JPS59133476A - 一軸磁気異方性膜の磁歪定数検査法 - Google Patents
一軸磁気異方性膜の磁歪定数検査法Info
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- JPS59133476A JPS59133476A JP58008523A JP852383A JPS59133476A JP S59133476 A JPS59133476 A JP S59133476A JP 58008523 A JP58008523 A JP 58008523A JP 852383 A JP852383 A JP 852383A JP S59133476 A JPS59133476 A JP S59133476A
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- film
- substrate
- magnetic field
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
- G01R33/18—Measuring magnetostrictive properties
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は磁気誘導型薄膜磁気ヘッド、磁気抵抗効果型薄
膜磁気ヘッド及び強磁性磁気抵抗効果を利用した磁気セ
ンサ等の一軸磁気異方性膜を用いた磁性薄膜素子の磁性
膜の検査法、特に高性能磁性薄膜素子の磁性膜の磁歪定
数検査法に関する。
膜磁気ヘッド及び強磁性磁気抵抗効果を利用した磁気セ
ンサ等の一軸磁気異方性膜を用いた磁性薄膜素子の磁性
膜の検査法、特に高性能磁性薄膜素子の磁性膜の磁歪定
数検査法に関する。
磁気誘導型薄膜磁気ヘッド、磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘ
ッド及び強磁性磁気抵抗効果を利用した磁気センサ等の
磁性薄膜素子が近年実用化されつつある。これらの磁性
薄膜素子の性能は磁性膜の性能に大きく左右される。磁
気誘導型薄膜磁気ヘッドにおいては薄膜磁気ヘッド形状
における磁性膜の透磁率が重要であり、磁気抵抗効果型
薄膜磁気ヘッド及び強磁性磁気抵抗効果を利用した磁気
センサにおいては夫々の形状における磁気抵抗変化すな
わち磁性膜の磁化の仕方が重要である。更に、これらの
磁性薄膜素子の磁性膜は基板上に形成され、膜面内に磁
化容易軸を有する一軸磁気異方性を付与するのが一般的
である。
ッド及び強磁性磁気抵抗効果を利用した磁気センサ等の
磁性薄膜素子が近年実用化されつつある。これらの磁性
薄膜素子の性能は磁性膜の性能に大きく左右される。磁
気誘導型薄膜磁気ヘッドにおいては薄膜磁気ヘッド形状
における磁性膜の透磁率が重要であり、磁気抵抗効果型
薄膜磁気ヘッド及び強磁性磁気抵抗効果を利用した磁気
センサにおいては夫々の形状における磁気抵抗変化すな
わち磁性膜の磁化の仕方が重要である。更に、これらの
磁性薄膜素子の磁性膜は基板上に形成され、膜面内に磁
化容易軸を有する一軸磁気異方性を付与するのが一般的
である。
磁性薄膜素子の磁性膜の磁気特性はその磁歪定数によっ
て大きく変わることが公知である。従って、磁性膜の製
造工程で磁歪定数を検査・管理することは、磁性薄膜素
子の性能を十分に発揮させる上で極めて重要である。従
来、基板上に形成した一軸磁気異方性膜の磁歪定数検査
法として、（１）膜面内に磁界を印加して基板の変形を
測定して直接磁歪定数を算出する方法、 （２）基板に応力を印加した状態で強磁性共鳴にょシ異
方性磁界を測定して異方性磁界の応力変化から磁歪定数
を算出する方法、 （３）基板に応力を印加した状態で透磁率を測定して透
磁率の応力変化から磁歪定数を算出する方法、 （４）基板に応力を印加した状態で磁化困難軸のヒステ
リシス特性を測定してヒステリシス特性の応力変化から
磁歪定数を算出する方法、等が公知である。しかしなが
ら、これら従来方法には次のような欠点がある。即ち、
磁界を印加して基板の変形量を直接測定する方法、透磁
率変化法及びヒステリシス特性の変化から測定する方法
は、０．０５μｍ程度の薄い磁性膜では１０−７の桁の
磁歪定数は感度の点で測定不可能である。また、強磁性
共鳴法で異方性磁界を測定する方法は膜厚に無関係に１
０−７の桁の磁歪定数を測定することが不可能である。
て大きく変わることが公知である。従って、磁性膜の製
造工程で磁歪定数を検査・管理することは、磁性薄膜素
子の性能を十分に発揮させる上で極めて重要である。従
来、基板上に形成した一軸磁気異方性膜の磁歪定数検査
法として、（１）膜面内に磁界を印加して基板の変形を
測定して直接磁歪定数を算出する方法、 （２）基板に応力を印加した状態で強磁性共鳴にょシ異
方性磁界を測定して異方性磁界の応力変化から磁歪定数
を算出する方法、 （３）基板に応力を印加した状態で透磁率を測定して透
磁率の応力変化から磁歪定数を算出する方法、 （４）基板に応力を印加した状態で磁化困難軸のヒステ
リシス特性を測定してヒステリシス特性の応力変化から
磁歪定数を算出する方法、等が公知である。しかしなが
ら、これら従来方法には次のような欠点がある。即ち、
磁界を印加して基板の変形量を直接測定する方法、透磁
率変化法及びヒステリシス特性の変化から測定する方法
は、０．０５μｍ程度の薄い磁性膜では１０−７の桁の
磁歪定数は感度の点で測定不可能である。また、強磁性
共鳴法で異方性磁界を測定する方法は膜厚に無関係に１
０−７の桁の磁歪定数を測定することが不可能である。
本発明の目的は、上述の欠点を解消した一軸磁気異方性
膜の磁歪定数検査法を提供することにある。本発明の他
の目的は、測定可能な磁性膜の膜厚範囲が広く、測定感
度が極めて良好でかつ簡便な一軸磁気異方性膜の磁歪定
数検査法を提供するものである。
膜の磁歪定数検査法を提供することにある。本発明の他
の目的は、測定可能な磁性膜の膜厚範囲が広く、測定感
度が極めて良好でかつ簡便な一軸磁気異方性膜の磁歪定
数検査法を提供するものである。
本発明の特徴は、基板上に形成した膜面内に磁化容易軸
を有する一軸磁気異方性膜の応力を印加しない状態及び
印加した状態における異方性磁界を測定し、これらよシ
磁歪定数を検出する点にある。
を有する一軸磁気異方性膜の応力を印加しない状態及び
印加した状態における異方性磁界を測定し、これらよシ
磁歪定数を検出する点にある。
本発明磁歪定数検査法は、磁性膜の磁歪定数によって性
能が大きく左右される磁性薄膜素子、例えば磁気誘導型
薄膜磁気ヘッド、磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及び強
磁性磁気抵抗効果を利用した磁気センサ等の磁性膜形成
工程における特性管理に利用される。
能が大きく左右される磁性薄膜素子、例えば磁気誘導型
薄膜磁気ヘッド、磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及び強
磁性磁気抵抗効果を利用した磁気センサ等の磁性膜形成
工程における特性管理に利用される。
まず、磁気抵抗効果から異方性磁界を算出する方法を説
明する。第１図において、１は基板、２は基板１上に形
成した一軸磁気異方性膜、１３゜１３′は膜２の所定方
向の両端に接続した電流端子、３及び４は電流端子１３
．１３’間に直列接続された定電流発生器及び電流計、
１５．１５’は膜２０所定方向の両端に接続した電圧端
子、５は電圧端子１５．１５’間に接続した電圧計であ
る。定電流発生器３より膜２に電流ｉを流す。この電流
量の方向は膜２の磁化容易軸方向（又は磁化困難軸方向
）にほぼ一致させる。更に、膜２の磁化困難軸方向に磁
界６（又は６′）を印加する。
明する。第１図において、１は基板、２は基板１上に形
成した一軸磁気異方性膜、１３゜１３′は膜２の所定方
向の両端に接続した電流端子、３及び４は電流端子１３
．１３’間に直列接続された定電流発生器及び電流計、
１５．１５’は膜２０所定方向の両端に接続した電圧端
子、５は電圧端子１５．１５’間に接続した電圧計であ
る。定電流発生器３より膜２に電流ｉを流す。この電流
量の方向は膜２の磁化容易軸方向（又は磁化困難軸方向
）にほぼ一致させる。更に、膜２の磁化困難軸方向に磁
界６（又は６′）を印加する。
電流量の方向が＃１ぼ磁化容易軸の場合には磁界は６の
方向であシ、電流ｉの方向が＃１ぼ磁化困難軸方向の場
合には磁界は６′の方向となる。以下、電流ｉの方向が
ほぼ磁化容易軸方向である場合について説明する。
方向であシ、電流ｉの方向が＃１ぼ磁化困難軸方向の場
合には磁界は６′の方向となる。以下、電流ｉの方向が
ほぼ磁化容易軸方向である場合について説明する。
磁界６を印加した状態で、電流計４と電圧計５の読み値
から抵抗几ｏは次式で与えられる。
から抵抗几ｏは次式で与えられる。
ここで、Ｒ１は電流方向に十分大きな磁界を印加した場
合の膜２の抵抗、Ｒｓは電流と直角方向に十分大きな磁
界を印加した場合の膜２の抵抗、Ｒ２は異方性磁界、Ｈ
は印加磁界である。（１）式は理想的な一軸磁気異方性
膜の場合であシ、実際に得られる一軸磁気異方性膜では
異方性の分散等により、全ての印加磁界に対しては（１
）式は成立しない。そこで、（Ｂｅ−Ｒ鵞）／ （ｆＬ
ｌ −Ｆｈ ）をＲ２に対してプロットし、Ｒ２の小さ
い領域を外そうし、（Ｒ・−Ｒｖ）／（詰二ａｘ）が零
となるＲ２が異方性磁界Ｈ２の自乗である。同様に、電
流方向がほぼ磁化困難軸方向の場合、磁界Ｈを印加した
状態の抵抗Ｒ３は次式で与えられる。但し、磁界の方向
は６′である。
合の膜２の抵抗、Ｒｓは電流と直角方向に十分大きな磁
界を印加した場合の膜２の抵抗、Ｒ２は異方性磁界、Ｈ
は印加磁界である。（１）式は理想的な一軸磁気異方性
膜の場合であシ、実際に得られる一軸磁気異方性膜では
異方性の分散等により、全ての印加磁界に対しては（１
）式は成立しない。そこで、（Ｂｅ−Ｒ鵞）／ （ｆＬ
ｌ −Ｆｈ ）をＲ２に対してプロットし、Ｒ２の小さ
い領域を外そうし、（Ｒ・−Ｒｖ）／（詰二ａｘ）が零
となるＲ２が異方性磁界Ｈ２の自乗である。同様に、電
流方向がほぼ磁化困難軸方向の場合、磁界Ｈを印加した
状態の抵抗Ｒ３は次式で与えられる。但し、磁界の方向
は６′である。
この場合には（Ｒｓ Ｒｉ）／（Ｒｔ−Ｒ，茸）をＲ
２に対してプロットし、Ｒ３の小さい領域を外そうし、
（Ｒｓ Ｒ２）／ （Ｒ＋ −Ｒｘ ）が１となるＲ
２が異方性磁界Ｈ；の自乗である。
２に対してプロットし、Ｒ３の小さい領域を外そうし、
（Ｒｓ Ｒ２）／ （Ｒ＋ −Ｒｘ ）が１となるＲ
２が異方性磁界Ｈ；の自乗である。
次に基板に応力σを印加した場合について説明する。第
２図は応力σを印加した状態で磁気抵抗効果を測定する
説明図である。第１図と同一物には同一符号を付しであ
る。一対のナイフェツジ７１．７１’が支点であ）、他
の一対のナイフェツジ７２．７２’が荷重点である。支
点と荷重点の距離をａ、基板１０幅をＷ１基板１の厚さ
をｔとし、荷重点７２．７２’に印加する荷重をＰとす
れば、磁性膜２の形成されている基板面には電流方向に
一様な引張応力σが印加される。σは次式で与えられる
。
２図は応力σを印加した状態で磁気抵抗効果を測定する
説明図である。第１図と同一物には同一符号を付しであ
る。一対のナイフェツジ７１．７１’が支点であ）、他
の一対のナイフェツジ７２．７２’が荷重点である。支
点と荷重点の距離をａ、基板１０幅をＷ１基板１の厚さ
をｔとし、荷重点７２．７２’に印加する荷重をＰとす
れば、磁性膜２の形成されている基板面には電流方向に
一様な引張応力σが印加される。σは次式で与えられる
。
磁性膜２の膜厚ｄに比べて基板１の厚さｔを十分に大き
くした場合には、磁性膜２には（３）式で与えられる電
流方向に一様な引張応力σが作用する。
くした場合には、磁性膜２には（３）式で与えられる電
流方向に一様な引張応力σが作用する。
また、この場合の異方性磁界Ｈｉｃは第１図で説明した
ど同様の方法にて算出できるので、詳細説明は省略する
。
ど同様の方法にて算出できるので、詳細説明は省略する
。
次に、応力σの印加状態で測点した異方性磁界ＨＩＥか
ら磁歪定数を算出する方法を説明する。応力を印加しな
い状態で測定した異方性磁界をＨＫ、飽和磁化をＩｓ、
磁歪定数をλとすれば、Ｈには次式で与えられる。但し
μをポアソン比とする。
ら磁歪定数を算出する方法を説明する。応力を印加しな
い状態で測定した異方性磁界をＨＫ、飽和磁化をＩｓ、
磁歪定数をλとすれば、Ｈには次式で与えられる。但し
μをポアソン比とする。
この式を変形するとλは次式で与えられる。
（４）及び（５）式で、プラス符号は第２図における電
流方向が磁化容易軸方向の場合であり、マイナス符号は
第２図における電流方向が磁化困難軸方向の場合である
。磁歪定数λはＨＫ及びＨ：がわかれば（５）式より算
出することができる。正確な値を求めるためには、（４
）式より種々の応力に対するＨｚを算出し、これらを横
軸をσ、縦軸をＨＫとしたチャート上にプロットして、
各点から得られる曲線より算出することが望ましい。こ
こで、飽和磁化■８は他の磁気測定より得る。
流方向が磁化容易軸方向の場合であり、マイナス符号は
第２図における電流方向が磁化困難軸方向の場合である
。磁歪定数λはＨＫ及びＨ：がわかれば（５）式より算
出することができる。正確な値を求めるためには、（４
）式より種々の応力に対するＨｚを算出し、これらを横
軸をσ、縦軸をＨＫとしたチャート上にプロットして、
各点から得られる曲線より算出することが望ましい。こ
こで、飽和磁化■８は他の磁気測定より得る。
また、検査する磁性膜２の組成が大きく変動しない場合
、例えば８２．６ｗｔ％Ｎ１−ｐｅでＮｉ量が±Ｉｗｔ
％の変動の場合には飽和磁化■８を１テスラと一定にし
てもさしつかえない。（１）〜（５）式に於て、ＨＫ、
σは測定する量であり、ＨＫ。
、例えば８２．６ｗｔ％Ｎ１−ｐｅでＮｉ量が±Ｉｗｔ
％の変動の場合には飽和磁化■８を１テスラと一定にし
てもさしつかえない。（１）〜（５）式に於て、ＨＫ、
σは測定する量であり、ＨＫ。
σの算出に磁性膜２の膜厚ｄは不要である。即ち、本発
明磁歪定数検査法では磁性膜の膜厚を測定する必要がな
く極めて簡便である。
明磁歪定数検査法では磁性膜の膜厚を測定する必要がな
く極めて簡便である。
以下、本発明を実施例によシ詳述する。
基板としてコーニング社製０２１１ガラス基板を用いた
。基板の長さは４６ｗ１支点と荷重点との距離ａを１０
ｍ＋、基板の幅を１６＋ｍ、基板の厚さを２００μｍと
して、基板上の中央に膜厚２μｍのＮ１−ｐｅ磁性膜を
基板の長さ方向が磁化困難軸方向となるようにスパッタ
リング法で形成した。
。基板の長さは４６ｗ１支点と荷重点との距離ａを１０
ｍ＋、基板の幅を１６＋ｍ、基板の厚さを２００μｍと
して、基板上の中央に膜厚２μｍのＮ１−ｐｅ磁性膜を
基板の長さ方向が磁化困難軸方向となるようにスパッタ
リング法で形成した。
電流端子及び電圧端子を銀ペーストで磁除膜に接続し本
発明の方法に従って磁歪定数を測定した。
発明の方法に従って磁歪定数を測定した。
次表は測定結果を示す。各資料におけるＩｓ、μ及びσ
はそれぞれ１．０テスラ、０．３２及び２．０メガパス
カルとした。
はそれぞれ１．０テスラ、０．３２及び２．０メガパス
カルとした。
（９）
表 １
次に本発明の他の実施例を説明する。基板は先の実施例
と同じものを用いた。基板上の中央に膜厚０．０５μｍ
の７０ＷｔｌＮｉ−ａｏｃｏ磁性膜を基板の長さ方向が
磁化容易軸方向となるように真空蒸着法を形成して、電
流端子及び電圧端子を銀ペーストで磁性膜に接続した。
と同じものを用いた。基板上の中央に膜厚０．０５μｍ
の７０ＷｔｌＮｉ−ａｏｃｏ磁性膜を基板の長さ方向が
磁化容易軸方向となるように真空蒸着法を形成して、電
流端子及び電圧端子を銀ペーストで磁性膜に接続した。
銀ペーストによる端子接続に際して基板に加わる応力を
実質的に零にする上で極めて有効である。磁性膜に２ｍ
Ａの電流を流し、ジュール熱による温度上昇を実質的に
防止して、磁気抵抗効果を測定した。基板に印加した荷
重はＬｏｇでめった。磁性膜の磁歪定数は一２５Ｘ１０
”−と検査された。
実質的に零にする上で極めて有効である。磁性膜に２ｍ
Ａの電流を流し、ジュール熱による温度上昇を実質的に
防止して、磁気抵抗効果を測定した。基板に印加した荷
重はＬｏｇでめった。磁性膜の磁歪定数は一２５Ｘ１０
”−と検査された。
以上は磁性膜に引張応力を印加した場合について説明し
たが、本発明は磁性膜に圧縮応力を印加（１０） する場合にも同様に適用し得る。また、本発明は磁気バ
ブルメモリに用いられている磁気抵抗効果膜（例えば８
２ＷｔチＮｉ−、［ｉ’ｅ）の磁歪定数検査法にも適用
し得る。更に、本発明は実質的に等方的な磁性膜の磁歪
定数も、応力誘起−軸異方性を測定することによシ磁歪
定数の検査が可能である。
たが、本発明は磁性膜に圧縮応力を印加（１０） する場合にも同様に適用し得る。また、本発明は磁気バ
ブルメモリに用いられている磁気抵抗効果膜（例えば８
２ＷｔチＮｉ−、［ｉ’ｅ）の磁歪定数検査法にも適用
し得る。更に、本発明は実質的に等方的な磁性膜の磁歪
定数も、応力誘起−軸異方性を測定することによシ磁歪
定数の検査が可能である。
上述のように、本発明によれば簡便で、測定可能な膜厚
範囲が広くかつ測定精度の高い磁歪定数検査方法を実現
できる。
範囲が広くかつ測定精度の高い磁歪定数検査方法を実現
できる。
第１図は応力が印加されていない状態で磁気抵抗効果を
測定する原理図、第２図は応力印加状態で磁気抵抗効果
を測定する原理図である。 （１１） 第）図 第２図 手続補正書（方式） ％式％ 事件の表示 昭和５８年特許願第 ８５２３ 号 発明 の名 称 −軸磁気異方性膜の磁歪定数検査法 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称（５＋０１株式会社 日 立 製作所載 理
人 居 陥〒１００）東京都千代田区丸の内−丁目５番１
号補正の対象 明細書全体及び代理権を証明する薔面
測定する原理図、第２図は応力印加状態で磁気抵抗効果
を測定する原理図である。 （１１） 第）図 第２図 手続補正書（方式） ％式％ 事件の表示 昭和５８年特許願第 ８５２３ 号 発明 の名 称 −軸磁気異方性膜の磁歪定数検査法 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称（５＋０１株式会社 日 立 製作所載 理
人 居 陥〒１００）東京都千代田区丸の内−丁目５番１
号補正の対象 明細書全体及び代理権を証明する薔面
Claims (1)
- １、基板上に形成した膜面内に磁化容易軸を有する一軸
磁気異方性膜の異方性磁界を測定し、次に基板に応力を
印加した状態で上記−軸磁気異方性膜の異方性磁界を測
定し、これらの測定値よシ磁歪定数を検知することを特
徴とする一軸磁気異方性膜の磁歪定数検査法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58008523A JPS59133476A (ja) | 1983-01-20 | 1983-01-20 | 一軸磁気異方性膜の磁歪定数検査法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58008523A JPS59133476A (ja) | 1983-01-20 | 1983-01-20 | 一軸磁気異方性膜の磁歪定数検査法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59133476A true JPS59133476A (ja) | 1984-07-31 |
Family
ID=11695498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58008523A Pending JPS59133476A (ja) | 1983-01-20 | 1983-01-20 | 一軸磁気異方性膜の磁歪定数検査法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59133476A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100754304B1 (ko) | 2002-12-20 | 2007-09-03 | 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 | 자기저항 소자의 자기변형 측정 방법 |
| CN102890252A (zh) * | 2012-09-26 | 2013-01-23 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种柔性磁性薄膜饱和磁致伸缩系数的测量方法 |
| JP2013257250A (ja) * | 2012-06-13 | 2013-12-26 | Ifg Inc | カー効果を利用した磁歪測定装置 |
| WO2019146347A1 (ja) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | 株式会社村田製作所 | 磁気センサおよび電流センサ |
-
1983
- 1983-01-20 JP JP58008523A patent/JPS59133476A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100754304B1 (ko) | 2002-12-20 | 2007-09-03 | 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 | 자기저항 소자의 자기변형 측정 방법 |
| JP2013257250A (ja) * | 2012-06-13 | 2013-12-26 | Ifg Inc | カー効果を利用した磁歪測定装置 |
| CN102890252A (zh) * | 2012-09-26 | 2013-01-23 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种柔性磁性薄膜饱和磁致伸缩系数的测量方法 |
| CN102890252B (zh) * | 2012-09-26 | 2015-10-14 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种柔性磁性薄膜饱和磁致伸缩系数的测量方法 |
| WO2019146347A1 (ja) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | 株式会社村田製作所 | 磁気センサおよび電流センサ |
| US11249116B2 (en) | 2018-01-25 | 2022-02-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Magnetic sensor and current sensor |
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