JPS59139616A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は磁性薄膜の製造方法に係り、特にマグネトロン
スパッタ法により保磁力の小さい磁性薄膜を製造する方
法に関する。

〔従来技術〕

第１図に、薄膜磁気ヘッドの一種である磁気抵抗効果型
磁気ヘッドの媒体対向面近傍の構造を示すＯ 磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、一般に、セラミック基板
１上にスパッタ法などの薄膜形成技術を用いて、膜厚１
μｍ以上の磁性膜である下部シールド膜２、膜厚５００
Ａ以下の磁性膜である磁気抵抗膜３、導体膜４、膜厚１
μｍ以上の磁性膜である上部シールド膜５を積層して形
成される。

下部シールド膜２と磁気抵抗膜３、磁気抵抗膜３と上部
シールド膜５０間には、それぞれギャップを形成するた
めの絶縁膜６，７が形成されている。

このような薄膜磁気ヘッドの特性は、磁場中蒸着あるい
はスパッタ法により形成されるパーマロイよりなる前記
磁性膜２．３．５の磁気特性に著しく左右される。磁性
薄膜の磁気特性をもつとも端的に表す量は保磁力である
が、良好なヘッド特性を得るためには、シールド膜（磁
性膜）２，５の磁化容易軸方向の保磁力を少なくとも１
．ＱＯ’ｅ以下に、磁気抵抗膜３の容易軸方向の保磁力
を２．５６′ｅ　　以下に抑えなければならない。

パーマロイ膜をスパッタ法で形成する場合、保磁力に影
響なおよぼす因子としてアルゴンガス圧力があり、保磁
力を小さくするためには、アルゴンガス圧力を装置の能
力範囲内でなるべく低くする方が望ましい。これは、ス
パッタ中に膜中に吸蔵される活性な不純物ガス（例えば
酸素）の量が゛ｒルゴンガス圧の減少に伴って少なくな
るため、不純物ガスによる磁気特性の劣化が防止される
がらである。

ところで、通常の２極スパツタ装置では、１×１０−”
Ｔｏｒｒ　　以上のアルゴンガス圧力下でないと安定し
て放電が持続しないため、油拡散ポンプがダウンしない
ように主弁をほとんど閉じて排気速度が小さい状態で使
用しなければならず、残留ガス（酸素等の活性な不純物
ガス）による保磁力の増大か避けられない。すなわち、
１μｍ以上の膜の保磁力は通常１．０−、ｓ、ｏｏｏｅ
となり、このような高保磁力の膜は薄膜磁気ヘッド用磁
性膜として使用することはできない。

このようなｔｆ６Ｍを解決するため、２極スパツタ装置
において基板にバイアス電圧を印加し、基板表面をスパ
ッタエッチしながらスパッタを行う方法も知られている
が、この方法は膜厚が不均一になりやすく、特に、基板
周辺部の膜厚が極端に薄くなりやすいという大きな欠点
があるため、現在のところ実用化されるに至っていない
。

２極スパツタのようような欠点を除去し、１×１０　’
Ｔｏｒｒ　μ下の低アルゴンガス圧下でもスパッタでき
る方法としては、イオンビームスパッタ法、３極あるい
は４極スパツタ法が知られている。

このウチ、イオンビームスパッタ法は、ターゲットにイ
オンビームを照射してスパッタを行う方法であり、（１
）プラズマフリーの状態で膜を形成できるため、膜形成
中の基板表面温度を低く抑えることができる、（２）膜
形成条件の精密な制御が可能などの特徴を有するため、
スパッタ現象の解明や分析装置において大きな役割を果
してきた。しかしながら、大電流イオン源の開発が困難
なため膜形成速度が遅く、膜形成への応用はプラズマス
パッタ法に比べて著しく遅れている。

一方、プラズマ生成用電子供給源として熱電子放出用の
第３電極を付加した３極あるいは４極スパツタ法は、α
）フィラメントの寿命が短いため、装置の連続運転の障
害となる、？）フィラメントがら出る不純物が膜中に混
入し、膜の特性を変化させるという問題があり、今日で
はほとんど採用されていない。

マグネトロンスパッタ法は、ターゲット表面に平行な磁
界を印加することによりターゲットがら放出される高速
電子を偏向させ、基板衝突による基板加熱などの悪影響
を抑制すると同時に、アルゴンガスのイオン化に積極的
に利用する。そのため、５×ｌＯＴｏｒｒ　　程！の低
アルゴンガス圧下でも、ホトレジストなどの有機絶縁膜
上に高速で膜を形成することができ、薄膜磁気ヘッド用
磁性膜形成方法としでもっとも適した方法といえる。

しかしながら、発明者等が行った実験によると、通常の
マグネトロンスパッタ法で放電が持続する限界であるＩ
　Ｘ　１０　’Ｔｏｒｒ　　のアルゴンガス圧下でスパ
ッタを行っても、膜厚１μｍ以上のパーマ四イ・膜の保
磁力は０．３〜１．２　′０１３　の範囲で変動し、保
磁力を常に薄膜磁気ヘッド用磁性膜の実用的限界値であ
る１、０”Ｏｅ以下にすることは困難であることが判明
した。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の如き従来の欠点を改善するため
、Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ　　以下のアルゴンガス圧
下でマグネト四ンスバッタを行うことにより、１．０エ
ルステツド以下の保磁力を有する磁性膜を再現性よく得
ることのできる磁性薄膜の製造方法を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明は、マグネトロンスパ
ッタ法により磁性膜を形成する際ニ、ＩＸ　１０　’Ｔ
ｏｒｒ　　以上のアルゴンガス圧下で放電を開始し、そ
の後前記アルゴンガス圧をｌＸｌ０−８’ｌ’ｏｒｒ　
　以下にして放電を持続させることを特徴とする０ 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を第２〜６図を参照して説明す
る。

第２図は本実施例に用いるマグネトロン型スパッタリン
グ装置の概略図、第３図は、第１図に示すような磁気抵
抗効果型薄膜磁気ヘッド用シールド膜（パーマロイ膜）
２，５を第２図に示したマグネトロン型スパッタリング
装置により形成した時のペルジャー８内ガス圧力の経時
変化を示す。

磁性膜２．５を形成するには、まず洗浄済の基板１５を
ペルジャー（真空槽）８内の所定の場所に設置し、拡散
ポンプ１０によりＩ　Ｘ　１０　’Ｔｏｒｒまで排気す
る。その後、基板１５をヒルター１６により３５０°Ｃ
まで加熱して、トラップ１２により残留ガスを排出し、
ペルジャー８内のガス圧がｌＸｌ０　　Ｔｏｒｒ　　に
達した時点で基板１５の温度を３００°Ｃまで降下させ
、ペルジャー８内のガス圧がＩ　Ｘ　１０−８Ｔｏｒｒ
　　以上（本実施例においては第３図に示したように５
　Ｘ　Ｉ　Ｑ−８Ｔｏｒｒ　）になるＪ：つに：、７ｏ
−メータ１８を監視しつつアルゴンガスをガス導入口１
１から導入する（Ｔ工）。

次に、ターゲット１４表面を清浄化するため基板１５表
面に膜が被着しないようにシャッター１７を閉じたまま
でブリスパッタを行う。従来は第３図に破線ａで示した
ように、プリスパッタ後も同じアルゴンガス圧力下で放
電を持続させたまま、コイル１３により基板１５の表面
にｌ　ＯＯＯｅ　　の磁場を印加しながらシャッター１
７を開いて本スパッタに移行していた。本実施例におい
ては、第２図に実線すで示すように、シャッター１７を
開く前に、放電を持続させたままニードルバルブ１９を
操作してアルゴンガス圧を減少させ、ｌＸｌ０”Ｔｏ　
（ｒ　以下（本実施例においては第３図に示したように
２Ｘ１０　　Ｔｏｒｒ）の圧力下で基板１５表面にコイ
ル１３よりｌ　ＯＯ６’ｅ　　の磁場を印加しながらシ
ャッター１７を開いて本スパッタを開始しくＴ、）、膜
厚１μｍのパーマロイ膜を形成した。

本スパッタ終了後（Ｔ、）は、ペルジャーδ内を排気し
ながら、基板１５の冷却を行い、基板温度が５０°Ｃ以
下になった時点でペルジャー８外へ取出した。

なお、本実施例のように放電しやすいアルゴンガス圧下
（ｌ　Ｘ　Ｉ　Ｏ’Ｔｏｒｒ以上）で一旦放電を起こさ
せれば、その後アルゴンガス圧を低下させても、放電は
持続することが判明した。

第４図は、８１　Ｎｉ　−１９Ｆｅパーマロイ薄膜を形
成する際の本スパッタ中のアルゴンガス圧力と、形成さ
れた当該薄膜の容易軸保磁力との関係を示す。第４図中
ａは従来のアルゴンガス圧力下で、ｂは本実施例のアル
ゴンガス圧力下で形成したパーマロイ膜の特性を示す。

第４図より、本実施例の如＜　、ｌ　Ｘ　１０　　Ｔｏ
ｒｒ以下のアルゴンガス圧下で形成したパーマロイ薄膜
の容易軸保磁力は小さく、基板間の特性のバラツキ幅Ｃ
を考慮しても常に１．０″Ｏ゛θ以下になること、また
バラツキ幅Ｃが小さいことがわかる。一方、従来のよう
に、ＩＸ　１０　”Ｔｏｒｒ　以上のアルゴンガス圧下
で形成したパーマロイ薄膜の容易軸保磁力は大きく、基
板間のバラツキ幅ｄも大きいため、すべての膜の保磁力
を１．０’Ｏｅ以下に抑えることは困難であることがわ
かる。

第す図は、算４図に示したパーマロイ膜における異方性
分散角（α９０）とアルゴンガス圧力の関係を示す。第
５図中ａは、従来のアルゴンガス圧力下で、ｂは本実施
例のアルゴンガス圧力下で形成したパーマロイ膜の異方
性分散角を示す。

第５図より、本実施例による方法で形成したパーマロイ
膜の異方性分散角は、従来法により形成されたパーマロ
イ膜の異方性分散角と比較して小さく、かつ基板間の異
方性分散角のバラツキ幅ｅも従来法によるバラツキ幅ｆ
に比べて小さく、磁気特性の良好な磁性膜を再現性よく
得られることがわかる。

第６図は、Ｓｉｎ、　　よりなる１μｍの磁気ギャップ
６．７と膜厚０．０５μｍのパーマロイ磁気抵抗膜３、
膜厚０．２ｐｍのｆｉｔ導体膜４、膜厚１μｍのシール
ド膜２，５を備えた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドで磁
気ディスク上に記録した孤立反転磁化状態を再生した波
形の半値幅（相対値）と、前記膜厚１μｍのシールド膜
２．５の容易軸保磁力との関係を示す。第６図より、容
易軸保磁力の大きさが１．　Ｏ’Ｏｅ以下では再生波形
の半値幅に大差は見られないが、１．０″Ｏ′ｅ以上で
は半値幅が増大し、シールド膜の機能が十分に発揮され
ていないことがわかる。このような半値幅の増大は、高
密度記録された情報を再生する際にヘッド出力の低下、
従ってＳ／Ｎ比の低下をもたらすもので好ましくないこ
とが確認された。

なお、上記実施例においては、高透磁率磁性材料よりな
るシールド膜としてＦｅ　−Ｎｔ金合金パーマロイ）膜
を形成する場合について述べたが、同様の効果は高透磁
率材料として知られているＦｅ−Ｎｉ−Ｍｏ、Ｆｅ−Ａ
、１−８ｉ、Ｆｅ−Ｂ、　Ｃｏ−Ｔｉ。

およびＣｏ　−Ｆｅ　−Ｂなどの非晶質合金膜において
も認められることが確認された。

また、上記実施例においては磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘ
ッドについて述べたが、同様の効果は誘導型薄膜磁気ヘ
ッドにおいても認められることがｌ認された。

このように、マグネトロン型スパッタリング装置を用い
てユ×ユＱ　”Ｔｏｒｒ以下のアルゴンガス圧力下で形
成された磁性薄膜は、保磁力が常に１、　ｏ　６ｅ以下
であるばかりでなく分散角も小さい。

更に、同方法により形成された磁性膜を有する薄膜磁気
ヘッドを用いると、高密度記録された情報をもＳ／Ｎ比
を低下させることなく再生することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、Ｉ　ＸＩＯ’Ｔ
ｏｒｒ　以下のアルゴンガス圧力下でマグネトロンスパ
ッタを行うことができ、保磁力の小さい磁性膜を再現性
よく製造することができ、製造歩留りを向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの媒体対向面近
傍の構造を示す斜視図、第２図は本発明に用いるマグネ
トロン型スパッタ装置の構成概略を示す図、第３図は本
発明の一実施例における（ルジャー内ガス圧力の経時変
化を示す図、第４図はペルジャー内のアルゴンガス圧力
と該アルゴンガス圧力下で形成されるパーマ四イ薄膜の
容易軸保磁力との関係を示す図、第５図はペルジャー内
のアルゴンガス圧力と該アルゴンガス圧力下で形成され
るパーマ四イ薄膜の分散角との関係を示す図、第６図は
磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドのシールド膜の容易軸保
磁力と、該ヘッドにおける再生波形の半値幅との関係を
示す図である。 ａ：従来法におけるアルゴンガス圧力、ｂ：本発明にお
けるアルゴンガス圧力、Ｔ工：　アルゴンガス導入時間
、Ｔ２：　　本スパッタ開始時間、Ｔ８：本スパッタ終
了時間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. α）マグネトロンスパッタ法により磁性薄膜を形成する
   際に、Ｉ　Ｘ　１’　０−８Ｔｏｒｒ　以上のアルゴン
   ガス圧力下で放電を開始し、その後前記アルゴンガス圧
   力をＩ　Ｘ　１０　’Ｔｏｒｒ　　以下にして前記放電
   を持続させることを特徴とする磁性薄膜の製造方法。