JPS63164406A

JPS63164406A - 磁気ヘツド極片用薄膜磁性層

Info

Publication number: JPS63164406A
Application number: JP62288619A
Authority: JP
Inventors: ナンシー・ジエーン・ジユブ; テイモシイ・マーチン・リース
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1987-11-17
Publication date: 1988-07-07
Also published as: EP0273195A2; DE3786245D1; EP0273195B1; DE3786245T2; EP0273195A3; US4752344A

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】Ａ、産業上の利用分野本発明は、改良された磁気薄膜およびその製造方法に係
り、より詳しくは、ニッケルー鉄と酸化アルミニウムと
の組成物からなる耐摩耗性の単−居、および同時スパッ
タリングによるその調製方法に関する。この組成物より
なる単一層は、磁気ヘッド極片用に適している。

Ｂ、従来技術磁気ヘッド極片用の材料は、特定の磁気的特性および機
械的特性を有することが望ましい。磁気ヘッドの磁気的
性能を最大にするためには、高い透磁率と低い保磁力を
有することが望ましい。磁気媒体との頻繁な摩擦接触に
よる磁気特性の劣化を防止するためには、高い耐摩耗性
を何することが望ましい。内部応力は、磁気薄膜のもう
一つの重要な機械的特性である。磁気薄膜の引張内部応
力または圧縮内部応力が高いと、座屈（バックリング）
、ひび割れ（クラッキング）などによる機械的保全性の
喪失、すなわち下側にある磁気ヘツド基材への接着力の
喪失が起こる可能性がある。

また、使用材料が製造し易いことも望ましい。たとえば
、一連の複数の蒸着段階ではなくその場での一回処理で
付着できるなら、磁気薄膜の製造費が減少する。また、
磁気薄膜をその場での一回処理でエツチングしてたやす
くパターン付けし極片にすることができる場合にも、製
造費は減少する。

磁気ヘッド用極片はいくつかの材料から製造されてきた
が、それぞれの材料には特有の欠点がある。

ニッケルと鉄の合金（以下ではＮｉＦｅと示すことにす
る。）から磁気ヘッド用極片が製造できることが知られ
ている。ＮｉＦｅは、一般に充分な磁気特性を示すが、
磁気媒体との接触により摩耗を受は易いことがわかって
おり、したがって、極片に使用するとき持久性に欠ける
。ＮｉＦｅの何種かの改良で、耐摩耗性が増加している
。

ＮｉＦｅのこのような改良の一つは、層状の酸化アルミ
ニウム（以下ではＡｌ２Ｏ２と示すことにする。）を加
えることである。より具体的に言うと、ＮｆＦｅとＡ（
１ｚＯ３の層を交互に重ねた積層体から極片を作る。蒸
着またはスパッタ付着によって、これらの層を磁気ヘッ
ド基材上に形成される。

ＮｉＦｅだけから製造した磁気薄膜に比べて、こうした
積層構造は、耐摩耗性と磁気特性が若干改良された極片
をもたらす。しかし、この積層構造は、磁気薄膜の内部
応力があまり改良されず、また極片の製造が容易ではな
い。ＮｉＦｅとＡ　Ｑ　２０３の交互の層は互いに異な
るエッチャントを必要とするので、同じエツチング処理
によって容易にパターン付けすることができない。また
、交互に厄を付着する必要があるので、層状構造の付着
が難しい。

Ｎｉ　ＦｅとＡｌ２Ｏ２の粒子を混合することによって
ＮｉＦｅを改良し、高温焼成とその後の圧延によってそ
れらを磁気薄膜に形成することも提案されている。その
ような磁気薄膜は、その後、磁気媒体ヘッドに接着する
。ＮｉＦｅだけから作られ゛た磁気薄膜に比べて、その
結果得られる磁気薄膜　′は、耐摩耗性が若干改善され
てはいるものの、この技術は薄膜の製造には応用できな
い。

したがって、磁気特性の劣化なしに耐摩耗性の改善をも
たらす磁気薄膜を作成することおよびそのような磁気薄
膜の製造方法が望まれている。さらに、磁気薄膜が内部
応力および製造容易性という上記の特徴を有することも
望ましい。

Ｃ０発明の目的とその実現手段本発明の主目的は、磁気ヘッド極片用に適するように磁
気薄膜を改良すること、およびそのような磁気薄膜の製
造方法を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、磁気ヘッド極片用に適する
ように磁気薄膜の耐摩耗性を増加させること、およびそ
のような磁気薄膜の製造方法を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、磁気ヘッド極片用に適する
磁気薄膜の耐摩耗性を、その磁気的特性を劣化させずに
増加させること、およびそのような磁気薄膜の製造方法
を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、磁気ヘッド極片用に適する
磁気薄膜の耐摩耗性を、そのすぐれた機械的保全性をも
たらす応力特性を実現させながら増加させること、およ
びそのような磁気薄膜の製造方法を提供することである
。

本発明のもう一つの目的は、磁気ヘッド極片用に適する
磁気薄膜の耐摩耗性を、その製造容易性を実現させなが
ら、増加させること、およびそのような磁気薄膜の製造
方法を提供することである。

本発明の以上およびその他の目的は、同時スパッタリン
グによりＮｉＦｅとＡｆｉｚＯ３との組成物か　　　゛
らなる単相の磁気薄膜を形成することによって達成され
る。磁気膜層は、１個の２相スパツタリング・ターゲッ
トからまたは別々のＮｉＦｅおよびＡｌ２Ｏ２のスパッ
タリング・ターゲットから同時スパッタすることができ
る。

Ｄ、実施例本明細書中で説明する発明は、第１図を参照しなから以
下で説明するような薄膜磁気ヘッドで有用である。非磁
性基材１０が極片１１を支持している。絶縁層１２およ
びブロック１３で表わされる導電体パターンを含むコイ
ル構造が、極片１１の上に形成される。第２の極片１４
が絶縁層１２によって極片１１から隔置され、２枚の極
片は、絶縁層によって形成される変換ギャップを取り囲
んでいる。

ｍ戊（Ｎ　Ｉ　Ｆ　ｅ　）　ｌ−ｘ　（Ａ　Ｑ２０３）　ｘ
合金の機械的および磁気的特性は、ＮｉＦｅおよびＡｌ
２Ｏ３の構造および比率を変化させることによって変更
できる。このようにして、この合金製磁気薄膜の材料特
性が磁気ヘッド用極片用に適するようにすることができ
る。たとえば、単一相構造は耐摩耗性の改善をもたらす
。こうした単一相構造は、本明細書の後段で論じるよう
に、Ｎ　ｉ　Ｆ　ｅと１１゜０３の同時スパッタリング
によって作成できる。また、Ａ　Ｑ　２０３の比率が増
すにつれて、材料の耐摩耗性が向上し、磁気特性は低下
する。Ａ　Ｑ　２０３が約５０原子百分率を越すと、こ
の組成物は、磁気ヘッド極片用に必要な磁気特性の著し
い低下を示す。

従って、本発明の好ましい実施例では、（Ｎ　１Ｆｅ）
　ｌ−ｘ　（Ａｌ２Ｏ３）ｘのＸは０．５以下である。

単純なＮｉＦｅや積層Ｎ１Ｆｅ−Ａ　Ｑ　２０３の磁気
薄膜に比べて、上記の好ましい実施例の単一相構造およ
び組成物は、耐摩耗性のすぐれた磁気薄膜をもたらす。

また、単一、相組、成定で上記のＮｉＦｅとＡｌ２Ｏ３
の比率を維持すると、積ＷＩＮ　ｉ　Ｆ　ｅ　−Ａ　Ｑ
２０３組成物が示す磁気特性に匹敵し、単純なＮｉＦｅ
合金の示す磁気特性よりすぐれた磁気特性がもたらされ
る。そのう、え、単一相組成物の方がその他の構造（す
なわち、積属構造）の組成物よりも、内部応力も少ない
。単一相の組成物中のＡα２０３の比率が増すにつれて
、内部応力が減少し、それにより磁気薄膜の機械的保全
性が改善される。基材は、フェライト、サファイアまた
はＴｉＣとＡα２０３の２相組成物など皿々の材料とす
ることができる。最後に、この単一相組成物は製造し易
い。付着は、−回の同時処理で行なわれる。その後の製
造段階中に同時エツチングを行なって、磁気薄膜を簡単
にパターン付けして極片にすることもできる。

単一相組成物中でＮｉＦｅと組み合わせると磁気薄膜の
改善をもたらす材料は、Ａｌ２Ｏ３だけではない。Ｎｉ
Ｆｅと金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、またはＮ
ｉＦｅと同時バッタしたとき分離析出しない金属と非金
属の任意の化合物からなる単一相組成物も適している。

ラザフォード後方散乱を利用して、分離析出が起こった
かどうかを判定することができる。同時スパッタリング
の間に化合物の分離析出が起こると、非金属成分がＮｉ
Ｆｅと反応するので、材料の磁気特性が低下する。たと
えば、Ｔａ２０５はＮｉＦｅと同時スパッタリングの間
に分離析出してＴａＯとなり、遊離した酸素がＮｉＦｅ
と反応する。非常に少量（２％未満）の遊離酸素があっ
ても、Ｎ　ｉ　Ｆ　ｅの磁気特性が著しく低下する。Ｎ
ｉＦｅと同時スパッタリングする間に分離析出する材料
としては、その他に５ｉ０２がある。理論上、Ｎ　ｉ　
Ｆ　ｅと同時スパッタリングした場合に（適性な条件の
もとで）分離析出しないとされている材料は、ＴｉＯ２
とＺｒＯ３である。したがって、上記の説明で、Ｔ　ｉ
２０とＺｒＯ２がＡｌ２Ｏ３の適当な代用物質となる。

製造方法同時スパッタリングなどＮｉＦｅとＡｌ２Ｏ３の同時何
首によって、（ＮｉＦｅ）１−ｘ（Ａｌ２Ｏ３）　ｘの
単一相組成物が製造できる。１個の２相スパツタリング
・ターゲットまたは各材料ごとに別々のスパッタリング
・ターゲットが使用できる。高周波ダイオードまたは高
周波マグネトロン・スパッタリング・システムで、スパ
ッターリングが実行できる。適当なスパッタリング・シ
ステムを、第２図に示す。ターゲット２１を装着するた
めのターゲット電極２０が、真空室２２内部に配置され
ている。ターゲット電極２ｏに隣接しそれに対向して、
基材電極２４が固定されている。基材電極２４の上に、
基材２５を置く。電極の後ろ側でのスプリアス（擬似）
・スパッ９１Ｊ　７グを防止するために、電極の周囲と
後方部分を接地シールド２６と２７で囲む。

次に、適当なスパッタリング条件の例を説明する。パー
キン・エルマ（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ　）社の高周
波ダイオード式プレーナ・スパッタリング・システムで
、フェライト基材上にＮｉＦｅとＡ　Ｑ　２０３の厚さ
２ミリの単一層組成物を同時スパッタした。

高純度ＮｉＦｅと、高純度Ａｌ２Ｏ３の２個の別々のス
パッタリング・ターゲットを用いた。スパッタリング・
ターゲットは、基材パレットの上方約２．５インチの所
に設置した。パレットの回転速度を約５ｒｐｍに設定し
て、１回転ごとに磁気薄膜の単一層が数層だけ付着（蒸
着あるいは成長）されるようにした。高周波基材に最高
２００ボルトのバイアスを印加し、スパッタリング・シ
ステムのガス圧を５ないし２５ミリトルの間で変化させ
、その温度を平衡にさせた。付着している間、温度は約
摂氏２００度にしか達しなかった。合計２キロワツトの
電力を供給するように、高周波発電機を設定した。各材
料の所期の付着速度をもたらすように、ターゲット間で
電力を分割した。もし、これらの条件で□ ＮｉＦｅとＡ　Ｑ　２０３を別々にスパッタしたとする
と、付着速度はそれぞれ毎分約６０オングストロームお
よび約２０オングストロームになったはずである。単一
層組成物の実際に得られた付着速度は、毎分約５０オン
グストロームであった。充分な機械的および磁気的特性
を獲得するのに、付着後の後処理は不要であった。ラザ
フォード後方散乱で測定した所、単一層組成物は約１０
原子パーセントのＡｌ２Ｏ３を含有していた。

以上、本発明をその好ましい実施例および代りとなる実
施例に関連して説明してきたが、本発明の細部に様々な
変更を加えることができることは当業者なら理解できる
はずである。たとえば、スパッタリング環境内に過剰の
酸素が存在すると、それが付着された単一層組成物中に
取り込まれることが知られている。したがって、Ａｌ２
Ｏ３をスパッタリング・ターゲットで使用しているもの
の、上記説明での磁気薄膜の最終組成は、実際には（Ｎ
　Ｉ　Ｆ　ｅ　）　ｔ−ｘ　（Ａ　Ｑ２０ｔ）　ｘでよ
い。ただし２は３以上である。また、前述のように、他
の材料をＡｌ１ｚ０３の代りに使う場合にも、同様の変
更が生じることがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの一実施例の断面
図、第２図は本発明に係る薄膜磁気層の製造方法が適用され
るスパッタリング装置の断面図である。１０・・・・基材、１１．１４・・・・薄膜磁気極片、
２１・・・・ターゲット、２５・・・・基材、２６．２
７Ｏ・・・シールド。出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション代理人　　弁理士　　岡　　１）　次　　生（外１名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＮｉＦｅと、析出物を生じさせることなくＮｉＦ
ｅと同時蒸着可能な金属および非金属から成る化合物と
、から成る組成物の単一相である磁気ヘッド極片用薄膜
磁性層。
（２）前記化合物がＡｌ＿２Ｏ＿３である第（１）項記
載の磁気ヘッド極片用薄膜磁性層。
（３）前記Ａｌ＿２Ｏ＿３の濃度が５０原子パーセント
以下である第（２）項記載の磁気ヘッド極片用薄膜磁性
層。
（４）前記化合物がＴｉＯ＿２である第（１）項記載の
磁気ヘッド極片用薄膜磁性層。
（５）前記化合物がＺｒＯ＿２である第（１）項記載の
磁気ヘッド極片用薄膜磁性層。