JPS6233414A - 軟磁性膜の製造方法 - 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、磁気へ、ド等の磁気変換器に用
いられる軟磁性膜の製造方法に関する。

ｔた本轄傷シ手の■萌占） 従来より、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に
、軟磁性膜を用いた種々の磁気変換器が知られている。

例えば、誘導型薄膜磁気へ、ドに用−られる軟磁性膜は
、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ている。磁束応答型磁気へ
、ドとして知られる磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁気シ
ールドに用いられる軟磁性膜は、不要な磁界をしゃへい
し、再生分解能を向上させることを目的としている。こ
れらの目的のため、軟磁性膜には、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の性能が要求
される。従って、軟磁性膜には、一般に、−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
計されろ。

これに対し、軟磁性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、低周波数領域に
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、磁壁の移動及び磁区形状の変
化に伴うバルクハウゼンノイズ及び再生出力の変動等も
観測される。

上述した様に、軟磁性膜を用いた磁気変換器においては
、軟磁性膜に一軸異方性を付与すると共に、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。

こう言った軟磁性膜に、−軸異方性を付与する方法とし
て、従来、基体上に真空蒸着、スバ、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、該磁界と平行に磁化容易軸を生成し、−
軸蟲方性を付与していた。その後、基体上に、成膜され
た該軟磁性膜はフォトリングラフィ技術により、その磁
化容易軸と所定の配置関係を有するコアパターンの形状
に加工され、コイル等の他の機能部分を形成して、磁気
変換器として完成させていた。

しかし、上記の製造工程で、軟磁性膜のコア形状と、そ
の磁化容易軸との配置関係Ｖｉ設定通りにはならず、バ
ラツキを生じる。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、軟磁性
膜をコア形状に加工する際の、磁化容易軸との配置ズレ
も反１１！すれる。これらは、結果として、磁気変換器
の特性の？くラツキ及び製造歩留の低下を招いていた。

更に、信号磁束の経路と磁化困難軸とが、必ずしも軟磁
性膜コアの全域で平行とならない磁気へ、ドも開示され
ている（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）。かかる磁
気へ、ドけ、磁気記憶媒体必ら流入する信号磁束を軟磁
性膜の一端から膜面内を経由させ、他端から再び磁気記
憶媒体に戻す、曲線状のコア形状を有する。

従って、信号磁束経路が曲線状であるため、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、バルクハウゼンノイズの発生及び再生出力の
変動を招いていた。

一方、上述した、磁区形状の乱れ、磁壁移動を制御する
ために、多数の細い溝を形成した軟磁性膜を用いた磁気
へ、ドが開示されている（特開昭８９−１８５０１３　
）。小かる軟磁性膜は、磁壁が該溝の方向に揃えられる
ため、磁化回転によって信号磁束カ；伝播窟れる。従っ
て、信号磁束による磁壁の移動、磁区形状の変化が抑制
される。しかし、多数の溝の存在は、軟磁性膜の実質的
な磁気抵抗の増加をもたらし、信号磁束を大きく減衰さ
せてしまう。これは、結果的に磁気へ、ドとしての再生
出力を太きく減少させてしまうことになる。

（発明の目的） 本発明の目的は、前記従来の欠点を解決した。

製造時の特性のバラツキが少くなく、磁壁移動及び磁区
形状の変化に伴う、バルクハウゼンノイズの晶出、百花
出力の亦１１易ｒＣ恵因辿務鼓妊の少！ｋを抑制した軟
磁性膜の製造方法を提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、曲線状の磁束経路であって
も、良好な特性を有する軟磁性膜の製造方法を提供する
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
、前記第２の軟磁性膜の少くなくとも一面に、前記第１
の軟磁性膜を通る信号磁束の方向に直交する複数の溝を
形成する工程と、前記第１及び第２の軟磁性膜をアニー
ルする工程と、前記第２の軟磁性膜を除失する工程とを
備えたことを特徴とする軟磁性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２の軟磁性膜上に直線
状の複数の溝を形成することにより、溝と直交する方向
の反磁界を大きくし、その磁化を溝の方向に揃えている
。しかも、第１０軟磁性膜が、非磁性薄膜を介して、第
２の軟磁性膜と静磁気的結合を行い得る間隔で積ＪＩし
てあるため、第１の軟磁性膜には、第２の軟磁性膜の磁
化と平行に磁化が揃えられる。従って、ガ都る状態で該
第１及び第２の軟磁性膜にアニール処理を施こすことに
より、複数の溝の直線方向に平行な磁化容ＪＡＩＩＪ１
ｗ有する一軸貝方性を生成せしめることかできる。その
後、第２の＆磁性膜を除去することにより、溝の直線方
向に平行な磁化容易軸を有する軟磁性膜が完成する。

従って、直線状の溝の方向は、軟磁性膜のコア形状に基
づき、一意的に決定できるため、−軸異方性の方向は軟
磁性膜りコア形状に応じて一意的に決定される。これは
、軟磁性族のコアを同−基体上で、一括大童製造する際
に生ずる特性のバラツキを解消し、しかも、曲線状のコ
アパターンであっても、信号磁束の経路の全域で信号磁
束の方向と平行な磁化困難軸を有する軟磁性膜が実現さ
れる。

以下、本発明について、図面を参照して更に詳細に説明
する。第１餡発明の製造工程を示す概略斜視図である。

まず、！！１図（ｂ）において、ガラス、セラミックス
等の表面が滑らふな非磁性材料から成る基体１上に、軟
磁性アモルファス合金（例えば、０ｏＺｒｓ　Ｃｏ’［
’ａ等のＣｏ−メタＡ、！アモルファス）、パーマロイ
等の高ａ磁率磁性体から成る第１の軟磁性膜２を、スバ
、タリング、真空蒸着、あるいけ電着等の手法で形成す
る。該第１の軟磁性膜２の上には、非磁性薄膜３を積層
し、該非磁性薄膜３０表面に、フォトリソグラフィ技術
及びイオンエツチング技術等の手法を用いて、多数の溝
５をｙ軸方向に伸びる直線状に形成する。続いて、該多
数の＃！Ｊ５上に、軟磁性アモルファス合金、パーマロ
イ等から成る第２の軟磁性膜４を形成する。従って、非
磁性薄膜３の上に種線方向（ｙ軸方向）を基準として第
１及び第２の軟磁性膜２及び４、及び非磁性薄膜３を一
括して、所定のコア形状にエツチングする。第１図では
、Ｘ軸方向に信号磁束を経由させることを目的に、Ｘ軸
方向に伸た短冊状のコアに加工されている。

非磁性薄膜３の膜厚け、第１及び第２の軟磁性膜２及び
４ボ静磁気的結合を行える範囲に選定される。例えば、
１００ＡＢ至数μｍ程度の厚みが良い。又、非磁性薄膜
３の材質は、第１及び第２の軟磁性Ｍ２及び４と熱拡散
を生じない材料が選定される。例えば、Ｔｉ、ＴａＳＭ
ｏ等の導電性材料５ｉ０２、Ａｌｔ０３．５ｉｌＮ、等
の絶縁性材料が良い。

一方、第２の軟磁性膜４の厚みは、第１の軟磁性膜２の
厚み及び飽和磁化に応じて決定される。

即ち、第２の軟磁性膜の厚みと飽和磁化のｓ−ｂ：、第
１の軟磁性膜の厚みと飽和磁化の積に、はぼ等しくなる
様に設定することが、おおよその目安となる。

ここまでの製造工程において、第２の軟磁性膜４の磁化
は、溝５の長手方向（ｙ軸方向）に揃えられる。これ位
、該磁化が溝５の直線方向（Ｘ軸方向）に向こうとすれ
ば、溝５によって形成され発生し、その反磁界が増大す
るためである。従って、第２の軟磁性膜４の磁化を溝５
の直線方向に、より安定に揃えるためには、多数の溝５
のピッチを小さくするか、溝５の深さを大きくすること
により、Ｘ軸方向の反磁界を大きく設定すれば良い。

又、第２の軟磁性膜４の磁化は、溝５の直線方向（ｙ軸
方向）に揃っているなめ、第２の軟磁性膜４のｙ軸方向
の両端には、磁荷が発生する。該磁荷祉、第１の軟磁性
ｓ２のｙ軸方向の両端に負符号の磁荷を誘起し、第１の
軟磁性膜２の磁化を第２の軟磁性ＦＩＸ４の磁化の向き
と反平行に励磁する。即ち、第１の軟磁性膜２の磁化は
、第２の軟磁性膜４の磁化と同様、ｙ軸方向に揃えられ
、かつ、その方向で安定となる。

続いての工程として、第１及び第２の軟磁性膜２及び４
０ＩＩ！ｉ層体を所定の時間及び温度の条件下でアニー
ル処理する。アニール処理の条件は、第１の軟磁性膜２
の材質に応じて選定される。即ち、アモルファス軟磁性
体を採用するなら、その結晶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°Ｃ）以下のアニール温度が望ましい。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
うのが望ましい。これは、＠１及び第２の軟磁性膜２及
び４の酸化に伴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、第１の軟磁性膜２の磁化は
溝５の直線方向（ｙ軸方向）に揃えられているため、ｙ
軸方向に磁化容易軸Ｅ　−Ａ　％　Ｘ軸方向に磁化困難
軸を有する一軸異方性が生成される。

続いての工程として、第２の軟磁性膜４を工。

チング等により除去する。これは、第１図（ｂ）に示す
如く、非磁性薄膜３と同時に一括してエツチングして、
第１の軟磁性膜２のみを残しても良い。

以上、述べた工程で、コア形状に対して、所定の方向に
磁化容易軸Ｅ、Ａを有する軟磁性膜が完成する。

尚、第１図では、第２の軟磁性膜４に凹凸（溝）を形成
する際、予め、非磁性薄膜３に多数の溝５を形成し、該
溝５の凹凸を第２の軟磁性膜４に転写しているが、第２
図に示す概略斜視図の如く、第２の軟磁性膜４に直接、
多数の直線状の溝５を形成しても良い。第２図において
も、第１図を用いて説明した全つく同様の製造工程を経
ることにより、第１の軟磁性膜２には、溝５の直線方向
（ｙ軸方向）と平行な磁化容易軸Ｅ、Ａを有する一軸異
方性を生成できる。第１図の場合は、非磁性薄膜３の膜
）！ｙが、溝５の深さによっても規定されるのに対し、
第２図においては、第２の軟磁性膜４上に溝５が形成さ
れるため、非磁性薄膜３の厚みに溝５による制限かない
。従って、非磁性薄膜３の膜厚を極めて薄く設定できる
ため、第１及び第２の軟磁性膜２及び４聞の静磁気的結
合を更に強固にできる特徴がある。しかも、第２図では
、スパッタリング又ｔｌＸ空蒸Ｎ等の手法を用いれは、
第１の軟磁性＃２、非磁性薄膜３、及び第２の軟磁性膜
４を同一真空系内で、連続して成膜できるため、第１図
に示した場合よりも、製造工程が簡単になる。

更に、本発明を適用するに好適な軟磁性膜のコア形状を
第３図に示す。第３図は馬蹄形の曲線状磁束通路を有す
る軟磁性膜のコアを示し、第３図（ａ）はその平面図、
第３図（ｂ）は、第３図（ωのＡ−λ断面を示す図であ
る。図において、基体１上に第１の軟磁性Ｔａ２、非磁
性薄膜３、第２の軟磁性膜４が順次積層され、馬蹄形の
コア形状に加工されている。第２の軟磁性膜４の表面に
は、曲線状の磁束通路と直交する方向に多数の直線状の
溝５が形成されている。

ここまでの製造工程において、第２の軟磁性膜４は、溝
５の直交方向に対して、大きな反磁界を有するため、そ
の磁化は、溝５の直線方向に揃えられろ。即ち、第２の
軟磁性膜４の磁化は曲線状コアの全域で、磁束通路に対
して直交方向に揃えられる。更に、第１の軟磁性膜２の
磁化も、第２の軟磁性膜４との静磁気的結合により、磁
束通路と直交する方向に固定される。かかる状態で第１
図を用いて説明したと同様のアニール処理を施すことに
より、第１の軟磁性膜２には、曲線状コアの全域で信号
磁束の通路と直交した磁化容易軸が形成される。その後
、第２の軟磁性膜４を除去することにより、コア全域で
信号磁束の通路と直交した磁化容易を有する軟磁性膜が
完成する（図示せず）。

第３図においても、第２の軟磁性膜４上への凹凸の形成
方法として、第１図と同様、非磁性薄膜３に溝を形成し
、その凹凸を第２の軟磁性膜に転写しても良い。

（実施例） 以下、本発明の具体的な材料、アニール条件を第３図の
コア形状による実施例を用いて説明する。

第３図において、第１の軟磁性膜２として、０ｏ９０％
−’Ｉ’ａｌＯ％（ａｔ％）の組成から成るアモルファ
ス軟磁性膜を０．５μｍの厚みに、非磁性薄［３として
Ｔｉを０．０２μｍの厚みに、第２の軟磁性膜４として
Ｎｉ８２％−Ｆｅ１８％（ｗｔ％）の組成のパーマロイ
膜を１μｍの厚みにスパッタ法により連続して成膜した
。これ等の積層体をフォ）　ＩＪソグラフィ技術を用い
て、ｆ＠５０μｍを有する馬蹄形パターンに加工し、第
２の軟磁性膜の表面に、平均的ピッチ５μｍ１深さ０．
５μｍの多数の溝５を馬蹄形曲線と直交する方向に形成
した０ かかる軟磁性膜の積層体を真空中で２５０℃に昇温せし
め、この状態を４時間保持した。

上記、アニール工程の後、塩化第２鉄を主成分とするエ
ツチング溶液で、第２の軟磁性膜４を除失し、軟磁性膜
のコアパターンを完成させた。

この本発明による実施例の軟磁性膜の磁区を、ビッタ−
法により観察したところ、コアパターンの全域で、馬蹄
形曲線と直交する方向に磁壁が観察され、磁化容易軸が
磁束通路と直交方向に生成されていることが確認された
。更に、前記軟磁性膜のコア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、馬め６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、雑音か小さく、低周波から１０
Ｍ＆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。

（比較例） 尚、比較のため、上記本発明の実施例と全く同一のコア
パターンを有するが、本発明による製造工程を施してい
ない軟磁性膜を製作し、磁区観察を行ったところ、パタ
ーンの全域でバックリングドメイン等の不規則な磁壁の
並びが見られた。更に、本発明の実施例と同様の磁気変
換器を作製しなところ、数百ＫＨｚ以下の信号磁束周波
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、周波数が高くなるにつれ、信号
出力の急減が見られた。

（発明の効果） 以上説明した様に、本発明では、軟磁性膜のコアパター
ンを非磁性薄膜を介した軟磁性膜の多層構成とし、該軟
磁性膜の一方に形成された溝の直線方向に、他方の軟磁
性膜の磁化容易軸を形成できる。従って、コアパターン
上の信号磁束通路と直交する方向に該溝を形成しておく
ことにより、常に、信号磁束通路と直交する磁化容易軸
を有する軟磁性膜のコアパターンが製造できる。この結
果、軟磁性膜のコアパターンを一括大量製造する際の、
磁化容謳軸方向のズレな解消できるため、特性のバラツ
牛か極めて小さく、歩留の高い軟磁性膜が得られる。し
かも、溝は任意の方向に形成できるため、信号磁束の通
路と磁化容易軸とを常に直交させることができ、曲、ｉ
ｎのコアパターンであっても周波数特性の優れ、パルク
ツ１ウゼンノイズの少ない軟磁性膜が得られる。

更に、磁束通路となる軟磁性膜には、溝が形成されてい
ないため、溝の存在による磁気抵抗の増加及び信号磁束
の減衰を極めて小さくできる。

説明するための概略斜視図、第２図は、本発明の他の実
施例を説明するための概ＶＪ斜視図、第３図（ａ）及び
（ｂ）は、本発明の更に他の実施例を説明するための平
面肉及び断面図である。

図において、１・・・基体、２・・・第１の軟磁性膜、
３・・・非磁性薄膜、４・・・第２の軟磁性膜、５・・
・溝。

１ｃｍ＋ｉ　−ｘｔＴＩｎ−＋−内Ｗ　　！ｊ第１図 １、基体 （ｂ） 第２図 ＩＰ １、基体 第３図 （ａ） １、基体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　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、前記第２の軟
   磁性膜の少なくとも一面に、前記第１の軟磁性膜を通る
   信号磁束の方向に直交する複数の溝を形成する工程と、
   前記第１及び第２の軟磁性膜をアニールする工程と、前
   記第２の軟磁性膜を除去する工程とを備えたことを特徴
   とする軟磁性膜の製造方法。