLC1及びDLC2を表1に示した組み合わせ及び厚さで成膜した。
これらの結果を表1に示す。ここにCSSはスタート/ストップを100×104回行い読み取り不良が発生した不良個数(1000個当たり)を100回の試験で平均した値である。
また耐食性は、加速試験として試料を80℃に加熱した純水に48時間浸漬後に、読み取り不良が発生した不良個数(1000個当たり)を100回の試験で平均した値である。
これに対して本発明の実施例では下層に上記A(i)または(ii)の下層を使用したため耐久性及び耐食性が大幅に向上し、膜厚40Å以下、さらには30Å以下でもMRヘッドの保護膜として使用が可能となるため、スペーシングロスが大幅に低下し、そのため記録密度が非常に高い記録媒体に対して十分使用できることが分かる。
1” 上層(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 基体
12 導電コイル
13 絶縁層
21 磁気記録媒体
22 磁気ヘッド装置
22A スライダ支持部
22B アーム部
22C スライダ
23 筐体
24 スピンドルモータ
25 固定軸
26 ベアリング
27 スライダ
28 駆動部
29 記録媒体対向面
30 薄膜磁気ヘッド
100 基体
Claims (10)
- 磁気抵抗効果素子を含むヘッド部を備える薄膜磁気ヘッドにおいて、少なくとも前記ヘッド部の記録媒体に対向する面が原子比で表して
(A)式(i)SiCXHYOZNWFTBUPV
(ここにX=0.5〜26、Y=0.5〜13、Z=0〜6、W=0〜6、T=0〜6、U=0〜1、及びV=0〜1)
及び式(ii)SiHYOZNWFTBUPV
(ここにY=0.0001〜0.7、Z=0〜6、W=0〜6、T=0〜6、U=0〜1、及びV=0〜1)
で表される組成を有する薄膜から選択した下層と、
(B)式CHaObNcFdBePf
(ここにa=0〜0.7、b=0〜1、c=0〜1、d=0〜1、e=0〜1、及びf=0〜1)
で表される組成を有するダイヤモンド様薄膜の上層との気相成膜層で保護されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 下層と上層の全厚が40Å以下である請求項1の薄膜磁気ヘッド。
- 下層の厚さが20Å以下、上層の厚さが20Å以下である請求項1の薄膜磁気ヘッド。
- (A)式(i)SiCXHYOZNWFTBUPV
(ここにX=0.5〜26、Y=0.5〜13、Z=0〜6、W=0〜6、T=0〜6、U=0〜1、及びV=0〜1)
及び式(ii)SiHYOZNWFTBUPV
(ここにY=0.0001〜0.7、Z=0〜6、W=0〜6、T=0〜6、U=0〜1、及びV=0〜1)
で表される組成を有する薄膜から選択した下層と、
(B)式CHaObNcFdBePf
(ここにa=0〜0.7、b=0〜1、c=0〜1、d=0〜1、e=0〜1、及びf=0〜1)
で表される組成を有するダイヤモンド様薄膜の上層とが形成されるように、前記薄膜磁気ヘッドの少なくとも記録媒体との対向表面に気相成膜する薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 下層の厚さが20Å以下、上層の厚さが20Å以下となるように成膜される請求項4の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 薄膜磁気ヘッドに負のバイアス電圧を印加して気相成膜を実施する請求項4の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 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6の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 前記請求項1〜3の薄膜磁気ヘッドを備えた少なくとも1つのスライダを有する磁気ディスク装置。
- 磁気抵抗効果素子はMR型、GMR型、TMR型、またはCPP型の磁気抵抗効果素子である前記請求項1〜3のいずれかの薄膜磁気ヘッド。
- 薄膜磁気ヘッドは磁気抵抗効果素子としてMR型、GMR型、TMR型、またはCPP型の磁気抵抗効果素子を含む請求項4〜7のいずれかの薄膜磁気ヘッドの製造方法。
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