JPH0653068A - 磁性薄膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は形成しようとする磁性材と異なる材質
よりなる基部上に磁性膜を形成する磁性薄膜の製造方法
に関し、異なる材質よりなる基部上に磁性膜を形成する
場合であっても所定の磁気特性を維持することを目的と
する。 【構成】センダスト磁性材３３をフェライト基板２４上
に形成させるセンダスト磁性材３３の製造方法におい
て、形成初期においては酸素（又は窒素）雰囲気内で膜
成長を行うことにより酸化（又は窒化）された酸化膜３
２を形成し、その後、酸素（又は窒素）を含まない雰囲
気内において上記酸化膜３２上に純粋なセンダストより
なるセンダスト磁性膜３３を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁性薄膜の製造方法に係
り、特に形成しようとする磁性材と異なる材質よりなる
基部上に磁性膜を形成する磁性薄膜の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高い保持力を有する磁気記録媒
体対応の磁気ヘッドは、その記録時には高い飽和磁束密
度が必要とされ、また再生時には十分な再生感度を得る
ために、特に高周波領域において高い透磁率を有するこ
とが必要とされている。

【０００３】また、高い飽和磁束密度を実現できる磁性
材としてはセンダスト（登録商標）等の金属磁性材料が
知られており、また高い透磁率を有する磁性材としては
フェライトが知られている。

【０００４】しかしながら、金属磁性材料のみからなる
磁気ヘッドでは、記録時における特性は良好であるが、
再生時には金属磁性材料の電気抵抗が小であるため、渦
電流による透磁率の低下が発生し、特に使用周波数が高
くなる程透磁率の低下は顕著であり再生特性は不良とな
る。また、フェライトのみからなる磁気ヘッドでは、再
生時の特性は良好であるが記録時の特性は不良となる。

【０００５】そこで、記録時及び再生時の特性を共に良
好とするために、金属磁性材料とフェライトの複合ヘッ
ドが提供されている。

【０００６】この磁気ヘッドとしては、フェライトより
なる一対の磁気ヘッドコア半体の突き合わせ面（ギャッ
プ形成面）に金属磁性材料をスパッタリング等により成
膜し、この金属磁性膜が形成された一対の磁気ヘッドコ
ア半体を突き合わせてギャツプを形成したＭＩＧ（Meta
l In Gap）ヘッドが一般的である。

【０００７】従って、ＭＩＧヘッドの製造工程には、金
属磁性材と異なる材質であるフェライト上に金属磁性膜
を形成する工程を有している。

【０００８】図６は、従来におけるフェライト上に金属
磁性膜（センダスト）を形成する製造装置（スパッタ装
置）１の概略構成図を示している。同図において、２は
チャンバ、３はセンダストよりなるターゲット、４はセ
ンダスト膜が被膜形成される基板（フェライト基板）、
５は基板４が装着される装着台、６はチャンバ２内を所
定の真空圧とする真空系に接続された真空配管、７は高
周波電源（例えば13.56MHz）である。

【０００９】上記スパッタ装置１を用いてフェライト基
板４上にセンダストを成膜する場合、従来ではチャンバ
２内の雰囲気を変化させることなく、一定の雰囲気下で
スパッタリングを行っていた。尚、図７はセンダストの
磁性膜８が形成されたフェライト基板４を示す断面図で
ある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のよう
に基板４の材質（フェライト）と、この基板４に成長さ
せようとする磁性膜の材質（センダスト）が異なる場
合、フェライトとセンダストの分子構造の相違に起因し
て、フェライト基板４とセンダスト磁性膜８との界面近
傍の所定範囲にわたり分子配列が乱れた磁性膜（以下、
この磁性膜を界面膜９という）が形成されてしまう。

【００１１】周知のように、スパッタリング法や蒸着法
により膜形成を行う場合、初期に形成された膜の性質を
履歴しつつその上部に順次膜が形成されていくため、セ
ンダストの分子配設が適正な分子配列となるまで所定の
膜厚を必要とする。

【００１２】従って、磁性膜８に占める界面膜９の割合
が大きくなり、また界面膜９の磁気特性（透磁率，保持
率等の特性）は正常な分子配列を有するセンダスト膜の
磁気特性に対して大きく劣化するため、製造される磁気
ヘッドの特性も大きく劣化してしまうという問題点があ
った。

【００１３】また、この問題点を解決する手段として図
８に示されるように、センダスト磁性膜８の下地層１０
としてセンダストに分子構造が近似したNiFeやCrの金属
膜、或いはSiO₂等の酸化物を先ずフェライト基板４に形
成し、この下地層１０の上にセンダスト磁性膜８を形成
する方法が提案されている。

【００１４】しかるにこの方法では、フェライト基板４
上に直接センダスト磁性膜８を形成する場合に比べて磁
気特性の向上はみられるものの、やはり異なる材質より
なる下地層１０の上にセンダスト磁性膜８を形成するた
め、分子配設にやはり乱れが生じ十分な磁気特性を得る
ことができないという問題点があった。

【００１５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、異なる材質よりなる基部上に磁性膜を形成する場
合であっても所定の磁気特性を維持することができる磁
性薄膜の製造方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、磁性材をこの磁性材と異なる材質より
なる基部上に成長させることにより磁性薄膜を形成する
磁性薄膜の製造方法において、上記磁性材の形成初期に
おいては、磁性膜が形成される形成室内に酸素又は窒素
を供給することにより形成室を酸素又は窒素雰囲気と
し、酸化又は窒化された第１の磁性膜を成長させ、その
後、上記形成室内に対する酸素又は窒素の供給を停止す
ることにより、上記第１の磁性膜上に純粋な磁性材より
なる第２の磁性薄膜を成長させることを特徴とするもの
である。

【００１７】

【作用】上記方法により磁性薄膜を形成することによ
り、基部上には先ず磁性材を酸化又は窒化した第１の磁
性膜が成長し、続いてこの第１の磁性膜上に純粋な磁性
材よりなる第２の磁性薄膜が成長する。

【００１８】第１の磁性膜は第２の磁性薄膜の酸化或い
は窒化物であるため、その主構成は極めて近似してい
る。従って、異なる材質よりなる下地層の上に磁性薄膜
を形成する構成に比べ、第１の磁性膜を下地層としてそ
の上に第２の磁性薄膜を成長させる方が分子構造の乱れ
が減少し、第２の磁性薄膜の結晶配向性及び平滑性は向
上し、良好な軟磁性特性（高透磁率，低保磁力）を得る
ことができる。

【００１９】

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。

【００２０】図２は、本発明方法の一実施例に使用する
スパッタ装置２０を示している。同図において、２１は
チャンバであり、基台２２上に載置されることにより外
界と内部を気密に画成するものである。また、２３はセ
ンダストよりなるターゲットであり、このターゲット２
３は電極としても機能する構成とされている。

【００２１】また、２４はセンダスト膜が被膜形成され
るフェライト基板であり、このフェライト基板２４は装
着台２５に装着される。この装着台２５は電極としても
機能する構成とされている。前記したターゲット２３及
び装着台２５は共に電極して機能するが、このターゲッ
ト２３及び装着台２５は高周波電源（例えば13.56MHz）
２６に接続されている。

【００２２】また、基台２２にはチャンバ２１に連通し
た２本の配管２７，２８が配設されている。その内、２
７は真空配管であり、真空装置（真空ポンプ）２９に接
続されている。この真空装置２９が作動することによ
り、チャンバ２１内は所定の真空圧に制御される。ま
た、２８はスパッタガス供給配管であり、スパッタガス
供給装置３０に接続されている。このスパッタガス供給
装置３０が作動することにより、チャンバ２１内にはア
ルゴンガス或いはアルゴンガスと酸素との混合ガスが供
給され、チャンバ２１内をアルゴンガス雰囲気或いは所
定酸素濃度を有するアルゴンガス雰囲気とすることがで
きる。

【００２３】また、図中３１で示すのは制御装置であ
り、例えばマイクロコンピュータにより構成されてい
る。この制御装置３１は、スパッタ装置２０のスパッタ
リング処理を統括制御するものであり、前記した高周波
電源２６，真空装置２９，スパッタガス供給装置３０と
接続されている。

【００２４】続いて、上記スパッタ装置２０を用いてフ
ェライト基板２４上にセンダスト磁性薄膜を形成する方
法について説明する。

【００２５】センダスト磁性薄膜をフェライト基板２４
上に形成するには、先ずターゲット２３及びフェライト
基板２４を所定位置に装着した上で、スパッタ装置２０
を起動させる。スパッタ装置２０が起動すると、制御装
置３１は真空装置２９及びスパッタガス供給装置３０を
作動させる。これにより、チャンバ２１内は所定の真空
度及び所定の酸素濃度を有するアルゴンガス雰囲気とな
る。

【００２６】続いて制御装置３１は高周波電源２６を起
動させ、スパッタリングが開始され、ターゲット２３で
あるセンダストはフェライト基板２４の上に被膜形成さ
れていく。この際チャンバ２１内は膜形成の初期におい
てはスパッタガス供給装置３０が作動することにより所
定酸素濃度を有するアルゴンガス雰囲気となっており、
この雰囲気内でスパッタリングが実施される。よって、
フェライト基板２４上にはセンダストの酸化膜３２が先
ず形成される。

【００２７】尚、図１（Ａ）はスパッタリング開始前の
フェライト基板２４を示しており、同図（Ｂ）はフェラ
イト基板２４上にセンダストの酸化膜３２が被膜形成さ
れた状態を示している。

【００２８】周知のように、フェライトはＭＯ・Ｆｅ₂
Ｏ₃(Ｍは２価の金属イオン）で示される酸化物であるた
め、同じ酸化物である酸化膜３２との整合性は比較的良
好である。従って、フェライト基板２４上に酸化膜３２
を形成しても酸化膜３２がフェライト基板２４から剥離
してしまうようなことはない。また、酸化膜３２はセン
ダストの酸化物であるため、その分子構造はセンダスト
の分子構造と近似している。

【００２９】チャンバ２１内を上記のように所定酸素濃
度を有するアルゴンガス雰囲気としてスパッタリングを
行うことにより、所定の膜厚の酸化膜３２が形成される
と、制御装置３１はスパッタガス供給装置３０を制御し
酸素の供給を停止させる。しかるに、真空装置２９は依
然として作動しているため、やがてチャンバ２１内は酸
素を含まない純粋なアルゴンガス雰囲気となる。

【００３０】上記の如くスパッタガス供給装置３０を停
止させることにより、チャンバ２１内が酸素を含まない
純粋なアルゴンガス雰囲気となると、その後に被膜形成
される磁性膜は酸化物でない純粋なセンダスト磁性膜３
３となる。尚、図１（Ｃ）は、酸化膜３２上にセンダス
ト磁性膜３３が形成された状態を示している。

【００３１】ここで、酸化膜３２とセンダスト磁性膜３
３との界面状態について考察する。前記したように、酸
化膜３２はセンダスト磁性膜３３の酸化物であるため、
酸化膜３２の分子構造はセンダスト磁性膜３３の分子構
造と近似している。また、スパッタリング法或いは蒸着
法により膜形成を行う場合、形成される膜は下地の分子
構造状態を履歴して成長する。

【００３２】従って、従来のように異なる材質であるフ
ェライト基板上に直接純粋なセンダスト磁性膜を形成す
る方法では、成長するセンダスト磁性膜の構造に乱れが
発生し磁気特性が劣化してしまう。

【００３３】しかるに、酸化膜３２を先ずフェライト基
板２４上に形成し、この酸化膜３２上にセンダスト磁性
膜３３を形成する本願方法では、分子構造が近似した酸
化膜３２上にセンダスト磁性膜３３が成膜されるため、
センダスト磁性膜３３の分子構造が乱れることはなく結
晶配向性及びセンダスト磁性膜３３の表面における平滑
性を向上することができ、よって良好な軟磁性特性（高
透磁率，低保磁力）を得ることができる。

【００３４】図４及び図５は、センダスト磁性膜３３の
表面における平滑性を実証するための顕微鏡写真であ
る。図４は、従来方法により成膜されたセンダスト磁性
膜の表面を示しており、図５は本発明方法により成膜さ
れたセンダスト磁性膜３３の表面を示している。各図を
比較することにより、本発明方法により成膜されたセン
ダスト磁性膜３３の方が従来方法により成膜されたセン
ダスト磁性膜に比べ、極めて良好な表面平滑性を有して
いることが判る。

【００３５】また、図９は本発明方法により成膜された
センダスト磁性膜３３（図に本発明品と示す）と、従来
方法により成膜されたセンダスト磁性膜（図に従来品と
示す）の透磁率の周波数特性を比較して示している。同
図に示されるように、本発明方法により成膜されたセン
ダスト磁性膜３３の方が従来方法により成膜されたセン
ダスト磁性膜に比べてその前周波数域において良好な特
性を有しており、特に低周波域における特性が優れてい
ることが判る。

【００３６】更に、図１０及び図１１は本発明方法によ
り成膜されたセンダスト磁性膜３３の配向性（図１１に
示す）と、従来方法により成膜されたセンダスト磁性膜
の配向性（図１０に示す）とを示している。各図より、
従来方法により成膜されたセンダスト磁性膜の配向性を
示すピーク強度は約1000CPS であるのに対して、本発明
方法により成膜されたセンダスト磁性膜３３の配向性を
示すピーク強度は約1900CPS となっており、本発明方法
により成膜されたセンダスト磁性膜３３の方が強い配向
性を有していることが判る。

【００３７】尚、上記した実施例では、酸化膜３２を直
接フェライト基板２４上に形成する方法を示したが、図
３に示されるように、酸化膜３２をフェライト基板２４
上に形成する前に、フェライト基板２４上に先ず下地層
（NiFeやCrの金属膜、或いはSiO₂等）３４を形成してお
き、その上部に酸化膜３２，センダスト磁性膜３３を順
次形成する方法としてもよい。

【００３８】また、上記した実施例では、純粋なセンダ
スト磁性膜３３を形成する前に、チャンバ２１内を所定
の酸素濃度を有するアルゴンガス雰囲気として酸化膜３
２を形成する方法を示したが、上記の雰囲気に代えてチ
ャンバ２１内に窒素を供給することにより所定窒素濃度
を有するアルゴンガス雰囲気を生成し、酸化膜３２に代
えてセンダストの窒化膜を形成する方法としても同様の
効果を得ることができる。

【００３９】また、上記した実施例では、成膜方法とし
てスパッタリング法を採用したが、例えば蒸着法等の他
の成膜方法を本願発明に適用することもできる。

【００４０】更に、上記した実施例では、磁性材料とし
てセンダストを、また基部の材料としてフェライトを用
いた例を示したが、磁性材料及び基部の材料をセンダス
ト，フェライト以外の材質を用いた場合にも本発明方法
を適用できることは勿論である。

【００４１】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、基部上には
先ず磁性材を酸化又は窒化した第１の磁性膜が成長さ
れ、続いてこの第１の磁性膜上に純粋な磁性材よりなる
第２の磁性薄膜が成長する。第１の磁性膜は第２の磁性
薄膜の酸化或いは窒化物であるため、その主構成は極め
て近似しており、従って異なる材質よりなる下地層の上
に磁性薄膜を形成する構成に比べ、第１の磁性膜を下地
層としてその上に第２の磁性薄膜を成長させる方が、第
２の磁性薄膜の結晶配向性及び平滑性は向上し、良好な
軟磁性特性（高透磁率，低保磁力）を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法により磁性膜が形成される様子を示
す断面図である。

【図２】本発明方法に用いるスパッタ装置を示す要部構
成図である。

【図３】本発明方法の変形例により形成される磁性膜を
示す断面図である。

【図４】従来方法により成膜されるセンダスト磁性膜の
表面を示す図である。

【図５】本発明方法により成膜されるセンダスト磁性膜
の表面を示す図である。

【図６】従来方法で用いるスパッタ装置を示す要部構成
図である。

【図７】従来方法で形成される磁性膜を示す断面図であ
る。

【図８】従来方法で形成される磁性膜を示す断面図であ
る。

【図９】本発明方法により成膜されたセンダスト磁性膜
と、従来方法により成膜されたセンダスト磁性膜の透磁
率の周波数特性を比較して示す図である。

【図１０】従来方法により成膜されたセンダスト磁性膜
の配向性を示す図である。

【図１１】本発明方法により成膜されたセンダスト磁性
膜の配向性を示す図である。

【符号の説明】

２０ スパッタ装置 ２１ チャンバ ２２ 基台 ２３ ターゲット ２４ フェライト基板 ２５ 装着台 ２６ 高周波電源 ２７ 真空配管 ２８ 酸素供給配管 ２９ 真空装置 ３０ スパッタガス供給装置 ３１ 制御装置 ３２ 酸化膜 ３３ センダスト磁性膜 ３４ 下地層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性材を該磁性材と異なる材質よりなる
   基部上に成長させることにより磁性薄膜を形成する磁性
   薄膜の製造方法であって、 該磁性材の形成初期においては、該磁性膜が形成される
   形成室内に酸素又は窒素を供給することにより該形成室
   を酸素又は窒素雰囲気とし、酸化又は窒化された第１の
   磁性膜を成長させ、 その後、該形成室内に対する酸素又は窒素の供給を停止
   することにより、上記第１の磁性膜上に純粋な該磁性材
   よりなる第２の磁性薄膜を成長させることを特徴とする
   磁性薄膜の製造方法。