JPS63273205A - 磁気ヘツドのスパツタリング方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は磁気ヘッドのスパッタリング方法に関する。更
に詳細に説明すると、本発明はセラミック強磁性材料あ
るいはセラミック非磁性材料から成る基板・コアと強磁
性金属薄膜とを組合せた複合磁気ヘッドのスパッタリン
グ方法に関する。

（従来の技術） 最近の磁気記録の高密度化に伴なって、より高い残留磁
束密度Ｂｒを有する磁気テープが使用され、これに対応
すべく高磁束密度でトラック幅の狭い磁気ヘッドが要望
されている。

このような磁気ヘッドとしては、従来、特開昭６０−２
２３０１２号に明らかなように、強磁性酸化物より成る
磁気コアに強磁性金属の薄膜を真空薄膜形成技術により
形成し、非磁性材料に挟まれるようにしてギャップ対向
面（本明細書では磁気ギャップに対して平行な突合せ接
合面をいう）に露呈する強磁性金属の薄膜間で磁気ギャ
ップを形成する薄膜磁気ヘッドが知られている。

この磁気ヘッドの製造において重要な強磁性金属薄膜の
形成は、通常スパッタリング等の真空薄膜形成技術によ
って行なわれている。しかしながら、スパッタリングに
よる薄膜形成は、蒸着法等に比べてスパッタリング粒子
が持つエネルギーが非常に大きいことから、基板との付
着力の増加や粒子打込み効果等による内部応力の増加と
いった現象を引き起し、金属薄膜の磁気特性に多大な影
響を与える。

内部応力は、スパッタリングによって作られる薄膜中に
は多かれ少なかれ必ず存在し、その値は薄膜、基板の物
質、スパッタリング条件によって変わるが、多くの場合
２　Ｘ　１０９　ｄｙｎ／ｃｄ程度の圧縮応力が残留す
る。内部応力の残留は、磁気特性゛　　　　　　即ち透
磁率μを低下させるため、通常このスバッ。

タリングの後にアニール処理（アニーリング：ａｎｎｅ
ａｌｉｎｇ　）が取られ、残留応力の解消が図られてい
る。

即ち、従来は、スパッタリング後の結果的に生じた内部
応力を測定し、その値に基づいてアニール処理条件が決
定されており、スパッタリングの際に内部応力を所定値
にコントロールすることは行なわれていない。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、本発明者等が種々検討した結果、固有抵抗ρ
の最適範囲は、従来の膜付けによって得られる薄膜の固
有抵抗ρよりも小さい領域に存在し、それよりも固有抵
抗があまり小さくなり過ぎると強磁性を失ってしまうこ
と、そしてその固有抵抗値とアニール温度との間には相
関関係があり、アニール温度を変えることによって固有
抵抗ρを操作できることが判明した。即ち、アニール温
度を変えて従来の膜付時の固有抵抗よりも小さい方向に
膜付範囲を移動させることによって、透磁率が著しく向
上することを知見するに至った。

一方、薄膜の固有抵抗とアニール温度との関係に着［１
すると、第１図（Ｃ）に示すように、従来のスパッタリ
ングによって得られた薄膜に対してアニール温度を上げ
る場合緩かに固有抵抗値が下がり軟磁性を失うが（仮想
線のカーブ■参照）、ある初期圧縮応力が薄膜に存在す
る場合に限り、降下するカーブが一時的に上昇し再び下
降するピーク現象を起すことを発見した（実線のカーブ
参照）。　そして、アニール温度に対する固有抵抗の変
化を示すカーブがその下限値をピークによって示してい
る場合、このピークまたはその直前またはＩｆ：ｆ＆に
おいてアニールを完了するようにすれば透磁率μが最高
値を得、かつ薄膜の残留応力もＩ　Ｘ　１００　　（ｄ
’／ｎ／ｃｄ）以下となることを知見するに至った。

そこで、本発明は、アニール処理により強磁性金属薄膜
の残留応力を低減１、かつ最大透磁率と固有抵抗率を最
適範囲に止め得る金属薄膜を得ることができるスパッタ
リング方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本発明のスパッタリング方
法は、磁気ヘッド基板の曲げをモニターしながらスパッ
タリング条件をフィードバック制御することによって、
薄膜に所定の初期圧縮応力を与えるようにしている。

（作用） したがって、スパッタリング後のアニール処理に際して
、あらかじめ作製されたモデルに従ってｉｎ固有抵抗率
を示ず領域でアニール処理を完了すれば、薄膜に残留す
る圧縮応力はＩ　Ｘ　１０９（ｄｙｎ／ｃｄ　）以下と
なるし透磁率μも最高値を示す金属薄膜を得る。

（実施例） 以下、本発明の磁気ヘッドのスパッタリング方法を図面
に示す実施例に基づいて詳細に説明する。

まず、スパッタリング工程に先立って、金属薄１摸４の
残留応力とアニール温度、アニール温度と薄膜の固有抵
抗ρとの関係について実験を行ない、サンプルデータを
作製する。

この実験は、第２図（Ａ）に示すように、磁気ヘッド基
板ＩＡあるいはＩＢの裏面に抵抗線歪ゲージ２を取付け
て、基板ＩＡあるいはＩＢの曲げを測定することによっ
て基板表面側に形成される金属薄ｒｉＡ４の平均圧縮応
力σを推定しつつ行なわれる。即ち、抵抗線歪ゲージ２
によって薄膜４の圧縮応力をモニターしつつスパッタリ
ングを行なつて、所望の圧縮応力を残留させた薄膜４を
磁気ヘッド基板ＬＡ、ＩＢ上に形成する０次いで、この
モデルを使って、アニール温度と固有抵抗との関係を求
め、第１図（Ｃ）に示すようなグラフを作製する。この
実験は、第２図（Ｂ）に示すように、基板上の薄膜４に
直接リード線９を結線したものをアニール処理装置１４
に挿入し、Ａｒ等の不活性ガス中で徐々に昇温して固有
抵抗ρと近似する薄膜４の電気抵抗Ｒの変化を計測する
。上述の実験を繰返して初期応力の異なる幾つかの固有
抵抗−アニール温度のモデル（第１図（Ｃ））を作製し
、薄膜組成毎に最適初期圧縮応力値及びその固有抵抗−
アニール温度のモデルを設定する。

次いで、この実験データに基づいて、次の如く金属薄膜
を形成し、磁気ヘッドを製造する。

まず、基板１の表面、例えばギャップ対向面３に、テー
プ摺接面５と直交する方向（深直方向）に向かって延び
る方形、■形ないし台形のトラック湧１３を研削によっ
て所定ピッチで多数本形成する［第３図（ａ）］。

次いでこの基板１を前述の深直方向と直交する面即ちテ
ープ摺接面５と平行な面に沿って２分し、一対の基板Ｉ
Ａ、ＩＢを形成する［第３図（ｂ）］。

そして、これらを洗浄し、真空薄膜形成技術を用いて強
磁性金属の磁性薄ＷＡ４を稜線７に沿って均一な厚さと
なるように形成する［第３図（Ｃ）］。

通常、磁性ＷＡ４はセンダスト合金等から成る強磁性金
属をスパッタリング方によって膜付けする。

スパッタリングは、例えば標準センダスト合金をターゲ
ットとする場合、アルゴンガス雰囲気中、基板温度２０
０℃で約４００人／ｍｉｎのレートで行なわれる。この
時、金属薄膜４に所定の圧縮応力が残留するように、公
知の歪測定手段例えば歪ゲージ２等を使ってスパッタリ
ング中に薄）漠の内部応力をモニターし、スパッタリン
グ条件をフィードバック制御する。歪ゲージ２は、基板
ＩＡ。

ＩＢの裏面に貼着あるいは裏面上に直接形成されている
。基板ＩＡ、ＩＢは、一般にその形と弾性定数および１
Ｊｌｉ中の応力の大きさによって決まる曲りを示す、そ
して、応力は歪Ｘ弾性率であるから、歪の大きさに応じ
て抵抗値が変化する抵抗線歪ゲージを使って、内部応力
３を測定できる。初期設定圧縮応力は、例えばセンダス
ト合金をスパッタリング法により膜形成する際、第１図
（Ｂ）に示すように４〜８　（ｘ　１０９　ｄｙｎ／ｃ
ｄ＞の範囲に初期応力を設定するスパッタリング条件が
選定されている。またこの時のアルゴン雰囲気圧力は１
〜１０ｍｍＴＯｒｒの範囲に設定されている。尚、金属
薄膜４は、通常、一層当たり５〜６μｍの１模厚となる
ように実質的な多Ｍ１膜とすることが好ましく、通常強
磁性金属を断続的にスパッタリング法により膜形成する
ことによって、あるいは強磁性金属と非磁性体を交互に
スパッタリング法により膜形成することによって結晶の
４２２面（又は２１１面）の結晶粒径が５２０〜５７０
人、一方結晶の２２０、面では結晶粒径が２００〜３０
０人の複数層の磁性薄膜に形成される。

次いで、磁気ヘッド基板ＩＡ、ＩＢのスパッタ膜・金属
薄膜４にリード線９を結線して薄膜の電気抵抗Ｒを測定
し、スパッタリング時の初期圧縮応力のばらつきの影響
をなくすため更に細かく電気抵抗をモニターしながらア
ニール処理を行なう。

アニール処理はアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中
において、加熱昇温と共に下降する固有抵抗ρ（ρ物Ｒ
）が横ばいになり再び上昇に転じる直前で完了させる。

この判断は、先に試験して得られたサンプルデータの中
から近似したものを選び、それに基づいて行なう、この
時点における膜の内部応力はほぼ１　ｘ　１０９（ｄｙ
ｎ／ｃｄ）以下となり透磁率も最大値をとる６通常この
ときのアニール温度は、５００〜・６００℃の範囲であ
る。尚、固有低効率ρが上昇に転じる点は、あらかじめ
作製されたサンプルデータにおいて、ρの測定値が５〜
１０％位上昇する点とする。その後、リード線は取除く
。

ついで、トラック消１３に高融点ガラス１０を充填して
薄膜４を保護する［ガラスボンディング第３図（ｄ）］
。

その後、ギャップ対向面３及びテープ摺接面５を研削し
て余分なガラス及び金属薄膜４並びにモニター用リード
線の結線部分を取除き所定の面荒さの平坦な面とする。

研削は通常ラップによって行なわれ鏡面仕上げとされる
。これによって薄膜形成面６に形成された金属薄膜４の
端面でトラックが構成される。

そ１の後、前述のトラック溝１３の隣に該消１３に沿っ
て疑似ギャップを無くずための凹部８が研削されるし第
３図（ｅ）］。

その後、一方の基板ＩＡのギャップ対向面３に巻［？１
１１１２を形成する［第３図（、ｆ）］、この巻線消１
２はディツプス寸法を規制する６次いで、両基板ＩＡ、
ＩＢのギャップ対向面にＳ　ｉ　０２等の非磁性材から
成るスペーサ（図示省略）をスパッタリング法によって
形成する。

次いで、一対の基板ＩＡ、ＩＢを向い合せて金Ｂ、薄膜
４同士を突合せるようにして、凹部８に低融点ガラス１
１を充填し接合する［ギャップボンディング第３図（ｇ
）］。

上述のギャップボンディングの後、テープ摺接面５を円
筒研摩し、テープ摺接面５を曲面に仕上げる［第３図（
ｈ）］。

次に磁気ギャップｇがテープ摺動方向に対して所、定の
アジマス角度を収るように斜めにスライスし、多数のチ
ップ状の磁気コアを切り出す［第３図（１）］。

その後検査を経てサポート・ヘッドベースに取付け、さ
らにトラック方向に馴染みを良くする摺動面仕上げ加工
を施して巻線する［第３図（ｊ）］。

尚、本発明は、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ合金等の非晶質金属を
薄膜付として使う場合にも適用できる。

（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明は磁気ヘッド基
板の曲げをモニターしながらスパッタリング条件をフィ
ードバック制御し、薄膜に所定の初期圧縮応力を与える
ようにしているので、モデルとなる固有抵抗特性に沿っ
てｆｉ適固有抵抗率を呈する時にアニールを完了させる
と、内部応力がほぼ消滅し、μも最大値を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は透磁率と固有抵抗の関係を示すグラフ、
同図（Ｂ）は内部応力とアニール温度との関係を示すグ
ラフ、同図（Ｃ）は固有抵抗ρとアニール温度との関係
を示すグラフ、第２図（Ａは磁気ヘッド基板に対する歪
ゲージの取付力を示す斜視図、第２図（Ｂ）はアニール
処理を示す説明図、第３図は磁気ヘッドの加工フロー図
である。 １、ＩＡ、ＩＢ・・・磁気ヘッド基板、２・・・歪ゲー
ジ、４・・・金属薄膜。 特許出願人　　株式会社　三協精機製作所第１図（Ａ） 綜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気ヘッド基板の薄膜形成面にスパッタリングに
   て強磁性金属の薄膜を形成する方法において、前記磁気
   ヘッド基板の曲げをモニターしながらスパッタリング条
   件をフィードバック制御し、薄膜に所定の初期圧縮応力
   を与えることを特徴とする磁気ヘッドのスパッタリング
   方法。
2. （２）前記モニターは磁気ヘッド基板の裏面に貼着ある
   いは磁気ヘッド基板上に構成した歪ゲージによって行な
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の磁気
   ヘッドのスパッタリング方法。
3. （３）前記初期圧縮応力はセンダスト金属薄膜の場合、
   ４〜８×１０＾９ｄｙｎ／ｃｍ＾２の範囲であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の磁
   気ヘッドのスパッタリング方法。