JPH03238610A - 薄膜磁気ヘッド - 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 本発明は膜面に垂直な磁化容易軸を有する特殊な軟磁性
膜を磁気コアもしくは磁気ヨークに用いたことを特徴と
する薄膜磁気へノドに関するものである。

従来の技術 近年、薄膜技術の進歩により磁気へラドコア材料として
より高い飽和磁化と高透磁率を有するセンダスト（Ｆｅ
−３ｉ−ＡＩ）やアモルファス（非晶質）合金膜が開発
され、従来Ｅ！Ｍ磁気ヘッドに使われていたパーマロイ
（Ｎｉ−Ｆｅ）に代わって使用されようとしている。し
かしながらセンダスト膜はその磁気異方性を制御するこ
とが困難なため未だ薄膜磁気ヘッドには使用されていな
い。一方アモルファス合金膜はその磁化を失う温度領域
即ちキュリー温度Ｔｃ以上結晶化温度Ｔｘ以下で熱処理
すれば、膜中の異方性が取り除かれ等古層となり、又そ
のＴｃ以下で膜面内に磁界を固定して熱処理すると印加
磁界方向に磁化容易軸を有する膜が得られ、回転磁界中
熱処理と組み合わせることによりその異方性磁界の大き
さも制御可能である（例えば特公昭６２−９１８４号公
報）従って、薄膜ヘッドのストライプパターンの面内の
一方向に任意の大きさの磁気異方性を付けることが可能
でＦｉｌ　Ｍ　Ｍ１気ヘッドへの応用が検討されている
。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記アモルファス合金膜の場合も又従来の
パーマロイ合金膜の場合も上記のような方法では、薄膜
磁気ヘッドの磁気コアもしくは磁気ヨーク部のストライ
ブパターンの幅が狭くなるにつれ第２図に示すような還
流磁区が出現するため、ストライブパターンの幅方向に
明確な磁化容易軸をもたせるのは困難となり薄膜磁気ヘ
ッドに要求されるストライプパターンの長手方向の透磁
率が低下してしまう問題があった。一方狭スドライブで
も膜面に垂直方向に磁化容易軸を有するような軟磁性膜
があればストライプの長手方向でも高透磁率が原理的に
は得られるが、従来のパーマロイやアモルファス膜では
磁性膜面に垂直方向に固定磁界中で熱処理しても、薄膜
磁気へ・ノドではその膜が極めて薄いので反磁界係数が
大きくなり膜面に垂直な磁化容易軸を有する膜は得られ
ない。

今後記録の高密度化に伴いより狭ストライブの薄膜磁気
へノドが要求されているため、この問題の解決は不可欠
である。

ｔＪ題を解決するための手段 上記課題を解決すべく本発明薄膜磁気ヘッドにおいては
膜面に垂直方向に磁化容易軸を有する次式でしめされた
組成を有する合金膜 Ｔ　ａ　Ｍ　ｂ　Ｘ　ｃ　Ｎ　ｄ−−（１）（ただしＴ
はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉより成る群から選択された少なくと
も１種の金属、ＭはＮｂ、Ｚｒ。

Ｔｉ　　Ｔａ　　Ｈｆ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎより成る
群から選択された少なくとも１種の金属、ＸはＢ、Ｓｉ
、Ｇｅ、Ｃより成る群より選択された少なくとも１種の
半金属、半導体、Ｎは窒素であってａ、ｂ、ｃ，ｃ’，
ｄは原子パーセントを表わし、それぞれ ６５≦ａ≦９３　　　　　　　　・・・・・・（２）０
≦ｂ≦２０　　　　　　　　・・・・・・（３）Ｏ≦ｃ
≦２０　　　　　　　　・・・・・・（４）ｌ≦ｄ≦２
０　　　　　　　　・・・・・・（５）５≦ｂ＋ｃ　　
　　　　　　　　・・・・・・（６）ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝
１００　　　・−・・・・（７）である、） を″１ＲＷＩＩ！磁気へ・７ドの磁気コアもしくは磁気
ヨーク部に用いるものである。

この膜はスパンタ法を用いて合金膜の形成時に、Ａｒ等
の不活性スパッタガス中に窒素ガスを連続的に、あるい
は周期的に混合することにより、単層窒化合金膜、ある
いは膜厚方向に窒素の含有量が変調されている！ｌｌ戒
変調窒化合金膜として作威される（たとえば特開昭６１
−５４０５４号公報、特開昭６１−１９９６３１号公報
、特開昭６２８９４０２号公報）。この合金膜は膜面に
垂直に磁界を印加し、３００°Ｃ以上でこの合金膜特有
の構造変化が生ずるまで熱処理することにより所望の磁
気異方性を有する膜が得られる。

作用 上記合金膜は膜面に垂直方向に磁化容易軸を有すること
が可能で膜面内は高透磁率となる。しかも−度磁気異方
性が付くと、以後策磁界中で再加熱してもほとんど透磁
率は劣化しない。従ってこの膜を薄膜磁気ヘッドのコア
やヨークに使用すると、ストライプパターンの形状にか
かわらず磁路に対して全て磁化困難軸が使用でき膜面内
は高透磁率でかつその周波特性にも優れるため、薄膜磁
気ヘッドの特性は飛躍的に向上する。更に狭ストライプ
パターンとなっても磁化容易軸が膜面に垂直方向にある
ため、パターン形状にかかわらず第２図に示した様な還
流磁区は生じず、従来不可能であった狭ストライプパタ
ーンの薄膜磁気ヘッドが可能となる。

実施例 （１）弐において合金膜が軟磁性を示すにはａ≦９４．
５≦ｂ　＋　ｃ　　　　−−（８）である事が必要であ
り、合金膜が高飽和磁化を有するには ６５≦ａ、ｂ≦２０．ｃ≦２０　・・・・・・（９）で
ある事が望ましい。又耐蝕性改善等の効果を得るには ｌ≦ｄ　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・＋１
０）である事が必要である事がわかった。更に熱処理に
より窒素が膜から解離するのを防ぐためには４≦ｂ＋ｃ
　　　　　　　　　・・・・・・００であることが必要
であり、合金膜の内部応力を抑えて膜が基板より剥離し
ないためには ｄ≦２０　　　　　　　　　・・・・・・（１２）であ
ることが望ましい０以上（８）　−ｒｍ式より（２）　
−（７）式の条件式が得られた。

この窒化合金膜の軟磁気特性を更に改善するには、少な
くとも作製時において膜厚方向即ち成膜方向に組成変調
された窒化合金膜 Ｔａ’　Ｍｂ’　Ｘｏ’　Ｎｄ’　・−・・・（１’）
を用いることが望ましい。ただしＴｌＭ、Ｘ、Ｎは（１
）八記載のものと同しであり、ａ’　、ｂ’　、ｃｄ゛
　は膜厚方向に変動するそれぞれの構成元素の平均組成
で原子パーセントで ６５≦ａ′　≦９３　　　　・・・・・・（２゛）０≦
ｂ°　≦２０　　　　・・・・・・（３゛）０≦ｃ゛　
≦２０　　　　・・・・・・（４゛）ｌ≦ｄ°　≦２０
　　　　・・・・・・（５゛）５≦ｂ”＋ｃ’　　　　
　　・・・・・・（６゛）ａ’　＋ｂ’　＋ｃ’　十ｄ
’　＝　１００　　・＝・＝（７’）であり、限定理由
は（２）　−（７）の場合と同様である。

このような組戒変調膜（広い意味で積層構造膜も含む）
は優れた軟磁性を示し、作製法としては周期的に窒素ガ
スを濯合した反応スパッタ法等により窒化層と非窒化層
を積層する事により積層構造のものが、又この膜を熱処
理する事により組成変調構造もしくは積層構造のものが
得られる。

同時に（１）もしくは（ｌ゛）式においてこれらのＭ元
素、即ちＮｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ等やＸ元素、即ちＢ、
Ｓｉ等が窒素との結合力が大であるため、高温の熱処理
においても窒素が膜から解離せず膜質および膜の緒特性
の安定性に寄与している。

これら合金膜の膜面にほぼ垂直方向に磁界を印加し、３
００″Ｃ以上でこの合金膜特有の構造変化が生しるまで
熱処理する事により、従来の薄膜磁性材料では不可能で
あったその膜面に垂直な磁化容易軸を有し、かつ膜面内
では高透磁率を示す合金膜を得ることが可能である事が
分かった。

上記の窒化合金膜は従来の非晶質合金と異なり上記のよ
うにして得られた特性が熱的に安定なため５００°Ｃ以
上での高温熱処理が可能である。又この窒化合金膜はＦ
ｅ−５ｉ−ＡＩのような結晶質合金と異なり前述のよう
に、磁界中熱処理による磁気異方性の制御が可能で、か
つ−度高温で磁界中熱処理して異方性をつけておけば無
磁界中でもその後の熱処理ではこの磁気異方性が殆ど消
えず、透磁率の劣化が殆どないという特徴を有している
。

以下更に具体的実施例により本発明の詳細な説明を行う
。

実施例１ ターゲットにＦｅ−Ｎｂ−Ｂ−３層合金板を用い、スパ
ッタ中のＡｒガス中にＮ２ガスを周期的に混合すること
によりＦ　ｅ−Ｎｂ−Ｂ−３ｉ／Ｆｅ−Ｎｂ−Ｂ−３ｉ
　−Ｎなる非窒化層と窒化層より成る総厚約２μｍ、１
層の膜厚が約１００人の！ｌｌ威変調膜を非磁性基板上
に形成した。ここで、組成変＃ＪＲ１１！における組成
変調波長とは、−層当たりの窒化層の厚みと一層当たり
の非窒化層の厚みを加えたものとして与えられ、組成変
調周期と言い換えることもできる。得られた合金膜の平
均膜組成は＜Ｆｅ？＊ＮｂｈＢ＋ｏｓ　ｊｚＮ＋ｏ＞で
ある。

このようにして非磁性基板上に形成した窒化合金膜は作
成時は非晶質であるが、高温で熱処理することにより構
造変化を生ずる。その温度は＆ｌ＄。

により異なるがこの合金膜の場合は約４００″Ｃである
。又この合金膜のキュリー塩度は約３２０°Ｃである。

従って、このキュリー点以上の温度で膜の反磁界は零と
なるので、膜面に垂直方向に磁界を印加し、膜構造が変
化し再び磁化が現われる塩度まで熱処理を行うと、熱処
理を受けた膜は膜面に垂直方向に弱い磁気異方性が付き
、膜面内は高ｉ３磁率となる。この構造変化後は、無磁
界中で熱処理しても磁化容易軸が変わることはなく膜は
良好な軟磁気特性を示す。

この合金膜を用いて第１図に示すようなトラック幅Ｗの
異なる種々のストライブパターンを作成しその長手方向
のＩＭＨｚの透磁率を測定した。又比較のため磁界中熱
処理により長手方向に直角に膜面内に一軸異方性を付け
た膜厚１μｍのＣ。

Ｔａ−Ｚｒ非晶質合金膜を同様にパターニングしてその
長手方向の透磁率を測定した。更にこれらの膜を５００
°Ｃ無磁界中で熱処理し、この熱処理後の透磁率を測定
した。結果を第１表Ａ−Ｂに示す。

（以　下　余　白） 第１表−八 第１表−Ｂ このように本発明のものはトラック幅の狭いｍＲヘッド
に対して極めて有効なことがわかる。又無磁界中熱処理
をしても磁気異方性は消えないのでその同時率は安定で
ある。

実施例２ 種々のターゲットを用い、実施例１と同様の方法で窒化
層と非窒化層より成る組成変調窒化合金膜を反応スパッ
タ法により非磁性基板上に形成した。総膜厚はすべて２
μｍとし、組成変調波長及び窒素含有量はそれぞれ２０
０人及び１０％とした。又、Ｆｅ−Ｔｉ、Ｆｅ−Ｚｒに
ついてはＮ２ガスをＡｒガスに混合してスパッタするこ
とにより単層窒化膜も作成した。これらを用いて実施例
１と同様に、膜面に垂直方向に固定磁界を印加して３０
０〜６００″Ｃで熱処理した後実施例１と同様にストラ
イプパターンを作成してその長手方向の透磁率の評価を
行った。結果を第２表に示す。

表に示した結果より実施例１と同様に狭トラツク薄膜へ
、７ドに適したものが得られることがわかった。

（以　下　余　白） 第２表 各種窒化膜のｉ！ｉ磁率μ（Ｉ　ＭＨｚ）Ｘ型ＮＭより
＆Ｉｌ威変ｔＪ４膜の方がより高い特性を示し、更にＦ
ｅを主成分としたｍａの方がその効果がより顕著に得ら
れる傾向を示した。

実施例３ 実施例１の＆［Ｉ或変調窒化合金膜Ｆｅ−Ｎｂ−Ｂ５１
／Ｆｅ−Ｎｂ−Ｂ−３ｉ　−Ｎと非晶質合金膜Ｃｏ−Ｔ
ａ−Ｚｒを用いてトランク幅１０μｍ。

膜厚０．２μｍの単磁極型垂直磁気へノドの主磁極を作
製し、保磁力１００００ｅのＣｏ−Ｃｒテープを用いて
その入出力特性を測定した。その結果、波長が１０〜０
．５μｍにおいて本発明のＦｅ−Ｎｂ−Ｂ−５ｉ／Ｆｅ
−Ｎｂ−Ｂ−３ｉ　−Ｎを用いたヘッドはＣｏ−Ｔａ−
Ｚｒを用いたヘッドに比べて約５ｄＢ高い入出力特性を
示すことがわかった。

発明の効果 以上実施例等により述べたように本発明は磁化容易軸を
膜面垂直方向に有する特殊な窒化合金膜を用いて薄膜磁
気ヘッドを構成することにより、そのヨークもしくはコ
アの形状にほぼ関係なく高透磁率が得られるため従来困
難であった狭トランクの１１１９Ｍ１気ヘツドを可能と
し、高密度磁気記録を可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に用いた薄膜磁気ヘッドのス
トライパターン図、第２図は薄膜磁気ヘッドの先端部と
従来問題となっている還流磁区構造を示す図である。 １．２．３，４．５・・・・・・薄ｌＩｌ磁気へ、ドの
ストライブパターンの幅。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄膜磁気ヘッドの磁気コア部もしくは磁気ヨーク
   部の磁性膜が、次式で示された組成 Ｔ＿ａＭ＿ｂＸ＿ｃＮ＿ｄ （ただしＴはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉより成る群から選択され
   た少なくとも１種の金属、ＭはＮｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，ＴＡ
   ，ＨＦ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎより成る群から選択され
   た少なくとも１種の金属、ＸはＢ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｃより
   成る群より選択された少なくとも１種の半金属，半導体
   、Ｎは窒素であってａ，ｂ，ｃ，ｄは原子パーセントを
   表わし、それぞれ６５≦ａ≦９３ ０≦ｂ≦２０ ０≦ｃ≦２０ １≦ｄ≦２０ ５≦ｂ＋ｃ ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００ である。） を有し、かつその膜面に垂直な磁化容易軸成分を有する
   軟磁性膜より構成されることを特徴とする薄膜磁気ヘッ
   ド。
2. （２）薄膜磁気ヘッドの磁気コア部もしくは磁気ヨーク
   部の磁性膜が、成膜方向に組成変調されており次式で示
   された平均組成 Ｔａ’Ｍｂ’Ｘｃ’Ｎｄ’ （ただしＴはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉより成る群から選択され
   た少なくとも１種の金属、ＭはＮｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ
   ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎより成る群から選択され
   た少なくとも１種の金属、ＸはＢ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｃより
   成る群から選択された少なくとも１種の半金属，半導体
   、Ｎは窒素であって、膜全体の平均組成としてａ’，ｂ
   ’，ｃ’，ｄ’は原子パーセントでそれぞれ６５≦ａ’
   ≦９３ ０≦ｂ’≦２０ ０≦ｃ’≦２０ １≦ｄ’≦２０ ５≦ｂ’＋ｃ’ ａ’＋ｂ’＋ｃ’＋ｄ’＝１００ である。） を有し、かつその膜面に垂直な磁化容易軸成分を有する
   軟磁性膜より構成されることを特徴とする薄膜磁気ヘッ
   ド。