JPH1097707A - 軟磁性薄膜の製造方法 - Google Patents
軟磁性薄膜の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＲヘッドや、再生用のＭＲヘッド部と記録
用の誘導型ヘッド部とを有するＭＲ誘導型複合ヘッドの
磁気シールド膜や磁極に適用される軟磁性薄膜を形成す
る際に、高温での熱処理を施さずに前記軟磁性薄膜の応
力を制御可能とする。 【解決手段】 Ｆｅ−Ｚｒ−Ｎ等の金属窒化物から構成
される薄膜を形成する際の反応性スパッタ工程におい
て、基板とターゲットとが周期的に対向するようにター
ゲットに対する基板の相対的移動を行うか、基板に負の
バイアス電圧を加えるか、前記相対的移動を行いかつ前
記負のバイアス電圧を加えることにより、前記薄膜の応
力を制御する。
用の誘導型ヘッド部とを有するＭＲ誘導型複合ヘッドの
磁気シールド膜や磁極に適用される軟磁性薄膜を形成す
る際に、高温での熱処理を施さずに前記軟磁性薄膜の応
力を制御可能とする。 【解決手段】 Ｆｅ−Ｚｒ−Ｎ等の金属窒化物から構成
される薄膜を形成する際の反応性スパッタ工程におい
て、基板とターゲットとが周期的に対向するようにター
ゲットに対する基板の相対的移動を行うか、基板に負の
バイアス電圧を加えるか、前記相対的移動を行いかつ前
記負のバイアス電圧を加えることにより、前記薄膜の応
力を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導型磁気ヘッ
ド、磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＭＲヘッド）、誘導型
ヘッド部とＭＲヘッド部とを有するＭＲ誘導型複合ヘッ
ド等の各種磁気ヘッドに主として適用される軟磁性薄膜
を製造する方法に関する。
ド、磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＭＲヘッド）、誘導型
ヘッド部とＭＲヘッド部とを有するＭＲ誘導型複合ヘッ
ド等の各種磁気ヘッドに主として適用される軟磁性薄膜
を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気記録における高密度化が進め
られている。これに伴ない、磁極として軟磁性薄膜を用
いる薄膜磁気ヘッドや、磁気抵抗効果を利用して再生を
行うＭＲヘッドの開発が盛んに進められている。
られている。これに伴ない、磁極として軟磁性薄膜を用
いる薄膜磁気ヘッドや、磁気抵抗効果を利用して再生を
行うＭＲヘッドの開発が盛んに進められている。
【０００３】ＭＲヘッドは、磁性材料を用いた読み取り
センサ部の抵抗変化により外部磁気信号を読み出すもの
である。ＭＲヘッドでは再生出力が記録媒体に対する相
対速度に依存しないことから、線記録密度の高い磁気記
録においても高い出力が得られるという特長がある。Ｍ
Ｒヘッドでは、分解能を上げ、良好な高周波特性を得る
ために、通常、磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）を一対の磁気
シールド膜で挟む構成（シールド型ＭＲヘッド）とされ
る。
センサ部の抵抗変化により外部磁気信号を読み出すもの
である。ＭＲヘッドでは再生出力が記録媒体に対する相
対速度に依存しないことから、線記録密度の高い磁気記
録においても高い出力が得られるという特長がある。Ｍ
Ｒヘッドでは、分解能を上げ、良好な高周波特性を得る
ために、通常、磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）を一対の磁気
シールド膜で挟む構成（シールド型ＭＲヘッド）とされ
る。
【０００４】また、ＭＲヘッドは再生用ヘッドであるた
め、通常、記録を行うための誘導型ヘッド部をＭＲヘッ
ド部と一体化したＭＲ誘導型複合ヘッドが用いられてい
る。
め、通常、記録を行うための誘導型ヘッド部をＭＲヘッ
ド部と一体化したＭＲ誘導型複合ヘッドが用いられてい
る。
【０００５】ＭＲヘッドやＭＲ誘導型複合ヘッドの磁気
シールド膜や磁極には、軟磁気特性が優れた薄膜を用い
ることが好ましい。軟磁気特性の優れた薄膜としては、
例えば特公平７−６０７６７号公報、特開平３−１５１
３号公報等に記載されたＦｅ−Ｚｒ−Ｎ系軟磁性薄膜が
ある。
シールド膜や磁極には、軟磁気特性が優れた薄膜を用い
ることが好ましい。軟磁気特性の優れた薄膜としては、
例えば特公平７−６０７６７号公報、特開平３−１５１
３号公報等に記載されたＦｅ−Ｚｒ−Ｎ系軟磁性薄膜が
ある。
【０００６】ＭＲ膜は一般に耐熱性が低く、特に巨大磁
気抵抗（ＧＭＲ）効果を示す多層膜（厚さ５nm程度の薄
膜を積層した人工格子膜）では、加熱により薄膜間に相
互拡散が生じ、特性が著しく劣化しやすい。したがっ
て、磁気シールド膜や磁極の軟磁気特性を向上させるた
めの焼鈍は、３００℃未満の温度で行う必要がある。
気抵抗（ＧＭＲ）効果を示す多層膜（厚さ５nm程度の薄
膜を積層した人工格子膜）では、加熱により薄膜間に相
互拡散が生じ、特性が著しく劣化しやすい。したがっ
て、磁気シールド膜や磁極の軟磁気特性を向上させるた
めの焼鈍は、３００℃未満の温度で行う必要がある。
【０００７】しかし、上記したＦｅ−Ｚｒ−Ｎ系薄膜等
の金属窒化物薄膜では、金属格子間に軽元素であるＮが
侵入しているため圧縮応力が大きくなっており、３００
℃以上の温度で熱処理を施さないと応力を解放すること
はできない。上記各公報には膜の応力についての記載は
ないが、上記各公報において実用的な軟磁気特性が得ら
れているのは熱処理温度が３５０℃以上のときである。
一般に、圧縮応力が十分に解放されていないと、例えば
誘導型ヘッド部の磁極やＭＲヘッド部の磁気シールド膜
などのような比較的厚い部分に適用した場合、下地であ
る絶縁層から剥離してしまったり、軟磁性薄膜自体が剥
離しなくても他の薄膜の剥離を招くことがある。また、
磁歪の影響により良好な軟磁気特性を得にくいなどの問
題も生じる。
の金属窒化物薄膜では、金属格子間に軽元素であるＮが
侵入しているため圧縮応力が大きくなっており、３００
℃以上の温度で熱処理を施さないと応力を解放すること
はできない。上記各公報には膜の応力についての記載は
ないが、上記各公報において実用的な軟磁気特性が得ら
れているのは熱処理温度が３５０℃以上のときである。
一般に、圧縮応力が十分に解放されていないと、例えば
誘導型ヘッド部の磁極やＭＲヘッド部の磁気シールド膜
などのような比較的厚い部分に適用した場合、下地であ
る絶縁層から剥離してしまったり、軟磁性薄膜自体が剥
離しなくても他の薄膜の剥離を招くことがある。また、
磁歪の影響により良好な軟磁気特性を得にくいなどの問
題も生じる。
【０００８】また、実際に、軟磁性薄膜を磁気ヘッドの
磁極や磁気シールド膜に適用する場合、下地である絶縁
層等の応力の影響を強く受けるとともに、軟磁性薄膜よ
り後に形成される上層の応力の影響も受ける。このた
め、軟磁性薄膜自体の応力が小さくても必ずしも剥離し
にくかったり軟磁気特性が良好となったりするわけでは
ない。
磁極や磁気シールド膜に適用する場合、下地である絶縁
層等の応力の影響を強く受けるとともに、軟磁性薄膜よ
り後に形成される上層の応力の影響も受ける。このた
め、軟磁性薄膜自体の応力が小さくても必ずしも剥離し
にくかったり軟磁気特性が良好となったりするわけでは
ない。
【０００９】したがって、熱処理温度を３００℃未満と
しなければならないＭＲヘッド部を有する磁気ヘッドに
適用される軟磁性薄膜を形成する際には、剥離が生じ
ず、また、良好な軟磁気特性が得られるように、下地や
上層に応じた最適な応力をもつように形成条件を制御す
る必要がある。
しなければならないＭＲヘッド部を有する磁気ヘッドに
適用される軟磁性薄膜を形成する際には、剥離が生じ
ず、また、良好な軟磁気特性が得られるように、下地や
上層に応じた最適な応力をもつように形成条件を制御す
る必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＭＲ
ヘッドや、再生用のＭＲヘッド部と記録用の誘導型ヘッ
ド部とを有するＭＲ誘導型複合ヘッドの磁気シールド膜
や磁極に適用される軟磁性薄膜を形成する際に、高温で
の熱処理を施さずに前記軟磁性薄膜の応力を制御可能と
することである。
ヘッドや、再生用のＭＲヘッド部と記録用の誘導型ヘッ
ド部とを有するＭＲ誘導型複合ヘッドの磁気シールド膜
や磁極に適用される軟磁性薄膜を形成する際に、高温で
の熱処理を施さずに前記軟磁性薄膜の応力を制御可能と
することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（５）のいずれかの構成により達成される。 （１）金属窒化物から構成される薄膜を反応性スパッタ
により基板上に形成する工程を有し、前記反応性スパッ
タに際し、基板とターゲットとが周期的に対向するよう
にターゲットに対する基板の相対的移動を行うか、基板
に負のバイアス電圧を加えるか、前記相対的移動を行い
かつ前記負のバイアス電圧を加えることにより、前記薄
膜の応力を制御する軟磁性薄膜の製造方法。 （２）基板を、回転する基板ホルダの回転軸を外れた位
置に保持させ、ターゲットを、基板ホルダの回転軸を外
れた位置であってかつ基板ホルダの回転に伴って周期的
に基板と対向し得る位置に固定することにより、基板の
前記相対的移動を行う上記（１）の軟磁性薄膜の製造方
法。 （３）前記反応性スパッタにより、Ｆｅ、Ｍ（Ｍは、Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＭｎおよびＢからなる群から選択される
少なくとも１種の元素）およびＮを含有し、Ｘ線回折パ
ターンにおいて、Ｆｅ（２００）面の回折ピークの強度
Ｉ（２００）とＦｅ（１１０）面の回折ピークの強度Ｉ
（１１０）との比Ｉ（２００）／Ｉ（１１０）が０．１
未満である薄膜を形成し、次いで、この薄膜に１００〜
２８０℃で熱処理を施すことにより、 式 （Ｆｅ1-x Ｍx ）1-y Ｎy （ｘおよびｙは原子比を表し、 ０．０１≦ｘ≦０．１、 ０．０１≦ｙ≦０．１ である）で表される組成を有し、Ｘ線回折パターンにお
いて、Ｉ（２００）／Ｉ（１１０）が０．１以上１未満
であり、かつＭ窒化物の回折ピークが実質的に認められ
ない軟磁性薄膜を得る上記（１）または（２）の軟磁性
薄膜の製造方法。 （４）一対の磁極を有する誘導型ヘッド部を有する磁気
ヘッドの少なくとも一方の磁極の少なくとも一部に適用
される軟磁性薄膜を製造する上記（１）〜（３）のいず
れかの軟磁性薄膜の製造方法。 （５）磁気抵抗効果膜と少なくとも一つの磁気シールド
膜とを有する磁気抵抗効果型ヘッド部を有する磁気ヘッ
ドの磁気シールド膜の少なくとも一つの少なくとも一部
に適用される軟磁性薄膜を製造する上記（１）〜（４）
のいずれかの軟磁性薄膜の製造方法。
（１）〜（５）のいずれかの構成により達成される。 （１）金属窒化物から構成される薄膜を反応性スパッタ
により基板上に形成する工程を有し、前記反応性スパッ
タに際し、基板とターゲットとが周期的に対向するよう
にターゲットに対する基板の相対的移動を行うか、基板
に負のバイアス電圧を加えるか、前記相対的移動を行い
かつ前記負のバイアス電圧を加えることにより、前記薄
膜の応力を制御する軟磁性薄膜の製造方法。 （２）基板を、回転する基板ホルダの回転軸を外れた位
置に保持させ、ターゲットを、基板ホルダの回転軸を外
れた位置であってかつ基板ホルダの回転に伴って周期的
に基板と対向し得る位置に固定することにより、基板の
前記相対的移動を行う上記（１）の軟磁性薄膜の製造方
法。 （３）前記反応性スパッタにより、Ｆｅ、Ｍ（Ｍは、Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＭｎおよびＢからなる群から選択される
少なくとも１種の元素）およびＮを含有し、Ｘ線回折パ
ターンにおいて、Ｆｅ（２００）面の回折ピークの強度
Ｉ（２００）とＦｅ（１１０）面の回折ピークの強度Ｉ
（１１０）との比Ｉ（２００）／Ｉ（１１０）が０．１
未満である薄膜を形成し、次いで、この薄膜に１００〜
２８０℃で熱処理を施すことにより、 式 （Ｆｅ1-x Ｍx ）1-y Ｎy （ｘおよびｙは原子比を表し、 ０．０１≦ｘ≦０．１、 ０．０１≦ｙ≦０．１ である）で表される組成を有し、Ｘ線回折パターンにお
いて、Ｉ（２００）／Ｉ（１１０）が０．１以上１未満
であり、かつＭ窒化物の回折ピークが実質的に認められ
ない軟磁性薄膜を得る上記（１）または（２）の軟磁性
薄膜の製造方法。 （４）一対の磁極を有する誘導型ヘッド部を有する磁気
ヘッドの少なくとも一方の磁極の少なくとも一部に適用
される軟磁性薄膜を製造する上記（１）〜（３）のいず
れかの軟磁性薄膜の製造方法。 （５）磁気抵抗効果膜と少なくとも一つの磁気シールド
膜とを有する磁気抵抗効果型ヘッド部を有する磁気ヘッ
ドの磁気シールド膜の少なくとも一つの少なくとも一部
に適用される軟磁性薄膜を製造する上記（１）〜（４）
のいずれかの軟磁性薄膜の製造方法。
【００１２】
【作用および効果】本発明では、金属窒化物から構成さ
れる薄膜を反応性スパッタにより基板上に形成する際
に、ターゲットに対し基板を上記のように相対的に移動
させるか、基板に負のバイアス電圧を加えるか、これら
の両方を行う。
れる薄膜を反応性スパッタにより基板上に形成する際
に、ターゲットに対し基板を上記のように相対的に移動
させるか、基板に負のバイアス電圧を加えるか、これら
の両方を行う。
【００１３】例えば反応性直流スパッタを、ターゲット
に対し基板を相対的に移動させながら行った場合、一般
に、薄膜の応力は引っ張り側方向に移動する。一方、反
応性直流スパッタを、高周波電力によって基板に負のバ
イアス電圧を加えながら行った場合、一般に、薄膜の応
力は圧縮側方向に移動する。例えば、基板に図５に示す
ような公転的な運動をさせた場合、薄膜の応力は例えば
図６に示されるように変化する。すなわち、静止状態の
基板に形成された薄膜が圧縮応力（符号はマイナス）を
もつ場合、基板を回転させることにより応力は引っ張り
側に移動して圧縮応力が減少し、回転数の増大に伴って
ついには引っ張り応力（符号はプラス）が生じるように
なる。また、基板にバイアス電圧を加えない状態で形成
された薄膜が引っ張り応力をもつ場合、負のバイアス電
圧を加えることにより応力は圧縮側に移動して引っ張り
応力が減少し、負のバイアス電圧の増大に伴ってついに
は圧縮応力が生じるようになる。
に対し基板を相対的に移動させながら行った場合、一般
に、薄膜の応力は引っ張り側方向に移動する。一方、反
応性直流スパッタを、高周波電力によって基板に負のバ
イアス電圧を加えながら行った場合、一般に、薄膜の応
力は圧縮側方向に移動する。例えば、基板に図５に示す
ような公転的な運動をさせた場合、薄膜の応力は例えば
図６に示されるように変化する。すなわち、静止状態の
基板に形成された薄膜が圧縮応力（符号はマイナス）を
もつ場合、基板を回転させることにより応力は引っ張り
側に移動して圧縮応力が減少し、回転数の増大に伴って
ついには引っ張り応力（符号はプラス）が生じるように
なる。また、基板にバイアス電圧を加えない状態で形成
された薄膜が引っ張り応力をもつ場合、負のバイアス電
圧を加えることにより応力は圧縮側に移動して引っ張り
応力が減少し、負のバイアス電圧の増大に伴ってついに
は圧縮応力が生じるようになる。
【００１４】本発明では、窒素を反応性ガスとする反応
性スパッタを行う際に、基板に上記のような相対的移動
を行わせたり負のバイアス電圧を加えたりすることによ
り、最大で５×１０10dyn/cm2 程度の幅（下限−４×１
０10dyn/cm2 程度、上限１×１０10dyn/cm2 程度）で軟
磁性薄膜の応力を制御することが可能である。磁極の上
下に形成される絶縁層と磁気シールド膜の上下に形成さ
れる絶縁層とでは、厚さや形状が異なり、材質が異なる
場合もあり、磁極の厚さと磁気シールド膜の厚さとが異
なる場合もある。このため、磁極と磁気シールド膜とで
は最適な応力は異なるが、本発明によればいずれも場合
にも最適な応力を有する軟磁性薄膜の形成が可能であ
る。すなわち本発明では、高温熱処理を施すことなく軟
磁性薄膜の応力の制御が可能であり、これにより軟磁性
薄膜やこれに積層される他の薄膜の剥離を防ぐことがで
き、また、軟磁性薄膜の軟磁気特性も改善される。
性スパッタを行う際に、基板に上記のような相対的移動
を行わせたり負のバイアス電圧を加えたりすることによ
り、最大で５×１０10dyn/cm2 程度の幅（下限−４×１
０10dyn/cm2 程度、上限１×１０10dyn/cm2 程度）で軟
磁性薄膜の応力を制御することが可能である。磁極の上
下に形成される絶縁層と磁気シールド膜の上下に形成さ
れる絶縁層とでは、厚さや形状が異なり、材質が異なる
場合もあり、磁極の厚さと磁気シールド膜の厚さとが異
なる場合もある。このため、磁極と磁気シールド膜とで
は最適な応力は異なるが、本発明によればいずれも場合
にも最適な応力を有する軟磁性薄膜の形成が可能であ
る。すなわち本発明では、高温熱処理を施すことなく軟
磁性薄膜の応力の制御が可能であり、これにより軟磁性
薄膜やこれに積層される他の薄膜の剥離を防ぐことがで
き、また、軟磁性薄膜の軟磁気特性も改善される。
【００１５】本発明にしたがってＦｅ−Ｚｒ−Ｎ系軟磁
性薄膜を形成する際に、組成を上記範囲のものとし、か
つＸ線回折パターンにおける回折ピークの強度比Ｉ（２
００）／Ｉ（１１０）が膜形成直後と熱処理後とでそれ
ぞれ上記した範囲内となるようにすれば、３００℃未満
の低温で熱処理した場合でも、３５０℃以上での熱処理
が必要であった従来のＦｅ−Ｚｒ−Ｎ系軟磁性薄膜と同
等以上の軟磁気特性が得られる。
性薄膜を形成する際に、組成を上記範囲のものとし、か
つＸ線回折パターンにおける回折ピークの強度比Ｉ（２
００）／Ｉ（１１０）が膜形成直後と熱処理後とでそれ
ぞれ上記した範囲内となるようにすれば、３００℃未満
の低温で熱処理した場合でも、３５０℃以上での熱処理
が必要であった従来のＦｅ−Ｚｒ−Ｎ系軟磁性薄膜と同
等以上の軟磁気特性が得られる。
【００１６】本発明にしたがって形成される金属窒化物
薄膜、特にＦｅ−Ｚｒ−Ｎ系軟磁性薄膜は、ＭＲヘッド
やＭＲ誘導型複合ヘッドの磁極や磁気シールド膜に適用
される。従来のＦｅ−Ｚｒ−Ｎ系軟磁性薄膜では、良好
な軟磁気特性を得るためには上記したように３５０℃以
上での熱処理が必要であったため、ＭＲヘッド部を有す
る磁気ヘッドに適用した場合にはＭＲ膜の劣化を招いて
いた。しかし、本発明で用いる軟磁性薄膜には、ＭＲ膜
の特性劣化を生じさせない程度の低温で熱処理が施され
るため、ＭＲ膜の劣化を招くことはない。例えば図１に
示すように、トレーリング側磁気シールド膜６は磁気抵
抗効果（ＭＲ）膜５より時間的に後に形成されるため、
トレーリング側磁気シールド膜に熱処理を施す場合には
ＭＲ膜も加熱されることになる。このため、上記軟磁性
薄膜は、ＭＲヘッド部のトレーリング側の磁気シールド
膜に特に好適である。また、同様な理由により、リーデ
ィング側磁極８１およびトレーリング側磁極８２にも好
適である。
薄膜、特にＦｅ−Ｚｒ−Ｎ系軟磁性薄膜は、ＭＲヘッド
やＭＲ誘導型複合ヘッドの磁極や磁気シールド膜に適用
される。従来のＦｅ−Ｚｒ−Ｎ系軟磁性薄膜では、良好
な軟磁気特性を得るためには上記したように３５０℃以
上での熱処理が必要であったため、ＭＲヘッド部を有す
る磁気ヘッドに適用した場合にはＭＲ膜の劣化を招いて
いた。しかし、本発明で用いる軟磁性薄膜には、ＭＲ膜
の特性劣化を生じさせない程度の低温で熱処理が施され
るため、ＭＲ膜の劣化を招くことはない。例えば図１に
示すように、トレーリング側磁気シールド膜６は磁気抵
抗効果（ＭＲ）膜５より時間的に後に形成されるため、
トレーリング側磁気シールド膜に熱処理を施す場合には
ＭＲ膜も加熱されることになる。このため、上記軟磁性
薄膜は、ＭＲヘッド部のトレーリング側の磁気シールド
膜に特に好適である。また、同様な理由により、リーデ
ィング側磁極８１およびトレーリング側磁極８２にも好
適である。
【００１７】本発明により形成される軟磁性薄膜、特に
Ｆｅ−Ｚｒ−Ｎ系のものは、展延性が低く延伸されにく
い。この点において、リーディング側磁気シールド膜に
好適である。リーディング側磁気シールド膜にパーマロ
イ膜を使った場合、ハードディスク等の磁気記録媒体と
の接触や衝突によりパーマロイ膜が展延されてＭＲ膜と
の間で短絡が生じやすいが、上記軟磁性薄膜を用いるこ
とにより、このような短絡を防ぐことができ、優れた耐
久性が得られる。同様に展延性の低いセンダスト膜で
は、軟磁気特性を得るためには４００℃以上での熱処理
が必要であるため、ＭＲ膜がダメージを受けてしまう
が、上記軟磁性薄膜は３００℃未満で熱処理を施せばよ
いので、ＭＲ膜にはほとんど影響がない。しかも、上記
軟磁性薄膜を用いた場合の磁気シールド特性は、パーマ
ロイ膜や高温熱処理後のセンダスト膜を用いた場合と同
等以上となる。
Ｆｅ−Ｚｒ−Ｎ系のものは、展延性が低く延伸されにく
い。この点において、リーディング側磁気シールド膜に
好適である。リーディング側磁気シールド膜にパーマロ
イ膜を使った場合、ハードディスク等の磁気記録媒体と
の接触や衝突によりパーマロイ膜が展延されてＭＲ膜と
の間で短絡が生じやすいが、上記軟磁性薄膜を用いるこ
とにより、このような短絡を防ぐことができ、優れた耐
久性が得られる。同様に展延性の低いセンダスト膜で
は、軟磁気特性を得るためには４００℃以上での熱処理
が必要であるため、ＭＲ膜がダメージを受けてしまう
が、上記軟磁性薄膜は３００℃未満で熱処理を施せばよ
いので、ＭＲ膜にはほとんど影響がない。しかも、上記
軟磁性薄膜を用いた場合の磁気シールド特性は、パーマ
ロイ膜や高温熱処理後のセンダスト膜を用いた場合と同
等以上となる。
【００１８】従来のＦｅ−Ｚｒ−Ｎ系軟磁性薄膜では後
述するようにＺｒＮの析出に伴いα−Ｆｅが析出するた
め、耐食性にやや問題がある。しかし、本発明で用いる
軟磁性薄膜はＺｒＮが析出しないので、耐食性が良好で
ある。このため、磁気ヘッド製造工程において水を使用
する場合でも腐食しにくい。
述するようにＺｒＮの析出に伴いα−Ｆｅが析出するた
め、耐食性にやや問題がある。しかし、本発明で用いる
軟磁性薄膜はＺｒＮが析出しないので、耐食性が良好で
ある。このため、磁気ヘッド製造工程において水を使用
する場合でも腐食しにくい。
【００１９】特開平２−１２１３１２号公報には、回転
テーブルの回転軸外上に磁性薄膜を形成すべき基板を配
置して、この基板に負バイアスを印加し、前記回転テー
ブルの回転軸に対して異軸的に配置されたターゲットを
有するスパッタリング装置により前記基板に磁性体をス
パッタリングする方法が記載されている。この方法は、
基板を公転的に回転させるとともに基板に負バイアスを
加える点で本発明に類似する。しかし、同公報では、逆
磁歪効果によって磁性薄膜に一軸性の磁気異方性をもた
せることを効果とする。また、同公報にはＦｅ−Ｎｉ合
金（パーマロイ）についての記載しかなく、反応性スパ
ッタについての記載はない。これらの点で、同公報記載
の発明は本発明とは異なる。同公報には、第２図とし
て、基板のバイアス電圧を変えることにより内部応力が
変化したことを示すグラフが記載されているが、応力の
変化範囲は４×１０9 dyn/cm2 程度にすぎず、本発明に
比べ著しく小さいものである。磁気ヘッドのように軟磁
性薄膜の上下に他の層が多数積層される構造では、他の
各層の材質や厚さに応じて軟磁性薄膜は広範囲の応力に
対応する必要があるが、同公報記載の軟磁性薄膜では、
応力の変化範囲が狭いため、対応できない場合が多い。
なお、同公報第２図では、バイアス電圧の値は不明であ
る。
テーブルの回転軸外上に磁性薄膜を形成すべき基板を配
置して、この基板に負バイアスを印加し、前記回転テー
ブルの回転軸に対して異軸的に配置されたターゲットを
有するスパッタリング装置により前記基板に磁性体をス
パッタリングする方法が記載されている。この方法は、
基板を公転的に回転させるとともに基板に負バイアスを
加える点で本発明に類似する。しかし、同公報では、逆
磁歪効果によって磁性薄膜に一軸性の磁気異方性をもた
せることを効果とする。また、同公報にはＦｅ−Ｎｉ合
金（パーマロイ）についての記載しかなく、反応性スパ
ッタについての記載はない。これらの点で、同公報記載
の発明は本発明とは異なる。同公報には、第２図とし
て、基板のバイアス電圧を変えることにより内部応力が
変化したことを示すグラフが記載されているが、応力の
変化範囲は４×１０9 dyn/cm2 程度にすぎず、本発明に
比べ著しく小さいものである。磁気ヘッドのように軟磁
性薄膜の上下に他の層が多数積層される構造では、他の
各層の材質や厚さに応じて軟磁性薄膜は広範囲の応力に
対応する必要があるが、同公報記載の軟磁性薄膜では、
応力の変化範囲が狭いため、対応できない場合が多い。
なお、同公報第２図では、バイアス電圧の値は不明であ
る。
【００２０】上記特公平７−６０７６７号公報には、反
応性スパッタの際に基板に公転的な運動をさせたり負の
バイアス電圧を加えたりする旨の記載はない。同公報で
は、優れた軟磁気特性を得るためにはＸ線回折において
Ｆｅ（１１０）ピークに対するＦｅ（２００）ピークの
相対強度比が１以上であること、すなわち、（１００）
優先配向が必須であるとしている。同公報の第５図に
は、６００℃で熱処理を施した軟磁性薄膜のＸ線回折パ
ターンが記載されている。同図では、Ｆｅ（１１０）ピ
ークに対するＦｅ（２００）ピークの相対強度比が３．
１となっている。また、同図には、ＺｒＮのブロードな
ピークが明瞭に認められる。同公報における軟磁気特性
向上のメカニズムは、Ｆｅの結晶粒界にＺｒＮ等のセラ
ミックス微小粒子を析出させることにより結晶粒の成長
を抑えるというものである。Ｆｅの結晶粒界にセラミッ
クス微小粒子を析出させるためには、３００℃を超える
熱処理が必須となる。しかも、ＺｒＮの析出によりα−
Ｆｅが析出することになるため、耐食性が低くなってし
まうという問題もある。
応性スパッタの際に基板に公転的な運動をさせたり負の
バイアス電圧を加えたりする旨の記載はない。同公報で
は、優れた軟磁気特性を得るためにはＸ線回折において
Ｆｅ（１１０）ピークに対するＦｅ（２００）ピークの
相対強度比が１以上であること、すなわち、（１００）
優先配向が必須であるとしている。同公報の第５図に
は、６００℃で熱処理を施した軟磁性薄膜のＸ線回折パ
ターンが記載されている。同図では、Ｆｅ（１１０）ピ
ークに対するＦｅ（２００）ピークの相対強度比が３．
１となっている。また、同図には、ＺｒＮのブロードな
ピークが明瞭に認められる。同公報における軟磁気特性
向上のメカニズムは、Ｆｅの結晶粒界にＺｒＮ等のセラ
ミックス微小粒子を析出させることにより結晶粒の成長
を抑えるというものである。Ｆｅの結晶粒界にセラミッ
クス微小粒子を析出させるためには、３００℃を超える
熱処理が必須となる。しかも、ＺｒＮの析出によりα−
Ｆｅが析出することになるため、耐食性が低くなってし
まうという問題もある。
【００２１】上記特開平３−１５１３号公報には、反応
性スパッタの際に基板に公転的な運動をさせたり負のバ
イアス電圧を加えたりする旨の記載はない。同公報にお
いて熱処理温度を２５０℃とした場合には、結晶化に４
８００分間も要しており、しかも、そのときの保磁力は
１．４Oeと高い。同公報の第１１図には、熱処理温度を
変えた場合についてのＸ線回折パターンの変化が示され
ている。同図によれば、４５０℃以上の高温で熱処理を
行った場合にはＦｅ（２００）のブロードなピークが認
められるが、それより低温域で熱処理を行った場合には
Ｆｅ（２００）ピークは実質的に認められず、５００℃
で熱処理後した場合にも本発明で規定するＩ（２００）
／Ｉ（１１０）は０．１に達していない。また、同公報
には、熱処理温度が３５０℃以上であれば保磁力が１Oe
以下であり、そのときＺｒＮの回折ピークが認められる
旨の記載がある。すなわち、同公報記載の軟磁性薄膜
は、上記特公平７−６０７６７号公報記載の軟磁性薄膜
と同様に、良好な軟磁気特性を得るためにはＺｒＮの存
在が必要であると考えられる。同公報において２５０℃
での熱処理後にＦｅ（２００）ピークが実質的に存在し
ておらず、かつ、上記したように良好な軟磁気特性が得
られていないのは、本発明における組成に対し窒素含有
率が高すぎるためであると考えられる。
性スパッタの際に基板に公転的な運動をさせたり負のバ
イアス電圧を加えたりする旨の記載はない。同公報にお
いて熱処理温度を２５０℃とした場合には、結晶化に４
８００分間も要しており、しかも、そのときの保磁力は
１．４Oeと高い。同公報の第１１図には、熱処理温度を
変えた場合についてのＸ線回折パターンの変化が示され
ている。同図によれば、４５０℃以上の高温で熱処理を
行った場合にはＦｅ（２００）のブロードなピークが認
められるが、それより低温域で熱処理を行った場合には
Ｆｅ（２００）ピークは実質的に認められず、５００℃
で熱処理後した場合にも本発明で規定するＩ（２００）
／Ｉ（１１０）は０．１に達していない。また、同公報
には、熱処理温度が３５０℃以上であれば保磁力が１Oe
以下であり、そのときＺｒＮの回折ピークが認められる
旨の記載がある。すなわち、同公報記載の軟磁性薄膜
は、上記特公平７−６０７６７号公報記載の軟磁性薄膜
と同様に、良好な軟磁気特性を得るためにはＺｒＮの存
在が必要であると考えられる。同公報において２５０℃
での熱処理後にＦｅ（２００）ピークが実質的に存在し
ておらず、かつ、上記したように良好な軟磁気特性が得
られていないのは、本発明における組成に対し窒素含有
率が高すぎるためであると考えられる。
【００２２】ところで、特開平６−２５９７２９号公報
にも、Ｆｅ−Ｚｒ−Ｎ系組成を有する軟磁性薄膜が記載
されている。同公報では、この軟磁性薄膜をＭＲヘッド
やＭＲ誘導型複合ヘッドの磁気シールド膜に適用してい
る。同公報には、反応性スパッタの際に基板に公転的な
運動をさせたり負のバイアス電圧を加えたりする旨の記
載はない。また、同公報には、誘導型ヘッド部の磁極に
適用する旨の記載はない。同公報には、軟磁性薄膜の応
力についての記載はなく、また、軟磁性薄膜のＸ線回折
パターンも記載されていない。ただし、同公報には、軟
磁性薄膜が（１００）優先配向である旨が記載されてい
る。また、同公報では、この軟磁性薄膜は、ＺｒＮの生
成によりＦｅの結晶粒成長が抑制されるので熱安定性が
向上するとしている。すなわち、この軟磁性薄膜は、上
記特公平７−６０７６７号公報や特開平３−１５１３号
公報と同様に、ＺｒＮが生成するものである。
にも、Ｆｅ−Ｚｒ−Ｎ系組成を有する軟磁性薄膜が記載
されている。同公報では、この軟磁性薄膜をＭＲヘッド
やＭＲ誘導型複合ヘッドの磁気シールド膜に適用してい
る。同公報には、反応性スパッタの際に基板に公転的な
運動をさせたり負のバイアス電圧を加えたりする旨の記
載はない。また、同公報には、誘導型ヘッド部の磁極に
適用する旨の記載はない。同公報には、軟磁性薄膜の応
力についての記載はなく、また、軟磁性薄膜のＸ線回折
パターンも記載されていない。ただし、同公報には、軟
磁性薄膜が（１００）優先配向である旨が記載されてい
る。また、同公報では、この軟磁性薄膜は、ＺｒＮの生
成によりＦｅの結晶粒成長が抑制されるので熱安定性が
向上するとしている。すなわち、この軟磁性薄膜は、上
記特公平７−６０７６７号公報や特開平３−１５１３号
公報と同様に、ＺｒＮが生成するものである。
【００２３】ただし、同公報の実施例では、この軟磁性
薄膜に熱処理を施した旨の記載はない。熱処理が不要で
あれば、ＭＲヘッドやＭＲ誘導型複合ヘッドには好適で
ある。しかし、本発明者らの実験によれば、熱処理を施
さずに（１００）配向の薄膜を得ることは極めて困難で
あり、成膜条件、例えば反応性スパッタ時の窒素分圧
や、投入電力、真空度等の微小な変動によりほとんどが
（１１０）配向膜となってしまう。また、熱処理を施さ
ないため、ＺｒＮを安定して生成することはできない。
また、熱処理を施さず、かつ本発明のように応力制御も
行わない場合には、膜剥離が生じやすく、特に磁極のよ
うに厚い膜の場合には剥離が生じやすくなる。
薄膜に熱処理を施した旨の記載はない。熱処理が不要で
あれば、ＭＲヘッドやＭＲ誘導型複合ヘッドには好適で
ある。しかし、本発明者らの実験によれば、熱処理を施
さずに（１００）配向の薄膜を得ることは極めて困難で
あり、成膜条件、例えば反応性スパッタ時の窒素分圧
や、投入電力、真空度等の微小な変動によりほとんどが
（１１０）配向膜となってしまう。また、熱処理を施さ
ないため、ＺｒＮを安定して生成することはできない。
また、熱処理を施さず、かつ本発明のように応力制御も
行わない場合には、膜剥離が生じやすく、特に磁極のよ
うに厚い膜の場合には剥離が生じやすくなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００２５】本発明の軟磁性薄膜の製造方法は、金属窒
化物から構成される薄膜を反応性スパッタにより基板上
に形成する工程を有する。
化物から構成される薄膜を反応性スパッタにより基板上
に形成する工程を有する。
【００２６】反応性スパッタでは、合金鋳造体ターゲッ
トや多元ターゲット等を用い、Ａｒ等の不活性ガス雰囲
気下で、反応性ガスとして窒素を用いてスパッタを行
う。窒素は、スパッタ雰囲気中に好ましくは０．１〜１
５体積％、より好ましくは２〜１０体積％含有させる。
窒素含有率が低すぎたり高すぎたりすると、例えばＦｅ
−Ｚｒ−Ｎ系組成の薄膜では、後述する組成式における
ｙを本発明範囲内とすることが難しくなって、良好な軟
磁気特性が得られにくくなる。
トや多元ターゲット等を用い、Ａｒ等の不活性ガス雰囲
気下で、反応性ガスとして窒素を用いてスパッタを行
う。窒素は、スパッタ雰囲気中に好ましくは０．１〜１
５体積％、より好ましくは２〜１０体積％含有させる。
窒素含有率が低すぎたり高すぎたりすると、例えばＦｅ
−Ｚｒ−Ｎ系組成の薄膜では、後述する組成式における
ｙを本発明範囲内とすることが難しくなって、良好な軟
磁気特性が得られにくくなる。
【００２７】反応性スパッタには、基板とターゲットと
が周期的に対向するようにターゲットに対する基板の相
対的移動を行うか、基板に負のバイアス電圧を加える
か、前記相対的移動を行いかつ前記負のバイアス電圧を
加える。
が周期的に対向するようにターゲットに対する基板の相
対的移動を行うか、基板に負のバイアス電圧を加える
か、前記相対的移動を行いかつ前記負のバイアス電圧を
加える。
【００２８】基板とターゲットとが周期的に対向するよ
うにするには、回転する基板ホルダを用い、その回転軸
を外れた位置に基板を保持させ、また、ターゲットを、
基板ホルダの回転軸を外れた位置であってかつ基板ホル
ダの回転に伴って周期的に基板と対向し得る位置に固定
する構成とすることが好ましい。具体的には、図５に示
す構成の基板ホルダを用いることが好ましい。図示例で
は、複数の基板１２が基板ホルダ１３に保持され、基板
ホルダの回転に伴って各基板が順次ターゲットと対向す
る構成となっている。この構成は、複数の基板に同時に
スパッタ膜を形成できる点でも好ましい。
うにするには、回転する基板ホルダを用い、その回転軸
を外れた位置に基板を保持させ、また、ターゲットを、
基板ホルダの回転軸を外れた位置であってかつ基板ホル
ダの回転に伴って周期的に基板と対向し得る位置に固定
する構成とすることが好ましい。具体的には、図５に示
す構成の基板ホルダを用いることが好ましい。図示例で
は、複数の基板１２が基板ホルダ１３に保持され、基板
ホルダの回転に伴って各基板が順次ターゲットと対向す
る構成となっている。この構成は、複数の基板に同時に
スパッタ膜を形成できる点でも好ましい。
【００２９】基板の上記相対的移動の速度等は特に限定
されない。好ましい移動速度は、基板を移動させないで
形成した場合の薄膜の応力や、基板に加える負のバイア
ス電圧の値、基板材質等の各種条件に応じて異なるの
で、特に限定されるものではなく、所望の応力を有する
薄膜が形成されるように適宜決定すればよいが、例え
ば、基板に上記した公転的な回転運動をさせる場合、基
板ホルダの回転速度は、一般に、好ましくは２０rpm 以
下、より好ましくは０．５〜１５rpm である。なお、基
板には公転的な回転運動だけではなく、自転運動を与え
てもよい。
されない。好ましい移動速度は、基板を移動させないで
形成した場合の薄膜の応力や、基板に加える負のバイア
ス電圧の値、基板材質等の各種条件に応じて異なるの
で、特に限定されるものではなく、所望の応力を有する
薄膜が形成されるように適宜決定すればよいが、例え
ば、基板に上記した公転的な回転運動をさせる場合、基
板ホルダの回転速度は、一般に、好ましくは２０rpm 以
下、より好ましくは０．５〜１５rpm である。なお、基
板には公転的な回転運動だけではなく、自転運動を与え
てもよい。
【００３０】基板に加える負のバイアス電圧の値につい
ても同様であり、基板に負のバイアス電圧を加えないで
形成した場合の薄膜の応力や、基板の移動速度、基板材
質などの各種条件に応じて異なるので、特に限定される
ものではなく、所望の応力を有する薄膜が形成されるよ
うに適宜決定すればよいが、好ましくは−３００V 以
上、より好ましくは−１５０〜−１０V である。なお、
バイアス電圧発生のための電力は、直流であっても高周
波であってもよい。
ても同様であり、基板に負のバイアス電圧を加えないで
形成した場合の薄膜の応力や、基板の移動速度、基板材
質などの各種条件に応じて異なるので、特に限定される
ものではなく、所望の応力を有する薄膜が形成されるよ
うに適宜決定すればよいが、好ましくは−３００V 以
上、より好ましくは−１５０〜−１０V である。なお、
バイアス電圧発生のための電力は、直流であっても高周
波であってもよい。
【００３１】スパッタの方式に特に制限はなく、また、
使用するスパッタ装置にも制限はないが、好ましくはマ
グネトロンスパッタを用いる。スパッタは高周波で行な
っても直流で行なってもよいが、高周波スパッタを利用
した場合、基板の前記相対的移動に伴う応力変化が一般
に小さくなるので、好ましくは直流スパッタを利用す
る。なお、動作圧力は通常０．０５〜１．０ Pa 程度と
すればよい。スパッタ投入電力、基板とターゲットとの
間の距離等の諸条件は、適宜決定すればよい。
使用するスパッタ装置にも制限はないが、好ましくはマ
グネトロンスパッタを用いる。スパッタは高周波で行な
っても直流で行なってもよいが、高周波スパッタを利用
した場合、基板の前記相対的移動に伴う応力変化が一般
に小さくなるので、好ましくは直流スパッタを利用す
る。なお、動作圧力は通常０．０５〜１．０ Pa 程度と
すればよい。スパッタ投入電力、基板とターゲットとの
間の距離等の諸条件は、適宜決定すればよい。
【００３２】薄膜が形成される基板の種類は特に限定さ
れない。本発明により形成される軟磁性薄膜は、後述す
る磁気ヘッドの磁極や磁気シールド膜に好ましく適用さ
れるが、この場合には、Ａｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 などから
構成される絶縁材や、パーマロイ等の金属などが基板と
なる。
れない。本発明により形成される軟磁性薄膜は、後述す
る磁気ヘッドの磁極や磁気シールド膜に好ましく適用さ
れるが、この場合には、Ａｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 などから
構成される絶縁材や、パーマロイ等の金属などが基板と
なる。
【００３３】反応性スパッタにより形成された薄膜は、
結晶質であっても非晶質であってもよい。
結晶質であっても非晶質であってもよい。
【００３４】薄膜形成後、必要に応じ熱処理を施す。本
発明により形成される軟磁性薄膜をＭＲヘッド部を有す
る磁気ヘッドに適用する場合、この熱処理は３００℃未
満で行う。この熱処理は、軟磁気特性発現のために薄膜
を結晶化するものであってもよく、結晶化膜の軟磁気特
性向上のためのものであってもよく、他の目的のための
ものであってもよい。
発明により形成される軟磁性薄膜をＭＲヘッド部を有す
る磁気ヘッドに適用する場合、この熱処理は３００℃未
満で行う。この熱処理は、軟磁気特性発現のために薄膜
を結晶化するものであってもよく、結晶化膜の軟磁気特
性向上のためのものであってもよく、他の目的のための
ものであってもよい。
【００３５】本発明は、各種の金属窒化物軟磁性薄膜の
形成に適用できるが、特にＦｅ−Ｎ系薄膜の形成に好適
である。また、Ｆｅの一部をＮｉ、Ｃｏ、後述するＭ等
の他の金属元素で置換したものにも好適である。
形成に適用できるが、特にＦｅ−Ｎ系薄膜の形成に好適
である。また、Ｆｅの一部をＮｉ、Ｃｏ、後述するＭ等
の他の金属元素で置換したものにも好適である。
【００３６】次に、本発明により形成される軟磁性薄膜
の好ましい態様であるＦｅ−Ｚｒ−Ｎ系軟磁性薄膜につ
いて説明する。
の好ましい態様であるＦｅ−Ｚｒ−Ｎ系軟磁性薄膜につ
いて説明する。
【００３７】この軟磁性薄膜は、下記式で表される組成
を有する。
を有する。
【００３８】式 （Ｆｅ1-x Ｍx ）1-y Ｎy
【００３９】上記式において、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、
ＭｎおよびＢからなる群から選択される少なくとも１種
の元素であり、好ましくはＺｒ、Ｖ、ＴａおよびＴｉか
ら選択される少なくとも１種の元素であり、より好まし
くはＺｒである。Ｚｒは、Ｍ中の２０原子％以上を占め
ることが好ましい。Ｎは窒素である。ｘおよびｙは原子
比を表し、 ０．０１≦ｘ≦０．１、 ０．０１≦ｙ≦０．１ であり、好ましくは ０．０２≦ｘ≦０．０９、 ０．０２≦ｙ≦０．０９ である。
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、
ＭｎおよびＢからなる群から選択される少なくとも１種
の元素であり、好ましくはＺｒ、Ｖ、ＴａおよびＴｉか
ら選択される少なくとも１種の元素であり、より好まし
くはＺｒである。Ｚｒは、Ｍ中の２０原子％以上を占め
ることが好ましい。Ｎは窒素である。ｘおよびｙは原子
比を表し、 ０．０１≦ｘ≦０．１、 ０．０１≦ｙ≦０．１ であり、好ましくは ０．０２≦ｘ≦０．０９、 ０．０２≦ｙ≦０．０９ である。
【００４０】また、この軟磁性薄膜は、Ｘ線回折におい
て、Ｆｅ（２００）面の回折ピークの強度Ｉ（２００）
とＦｅ（１１０）面の回折ピークの強度Ｉ（１１０）と
の比Ｉ（２００）／Ｉ（１１０）が０．１以上１未満、
好ましくは０．１５〜０．８である。そして、Ｘ線回折
において、ＺｒＮ等のＭ窒化物の回折ピークが実質的に
認められないものである。
て、Ｆｅ（２００）面の回折ピークの強度Ｉ（２００）
とＦｅ（１１０）面の回折ピークの強度Ｉ（１１０）と
の比Ｉ（２００）／Ｉ（１１０）が０．１以上１未満、
好ましくは０．１５〜０．８である。そして、Ｘ線回折
において、ＺｒＮ等のＭ窒化物の回折ピークが実質的に
認められないものである。
【００４１】なお、Ｘ線回折においてＣｕＫα線を用い
た場合の各ピークの位置を２θ（θは回折角）で表示す
ると、Ｆｅ（２００）が６５°程度、Ｆｅ（１１０）が
４４°程度、ＺｒＮ（２００）が３９°程度である。
た場合の各ピークの位置を２θ（θは回折角）で表示す
ると、Ｆｅ（２００）が６５°程度、Ｆｅ（１１０）が
４４°程度、ＺｒＮ（２００）が３９°程度である。
【００４２】Ｍ、特にＺｒは、Ｉ（２００）／Ｉ（１１
０）を本発明範囲内とするために有効である。また、Ｍ
は、Ｎとともに結晶の微細化に有効である。
０）を本発明範囲内とするために有効である。また、Ｍ
は、Ｎとともに結晶の微細化に有効である。
【００４３】上記式においてｘが小さすぎると、結晶粒
径が大きくなりすぎて良好な軟磁気特性が得られなくな
り、熱安定性も低下してしまう。また、耐食性も悪くな
る。一方、ｘが大きすぎると、結晶化させるためには高
温の熱処理が必要となってしまい、また、結晶化したと
しても良好な軟磁気特性は得られない。また、飽和磁束
密度も低くなってしまう。
径が大きくなりすぎて良好な軟磁気特性が得られなくな
り、熱安定性も低下してしまう。また、耐食性も悪くな
る。一方、ｘが大きすぎると、結晶化させるためには高
温の熱処理が必要となってしまい、また、結晶化したと
しても良好な軟磁気特性は得られない。また、飽和磁束
密度も低くなってしまう。
【００４４】上記式においてｙが小さすぎると、Ｎによ
る結晶粒の微細化が不十分となり、良好な軟磁気特性が
得られない。ｙが大きすぎると、後述するような低温の
熱処理を施す場合、結晶化のためには実用に耐えないほ
どの長時間の熱処理が必要となり、しかも結晶化したと
しても良好な軟磁気特性は得られない。
る結晶粒の微細化が不十分となり、良好な軟磁気特性が
得られない。ｙが大きすぎると、後述するような低温の
熱処理を施す場合、結晶化のためには実用に耐えないほ
どの長時間の熱処理が必要となり、しかも結晶化したと
しても良好な軟磁気特性は得られない。
【００４５】なお、軟磁性薄膜中には、酸素が全体の５
原子％以下含有されていてもよい。
原子％以下含有されていてもよい。
【００４６】軟磁性薄膜の組成は、例えば、Electron P
robe Micro Analysis (EPMA)法により測定すればよい。
robe Micro Analysis (EPMA)法により測定すればよい。
【００４７】上記軟磁性薄膜では、優れた軟磁気特性が
得られる。具体的には、１０MHzでの初透磁率は１００
０以上にでき、保磁力は１Oe以下にできる。また、飽和
磁束密度は１４０００G 以上にできる。
得られる。具体的には、１０MHzでの初透磁率は１００
０以上にでき、保磁力は１Oe以下にできる。また、飽和
磁束密度は１４０００G 以上にできる。
【００４８】この軟磁性薄膜は、上記した本発明の製造
方法により形成される。反応性スパッタにより形成され
た薄膜は、通常、非晶質に近いものであり、Ｆｅ（１１
０）面に由来するブロードなピークが存在するが、Ｆｅ
（２００）面に由来するピークは実質的に認められな
い。このときのピーク強度比Ｉ（２００）／Ｉ（１１
０）は、０．１未満であることが好ましい。そして、続
く熱処理により、このピーク強度比が上記範囲内となる
ようにする。
方法により形成される。反応性スパッタにより形成され
た薄膜は、通常、非晶質に近いものであり、Ｆｅ（１１
０）面に由来するブロードなピークが存在するが、Ｆｅ
（２００）面に由来するピークは実質的に認められな
い。このときのピーク強度比Ｉ（２００）／Ｉ（１１
０）は、０．１未満であることが好ましい。そして、続
く熱処理により、このピーク強度比が上記範囲内となる
ようにする。
【００４９】薄膜形成後、熱処理を施す。この熱処理
は、膜の結晶化を進め、良好な軟磁気特性を得るための
ものである。この熱処理は、好ましくは１００〜２８０
℃、より好ましくは１２０〜２６０℃で、好ましくは
０．５〜２０時間、より好ましくは２〜８時間行う。熱
処理温度が低すぎると、結晶化が不十分となって良好な
軟磁気特性が得られない。一方、熱処理温度が高すぎる
と、磁気ヘッドの他の部材、特にＭＲ膜に熱的な悪影響
を与える。特に、薄膜を積層した多層構造のＭＲ膜は、
各薄膜がきわめて薄く、加熱により元素が相互拡散しや
すいので、熱処理温度を上記のような低温とすることが
必須である。上記組成の膜をこのような低温で熱処理す
ることにより、Ｆｅ（２００）ピークを出現させてＩ
（２００）／Ｉ（１１０）を本発明内とすることがで
き、これにより優れた軟磁気特性が得られる。なお、熱
処理温度が高すぎると、ＦｅＮの析出に伴ってα−Ｆｅ
が析出し、耐食性が低くなってしまうという問題も生じ
る。
は、膜の結晶化を進め、良好な軟磁気特性を得るための
ものである。この熱処理は、好ましくは１００〜２８０
℃、より好ましくは１２０〜２６０℃で、好ましくは
０．５〜２０時間、より好ましくは２〜８時間行う。熱
処理温度が低すぎると、結晶化が不十分となって良好な
軟磁気特性が得られない。一方、熱処理温度が高すぎる
と、磁気ヘッドの他の部材、特にＭＲ膜に熱的な悪影響
を与える。特に、薄膜を積層した多層構造のＭＲ膜は、
各薄膜がきわめて薄く、加熱により元素が相互拡散しや
すいので、熱処理温度を上記のような低温とすることが
必須である。上記組成の膜をこのような低温で熱処理す
ることにより、Ｆｅ（２００）ピークを出現させてＩ
（２００）／Ｉ（１１０）を本発明内とすることがで
き、これにより優れた軟磁気特性が得られる。なお、熱
処理温度が高すぎると、ＦｅＮの析出に伴ってα−Ｆｅ
が析出し、耐食性が低くなってしまうという問題も生じ
る。
【００５０】熱処理は真空中あるいはＡｒ等の不活性ガ
ス雰囲気中で行なうことが好ましい。
ス雰囲気中で行なうことが好ましい。
【００５１】熱処理後の薄膜の平均結晶粒径は、１００
nm以下であり、５〜５０nmとすることも容易である。平
均結晶粒径は、Ｘ線回折でのＦｅ（２００）ピークの半
値巾Ｗ50を測定し、下記のシェラーの式から求めればよ
い。
nm以下であり、５〜５０nmとすることも容易である。平
均結晶粒径は、Ｘ線回折でのＦｅ（２００）ピークの半
値巾Ｗ50を測定し、下記のシェラーの式から求めればよ
い。
【００５２】式 Ｄ＝０．９λ／Ｗ50 cosθ
【００５３】この式において、λは用いたＸ線の波長で
あり、θは回折角である。
あり、θは回折角である。
【００５４】次に、本発明により形成される軟磁性薄膜
が適用される磁気ヘッドの構成について説明する。
が適用される磁気ヘッドの構成について説明する。
【００５５】図１に、磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッ
ド）の構成例を示す。図１は磁気記録媒体側から見た平
面図であり、媒体に対するヘッドの相対的移動方向は図
中下側である。したがって、図中下側がリーディング側
となり、上側がトレーリング側となる。図１の再生ヘッ
ドは、基体２からトレーリング方向に向かって、リーデ
ィング側磁気シールド膜４、一対のリード５１が接続さ
れたＭＲ膜５およびトレーリング側磁気シールド膜６を
有し、隣り合う膜間には絶縁材３が設けられている。
ド）の構成例を示す。図１は磁気記録媒体側から見た平
面図であり、媒体に対するヘッドの相対的移動方向は図
中下側である。したがって、図中下側がリーディング側
となり、上側がトレーリング側となる。図１の再生ヘッ
ドは、基体２からトレーリング方向に向かって、リーデ
ィング側磁気シールド膜４、一対のリード５１が接続さ
れたＭＲ膜５およびトレーリング側磁気シールド膜６を
有し、隣り合う膜間には絶縁材３が設けられている。
【００５６】上記した軟磁性薄膜は、リーディング側磁
気シールド膜に適用してもトレーリング側磁気シールド
膜に適用してもよいが、好ましくは両磁気シールド膜に
適用する。
気シールド膜に適用してもトレーリング側磁気シールド
膜に適用してもよいが、好ましくは両磁気シールド膜に
適用する。
【００５７】なお、図１に示される再生ヘッドは、ＭＲ
膜５が媒体対向面に露出する通常のシールド型ＭＲヘッ
ドであるが、本発明では図２に示されるような構成のヨ
ーク型ＭＲヘッドにも適用することができる。図２に示
される再生ヘッドは、基体２からトレーリング方向に向
かってリーディング側磁気シールド膜４、絶縁材３１、
ヨーク７１、絶縁材３２、ＭＲ膜５、ヨーク７２、絶縁
材３３およびトレーリング側磁気シールド膜６を有す
る。この再生ヘッドでは図中右側の側面が媒体対向面と
なり、磁束はヨーク７１、ＭＲ膜５、ヨーク７２を通る
ことになる。
膜５が媒体対向面に露出する通常のシールド型ＭＲヘッ
ドであるが、本発明では図２に示されるような構成のヨ
ーク型ＭＲヘッドにも適用することができる。図２に示
される再生ヘッドは、基体２からトレーリング方向に向
かってリーディング側磁気シールド膜４、絶縁材３１、
ヨーク７１、絶縁材３２、ＭＲ膜５、ヨーク７２、絶縁
材３３およびトレーリング側磁気シールド膜６を有す
る。この再生ヘッドでは図中右側の側面が媒体対向面と
なり、磁束はヨーク７１、ＭＲ膜５、ヨーク７２を通る
ことになる。
【００５８】上記軟磁性薄膜は、記録用の誘導型ヘッド
部および再生用のＭＲヘッド部を具備するＭＲ誘導型複
合ヘッドにも好適である。
部および再生用のＭＲヘッド部を具備するＭＲ誘導型複
合ヘッドにも好適である。
【００５９】図３に示される記録再生ヘッドは、ＭＲ誘
導型複合ヘッドの構成例であり、図１に示される再生ヘ
ッドのトレーリング側に、絶縁材を介して誘導型ヘッド
部を有する。この誘導型ヘッド部は、リーディング側磁
極８１とトレーリング側磁極８２とを有する通常の薄膜
ヘッドの構成を有する。
導型複合ヘッドの構成例であり、図１に示される再生ヘ
ッドのトレーリング側に、絶縁材を介して誘導型ヘッド
部を有する。この誘導型ヘッド部は、リーディング側磁
極８１とトレーリング側磁極８２とを有する通常の薄膜
ヘッドの構成を有する。
【００６０】一方、図４に示される記録再生ヘッドは、
図１に示される再生ヘッドのトレーリング側磁気シール
ド膜６を誘導型ヘッド部のリーディング側磁極として用
い、さらにこれのトレーリング側に誘導型ヘッド部のト
レーリング側磁極８２を設けた構成である。
図１に示される再生ヘッドのトレーリング側磁気シール
ド膜６を誘導型ヘッド部のリーディング側磁極として用
い、さらにこれのトレーリング側に誘導型ヘッド部のト
レーリング側磁極８２を設けた構成である。
【００６１】これらの誘導型ヘッド部に本発明を適用す
る場合、上記軟磁性薄膜を磁極として用いる。この場
合、上記軟磁性薄膜をリーディング側磁極に適用しても
トレーリング側磁極に適用してもよいが、好ましくは両
磁極に適用する。なお、これらいずれの場合でも、上記
軟磁性薄膜はリーディング側またはトレーリング側の磁
極全体を構成する必要はない。例えば、磁極を上記軟磁
性薄膜とパーマロイ等の他の軟磁性薄膜との積層構造と
し、磁束密度のより高い上記軟磁性薄膜をギャップ側に
配置する構成としてもよい。このような構成とすること
により、ギャップ付近においてより急峻な磁束変化を実
現することができる。
る場合、上記軟磁性薄膜を磁極として用いる。この場
合、上記軟磁性薄膜をリーディング側磁極に適用しても
トレーリング側磁極に適用してもよいが、好ましくは両
磁極に適用する。なお、これらいずれの場合でも、上記
軟磁性薄膜はリーディング側またはトレーリング側の磁
極全体を構成する必要はない。例えば、磁極を上記軟磁
性薄膜とパーマロイ等の他の軟磁性薄膜との積層構造と
し、磁束密度のより高い上記軟磁性薄膜をギャップ側に
配置する構成としてもよい。このような構成とすること
により、ギャップ付近においてより急峻な磁束変化を実
現することができる。
【００６２】これらの磁気ヘッドにおいて、磁気シール
ド膜や磁極以外の構成は特に限定されず、通常のＭＲヘ
ッドやＭＲ誘導型複合ヘッドと同様な構成であってよ
い。
ド膜や磁極以外の構成は特に限定されず、通常のＭＲヘ
ッドやＭＲ誘導型複合ヘッドと同様な構成であってよ
い。
【００６３】例えば、ＭＲ膜には、パーマロイやＮｉ−
Ｃｏ合金の他、磁気抵抗効果を有する各種材料等を用い
ることができる。上述したように、本発明では熱処理温
度を低くできるので、ＭＲ膜を多層構成とする場合に特
に好適である。多層構成のＭＲ膜としては、例えば、ス
ピンバルブ型のもの（ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｆｅ
Ｍｎ、Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ／ＦｅＭｎ等）、人工格子多層
膜（ＮｉＦｅ／Ａｇ、Ｃｏ／Ａｇ等）などが挙げられ
る。
Ｃｏ合金の他、磁気抵抗効果を有する各種材料等を用い
ることができる。上述したように、本発明では熱処理温
度を低くできるので、ＭＲ膜を多層構成とする場合に特
に好適である。多層構成のＭＲ膜としては、例えば、ス
ピンバルブ型のもの（ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｆｅ
Ｍｎ、Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ／ＦｅＭｎ等）、人工格子多層
膜（ＮｉＦｅ／Ａｇ、Ｃｏ／Ａｇ等）などが挙げられ
る。
【００６４】ＭＲ膜に接続されるリードには、ＴａやＷ
等、ＭＲ膜に拡散しない材料を用いることが好ましい。
絶縁材には、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 等の各種セラミック
スなど、通常の絶縁材料を用いることができる。また、
セラミックスなどから構成される基体２は、通常、磁気
ヘッドのスライダに固定されるが、基体２自体をスライ
ダとして用いてもよい。
等、ＭＲ膜に拡散しない材料を用いることが好ましい。
絶縁材には、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 等の各種セラミック
スなど、通常の絶縁材料を用いることができる。また、
セラミックスなどから構成される基体２は、通常、磁気
ヘッドのスライダに固定されるが、基体２自体をスライ
ダとして用いてもよい。
【００６５】なお、必要に応じ、磁気シールド膜の一部
を、パーマロイなどの従来の各種軟磁性材料から構成し
てもよい。
を、パーマロイなどの従来の各種軟磁性材料から構成し
てもよい。
【００６６】各部の寸法も特に限定されず、組み合わさ
れる磁気記録媒体の構成などに応じて適宜決定すればよ
いが、通常、磁気シールド膜は厚さ１〜５μm 、幅３０
〜２００μm 、磁気抵抗効果膜は厚さ５〜６０nm、幅１
〜１０μm 、磁気シールド膜と磁気抵抗効果膜との距離
は０．０３〜１．０μm 、誘導型ヘッド部の磁極は厚さ
１〜５μm 、幅０．５〜１０μm 、トレーリング側磁気
シールド膜と誘導型ヘッド部の磁極との距離は０．２〜
５μm である。
れる磁気記録媒体の構成などに応じて適宜決定すればよ
いが、通常、磁気シールド膜は厚さ１〜５μm 、幅３０
〜２００μm 、磁気抵抗効果膜は厚さ５〜６０nm、幅１
〜１０μm 、磁気シールド膜と磁気抵抗効果膜との距離
は０．０３〜１．０μm 、誘導型ヘッド部の磁極は厚さ
１〜５μm 、幅０．５〜１０μm 、トレーリング側磁気
シールド膜と誘導型ヘッド部の磁極との距離は０．２〜
５μm である。
【００６７】ＭＲヘッド部において、ＭＲ膜の線形動作
化の方式は特に限定されず、電流バイアス法、ハードフ
ィルムバイアス法、ソフトフィルムバイアス法、形状バ
イアス法などの各種方式から適宜選択することができ
る。
化の方式は特に限定されず、電流バイアス法、ハードフ
ィルムバイアス法、ソフトフィルムバイアス法、形状バ
イアス法などの各種方式から適宜選択することができ
る。
【００６８】上記磁気ヘッドは、通常、薄膜作製とパタ
ーン形成とによって製造される。各膜の形成には、スパ
ッタ法、真空蒸着法等の気相被着法や、めっき法等を用
いればよい。パターン形成は、選択エッチングや選択デ
ポジションなどにより行なうことができる。
ーン形成とによって製造される。各膜の形成には、スパ
ッタ法、真空蒸着法等の気相被着法や、めっき法等を用
いればよい。パターン形成は、選択エッチングや選択デ
ポジションなどにより行なうことができる。
【００６９】上記磁気ヘッドは、アーム等の従来公知の
アセンブリーと組み合わせて使用される。
アセンブリーと組み合わせて使用される。
【００７０】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。
をさらに詳細に説明する。
【００７１】薄膜の応力 組成が８８．４５Ｆｅ−６．７０Ｚｒ−４．８５Ｎ（原
子比）である薄膜を、以下に示す手順でガラス基板上に
形成した。
子比）である薄膜を、以下に示す手順でガラス基板上に
形成した。
【００７２】まず、ターゲットにＦｅ−Ｚｒ合金を用
い、Ａｒ＋Ｎ2 混合ガスを真空槽中に導入しながら反応
性スパッタを行って、厚さ１．０μm のＦｅ−Ｚｒ−Ｎ
薄膜を厚さ３００μm のガラス基板上に形成した。スパ
ッタには、基板に公転的な回転運動をさせることが可能
な図５に示す構成の装置を用いた。スパッタ時の基板の
回転数および基板に加えるバイアス電圧は、図６に示さ
れるものとした。なお、バイアス電圧は、基板に高周波
電力を加えることにより付与した。スパッタの際の流量
比Ｎ2 ／（Ａｒ＋Ｎ2）は、０．１とし、ガス圧力は
０．２０Paとし、ターゲット投入電力は１．４kWとし、
基板の直径は２０mmとし、ターゲットの直径は２０３mm
とし、ターゲットと基板との間の距離は１２０mmとし
た。
い、Ａｒ＋Ｎ2 混合ガスを真空槽中に導入しながら反応
性スパッタを行って、厚さ１．０μm のＦｅ−Ｚｒ−Ｎ
薄膜を厚さ３００μm のガラス基板上に形成した。スパ
ッタには、基板に公転的な回転運動をさせることが可能
な図５に示す構成の装置を用いた。スパッタ時の基板の
回転数および基板に加えるバイアス電圧は、図６に示さ
れるものとした。なお、バイアス電圧は、基板に高周波
電力を加えることにより付与した。スパッタの際の流量
比Ｎ2 ／（Ａｒ＋Ｎ2）は、０．１とし、ガス圧力は
０．２０Paとし、ターゲット投入電力は１．４kWとし、
基板の直径は２０mmとし、ターゲットの直径は２０３mm
とし、ターゲットと基板との間の距離は１２０mmとし
た。
【００７３】次いで、薄膜に、２５０℃で５時間熱処理
を施した。
を施した。
【００７４】熱処理後、薄膜の応力を測定した。応力
は、ガラス基板の反り量から求めた。結果を図６に示
す。同図に示される結果から、基板の回転および基板へ
の負のバイアス電圧印加のどちらを行った場合でも、薄
膜の応力を大きく変化させることが可能であることがわ
かる。
は、ガラス基板の反り量から求めた。結果を図６に示
す。同図に示される結果から、基板の回転および基板へ
の負のバイアス電圧印加のどちらを行った場合でも、薄
膜の応力を大きく変化させることが可能であることがわ
かる。
【００７５】なお、ＦｅおよびＮからなる薄膜を同様に
して形成し、その応力を測定したところ、基板の回転お
よび負のバイアス電圧の印加により、−１０×１０9dyn
/cm2程度から５×１０9dyn/cm2程度までの間で応力の制
御が可能であった。
して形成し、その応力を測定したところ、基板の回転お
よび負のバイアス電圧の印加により、−１０×１０9dyn
/cm2程度から５×１０9dyn/cm2程度までの間で応力の制
御が可能であった。
【００７６】薄膜の磁気特性 次に、表面に厚さ１０μm のＡｌ2 Ｏ3 膜を形成したＡ
ｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ板を基板として用い、基板に加える直
流バイアス電圧を−８５V に固定し、基板の回転数を変
更してＡｌ2 Ｏ3 膜上に上記組成の薄膜を形成し、熱処
理した後の薄膜の保磁力Ｈｃおよび１MHz における初透
磁率μの変化を調べた。スパッタの際の他の条件および
熱処理条件は、上記と同様とした。結果を図７に示す。
同図から、基板の回転数を適宜設定することにより、優
れた軟磁気特性が実現することがわかる。
ｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ板を基板として用い、基板に加える直
流バイアス電圧を−８５V に固定し、基板の回転数を変
更してＡｌ2 Ｏ3 膜上に上記組成の薄膜を形成し、熱処
理した後の薄膜の保磁力Ｈｃおよび１MHz における初透
磁率μの変化を調べた。スパッタの際の他の条件および
熱処理条件は、上記と同様とした。結果を図７に示す。
同図から、基板の回転数を適宜設定することにより、優
れた軟磁気特性が実現することがわかる。
【００７７】薄膜のＸ線回折パターン 基板を１０rpm で回転させ、基板に加えるバイアス電圧
を−１００V として上記組成の薄膜を形成し、２５０℃
で５時間熱処理を施した。なお、基板には、表面にＡｌ
2 Ｏ3 膜を形成したＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ板を用いた。図
８に、熱処理前および熱処理後それぞれのＸ線回折パタ
ーンを示す。同図において、熱処理後のＩ（２００）／
Ｉ（１１０）は０．５０であった。比較のために、基板
を回転させず、バイアス電圧も加えなかった他は同様に
して薄膜を形成し、同様な熱処理を施した後、Ｘ線回折
パターンを調べた。この薄膜における熱処理後のＩ（２
００）／Ｉ（１１０）は、０．２７であった。この結果
から、本発明により、Ｆｅ（２００）ピークが増強され
ることがわかる。なお、どちらの薄膜のＸ線回折パター
ンにもＺｒＮの回折ピークは認められなかった。両薄膜
の磁気特性を測定したところ、図８に示す薄膜では、保
磁力が０．２Oe、１０MHzにおける初透磁率が３４７０
であったが、比較のための薄膜では、保磁力が１．０O
e、初透磁率が１０８０であった。
を−１００V として上記組成の薄膜を形成し、２５０℃
で５時間熱処理を施した。なお、基板には、表面にＡｌ
2 Ｏ3 膜を形成したＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ板を用いた。図
８に、熱処理前および熱処理後それぞれのＸ線回折パタ
ーンを示す。同図において、熱処理後のＩ（２００）／
Ｉ（１１０）は０．５０であった。比較のために、基板
を回転させず、バイアス電圧も加えなかった他は同様に
して薄膜を形成し、同様な熱処理を施した後、Ｘ線回折
パターンを調べた。この薄膜における熱処理後のＩ（２
００）／Ｉ（１１０）は、０．２７であった。この結果
から、本発明により、Ｆｅ（２００）ピークが増強され
ることがわかる。なお、どちらの薄膜のＸ線回折パター
ンにもＺｒＮの回折ピークは認められなかった。両薄膜
の磁気特性を測定したところ、図８に示す薄膜では、保
磁力が０．２Oe、１０MHzにおける初透磁率が３４７０
であったが、比較のための薄膜では、保磁力が１．０O
e、初透磁率が１０８０であった。
【００７８】基板による比較 Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ板上にＡｌ2 Ｏ3 膜を形成した構造
の基板、このＡｌ2 Ｏ3 膜上にさらにＮｉＦｅ（パーマ
ロイ）膜を積層した基板およびガラス基板を用い、各基
板の表面にＦｅ−Ｚｒ−Ｎ薄膜を形成した後、２５０℃
で５時間熱処理を施した。反応性スパッタに際しては、
基板の回転数を１０rpm 、基板のバイアス電圧を−８５
V とした。これら以外の条件は、上記と同様とした。各
薄膜について、保磁力および１MHz における初透磁率を
測定した。結果を表１に示す。
の基板、このＡｌ2 Ｏ3 膜上にさらにＮｉＦｅ（パーマ
ロイ）膜を積層した基板およびガラス基板を用い、各基
板の表面にＦｅ−Ｚｒ−Ｎ薄膜を形成した後、２５０℃
で５時間熱処理を施した。反応性スパッタに際しては、
基板の回転数を１０rpm 、基板のバイアス電圧を−８５
V とした。これら以外の条件は、上記と同様とした。各
薄膜について、保磁力および１MHz における初透磁率を
測定した。結果を表１に示す。
【００７９】
【表１】
【００８０】表１から、同条件で形成した薄膜の軟磁気
特性が、基板の種類によって大きく異なることがわか
る。基板の回転数および負バイアスの値を図６にプロッ
トすると、この条件で形成された薄膜には応力がほとん
ど存在しないことがわかる。それにもかかわらず、ガラ
ス基板上に形成した場合には良好な軟磁気特性が得られ
ていない。このことから、下地である基板を考慮して薄
膜に最適な応力を付与する必要があることがわかる。
特性が、基板の種類によって大きく異なることがわか
る。基板の回転数および負バイアスの値を図６にプロッ
トすると、この条件で形成された薄膜には応力がほとん
ど存在しないことがわかる。それにもかかわらず、ガラ
ス基板上に形成した場合には良好な軟磁気特性が得られ
ていない。このことから、下地である基板を考慮して薄
膜に最適な応力を付与する必要があることがわかる。
【００８１】なお、回転数や負バイアスの値を変更した
場合には、ガラス基板上でも優れた軟磁気特性を示す薄
膜を形成することができたが、同条件でＡｌ2 Ｏ3 膜上
に形成した薄膜の軟磁気特性は良好ではなかった。ま
た、回転数およびバイアス電圧を調整することにより、
パーマロイ膜上でも表１に示すものよりも優れた特性を
得ることが可能であった。
場合には、ガラス基板上でも優れた軟磁気特性を示す薄
膜を形成することができたが、同条件でＡｌ2 Ｏ3 膜上
に形成した薄膜の軟磁気特性は良好ではなかった。ま
た、回転数およびバイアス電圧を調整することにより、
パーマロイ膜上でも表１に示すものよりも優れた特性を
得ることが可能であった。
【００８２】ＭＲ誘導型複合ヘッド 図４に示される構成を有するＭＲ誘導型複合ヘッドを作
製した。
製した。
【００８３】まず、基板２（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ）上
に、絶縁材（Ａｌ2 Ｏ3 ：厚さ１０μm ）、リーディン
グ側磁気シールド膜４（上記組成のＦｅ−Ｚｒ−Ｎ薄
膜：厚さ３μm ）、絶縁材（Ａｌ2 Ｏ3 ：厚さ０．１μ
m ）、ＭＲ膜５（厚さ１５nmのバイアス膜／厚さ７nmの
Ｔａ膜／厚さ１７nmのＮｉＦｅ膜の３層構造：合計厚さ
３９nm、高さ２．０μm ）、リード５１（Ｔａ：厚さ
０．２μm ）、絶縁材（Ａｌ2 Ｏ3 ：厚さ０．１μm
）、トレーリング側磁気シールド膜６（上記組成のＦ
ｅ−Ｚｒ−Ｎ薄膜：厚さ２．５μm ）を形成した。両磁
気シールド膜は反応性スパッタにより形成し、各膜形成
後にそれぞれ２５０℃で５時間熱処理を施した。なお、
磁気シールド膜を形成するための反応性スパッタに際し
ては、基板の回転数を１０rpm 、基板のバイアス電圧を
−１００V とした。ＭＲ膜、絶縁材およびリードはスパ
ッタにより形成した。パターン形成にはイオンミリング
を用いた。
に、絶縁材（Ａｌ2 Ｏ3 ：厚さ１０μm ）、リーディン
グ側磁気シールド膜４（上記組成のＦｅ−Ｚｒ−Ｎ薄
膜：厚さ３μm ）、絶縁材（Ａｌ2 Ｏ3 ：厚さ０．１μ
m ）、ＭＲ膜５（厚さ１５nmのバイアス膜／厚さ７nmの
Ｔａ膜／厚さ１７nmのＮｉＦｅ膜の３層構造：合計厚さ
３９nm、高さ２．０μm ）、リード５１（Ｔａ：厚さ
０．２μm ）、絶縁材（Ａｌ2 Ｏ3 ：厚さ０．１μm
）、トレーリング側磁気シールド膜６（上記組成のＦ
ｅ−Ｚｒ−Ｎ薄膜：厚さ２．５μm ）を形成した。両磁
気シールド膜は反応性スパッタにより形成し、各膜形成
後にそれぞれ２５０℃で５時間熱処理を施した。なお、
磁気シールド膜を形成するための反応性スパッタに際し
ては、基板の回転数を１０rpm 、基板のバイアス電圧を
−１００V とした。ＭＲ膜、絶縁材およびリードはスパ
ッタにより形成した。パターン形成にはイオンミリング
を用いた。
【００８４】次いで、絶縁材（Ａｌ2 Ｏ3 ：厚さ０．５
μm ）をスパッタにより形成してギャップとし、さらに
トレーリング側磁極８２（上記組成のＦｅ−Ｚｒ−Ｎ薄
膜：厚さ３μm ）を反応性スパッタにより形成し、２５
０℃で５時間熱処理を施した。なお、磁極を形成するた
めの反応性スパッタに際しては、基板の回転数および基
板のバイアス電圧を、表２に示すものとした。次いで、
絶縁材（Ａｌ2 Ｏ3 ：厚さ５０μm ）をスパッタにより
形成して保護膜とし、ＭＲ誘導型複合ヘッドを得た。次
いで、このＭＲ誘導型複合ヘッドの基板２をスライダに
固定し、ハードディスク駆動装置に組み込んだ。
μm ）をスパッタにより形成してギャップとし、さらに
トレーリング側磁極８２（上記組成のＦｅ−Ｚｒ−Ｎ薄
膜：厚さ３μm ）を反応性スパッタにより形成し、２５
０℃で５時間熱処理を施した。なお、磁極を形成するた
めの反応性スパッタに際しては、基板の回転数および基
板のバイアス電圧を、表２に示すものとした。次いで、
絶縁材（Ａｌ2 Ｏ3 ：厚さ５０μm ）をスパッタにより
形成して保護膜とし、ＭＲ誘導型複合ヘッドを得た。次
いで、このＭＲ誘導型複合ヘッドの基板２をスライダに
固定し、ハードディスク駆動装置に組み込んだ。
【００８５】なお、磁気シールド膜および磁極の熱処理
は、真空中において膜面に平行な３kOe の磁界を印加し
ながら行った。
は、真空中において膜面に平行な３kOe の磁界を印加し
ながら行った。
【００８６】これらの磁気ヘッドについて、トレーリン
グ側磁極の絶縁材からの剥離の有無を調べた。結果を表
２に示す。
グ側磁極の絶縁材からの剥離の有無を調べた。結果を表
２に示す。
【００８７】
【表２】
【００８８】表２から、基板の回転数やバイアス電圧を
制御することにより、磁極の剥離を防ぐことが可能であ
ることがわかる。
制御することにより、磁極の剥離を防ぐことが可能であ
ることがわかる。
【００８９】上記磁気ヘッドを製造する際には、軟磁性
薄膜形成後に水を噴射しながら基板を切断する工程を設
けたが、２５０℃で熱処理した場合には、磁気ヘッド中
の軟磁性薄膜に腐食は認められなかった。これに対し、
同組成の薄膜を３５０℃で熱処理した場合には、磁気ヘ
ッド中の軟磁性薄膜に、α−Ｆｅの酸化によるとみられ
る発錆が認められた。
薄膜形成後に水を噴射しながら基板を切断する工程を設
けたが、２５０℃で熱処理した場合には、磁気ヘッド中
の軟磁性薄膜に腐食は認められなかった。これに対し、
同組成の薄膜を３５０℃で熱処理した場合には、磁気ヘ
ッド中の軟磁性薄膜に、α−Ｆｅの酸化によるとみられ
る発錆が認められた。
【００９０】なお、本発明を図１、図２および図３にそ
れぞれ示される構成の磁気ヘッドに適用した場合でも、
上記と同様な効果が得られた。
れぞれ示される構成の磁気ヘッドに適用した場合でも、
上記と同様な効果が得られた。
【図１】ＭＲヘッドの構成例を媒体側から見た平面図で
ある。
ある。
【図２】ＭＲヘッドの構成例の断面図である。
【図３】ＭＲ誘導型複合ヘッドの構成例を媒体側から見
た平面図である。
た平面図である。
【図４】ＭＲ誘導型複合ヘッドの構成例を媒体側から見
た平面図である。
た平面図である。
【図５】本発明に用いるスパッタ装置の基板ホルダを模
式的に示す平面図である。
式的に示す平面図である。
【図６】基板の回転速度および基板に加えるバイアス電
圧と、形成された薄膜の応力との関係を示すグラフであ
る。
圧と、形成された薄膜の応力との関係を示すグラフであ
る。
【図７】基板の回転速度と、形成された薄膜の保磁力お
よび初透磁率との関係を示すグラフである。
よび初透磁率との関係を示すグラフである。
【図８】基板を回転させ、かつ基板に負のバイアス電圧
を加えて形成したＦｅ−Ｚｒ−Ｎ薄膜の熱処理前および
熱処理後それぞれのＸ線回折パターンである。
を加えて形成したＦｅ−Ｚｒ−Ｎ薄膜の熱処理前および
熱処理後それぞれのＸ線回折パターンである。
１２ 基板 １３ 基板ホルダ ２ 基体 ３、３１、３２、３３ 絶縁材 ４ リーディング側磁気シールド膜 ５ 磁気抵抗効果膜 ５１ リード ６ トレーリング側磁気シールド膜 ７１、７２ ヨーク ８１ リーディング側磁極 ８２ トレーリング側磁極
Claims (5)
- 【請求項１】 金属窒化物から構成される薄膜を反応性
スパッタにより基板上に形成する工程を有し、 前記反応性スパッタに際し、基板とターゲットとが周期
的に対向するようにターゲットに対する基板の相対的移
動を行うか、基板に負のバイアス電圧を加えるか、前記
相対的移動を行いかつ前記負のバイアス電圧を加えるこ
とにより、前記薄膜の応力を制御する軟磁性薄膜の製造
方法。 - 【請求項２】 基板を、回転する基板ホルダの回転軸を
外れた位置に保持させ、ターゲットを、基板ホルダの回
転軸を外れた位置であってかつ基板ホルダの回転に伴っ
て周期的に基板と対向し得る位置に固定することによ
り、基板の前記相対的移動を行う請求項１の軟磁性薄膜
の製造方法。 - 【請求項３】 前記反応性スパッタにより、Ｆｅ、Ｍ
（Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＭｎおよびＢからなる群か
ら選択される少なくとも１種の元素）およびＮを含有
し、Ｘ線回折パターンにおいて、Ｆｅ（２００）面の回
折ピークの強度Ｉ（２００）とＦｅ（１１０）面の回折
ピークの強度Ｉ（１１０）との比Ｉ（２００）／Ｉ（１
１０）が０．１未満である薄膜を形成し、次いで、この
薄膜に１００〜２８０℃で熱処理を施すことにより、 式 （Ｆｅ1-x Ｍx ）1-y Ｎy （ｘおよびｙは原子比を表し、 ０．０１≦ｘ≦０．１、 ０．０１≦ｙ≦０．１ である）で表される組成を有し、Ｘ線回折パターンにお
いて、Ｉ（２００）／Ｉ（１１０）が０．１以上１未満
であり、かつＭ窒化物の回折ピークが実質的に認められ
ない軟磁性薄膜を得る請求項１または２の軟磁性薄膜の
製造方法。 - 【請求項４】 一対の磁極を有する誘導型ヘッド部を有
する磁気ヘッドの少なくとも一方の磁極の少なくとも一
部に適用される軟磁性薄膜を製造する請求項１〜３のい
ずれかの軟磁性薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 磁気抵抗効果膜と少なくとも一つの磁気
シールド膜とを有する磁気抵抗効果型ヘッド部を有する
磁気ヘッドの磁気シールド膜の少なくとも一つの少なく
とも一部に適用される軟磁性薄膜を製造する請求項１〜
４のいずれかの軟磁性薄膜の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08269449A JP3108637B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 軟磁性薄膜の製造方法 |
| US08/933,138 US5997698A (en) | 1996-09-19 | 1997-09-18 | Process for fabricating soft magnetic thin films |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08269449A JP3108637B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 軟磁性薄膜の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1097707A true JPH1097707A (ja) | 1998-04-14 |
| JP3108637B2 JP3108637B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=17472593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08269449A Expired - Fee Related JP3108637B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 軟磁性薄膜の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3108637B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6524730B1 (en) | 1999-11-19 | 2003-02-25 | Seagate Technology, Llc | NiFe-containing soft magnetic layer design for multilayer media |
| US6714387B1 (en) * | 2001-01-08 | 2004-03-30 | Headway Technologies, Inc. | Spin valve head with reduced element gap |
| US6820322B2 (en) | 2001-05-31 | 2004-11-23 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method of making a spin valve sensor with a free layer structure sputter deposited in a nitrogen atmosphere |
| US20090104462A1 (en) * | 2007-08-16 | 2009-04-23 | Reflective X-Ray Optics Llc | X-ray multilayer films and smoothing layers for x-ray optics having improved stress and roughness properties and method of making same |
| US8552328B2 (en) * | 2007-12-28 | 2013-10-08 | Tdk Corporation | Method of repairing the deterioration of magneto-resistive effect device |
| JP5274998B2 (ja) * | 2008-12-01 | 2013-08-28 | ショウワデンコウ エイチディ シンガポール ピーティイー リミテッド | 磁気記録媒体及びその製造方法、並びに磁気記録再生装置 |
| CN108390075B (zh) * | 2018-01-24 | 2019-04-02 | 上海交通大学 | 抗腐蚀导电膜及其脉冲偏压交替磁控溅射沉积方法和应用 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69015652T2 (de) * | 1989-01-26 | 1995-05-11 | Fuji Photo Film Co Ltd | Weichmagnetischer dünner Film, Verfahren zu seiner Herstellung und Magnetkopf. |
| JPH0744123B2 (ja) * | 1989-02-08 | 1995-05-15 | 富士写真フイルム株式会社 | 軟磁性薄膜の製造方法 |
| US5262915A (en) * | 1990-08-23 | 1993-11-16 | Tdk Corporation | Magnetic head comprising a soft magnetic thin film of FeNiZrN having enhanced (100) orientation |
| GB9121665D0 (en) * | 1991-10-11 | 1991-11-27 | Boc Group Plc | Sputtering processes and apparatus |
| US5240583A (en) * | 1992-01-14 | 1993-08-31 | Honeywell Inc. | Apparatus to deposit multilayer films |
| DE69325959T2 (de) * | 1992-08-24 | 2000-04-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Herstellungsverfahren eines weichmagnetischen Filmes |
| JPH06259729A (ja) * | 1993-03-03 | 1994-09-16 | Tdk Corp | 磁気ヘッド |
| JPH0760767A (ja) * | 1993-08-25 | 1995-03-07 | Kasai Kogyo Co Ltd | パウダースラッシュ成形装置 |
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1996
- 1996-09-19 JP JP08269449A patent/JP3108637B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-18 US US08/933,138 patent/US5997698A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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