JPS61171114A - 軟磁性薄膜の製造方法 - 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） 本発明は磁気センサ、磁気ヘッド等の磁気変換器に用い
られる軟磁性薄膜の製造方法に関する。

（従来技術とその問題点） 従来、磁気テープ、磁気ディスク等の磁気記憶媒体に磁
気的情報を書き込んだり読み出したりするため軟磁性薄
膜を用いた種々の磁気変換器が開示されている。例えば
、誘導型磁気ヘッドの磁気コアとしての軟磁性薄膜は、
磁気記憶媒体からの信号磁束を有効に収束しコイルと鎖
交させることを目的とし、又、磁束応答型磁気ヘッドと
して知られる磁気抵抗効果型磁気ヘッドに用いられる磁
気シールドとしての軟磁性薄膜は不要磁界をし中へいし
再生分解能を向上させることを目的とする。

これらの目的のため、軟磁性薄膜には高透磁率であるこ
と及び、その周波数特性が良好であること等が要求され
る。従って、軟磁性薄膜は、一般に一軸異方性が付与さ
れその磁化困難軸と平行に信号磁束が導かれるように、
形状及び磁気記憶媒体との位置関係が最適に設計される
。

これに対し、軟磁性薄膜の磁化容易軸方向に信号磁束を
導入する様に設計された磁気ヘッドでは、低周波領琥に
おいて高透磁率が得られるものの信号磁束の周波数が増
加するにつれ、その透磁率は急峻に低下し、この結果コ
イルと鎖交する信号磁束も減少し、再生出力の急峻な減
衰が見られる。

更に磁壁の移動に伴う、バルクハウゼンノイズ等も観測
される。

上述した様に、軟磁性薄膜を用いた磁気変換器において
は、軟磁性薄膜に一軸異方性を付与するとともに、その
磁化困難軸と平行（即ち、磁化容易軸と直交方向）に信
号磁束を径由させることが良好な特性を得るための必須
条件となる。

こう言った磁気変換器への一軸異方性を付与する方法と
して、従来、基体上に真空蒸着、スパッタリング、及び
電着等の手法を用いて、均一磁界中で軟磁性薄膜を成膜
したり、あるいは、成膜後、均一磁界中でアニール処理
を施したりして、磁化容易軸を該磁界と略平行にするこ
とにより一軸異方性を形成してきた。更に、磁気変換器
としての機能を成すため、基体上に成膜された軟磁性薄
膜をフォトリソグラフィ技術により、その磁化容易軸と
所定の配置をした磁気コアパターンに加工する。更に、
コイル等の他の機能部分を形成、加工する工程をへて、
磁気変換器として完成する。

しかし、上記の製造工程で、磁気コアパターンと磁化容
易軸との配置関係は設定通りにはならず、バラツキが生
じる。これは、−軸異方性を付与する際の磁界分布及び
膜質の不均一性により、必ずしも、磁化容易軸方向が基
体全面で均一でないためである。又、磁気コアパターン
に加工する際の配置ズレも反映される。

これは結果として、磁気変換器の特性のバラツキ及び製
造歩留の低下を招く。

更に、信号磁束の径路と磁化困難軸とが必ずしも磁気コ
アパターンの全域で平行とならない、即ち、磁束の径路
が曲線的な磁気ヘッドが例えば、第６回日本応用磁気学
会学術講演概要集１９８２年講演番号１７ａＢ−１０に
開示されている。かかる磁気ヘッドは磁気記憶媒体から
流入する信号磁束を軟磁性薄膜の一端から膜面内を径由
さ−せ、他端から再び磁気記憶媒体にもどす閉磁路構造
となっている。この種の磁気変換器においては、信号磁
　　　　　１束径路が曲線状となるため、前述した均一
磁界を利用した軟磁性薄膜の製造方法では、磁化容易軸
と信号磁束の方向が一致する領域が存在し、周波数特性
の劣化及び再生効率の低下を招く。

（発明の目的） 本発明は前記従来の欠点を解決した、特性のバラツキの
少ないしかも、曲線状の磁束径路でありても周波数特性
の劣化及びバルクハウゼンノイズの少ない軟磁性薄膜の
製造方法を開示することにある。

（発明の構成） 本発明によれば、第１及び第２の軟磁性膜を非磁性薄膜
を介して静磁気的結合を行い得る間隔で積層する工程と
、非磁性薄膜、第１及び第２の軟磁性薄膜のうち少くな
くとも一つにバイアス電流を供給し、このバイアス電流
が発生させる磁界中で軟磁性薄膜をアニールする工程と
を備えたことを特徴とする軟磁性薄膜の製造方法が得ら
れる。

（構成の詳細な説明） 本発明は上述の製造方法により従来技術の問題点を解決
した。即ち、本発明では、第１の軟磁性薄膜、非磁性導
体層及び第２の軟磁性薄膜が順次積層された構成を有し
、かつ所定のパターンに加工された積層体にバイアス電
流を通電し、前記バイアス電流が発生する磁界を用いて
、第１もしくは第２の軟磁性薄膜の少くなくとも一方の
磁化をバイアス電流と直交せしめ、この状態においてア
ニール処理を施こすことにより、バイアス電流の方向に
磁化困難軸を有する一軸異方性を生成せしめることがで
きる。従って、バイアス電流の方向に信号磁束の径路を
一致させることにより、周波数特性の劣化の少ない軟磁
性薄膜が得られる。

又、バイアス電流の方向は軟磁性薄膜のパターンにより
一意的に決定できるため、−軸異方性の方向は軟磁性薄
膜のパターンに応じて一意的に決定される。これは、軟
磁性薄膜パターンを同−基体上でフォトリングラフィ技
術を用いて、一括大看製造する際に生ずる特性のバラツ
キを解消する。

以下、゛本発明について、図面を参照して詳細に説明す
る。第１図は、本発明を適用するに好適な軟磁性薄膜の
構成例を示す概略斜視図で、基体４上に第１の軟磁性薄
膜１、非磁性薄膜２及び第２の軟磁性薄膜３が順次積層
され、馬蹄形の曲線パターンを有する磁気コアを成して
いる。

第１及び第２の軟磁性薄膜１及び３は例えば、パーマロ
イ、アモルファス軟磁性体（例えば、Ｃｏ−Ｚｒ　、　
Ｃｏ−Ｔａ　、　Ｃｏ−Ｔｉ等のｃｏ−メタル系アモル
ファス合金）、センダスト合金等が適し、非磁性薄膜２
には人もＯＢ　、　５ｉｎ１等の絶縁物もしくはＴｉ、
Ｔａ等の導電性物質が適する。

又、鳴蹄形パターンの両端にはバイアス電流ＩＢを供給
するための端子５及び６が接続されている。

かかる構成において、バイアス電流ＩＢが端子５及び６
より馬蹄形パターンに沿って供給されると、バイアス電
流１．は非磁性薄膜２、第１及び第２の軟磁性薄膜１及
び３の電気抵抗に応じて分流し、そ゛れぞれ、バイアス
電流１．と直交方向に磁界を発生する。そして磁界の一
部は第１及び第の軟磁性薄膜１及び３の膜面内を通り、
それぞれの磁化Ｍを互いに逆方向で、かつバイアス電流
１．とは直交する方向に励磁する。尚、バイアス直流１
゜の発生する励磁磁界方向に磁化Ｍが飽和しやすくする
ため、Ｉ！１の軟磁性薄膜ｌと第２の軟磁性薄膜３とが
静磁気的結合を行い、それぞれの軟磁性薄膜の形状反磁
界を軽減する様に、非磁性薄膜２の厚みが設定されてい
る。

かかる状態において、所定の時間及び温度の条件下でア
ニール処理される。アニール処理の条件は、第１及び第
２の軟磁性膜１及び３の材質に応じて選定される。例え
ばアモルファス軟磁性体を採用するなら、その結晶化温
度（４００〜５００℃）以下、パーマロイ、センダスト
合金等の多結晶質の材料であれば、グレイン成長を生じ
ない温度（３００〜４００℃）以下のアニール温度が望
ましい。

アニールはバイアス電流１．が供給されることにより発
生するジ為−ル熱を利用して設定しても良い。又、アニ
ール処理の雰囲気は真空中又は水素、窒素ガス中で行う
か、又は絶縁性の保護膜を被着させた後に行うのが望ま
しい。これ等は、第１及び第２の軟磁性薄膜１及び３の
酸化にともなう磁気特性の劣化を防止する。

以上のアニール工程の結果、バイアス電流Ｉ。

を供給しなくとも、第１及び第２の軟磁性薄膜１及び３
の磁化Ｍはバイアス電流ＩＩＩの径路と直交する方向に
固定されてしまう。即ち、バイアス電流１．の径路と直
交する方向に磁化容易軸１０人が、またバイアス電流Ｉ
ｎと平行方向に磁化困難軸を有する一軸異方性が生成さ
れる。

尚、第１及び第２の軟磁性薄膜１及び３は、前述した如
く、バイアス電流と直交する方向の形状反磁界を軽減す
ることを目的に積層されている。

従って、第１及び第２の軟磁性薄膜１及び３のいずれか
一方は他方の形状反磁界を軽減する機能だけを有すもの
でありてもよい。この場合、第１及び第２の軟磁性薄膜
１及び３の材料及び膜厚、寸法、更にはバイアス電流ｒ
ａの選定が容易になるという利点が生ずる。又、磁気コ
アとして良好な動作を行なわせるために、形状反磁界を
軽減する目的のためだけに設けられた軟磁性薄膜は、ア
ニール工程終了後に、エツチング等により除去するのが
望ましい。

以上の様にして製造された第１図の磁気コアにおいては
、端子５及び６が接続されている馬蹄形パターンの一端
から他端に、磁気記憶媒体からの信号磁束が流出入する
様に配置すれば、信号磁束の径路が磁化容易軸Ｅ、Ａと
常に直交するため、磁壁の不規則な移動に供うバルクハ
ウゼンノイズ及び周波数特性の劣化がなくなる・ 以上、第１図では、１個の軟磁性薄膜パターンの製造方
法について述べたが、本発明は、基体上に複数の軟磁性
薄膜パターンを一括して製造する際にも更に好適である
。第２図はこの様な例を説明するための平面図である・ 第２図に詔いて、基体上に複数の軟磁性薄膜パターン７
に、これ等を並例接続して、バイアス電流１．を供給す
るための端子５及び６が接続されている倫前記、軟磁性
薄膜パターン７は第１図を用いて説明したと同様、第１
の軟磁性薄膜、非磁性薄膜、ＰＩ３の軟磁性薄膜が順次
積層された構成を有している。又、軟磁性薄膜パターン
７及び端子５及び６はフォ）　ＩＪソグラフィ技術を用
いて、一括して形成される。従りて、端子５及び６を構
成する材料は軟磁性薄膜パターン７と同じでありても良
い。

かかる構成において、端子５及び６から供給されるバイ
アス電流１．は複数の軟磁性薄膜パターン７に分流し、
それぞれ分流したバイアス電流ＩＢと直交方向に、かつ
軟磁性薄膜パターン７の膜面内を通る磁界を発生する。

以下、第１図を用いて説明したと同様、磁界は第１及び
第２の軟磁性薄膜の少くなくとも一方の磁化を磁界の方
向に励磁する。この状態で、第１及び第２の軟磁性薄膜
の材料に応じた時間及び温度条件でアニール処理するこ
とにより、バイアス電流が供給された方向と直交方向に
磁化容易軸Ｅ、Ａを有する一軸異方性が生成される。こ
の磁化容易軸Ｂ。人の方向は、軟磁性薄膜パターン７の
基体上での位置によらず、バイアス電流ＩＢの方向、即
ち、軟磁性薄膜パターン７と端子５及び６の形状により
一意的に決定される。このことは、基体４上で磁気特性
の揃ったバラツキの少ない多量の軟磁性薄膜パターンが
得られることを意味する・ 尚、第２図では複数の軟磁性薄膜パターン７が短柵状と
なっているが、第１図で示した様に曲線状のパターンで
あっても良い。又、軟磁性薄膜パターンは並列に接続し
ているが、直列又はこれ等の組み合せで接続しても良い
。

更に、第２図において、軟磁性薄膜パターンとして完成
させるには、端子５及び６をエツチングして除去するか
、直接機械的に切断すれば良い。

以上、これまでの説明は、所定の軟磁性薄膜パターンを
形成した後にバイアス電流を供給してアニールする手法
について述べたが、あらかじめ所要とする軟磁性薄膜パ
ターンより大きなパターンと電極を形成して、本発明に
よるバイアス電流を供給してアニール処理した後に、所
要とする軟磁性薄膜パターンを形成してもよい。この手
法は所要とする軟磁性薄膜パターンのバイアス電流の径
路と直交する方向のパターン幅が極めて小さくなって形
状反磁界が無視できない場合や、前記パタ　　　　　Ｊ
−ン幅がバイアス電流の径路とともに変化し、バイアス
電流の方向が不均一になってしまう場合に有効である。

即ち、あらかじめ形成した大きなパターンによって、形
状反磁界やバイアス電流方向の不均一性を軽減し、この
状態で本発明の型造方法によって一軸異方性を均一に生
成することにより、所要の軟磁性薄膜パターンに加工し
た後でも、−軸異方性を均一に付与することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、具体的な材料、アニー
ル条件を例示して説明する。

第１図において、第１の軟磁性薄膜１及び第２の軟磁性
薄膜３としてＣｏ９０％−Ｔａ１０％（いずれもアトミ
ックパーセント）の組成から成るアモルファス軟磁性膜
をそれぞれ、０．５μｍの厚みに、非磁性薄膜２として
Ｔｉを０．０５μｍの厚みに、スパッタ法により連続し
て成膜した。これ等の積層膜はフォトリングラフィ技術
を用いて、幅５゜μｍを有する馬蹄形パターンに加工し
、端午５及び６を接続した。

かかる構成の軟磁性膜を窒素ガス雰囲気中で２５０℃に
昇温せしめ、かつ端子５及び６よりバイアス電流として
４００ｍ人供給し、この状態を４時間保持した。尚、バ
イアス電流Ｉｎを供給している間は、これによるジュー
ル熱を含めて、軟磁性膜の温度を２５０℃に設定した。

上記、アニール工程の後、端子５及び６を除去し、ビッ
タ−法により磁区観察を行ったところ、軟磁性膜パター
ンの全域で前記、バイアス電流よりの通路とは直交方向
に磁壁が観察され、磁化容易軸がバイアス電流ＩＢの通
路と直交方向に生成されていることが確認された。

（比較例） 尚、比較のため、上記実施例と全く同一構造を有するが
、本発明によるアニール工程を施していない軟磁性膜パ
ターンの磁区観察を行ったところ、パターンの全域でパ
ックリングドメイン等の不規則な磁壁のならびが見られ
た。

次に、上記実施例、比較例ともに、馬蹄形パターンを囲
む様にフォトリングラフィ技術を用いてコイルを形成し
、前記馬蹄形パターンの両端が信号磁束の流出入端とな
る様な磁気変換器を作製したところ、比較例においては
、数百ｋＨｚ以下の信号磁界周波数では比較的大きな信
号出力が得られるものの、極めて雑音が多く、しかも、
信号磁界周波数が高くなるにつれ、信号出力の急減が見
られた。一方、本発明による実施例においては、雑音が
小さく、低周波から１０　ＭＨｚ以上の高周波にわたっ
て一様な信号出力が得られ、優れた高周波特性を有して
いることが確認された。

（発明の効果） 以上、説明した様に、本発明では軟磁性薄膜を非磁性薄
膜を介した２嗜構成ｌこし、これにバイアス電流を供給
することにより発生する磁界中でアニール処理を施こし
ているため、バイアス電流の方向に磁化困難軸を有する
一軸異方性を生成することができる。従って、バイアス
電流の方向に信号磁束の径路を一致せしめることにより
１曲線状パターンであっても周波数特性の優れたしかも
、バルクハウゼンノイズが少ない軟磁性薄膜が提供でき
る。

しかも、−軸異方性の方向は軟磁性薄膜の形状に応じて
決定されるため、一括大量製造する際の磁気特性のバラ
ツキが極めて小さく、歩留の高い軟磁性薄膜が提供でき
る・

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法の実施例を説明するための概
略斜視図、第２図は本発明の他の製造方法の実施例を説
明するための平面図である。 図において、 １・・・第１の軟磁性薄膜、２・・・非磁性薄膜、３・
・・第２の軟磁性薄膜、５．６・・・端子、７・・・軟
磁性薄膜パターン。 蛎　　　憾 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１及び第２の軟磁性薄膜を非磁性薄膜を介して静磁気
   的結合を行い得る間隔で積層する工程と、非磁性薄膜、
   第１及び第２の軟磁性薄膜のうち少くなくとも一つにバ
   イアス電流を供給しこのバイアス電流が発生させる磁界
   中で軟磁性薄膜をアニールする工程とを備えたことを特
   徴とする軟磁性薄膜の製造方法。