JPH0352641B2 - - Google Patents
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- JPH0352641B2 JPH0352641B2 JP58133032A JP13303283A JPH0352641B2 JP H0352641 B2 JPH0352641 B2 JP H0352641B2 JP 58133032 A JP58133032 A JP 58133032A JP 13303283 A JP13303283 A JP 13303283A JP H0352641 B2 JPH0352641 B2 JP H0352641B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- film
- magnetic recording
- phase
- substrate
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/1278—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive specially adapted for magnetisations perpendicular to the surface of the record carrier
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/221—Ion beam deposition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
１ 産業上の利用分野
本発明は垂直磁気記録用磁気ヘツドに関するも
のである。
のである。
２ 従来技術
従来、磁気テープ、磁気デイスク等の磁気記録
媒体は、ビデオ、オーデイオ、デイジタル等の各
種電気信号の記録に幅広く利用されている。基体
上に形成された磁性層（磁気記録層）の面内長手
方向における磁化を用いる方式においては、新規
の磁性体や新しい塗布技術等により高密度化が計
られている。また一方、近年、磁気記録の高密度
化に伴ない、磁気記録媒体の磁性層の厚さ方向の
磁化（いわゆる垂直磁化）を用いる垂直磁化記録
方式が、最近になつて提案されている（例えば、
「日経エレクトロニクス」1978年８月７日号No.
192）。この記録方式によれば、記録波長が短くな
るに伴なつて媒体内の残留磁化に作用する反磁界
が減少するので、高密度化にとつて好ましい特性
を有し、本質的に高密度記録に適した方式であり
現在実用化に向けて研究が行なわれている。
媒体は、ビデオ、オーデイオ、デイジタル等の各
種電気信号の記録に幅広く利用されている。基体
上に形成された磁性層（磁気記録層）の面内長手
方向における磁化を用いる方式においては、新規
の磁性体や新しい塗布技術等により高密度化が計
られている。また一方、近年、磁気記録の高密度
化に伴ない、磁気記録媒体の磁性層の厚さ方向の
磁化（いわゆる垂直磁化）を用いる垂直磁化記録
方式が、最近になつて提案されている（例えば、
「日経エレクトロニクス」1978年８月７日号No.
192）。この記録方式によれば、記録波長が短くな
るに伴なつて媒体内の残留磁化に作用する反磁界
が減少するので、高密度化にとつて好ましい特性
を有し、本質的に高密度記録に適した方式であり
現在実用化に向けて研究が行なわれている。
３ 発明の目的
本発明は、上記した如き磁気記録方式に好適で
高磁化、低抗磁力、高耐食性を期待できる垂直磁
気記録用磁気ヘツドを提供することを目的とする
ものである。
高磁化、低抗磁力、高耐食性を期待できる垂直磁
気記録用磁気ヘツドを提供することを目的とする
ものである。
４ 発明の構成
即ち、本発明は、磁気記録媒体の一方の面側に
配置される補助磁極に対し、前記磁気記録媒体の
他方の面側に配置される垂直磁気記録用の主磁極
として、前記磁気記録媒体の磁気記録面にほぼ直
交するように配置される基体と、この基体上に設
けられた透磁層とからなり、この透磁層の少なく
とも一部が純鉄よりも高飽和磁化を示すα−Fe
とγ′−Fe4Nとの混相又はγ′−Fe4N単相によつて
対向ターゲツトスパツタ法で形成されたものであ
る垂直磁気記録用磁気ヘツドに係るものである。
配置される補助磁極に対し、前記磁気記録媒体の
他方の面側に配置される垂直磁気記録用の主磁極
として、前記磁気記録媒体の磁気記録面にほぼ直
交するように配置される基体と、この基体上に設
けられた透磁層とからなり、この透磁層の少なく
とも一部が純鉄よりも高飽和磁化を示すα−Fe
とγ′−Fe4Nとの混相又はγ′−Fe4N単相によつて
対向ターゲツトスパツタ法で形成されたものであ
る垂直磁気記録用磁気ヘツドに係るものである。
５ 実施例
以下、本発明の実施例を図面について詳細に説
明する。
明する。
第１図は、磁気テープ等の磁気記録媒体１５を
垂直磁気記録するのに使用する磁気ヘツド１６，
１７を示すものである。このうち、ヘツド１６は
補助磁極として働らき、これに対向配置されるヘ
ツド１７は主磁極として機能せしめられる。
垂直磁気記録するのに使用する磁気ヘツド１６，
１７を示すものである。このうち、ヘツド１６は
補助磁極として働らき、これに対向配置されるヘ
ツド１７は主磁極として機能せしめられる。
ここで特徴的なことは、主磁極１７として、ガ
ラス基体Ｓ上に窒化鉄（FexN）、特にγ′−Fe4N
又は（α−Fe＋γ′−Fe4N）からなる磁性膜１４
を被着せしめ、これを別のガラス板等の保持具１
８で保護した構造のものを使用していることであ
る。磁性膜１４を構成するFexNは、後述するこ
とから明らかなように、飽和磁化が大きくて信号
記録を充分に行なえると同時に、ヘツドに要求さ
れる低い抗磁力（Hc）を示す。従つて、そうし
た磁性膜１４を透磁層として有するヘツドの性能
は極めて良好となる。しかも、FexNは窒素の含
有によつて耐食性も良好となり、これもヘツド特
性の向上に寄与している。
ラス基体Ｓ上に窒化鉄（FexN）、特にγ′−Fe4N
又は（α−Fe＋γ′−Fe4N）からなる磁性膜１４
を被着せしめ、これを別のガラス板等の保持具１
８で保護した構造のものを使用していることであ
る。磁性膜１４を構成するFexNは、後述するこ
とから明らかなように、飽和磁化が大きくて信号
記録を充分に行なえると同時に、ヘツドに要求さ
れる低い抗磁力（Hc）を示す。従つて、そうし
た磁性膜１４を透磁層として有するヘツドの性能
は極めて良好となる。しかも、FexNは窒素の含
有によつて耐食性も良好となり、これもヘツド特
性の向上に寄与している。
なお、例えば、この垂直磁気記録方式において
は、補助磁極１６が磁気信号により励磁され、そ
こから媒体１５側へ磁界が発生し、これにより面
内方向に主磁極１７へ向けてフラツクスが集中
し、媒体１５の磁性層に主磁極１７に対応した磁
気記録がなされる。
は、補助磁極１６が磁気信号により励磁され、そ
こから媒体１５側へ磁界が発生し、これにより面
内方向に主磁極１７へ向けてフラツクスが集中
し、媒体１５の磁性層に主磁極１７に対応した磁
気記録がなされる。
第２図には、本発明の参考例としての磁気ヘツ
ド２７を示したが、このヘツドでも、例えばフエ
ライトからなるコア材Ｓの磁気ギヤツプ２０側の
対向面にFexNからなる磁性膜１４が夫々形成さ
れている。なお、ヘツド全面がFexNで覆われて
いるヘツドであつてもよい。これらのFexNより
形成されているヘツドは特に高密度記録に適して
いる。
ド２７を示したが、このヘツドでも、例えばフエ
ライトからなるコア材Ｓの磁気ギヤツプ２０側の
対向面にFexNからなる磁性膜１４が夫々形成さ
れている。なお、ヘツド全面がFexNで覆われて
いるヘツドであつてもよい。これらのFexNより
形成されているヘツドは特に高密度記録に適して
いる。
また、上記のFexN磁性膜１４は、上記以外の
磁気ヘツド（例えば薄膜ヘツド）にも形成するこ
とができる。
磁気ヘツド（例えば薄膜ヘツド）にも形成するこ
とができる。
次に、上記の磁気ヘツドの製造方法を説明す
る。
る。
まず、基板Ｓ（ガラス板、フエライトコア材等）
を用意し、その所定の面上に以下に説明する方法
によつてFexN膜１４を形成する。このために、
第３図〜第８図に示すイオンビーム発生装置を使
用するのが望ましい。
を用意し、その所定の面上に以下に説明する方法
によつてFexN膜１４を形成する。このために、
第３図〜第８図に示すイオンビーム発生装置を使
用するのが望ましい。
第３図に示す装置は基本的には、対向ターゲツ
トスパツタ部Ａと、このスパツタ部からイオン化
粒子を導出するイオンビーム導出部Ｂとからなつ
ている。
トスパツタ部Ａと、このスパツタ部からイオン化
粒子を導出するイオンビーム導出部Ｂとからなつ
ている。
スパツタ部Ａにおいて、１は真空槽、２は真空
槽１内に所定のガス（Ar＋N2）を導入してガス
圧力を10-3〜10-5Torr程度に設定するガス導入
管である。真空槽１の排気系は図示省略した。
槽１内に所定のガス（Ar＋N2）を導入してガス
圧力を10-3〜10-5Torr程度に設定するガス導入
管である。真空槽１の排気系は図示省略した。
ターゲツト電極は、ターゲツトホルダー４によ
りFe製の一対のターゲツトT1，T2を互いに隔て
て平行に対向配置した対向ターゲツト電極として
構成されている。これらのターゲツト間には、外
部の磁界発生手段（マグネツトコイル）３による
磁界が形成される。なお、図中の５は冷却水導入
管、６は同導出管であり、１３は加速用の電極で
ある。
りFe製の一対のターゲツトT1，T2を互いに隔て
て平行に対向配置した対向ターゲツト電極として
構成されている。これらのターゲツト間には、外
部の磁界発生手段（マグネツトコイル）３による
磁界が形成される。なお、図中の５は冷却水導入
管、６は同導出管であり、１３は加速用の電極で
ある。
このように構成されたスパツタ装置において、
平行に対向し合つた両ターゲツトT1，T2の各表
面と垂直方向に磁界を形成し、この磁界により陰
極降下部（即ち、第４図に明示する如く、ターゲ
ツトT1−T2間に発生したプラズマ雰囲気７と各
ターゲツトT1及びT2との間の領域８，９）での
電界で加速されたスパツタガスイオンのターゲツ
ト表面に対する衝撃で放出されたγ電子をターゲ
ツト間の空間にとじ込め、対向した他方のターゲ
ツト方向へ移動させる。他方のターゲツト表面へ
移動したγ電子は、その近傍の陰極降下部で反射
される。こうして、γ電子はターゲツトT1−T2
間において磁界に束縛されながら往復運動を繰返
すことになる。この往復運動の間に、γ電子は中
性の雰囲気ガスと衝突して雰囲気ガスのイオンと
電子とを生成させ、これらの生成物がターゲツト
からのγ電子の放出と雰囲気ガスのイオン化を促
進させる。従つて、ターゲツトT1−T2間の空間
には高密度のプラズマが形成され、これに伴つて
ターゲツト物質が充分にスパツタされることにな
る。
平行に対向し合つた両ターゲツトT1，T2の各表
面と垂直方向に磁界を形成し、この磁界により陰
極降下部（即ち、第４図に明示する如く、ターゲ
ツトT1−T2間に発生したプラズマ雰囲気７と各
ターゲツトT1及びT2との間の領域８，９）での
電界で加速されたスパツタガスイオンのターゲツ
ト表面に対する衝撃で放出されたγ電子をターゲ
ツト間の空間にとじ込め、対向した他方のターゲ
ツト方向へ移動させる。他方のターゲツト表面へ
移動したγ電子は、その近傍の陰極降下部で反射
される。こうして、γ電子はターゲツトT1−T2
間において磁界に束縛されながら往復運動を繰返
すことになる。この往復運動の間に、γ電子は中
性の雰囲気ガスと衝突して雰囲気ガスのイオンと
電子とを生成させ、これらの生成物がターゲツト
からのγ電子の放出と雰囲気ガスのイオン化を促
進させる。従つて、ターゲツトT1−T2間の空間
には高密度のプラズマが形成され、これに伴つて
ターゲツト物質が充分にスパツタされることにな
る。
この対向ターゲツトスパツタ装置は、他の飛翔
手段に比べて、高速スパツタによる高堆積速度の
製膜が可能であり、また基体がプラズマに直接曝
されることがなく、低い基体温度での製膜が可能
である。
手段に比べて、高速スパツタによる高堆積速度の
製膜が可能であり、また基体がプラズマに直接曝
されることがなく、低い基体温度での製膜が可能
である。
第３図の装置で注目されるべき構成は、スパツ
タ部Ａにおいてターゲツトから叩き出されたFe
と反応ガス（N2）とが反応してイオン化された
粒子、即ちFexNのイオンを効率良く外部へ導出
するための導出部Ｂを有していることである。即
ち、この導出部Ｂは、ターゲツトT2の外側近傍
に配されたスクリーングリツドＧを有し、これら
のターゲツトT2及びグリツドＧは夫々所定の電
位に保持されると同時に、イオン化粒子１０を通
過させるための小孔１１，１２が夫々対応した数
及びパターンに形成されている。これは、第５図
及び第６図に夫々明示した。各小孔１１，１２は
例えば２mmφであつて５mmの間隔を置いて形成さ
れ、グリツドＧの厚みは１mmであつてよい。
タ部Ａにおいてターゲツトから叩き出されたFe
と反応ガス（N2）とが反応してイオン化された
粒子、即ちFexNのイオンを効率良く外部へ導出
するための導出部Ｂを有していることである。即
ち、この導出部Ｂは、ターゲツトT2の外側近傍
に配されたスクリーングリツドＧを有し、これら
のターゲツトT2及びグリツドＧは夫々所定の電
位に保持されると同時に、イオン化粒子１０を通
過させるための小孔１１，１２が夫々対応した数
及びパターンに形成されている。これは、第５図
及び第６図に夫々明示した。各小孔１１，１２は
例えば２mmφであつて５mmの間隔を置いて形成さ
れ、グリツドＧの厚みは１mmであつてよい。
第７図は、上記装置を動作させる際の電気回路
系を概略的に示すが、加速電極１３に加速電圧
Vpを印加した状態で、両ターゲツトT1，T2に負
電圧Vtを与え、かつグリツドＧを接地している。
また、イオンビーム導出部Ｂ側に配した基板Ｓも
接地している。第８図は各部のポテンシヤル分布
を示し、Vpは０〜200Vに、Vtは500〜1000Vに
設定される。
系を概略的に示すが、加速電極１３に加速電圧
Vpを印加した状態で、両ターゲツトT1，T2に負
電圧Vtを与え、かつグリツドＧを接地している。
また、イオンビーム導出部Ｂ側に配した基板Ｓも
接地している。第８図は各部のポテンシヤル分布
を示し、Vpは０〜200Vに、Vtは500〜1000Vに
設定される。
このような条件で上記装置を動作させると、ス
パツタ部Ａ（真空度10-3〜10-4Torr）において発
生したプラズマ中のイオンは下部ターゲツトT2
の陰極降下部９（第４図参照）で加速電極１３に
よつて加速された後、ターゲツトT2−グリツド
Ｇ間の電界によつて減速されながら上記小孔１
１，１２を通過し、基板Ｓとプラズマとの間の電
位差に相当するエネルギーを以つて導出される。
導出されたイオンビーム１０は、導出部Ｂ（真空
度10-5Torr以上）側に形成される電界Ｅ（第３図
参照）の作用で効果的に集束せしめられ、上記エ
ネルギーを以つて基板Ｓに入射することになる。
こうして、加速電極（又は陽極）１３に加える陽
極電圧Vpを変化させることにより、基板Ｓ上へ
の堆積イオン（FexN）のエネルギーを制御しな
がら、グリツドＧの作用で効率良くイオンビーム
１０を引出し、基板Ｓ上へ導くことができる。ま
た、基板Ｓのある側は10-5Torr以上の高真空に
引かれているので、クリーンで不純物の少ない磁
性膜を堆積させることができる。
パツタ部Ａ（真空度10-3〜10-4Torr）において発
生したプラズマ中のイオンは下部ターゲツトT2
の陰極降下部９（第４図参照）で加速電極１３に
よつて加速された後、ターゲツトT2−グリツド
Ｇ間の電界によつて減速されながら上記小孔１
１，１２を通過し、基板Ｓとプラズマとの間の電
位差に相当するエネルギーを以つて導出される。
導出されたイオンビーム１０は、導出部Ｂ（真空
度10-5Torr以上）側に形成される電界Ｅ（第３図
参照）の作用で効果的に集束せしめられ、上記エ
ネルギーを以つて基板Ｓに入射することになる。
こうして、加速電極（又は陽極）１３に加える陽
極電圧Vpを変化させることにより、基板Ｓ上へ
の堆積イオン（FexN）のエネルギーを制御しな
がら、グリツドＧの作用で効率良くイオンビーム
１０を引出し、基板Ｓ上へ導くことができる。ま
た、基板Ｓのある側は10-5Torr以上の高真空に
引かれているので、クリーンで不純物の少ない磁
性膜を堆積させることができる。
なお、イオンビームを引出す側に配されたター
ゲツトT2の小孔１１，１２は必要以上に大きく
しない方がよいが、あまり大きくするとスパツタ
部Ａと導出部Ｂとのガス圧差によつて基板Ｓ側へ
不要なガスがリークして堆積膜の純度低下が生じ
易く、或いはターゲツトT2及びグリツドＧの強
度面でも望ましくなく、しかもターゲツト面積が
減少してスパツタ効率も低下し易くなることが考
えられる。
ゲツトT2の小孔１１，１２は必要以上に大きく
しない方がよいが、あまり大きくするとスパツタ
部Ａと導出部Ｂとのガス圧差によつて基板Ｓ側へ
不要なガスがリークして堆積膜の純度低下が生じ
易く、或いはターゲツトT2及びグリツドＧの強
度面でも望ましくなく、しかもターゲツト面積が
減少してスパツタ効率も低下し易くなることが考
えられる。
以上に説明した方法及び装置によつて、例えば
第１図や第２図に示す如く、基板Ｓ上に厚さ例え
ば2000ÅのFexN磁性膜１４を有する磁気ヘツド
を作成することができる。この磁気ヘツドは、特
に高密度記録用の面内長手方向記録用や垂直磁気
記録用として好適な磁性膜１４を有したものとな
つている。
第１図や第２図に示す如く、基板Ｓ上に厚さ例え
ば2000ÅのFexN磁性膜１４を有する磁気ヘツド
を作成することができる。この磁気ヘツドは、特
に高密度記録用の面内長手方向記録用や垂直磁気
記録用として好適な磁性膜１４を有したものとな
つている。
次に、上記の磁化膜（FexN）について、実験
結果に基いて更に詳述する。
結果に基いて更に詳述する。
(A) FexN膜の構造
形成された膜は、すべて結晶性を示し、その
結晶構造は窒素ガス混合率、基板温度（Ts）
およびイオン加速電圧（Vp）に依存して変化
した。
結晶構造は窒素ガス混合率、基板温度（Ts）
およびイオン加速電圧（Vp）に依存して変化
した。
第９図に、全圧Ptotal＝５×10-4Torr、Vp
＝20V（一定）の条件で作製した膜の結晶構造
と、PN2・Tsの関係を示す（但、基板は（111）
Si基板）。Ts＝200℃の場合、形成される結晶
相はPN2の上昇とともに、α−Feとγ′−Fe4Nの
混相→γ′−Fe4N単相→ε→Fe3Nとζ−Fe2N
の混相→ζ→Fe2Nと変化し、膜の窒化度が高
まつていく。また、α−Fe、γ′−Fe4Nの混相
膜には、面間隔1.9〜2.0Åを持つ不明の結晶相
（U.K.）が存在していた。Tsが200℃以上に上
昇すると、各領域間の境界は高PN2側に移動す
る。Tsが200℃以下の場合にも、Tsが減少す
ると膜の窒化度が減少する傾向が見られ、Ts
＝80℃、PN2≦４×10-5Torrでは、α−Fe相の
みが形成された。
＝20V（一定）の条件で作製した膜の結晶構造
と、PN2・Tsの関係を示す（但、基板は（111）
Si基板）。Ts＝200℃の場合、形成される結晶
相はPN2の上昇とともに、α−Feとγ′−Fe4Nの
混相→γ′−Fe4N単相→ε→Fe3Nとζ−Fe2N
の混相→ζ→Fe2Nと変化し、膜の窒化度が高
まつていく。また、α−Fe、γ′−Fe4Nの混相
膜には、面間隔1.9〜2.0Åを持つ不明の結晶相
（U.K.）が存在していた。Tsが200℃以上に上
昇すると、各領域間の境界は高PN2側に移動す
る。Tsが200℃以下の場合にも、Tsが減少す
ると膜の窒化度が減少する傾向が見られ、Ts
＝80℃、PN2≦４×10-5Torrでは、α−Fe相の
みが形成された。
第１０図に、種々の条件で形成された膜の一
例のＸ線回折図形を示す。形成される相のう
ち、ε相およびζ相はランダムな結晶方位を示
したが、bcc構造のα−Fe相は＜110＞方向、
fcc構造のγ′−Fe4N相は＜100＞方向が膜面垂
直に強く配向していた。従来、堆積粒子に中性
粒子のみを用いる通常のスパツタ法で作製され
るα−Fe、γ′−Fe4N膜は、雰囲気圧力の低下
とともに各々（110）、（111）面（各相の最密充
填面）が配向する傾向を示すことから、上述の
結果は、本発明のイオンビームデポジシヨン法
では堆積粒子の持つ高い運動エネルギーと一様
な方向性が膜の配向を促進すること、および配
向する面は堆積粒子の電荷の影響をうけ、化合
物の種類によつては最密充填面以外の面が配向
しやすくなることを示していると言える。
例のＸ線回折図形を示す。形成される相のう
ち、ε相およびζ相はランダムな結晶方位を示
したが、bcc構造のα−Fe相は＜110＞方向、
fcc構造のγ′−Fe4N相は＜100＞方向が膜面垂
直に強く配向していた。従来、堆積粒子に中性
粒子のみを用いる通常のスパツタ法で作製され
るα−Fe、γ′−Fe4N膜は、雰囲気圧力の低下
とともに各々（110）、（111）面（各相の最密充
填面）が配向する傾向を示すことから、上述の
結果は、本発明のイオンビームデポジシヨン法
では堆積粒子の持つ高い運動エネルギーと一様
な方向性が膜の配向を促進すること、および配
向する面は堆積粒子の電荷の影響をうけ、化合
物の種類によつては最密充填面以外の面が配向
しやすくなることを示していると言える。
なお、Ptotal＝５×10-4Torr、PN2＝1.5×
10-5Torr、Ts＝150℃一定の条件で作製した膜
のＸ線回折図形グラムのVpによる変化を調べ
た。Vp＝0Vでは、（110）面が配向したα−Fe
相の回折線のみだが、Vp＝40Vではγ′−Fe4N
相（111）、（200）面回折位置にブロードなピー
クが明瞭に現われ、Vp＝60Vでは再びα−Fe
相（110）面の回折線のみとなる。これらは、
Vp＝０〜40Vの範囲では、Vpの上昇につれて
γ′−Fe4N相の量の割合が増大することを示し
ている。また、Vp＝40V、Ts＝150℃で堆積し
た膜のγ′−Fe4N相の配向性はランダムで、前
述のVp＝20V、Ts＝200℃で堆積した膜中の
γ′相が（200）配向を示したのと異なつていた。
Vpの上昇は、堆積イオンの運動エネルギーの
上昇をもたらすので、基板の表面温度および堆
積粒子の基板表面における移動度が増大して、
その結果、鉄−窒素間の反応が促進されたもの
と考えられる。Vp＝60Vの結果は、イオンの
運動エネルギーが過大になると、鉄−窒素間の
結合が抑制されるか、または一度結合しても別
の粒子による衝撃により、再分離してしまうこ
とを示すものと考えられる。また、膜の配向性
は、Vpの上昇により生成される高エネルギー
粒子の基板衝撃により、低下すると言える。
10-5Torr、Ts＝150℃一定の条件で作製した膜
のＸ線回折図形グラムのVpによる変化を調べ
た。Vp＝0Vでは、（110）面が配向したα−Fe
相の回折線のみだが、Vp＝40Vではγ′−Fe4N
相（111）、（200）面回折位置にブロードなピー
クが明瞭に現われ、Vp＝60Vでは再びα−Fe
相（110）面の回折線のみとなる。これらは、
Vp＝０〜40Vの範囲では、Vpの上昇につれて
γ′−Fe4N相の量の割合が増大することを示し
ている。また、Vp＝40V、Ts＝150℃で堆積し
た膜のγ′−Fe4N相の配向性はランダムで、前
述のVp＝20V、Ts＝200℃で堆積した膜中の
γ′相が（200）配向を示したのと異なつていた。
Vpの上昇は、堆積イオンの運動エネルギーの
上昇をもたらすので、基板の表面温度および堆
積粒子の基板表面における移動度が増大して、
その結果、鉄−窒素間の反応が促進されたもの
と考えられる。Vp＝60Vの結果は、イオンの
運動エネルギーが過大になると、鉄−窒素間の
結合が抑制されるか、または一度結合しても別
の粒子による衝撃により、再分離してしまうこ
とを示すものと考えられる。また、膜の配向性
は、Vpの上昇により生成される高エネルギー
粒子の基板衝撃により、低下すると言える。
(B) FexN膜の飽和磁化
膜の飽和磁化（4πMs）は、磁気天秤によつ
て測定した。第１１図、第１２図に4πMsと各
作製条件の関係を示す。Ptotal＝５×
10-5Torr、Vp＝20V（一定）の条件で作製した
膜の4πMsのPN2およびTsの依存性を示す。
4πMsは、膜の結晶構造がα−Fe＋γ′−Fe4N＋
U.K.（Unknown）の混相の場合およびγ′相単相
の領域で、純鉄の4πMs（21.6KG）を上回る値
を示し、特に両領域の境界近傍では約25KGと
非常に高い値となつている。この高い4πMsは、
γ′相およびU.K.相に起因していると言える。こ
の高4πMsの領域は、第９図中に斜線で示した
が、この領域では高4πMsと同時に低Hcも得ら
れ、ヘツド材として好適なFexN膜となる。報
告されているγ′相の4πMsは、約24KGであり、
本発明におけるγ′単相膜のそれも22〜24KGで
ほぼ一致している。したがつて、膜の4πMsが
25KGに達するということはU.K.相の4πMsが
γ′相よりも高いことを意味している。高4πMs
膜がα＋γ′＋U.K.とγ′単相領域との境界近傍で
得られたことから、U.K.相がFe8Nである可能
性がある。
て測定した。第１１図、第１２図に4πMsと各
作製条件の関係を示す。Ptotal＝５×
10-5Torr、Vp＝20V（一定）の条件で作製した
膜の4πMsのPN2およびTsの依存性を示す。
4πMsは、膜の結晶構造がα−Fe＋γ′−Fe4N＋
U.K.（Unknown）の混相の場合およびγ′相単相
の領域で、純鉄の4πMs（21.6KG）を上回る値
を示し、特に両領域の境界近傍では約25KGと
非常に高い値となつている。この高い4πMsは、
γ′相およびU.K.相に起因していると言える。こ
の高4πMsの領域は、第９図中に斜線で示した
が、この領域では高4πMsと同時に低Hcも得ら
れ、ヘツド材として好適なFexN膜となる。報
告されているγ′相の4πMsは、約24KGであり、
本発明におけるγ′単相膜のそれも22〜24KGで
ほぼ一致している。したがつて、膜の4πMsが
25KGに達するということはU.K.相の4πMsが
γ′相よりも高いことを意味している。高4πMs
膜がα＋γ′＋U.K.とγ′単相領域との境界近傍で
得られたことから、U.K.相がFe8Nである可能
性がある。
Ptotal＝５×10-4Torr、Vp＝20Vのもとで
高4πMsを持つ膜が得られる作製条件範囲は、
Ts＝250℃一定の場合、PN2＝1.1×10-5〜4.0×
10-5Torr（窒素ガス混合比PN2／Ptotal＝2.0〜
8.0％）、PN2＝３×10-5Torr一定の場合、Ts＝
150〜250℃であつた。これらを通常のRスパ
ツタ装置を用いて堆積した膜で高い4πMsが得
られる条件PN2／Ptotal＝2.7〜4.0％と比べると
窒素ガス混合率の範囲が広くなつている。高
4πMsを持つFe8Nと考えられている相は、高エ
ネルギー粒子の基板衝撃や基板温度の上昇に弱
いことが報告されているが、通常Rスパツタ
法の場合、窒素ガス混合比の変動により、プラ
ズマポテンシヤルやスパツタ効率が変化して高
エネルギー粒子の基板衝撃効果や基板温度の変
動が生じ、これらが結晶の成長を阻害する方向
に働く場合（準安定相の破壊など）、形成範囲
が狭くなる。これに対し、本発明のイオンビー
ムデポジシヨン法では、窒素ガス混合比を独立
に変化させられるため、高4πMs膜の作製範囲
が広がつたものと考えられる。
高4πMsを持つ膜が得られる作製条件範囲は、
Ts＝250℃一定の場合、PN2＝1.1×10-5〜4.0×
10-5Torr（窒素ガス混合比PN2／Ptotal＝2.0〜
8.0％）、PN2＝３×10-5Torr一定の場合、Ts＝
150〜250℃であつた。これらを通常のRスパ
ツタ装置を用いて堆積した膜で高い4πMsが得
られる条件PN2／Ptotal＝2.7〜4.0％と比べると
窒素ガス混合率の範囲が広くなつている。高
4πMsを持つFe8Nと考えられている相は、高エ
ネルギー粒子の基板衝撃や基板温度の上昇に弱
いことが報告されているが、通常Rスパツタ
法の場合、窒素ガス混合比の変動により、プラ
ズマポテンシヤルやスパツタ効率が変化して高
エネルギー粒子の基板衝撃効果や基板温度の変
動が生じ、これらが結晶の成長を阻害する方向
に働く場合（準安定相の破壊など）、形成範囲
が狭くなる。これに対し、本発明のイオンビー
ムデポジシヨン法では、窒素ガス混合比を独立
に変化させられるため、高4πMs膜の作製範囲
が広がつたものと考えられる。
また、4πMsのPtotalによる変化を測定した
ところ、Ptotalが上昇するにつれて、高い
4πMsを持つ膜が得られる基板温度は上昇する
傾向を示すことが分つた。これは、Ptotalの上
昇にともなう堆積粒子のイオンの割合の減少に
よつて、形成される膜の結晶性が低下するため
と考えられる。
ところ、Ptotalが上昇するにつれて、高い
4πMsを持つ膜が得られる基板温度は上昇する
傾向を示すことが分つた。これは、Ptotalの上
昇にともなう堆積粒子のイオンの割合の減少に
よつて、形成される膜の結晶性が低下するため
と考えられる。
第１３図に、4πMsのVpによる変化を示す。
ここでの試料は、Ptotal＝５×10-4Torr、Ts
＝150℃およびPtotal＝１×10-3Torr、Ts＝
150℃の条件で作製したものである。4πMsは、
Vpの上昇にともない減少する傾向を示した。
この結果は、Fe−Ｎ膜では堆積粒子エネルギ
ーが30eV（Vp＝20Vに対応）を越えると膜の
短距離秩序が急速に低下することを示してい
る。
ここでの試料は、Ptotal＝５×10-4Torr、Ts
＝150℃およびPtotal＝１×10-3Torr、Ts＝
150℃の条件で作製したものである。4πMsは、
Vpの上昇にともない減少する傾向を示した。
この結果は、Fe−Ｎ膜では堆積粒子エネルギ
ーが30eV（Vp＝20Vに対応）を越えると膜の
短距離秩序が急速に低下することを示してい
る。
以上に述べた結果を要約すると、以下のように
なる。
なる。
(a) 各膜堆積条件を独立に制御することによ
り、Fe−Ｎ膜の結晶構造の窒素分圧・基板
温度依存性が明らかとなり、再現性良く膜を
形成できる。
り、Fe−Ｎ膜の結晶構造の窒素分圧・基板
温度依存性が明らかとなり、再現性良く膜を
形成できる。
(b) イオン加速電圧Vp＝20Vの場合、得られ
た結晶のうち、α−Fe、γ′−Fe4N相は、そ
れぞれ（110）、（200）面が膜面平行に強く配
向していた。これは、堆積粒子の持つ高い運
動エネルギー、一様な方向性および電荷の効
果によるものと考えられる。
た結晶のうち、α−Fe、γ′−Fe4N相は、そ
れぞれ（110）、（200）面が膜面平行に強く配
向していた。これは、堆積粒子の持つ高い運
動エネルギー、一様な方向性および電荷の効
果によるものと考えられる。
(c) 膜の飽和磁化4πMsは、結晶構造がα＋
γ′＋U.N.（Unknown）混相状態からγ′単相に
遷移する作製条件領域で、約25KGと純鉄よ
り高い値を示した。
γ′＋U.N.（Unknown）混相状態からγ′単相に
遷移する作製条件領域で、約25KGと純鉄よ
り高い値を示した。
(d) 高い、4πMsが得られる基板温度は、全圧
Ptotalの減少にともなつて低下し、Ptotalが
５×10-5Torr以下の場合、150〜250℃とな
つた。これから堆積粒子中のイオンの割合を
増加させることにより、低基板温度でも膜の
秩序度を向上させ得ることがわかつた。
Ptotalの減少にともなつて低下し、Ptotalが
５×10-5Torr以下の場合、150〜250℃とな
つた。これから堆積粒子中のイオンの割合を
増加させることにより、低基板温度でも膜の
秩序度を向上させ得ることがわかつた。
このうち、(a)は本発明のイオンビームデポジシ
ヨン法の良好な制御性が、(d)はイオン化の効果が
現われたものであり、従来の作成法では形成困難
な高品位膜を、このイオンビームデポジシヨン法
を用いれば再現性が良く形成できることを示して
おり、イオンビームデポジシヨン法が極めて優れ
た作製法であることの証左である。
ヨン法の良好な制御性が、(d)はイオン化の効果が
現われたものであり、従来の作成法では形成困難
な高品位膜を、このイオンビームデポジシヨン法
を用いれば再現性が良く形成できることを示して
おり、イオンビームデポジシヨン法が極めて優れ
た作製法であることの証左である。
また、上記のFexN膜は、窒素の含有によつて
耐食性が充分となつており、この点でも優れたも
のである。
耐食性が充分となつており、この点でも優れたも
のである。
なお、上述した例は種々変形が可能である。
例えば、第３図において、グリツドＧを複数枚
セツトし、イオンビームの制御を種々に行なうこ
ともできる。また、下部ターゲツトT2に小孔１
１を形成せず、両ターゲツトT1−T2間の側方に
上述した如きスクリーングリツドを（縦に）配
し、ここからイオンビームを側方へ引出すように
してもよい。第３図の例では、基板Ｓ上に直接
FexN膜を堆積せしめたが、基板Ｓの代りに仮想
線で示す如くに第３のターゲツトT3を配し、こ
のターゲツトT3にイオンビーム１０を衝撃せし
め、叩き出された（スパツタされた）別のイオン
化粒子を上記FexN粒子と一緒に基板S′上に導び
き、両者の混合膜を基板S′上に堆積させることが
できる。例えば、ターゲツトT3としてパーマロ
イ（Ni80Fe20）を使用すれば、基板S′上には
FexNとパーマロイとの混合物の薄膜が得られ
る。
セツトし、イオンビームの制御を種々に行なうこ
ともできる。また、下部ターゲツトT2に小孔１
１を形成せず、両ターゲツトT1−T2間の側方に
上述した如きスクリーングリツドを（縦に）配
し、ここからイオンビームを側方へ引出すように
してもよい。第３図の例では、基板Ｓ上に直接
FexN膜を堆積せしめたが、基板Ｓの代りに仮想
線で示す如くに第３のターゲツトT3を配し、こ
のターゲツトT3にイオンビーム１０を衝撃せし
め、叩き出された（スパツタされた）別のイオン
化粒子を上記FexN粒子と一緒に基板S′上に導び
き、両者の混合膜を基板S′上に堆積させることが
できる。例えば、ターゲツトT3としてパーマロ
イ（Ni80Fe20）を使用すれば、基板S′上には
FexNとパーマロイとの混合物の薄膜が得られ
る。
６ 発明の効果
本発明は上述した如く、垂直磁気記録用の主磁
極として、前記磁気記録媒体の磁気記録面にほぼ
直交するように配置される基体と、この基体上に
設けられた透磁層とで磁気ヘツドを構成し、この
透磁層の少なくとも一部を純鉄よりも高飽和磁化
を示すα−Feとγ′−Fe4Nとの混相又はγ′−Fe4N
単相によつて対向ターゲツトスパツタ法で形成し
ているので、同窒化鉄による優れた高磁化、低
Hc、耐食性を発揮させることができ、高性能の
垂直磁気記録用のヘツドを提供できる。しかも、
対向ターゲツトスパツタ法で上記の窒化鉄を堆積
させているので、高速スパツタによる高堆積速度
の製膜が可能であり、また基体がプラズマに直接
曝されることがなく、低い基体温度での製膜が可
能となり、結晶成長を十分に進行させて高磁気特
性の膜を再現性よく形成できる。
極として、前記磁気記録媒体の磁気記録面にほぼ
直交するように配置される基体と、この基体上に
設けられた透磁層とで磁気ヘツドを構成し、この
透磁層の少なくとも一部を純鉄よりも高飽和磁化
を示すα−Feとγ′−Fe4Nとの混相又はγ′−Fe4N
単相によつて対向ターゲツトスパツタ法で形成し
ているので、同窒化鉄による優れた高磁化、低
Hc、耐食性を発揮させることができ、高性能の
垂直磁気記録用のヘツドを提供できる。しかも、
対向ターゲツトスパツタ法で上記の窒化鉄を堆積
させているので、高速スパツタによる高堆積速度
の製膜が可能であり、また基体がプラズマに直接
曝されることがなく、低い基体温度での製膜が可
能となり、結晶成長を十分に進行させて高磁気特
性の膜を再現性よく形成できる。
図面は本発明を説明するためのものであつて、
第１図、第２図は磁気ヘツドの二例を示す各概略
図、第３図はイオンビーム発生装置の断面図、第
４図は対向ターゲツトスパツタの原理図、第５図
はイオンビーム導出側のターゲツト及びグリツド
の平面図、第６図は第５図のＸ−Ｘ線断面図、第
７図は上記装置の電気回路系を示す図、第８図は
各部のポテンシヤル分布図、第９図は堆積膜の結
晶構造と窒素分圧、基板温度との関係を示す図、
第１０図は堆積膜のＸ線回折図、第１１図は堆積
膜の飽和磁化及び抗磁力と窒素分圧との関係を示
すグラフ、第１２図は堆積膜の飽和磁化と基板温
度との関係を示すグラフ、第１３図は堆積膜の飽
和磁化と加速電圧との関係を示すグラフである。 なお、図面に示した符号において、２……ガス
導入管、３……マグネツトコイル、１０……イオ
ンビーム、１１，１２……小孔、１３……陽極
（加速電極）、１４……磁性（化）膜、T1，T2…
…ターゲツト、Ｇ……スクリーングリツド、Ａ…
…スパツタ部、Ｂ……イオンビーム導出部、Ｓ…
…基板である。
第１図、第２図は磁気ヘツドの二例を示す各概略
図、第３図はイオンビーム発生装置の断面図、第
４図は対向ターゲツトスパツタの原理図、第５図
はイオンビーム導出側のターゲツト及びグリツド
の平面図、第６図は第５図のＸ−Ｘ線断面図、第
７図は上記装置の電気回路系を示す図、第８図は
各部のポテンシヤル分布図、第９図は堆積膜の結
晶構造と窒素分圧、基板温度との関係を示す図、
第１０図は堆積膜のＸ線回折図、第１１図は堆積
膜の飽和磁化及び抗磁力と窒素分圧との関係を示
すグラフ、第１２図は堆積膜の飽和磁化と基板温
度との関係を示すグラフ、第１３図は堆積膜の飽
和磁化と加速電圧との関係を示すグラフである。 なお、図面に示した符号において、２……ガス
導入管、３……マグネツトコイル、１０……イオ
ンビーム、１１，１２……小孔、１３……陽極
（加速電極）、１４……磁性（化）膜、T1，T2…
…ターゲツト、Ｇ……スクリーングリツド、Ａ…
…スパツタ部、Ｂ……イオンビーム導出部、Ｓ…
…基板である。
Claims (1)
- １ 磁気記録媒体の一方の面側に配置される補助
磁極に対し、前記磁気記録媒体の他方の面側に配
置される垂直磁気記録用の主磁極として、前記磁
気記録媒体の磁気記録面にほぼ直交するように配
置される基体と、この基体上に設けられた透磁層
とからなり、この透磁層の少なくとも一部が純鉄
よりも高飽和磁化を示すα−Feとγ′−Fe4Nとの
混相又はγ′−Fe4N単相によつて対向ターゲツト
スパツタ法で形成されたものである垂直磁気記録
用磁気ヘツド。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13303283A JPS6025012A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 垂直磁気記録用磁気ヘッド |
| US06/630,514 US4690744A (en) | 1983-07-20 | 1984-07-13 | Method of ion beam generation and an apparatus based on such method |
| DE8484304963T DE3480039D1 (en) | 1983-07-20 | 1984-07-20 | A method and apparatus for ion beam generation |
| EP84304963A EP0132398B1 (en) | 1983-07-20 | 1984-07-20 | A method and apparatus for ion beam generation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13303283A JPS6025012A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 垂直磁気記録用磁気ヘッド |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23116490A Division JPH0648526B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 磁気ヘッドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6025012A JPS6025012A (ja) | 1985-02-07 |
| JPH0352641B2 true JPH0352641B2 (ja) | 1991-08-12 |
Family
ID=15095210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13303283A Granted JPS6025012A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 垂直磁気記録用磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025012A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4969962A (en) * | 1988-08-20 | 1990-11-13 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Magnetic alloys for magnetic head |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53102723A (en) * | 1977-02-21 | 1978-09-07 | Hitachi Ltd | Magnetic head |
| JPS5836908A (ja) * | 1981-08-24 | 1983-03-04 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 窒化物薄膜軟質磁性体の製造法 |
| JPS58180008A (ja) * | 1982-04-15 | 1983-10-21 | Sony Corp | 磁気記録媒体 |
-
1983
- 1983-07-20 JP JP13303283A patent/JPS6025012A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6025012A (ja) | 1985-02-07 |
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