JPH03233909A - 磁性薄膜、薄膜磁気ヘッド及び磁気記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁性薄膜、それを用いた薄膜磁気ヘッド及び
そのような薄膜磁気ヘッドを用いた磁気記憶装置に関す
る。

〔従来の技術〕

近年、磁気記憶装置に用いる記憶媒体は一段と高記録密
度となり、それに対応するために、書き込み読み出し用
の磁気ヘッドとして薄膜磁気ヘッドを搭載する装置が増
加してきた。現在では磁気ディスク装置、磁気テープ装
置を初め、家電品であるビデオ装置やＤＡＴ装置等のオ
ーディオ製品にまで幅広く薄膜磁気ヘッドが用いられて
いる。

このような薄膜磁気ヘッドの磁性膜として、例えば磁気
ディスク装置用の薄膜磁気ヘッドの磁性膜としてパーマ
ロイが広く使用されている。この磁性膜は、高周波で読
み書きを行なう際のスイッチング特性卆良好とするため
、優れた磁気特性が要求される。例えば、磁化困難軸方
向の保磁力を１０ｅ以下としなければならない。

また、優れた磁気特性を示す磁性膜として、特開昭６３
−２５４７０８には、窒素や酸素等のように磁性膜中の
金属元素と化学反応を起こし易い非金属の軽元素を含む
磁性膜が記載されてし）る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の薄膜磁気ヘッドは、ＬＳＩの製造技術を
用いて基板上にミクロンオーダーの大きさの磁性膜、絶
縁膜、コイル等を積層して製造されるため、数多くの工
程を経て製造される。そのため形成された膜に対してそ
の上の膜を形成する際に熱が加わることも少なくない。

そのため、磁性膜は熱に対して良好な磁気特性を安定に
保つものでなければならない。

しかしながら、上記従来の非金属の軽元素を含む磁性膜
の磁気特性は、熱的又は経時的な安定性が必ずしも十分
でないという問題があった。

本発明の目的は、熱的又は経時的に安定な磁気特性を保
つパーマロイ磁性膜を提供することにある。本発明の第
２の目的は、そのような磁性膜を有する薄膜磁気ヘッド
を提供することにある。本発明の第３の目的は、そのよ
うな薄膜磁気ヘッドを用いた磁気記憶装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、（１）非金属元素を含有するパーマロイか
らなり、比抵抗が２０μΩＱｍ以下であることを特徴と
する磁性薄膜により達成される。

上記第２の目的は、（２）上記１記載の磁性薄膜を有す
ることを特徴とする薄膜磁気ヘッドにより達成される。

上記第３の目的は、（３）磁気記憶媒体と、該磁気記憶
媒体を支持する手段と、上記２記載の薄膜磁気ヘッドと
、該薄膜磁気ヘッドを所望の位置に移動させるための手
段と、該磁気記憶媒体と該薄膜磁気ヘッドとの位置を相
対的に変化させるための手段とを有することを特徴とす
る磁気記憶装置により達成される。

本発明に用いる磁性薄膜は、Ｏ，Ｎ、Ｈ等の非金属の軽
元素を含有するパーマロイからなり、Ｆｅ１５〜２０重
量％、Ｎｉ８５〜８０重量％又はこれにＭｎ、　Ｔｉ、
　Ｚｒ、　Ｈｆ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｃｒ、　Ｍｏ、Ｗ
、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｎ等の元素の少なく
とも一種を１０原子％以下含むものが好ましい。上記非
金属元素の含有量は、０．０１〜１原子％の範囲である
ことが好ましい。

−，１− この磁性薄膜はスパッタリングにより製造されることが
好ましい。またその膜厚は０．１〜５〇−の範囲である
ことが好ましい。

〔作用〕

磁性薄膜の磁気特性が熱的又は経時的に不安定になるの
は、大きな要因として次の２つが考えられる。第１の要
因は、磁性膜成膜時に結晶内に歪や欠陥が生じ、加熱に
より又は経時的に歪や欠陥が矯正される時に、成膜時に
できた磁気的なバランスがくずれることが考えられる。

第２の要因としては、成膜時に不純物が結晶内に入り込
み、結晶構造に歪が生じ、熱を受けたときに不純物の結
晶内の位置がずれて磁気特性のバランスをくずしたり特
に不純物が窒素や酸素等の反応性が高い元素の場合、加
熱時に化学反応を起こし結晶内に新しい化合物ができた
りして磁気特性を劣化させることが考えられる。

本発明者は磁性膜の磁気特性の劣化を検討した結果、磁
気特性の熱安定性が磁性膜の比抵抗と密接な関係にある
ことを見出し、本発明をなすに至った。上記の磁気特性
劣化の要因は２つとも、成膜時に磁性膜の結晶周期性を
悪化させたことが、磁気特性を熱的に不安定にする原因
になっている。

比抵抗はこの結晶周期性を評価する方法の１つであるこ
とから、逆に比抵抗を制御することにより磁気特性が熱
的に安定な磁性膜にすることができる。

また比抵抗は結晶周期性を評価する非常に簡便な方法で
あり測定時間も短いことから磁性膜磁気特性の熱安定性
評価として非常に有効である。

〔実施例〕

パーマロイ磁性膜を有する薄膜磁気ヘッドを作製した例
を示す。基板１１はアルミナ系のセラミック基板を用い
、表面をポリッシングした後、下地膜１２としてアルミ
ナを５−の厚みにスパッタした。磁性膜１はロードロッ
ク式Ｒｆスパッタリング装置を用いてにより成膜した。

下地膜を有する基板はトレイにセットされ、前室で脱ガ
スのために真空中で２５０℃、３０分のプリベークを行
なった。その後所定の温度に加熱された基板はスバッタ
室に送られ、ヒーターでの加熱を受けながらスパッタが
行なわれた。スパッタガスは８％のＮ２ガスを含むＡｒ
ガスを用い、スパッタ中ガス圧は２．６　Ｘ　１０−’
ｔｏｒｒとした。Ｒｆ出力は２ｋＷとし、スパッタリン
グ中には磁性膜に磁気異方性をつけるためにスパッタ室
外部に設けられたヘルムホルツコイルにより基板に平行
に６０〜９０ガウスの直流磁場を加えた。ターゲットに
は、Ｆｅ組成が１８重量％のＦｅＮｉパーマロイを用い
た。上記条件の下で、スパッタリング時基板最高温度を
２５０℃、２７０℃、２９０℃として２／／ｆｆｌの磁
性膜をスパッタした。この状態の磁性膜の磁気特性を測
定した。磁性膜の磁化困難軸方向保磁力は全て目標の１
０ｅ以下になったが、比抵抗はスパッタ時基板最高温度
が２５０″Ｃのものが約２７μΩｃｍ、基板最高温度が
２７０℃のものが約２０μΩｃｍ、基板最高温度が２９
０℃のものが約１６μΩｃｍであった。なお、基板最高
温度が２７０℃又は２９０℃でスパッタした磁性膜中の
窒素量は０．２〜０．５ｆｉ子％の範囲にあった。

７− その後、従来と同様にスパッタリング法でアルミナのギ
ャップ膜２を０．４ＩＭの厚さに形成し、絶縁膜５とし
てポリイミド樹脂を回転塗布法により形成し、ホトレジ
スト法で所望の形状とし、コイルを形成するＣｕの導体
膜を２１／ｆｆｌの厚さに所望の形状に形成し、さらに
絶縁膜５をその上に回転塗布法で形成した。ギャップ膜
２の厚みがギャップ長となる。ギャップ長は０．２〜１
　、Ｏｔｒｍの範囲とすることが好ましい。

上部磁性膜３を２μの厚さに前記と同じ方法で形成し、
ついで従来と同様に２０７℃厚のアルミナの保護膜（図
示せず）をスパッタリング法で形成し、以下、従来と同
様にして薄膜磁気ヘッドを形成した。

この薄膜磁気ヘッドを、第３図に模式図として示した磁
気記憶装置にセットし、その特性を検討した。この磁気
記憶装置において、磁気記憶媒体（磁気ディスク）７は
、それを支持する支持具（図示せず）にスピンドル１０
で固定されている。

薄膜磁気ヘッド６は、アクチュエータ８とボイス８− コイルモータ９により磁気記憶媒体７上の所望の位置に
配置される。モータ（図示せず）により支持具を回転さ
せることにより磁気記憶媒体７を回転させ、薄膜磁気ヘ
ッド６によるリード、ライト特性を検討した。前記スパ
ッタリング時において、基板最高温度２７０℃及び２９
０℃において作成された磁性膜を有する薄膜磁気ヘッド
は、保磁力が低く、繰り返し使用しても良好なリード、
ライト特性を維持できた。

なお、上記と別に下地膜を有する基板上に磁性膜のみを
同じスパッタリング法により形成した試料について、磁
気特性を検討した。スパッタリング時の基板最高温度２
５０’Ｃ，２７０℃、２９０℃のそれぞれの磁性膜を有
する基板を真空中（↓Ｘ　１０　””ｔｏｒｒ以下）で
磁性膜の磁化容易軸方向に５０ガウスの直流磁場をかけ
ながら２５０℃、３０分の熱処理を加えた。この熱処理
前後の磁性膜の比抵抗の変化及び磁化困難軸方向の保磁
力を第２図（、）及び（ｂ）に示す。基板最高温度が２
５０℃の磁性膜の比抵抗２１は２７μΩｃＩ１１から２
２μΩｃｍに著しく減少し、磁化困難軸方向の保磁力２
４は１００以下から７０ｅ程度となり、面内磁気異方性
が劣化する。

一方、基板最高温度が２７０℃の磁性膜の比抵抗２２は
、熱処理しても２０μΩ帥からの減少はｌμΩｃｍ以下
であり、磁化困難軸方向の保磁力２５は０．２０ｅ程度
増加しただけであった。また。

基板最高温度が２９０℃の磁性膜の比抵抗２３は、熱処
理しても変化はなく、磁化困難軸方向の保磁力２６は０
．１００程度下がり、磁気異方性はむしろよくなった。

なお、磁性膜の比抵抗の制御は、最高基板温度を制御し
て行なう方法の他に、スパッタガス中のＮ２ガス混合量
の制御、スパッタリング時のガス圧の制御、Ｒｆ出力の
制御等の方法によって行なうことができる。これらの方
法を変化させて得た磁性膜も、比抵抗が２０μΩｃｍ以
下のものは、２５０℃、３０分の熱処理に対して安定な
磁気特性を示した。

〔発明の効果〕

以上説明したように、磁性薄膜の比抵抗と磁気特性の熱
安定性は密接な相関がある。非金属元素を含むパーマロ
イ磁性薄膜の場合、比抵抗を２０μΩＣｍ以下に制御す
ることによって磁気特性の熱安定性を極めて良好なもの
とすることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の薄膜磁気ヘッドの断面図
、第２図は、本発明を説明するための磁性膜の熱処理前
後における比抵抗及び磁化困難軸方向保磁力の変化を示
す図、第３図は１本発明の一実施例の磁気記録装置の模
式図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．非金属元素を含有するパーマロイからなり、比抵抗
   が２０μΩｃｍ以下であることを特徴とする磁性薄膜。
2. ２．請求項１記載の磁性薄膜を有することを特徴とする
   薄膜磁気ヘッド。
3. ３．磁気記憶媒体と、該磁気記憶媒体を支持する手段と
   、請求項２記載の薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッド
   を所望の位置に移動させるための手段と、該磁気記憶媒
   体と該薄膜磁気ヘッドとの位置を相対的に変化させるた
   めの手段とを有することを特徴とする磁気記憶装置。