JPH06184733A - Highly corrosion resistant metal and its production and application - Google Patents

Highly corrosion resistant metal and its production and application

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JPH06184733A
JPH06184733A JP22546493A JP22546493A JPH06184733A JP H06184733 A JPH06184733 A JP H06184733A JP 22546493 A JP22546493 A JP 22546493A JP 22546493 A JP22546493 A JP 22546493A JP H06184733 A JPH06184733 A JP H06184733A
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紀之 大中
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Abstract

PURPOSE:To form a metallic film having extremely high purity and excellent corrosion resistance by ionizing metal and separating this metal to a single mass number, then depositing the ions on a substrate so as not to generate sputtering. CONSTITUTION:Powder of Fe2O3 is put into a recess 21 in the bottom of a discharge chamber 20 and while gaseous CCl4 is supplied from a hole for gas introduction of the discharge chamber 20, microwaves are introduced by a magnetron 22 into the discharge chamber 20 to form high-density CCl4 discharge plasma. The Fe2O3 is heated by the discharge plasma and is made into the ions of Fe by a plasma chemical reaction with the CCl4. An ion beam 1 is drawn out through a slit 5 by an acceleration electrode. The Fe ions of 56 mass number are mass separated and are taken out by an electromagnet 28 for 90 deg. deflection mass sepn. The Fe ions are passed through a deceleration lens 27 and the surface of the substrate 2 in a film forming chamber 25 kept under a high vacuum degree is irradiated with these ions from a perpendicular direction. The thin film of the pure iron having >=99.99% purity and the excellent corrosion resistance is formed on the surface of the substrate 2 heated by a heater 26.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、新規な高耐食性を付与
した金属材料に関し、特に、磁性材料の耐食性向上や構
造材料の高信頼性確保に適応できる製法とその装置及び
その用途に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel metallic material having a high corrosion resistance, and more particularly to a manufacturing method, an apparatus therefor, and an application thereof which can be applied for improving the corrosion resistance of a magnetic material and ensuring high reliability of a structural material.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属薄膜の作成法としては、溶液中から
の電界効果あるいは化学反応を用いためっき法(電着
法),蒸発源の金属を加熱して真空中で成膜する真空蒸
着法,金属のターゲットを気体粒子等で叩き出し成膜す
るスパッター法等がある。溶液中からの電着法の場合は
水溶液中の不純物イオンが膜中に入り込むことと物理的
安定性に乏しいこと、真空蒸着法では蒸着工程中に不純
物気体分子を巻き込むことにより、純度の高い金属膜を
形成するには技術的に問題がある。一方、イオンビーム
デポジション法(IBD法)は上記手法のような問題が
なく、均一で不純物の少ない薄膜形成が可能であること
が知られている。
2. Description of the Related Art As a method for forming a metal thin film, a plating method (electrodeposition method) using a field effect or a chemical reaction from a solution, a vacuum vapor deposition method for heating a metal of an evaporation source to form a film in a vacuum , There is a sputtering method in which a metal target is tapped with gas particles to form a film. In the case of the electrodeposition method from the solution, the impurity ions in the aqueous solution enter the film and the physical stability is poor, and in the vacuum deposition method, the impurity gas molecules are involved in the deposition process, so that the metal of high purity is obtained. There are technical problems in forming the film. On the other hand, it is known that the ion beam deposition method (IBD method) does not have the problem as in the above method and can form a uniform thin film with a small amount of impurities.

【0003】また、金属の純度を向上させる方法として
フローティングゾーンメルティング法(浮遊帯溶融法)
が知られている。
A floating zone melting method (floating zone melting method) is used as a method for improving the purity of metal.
It has been known.

【0004】IBD法として特開昭60−231924号公報,
特開昭61−87871 号公報が知られている。前者は純度9
9.9% のFeを蒸発源として蒸発させるとともに窒素
ガス及び酸素ガスを同時にイオン化して基板に照射して
鉄磁性膜を形成する方法、後者は有機金属化合物又は金
属化合物蒸気に電子ビーム又はイオンビームを照射し基
体表面にその金属又は合金を堆積させる方法が開示され
ている。
An IBD method is disclosed in JP-A-60-231924.
Japanese Patent Laid-Open No. 61-87871 is known. The former has a purity of 9
A method of evaporating 9.9% Fe as an evaporation source and simultaneously ionizing nitrogen gas and oxygen gas to irradiate a substrate to form an iron magnetic film, the latter is an electron beam or an ion in an organic metal compound or a metal compound vapor. A method of irradiating a beam to deposit the metal or alloy on the surface of the substrate is disclosed.

【0005】イオンビーム金属表面処理装置や半導体デ
バイス製作用イオン打ち込み装置、あるいはイオンビー
ムデポジション装置,加速器などで用いられるイオン源
装置では、『電子・イオンビームハンドブック(第2
版)』(日本学術振興会第132委員会編,日刊工業新
聞社,昭和61年発行)の203頁図6.26に記載さ
れているフリーマン型イオン源のように、所望の金属イ
オンと同じ元素を含んだ物質を加熱機構の備わったるつ
ぼ内に挿入し、るつぼを加熱することで所望の金属イオ
ン元素を含んだ金属蒸気を発生,放電室に送り込んで金
属イオンを含んだ放電プラズマを作成する方法が知られ
ている。
In the ion source apparatus used in the ion beam metal surface treatment apparatus, the ion implantation apparatus for semiconductor device fabrication, the ion beam deposition apparatus, the accelerator, etc.
Version) "(edited by the 132nd Committee of the Japan Society for the Promotion of Science, published by Nikkan Kogyo Shimbun, 1986), as in the Freeman type ion source described in Fig. 6.26 on page 203. Insert a substance containing an element into a crucible equipped with a heating mechanism, and heat the crucible to generate metal vapor containing the desired metal ion element, and send it to the discharge chamber to create discharge plasma containing metal ions. It is known how to do it.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、IBD法で
は、金属イオンビームを発生させ薄膜とする手法が開発
されておらず、純金属の薄膜を生成するには、金属イオ
ンを発生させるための金属化合物の選定と金属イオンを
基板側に引きだすのに適した形状のプラズマ室が必要で
ある。
However, in the IBD method, a method of generating a metal ion beam to form a thin film has not been developed, and in order to form a pure metal thin film, a metal for generating a metal ion is required. A plasma chamber with a shape suitable for selecting compounds and extracting metal ions to the substrate side is required.

【0007】更に、実用に耐える耐食性を付与させるた
めには成膜条件の設定が必要である。
Further, it is necessary to set the film forming conditions in order to impart corrosion resistance that can withstand practical use.

【0008】現在、金属のうち例えば鉄は高純度化する
ことにより耐食性が増すことがフロートゾーン法で作成
された鉄厚膜で検討され始めているが、磁気ヘッド膜の
ような薄膜としては実用化には至っていない。このよう
に、腐食しにくい金属薄膜の作成手法については十分な
知見が得られておらず、このために磁性膜の基本構成元
素である金属薄膜の高耐食化は困難である。
At present, among metals, iron, for example, is starting to be examined for iron thick films prepared by the float zone method to increase corrosion resistance by high purification, but it is put to practical use as a thin film such as a magnetic head film. Has not reached. As described above, sufficient knowledge has not been obtained regarding a method of forming a metal thin film that is resistant to corrosion, and thus it is difficult to increase the corrosion resistance of the metal thin film that is a basic constituent element of the magnetic film.

【0009】更に、従来技術では、所望の金属イオンを
安定に長時間発生させるためには、高温で耐熱性と化学
的安定度に優れたるつぼを必要とし、かつ、金属蒸気の
圧力を一定に保つために、るつぼの温度を精度良く制御
する必要があった。その結果、イオン源装置の構成が複
雑となり、イオン源の小型化が図れず、更に、高耐食膜
の形成が困難であった。
Further, in the prior art, in order to stably generate desired metal ions for a long time, a crucible excellent in heat resistance and chemical stability at high temperature is required, and the pressure of metal vapor is kept constant. In order to keep it, it was necessary to control the temperature of the crucible with high precision. As a result, the structure of the ion source device is complicated, the ion source cannot be downsized, and it is difficult to form a high corrosion resistant film.

【0010】本発明の目的は、耐食性の優れた金属又は
合金とその製法及びその製造装置、更に高感度で読出し
できる磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置を提供する
にある。
It is an object of the present invention to provide a metal or alloy having excellent corrosion resistance, a method for manufacturing the same, a manufacturing apparatus therefor, and a magnetic disk device equipped with a magnetic head capable of reading with high sensitivity.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、単一質量数の
金属よりなり、純度が99.99% 以上であることを特
徴とする高耐食性金属にある。
The present invention resides in a metal having a single mass number and a purity of 99.99% or more, and a high corrosion resistant metal.

【0012】更に、本発明は、純度が99.99% 以上
で、結晶粒径が5nm以下であることを特徴とする高耐
食性金属にある。
Further, the present invention is a high corrosion resistant metal characterized by a purity of 99.99% or more and a crystal grain size of 5 nm or less.

【0013】更に、本発明は、基体表面に金属薄膜を有
する部材において、前記薄膜は単一質量数よりなる金属
又は単一質量数の複数の金属の組合せよりなる合金から
なることを特徴とする高耐食性部材にある。
Further, according to the present invention, in the member having the metal thin film on the surface of the substrate, the thin film is made of a metal having a single mass number or an alloy made of a combination of a plurality of metals having a single mass number. It has high corrosion resistance.

【0014】更に、本発明は、基体表面に金属薄膜を有
する部材において、前記薄膜は堆積方向に最稠密面に堆
積しており、結晶粒径0.5μm 以下であることを特徴
とする高耐食性部材にある。
Further, according to the present invention, in the member having the metal thin film on the surface of the substrate, the thin film is deposited on the densest surface in the deposition direction, and the crystal grain size is 0.5 μm or less, which is high corrosion resistance. It is in the member.

【0015】更に、本発明は、金属をイオン化し、該イ
オン化した金属を単一質量数に分離し、該分離した単一
質量数の金属をスパッタリングが生じないように加速し
て堆積させることを特徴とする高耐食性金属の製法にあ
る。
Further, the present invention comprises ionizing the metal, separating the ionized metal into a single mass number, and accelerating and depositing the separated single mass number of metal such that sputtering does not occur. It is in the production method of the characteristic high corrosion resistant metal.

【0016】更に、本発明は、金属をイオン化し、該イ
オン化した金属を単一質量数に分離し、該質量分離した
単一質量数の金属を1〜200eVに加速して堆積させ
ることを特徴とする高耐食性金属の製法にある。
Further, the present invention is characterized in that the metal is ionized, the ionized metal is separated into a single mass number, and the mass separated single mass number of metal is accelerated to 1 to 200 eV and deposited. It is in the manufacturing method of highly corrosion resistant metal.

【0017】更に、本発明は、複数の金属をイオン化
し、該イオン化した金属を各々単一質量数に分離し、該
分離した単一質量数の金属を実質的にスパッタリングが
生じないように加速して堆積させるとともに、複数種の
個々の単一質量数の金属を同一金属毎に交互に堆積させ
ることを特徴とする高耐食性金属の製法にある。
Further, the present invention ionizes a plurality of metals, separates each of the ionized metals into a single mass number, and accelerates the separated single mass number of metals to substantially prevent sputtering. And a method of producing a metal having a high corrosion resistance, characterized in that a plurality of kinds of individual metals having a single mass number are alternately deposited for each same metal.

【0018】更に、本発明は、基体表面に金属薄膜を形
成する部材の製法において、イオン化した金属を単一質
量数に分離し、該分離した単一質量数の金属を実質的に
スパッタリングが生じないように加速して前記基体表面
に堆積させることを特徴とする高耐食性部材の製法にあ
る。
Further, according to the present invention, in the method for producing a member for forming a metal thin film on the surface of a substrate, ionized metal is separated into a single mass number, and the separated single mass number of metal is substantially sputtered. The method for producing a highly corrosion resistant member is characterized by accelerating so as not to deposit and depositing on the surface of the substrate.

【0019】更に、本発明は、基体表面に金属薄膜を形
成する部材の製法において、イオン化した金属を実質的
にスパッタリングが生じないように加速して堆積させる
ことを特徴とする高耐食性部材の製法にある。
Further, according to the present invention, in the method of manufacturing a member for forming a metal thin film on the surface of a substrate, a method of manufacturing a highly corrosion resistant member characterized by accelerating and depositing ionized metal so that sputtering is not substantially generated. It is in.

【0020】本発明は、基体上に金属を堆積させる金属
イオン打込み室、前記金属イオンを形成させる放電室、
該金属イオンを加速させるイオン加速電源、該加速した
金属イオンを前記金属イオン打込み室に導入するイオン
ビーム輸送用配管、前記金属イオンを前記配管内に高速
に加速して導入する引出し電源、該高速で導入された金
属イオンを質量分離する質量分離電磁石及び該質量分離
された金属イオンを減速する引出し電圧制御レンズを備
えたことを特徴とする金属の製造装置にある。電磁石は
電流の切換えスイッチング手段を有すること、金属イオ
ン打込み室は前記基体を保持する基体保持手段に前記基
体を加熱するヒータを有するものである。
The present invention is a metal ion implantation chamber for depositing a metal on a substrate, a discharge chamber for forming the metal ions,
An ion acceleration power source for accelerating the metal ions, an ion beam transport pipe for introducing the accelerated metal ions into the metal ion implantation chamber, an extraction power source for accelerating and introducing the metal ions into the pipe at high speed, 2. An apparatus for producing metal, comprising: a mass separation electromagnet for mass-separating the metal ions introduced in 1 .; and an extraction voltage control lens for decelerating the mass-separated metal ions. The electromagnet has a switching means for switching current, and the metal ion implantation chamber has a substrate holding means for holding the substrate and a heater for heating the substrate.

【0021】更に、本発明は、セラミック基板上に、磁
気シールド膜,下部ギャップ膜,磁区制御膜,磁気抵抗
効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵
抗効果膜,シャント膜,ソフト膜及び前記磁気抵抗効果
膜に信号検出電流を流す一対の電極を順次有する磁気抵
抗効果型磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置であっ
て、前記膜の少なくとも1つは単一の質量数を有する金
属,複数の元素からなる該元素が単一の質量数である合
金又は化合物のいずれかよりなることを特徴とする磁気
ディスク装置にある。
Further, according to the present invention, on a ceramic substrate, a magnetic shield film, a lower gap film, a domain control film, a magnetoresistive effect film for converting a magnetic signal into an electric signal by using a magnetoresistive effect, a shunt film, A magnetic disk device equipped with a magnetoresistive magnetic head having a pair of electrodes for sequentially passing a signal detection current through a soft film and the magnetoresistive film, wherein at least one of the films has a single mass number. A magnetic disk device is characterized in that it is made of metal, an alloy composed of a plurality of elements, or an alloy or compound having a single mass number.

【0022】更に、本発明は、磁気抵抗効果を用いて磁
気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前
記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電
極と、前記磁気抵抗効果膜の磁区を制御する磁区制御層
とを有する磁気抵抗効果型磁気ヘッドを搭載した磁気デ
ィスク装置であって、前記磁気抵抗効果膜は単一の質量
数を有する金属又は複数の金属からなり該金属が単一の
質量数である合金からなることを特徴とする磁気ディス
ク装置にある。
Further, according to the present invention, a magnetoresistive effect film for converting a magnetic signal into an electric signal by using a magnetoresistive effect, a pair of electrodes for supplying a signal detection current to the magnetoresistive effect film, and A magnetic disk device equipped with a magnetoresistive effect magnetic head having a magnetic domain control layer for controlling magnetic domains of a magnetoresistive film, wherein the magnetoresistive film is made of a metal having a single mass number or a plurality of metals. The magnetic disk device is characterized in that the metal is made of an alloy having a single mass number.

【0023】更に、本発明は、外部磁化を感知し磁化方
向を変化させる磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜
に電流を流すための一対の電極と、前記磁気抵抗効果膜
の磁区を制御する磁区制御層とを有する磁気抵抗効果型
磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置であって、前記
磁気抵抗効果膜は粒状晶の微細結晶粒よりなり、その堆
積面が所望の一つの面指数を有する金属又は合金からな
ることを特徴とする磁気ディスク装置にある。
Further, according to the present invention, a magnetoresistive effect film that senses external magnetization and changes the magnetization direction, a pair of electrodes for flowing a current through the magnetoresistive effect film, and a magnetic domain of the magnetoresistive effect film are controlled. A magnetic disk device having a magnetoresistive effect type magnetic head having a magnetic domain control layer for controlling the magnetoresistive effect film, wherein the magnetoresistive effect film is composed of fine crystal grains of granular crystals, and the deposition surface thereof has one desired surface index. A magnetic disk device is characterized by being made of a metal or an alloy.

【0024】更に、本発明は、磁気抵抗効果を用いて磁
気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前
記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電
極と、前記磁気抵抗効果膜の磁区を制御する磁区制御層
とを有する再生ヘッド部分と、第1磁極と、前記第1磁
極と一方で接し他方でギャップを形成する第2磁極と、
前記磁極間を捲回するコイルとを有し、コイルに流れる
電流を磁化に変換する記録ヘッド部分とを基本構成とす
る記録再生分離型薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気ディス
ク装置であって、前記磁気抵抗効果膜は5〜100nm
の厚さを有する粒状晶の金属又は合金からなることを特
徴とする磁気ディスク装置にある。
Further, according to the present invention, a magnetoresistive effect film for converting a magnetic signal into an electric signal by using a magnetoresistive effect, a pair of electrodes for supplying a signal detection current to the magnetoresistive effect film, and A reproducing head portion having a magnetic domain control layer for controlling magnetic domains of the magnetoresistive film; a first magnetic pole; and a second magnetic pole which is in contact with the first magnetic pole on one side and forms a gap on the other side,
A magnetic disk device equipped with a recording / reproducing separated thin-film magnetic head having a coil for winding between the magnetic poles and a recording head portion for converting a current flowing through the coil into a magnetization, which is a basic structure. Resistance effect film is 5-100nm
The magnetic disk device is characterized by being formed of a granular crystal metal or alloy having a thickness of.

【0025】[0025]

【作用】本発明は、金属原子をイオン化後、金属イオン
の引き出し電圧をスパッターやインプランテーションが
生じない程度に低下させ、成膜する基板周辺の気体分子
密度を制限することにより達成される。
The present invention is achieved by ionizing metal atoms and then lowering the extraction voltage of the metal ions to the extent that sputtering or implantation does not occur and limiting the gas molecule density around the substrate on which the film is formed.

【0026】このイオン運動エネルギーは基板温度が常
温付近である場合では200eV以下好ましくは10〜
200eVであることが必要である。また、成膜室の気
体分子は窒素,酸素,二酸化炭素,水、等で構成される
が、これらの分圧を低下させること即ち排気装置によっ
て好ましくは10-4Pa以下、より好ましくは10-7
a以下の高真空とする気体密度を低下させることが高耐
食金属を作成させるための重要な手段である。
This ion kinetic energy is 200 eV or less, preferably 10 to 10 when the substrate temperature is near room temperature.
It needs to be 200 eV. Further, gas molecules of the film forming chamber is nitrogen, oxygen, carbon dioxide, water, is composed of such, preferably by reducing these partial pressures i.e. exhaust device 10 -4 Pa or less, more preferably 10 - 7 P
Reducing the gas density of a high vacuum of a or less is an important means for producing a highly corrosion resistant metal.

【0027】また、IBD法での合金作成については、
金属同位体イオン照射時、あるいは金属同位体イオン照
射後に、加熱することにより合金化であることを発見し
た。その成膜時の温度とイオン運動エネルギーの関係
は、鉄とニッケルの場合、合金比率が1対4では200
℃,20〜100eVでパーマロイ膜とすることができ
ることがわかった。基板温度は200〜300℃とする
ことによりパーマロイ材のFe,Niを交互に数原子層
以内に堆積させると同時に合金化できる。
Regarding the alloy production by the IBD method,
It was discovered that alloying occurs by heating during irradiation of metal isotope ions or after irradiation of metal isotope ions. The relationship between the temperature at the time of film formation and the ion kinetic energy is 200 for iron and nickel when the alloy ratio is 1: 4.
It was found that a permalloy film can be formed at 20 to 100 eV at a temperature of ° C. By setting the substrate temperature to 200 to 300 ° C., Fe and Ni of the permalloy material can be alternately deposited within several atomic layers and simultaneously alloyed.

【0028】上記金属薄膜作成手段により作成した金属
薄膜の腐食性が抑えられる機構について検討したとこ
ろ、金属薄膜表面の結晶構造が単一結晶方位面のみから
なること、及び金属表面が1ミクロン以下の微小な結晶
集合体で構成されており欠陥が少ないことがわかった。
これらのことから、腐食を進行させる酸素,水,ハロゲ
ンを含むアニオンと金属との反応が、規則性の高い表面
構造ではそれら分子,イオンの侵入を防ぎ、腐食反応を
抑制しているものと考えられる。
When the mechanism for suppressing the corrosiveness of the metal thin film formed by the above-mentioned means for forming a metal thin film was examined, it was found that the crystal structure of the surface of the metal thin film was composed of only a single crystal orientation plane, and It was found that it was composed of minute crystal aggregates and had few defects.
From these facts, it is considered that the reaction between the anion containing oxygen, water, and halogen, which promotes corrosion, and the metal prevents the invasion of those molecules and ions in the highly ordered surface structure and suppresses the corrosion reaction. To be

【0029】特に、本発明の具体例として、導電性基板
上に鉄薄膜が形成されており、該鉄薄膜の表面が実質的
に(110)面からなり、その製法として鉄をイオン化
し、10V〜200Vの加速電圧で、導電性基板上に鉄
イオンを照射し、鉄原子を堆積させること、鉄同位体を
有する鉄原子から、一種類の鉄同位体を選択的にイオン
化し、10V〜200Vの加速電圧で、導電性基板上に
単一質量数の鉄イオンを照射し、鉄原子を堆積させるこ
と、鉄原子を堆積させる基板周辺の気体分子と浮遊する
鉄以外の原子の密度が3×1012個/cm3 以下である雰
囲気中で鉄イオンを照射し、鉄原子を堆積させること、
鉄イオンを照射し堆積させる基板の温度を300℃以
下、特に200℃以下とすることによって得られる。
In particular, as a specific example of the present invention, an iron thin film is formed on a conductive substrate, and the surface of the iron thin film is substantially composed of (110) planes. Irradiating iron ions on a conductive substrate at an accelerating voltage of ~ 200 V to deposit iron atoms, and selectively ionize one type of iron isotope from iron atoms having iron isotopes. By irradiating a conductive substrate with iron ions of a single mass number at an acceleration voltage of 3 to deposit iron atoms, the density of the gas molecules around the substrate on which the iron atoms are deposited and the atoms other than floating iron are 3 ×. Irradiating iron ions in an atmosphere of 10 12 pieces / cm 3 or less to deposit iron atoms,
It can be obtained by setting the temperature of the substrate on which iron ions are irradiated and deposited to 300 ° C. or lower, particularly 200 ° C. or lower.

【0030】加速電圧が高くなると粒状晶と柱状晶が混
在し、更に体心立方格子においては(110)/(11
0)+(211)の面比率が小さくなると腐食量が多くな
る。
When the accelerating voltage is increased, granular crystals and columnar crystals are mixed, and in the body-centered cubic lattice, (110) / (11
The smaller the (0) + (211) surface ratio, the greater the amount of corrosion.

【0031】(110)の面比率は50%以上が好まし
く、いずれの格子においても最稠密面を100%とする
のが最も好ましいが、50以上とすることによって耐食
性は高められる。更に、鉄原子の同位体をイオン化後、
鉄イオンの引き出し電圧をスパッターやインプランテー
ションが生じない程度に低下させ、成膜する基板周辺の
気体分子密度を制限するものであるが、このイオン引き
出し電圧は基板温度が常温付近である場合では200V
以下が好ましい。特に、10〜100Vが好ましい。ま
た、成膜室の気体分子は窒素,酸素,二酸化炭素,水、
等で構成されるが、これらの分圧を低下させること即ち
排気装置によって気体密度を低下させることが高耐食性
鉄を作成させるための重要な手段である。
The (110) plane ratio is preferably 50% or more, and most preferably the densest plane is 100% in any lattice, but if it is 50 or more, the corrosion resistance is enhanced. Furthermore, after ionizing the isotope of the iron atom,
The extraction voltage of iron ions is reduced to the extent that spattering or implantation does not occur, and the gas molecule density around the substrate on which a film is formed is limited. This ion extraction voltage is 200 V when the substrate temperature is around room temperature.
The following are preferred. Particularly, 10 to 100 V is preferable. The gas molecules in the film forming chamber are nitrogen, oxygen, carbon dioxide, water,
Etc., but reducing the partial pressure of these, that is, reducing the gas density by the exhaust device is an important means for producing highly corrosion resistant iron.

【0032】更に、本発明は磁石によって特定の質量数
の鉄イオンを基板に向うようにしたその製造装置にあ
る。
Further, the present invention resides in an apparatus for producing iron ions having a specific mass number by using a magnet.

【0033】上記鉄薄膜作成手段により作成した鉄薄膜
の腐食性が抑えられる機構について検討したところ、鉄
薄膜表面の結晶構造が(110)面のみからなる体心立
方格子であること、及び鉄表面が1ミクロン以下(特に
0.01〜0.5μm)の微小な結晶集合体で構成されて
おり欠陥が少ないことがわかった。これらのことから、
腐食を進行させ酸素,水,ハロゲンを含むアニオンの鉄
との反応が、規則性の高い表面構造ではそれら分子,イ
オンの侵入を防ぎ、腐食反応を抑制しているものと考え
られる。
When the mechanism of suppressing the corrosiveness of the iron thin film formed by the iron thin film forming means was examined, it was found that the crystal structure of the iron thin film surface was a body-centered cubic lattice consisting only of (110) planes, and the iron surface Was composed of minute crystal aggregates of 1 micron or less (especially 0.01 to 0.5 μm), and it was found that there were few defects. from these things,
It is considered that the reaction of anions containing oxygen, water, and halogen with iron, which promotes corrosion, prevents the invasion of those molecules and ions in the highly ordered surface structure and suppresses the corrosion reaction.

【0034】Feイオン源としてはFe23,Fe
34,FeCl3,FeOH3等のFe化合物が好まし
く、キャリアガスにはCCl4 ガスが好ましい。薄膜の
堆積には10-4Pa以上の超高真空中で行うのが好まし
い。
Fe 2 O 3 , Fe as the Fe ion source
Fe compounds such as 3 O 4 , FeCl 3 and FeOH 3 are preferable, and CCl 4 gas is preferable as the carrier gas. The thin film is preferably deposited in an ultrahigh vacuum of 10 −4 Pa or higher.

【0035】本発明のIBD法は金属,合金及び酸化
物,窒化物,炭化物等無機化合物を形成することができ
るが、自然界に存在する元素の中で最も含有量の多い質
量数のものを堆積するのが好ましい。存在量の最も多い
主な元素の質量数はMg24,Al27,Si28,T
i48,V51,Cr52,Mn55,Fe56,Ni58,
Cu63,Zr90,Nb93,Mo98,Ru102,
Ag107,Hf180,Ta181,W184であ
る。
The IBD method of the present invention can form inorganic compounds such as metals, alloys and oxides, nitrides, carbides, etc., but deposits the one with the highest mass number among the elements existing in nature. Preferably. The mass numbers of the main elements with the highest abundance are Mg24, Al27, Si28, T
i48, V51, Cr52, Mn55, Fe56, Ni58,
Cu63, Zr90, Nb93, Mo98, Ru102,
Ag107, Hf180, Ta181 and W184.

【0036】本発明のIBD法はその用途として磁気抵
抗効果型磁気ヘッドの磁気抵抗効果膜の形成に最も大き
な効果が得られるものであるが、特に磁気抵抗効果膜と
してFe−Ni系合金(パーマロイ)そのもの、又は、
従来のスパッタリング,蒸着,電気メッキ等によって形
成したパーマロイ膜上に本発明のIBD法によって高純
度で、質量数58,面指数(110)の10nm以下の
厚さのFe薄膜を形成させるものである。
The application of the IBD method of the present invention is most effective in forming a magnetoresistive effect film of a magnetoresistive effect type magnetic head. In particular, a Fe--Ni alloy (permalloy) is used as the magnetoresistive effect film. ) Itself, or
An Fe thin film having a high purity and a mass number of 58 and a surface index (110) of 10 nm or less is formed on a permalloy film formed by conventional sputtering, vapor deposition, electroplating or the like by the IBD method of the present invention. .

【0037】他の応用例として、書込み用薄膜磁気ヘッ
ドの下部,上部磁性膜,巻線コイル等の形成,VLSI
用のSi基板上のコンタクトホールのバリア層を有する
電極配線のTiN等からなるバリア層の形成に有効であ
る。
As another application example, the lower and upper magnetic films of a thin film magnetic head for writing, formation of an upper magnetic film, a winding coil, VLSI
It is effective for forming a barrier layer made of TiN or the like for the electrode wiring having the barrier layer for the contact hole on the Si substrate for use in the application.

【0038】[0038]

【実施例】 (実施例1)図1は金属イオンビームを発生させるイオ
ンビームデポジション装置の構成図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a configuration diagram of an ion beam deposition apparatus for generating a metal ion beam.

【0039】図2に示すイオン源装置は、発振周波数が
2.45GHzのマイクロ波放電により鉄イオンを発生
させるマイクロ波イオン源装置のブロック図である。
The ion source device shown in FIG. 2 is a block diagram of a microwave ion source device for generating iron ions by microwave discharge having an oscillation frequency of 2.45 GHz.

【0040】窒化硼素を材料として作られた大きさ20
mm×30mm×50mmの放電室1内の底面に、直径20m
m,深さ1mmの凹部分21を作り、この凹部分21に平
均粒径が10μmの鉄酸化物(Fe23)粉末3を50
0mg挿入した。該放電室4の片側には導電性を有する蓋
4をとりつけ、そこには開口大きさが2mm×50mmであ
るイオン引出しスリット5を設けた。放電室4領域には
磁場コイル6にて磁場強度900Gausの磁場を印加する
とともに、放電室4にガス導入孔7より、四塩化炭素
(CCl4)ガスを毎分0.5cc導入した。
Size 20 made of boron nitride
20m in diameter on the bottom of the discharge chamber 1 of mm × 30mm × 50mm
A concave portion 21 having a depth of 1 mm and a depth of 1 mm is formed, and 50 μm of iron oxide (Fe 2 O 3 ) powder 3 having an average particle diameter of 10 μm is formed in the concave portion 21.
0 mg was inserted. A conductive lid 4 was attached to one side of the discharge chamber 4, and an ion extraction slit 5 having an opening size of 2 mm × 50 mm was provided therein. A magnetic field having a magnetic field strength of 900 Gaus is applied to the region of the discharge chamber 4 by the magnetic field coil 6, and carbon tetrachloride is introduced into the discharge chamber 4 through the gas introduction hole 7.
(CCl 4 ) gas was introduced at 0.5 cc / min.

【0041】発振周波数が2.45GHz であるマグネ
トロン22より発生した周波数が2.45GHz ,出力
が300Wのマイクロ波電力を導波管21を通じ放電室
4に導いた。この結果、放電室4内に高密度の四塩化炭
素(CCl4)放電プラズマ9が発生した。導電性を有す
るスリット5の電位をイオン加速電源15により+30
kVとし、イオン引出し第1電極11の電位を電源12
により−3kVとし、かつ、イオン引出し第2電極13
の電位を接地電位として、放電室4内で作成した四塩化
炭素(CCl4)放電プラズマ9よりイオンビーム1を引
出した。
Microwave power having a frequency of 2.45 GHz and an output of 300 W generated from the magnetron 22 having an oscillation frequency of 2.45 GHz was introduced into the discharge chamber 4 through the waveguide 21. As a result, a high-density carbon tetrachloride (CCl 4 ) discharge plasma 9 was generated in the discharge chamber 4. The potential of the slit 5 having conductivity is set to +30 by the ion acceleration power supply 15.
The electric potential of the first electrode 11 for extracting ions is set to kV
To −3 kV, and the ion extracting second electrode 13
The ion beam 1 was extracted from the carbon tetrachloride (CCl 4 ) discharge plasma 9 created in the discharge chamber 4 with the potential of 1 as the ground potential.

【0042】図2のマイクロ波イオン源20を、図1に
示すイオン打ち込み装置にとりつけ、イオン源20で発
生したイオンのデポジションを行った。図1のイオン打
ち込み装置は、図2で示したマイクロ波イオン源20と
導波管21,マグネトロン22,マグネトロン電源(図
示せず),イオン引出し第1電極11,引出し電源1
2,イオン引出し第2電極13,イオンビーム輸送用真
空配管23,90゜偏向質量分離用電磁石28,真空排
気ポンプ10,イオン打ち込み室25,基板2,基板2
を加熱するヒータ26,基板保持手段29,基板2を取
り換えるための基板ロードロック室24,レンズシステ
ム27,絶縁碍子30,反射型高エネルギー電子線回折
31,エレクトロンガン32,バルブ33,イオンビー
ムモニタ34、他イオン電流測定用コレクタ電極,イオ
ン電流測定用電流計とよりなる。マイクロ波イオン源を
図1の条件で動作させて、放電室4内で作成した四塩化
炭素(CCl4)放電プラズマ9より加速電圧30kVで
引出したイオンビーム1を、90゜偏向質量分離用電磁
石28の磁場強度を走査して質量分離し、イオン電流測
定用コレクタ電極に流れたイオン電流を測定したとこ
ろ、56Fe+ イオンビームが得られることが明らかとな
った。イオン源の放電室4内に挿入した鉄酸化物(Fe
23)粉末3はガス導入孔7より導入したCCl4 ガス
が高密度の四塩化炭素(CCl4 )放電プラズマ9によ
り加熱されるとともに、加熱された鉄酸化物(Fe
23)粉末3がCCl4 ガスプラズマとプラズマ化学反
応により56Fe+ イオンが発生した。
The microwave ion source 20 shown in FIG. 2 was attached to the ion implantation apparatus shown in FIG. 1 to deposit the ions generated by the ion source 20. The ion implantation apparatus shown in FIG. 1 includes a microwave ion source 20, a waveguide 21, a magnetron 22, a magnetron power supply (not shown), an ion extraction first electrode 11, an extraction power supply 1 shown in FIG.
2, ion extraction second electrode 13, ion beam transport vacuum pipe 23, 90 ° deflection mass separation electromagnet 28, vacuum exhaust pump 10, ion implantation chamber 25, substrate 2, substrate 2
Heater 26 for heating the substrate, substrate holding means 29, substrate load lock chamber 24 for replacing the substrate 2, lens system 27, insulator 30, reflective high-energy electron diffraction 31, electron gun 32, bulb 33, ion beam monitor. 34, another ion current measuring collector electrode, and an ion current measuring ammeter. The microwave ion source is operated under the conditions shown in FIG. 1, and the ion beam 1 extracted at a accelerating voltage of 30 kV from the carbon tetrachloride (CCl 4 ) discharge plasma 9 created in the discharge chamber 4 is used as a 90 ° deflection mass separation electromagnet. The magnetic field strength of 28 was scanned to perform mass separation, and the ion current flowing through the collector electrode for ion current measurement was measured, and it was revealed that a 56 Fe + ion beam was obtained. Iron oxide (Fe) inserted in the discharge chamber 4 of the ion source
2 O 3) powder 3 with CCl 4 gas introduced from the gas introducing hole 7 is heated by a high density of carbon tetrachloride (CCl 4) discharge plasma 9, heated iron oxide (Fe
56 Fe + ions were generated in the 2 O 3 ) powder 3 by the plasma chemical reaction with the CCl 4 gas plasma.

【0043】本実施例では、鉄イオンを発生させるため
にFe23粉末を使用したが、他の構造の酸化物(Fe3
4,FeO2など)や鉄の炭化物(FeCなど),ハロ
ゲン化物(FeCl2,FeCl3,FeCl2・H2Oな
ど),水酸化物(Fe(OH)3など),金属窒化物(Fe
4など),有機金属化合物(Fe(OCH3)3など),金
属合金物質(Fe−Zr,FeS2 など)でも同様の効
果があり、これらの材料を用いてもよい。
In this example, Fe 2 O 3 powder was used to generate iron ions, but an oxide (Fe 3 O 3 ) having another structure was used.
O 4 , FeO 2 etc.), iron carbides (FeC etc.), halides (FeCl 2 , FeCl 3 , FeCl 2 .H 2 O etc.), hydroxides (Fe (OH) 3 etc.), metal nitrides ( Fe
Etc. N 4), an organometallic compound (Fe (OCH 3), etc. 3), a metal alloy material (Fe-Zr, etc. FeS 2) even has the same effect, it may be used these materials.

【0044】まず、イオン源20においてFe23+C
Cl4 ガス放電をおこし、引出し電源16を用いて引出
し電圧Vext =20kVで引出し、電流量5mAのイオ
ンビーム18を発生させた。このイオンビームを偏向半
径50cm,偏向角度90度の質量分離電磁石28を用い
て質量分離し、質量数56のFeイオンを取り出した。
イオン源20の電位は加速電源17により種々変化させ
た。質量分離電磁石28は真空配管23を管の周囲に添
って3分割した鞍型のもので構成した。
First, in the ion source 20, Fe 2 O 3 + C
Cl 4 gas discharge was performed, and an ion beam 18 with a current amount of 5 mA was generated by using an extraction power source 16 and extracting with an extraction voltage Vext = 20 kV. The ion beam was mass-separated using a mass-separation electromagnet 28 having a deflection radius of 50 cm and a deflection angle of 90 degrees, and Fe ions having a mass number of 56 were taken out.
The potential of the ion source 20 was variously changed by the acceleration power supply 17. The mass separation electromagnet 28 is a saddle type in which the vacuum pipe 23 is divided into three along the circumference of the pipe.

【0045】質量分離させた鉄イオンをイオン減速レン
ズ27を通過させ、エネルギーをイオン源における加速
電位まで減速し、直径が400mmφの成膜室25の下部
に取り付けたフランジ29より真空度を2×10-6Pa
に保った成膜室25に導入した。
The mass-separated iron ions are passed through the ion deceleration lens 27 to decelerate the energy to the acceleration potential of the ion source, and the degree of vacuum is set to 2 × from the flange 29 attached to the lower portion of the film forming chamber 25 having a diameter of 400 mmφ. 10 -6 Pa
It was introduced into the film forming chamber 25 maintained at

【0046】成膜室25内には、加熱機能付き基板保持
機構29に、基板ロードロック室24より直径が2イン
チのSi(100)基板2を導入,薄膜を成膜すべき表
面を下向けにして、その表面が図に示すように水平方向
の位置になるように保持した。
In the film forming chamber 25, a Si (100) substrate 2 having a diameter of 2 inches is introduced into the substrate holding mechanism 29 with a heating function from the substrate load lock chamber 24, and the surface on which a thin film is to be formed faces downward. Then, it was held so that its surface was in a horizontal position as shown in the figure.

【0047】加熱機能26付き基板保持機構に取り付け
た基板背面に位置するハロゲンランプヒータ26に通電
を行い、シリコン基板温度を300℃に保った。
The halogen lamp heater 26 located on the back surface of the substrate attached to the substrate holding mechanism with the heating function 26 was energized to keep the silicon substrate temperature at 300 ° C.

【0048】このようにして水平方向に配置された直径
2インチのシリコン基板2に対し直角に方向より、質量
分離されたFeイオンを60分照射した。その結果、(1
10)結晶方向にエピタキシャル成長した純鉄の薄膜を得
ることができた。その時の膜の直径は20mmで膜厚は5
00nmであった。
Thus, the Fe ion mass-separated was irradiated for 60 minutes from the direction perpendicular to the silicon substrate 2 having a diameter of 2 inches arranged horizontally. As a result, (1
10) A pure iron thin film epitaxially grown in the crystal direction was obtained. At that time, the diameter of the film is 20 mm and the film thickness is 5
It was 00 nm.

【0049】本実施例においては、鉄イオンのエネルギ
ーを50〜500eVとしたが、イオンビームデポジシ
ョン法により薄膜が堆積すればそれ以上でも差し支えな
い。イオンのエネルギーが低ければ薄膜はより緻密で平
滑な面が得られる。
In the present embodiment, the energy of iron ions is set to 50 to 500 eV, but it may be higher if the thin film is deposited by the ion beam deposition method. If the ion energy is low, the thin film will have a more dense and smooth surface.

【0050】表1は、鉄薄膜の形成条件と、その薄膜を
食塩水中に浸漬させ、鉄膜の電位をカソードからアノー
ドへと掃引して得た分極特性から計算された腐食速度を
示す。本発明で得られた成膜条件での腐食速度を示す腐
食電流密度は、他の条件で成膜された鉄と比較して、1
/10以下に腐食電流、すなわち腐食速度が低減してい
ることがわかった。膜の結晶粒径は20nm以下であっ
た。
Table 1 shows the conditions for forming the iron thin film and the corrosion rate calculated from the polarization characteristics obtained by immersing the iron thin film in saline and sweeping the potential of the iron film from the cathode to the anode. The corrosion current density indicating the corrosion rate under the film forming conditions obtained by the present invention is 1 compared with iron formed under other conditions.
It was found that the corrosion current, that is, the corrosion rate was reduced to / 10 or less. The crystal grain size of the film was 20 nm or less.

【0051】特に、イオン運動エネルギーが200eV
以下であるイオンビームデポジション法による成膜条件
が、高耐食性付与に適していることがわかった。好まし
くは蒸着によるイオン運動エネルギーより高い1eV以
上、特に10eV以上のエネルギーによって堆積させる
ことにより高耐食性薄膜が得られる。
Particularly, the ion kinetic energy is 200 eV.
It was found that the following film forming conditions by the ion beam deposition method are suitable for imparting high corrosion resistance. A highly corrosion-resistant thin film can be obtained by depositing with an energy of 1 eV or more, particularly 10 eV or more, which is higher than the ion kinetic energy of vapor deposition.

【0052】上記鉄の表面における結晶方位をX線回折
装置により調べたところ、本発明では表1中のNo.7〜
10においては、α鉄の稠密面である(110)面が選
択的に配向しており、かつ、(110)面がほぼ表面か
ら垂直方向を向いている、すなわち、(110)単結晶
に類似した多結晶構造であることがわかった。
The crystal orientation on the surface of the iron was examined by an X-ray diffractometer.
In (10), the (110) plane, which is a dense surface of α-iron, is selectively oriented, and the (110) plane is oriented substantially perpendicular to the surface, that is, similar to a (110) single crystal. It was found to have a polycrystalline structure.

【0053】更に、各鉄表面における鉄以外の元素分布
をグロー放電質量分析器により測定したところ、第1表
中の4番から10番においては、従来法のNo.1〜3の
鉄以外の元素量の1/100以下の検出量であり、この
不純物量の低減効果も寄与していることがわかった。
Further, the distribution of elements other than iron on the surface of each iron was measured by a glow discharge mass spectrometer. As a result, in Nos. 4 to 10 in Table 1, other than No. 1 to 3 of the conventional method, It was found that the amount detected was 1/100 or less of the amount of elements, and that the effect of reducing this amount of impurities also contributed.

【0054】図3は、本発明で作成した鉄薄膜と、市販
されている99.5% の鉄を25℃の0.001M 食塩
水中に浸漬して測定した分極曲線を示す。市販されてい
る99.5%の鉄の腐食電流密度は2×10-2A/m2
あるのに対して、本発明のイオンビーム法で作成された
鉄膜の腐食電流密度は、引出電圧がNo.8の100Vの
場合にはその約10分の1に、更に引出電圧がNo.10
の50Vの場合にはその約100分の1と著しく低下し
ていることがわかった。これらの本発明の薄膜は質量数
56の鉄が99.999% 以上の高純度のものであっ
た。
FIG. 3 shows polarization curves measured by immersing the iron thin film prepared according to the present invention and commercially available 99.5% iron in 0.001 M saline solution at 25 ° C. The corrosion current density of commercially available 99.5% iron is 2 × 10 −2 A / m 2 , whereas the corrosion current density of the iron film prepared by the ion beam method of the present invention is When the voltage is 100V, which is No. 8, it is about 1/10 of that and the extraction voltage is No. 10.
It was found that in the case of 50 V, it was remarkably reduced to about 1/100 of that. These thin films of the present invention had a high purity of 99.999% or more of iron having a mass number of 56.

【0055】[0055]

【表1】 [Table 1]

【0056】図4は同じく25℃の0.001M H2
4水溶液中に浸漬して測定した分極曲線である。Fe
99.5%及び99.99%はいずれも市販のもの、RR
H6000及び8000は各々フローテングゾーンメ
ルテングによって得た前者が5ナイン、後者が7ナイン
の純度のFeである。高純度化によって耐食性が向上す
ることは明らかであるが、本発明のNo.8及び10の如
く高純度化と面指数を特定の方向に形成させることによ
りより高耐食化されることが明らかである。
FIG. 4 also shows 0.001MH 2 S at 25 ° C.
It is a polarization curve measured by immersing in an O 4 aqueous solution. Fe
99.5% and 99.99% are both commercially available, RR
RH 6000 and 8000 are Fe having a purity of 5 nines and the latter having a purity of 7 nines obtained by Floating Zone Melting, respectively. Although it is clear that the corrosion resistance is improved by the high purification, it is clear that the corrosion resistance is further improved by forming the high purification and the plane index in a specific direction as in Nos. 8 and 10 of the present invention. is there.

【0057】図5は成膜時到達真空度と不純物濃度、図
6は同じく食塩水中での腐食量及び図7は不純物濃度と
腐食量との関係を示す線図である。図5に示すように、
真空度を高めることによって酸素、他の金属元素等の不
純物が急激に低下し、特に10-5Paでは1.5×10
-3個程度である。また、図6に示すように10-5Paで
は腐食量は102μg/cm2であり、そのときの不純物量
は図7に示すように1015個/cm2程度である。特に、
不純物量として3×1012個/cm2以下では急激に腐食
量が低下し、真空度として10-7Pa以上とするのが好
ましい。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the degree of vacuum reached during film formation and the impurity concentration, FIG. 6 is the amount of corrosion in saline solution, and FIG. 7 is the relationship between the impurity concentration and the amount of corrosion. As shown in FIG.
By increasing the degree of vacuum, impurities such as oxygen and other metal elements are drastically reduced, and especially at 10 -5 Pa, 1.5 × 10 5.
-About 3 pieces. Further, as shown in FIG. 6, at 10 −5 Pa, the amount of corrosion is 10 2 μg / cm 2 , and the amount of impurities at that time is about 10 15 pieces / cm 2 as shown in FIG. 7. In particular,
When the amount of impurities is 3 × 10 12 pieces / cm 2 or less, the amount of corrosion sharply decreases, and the degree of vacuum is preferably 10 −7 Pa or more.

【0058】図8は実施例1のIBD装置のイオン加速
電圧、すなわち、イオン運動エネルギーを30eVから
500eVまで変化させ、照射した純鉄の結晶方位の(1
10)面と(211)面の比率を調整した場合の0.00
1 モル/リットル食塩水中における25℃での腐食量
を示す。イオン加速電圧の増加にともない、(211)
面の比率は増加する。選択した鉄同位体は鉄の56であ
るが、他の金属においてもイオン加速電圧の増加にとも
ない、稠密面ではない結晶方位の比率が増加することが
確かめている。
FIG. 8 shows the ion accelerating voltage of the IBD apparatus of Example 1, that is, the ion kinetic energy was changed from 30 eV to 500 eV, and the crystal orientation (1
0.00 when adjusting the ratio of (10) plane to (211) plane
The corrosion amount at 25 ° C. in 1 mol / liter saline solution is shown. As the ion acceleration voltage increases, (211)
Face ratio increases. The selected iron isotope is 56 of iron, but it has been confirmed that the ratio of crystal orientations other than the close-packed plane increases in other metals as the ion acceleration voltage increases.

【0059】図9は種類の鉄の仕事関係の計測値と空気
飽和した25℃食塩水中での腐食量の関係を示す。IB
Dで成膜した鉄表面の仕事関係は、通常の値4.5eV
より高く4.65eV となるが、この表面からの電子の
放出のしきい値が耐食性の向上を示す表面酸化皮膜の強
化と相関性を持つと考えられる。
FIG. 9 shows the relationship between the measured work-related values of various types of iron and the amount of corrosion in 25 ° C. saline water saturated with air. IB
The work relationship of the iron surface formed in D is the usual value of 4.5 eV
Although it is higher at 4.65 eV, it is considered that the threshold value of electron emission from this surface has a correlation with the strengthening of the surface oxide film showing the improvement in corrosion resistance.

【0060】(実施例2)実施例1に示すイオンビーム
デポジション装置を用いて各種元素の薄膜を形成した。
イオン源20から加速電圧電源17で引き出された金属
イオンは磁石28により基板2方向へとその軌跡を変え
る。接地電位と等電位である基板上に、金属イオンはレ
ンズ27で集向されて、所定の面積に金属を堆積させ薄
膜を形成することができた。成膜に供した金属として
鉄,ニッケル,マンガン,アルミニウム,銅,タングス
テン,タンタル,ニオブであり、金属をイオン化させる
プラズマの原料となる金属化合物としては、これらの酸
化物を用いた。成膜条件は室温で運動エネルギーは50
eVとした。表2は、これら金属膜の1モル/リットル
濃度の食塩水中での1時間浸漬時の腐食量を、市販高純
度該当金属を1として比較した結果を示す。いずれの金
属も本発明の薄膜は高耐食性を有していた。
(Example 2) Using the ion beam deposition apparatus shown in Example 1, thin films of various elements were formed.
The metal ions extracted from the ion source 20 by the accelerating voltage power supply 17 change their trajectories toward the substrate 2 by the magnet 28. The metal ions were collected by the lens 27 on the substrate having the same potential as the ground potential, and the metal could be deposited in a predetermined area to form a thin film. The metals used for film formation were iron, nickel, manganese, aluminum, copper, tungsten, tantalum, and niobium, and these oxides were used as the metal compound as a raw material of plasma for ionizing the metal. The film forming conditions are room temperature and kinetic energy is 50.
It was set to eV. Table 2 shows the results of comparing the amounts of corrosion of these metal films when immersed in saline solution having a concentration of 1 mol / l for 1 hour with the commercially available high purity corresponding metal being 1. The thin film of the present invention had high corrosion resistance for all the metals.

【0061】堆積させた薄膜の金属の質量数は各々Fe
56,Ni58,Mn55,Al27,Cu63,W18
4,Ta181,Nb93である。尚、他の質量数につ
いても同様に堆積させることができる。いずれの膜も結
晶粒径が約3nm以下であった。
The mass number of the metal of the deposited thin film is Fe
56, Ni58, Mn55, Al27, Cu63, W18
4, Ta181 and Nb93. Note that other mass numbers can be similarly deposited. The crystal grain size of each film was about 3 nm or less.

【0062】[0062]

【表2】 [Table 2]

【0063】(実施例3)図1に示す装置を用いてイオ
ン源の蒸着源3よりのFe及びMoイオンをこれらの酸
化物を用いて形成し、Fe原子56とMo原子36イオ
ンを同時に照射し、高耐食性Fe−C−Mo低合金鋼薄
膜を室温で形成した。
(Example 3) Using the apparatus shown in FIG. 1, Fe and Mo ions from the vapor deposition source 3 of the ion source were formed using these oxides, and Fe atoms 56 and Mo atoms 36 ions were simultaneously irradiated. Then, a high corrosion resistant Fe-C-Mo low alloy steel thin film was formed at room temperature.

【0064】真空度を2×10-3Paに保った成膜室2
5内に水平に配置した大きさが直径50mmの鉄基板31
上に30分間、成膜室25下部により鉛直上方に質量分
離したイオンエネルギー1000eVで照射し、かつ、
蒸着源3よりFe及びMoとを電磁石28の電流をスイ
ッチングさせて交互に堆積させるようにした。これらの
堆積は1原子層程度とすることにより予め基板を300
℃程度に予熱しておくことにより合金化させることがで
きた。その結晶粒径は5nm以下であった。
Film forming chamber 2 in which the degree of vacuum was kept at 2 × 10 -3 Pa
Iron substrate 31 with a diameter of 50 mm arranged horizontally in 5
Irradiation is performed with ion energy of 1000 eV that is vertically separated from the upper part for 30 minutes by the lower part of the film forming chamber 25, and
Fe and Mo from the vapor deposition source 3 are alternately deposited by switching the current of the electromagnet 28. By depositing these on the order of one atomic layer, 300
It was possible to alloy by preheating to about ℃. The crystal grain size was 5 nm or less.

【0065】その結果、鉄基板上2に膜厚が2μmの高
耐食性Fe−C−Mo低合金鋼薄膜22を基板温度が室
温にて形成することができた。形成した薄膜22の飽和
食塩水中での腐食進行速度は、0.02mm/年 であり、
通常の鉄合金薄膜が2mm/yearであるのに対し、2桁の
小さな値を示し、耐食性が改善された。基板2に対する
付着力は高いものであった。
As a result, a highly corrosion-resistant Fe-C-Mo low alloy steel thin film 22 having a film thickness of 2 μm could be formed on the iron substrate 2 at a substrate temperature of room temperature. The corrosion progress rate of the formed thin film 22 in saturated saline is 0.02 mm / year,
While the ordinary iron alloy thin film has a value of 2 mm / year, it shows a small value of two digits, and the corrosion resistance is improved. The adhesion to the substrate 2 was high.

【0066】(実施例4)図10は、本発明の一実施例
による磁気ディスク装置4000の構成を示す概略図で
ある。同図に示すように、磁気ディスク装置4000
は、等間隔で一軸(スピンドル)上に積層された複数の
磁気ディスク112と、スピンドルを駆動するモータ1
11と、移動可能なキャリッジ114に保持された磁気
ヘッド群13と、このキャリッジ114を駆動するボイ
スコイルモータ115と、これらを支持するベースとを
備えて構成される。また、磁気ディスク制御装置などの
上位装置から送出される信号に従って、ボイスコイルモ
ータ115を制御するボイスコイルモータ制御回路を備
えている。また、上位装置から送られてきたデータを書
き込み方式に対応し、磁気ヘッドに流すべき電流に変換
する機能と、磁気ディスク113から送られてきたデー
タを増幅し、ディジタル信号に変換する機能とを持つリ
ード/ライト回路を備え、このリード/ライト回路は、
インターフェスイを介して、上位装置と接続されてい
る。
(Embodiment 4) FIG. 10 is a schematic diagram showing the structure of a magnetic disk drive 4000 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG.
Is a plurality of magnetic disks 112 laminated on one axis (spindle) at equal intervals, and a motor 1 for driving the spindle.
11, a magnetic head group 13 held by a movable carriage 114, a voice coil motor 115 that drives the carriage 114, and a base that supports these. Further, a voice coil motor control circuit for controlling the voice coil motor 115 according to a signal sent from a higher-level device such as a magnetic disk control device is provided. In addition, it has a function of converting the data sent from the host device into a current corresponding to the writing method and a function of amplifying the data sent from the magnetic disk 113 and converting it into a digital signal. It has a read / write circuit that it has, and this read / write circuit
It is connected to the host device through the interface.

【0067】次に、この磁気ディスク装置4000の動
作を、読み出しの場合を例として説明する。上位装置か
ら、インターフェイスを介して、ボイスコイルモータ制
御回路115に、読み出すべきデータの指示を与える。
ボイスコイルモータ制御回路からの制御電流によって、
ボイスコイルモータ115がキャリッジ114を駆動さ
せ、指示されたデータが記憶されているトラックの位置
に、磁気ヘッド群113を高速で移動させ、正確に位置付
けする。この位置付けは、ボイスコイルモータ制御回路
と接続されている位置決め用磁気ヘッド113aが、磁
気ディスク112上の位置を検出して提供し、データ用磁
気ヘッド113の位置制御を行うことによって行われ
る。また、ベースに指示されたモータ111は、スピン
ドルに取り付けた複数の磁気ディスク112を回転させ
る。次に、ライト/リード回路からの信号に従って、指
示された所定の磁気ヘッドを選択し、指示された領域の
先頭位置を検出後、磁気ディスク上のデータ信号を読み
出す。この読み出しは、ライト/リード回路に接続され
ているデータ用磁気ヘッド113が、磁気ディスク11
2との間で信号の授受を行うことにより行われる。読み
出されたデータは、所定の信号に変換され、上位装置に
送られる。
Next, the operation of the magnetic disk device 4000 will be described by taking the case of reading as an example. The host device gives an instruction of the data to be read to the voice coil motor control circuit 115 via the interface.
By the control current from the voice coil motor control circuit,
The voice coil motor 115 drives the carriage 114, and the magnetic head group 113 is moved at high speed to the position of the track where the instructed data is stored, and the magnetic head group 113 is accurately positioned. This positioning is performed by the positioning magnetic head 113a connected to the voice coil motor control circuit detecting and providing the position on the magnetic disk 112 and controlling the position of the data magnetic head 113. Further, the motor 111 instructed by the base rotates the plurality of magnetic disks 112 attached to the spindle. Next, according to the signal from the write / read circuit, the specified predetermined magnetic head is selected, the head position of the specified area is detected, and then the data signal on the magnetic disk is read. In this reading, the data magnetic head 113 connected to the write / read circuit causes the magnetic disk 11 to read.
It is performed by exchanging signals with the two. The read data is converted into a predetermined signal and sent to the host device.

【0068】本発明に係る磁気ディスクのトラック密度
は1インチ当り2600〜20000 トラックである。線記
録密度は1インチ当り65〜200キロビットである。
そして、これらの積で定まる面記録密度を1平方インチ
当り170〜4000メガビットとすることができる。
The track density of the magnetic disk according to the present invention is 2600 to 20000 tracks per inch. The linear recording density is 65 to 200 kilobits per inch.
The areal recording density determined by the product of these can be set to 170 to 4000 megabits per square inch.

【0069】本発明の磁気ディスク装置に搭載された磁
気ヘッドは、たとえば図16に記載した記録再生分離ヘ
ッド3000である。記録再生分離型磁気ヘッド300
0は、記録を電磁誘導型薄膜磁気ヘッド2000で行
い、再生を磁気抵抗効果型磁気ヘッド(以下、MRヘッ
ドと称す。)1000で行う。
The magnetic head mounted on the magnetic disk device of the present invention is, for example, the recording / reproducing separation head 3000 shown in FIG. Recording / reproducing separated type magnetic head 300
At 0, recording is performed by the electromagnetic induction type thin film magnetic head 2000, and reproduction is performed by the magnetoresistive effect type magnetic head (hereinafter referred to as MR head) 1000.

【0070】本発明によれば、MRヘッド1000の単
位トラック幅当りの再生出力は、浮上量,磁気ディスク
媒体の種類などを同じとして再生動作を行った場合、従
来の記録再生兼用の電磁誘導型薄膜磁気ヘッドの5〜1
0倍とできる。しかも、その再生出力は磁気ディスクの
周速に依存しない優れた利点を持つ。
According to the present invention, the reproducing output per unit track width of the MR head 1000 is the same as the conventional recording / reproducing electromagnetic induction type when the reproducing operation is performed with the same flying height and the same kind of magnetic disk medium. 5-1 of thin film magnetic head
It can be 0 times. Moreover, the reproduction output has an excellent advantage that it does not depend on the peripheral speed of the magnetic disk.

【0071】さらに、これにより、MRヘッドのトラッ
ク幅を小としても、すなわち、磁気ディスク媒体のトラ
ック密度を大としても、高い再生出力が維持できる。ま
た、磁気ディスク媒体の線記録密度を大としても、高い
再生出力が維持できる。
Further, this makes it possible to maintain a high reproduction output even when the track width of the MR head is small, that is, the track density of the magnetic disk medium is large. Further, even if the linear recording density of the magnetic disk medium is increased, a high reproduction output can be maintained.

【0072】また、本発明によると、再生時、磁気ディ
スクからの電気的信号に発生しやすいバルクハウゼンノ
イズを抑止し、何れのディスク回転数とセンス電流と浮
上量においても該ノイズに起因して発生する再生波形の
ベースライン変動量を3%以下に抑えているため、ノイ
ズレスの電気的信号とでき、高S/N比を確保でき高感
度で情報を再生できる。
Further, according to the present invention, Barkhausen noise, which is likely to occur in an electric signal from a magnetic disk during reproduction, is suppressed, and the noise is caused by the noise at any disk rotation speed, sense current and flying height. Since the amount of baseline fluctuation of the generated reproduced waveform is suppressed to 3% or less, a noiseless electric signal can be obtained, a high S / N ratio can be secured, and information can be reproduced with high sensitivity.

【0073】さらに、本発明によると、動作温度範囲内
で安定性よく、高出力,ノイズレスの電気的信号を得る
ことができる。
Further, according to the present invention, it is possible to obtain a stable, high-output, noiseless electrical signal within the operating temperature range.

【0074】さらに、本発明によれば、記録ヘッドと再
生ヘッドを分離することにより、記録ヘッド2000の
磁気コア材130を高飽和磁束密度Bsを所持した材料
とでき、書き込み磁界が大とでき、かつ、シャープとで
き、高い線記録密度で記録することができる。また、ト
ラック幅を小としても高い書き込み磁界が維持でき、高
いトラック密度で記録できる。また、これに伴い磁気デ
ィスク媒体の保磁力を大とできる。
Further, according to the present invention, by separating the recording head and the reproducing head, the magnetic core material 130 of the recording head 2000 can be a material having a high saturation magnetic flux density Bs, and the write magnetic field can be increased. Moreover, it is possible to make it sharp and to record at a high linear recording density. Further, even if the track width is small, a high write magnetic field can be maintained, and recording can be performed at a high track density. In addition, the coercive force of the magnetic disk medium can be increased accordingly.

【0075】上記より、本発明に係るMRヘッド100
0を含んで磁気ディスク装置を構成することにより、デ
ィスク径の大小にかかわらず、高出力、かつ、ノイズレ
スで再生できる磁気ディスク装置が実現できる。
From the above, the MR head 100 according to the present invention.
By configuring the magnetic disk device including 0, it is possible to realize a magnetic disk device capable of high-output and noiseless reproduction regardless of the size of the disk diameter.

【0076】上記より、磁気ディスク径の大小を問わず
高密度記録が可能となり、本発明の磁気ディスク装置で
はディスク径を1.5インチ〜6.5インチと小型化して
も、磁気ディスク回転数3500〜5000rpm で、ト
ラック密度2.6〜20.0ktpi、及び線記録密度60〜
200ktpi記録、及び再生が可能となり、1平方インチ
あたり、170〜4000メガビットの面記録密度を達
成した磁気ディスク装置が実現できる。
From the above, high density recording is possible regardless of the size of the magnetic disk, and the magnetic disk apparatus of the present invention can rotate the magnetic disk even if the disk diameter is reduced to 1.5 inches to 6.5 inches. At 3500 to 5000 rpm, track density is 2.6 to 20.0 ktpi, and linear recording density is 60 to
It is possible to record and reproduce at 200 ktpi, and it is possible to realize a magnetic disk device that achieves an areal recording density of 170 to 4000 megabits per square inch.

【0077】さらに、小型磁気ディスク装置に要求され
る装置容量を満足するために高ビット密度,高トラック
密度とし、ディスク径を1.5〜3.0インチまで小型化
しても、充分に読み込み、および書き込み動作ができる
ので、該サイズのディスク径まで小型化でき、大容量の
小型磁気ディスク装置が実現できる。
Further, in order to satisfy the device capacity required for a small-sized magnetic disk device, a high bit density and a high track density are used, and even if the disk diameter is reduced to 1.5 to 3.0 inches, it can be read sufficiently. Also, since the write operation can be performed, the disk diameter can be reduced to that size, and a large-capacity small magnetic disk device can be realized.

【0078】記録密度が増大し、情報の記憶容量が大に
なってもデータの転送速度がその分遅くなったのでは利
用価値が少ない。データの転送速度は、線記録密度は高
いほど大である。本発明では線記録密度を1インチ当り
60〜200キロビットにでき、転送速度を大にでき
る。
Even if the recording density is increased and the information storage capacity is increased, the data transfer speed is reduced accordingly, so that the utility value is low. The higher the linear recording density, the higher the data transfer rate. In the present invention, the linear recording density can be set to 60 to 200 kilobits per inch, and the transfer rate can be increased.

【0079】また、本発明によれば、記録ヘッド200
0の磁気コア材130に高Bs材を用いており、これに
より、導体コイル110のターン数を少なくしても十分
強い書き込み磁界を維持できるためターン数を少なくで
き(図16)、これにより、記録ヘッド2000のイン
ダクタンスが小にでき、高周波でも情報の書き込み動作
が充分にできる。
Further, according to the present invention, the recording head 200
The high Bs material is used for the magnetic core material 130 of 0, and by this, the number of turns can be reduced because a sufficiently strong write magnetic field can be maintained even if the number of turns of the conductor coil 110 is reduced (FIG. 16). The inductance of the recording head 2000 can be reduced, and the information writing operation can be sufficiently performed even at high frequencies.

【0080】また、MRヘッドの再生出力は周速に依存
せず、高周波で情報の読み込み動作ができる。
Further, the reproduction output of the MR head does not depend on the peripheral speed, and the information reading operation can be performed at high frequency.

【0081】さらに、本発明に係るMRヘッド1000
を用いて得られる前記電気的信号はノイズレスである。
このため、得られた電気的信号を前記バルクハウゼンノ
イズを処理する特別な回路を通過させることなく、即
ち、ディジタル信号に変換することができる。
Furthermore, the MR head 1000 according to the present invention.
The electric signal obtained by using is noiseless.
Therefore, the obtained electric signal can be converted into a digital signal without passing through a special circuit for processing the Barkhausen noise.

【0082】上記より、本発明によると、データ転送速
度を6〜9メガバイト/秒とすることができる。
From the above, according to the present invention, the data transfer rate can be set to 6 to 9 megabytes / second.

【0083】データへのアクセス時間(位置決め時間)
は、データ転送速度の増大に伴って短縮する必要があ
り、本発明では、5〜10ミリ秒とすることが望まし
い。
Access time to data (positioning time)
Needs to be shortened as the data transfer rate increases, and is preferably 5 to 10 milliseconds in the present invention.

【0084】ディスク回転数、及び磁気ヘッドの回転待
ち時間は、データ転送速度との関連から回転数3500
rpm 以上、回転待ち時間は平均6m秒以下とするのが望
ましい。ここで、回転待ち時間とは、所定のトラック位
置まで移動した磁気ヘッドが、そのトラックの所定の位
置に情報を書き込む或いは所定の位置から情報を読み出
すための静止して磁気ディスクが回転されるのを待って
いるのを意味する。
The disk rotation speed and the rotation waiting time of the magnetic head are 3500 rotation speeds in relation to the data transfer rate.
It is desirable that the rotation waiting time is not less than 6 rpm and not less than 6 ms on average. Here, the rotation waiting time means that the magnetic head that has moved to a predetermined track position writes the information at a predetermined position on the track or stands still for reading information from the predetermined position and the magnetic disk is rotated. Mean waiting for.

【0085】本発明によれば、磁気ディスク径を小型化
できるため高速シークができ、さらに、MRヘッド10
00のバルクハウゼンノイズ抑止ができるため、アクセ
ス時間を短くできる。
According to the present invention, since the diameter of the magnetic disk can be reduced, high speed seek can be performed, and further, the MR head 10
Since Barkhausen noise of 00 can be suppressed, access time can be shortened.

【0086】MRヘッドが磁気ディスク上からの信号を
読み出す際、バルクハウゼンノイズ(ベースライン変
動)が生じると、磁気ディスク上からのデータ信号を再
度読み出さなければならない。この際、上述したサイク
ルで読み出しの動作が再度行われる。たとえば、バルク
ハウゼンノイズが1/2の確率で発生するMRヘッドを
備えて磁気ディスク装置を構成した場合、1/30秒ア
クセス時間が遅れる。本発明の磁気ディスク装置では、
MRヘッドのバルクハウゼンノイズを抑止できたため、
アクセス時間を5〜10ミリ秒とすることができる。
When Barkhausen noise (baseline fluctuation) occurs when the MR head reads a signal from the magnetic disk, the data signal from the magnetic disk must be read again. At this time, the read operation is performed again in the cycle described above. For example, when a magnetic disk device is configured with an MR head that generates Barkhausen noise with a probability of 1/2, the access time is delayed by 1/30 second. In the magnetic disk device of the present invention,
Since the Barkhausen noise of the MR head was suppressed,
The access time can be 5-10 milliseconds.

【0087】図13は、本発明の磁気ディスク装置を所
定のスペースに収納した状態を斜視図で示す。
FIG. 13 is a perspective view showing a state where the magnetic disk device of the present invention is housed in a predetermined space.

【0088】ヘッド・ディスクアッセンブリ(HDA)
71及び電子回路部72でヘッド・ディスクアッセンブ
リ・ユニット(HDU)73を形成し、容器700の内
部に収納されている。容器700は、底の一辺の長さが
0.3〜1.5m,高さは装置容量に応じて0.2〜2m
としている。図3において、AおよびBはHDA及びH
DU内の回路板に清浄な空気を供給するための空気の流
れである。
Head / disk assembly (HDA)
A head disk assembly unit (HDU) 73 is formed by 71 and the electronic circuit section 72, and is housed inside a container 700. The container 700 has a bottom side length of 0.3 to 1.5 m and a height of 0.2 to 2 m depending on the device capacity.
I am trying. In FIG. 3, A and B are HDA and H
It is an air flow for supplying clean air to the circuit board in the DU.

【0089】図14は、本発明の記録再生分離型磁気ヘ
ッドを所定のスライダに形成した状態を斜視図で示す。
符号81はスライダであり、例えば非磁性セラミックス
などである。符号3000は記録再生分離型磁気ヘッド
であり、詳細は図16に示した形状を有する。また、記
録ヘッドと再生ヘッドを分離したため、記録再生分離型
磁気ヘッドの電流端子は4つである。符号83は媒体対
向面を示し、磁気ディスクと対向する面である。
FIG. 14 is a perspective view showing a state in which the recording / reproducing separated type magnetic head of the present invention is formed on a predetermined slider.
Reference numeral 81 is a slider, which is, for example, nonmagnetic ceramics. Reference numeral 3000 denotes a recording / reproducing separated type magnetic head, which has the details shown in FIG. Further, since the recording head and the reproducing head are separated, the recording / reproducing separated type magnetic head has four current terminals. Reference numeral 83 indicates a medium facing surface, which is a surface facing the magnetic disk.

【0090】図15は、図14に示すスライダを荷重ア
ーム上に形成した記録再生分離型磁気ヘッドを斜視図で
示す。
FIG. 15 is a perspective view showing a recording / reproducing separated type magnetic head in which the slider shown in FIG. 14 is formed on a load arm.

【0091】符号91は、スライダ81をささえる荷重
アームを示す。符号93はジンバルバネであり、磁気デ
ィスクとの距離を一定に保つ作用をするものである。こ
の磁気ディスクをスライダ81の先端に形成された記録
再生分離型磁気ヘッド3000との、磁気ディスク装置の起
動状態における距離は、一般に浮上量といわれ磁気ディ
スク装置の性能の重要な要素の一つである。本発明の磁
気ディスク装置ではこの浮上量を0.2μm 以下とする
ことができる。
Reference numeral 91 indicates a load arm that supports the slider 81. Reference numeral 93 is a gimbal spring, which functions to keep the distance from the magnetic disk constant. The distance between the magnetic disk and the recording / reproducing separated type magnetic head 3000 formed at the tip of the slider 81 in the activated state of the magnetic disk device is generally called the flying height and is one of the important factors of the performance of the magnetic disk device. is there. In the magnetic disk device of the present invention, the flying height can be set to 0.2 μm or less.

【0092】図16は、本発明の磁気ディスク装置に装
備された記録再生分離ヘッド3000である。非磁性セラミ
ックス基板101上に再生専用のMRヘッド1000を
形成し、その上方に記録専用の電磁誘導型の記録ヘッド
2000を形成している。尚、図16では記録ヘッド2
000の右側半分と、MRヘッド1000の右側半分の
信号検出電極60上方に形成される各層を省略してあ
る。
FIG. 16 shows a recording / reproducing separation head 3000 provided in the magnetic disk device of the present invention. A read-only MR head 1000 is formed on a non-magnetic ceramic substrate 101, and an electromagnetic induction recording head 2000 dedicated to recording is formed above the MR head 1000. In FIG. 16, the recording head 2
000 and the layers formed above the signal detection electrode 60 on the right half of the MR head 1000 are omitted.

【0093】図16の符号210は導体コイルであり、
符号130は上下磁気コア材である。また、これらの間
に電気的絶縁をとるため符号220で示す絶縁膜が形成
される。
Reference numeral 210 in FIG. 16 is a conductor coil,
Reference numeral 130 is an upper and lower magnetic core material. Further, an insulating film denoted by reference numeral 220 is formed between them for electrical insulation.

【0094】本発明に係る記録再生分離型磁気ヘッド3
000では、記録ヘッド2000で読み込み動作を行わ
ないため、磁気コア材130には読み込み時に要求され
る高透磁率,低磁歪特性を必要とせず、書き込み時に要
求される高Bs特性のみが必要とされる。これにより、
上記したように上下磁気コア材130を高Bs材で構成
することができる。さらに、書き込み特性は磁気コア材
130の磁歪定数にほとんで依存しないため、材料の選
定、および、材料組成のマージンが広がり、記録ヘッド
2000の製造を容易にできる。これはスループット向
上,歩留まり向上ができる。さらに、材料の選定、およ
び材料組成のマージンを広げることができ、耐食性を向
上するための元素添加、たとえばCr等添加ができ、耐
食性に優れる記録ヘッド2000の製造ができる。
Recording / reproducing separated type magnetic head 3 according to the present invention.
In 000, since the read operation is not performed by the recording head 2000, the magnetic core material 130 does not need the high magnetic permeability and low magnetostriction characteristics required at the time of reading, but only the high Bs characteristic required at the time of writing. It This allows
As described above, the upper and lower magnetic core materials 130 can be made of a high Bs material. Furthermore, since the writing characteristics do not depend largely on the magnetostriction constant of the magnetic core material 130, the material selection and the material composition margin are widened, and the recording head 2000 can be easily manufactured. This can improve throughput and yield. Furthermore, the selection of materials and the margin of the material composition can be widened, and elements such as Cr for improving the corrosion resistance can be added, and the recording head 2000 having excellent corrosion resistance can be manufactured.

【0095】図11は、本発明に係る代表的な磁気抵抗
効果型磁気ヘッドを示し、上記問題点を解決するに最も
適した実施例を示している。また、図11はその斜視図
と図12は媒体対抗面、すなわち、磁気記録媒体に対抗
する面から見た拡大断面図である。
FIG. 11 shows a typical magnetoresistive effect type magnetic head according to the present invention, and shows an embodiment most suitable for solving the above problems. FIG. 11 is a perspective view thereof, and FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the medium facing surface, that is, the surface facing the magnetic recording medium.

【0096】図11の磁気抵抗効果型ヘッド1000
は、ジルコニアなどのセラミックス基板101上に下部
シールド膜110と、この下部シールド膜110の上に
形成されるアルミナの下部ギャップ膜120と、この下
部ギャップ膜120の上側に形成されるFe−Mn合
金,NiO等の酸化物反強磁性膜45と、この酸化物反
強磁性膜45上に、少なくとも磁気抵抗効果膜40の感
磁部に配置されるアルミナ等の分離膜77と、この分離
膜77上に、分離膜77の配置されていない酸化物反強
磁性膜45の所定の領域を覆って形成される磁気抵抗効
果膜40と、この磁気抵抗効果膜40上に配置されるN
b等のシャント膜50とNi−Fe合金等のソフト膜5
5と、このソフト膜55の上に形成されるNb等の信号
検出電極60と、上記各膜を覆うように形成される上部
ギャップ膜70と、この上部ギャップ膜70の上側に形
成される上部シールド膜80を備えて形成される。これ
らの構成要素のうち、本発明の特徴的事項は、バルクハ
ウゼンノイズと呼ばれるノイズを防止する役割を果たす
磁区制御層,磁気抵抗効果膜及び電極膜の各構成関係に
係るものである。
The magnetoresistive head 1000 of FIG.
Is a lower shield film 110 on a ceramic substrate 101 such as zirconia, a lower gap film 120 of alumina formed on the lower shield film 110, and a Fe—Mn alloy formed on the lower gap film 120. , NiO or other oxide antiferromagnetic film 45, and an isolation film 77 of alumina or the like disposed on at least the magnetic sensitive portion of the magnetoresistive effect film 40 on the oxide antiferromagnetic film 45, and this isolation film 77. A magnetoresistive effect film 40 formed on the magnetoresistive effect film 40, which covers a predetermined region of the oxide antiferromagnetic film 45 on which the isolation film 77 is not disposed, and N which is disposed on the magnetoresistive effect film 40.
b or the like shunt film 50 and Ni-Fe alloy or the like soft film 5
5, a signal detection electrode 60 such as Nb formed on the soft film 55, an upper gap film 70 formed so as to cover the films, and an upper portion formed on the upper gap film 70. It is formed by including a shield film 80. Among these constituent elements, the characteristic feature of the present invention relates to the respective constituent relationships of the magnetic domain control layer, the magnetoresistive effect film, and the electrode film which play a role of preventing noise called Barkhausen noise.

【0097】次に、各膜,各層の作用,材料などを説明
する。
Next, the function and material of each film and layer will be described.

【0098】上部シールド膜,下部シールド膜80及び
110は、磁気抵抗効果膜40に信号以外の磁界が影響
するのを防止し、磁気抵抗効果型ヘッド1000の信号
分解能を高める作用を行う。その材料は、NiFe合
金,NiCo合金,Co系の非晶質合金などの軟磁性合
金が好ましく、その膜厚はおよそ0.5〜3μm である
ことが望ましい。
The upper shield film and the lower shield films 80 and 110 prevent magnetic fields other than signals from affecting the magnetoresistive film 40, and increase the signal resolution of the magnetoresistive head 1000. The material is preferably a soft magnetic alloy such as a NiFe alloy, a NiCo alloy, or a Co-based amorphous alloy, and its film thickness is preferably about 0.5 to 3 μm.

【0099】上記磁気シールド膜80又は110に隣接
して配置される上部ギャップ膜70および下部ギャップ
膜120は磁気抵抗効果素子と、上部シールド膜80お
よび下部シールド膜110を電気的,磁気的に隔離する
作用をし、酸化シリコンのようなガラス,アルミナなど
の非磁性材料であって、絶縁物などよりなることが好ま
しい。上部ギャップ膜70又は下部ギャップ膜120の
膜厚は、磁気抵抗効果型ヘッド1000の再生分解能に
影響するため、磁気ディスク装置に望まれる記録密度に
依存し、0.4〜0.1μmの範囲にあることが好まし
い。上記一対の信号検出電極60間の距離は、0.5〜
10μm の範囲にあることが好ましく、本発明の磁気
ディスク装置に搭載される磁気ヘッドは、特に再生トラ
ック幅を狭くすることができ、特に0.5〜2μm 程度
の再生トラック幅を可能としている。また、磁気抵抗効
果膜40の信号検出電極60間の距離を感磁部と称し、
この部分で磁気ディスクからの信号の読み取りを行う。
磁気ディスクからの磁気的信号を線形の電気的信号とす
るため、磁気抵抗効果膜40に横バイアス磁界を印加す
べくシャント膜50,ソフト膜55が置かれる。磁気抵
抗効果膜40は、Ni−10〜20重量Fe合金,Ni
Co合金,NiFeCo合金又はこれらの合金にRuを
3重量%以下含有させた合金のような、磁化の方向によ
って電気抵抗が変化する強磁性膜で、本発明のイオンデ
ポジションによって形成される。その膜厚は、0.00
1μm〜0.045μm堆積面が(100)面を有し、
粒径5nm以下の微細粒状の結晶粒を有するものが好ま
しい。分離膜が除去され、磁区制御膜45と磁気抵抗効
果膜40とが直接接触する部分は、磁気抵抗効果膜長さ
方向に最低3μm以上存在させることが好ましく、この
ようにすればこの部分に磁壁が発生せず、磁区制御膜と
して機能することがわかった。
The upper gap film 70 and the lower gap film 120 arranged adjacent to the magnetic shield film 80 or 110 electrically and magnetically isolate the magnetoresistive element from the upper shield film 80 and the lower shield film 110. It is preferable that the non-magnetic material such as glass and alumina such as silicon oxide, which has the function of acting as an insulator, is made of an insulator or the like. Since the film thickness of the upper gap film 70 or the lower gap film 120 affects the reproducing resolution of the magnetoresistive head 1000, it depends on the recording density desired for the magnetic disk device, and is in the range of 0.4 to 0.1 μm. Preferably there is. The distance between the pair of signal detection electrodes 60 is 0.5 to
It is preferably in the range of 10 .mu.m. The magnetic head mounted on the magnetic disk device of the present invention can have a particularly narrow reproduction track width, and particularly a reproduction track width of about 0.5 to 2 .mu.m. Further, the distance between the signal detection electrodes 60 of the magnetoresistive film 40 is referred to as a magnetic sensitive section,
A signal is read from the magnetic disk at this portion.
In order to make a magnetic signal from the magnetic disk a linear electric signal, a shunt film 50 and a soft film 55 are placed to apply a lateral bias magnetic field to the magnetoresistive effect film 40. The magnetoresistive film 40 is made of Ni-10 to 20 weight Fe alloy, Ni.
A ferromagnetic film, such as a Co alloy, a NiFeCo alloy, or an alloy containing these alloys containing 3 wt% or less of Ru, whose electric resistance changes depending on the direction of magnetization, and is formed by the ion deposition of the present invention. The film thickness is 0.00
1 μm to 0.045 μm deposition surface has a (100) surface,
Those having fine grain crystal grains having a grain size of 5 nm or less are preferable. It is preferable that the portion where the separation film is removed and the magnetic domain control film 45 and the magnetoresistive effect film 40 are in direct contact be present at least 3 μm or more in the length direction of the magnetoresistive effect film. It was found that the film does not occur and it functions as a magnetic domain control film.

【0100】信号検出電極60は、磁気抵抗効果膜40
に充分な電流、たとえば1×106〜2×107A/cm2
を流すため、電気抵抗が小さいCu,Au,Nb,Ta
などの薄膜を用いることが好ましい。
The signal detecting electrode 60 is the magnetoresistive film 40.
Sufficient current, for example 1 × 10 6 to 2 × 10 7 A / cm 2
To flow Cu, Au, Nb, Ta with low electrical resistance
It is preferable to use a thin film such as

【0101】シャント膜50は、磁気抵抗効果膜40を
高感度とするに充分なレベルに、横バイアス磁界を印加
する作用を行う。このバイアス印加方向は、上記した磁
区制御層によって付与される方向と垂直である。横バイ
アス磁界を印加するために、シャント膜を用いる方法を
シャントバイアス法という。シャントバイアス法におい
ては、シャント膜として、磁気抵抗効果膜40上に、T
i,Nb,Ta,Mo,Wなどの薄い金属膜を形成す
る。その膜厚は、0.01〜0.04μmであることが好
ましい。また、シャント膜に流れる電流によって横バイ
アス磁界が変化するので、シャント膜50の膜厚ととも
に、比抵抗も調節することが必要である。この比抵抗の
値は、磁気抵抗効果膜40の比抵抗の値の1〜4倍程度
であることが好ましい。
The shunt film 50 acts to apply the lateral bias magnetic field to a level sufficient to make the magnetoresistive effect film 40 highly sensitive. The bias application direction is perpendicular to the direction applied by the magnetic domain control layer described above. A method using a shunt film to apply a lateral bias magnetic field is called a shunt bias method. In the shunt bias method, a T film is formed on the magnetoresistive effect film 40 as a shunt film.
A thin metal film of i, Nb, Ta, Mo, W or the like is formed. The film thickness is preferably 0.01 to 0.04 μm. Further, since the lateral bias magnetic field changes due to the current flowing through the shunt film, it is necessary to adjust the specific resistance as well as the film thickness of the shunt film 50. The value of the specific resistance is preferably about 1 to 4 times the value of the specific resistance of the magnetoresistive effect film 40.

【0102】このシャントバイアス法以外に、高密度磁
気記録用の磁気抵抗効果型ヘッドに適した磁気抵抗効果
膜40を高感度にするに充分なレベルに、横バイアス磁
界を印加する方法として、たとえば、ソフト膜バイアス
法がある。
In addition to the shunt bias method, as a method of applying a lateral bias magnetic field to a level sufficient to make the magnetoresistive effect film 40 suitable for a magnetoresistive effect head for high density magnetic recording highly sensitive, for example, , There is a soft film bias method.

【0103】ソフト膜バイアス法は、非磁性層を介し
て、磁気抵抗効果膜に隣接して、軟磁気特性を有する強
磁性膜を形成し、磁気抵抗効果膜に流れる電流によって
発生する磁界を効率よく、磁気抵抗効果膜に印加する方
法である。ソフト膜55としては、NiFeRu,Ni
FeTa,NiFeRh,CoZrCr,MnZnフェ
ライトなどの材料が用いられる。
In the soft film bias method, a ferromagnetic film having a soft magnetic property is formed adjacent to the magnetoresistive film via a nonmagnetic layer, and the magnetic field generated by the current flowing through the magnetoresistive film is efficiently generated. Often, it is a method of applying to the magnetoresistive film. As the soft film 55, NiFeRu, Ni
Materials such as FeTa, NiFeRh, CoZrCr, and MnZn ferrite are used.

【0104】これらの方法は単独で用いてもよいが、図
11のようにシャント膜50(非磁性膜)の上にソフト
膜55を形成した複合バイアス法が効果的であり、本発
明に係る磁気抵抗効果型ヘッド1000では、複合バイ
アス法を採用した。
Although these methods may be used alone, the composite bias method in which the soft film 55 is formed on the shunt film 50 (non-magnetic film) as shown in FIG. 11 is effective, and it is related to the present invention. In the magnetoresistive head 1000, the composite bias method is adopted.

【0105】次に、磁気抵抗効果型ヘッド1000の製
造方法について説明する。尚、下記の薄膜形成方法およ
びパターニング方法は、スパッタリング法やエッチン
グ,フォトリソグラフィー法を用いた。
Next, a method of manufacturing the magnetoresistive head 1000 will be described. The thin film forming method and patterning method described below used a sputtering method, etching, and photolithography method.

【0106】最初に、下部シールド膜110とするNi
Fe合金を2μmの厚さに形成し、その後、その上部に
下部ギャップ膜120とするアルミナを0.3μm の厚
さに形成する。そして、この下部シールド膜110と下
部ギャップ膜120とを所定の形状に加工する。ここ
で、下部シールド膜110の端部は、図11に示すよう
に、基板面に対して傾斜するように加工する。これは、
下部磁気シールド膜110を覆う形に形成される信号検出
電極60が、下部シールド膜10の端部で断線するのを
防止するためである。次に、下部ギャップ膜120の上
側に0.04 〜0.2μm の酸化物反強磁性膜45を形
成する。分離膜77を所定の位置に約0.01〜0.02
μm形成する。ここで、分離膜77は、少なくとも磁気
抵抗効果膜40の感磁部の位置に配置されるようにリフ
トオフ法等により形成する。分離膜77の形成にあたっ
ては、磁気抵抗効果膜40の段切れを防止するため、分
離膜77の両端部にはテーパーを付与した方がよい。さ
らに、分離膜77は、イオンミリング法等で形成しても
よい。次に、分離膜77の上方に磁気抵抗効果膜40と
してNiFe合金膜を400Åの厚さに形成し、続い
て、シャント膜40としてNb膜を400Åの厚さに形
成し、ソフト膜55とするCoZrNb膜を400Åの
厚さに形成する。その後、イオンミリング法等の手法に
より、ソフト膜55,シャント膜50,磁気抵抗効果膜
40,分離膜77を図1の形状に一括加工する。その
後、信号検出電極60とする金とチタンの2層膜を0.
1μm の厚さに形成した後、加工し、さらに、その上
部に上部ギャップ膜70とするアルミナを0.3μm の
厚さに形成する。次に、上部磁気シールド膜80とする
NiFe合金膜を2μmの厚さに形成し、保護膜としてアル
ミナを形成し、磁気抵抗効果型ヘッド1000の作成を
完了する。
First, Ni used as the lower shield film 110.
The Fe alloy is formed to a thickness of 2 μm, and thereafter, the alumina serving as the lower gap film 120 is formed to a thickness of 0.3 μm on the upper portion thereof. Then, the lower shield film 110 and the lower gap film 120 are processed into a predetermined shape. Here, the end portion of the lower shield film 110 is processed so as to be inclined with respect to the substrate surface, as shown in FIG. this is,
This is to prevent the signal detection electrode 60 formed so as to cover the lower magnetic shield film 110 from breaking at the end of the lower shield film 10. Next, an oxide antiferromagnetic film 45 of 0.04 to 0.2 μm is formed on the upper side of the lower gap film 120. The separation membrane 77 is put in place at about 0.01-0.02.
μm is formed. Here, the separation film 77 is formed by a lift-off method or the like so as to be arranged at least at the position of the magnetic sensitive portion of the magnetoresistive effect film 40. When forming the separation film 77, it is preferable to taper both ends of the separation film 77 in order to prevent step breakage of the magnetoresistive effect film 40. Furthermore, the separation film 77 may be formed by an ion milling method or the like. Next, a NiFe alloy film having a thickness of 400 Å is formed above the separation film 77 as the magnetoresistive effect film 40, and subsequently, an Nb film having a thickness of 400 Å is formed as the shunt film 40 to form a soft film 55. A CoZrNb film is formed to a thickness of 400Å. After that, the soft film 55, the shunt film 50, the magnetoresistive film 40, and the separation film 77 are collectively processed into the shape shown in FIG. 1 by a method such as an ion milling method. Then, the two-layer film of gold and titanium for the signal detection electrode 60 is set to 0.1.
After being formed to a thickness of 1 μm, it is processed, and further, alumina to be the upper gap film 70 is formed to a thickness of 0.3 μm on the upper portion thereof. Next, the upper magnetic shield film 80 is formed.
A NiFe alloy film is formed to a thickness of 2 μm, alumina is formed as a protective film, and the production of the magnetoresistive head 1000 is completed.

【0107】本発明の構造のヘッドを用いれば、磁気交
換結合の大きさを低下させずに高感度とでき、特性のば
らつきやノイズの原因となる、磁気抵抗効果膜のクリー
ニング等を必要とせずに、磁気抵抗効果膜の端部で磁区
制御層として機能するような層構成とした磁気抵抗効果
型磁気ヘッドを提供できる。また、磁区制御層の特性の
ばらつきによって生じる、複数の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド間における性能のばらつきを抑えることができる磁
気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法を提供できる。つま
り、本発明における磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、分離
膜77を所望の形状に形成することにより、磁区制御層
の作用を残しつつ、磁気抵抗効果膜の磁化が自由に動く
部分を形成する。こうした自由に磁化が動く領域で電極
を形成すれば電極間が、そのま再生トラック幅となり、
バルクハウゼンノイズを防止するとともに、電極間を狭
く加工するだけで狭トラックを達成することができる。
さらには、電極間の感度がほぼ均一になるため、再生感
度も著しく向上する。
When the head having the structure of the present invention is used, high sensitivity can be obtained without reducing the size of magnetic exchange coupling, and cleaning of the magnetoresistive effect film, which causes characteristic variations and noise, is not required. In addition, it is possible to provide a magnetoresistive effect type magnetic head having a layer structure that functions as a magnetic domain control layer at the end of the magnetoresistive film. Further, it is possible to provide a method for manufacturing a magnetoresistive effect magnetic head capable of suppressing the variation in performance among a plurality of magnetoresistive effect magnetic heads caused by the variation in the characteristics of the magnetic domain control layer. That is, in the magnetoresistive effect type magnetic head according to the present invention, the isolation film 77 is formed in a desired shape to form a portion in which the magnetization of the magnetoresistive effect film freely moves while leaving the action of the magnetic domain control layer. If the electrodes are formed in such a region where the magnetization freely moves, the distance between the electrodes becomes the reproduction track width as it is,
Barkhausen noise can be prevented and a narrow track can be achieved only by narrowing the gap between the electrodes.
Furthermore, since the sensitivity between the electrodes is substantially uniform, the reproduction sensitivity is also significantly improved.

【0108】次に、磁区制御層45、及び分離膜77を
構成する材料について説明する。
Next, materials forming the magnetic domain control layer 45 and the isolation film 77 will be described.

【0109】磁区制御層45としては、磁気抵抗効果膜
への検出電流分流比を高めるため、酸化物膜が望まし
い。磁区制御効果のある酸化物膜は、強磁性膜あるいは
反強磁性膜が良いが外部磁界に対する安定度,ブロッキ
ング温度,作製し易さから、反強磁性酸化ニッケル(N
iO)が望ましい。酸化物反強磁性膜45の材料として
は、上記NiOのほか、ヘマタイト(α−Fe23でも
代用可能と推定できる。)さらに、NiOにFe,C
o,Niの磁性元素や希土類磁性元素La,Ce,P
r,Nd,Pm,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,E
r,Tm,Ybを添加しても代用可能と推定できる。
The magnetic domain control layer 45 is preferably an oxide film in order to increase the ratio of the detected current shunt to the magnetoresistive film. An oxide film having a magnetic domain control effect is preferably a ferromagnetic film or an antiferromagnetic film, but antiferromagnetic nickel oxide (N
iO) is desirable. As a material for the oxide antiferromagnetic film 45, in addition to the above NiO, hematite (α-Fe 2 O 3 can be assumed to be a substitute).
o, Ni magnetic elements and rare earth magnetic elements La, Ce, P
r, Nd, Pm, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, E
It can be estimated that substitution is possible even if r, Tm, and Yb are added.

【0110】分離膜77の材料としては、下記の材料が
良い。すなわち、A1,Ti,Cu,Nb,Mo,T
a,W,Ti,V,Cr,Rh,Ru,Zr,Pd,A
g,Pt,In,Sn,Re,Os,Ir,Au,アル
ミナ(Al23),酸化シリコン(SiO2),チタニ
ア(TiO2),ハフニア(HfO2),ジルコニア(Z
rO2),カーボン(C)などがよい。さらに、上記金属
元素を組み合わせた2元系以上の非磁性合金膜としても
よい。さらに、上記酸化物、及びカーボンに第3元素を
添加した材料で構成してもよい。さらに、Al23,S
iO2,TiO2,HfO2,ZrO2などは絶縁性を示す
ので、これらを分離膜77として用いることにより磁気
抵抗効果膜40に通電できる電流密度を大とでき、磁気
抵抗効果型磁気ヘッドを高感度とするに有利である。
As the material of the separation film 77, the following materials are preferable. That is, A1, Ti, Cu, Nb, Mo, T
a, W, Ti, V, Cr, Rh, Ru, Zr, Pd, A
g, Pt, In, Sn, Re, Os, Ir, Au, alumina (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), titania (TiO 2 ), hafnia (HfO 2 ), zirconia (Z
rO 2 ) and carbon (C) are preferable. Furthermore, a binary or more non-magnetic alloy film in which the above metal elements are combined may be used. Further, it may be made of a material obtained by adding a third element to the above oxide or carbon. In addition, Al 2 O 3 , S
Since iO 2 , TiO 2 , HfO 2 , ZrO 2 and the like exhibit insulating properties, by using these as the separation film 77, the current density at which the magnetoresistive effect film 40 can be energized can be increased and the magnetoresistive effect type magnetic head can be obtained. It is advantageous for high sensitivity.

【0111】本発明に係る分離膜77の膜厚は、10〜
300Åの範囲にある。図1に示すように、磁気抵抗効
果膜40は、該分離膜77の上方に形成される。磁気抵
抗効果膜40は、該分離膜77を乗り上げて形成される
ため、該分離膜77の膜厚が大の場合には、磁気抵抗効
果膜40に段切れが発生してしまう。このため、該分離
膜の膜厚は薄い方が望ましく、200Å以下とすること
が好ましい。一方、スパッタリング方法等の成膜技術
で、分離膜を連続膜とできる臨界膜厚は50Å以上であ
る。従って、分離膜77の膜厚は、50〜200Åの範
囲とするのが望ましい。さらに端部からのバイアス磁界
を有効に伝えるためには、磁気抵抗効果膜40の膜厚を
分離膜の膜厚より大とするのが望ましい。
The thickness of the separation film 77 according to the present invention is 10 to 10.
It is in the range of 300Å. As shown in FIG. 1, the magnetoresistive effect film 40 is formed above the separation film 77. Since the magnetoresistive effect film 40 is formed by riding on the separation film 77, when the separation film 77 has a large film thickness, the magnetoresistive effect film 40 is discontinuous. For this reason, it is desirable that the thickness of the separation membrane is thin, and preferably 200 Å or less. On the other hand, with a film forming technique such as a sputtering method, the critical film thickness at which the separation film can be a continuous film is 50 Å or more. Therefore, it is desirable that the thickness of the separation film 77 be in the range of 50 to 200Å. Further, in order to effectively transmit the bias magnetic field from the end portion, it is desirable that the film thickness of the magnetoresistive effect film 40 be larger than that of the separation film.

【0112】本発明に係る磁区制御層は、シールド膜を
備えてMRヘッドを構成しているが、ノンシールド型磁
気抵抗効果型磁気ヘッド,ヨークタイプ磁気抵抗効果型
磁気ヘッド,磁気テープ用磁気抵抗効果型磁気ヘッド、
さらに、単なる強磁性膜の磁気抵抗効果を利用した磁気
センサーにも、本発明は適用可能である。
The magnetic domain control layer according to the present invention is provided with a shield film to form an MR head. The non-shield type magnetoresistive effect type magnetic head, the yoke type magnetoresistive effect type magnetic head, the magnetic resistance for magnetic tape are used. Effect type magnetic head,
Furthermore, the present invention can be applied to a magnetic sensor that simply uses the magnetoresistive effect of a ferromagnetic film.

【0113】本実施例における磁気抵抗効果型薄膜磁気
ヘッド媒体対向面を構成するシールド膜110と80を
鉄ニッケル合金,反強磁性膜45を鉄マンガン合金,磁
気抵抗効果膜40をRu1重量%含有鉄ニッケルパーマ
ロイ合金,分離膜77をAlを照射して酸化させた膜,
シャント膜50をNb,ソフト膜55をNi−Fe合金
に1重量%Ruを含む合金、電極60をNbとして、そ
れぞれをIBD法により積層する。各々の膜の形状はフ
ォトレジストによりパターンを限定する。膜厚はイオン
ビーム電流から換算する。各々10〜3000nmの望
ましい範囲に金属薄膜を作製する。IBD法は金属元素
を正に帯電したイオンとした後、イオンを引出すための
負の電極による電界で加速することにより、真空容器中
に取り出して、質量分離磁石により同一質量数の同位体
元素のイオンを選択後、各イオンの運動エネルギーを2
00eV以下に減速することにより同一の質量数の金属
を堆積させる。
In the present embodiment, the shield films 110 and 80 constituting the magnetoresistive thin film magnetic head medium facing surface contain an iron-nickel alloy, the antiferromagnetic film 45 contains an iron-manganese alloy, and the magnetoresistive film 40 contains 1 wt% of Ru. Iron-nickel permalloy alloy, a film obtained by oxidizing the separation film 77 by irradiating Al,
The shunt film 50 is Nb, the soft film 55 is an Ni—Fe alloy alloy containing 1 wt% Ru, and the electrode 60 is Nb. The shape of each film defines the pattern by the photoresist. The film thickness is converted from the ion beam current. A metal thin film is formed in a desired range of 10 to 3000 nm. The IBD method takes a metal element as a positively charged ion, accelerates it with an electric field by a negative electrode for extracting the ion, and then takes it out into a vacuum container to remove an isotope element of the same mass number by a mass separation magnet. After selecting the ions, set the kinetic energy of each ion to 2
Metals with the same mass number are deposited by decelerating below 00 eV.

【0114】本実施例におけるIBD法による膜形成は
実施例1に示す装置を用いて行い、イオン源としての各
元素は酸化物を使用した。真空度は10-5Pa,イオン
源の加速電圧を50V,基板を300℃にした。各元素
の質量数は実施例2に示すものと同じものである。合金
薄膜は電磁石28の所定の電流値で各元素の堆積する物
質に応じてスイッチングさせることによって数原子以内
の層毎に堆積させることにより合金化させた。好ましく
は1原子層(堆積時間として10秒以内)毎に堆積させ
る。また、いずれの膜も粒径が5nm以下、特に約1n
mの超微粒子粒状薄膜が形成され、堆積表面の面方位も
体心立方格子のものは(110),面心立方格子のもの
は(100)となる最稠密面が形成され、高耐食性の膜
が形成された。
The film formation by the IBD method in this example was carried out using the apparatus shown in Example 1, and an oxide was used as each element as an ion source. The degree of vacuum was 10 −5 Pa, the acceleration voltage of the ion source was 50 V, and the substrate was 300 ° C. The mass number of each element is the same as that shown in Example 2. The alloy thin film was alloyed by being deposited layer by layer within a few atoms by switching according to the deposited material of each element at a predetermined current value of the electromagnet 28. Preferably, it is deposited every one atomic layer (within 10 seconds as the deposition time). In addition, each film has a particle size of 5 nm or less, especially about 1 n.
An ultrafine particle granular thin film of m is formed, and a densest surface having a surface orientation of the deposition surface of (110) for a body-centered cubic lattice and (100) for a face-centered cubic lattice is formed, and a highly corrosion-resistant film. Was formed.

【0115】また、特に、本実施例における磁気抵抗効
果膜40を従来のスパッタリング法によって形成される
膜が約1μmの厚さを有していたのに対し、磁気的に同
等の特性を有する0.02μm ときわめて薄い膜を形成
することができることからより高性能の読出しが出来る
ことが分った。
Further, in particular, the magnetoresistive effect film 40 in the present embodiment has a magnetically equivalent characteristic while the film formed by the conventional sputtering method has a thickness of about 1 μm. Since it is possible to form an extremely thin film of 0.02 μm, it has been found that high-performance reading can be performed.

【0116】また、同様に、Nbの代りにWの磁気ヘッ
ド用電極をIBD法によって得た。酸化物WO3 を四塩
化炭素の蒸気との混合でプラズマとしてイオン化した
後、W184を選択的に図11に示す電極60の位置に
積層させるため、ソフト膜55の後に成膜する。従来は
素子面の研摩洗浄工程中に腐食したW電極が本方法によ
り高耐食性となり、これら研摩洗浄プロセスを経た後の
比抵抗も15μΩcm以下で、ほとんど増加せず、信頼性
の高いものが得られた。
Similarly, instead of Nb, a W magnetic head electrode was obtained by the IBD method. After the oxide WO 3 is ionized as plasma by mixing with carbon tetrachloride vapor, it is formed after the soft film 55 in order to selectively stack W184 at the position of the electrode 60 shown in FIG. Conventionally, the W electrode that corroded during the polishing and cleaning process on the device surface was made highly corrosion resistant by this method, and the specific resistance after these polishing and cleaning processes was 15 μΩcm or less, hardly increasing, and a highly reliable product was obtained. It was

【0117】他の実施例として、シールド膜110と8
0,磁気抵抗効果膜40,ソフト膜55をスパッタリン
グ法でパーマロイ合金により形成した後、各々の表面に
実施例1のNo.7の条件で鉄58の5ナインの純度で
(110)面の5nmの膜を形成した。これにより高耐
食性を有し、高感度を有する磁気ヘッドが得られた。
As another embodiment, the shield films 110 and 8
0, the magnetoresistive film 40, and the soft film 55 were formed from a permalloy alloy by a sputtering method, and then each surface had a purity of 5 nines of iron 58 under the conditions of No. 7 of Example 1 and a thickness of 5 nm of the (110) plane. Was formed. As a result, a magnetic head having high corrosion resistance and high sensitivity was obtained.

【0118】[0118]

【発明の効果】本発明によれば、高純度金属薄膜を得る
ことができ、優れた高耐食性膜が得られる。その結果、
磁気ディスク装置においては高感度で高耐食の磁気ヘッ
ドが製作されるので、信頼性の高いものとなる。
According to the present invention, a high purity metal thin film can be obtained and an excellent high corrosion resistant film can be obtained. as a result,
Since a magnetic head having high sensitivity and high corrosion resistance is manufactured in the magnetic disk device, it is highly reliable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のイオンビームデポジション装置の構成
図。
FIG. 1 is a configuration diagram of an ion beam deposition apparatus of the present invention.

【図2】イオン源の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of an ion source.

【図3】NaCl中電流密度と電位との関係を示す線
図。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the current density in NaCl and the potential.

【図4】H2SO4中電流密度と電位との関係を示す線
図。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the current density in H 2 SO 4 and the potential.

【図5】不純物濃度と成膜時到達真空度との関係を示す
線図。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the impurity concentration and the degree of vacuum reached during film formation.

【図6】腐食量と成膜時到達真空度との関係を示す線
図。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amount of corrosion and the degree of vacuum reached during film formation.

【図7】腐食量と鉄表面不純物量との関係を示す線図。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the amount of corrosion and the amount of iron surface impurities.

【図8】腐食量と面比率との関係を示す線図。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the amount of corrosion and the surface ratio.

【図9】腐食量と鉄の仕事関数との関係を示す線図。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the amount of corrosion and the work function of iron.

【図10】本実施例の磁気ディスク装置の構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of a magnetic disk device according to the present embodiment.

【図11】磁気抵抗効果型磁気ヘッドの断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view of a magnetoresistive effect magnetic head.

【図12】図11の要部拡大図。FIG. 12 is an enlarged view of a main part of FIG.

【図13】磁気ディスク装置の全体構成を示す斜視図。FIG. 13 is a perspective view showing the overall configuration of a magnetic disk device.

【図14】磁気ヘッドを形成したスライダの斜視図。FIG. 14 is a perspective view of a slider on which a magnetic head is formed.

【図15】スライダを荷重アームに設けた斜視図。FIG. 15 is a perspective view in which a slider is provided on a load arm.

【図16】記録再生分離ヘッドの部分断面斜視図。FIG. 16 is a partial cross-sectional perspective view of a recording / reproducing separation head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…イオンビーム、3…イオン化原料材、4…放電室、
5…スリット、6…磁場コイル、7…ガス導入孔、9…
プラズマ、10…真空ポンプ、11…第1電極、12…
電源、13…第2電極、15…イオン加速電源、20…
マイクロ波イオン源、21…導波管、22…マグネトロ
ン、23…イオンビーム輸送用真空配管、24…基板ロ
ードロック室、25…イオン打込み室、26…ヒータ、
27…レンズシステム、28…90゜偏向質量分離用電
磁石、29…基板支持手段、30…絶縁碍子、31…反
射型高エネルギー電子線回折、32…エレクトロガン、
40…磁気抵抗効果膜、45…酸化物反強磁性膜、50
…シャント膜、55…ソフト膜、70…上部ギャップ
膜、77…分離膜、80…上部シールド膜、81…スラ
イダ、101…セラミックス基板、110…下部シール
ド膜、112…磁気ディスク、120…磁気ギャップ、
130…磁気コア材、210…導体コイル、1000…
MRヘッド、2000…記録ヘッド、3000…記録再
生分離ヘッド、4000…磁気ディスク装置。
1 ... Ion beam, 3 ... Ionization raw material, 4 ... Discharge chamber,
5 ... Slit, 6 ... Magnetic field coil, 7 ... Gas introduction hole, 9 ...
Plasma, 10 ... Vacuum pump, 11 ... First electrode, 12 ...
Power supply, 13 ... Second electrode, 15 ... Ion acceleration power supply, 20 ...
Microwave ion source, 21 ... Waveguide, 22 ... Magnetron, 23 ... Ion beam transport vacuum piping, 24 ... Substrate load lock chamber, 25 ... Ion implantation chamber, 26 ... Heater,
27 ... Lens system, 28 ... Electromagnet for separating 90 ° deflection mass, 29 ... Substrate supporting means, 30 ... Insulator, 31 ... Reflective high energy electron diffraction, 32 ... Electro gun,
40 ... Magnetoresistive film, 45 ... Oxide antiferromagnetic film, 50
... shunt film, 55 ... soft film, 70 ... upper gap film, 77 ... separation film, 80 ... upper shield film, 81 ... slider, 101 ... ceramics substrate, 110 ... lower shield film, 112 ... magnetic disk, 120 ... magnetic gap ,
130 ... Magnetic core material, 210 ... Conductor coil, 1000 ...
MR head, 2000 ... Recording head, 3000 ... Recording / reproducing separation head, 4000 ... Magnetic disk device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01F 41/20 (72)発明者 府山 盛明 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location H01F 41/20 (72) Inventor Moriaki Fuyama 4026 Kujicho, Hitachi City, Ibaraki Hitate Manufacturing Co., Ltd. Hitachi Research Laboratory

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】単一質量数の金属よりなり、純度が99.
99% 以上であることを特徴とする高耐食性金属。
1. A metal having a single mass number and a purity of 99.
A highly corrosion-resistant metal characterized by being 99% or more.
【請求項2】純度が99.99% 以上で、結晶粒径が5
0nm以下であることを特徴とする高耐食性金属。
2. The purity is 99.99% or more, and the crystal grain size is 5.
A highly corrosion resistant metal having a thickness of 0 nm or less.
【請求項3】基体表面に金属薄膜を有する部材におい
て、前記薄膜は単一質量数よりなる金属又は単一質量数
の複数の金属の組合せよりなる合金からなることを特徴
とする高耐食性部材。
3. A member having a thin metal film on the surface of a substrate, wherein the thin film is made of a metal having a single mass number or an alloy made of a combination of a plurality of metals having a single mass number.
【請求項4】基体表面に金属薄膜を有する部材におい
て、前記薄膜は堆積方向に最稠密面に堆積しており、結
晶粒径0.5μm 以下であることを特徴とする高耐食性
部材。
4. A member having a metal thin film on the surface of a substrate, wherein the thin film is deposited on the densest surface in the deposition direction and has a crystal grain size of 0.5 μm or less.
【請求項5】金属をイオン化し、該イオン化した金属を
単一質量数に分離し、該分離した単一質量数の金属をス
パッタリングが生じないように加速して堆積させること
を特徴とする高耐食性金属の製法。
5. A high-performance device comprising ionizing a metal, separating the ionized metal into a single mass number, and accelerating and depositing the separated single mass number of metal so as to prevent sputtering. Manufacturing method of corrosion resistant metal.
【請求項6】金属をイオン化し、該イオン化した金属を
単一質量数に分離し、該質量分離した単一質量数の金属
を1〜200eVに加速して堆積させることを特徴とす
る高耐食性金属の製法。
6. High corrosion resistance characterized by ionizing a metal, separating the ionized metal into a single mass number, and accelerating the mass-separated single mass number of metal to 1 to 200 eV to deposit. Manufacturing method of metal.
【請求項7】複数の金属をイオン化し、該イオン化した
金属を各々単一質量数に分離し、該分離した単一質量数
の金属を実質的にスパッタリングが生じないように加速
して堆積させるとともに、複数種の個々の単一質量数の
金属を同一金属毎に交互に堆積させることを特徴とする
高耐食性金属の製法。
7. Ionizing a plurality of metals, separating each of the ionized metals into a single mass number, and accelerating and depositing the separated single mass number of metals in a substantially sputter-free manner. At the same time, a method for producing a highly corrosion-resistant metal, characterized in that a plurality of individual metals each having a single mass number are alternately deposited for each same metal.
【請求項8】基体表面に金属薄膜を形成する部材の製法
において、イオン化した金属を単一質量数に分離し、該
分離した単一質量数の金属を実質的にスパッタリングが
生じないように加速して前記基体表面に堆積させること
を特徴とする高耐食性部材の製法。
8. A method of manufacturing a member for forming a metal thin film on a surface of a substrate, wherein ionized metal is separated into a single mass number, and the separated single mass number of metal is accelerated so that sputtering is not substantially generated. A method for producing a highly corrosion resistant member, characterized by comprising:
【請求項9】基体表面に金属薄膜を形成する部材の製法
において、イオン化した金属を実質的にスパッタリング
が生じないように加速して堆積させることを特徴とする
高耐食性部材の製法。
9. A method of manufacturing a member for forming a metal thin film on a surface of a substrate, which comprises accelerating and depositing ionized metal so that sputtering is not substantially generated.
【請求項10】基体上に金属を堆積させる金属イオン打
込み室、前記金属イオンを形成させる放電室、該金属イ
オンを加速させるイオン加速電源、該加速した金属イオ
ンを前記金属イオン打込み室に導入するイオンビーム輸
送用配管、前記金属イオンを前記配管内に高速に加速し
て導入する引出し電源、該高速で導入された金属イオン
を質量分離する質量分離電磁石及び該質量分離された金
属イオンを減速する引出し電圧制御レンズを備えたこと
を特徴とする金属の製造装置。
10. A metal ion implantation chamber for depositing a metal on a substrate, a discharge chamber for forming the metal ions, an ion acceleration power source for accelerating the metal ions, and the accelerated metal ions are introduced into the metal ion implantation chamber. Ion beam transport pipe, extraction power source for accelerating and introducing the metal ions into the pipe at high speed, mass separation electromagnet for mass-separating the metal ions introduced at high speed, and decelerating the mass-separated metal ions An apparatus for producing metal, comprising a drawing voltage control lens.
【請求項11】前記電磁石は電流の切換えスイッチング
手段を有する請求項11に記載の金属の製造装置。
11. The metal manufacturing apparatus according to claim 11, wherein the electromagnet has a switching means for switching a current.
【請求項12】前記金属イオン打込み室は前記基体を保
持する基体保持手段に前記基体を加熱するヒータを有す
る請求項11又は12に記載の金属の製造装置。
12. The metal manufacturing apparatus according to claim 11, wherein the metal ion implantation chamber has a substrate holding means for holding the substrate and a heater for heating the substrate.
【請求項13】セラミック基板上に、磁気シールド膜,
下部ギャップ膜,磁区制御膜,磁気抵抗効果を用いて磁
気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜,シャ
ント膜,ソフト膜及び前記磁気抵抗効果膜に信号検出電
流を流す一対の電極を順次有する磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを搭載した磁気ディスク装置であって、前記膜の少
なくとも1つは単一の質量数を有する金属,複数の元素
からなり該元素が単一の質量数である合金又は化合物の
いずれかよりなることを特徴とする磁気ディスク装置。
13. A magnetic shield film on a ceramic substrate,
A lower gap film, a magnetic domain control film, a magnetoresistive film for converting a magnetic signal into an electrical signal by using a magnetoresistive effect, a shunt film, a soft film, and a pair of electrodes for supplying a signal detection current to the magnetoresistive film. A magnetic disk device having a magnetoresistive effect magnetic head sequentially provided, wherein at least one of the films has a metal having a single mass number, and an alloy made of a plurality of elements and having a single mass number. Or a magnetic disk device comprising a compound.
【請求項14】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気
的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果
膜に信号検出電流を流すための一対の電極と、前記磁気
抵抗効果膜の磁区を制御する磁区制御層とを有する磁気
抵抗効果型磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置であ
って、前記磁気抵抗効果膜は単一の質量数を有する金属
又は複数の金属からなり該金属が単一の質量数である合
金からなることを特徴とする磁気ディスク装置。
14. A magnetoresistive effect film for converting a magnetic signal into an electrical signal by using a magnetoresistive effect, a pair of electrodes for flowing a signal detection current through the magnetoresistive effect film, and the magnetoresistive effect film. A magnetic domain control layer for controlling magnetic domains of a magnetic disk device having a magnetoresistive effect magnetic head, wherein the magnetoresistive effect film is made of a metal having a single mass number or a plurality of metals. A magnetic disk device comprising an alloy having a single mass number.
【請求項15】外部磁化を感知し磁化方向を変化させる
磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に電流を流すた
めの一対の電極と、前記磁気抵抗効果膜の磁区を制御す
る磁区制御層とを有する磁気抵抗効果型磁気ヘッドを搭
載した磁気ディスク装置であって、前記磁気抵抗効果膜
は粒状晶の微細結晶粒よりなり、その堆積面が所望の一
つの面指数を有する金属又は合金からなることを特徴と
する磁気ディスク装置。
15. A magnetoresistive film that senses external magnetization and changes the magnetization direction, a pair of electrodes for flowing a current through the magnetoresistive film, and a magnetic domain control layer that controls the magnetic domain of the magnetoresistive film. And a magneto-resistive effect magnetic head, wherein the magneto-resistive effect film is made of fine crystal grains of granular crystals, and the deposition surface is made of a metal or alloy having a desired one surface index. A magnetic disk device characterized by the following.
【請求項16】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気
的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果
膜に信号検出電流を流すための一対の電極と、前記磁気
抵抗効果膜の磁区を制御する磁区制御層とを有する再生
ヘッド部分と、第1磁極と、前記第1磁極と一方で接し
他方でギャップを形成する第2磁極と、前記磁極間を捲
回するコイルとを有し、コイルに流れる電流を磁化に変
換する記録ヘッド部分とを基本構成とする基録再生分離
型薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置であっ
て、前記磁気抵抗効果膜は5〜100nmの厚さを有
し、微細粒状晶の金属又は合金からなることを特徴とす
る磁気ディスク装置。
16. A magnetoresistive effect film for converting a magnetic signal into an electric signal by using a magnetoresistive effect, a pair of electrodes for flowing a signal detection current through the magnetoresistive effect film, and the magnetoresistive effect film. A reproducing head portion having a magnetic domain control layer for controlling the magnetic domains, a first magnetic pole, a second magnetic pole which is in contact with the first magnetic pole on one side and forms a gap on the other side, and a coil which winds between the magnetic poles. A magnetic disk device equipped with a basic recording / reproducing separated thin film magnetic head having a recording head portion for converting a current flowing through a coil into magnetization, the magnetic resistance effect film having a thickness of 5 to 100 nm. A magnetic disk drive characterized by comprising a fine granular crystal metal or alloy.
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