JPH05114530A

JPH05114530A - 軟磁性合金膜の製造方法および磁気ヘツドの製造方法

Info

Publication number: JPH05114530A
Application number: JP3275163A
Authority: JP
Inventors: Keita Ihara; 慶太井原; Hiroshi Sakakima; 博榊間; Kumio Nako; 久美男名古; Akihiro Ashida; 晶弘芦田; Takeshi Takahashi; 健高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1993-05-07

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】鉄基窒化合金膜に対して成膜時に磁気異方性
を付与し、磁化困難軸方向に高透磁率を得る軟磁性合金
膜の製造方法と、それを用いた磁気ヘッドの製造方法を
提供する。【構成】軟磁性合金膜２の製造方法は、蒸着粒子３が
基板１に対して平均的に斜め入射するようにして成膜
し、熱処理して磁化困難軸方向（Ｘ方向）の異方性磁界
を３００〜１５００Ａ／ｍとする。また磁気ヘッドの製
造方法は、蒸着粒子３の基板１に対する平均的な入射方
向を調節して成膜し、熱処理後軟磁性合金膜２のトラッ
ク幅方向が磁化容易軸となる磁気異方性を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも熱処理後に
は微結晶集合体となる鉄基の軟磁性窒化合金膜、即ち微
結晶化鉄基窒化合金膜の成膜方法と、これを用いた磁気
ヘッドの製造方法に関するものであり、特にハードディ
スクやＶＴＲ用の磁気ヘッドの製造に適した軟磁性合金
膜および磁気ヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録媒体の高保磁力化や磁気ヘッド
の狭ギャップ化に対応するため、高飽和磁化を有し軟質
磁気特性に優れた軟磁性合金膜を用いた磁気ヘッドが実
用化されている。軟磁性合金膜を用いた磁気ヘッドの代
表的な構造としては、フェライトよりなるヘッドコアの
磁気ギャップ近傍等に非晶質合金膜等の高飽和磁化軟磁
性合金膜を配したメタルインギャップ型磁気ヘッド（以
降ＭＩＧヘッド）や、磁路全体が非晶質合金膜等の軟磁
性合金膜で構成されておりフォトリソグラフィー技術等
を用いて形成される薄膜型磁気ヘッド（以降薄膜ヘッ
ド）等がある。ＭＩＧヘッドの作製においては、スパッ
タ蒸着法等によりフェライト基板上に高飽和磁化を有す
る磁性合金膜が、１〜１００μｍ程度の膜厚で成膜さ
れ、その後に接着ガラス等を用いて熱処理による磁気ギ
ャップの形成が行われる。また薄膜ヘッドの作製におい
ては、非磁性基板上に磁性合金膜、非磁性絶縁膜および
コイル用の非磁性金属膜等が順次形成され、フォトリソ
グラフィー技術等を用いて所望の形状に加工される。

【０００３】このような磁気ヘッドでは、磁路を通る磁
束の流れが磁化容易軸と略垂直方向となるようにすれば
リングヘッドとして必要な方向に高透磁率が得られ、良
好な電磁変換特性を有する磁気ヘッドが得られることが
知られている。このためには軟磁性合金膜に対してトラ
ック幅方向に磁化容易軸を有する適当な強さの磁気異方
性を付与すればよい。例えば薄膜ヘッドでは、トラック
幅方向に磁化容易軸を有し、５００〜１５００Ａ／ｍ程
度の異方性磁界を有する非晶質合金膜等を用いて、トラ
ック幅が５０μｍ以下の狭トラックヘッドで良好な電磁
変換特性が得られている。同様にＭＩＧヘッドにおいて
も、トラック幅方向に磁化容易軸を有する軟磁性合金膜
を用いることによって良好な電磁変換特性が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】非晶質合金等の軟磁性
合金膜を用いた従来の磁気ヘッドに対して、さらに高性
能な磁気ヘッドを得るためには飽和磁化が高い軟磁性合
金膜を用いた磁気ヘッドが必要となる。非晶質合金以上
の高飽和磁化を有し、軟質磁気特性に優れた磁性合金膜
としては、本発明者らによる窒素を含有する鉄基の軟磁
性合金膜（例えば特願昭和６１−５４０５４号、特願平
１−２６２４０６号、特願平１−３００５０６号、特願
平２−１１３８８２号）を始めとして、窒素と酸素や、
窒素と炭素を同時に含有する鉄基の磁性合金膜等が報告
されている。このような鉄基の磁性合金膜では窒素に対
する化学的親和性が鉄よりも強い元素、例えばＮｂ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｂ、Ｓｉ等を含有している。これらの窒化物
が熱処理後に生じる体心立方格子を有する鉄等の結晶粒
成長を抑制し、磁性合金膜中において微結晶集合体を形
成するようになると考えられる。このような窒素を含有
する鉄基の磁性合金膜、即ち微結晶化鉄基窒化合金膜は
いずれも高飽和磁化と良好な軟質磁気特性を示すのであ
る。

【０００５】微結晶化鉄基窒化合金膜は高飽和磁化を有
しており、磁気ヘッドに用いる場合に良好な電磁変換特
性が期待できる。ただし磁気ヘッドの記録効率や再生効
率を考慮した場合、リングヘッドとして必要な方向、即
ち磁路方向に高透磁率が得られることが必要である。し
かし低磁歪および高透磁率の微結晶化鉄基窒化合金膜
は、磁界中熱処理だけで誘導される異方性磁界の値が３
００Ａ／ｍ程度しかなく、狭トラックヘッドにおける磁
区構造の制御等を行うには磁気異方性が不十分となって
いる。本発明者らはこれらの点を考慮して異方性磁界が
小さくても磁区構造の制御を可能とする磁性合金膜の製
造方法（特願平３−１０６１９号）を開発したが、さら
に低磁歪および高透磁率の微結晶化鉄基窒化合金膜にお
いて直接的に異方性磁界を強くする方法を検討してい
た。

【０００６】本発明は、磁界中熱処理だけでは得られる
異方性磁界が小さい微結晶化鉄基窒化合金膜に対し、成
膜時の作製条件により磁気異方性を付与して磁化困難軸
方向に高透磁率を得る軟磁性合金膜の製造方法を提供す
る。また本発明は、これと同様な方法でＭＩＧヘッドお
よび薄膜ヘッドにおいて良好な電磁変換特性が得られる
磁気ヘッドの製造方法を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、熱処理後に微結晶集合体となる鉄基の軟磁性窒化合
金膜をスパッタ蒸着法により基板上に形成する際に、前
記基板の合金膜形成面の法線方向に対して蒸着粒子の平
均的入射方向を傾けて前記蒸着粒子が前記基板に対して
平均的に斜め入射するようにして成膜し、その後に熱処
理を施して前記軟磁性窒化合金膜に磁気異方性を付与す
る軟磁性合金膜の製造方法を用いる。

【０００８】この場合、磁気異方性として磁化困難軸方
向の異方性磁界が３００〜１５００Ａ／ｍとなる磁気異
方性を用いることにより特に透磁率が高い軟磁性合金膜
が得られる。また以上の軟磁性合金膜の製造方法では、
熱処理後に微結晶集合体となる鉄基の軟磁性窒化合金膜
として、Ｆｅを主成分としてＮｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、
Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅを一種類以上含
有する窒化合金膜を用いた場合は特に効果が高い。

【０００９】これと同様にして磁気ヘッドを製造する場
合は、熱処理後に微結晶集合体となる鉄基の軟磁性窒化
合金膜をスパッタ蒸着法によりフェライト基板もしくは
非磁性基板上に直接的もしくは間接的に形成する際に、
トラック幅方向が磁化容易軸となるように前記フェライ
ト基板もしくは前記非磁性基板の合金膜形成面の法線方
向に対して蒸着粒子の平均的な入射方向を傾けて前記蒸
着粒子が前記フェライト基板に対して平均的に斜め入射
するようにして成膜し、その後に熱処理を施して前記軟
磁性窒化合金膜のトラック幅方向を磁化容易軸とする磁
気異方性を付与する磁気ヘッドの製造方法を用いる。

【００１０】この場合、磁気異方性として磁化困難軸方
向の異方性磁界が３００〜１５００Ａ／ｍとなる磁気異
方性を用いることにより特に電磁変換特性に優れた磁気
ヘッドが得られる。また以上の磁気ヘッドの製造方法で
は、熱処理後に微結晶集合体となる鉄基の軟磁性窒化合
金膜として、Ｆｅを主成分として少なくともＮｂ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇ
ｅを一種類以上含有する窒化合金膜を用いた場合は特に
効果が高い。

【００１１】

【作用】本発明の磁性合金膜の製造方法および磁気ヘッ
ドの製造方法は、磁界中熱処理だけでは得られる異方性
磁界が小さい微結晶化鉄基窒化合金膜に関するものであ
り、その異方性磁界を大きくすることができるのであ
る。

【００１２】ストライプ形状と呼ばれる細線形状の軟磁
性合金膜においては、膜厚や線幅方向に対して反磁界が
小さい長軸方向に磁化容易軸が配向しやすくなり、この
長軸方向の初透磁率は低くなる。細線形状で長軸方向の
初透磁率を高くするためには線幅方向等に適当な大きさ
の磁気異方性を付与しておくことが必要であるが、低磁
歪で高透磁率となる微結晶化鉄基窒化合金膜では磁界中
熱処理によって得られる異方性磁界が小さく、反磁界等
の形状効果を打ち消すことができない。これを改善し異
方性磁界を大きくする方法が成膜時に蒸着粒子の斜め入
射を用いる方法である。斜め入射を用いる方法とは、ス
パッタ蒸着法により熱処理後に微結晶集合体となる鉄基
の軟磁性窒化合金膜を基板上に形成する際に、基板の合
金膜形成面の法線方向に対して蒸着粒子の平均的な入射
方向を傾け、蒸着粒子が基板に対して平均的に斜め入射
するようにして成膜するのである。このような斜め入射
を行った場合、成膜された膜面内においては、蒸着粒子
の平均的な基板に対する入射方向に対して略垂直な方向
に磁化容易磁区を有する磁気異方性が付与される。この
磁化容易軸に対して膜面内において垂直な方向が磁化困
難軸となり、高い初透磁率を得ることができるのであ
る。ただし、斜め入射により付与された磁化容易軸およ
び磁化困難軸は、熱処理前の状態では不明確であり、熱
処理を施すことによって明確になる。この際の熱処理温
度は、少なくとも３００℃以上で７００℃程度までの熱
処理であれば斜め入射の異方性磁界は維持されている。
またこの磁気異方性は長時間の無磁界中熱処理を行って
も安定であり、少なくとも５５０℃で４時間熱処理まで
は磁化困難軸方向の異方性磁界および透磁率等が維持さ
れていた。以上のような成膜時に蒸着粒子の斜め入射に
より誘導される磁気異方性は、純鉄のように比較的結晶
粒が大きく柱状構造を形成し易い結晶質合金膜等では知
られていたが、このような微結晶集合体と考えられる鉄
基窒化合金膜でも生じることは容易に推察されておら
ず、しかも熱処理後でなければその磁化容易軸等が明確
に表われないこと等は知られていなかった。

【００１３】このようにして適度な大きさの磁気異方性
を付与すると微結晶化鉄基窒化合金膜であっても磁化困
難軸方向を用いることによって細線形状の長軸方向に高
透磁率が得られる。斜め入射を行わずに静磁界中熱処理
のみを用いた場合、反磁界の小さい形状では高透磁率が
得られるが、異方性磁界が２００〜３００Ａ／ｍ程度と
小さいために細線形状に加工した後は長軸方向に高透磁
率が得られない。つまり細線形状の長軸方向に高透磁率
得るためには、３００Ａ／ｍ以上の異方性磁界が必要と
されるのである。逆に飽和磁化が１.３〜１.７Ｔ程度の
軟磁性合金膜において、磁化困難軸方向に異方性磁界が
１５００Ａ／ｍ以下であれば少なくとも８００程度以上
の高い比初透磁率が得られる。したがって、適当な大き
さの磁気異方性として磁化困難軸方向の異方性磁界が３
００〜１５００Ａ／ｍとなる磁気異方性を用いることに
より特に透磁率が高い軟磁性合金膜が得られるのであ
る。

【００１４】以上の軟磁性合金膜において、微結晶化鉄
基窒化合金膜は窒素に対する化学的親和性が強い元素を
含有する鉄基の合金ターゲットを用い、アルゴン等のス
パッタガス中に窒素ガスを混合する反応性スパッタ蒸着
法により形成されるが、スパッタ中に微量の酸素ガスや
メタンガスを加えても問題ない。この微結晶化鉄基窒化
合金膜において、特に高飽和磁化および熱的に安定で良
好な軟質磁気特性が得られる軟磁性合金膜は、スパッタ
法による合金膜形成時にＦｅを主成分として少なくとも
Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂ、
Ｓｉ、Ｇｅを一種類以上含有する合金を合金ターゲット
として用いることによって得られるのである。

【００１５】軟磁性合金膜を用いた磁気ヘッドを作製す
る場合、ＭＩＧヘッドや薄膜ヘッドではトラック幅方向
に磁化容易軸を有する軟磁性合金膜を用いることにより
良好な電磁変換特性が得られる。しかしこのような磁気
ヘッドのギャップ近傍における軟磁性合金膜は上述の細
線形状と同様になっており、微結晶化鉄基窒化合金膜を
用いた場合は磁界中熱処理だけで得られる磁気異方性が
小さいため形状効果によりトラック幅方向に磁化容易軸
を維持できなくなる。これを改善する手段として磁気ヘ
ッドを製造する際に上述の斜め入射による軟磁性合金膜
の成膜を用いることができる。即ち、熱処理後には微結
晶集合体となる鉄基の軟磁性窒化合金膜、即ち微結晶化
鉄基窒化合金膜を、成膜時に蒸着粒子が基板に対して斜
め入射するように形成し、トラック幅方向を磁化容易軸
とする磁気ヘッドを得ることによって良好な電磁変換特
性が達成されるのである。この磁気ヘッドの製造方法は
ＭＩＧヘッドや薄膜ヘッドの作製に適用できる。ＭＩＧ
ヘッドの場合、フェライト基板上に磁性合金膜が形成さ
れるが、磁性合金膜はフェライト基板上に直接形成して
あってもよいし、フェライト基板上に数ｎｍ程度の非磁
性拡散防止層を形成した後に間接的に形成してあっても
よい。また薄膜ヘッドの場合、磁性合金膜、絶縁膜およ
び導電性金属膜等を順次積み上げて作製されるが、少な
くとも磁性層に関しては上記の工程を適用できるのであ
る。

【００１６】

【実施例】（実施例１）本発明の軟磁性合金膜の製造方
法による実施例を説明する。

【００１７】（図１）は、本発明の軟磁性合金膜の製造
方法を示す斜視図であり、概念的な図ではあるが非磁性
基板１上に形成された軟磁性合金膜２とこれを形成する
ための蒸着粒子３、およびそれらの平均入射方向４等を
示している。（図１）において反応性スパッタ法により
スパッタ蒸着された蒸着粒子３の平均入射方向４は、非
磁性基板１の表面における法線方向５とθの角度をなし
ている。θ＞０゜の状態が蒸着粒子３の斜め入射であ
り、θがほぼ０゜となる状態を垂直入射と呼ぶ。このθ
は０゜でなければ斜め入射となるのであるが、適当な磁
気異方性を誘起させるために望ましくは５゜以上がよ
い。このような斜め入射による成膜を行うと、Ｆｅ系の
単層窒化合金膜や組成変調窒化合金膜であっても、（図
１）のＹ方向で示されるような軟磁性合金膜２面内で蒸
着粒子３と垂直な方向に一軸磁気異方性が誘起される。
磁化容易軸がＹ方向になれば軟磁性合金膜２面内ではＹ
方向に垂直なＸ方向が磁化困難軸となり、Ｘ方向に高い
初透磁率が得られるようになる。これらの一軸磁気異方
性の場合、磁化容易軸および磁化困難軸は軸対称であっ
て、角度で１８０゜向きを変えても同様となっている。

【００１８】以上のような軟磁性合金膜の形成過程は
（図２）のスパッタ装置の斜視図で示されるような合金
ターゲット６と非磁性基板１の配置により実現される。
（図２）はスパッタ装置において円板状の合金ターゲッ
ト６と非磁性基板１のみを示しているが、合金ターゲッ
ト６に高電圧が印加されてスパッタ現象が生じるのであ
る。この場合、合金ターゲット６表面は均一にスパッタ
され、局所的なスパッタ等によって生じるエロージョン
はない状態になっており、合金ターゲット６の中心付近
から非磁性基板１の中央部に入射するものが蒸着粒子３
の平均入射方向４となっている。一例として、図２にお
いてＡに相当する位置に非磁性基板を固定して、２００
ｍｍの直径でＦｅ_86.9Ｎｂ_4.5Ｚｒ_8.6なる組成の合金タ
ーゲット６を用い、０.５Ｐａのアルゴンガス中に窒素
ガスを混合しながらスパッタ蒸着を行い、斜め入射角度
θを約６０゜にして膜厚１.７μｍのＦｅ系の窒化膜を
形成した。この際、０.０５Ｐａの窒素ガス（Ｎ₂）を周
期的に混合して作製した軟磁性合金膜、即ち組成変調窒
化合金膜においては５５０℃熱処理後で磁化困難軸方向
に６８０Ａ／ｍの異方性磁界と１４００の高い初透磁率
が得られた。また０.０２５Ｐａの窒素ガス（Ｎ₂）を定
常的に混合して作製した軟磁性合金膜、即ち単層窒化合
金膜においては５５０℃熱処理後で磁化困難軸方向に５
６０Ａ／ｍの異方性磁界と１８００の高透磁率が得られ
た。これらの軟磁性合金膜は６００℃熱処理後において
も５５０℃熱処理後と同等な磁気特性を示し、熱処理後
にはα−Ｆｅ、Ｎｂ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ等の微結晶粒からな
る微結晶集合体となっており、１.６Ｔの高飽和磁化と
絶対値が２×１０^ー6以下の低磁歪を有する軟磁性合金膜
となっていた。同じスパッタ装置を用いて、Ｆｅ_85.2Ｔ
ａ_3.4Ｚｒ_11.4やＦｅ_88. ₅Ｎｂ₄Ｚｒ_7.5等の各種組成の
合金ターゲットを用いた際も、Ａ位置に非磁性基板１が
固定された場合は磁化困難軸方向に３００〜１５００Ａ
／ｍ程度の比較的強い異方性磁界と８００以上の高い比
初透磁率を有する軟磁性合金膜を得ることができた。

【００１９】（図２）のスパッタ装置の場合、合金ター
ゲットの中心線上のＢ位置付近では蒸着粒子の略垂直入
射が生じてあまり強い異方性磁界が得られないが、Ａ位
置で得られる斜め入射の磁気異方性は合金ターゲットの
中心線上に関して対称なＣ位置でも同様に得られた。ま
た基板がＡ位置からＢ位置、Ｃ位置へと順次移動する場
合も、Ａ位置に基板を固定した時と同じ方向を磁化容易
軸とする磁気異方性が得られた。これは基板位置がＡか
らＣへと移動する時に蒸着粒子３の入射角θは変化して
一時的にθ＝０゜になるものの、平均的にはθ＞０゜で
あって角度が変化しても磁気異方性が誘導される方向が
同一方向となっているためであると考えられる。この場
合、組成変調窒化合金膜では５５０℃熱処理後に５２０
Ａ／ｍの異方性磁界と２０００の高い比初透磁率が得ら
れ、また単層窒化合金膜では５５０℃熱処理後に４４０
Ａ／ｍの異方性磁界と２２００の高い初透磁率が得られ
た。以上は合金ターゲットのエロージョンがない場合で
あったが、エロージョンが生じる場合であっても同様で
あり、平均的入射方向は全エロージョンからの入射角を
積分した平均的なものとなるのである。

【００２０】次に合金ターゲットを２個用いた場合の実
施例を示す。（図３）は、本発明の軟磁性合金膜の製造
方法を示すスパッタ装置の概略図であり、スパッタ装置
において対向し合う２個の長方形状の合金ターゲット６
と非磁性基板１のみを示している。合金ターゲット６に
高電圧が印加されてスパッタ現象が生じ、エロージョン
はない状態になっている点は上記の実施例と同様であ
る。（図３）に示すような装置で長さが１６０ｍｍ、幅
が１００ｍｍでＦｅ₉₀Ｎｂ_3.4Ｚｒ_6.6の組成よりなる合
金ターゲット６を２枚用い、０.１３Ｐａのアルゴンガ
ス中に窒素ガスを混合しながらスパッタ蒸着を行い、斜
め入射角度θを約４０゜にして膜厚２μｍのＦｅ系窒化
膜を形成した。この際、０.０１４Ｐａの窒素ガス
（Ｎ₂）を周期的に混合して作製した軟磁性合金膜、即
ち組成変調窒化合金膜においては５５０℃熱処理後で磁
化困難軸方向に４６０Ａ／ｍの異方性磁界と２１００の
高い初透磁率が得られた。また０.００７Ｐａの窒素ガ
ス（Ｎ₂）を定常的に混合して作製した単層窒化合金膜
においては５５０℃熱処理後で磁化困難軸方向に５００
Ａ／ｍの異方性磁界と１９００の高透磁率が得られた。
これらの軟磁性合金膜は６００℃熱処理後においても５
５０℃熱処理後と同等な磁気特性を示し、熱処理後には
α−Ｆｅ、Ｎｂ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ等の微結晶粒からなる微
結晶集合体となっており、１.６５Ｔの高飽和磁化と絶
対値が１×１０^ー6以下の低磁歪を有する軟磁性合金膜で
あった。同じスパッタ装置を用いてＦｅ₈₉Ｎｂ₇Ｚｒ₄等
の各種組成の合金ターゲットを用いた際も磁化困難軸方
向に３００〜１５００Ａ／ｍ程度の強い異方性磁界と８
００以上の高い比初透磁率を有する軟磁性合金膜を得る
ことができた。

【００２１】以上のようにして作製された異方性磁界が
５００Ａ／ｍの組成変調窒化合金膜をフォトリソグラフ
ィー技術を用いて細線形状に加工した。得られた細線形
状は、長さが２５ｍｍで厚みが２μｍ、幅が３０μｍで
あり、長手方向を磁化困難軸とすることによりこの方向
に１７００の高い初透磁率が得られた。これに対して比
較例として垂直入射で成膜した軟磁性合金膜に磁界中熱
処理だけを施した試料の透磁率は２００程度であった。
したがって、本発明の製造方法によって作製された軟磁
性合金膜は反磁界が強い細線形状でも高い透磁率を得る
ことができ、細線形状で高透磁率を必要とする薄膜イン
ダクタや磁気ヘッド等への応用ができる。

【００２２】同様に、Ｆｅ₈₈Ｎｂ₁₂、Ｆｅ₉₃Ｚｒ₇、Ｆ
ｅ₈₇Ｔａ₁₃、Ｆｅ₈₅Ｔｉ₁₅、Ｆｅ₈₅Ｈｆ₁₅、Ｆｅ₈₈Ｃｒ
₅Ｚｒ₇、Ｆｅ₈₈Ｖ₅Ｚｒ₇、Ｆｅ₈₈Ｂ₁₂、Ｆｅ₈₀Ｎｂ₈Ｓ
ｉ₁₂、Ｆｅ₇₉Ａｌ₃Ｇｅ₃Ｂ₁₅等の組成の合金ターゲット
を用いて、アルゴンガス中に窒素ガスを混合し、斜め入
射により微結晶化鉄基窒化合金膜を成膜した場合におい
ても、磁界中熱処理で得られるよりも大きな異方性磁界
が得られた。本発明の製造方法が適用できる微結晶化鉄
基窒化合金膜は、低磁歪の状態で磁界中熱処理によって
得られる異方性磁界が小さいため特に本発明による効果
が顕著なのである。ここで述べた微結晶化鉄基窒化合金
膜は、単層膜もしくは多層膜のいずれでもよく、窒素等
に対する化学的親和性が鉄よりも強い元素を含有し、こ
れらの窒化物等が体心立方格子を有する鉄等の結晶粒成
長を抑制している系であればよい。したがって熱処理後
に微結晶集合体となる鉄基の軟磁性窒化合金膜として、
Ｆｅを主成分として少なくともＮｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔ
ｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅを一種類以
上含有する軟磁性合金膜等に対しては本発明の適用が有
効なのである。

【００２３】（実施例２）本発明の第２の実施例として
磁気ヘッドの製造方法を説明する。

【００２４】メタルインギャップ型磁気ヘッド（ＭＩＧ
ヘッド）の製造方法を説明する。（図４）はＭＩＧヘッ
ドを作製するためのコア半体のＩ形状コアの斜視図を、
（図５）はＣ形状コアの斜視図を示す。Ｃ形状コアは、
磁気ヘッド作製時に磁気ギャップ面となる面に巻線用の
巻線穴が形成されている。（図４）および（図５）にお
いてバルク状のＭｎ−ＺｎフェライトよりなるＩ形状フ
ェライト基板７およびＣ形状フェライト基板８上に、１
０ｎｍの酸化アルミニウムによる拡散防止層を形成し、
その上に反応性スパッタ法により窒素を含有し熱処理後
には微結晶集合体となる鉄基の軟磁性合金膜２を斜め入
射により形成した。成膜に際しては第１の実施例中の
（図３）に示したスパッタ装置でＦｅ₉₀Ｎｂ_3.4Ｚｒ_6.6
なる合金ターゲットを２枚用い、平均的入射角度θを約
４０゜にし、０.１３Ｐａのアルゴンガス中に０.０１４
Ｐａの窒素ガス（Ｎ₂）を周期的に混合してスパッタ蒸
着を行って膜厚４μｍのＦｅ系組成変調窒化合金膜を形
成した。このようにして作製された軟磁性合金膜２は、
磁気ヘッドのトラック幅方向、即ち（図４）および（図
５）におけるＹ方向を磁化容易軸とする一軸磁気異方性
を有しており、少なくともＸ方向に高透磁率が得られ
る。

【００２５】このようにして軟磁性合金膜２が成膜され
た２種類の半体コアを接着ガラスにより一体化せしめ、
複数のヘッドチップを得ることができるヘッドコアブロ
ックを形成した。これに際してはＩ形状コアおよびＣ形
状コアの軟磁性合金膜２上に酸化珪素等のギャップ材を
形成し、この面をギャップ面として突き合せ、接着ガラ
スによる接着を５５０℃６０分の無磁界中熱処理により
行った。ここで無磁界中熱処理の間に２０Ａ／ｍ程度の
地磁気は加わっているが、微弱であるため問題とはなら
ない。この後、機械的な切削により上記ヘッドコアブロ
ックからヘッドチップを切りだしてＭＩＧヘッドを形成
した。

【００２６】以上のようにして作製されたＭＩＧヘッド
は、トラック幅方向を磁化容易軸とし、それに垂直な磁
化困難軸方向には４６０Ａ／ｍの異方性磁界と２１００
の高い比初透磁率を有する軟磁性合金膜を用いたＭＩＧ
ヘッドとなっており、高周波側でＣｏ系非晶質合金膜を
用いたＭＩＧヘッドと同等の良好なヘッド出力を示して
いた。さらに本実施例の微結晶化鉄基窒化合金膜は１.
６５Ｔの高飽和磁化を有しているために高保磁力媒体に
対する低周波側の記録特性が特に優れており、低周波側
でＣｏ系非晶質合金膜を用いたＭＩＧヘッドよりも３ｄ
Ｂの出力向上が図られた。このような良好な電磁変換特
性は、蒸着粒子がフェライト基板に対して平均的に斜め
入射するようにして成膜し、ＭＩＧヘッドのトラック幅
方向に磁化容易軸を有する適度な大きさの磁気異方性を
微結晶化鉄基窒化合金膜で得られたため達成されたので
ある。この適度な大きさの磁気異方性は磁界中熱処理だ
けでは得られないものであり、成膜時の斜め入射により
生じるのである。

【００２７】以上のＭＩＧヘッドの製造方法において
は、軟磁性合金膜がフェライト基板との間に反応防止層
を介して間接的に形成されたが、軟磁性合金膜の磁気特
性的にはフェライト基板上に直接的に形成されてもよ
い。また拡散防止層としては酸化アルミニウム以外にも
酸化珪素等の層を設けても問題ない。

【００２８】次に薄膜型の磁気ヘッド（薄膜ヘッド）の
製造方法を説明する。（図６）は薄膜ヘッドを作製する
ための下部磁性層の斜視図を示す。（図６）の作製にお
いては、結晶化ガラスよりなる非磁性基板１上に、反応
性スパッタ法により窒素を含有し熱処理後には微結晶集
合体となる鉄基の軟磁性合金膜２を斜め入射により成膜
し、フォトリソグラフィ−技術を用いて加工した。成膜
に際しては第１の実施例中の（図２）に示したスパッタ
装置でＦｅ_86.9Ｎｂ_4.5Ｚｒ_8.6なる組成の合金ターゲッ
トを用い、Ａに相当する位置に非磁性基板を固定して平
均的入射角度θを約６０゜にして０.５Ｐａのアルゴン
ガス中に０.０５Ｐａの窒素ガス（Ｎ₂）を周期的に混合
してスパッタ蒸着を行って膜厚５μｍのＦｅ系組成変調
窒化合金膜を形成した。このようにして作製された軟磁
性合金膜２は、磁気ヘッドのトラック幅方向、即ち（図
６）におけるＹ方向を磁化容易軸とする一軸磁気異方性
を有しており、少なくともＸ方向に高透磁率が得られて
いる。この軟磁性合金膜の成膜後にレジストを塗布し所
望の形状に現像した後イオンエッチングにより加工し
た。（図６）の軟磁性合金膜２の形状は薄膜ヘッドに用
いられる下部磁性層の形状となっており、細線形状のフ
ロント部１０が薄膜ヘッドに加工後のヘッド正面側とな
る。以降も同様にして、この下部磁性層の上に磁気ギャ
ップ用非磁性ガラス層、非磁性金属膜よりなるコイル
層、電気的絶縁層、上部磁性層および保護用絶縁層等が
形成され、薄膜ヘッドが得られる。このような薄膜ヘッ
ドの作製過程では、基本的には下部磁性層側から上部磁
性層側へ積み上げて行く方向に作製されるのであるが、
上記の本発明の製造方法を各磁性層に用いることによ
り、フロント部１０における細線形状の長軸方向に高透
磁率が得られるため、良好な電磁変換特性を有する薄膜
磁気ヘッドが得られるのである。

【００２９】このような良好な電磁変換特性は、蒸着粒
子がフェライト基板に対して平均的に斜め入射するよう
にして成膜し、ＭＩＧヘッドのトラック幅方向に磁化容
易軸を有する適度な大きさの磁気異方性を微結晶化鉄基
窒化合金膜で得られたため達成されたのである。この適
度な大きさの磁気異方性は磁界中熱処理だけでは得られ
ないものであり、成膜時の斜め入射により生じるのであ
る。

【００３０】以上述べてきたＭＩＧヘッドや薄膜ヘッド
の製造方法に適用する軟磁性合金膜としては、磁界中熱
処理によって得られる異方性磁界が小さい微結晶化鉄基
窒化合金膜において効果が顕著なのである。微結晶化鉄
基窒化合金膜は、第１の実施例で述べたように、単層膜
もしくは多層膜のいずれでもよく、窒素等に対する化学
的親和性が鉄よりも強い元素を含有し、これらの窒化物
等が体心立方格子を有する鉄等の結晶粒成長を抑制して
いる系であればよい。したがって熱処理後に微結晶集合
体となる鉄基の軟磁性窒化合金膜として、Ｆｅを主成分
として少なくともＮｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、
Ｃｒ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅを一種類以上含有する窒化
合金膜等に対しては本発明の適用が有効であり、特に優
れた電磁変換特性を有する磁気ヘッドが得られるのであ
る。

【００３１】

【発明の効果】本発明の軟磁性合金膜の製造方法は、磁
界中熱処理によって得られる異方性磁界が小さい微結晶
化鉄基窒化合金膜に対して、成膜時の作製条件により大
きな磁気異方性を付与することができ、これにより反磁
界の強い形状の軟磁性合金膜であっても磁化困難軸方向
に高透磁率を得ることができる軟磁性合金膜の製造方法
となっている。また本発明の磁気ヘッドの製造方法は、
このような本発明の軟磁性合金膜の製造方法を用い、Ｍ
ＩＧヘッドや薄膜ヘッド等の磁気ヘッドにおいて良好な
電磁変換特性を得ることができる磁気ヘッドの製造方法
となっている。

【００３２】したがって本発明の磁性合金膜の製造方法
および磁気ヘッドの製造方法は産業上の利用価値が高い
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の軟磁性合金膜の製造方法を示す基板と
軟磁性合金膜の斜視図

【図２】本発明の軟磁性合金膜の製造方法を示すスパッ
タ装置の斜視図

【図３】本発明の軟磁性合金膜の製造方法を示すスパッ
タ装置の正面図

【図４】本発明の磁気ヘッドの製造方法を示すＩ形状コ
アの斜視図

【図５】本発明の磁気ヘッドの製造方法を示すＣ形状コ
アの斜視図

【図６】本発明の磁気ヘッドの製造方法を示す薄膜ヘッ
ドの下部磁性層の斜視図

【符号の説明】

１非磁性基板２軟磁性合金膜３蒸着粒子４平均的入射方向５基板法線６合金ターゲット７Ｉ形状フェライト基板８Ｃ形状フェライト基板９巻線溝１０フロント部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者芦田晶弘大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者高橋健大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱処理後に微結晶集合体となる鉄基の軟
磁性窒化合金膜をスパッタ蒸着法により基板上に形成す
る際に、前記基板の合金膜形成面の法線方向に対して蒸
着粒子の平均的入射方向を傾けて前記蒸着粒子が前記基
板に対して平均的に斜め入射するようにして成膜し、そ
の後に熱処理を施して前記軟磁性窒化合金膜に磁気異方
性を付与する軟磁性合金膜の製造方法。
【請求項２】磁気異方性として磁化困難軸方向の異方
性磁界が３００〜１５００Ａ／ｍとなる磁気異方性を用
いた請求項１記載の軟磁性合金膜の製造方法。
【請求項３】熱処理後に微結晶集合体となる鉄基の軟
磁性窒化合金膜として、Ｆｅを主成分としてＮｂ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇ
ｅを一種類以上含有する窒化合金膜を用いたことを特徴
とする請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載の軟
磁性合金膜の製造方法。
【請求項４】熱処理後に微結晶集合体となる鉄基の軟
磁性窒化合金膜をスパッタ蒸着法によりフェライト基板
もしくは非磁性基板上に直接的もしくは間接的に形成す
る際に、トラック幅方向が磁化容易軸となるように前記
フェライト基板もしくは前記非磁性基板の合金膜形成面
の法線方向に対して蒸着粒子の平均的な入射方向を傾け
て前記蒸着粒子が前記フェライト基板に対して平均的に
斜め入射するようにして成膜し、その後に熱処理を施し
て前記軟磁性窒化合金膜のトラック幅方向を磁化容易軸
とする磁気異方性を付与する磁気ヘッドの製造方法。
【請求項５】磁気異方性として磁化困難軸方向の異方
性磁界が３００〜１５００Ａ／ｍとなる磁気異方性を用
いた請求項４記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項６】熱処理後に微結晶集合体となる鉄基の軟
磁性窒化合金膜として、Ｆｅを主成分として少なくとも
Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂ、
Ｓｉ、Ｇｅを一種類以上含有する窒化合金膜を用いたこ
とを特徴とする請求項４もしくは請求項５のいずれかに
記載の磁気ヘッドの製造方法。