JP4011355B2 - 軟磁性膜および薄膜磁気ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟磁性膜に関し、特に、薄膜磁気ヘッドの磁極に利用されることができる軟磁性膜に関する。
【０００２】
なお、本明細書中では、合金の組成は原子％に基づき表記されるものとする。
【０００３】
【従来の技術】
例えばＦｅＣｏＮ合金層は広く知られる。このＦｅＣｏＮ合金層では、比較的に高い飽和磁束密度（２．４Ｔ程度）が確立されることができる。しかも、こういったＦｅＣｏＮ合金層がＮｉＦｅ強磁性層上に積層されると、ＦｅＣｏＮ合金層中で良好な磁気異方性は確立されることができる（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ ｖｏｌ．３６ 第２５０６頁〜第２５０８頁 ２０００年）。ＮｉＦｅ強磁性層上のＦｅＣｏＮ合金層はいわゆる高飽和磁束密度の軟磁性膜として機能することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）に組み込まれる書き込み用の薄膜磁気ヘッドでは、上部磁極や下部磁極の飽和磁束密度が高められることが望まれる。飽和磁束密度が高められると、薄膜磁気ヘッドの書き込みギャップでは強いギャップ磁界すなわち書き込み磁界は形成されることができる。書き込み磁界の増強は一層の記録密度の向上に大いに貢献することができる。高飽和磁束密度の軟磁性膜が求められる。
【０００５】
前述のＦｅＣｏＮ合金層が例えば薄膜磁気ヘッドの上部磁極に利用されてもよい。しかしながら、このＦｅＣｏＮ合金層では、磁気異方性の確立にあたってＮｉＦｅ強磁性層の下地層が利用される。したがって、上部磁極と非磁性ギャップ層との間にはＮｉＦｅ強磁性層が挟み込まれる。ＮｉＦｅ強磁性層の飽和磁束密度は１．１Ｔ程度であることから、たとえＦｅＣｏＮ合金層が利用されても、期待されるとおりに書き込み磁界は強められることができない。
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、薄膜磁気ヘッドの書き込み磁界の増強に大いに貢献することができる軟磁性膜を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、強磁性原子を含む非磁性下地上に積層される強磁性層を備えることを特徴とする軟磁性膜が提供される。
【０００８】
強磁性原子を含む非磁性下地上で強磁性層が積層されると、強磁性層では一軸磁気異方性が確立される。強磁性層の軟磁性は確立される。しかも、強磁性層の下地は磁性を有する必要はない。したがって、軟磁性膜の適用範囲は広げられることができる。
【０００９】
強磁性原子はＦｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくともいずれか１種であればよい。非磁性下地はＮｉＦｅ合金であればよい。こういった非磁性下地はＡｌ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含んでもよい。例えばＮｉＦｅ合金に２５原子％以上の濃度でＣｒが添加されると、ＮｉＦｅ合金は完全に非磁性化することができる。
【００１０】
強磁性層は、ＦｅおよびＣｏの少なくともいずれか１種を含む合金であればよい。合金はＦｅＣｏ合金であればよい。こういった合金は高い飽和磁束密度を有する。ＦｅＣｏ合金はＯ、ＮおよびＣの少なくともいずれか１種をさらに含んでもよく、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含んでもよい。
【００１１】
以上のような軟磁性膜は、例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった磁気記録媒体駆動装置で磁気情報の書き込みにあたって用いられる薄膜磁気ヘッドの磁極に利用されることができる。こういった薄膜磁気ヘッドは、下部磁極と、下部磁極上に積層される非磁性層と、非磁性層上に積層されて、強磁性原子を含む非磁性下地層と、非磁性下地層上に積層されて、強磁性原子を含む上部磁極とを備えればよい。非磁性下地層上に積層される上部磁極は本発明に係る軟磁性膜を構成する。こういった薄膜磁気ヘッドは、例えばＨＤＤに組み込まれるヘッドスライダに搭載されればよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１３】
図１は磁気記録媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は、例えば平たい直方体の内部空間を区画する箱形の筐体本体１２を備える。収容空間には、記録媒体としての１枚以上の磁気ディスク１３が収容される。磁気ディスク１３はスピンドルモータ１４の回転軸に装着される。スピンドルモータ１４は、例えば７２００ｒｐｍや１００００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１３を回転させることができる。筐体本体１２には、筐体本体１２との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバー（図示せず）が結合される。
【００１４】
収容空間には、垂直方向に延びる支軸１５回りで揺動するキャリッジ１６がさらに収容される。このキャリッジ１６は、支軸１５から水平方向に延びる剛体の揺動アーム１７と、この揺動アーム１７の先端に取り付けられて揺動アーム１７から前方に延びる弾性サスペンション１８とを備える。周知の通り、弾性サスペンション１８の先端では、いわゆるジンバルばね（図示せず）の働きで浮上ヘッドスライダ１９は片持ち支持される。浮上ヘッドスライダ１９には、磁気ディスク１３の表面に向かって弾性サスペンション１８から押し付け力が作用する。磁気ディスク１３の回転に基づき磁気ディスク１３の表面で生成される気流の働きで浮上ヘッドスライダ１９には浮力が作用する。弾性サスペンション１８の押し付け力と浮力とのバランスで磁気ディスク１３の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ１９は浮上し続けることができる。
【００１５】
こうした浮上ヘッドスライダ１９の浮上中に、キャリッジ１６が支軸１５回りで揺動すると、浮上ヘッドスライダ１９は半径方向に磁気ディスク１３の表面を横切ることができる。こうした移動に基づき浮上ヘッドスライダ１９は磁気ディスク１３上の所望の記録トラックに位置決めされる。このとき、キャリッジ１６の揺動は例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）といったアクチュエータ２１の働きを通じて実現されればよい。周知の通り、複数枚の磁気ディスク１３が筐体本体１２内に組み込まれる場合には、隣接する磁気ディスク１３同士の間で１本の揺動アーム１７に対して２つの弾性サスペンション１８が搭載される。
【００１６】
図２は浮上ヘッドスライダ１９の一具体例を示す。この浮上ヘッドスライダ１９は、平たい直方体に形成されるＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ（アルチック）製のスライダ本体２２と、このスライダ本体２２の空気流出端に接合されて、読み出し書き込みヘッド２３を内蔵するＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）製のヘッド素子内蔵膜２４とを備える。スライダ本体２２およびヘッド素子内蔵膜２４には、磁気ディスク１３に対向する媒体対向面すなわち浮上面２５が規定される。磁気ディスク１３の回転に基づき生成される気流２６は浮上面２５に受け止められる。
【００１７】
浮上面２５には、空気流入端から空気流出端に向かって延びる２筋のレール２７が形成される。各レール２７の頂上面にはいわゆるＡＢＳ（空気軸受け面）２８が規定される。ＡＢＳ２８では気流２６の働きに応じて前述の浮力が生成される。ヘッド素子内蔵膜２４に埋め込まれた読み出し書き込みヘッド２３は、後述されるように、ＡＢＳ２８で前端を露出させる。ただし、ＡＢＳ２８の表面には、読み出し書き込みヘッド２３の前端に覆い被さるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）保護膜が形成されてもよい。なお、浮上ヘッドスライダ１９の形態はこういった形態に限られるものではない。
【００１８】
図３に詳細に示されるように、読み出し書き込みヘッド２３は、渦巻きコイルパターン３１で生起される磁界を利用して磁気ディスク１３に情報を記録する誘導書き込みヘッド素子３２を備える。この誘導書き込みヘッド素子３２は本発明に係る薄膜磁気ヘッドとして機能する。電流の供給に応じて渦巻きコイルパターン３１で磁界が生成されると、渦巻きコイルパターン３１の中心を貫通する磁性コア３３内で磁束流は伝わる。渦巻きコイルパターン３１は例えばＣｕといった導電金属材料で構成されればよい。
【００１９】
図４を併せて参照すると明らかなように、磁性コア３３は、例えば、渦巻きコイルパターン３１の中心位置から浮上面２５に向かって前方に延び、前端で浮上面２５に臨む下部磁極３４および上部磁極３５を備える。下部磁極３４には、浮上面２５に隣接して渦巻きコイルパターン３１の外側で磁極本体層３４ａの表面から立ち上がる前方磁極片３４ｂと、渦巻きコイルパターン３１の中心位置で磁極本体層３４ａの表面から立ち上がる後方磁極片３４ｃとが形成される。前方磁極片３４ｂの頂上面と後方磁極片３４ｃの頂上面とは１平坦面３６内に規定される。下部磁極３４は例えばＮｉＦｅから構成されればよい。
【００２０】
下部磁極３４上には、平坦面３６に沿って広がる非磁性層３７が積層される。この非磁性層３７は、浮上面２５で露出する前端から後方に向かって広がる。非磁性層３７上には、強磁性原子を含む非磁性下地層３８がさらに積層される。非磁性下地層３８の表面には上部磁極３５の先端が受け止められる。こうして非磁性下地層３８は非磁性層３７とともに下部磁極３４および上部磁極３５の間に挟み込まれる。下部磁極３４および上部磁極３５の間には書き込みギャップが形成される。ただし、下部磁極３４および上部磁極３５の間には非磁性下地層３８のみが挟み込まれてもよい。
【００２１】
非磁性下地層３８は、例えば２５原子％以上の濃度でＣｒを含むＮｉＦｅ合金で構成されればよい。その他、非磁性下地層３８の形成にあたって、例えばＦｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくともいずれか１種から選択される強磁性原子に基づき合金が生成されてもよい。このとき、合金には、例えばＡｌ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種から選択される非磁性原子がさらに混ぜ合わせられる。こういった非磁性原子の働きで合金の非磁性化は実現されればよい。
【００２２】
上部磁極３５は、非磁性下地層３８上に積層される強磁性層３５ａと、渦巻きコイルパターン３１の中心位置から前方に延びて、少なくとも前端で強磁性層３５ａに受け止められる磁極本体層３５ｂとを備える。強磁性層３５ａで上部磁極３５は下部磁極３４に向き合わせられる。上部磁極３５の後端は渦巻きコイルパターン３１の中心位置で下部磁極３４の後方磁極片３４ｃに接続される。
【００２３】
強磁性層３５ａは例えばＦｅＣｏ合金で構成されればよい。ＦｅＣｏ合金にはＯ、ＮおよびＣの少なくともいずれか１種が添加されてもよい。ＦｅＣｏ合金には、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種がさらに添加されてもよい。その他、強磁性層３５ａは、少なくともＦｅやＣｏといった強磁性原子を含む合金で構成されてもよい。こういった強磁性層３５ａは、後述されるように、前述の非磁性下地層３８上で軟磁性および高い飽和磁束密度（例えば２．４Ｔ程度以上）を示す。その一方で、磁極本体層３５ｂは例えばＮｉＦｅから構成されればよい。
【００２４】
図４に示されるように、読み出し書き込みヘッド２３は、磁気抵抗効果（ＭＲ）素子４１を利用して磁気ディスク１３から磁気情報を読み取る読み出しヘッド４２をさらに備える。周知の通り、ＭＲ素子４１は上下１対のシールド層４３、４４に挟み込まれる。上下シールド層４３、４４の間で読み出しギャップは規定される。上下シールド層４３、４４は例えばＦｅＮやＮｉＦｅといった磁性材料から構成されればよい。ＭＲ素子４１には巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子やトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子が用いられることができる。
【００２５】
この読み出し書き込みヘッド２３では、図４に示されるように、誘導書き込みヘッド素子３２の下部磁極３４と読み出しヘッド４２の上シールド層４３との間に均一な厚みの非磁性層４５が挟み込まれる。この非磁性層４５の働きで下部磁極３４は上シールド層４３から磁気的に分離される。非磁性層４５は例えばＡｌ2 Ｏ3 から構成されればよい。ただし、誘導書き込みヘッド素子３２の下部磁極３４は読み出しヘッド４２の上シールド層４３を兼ねてもよい。
【００２６】
いま、誘導書き込みヘッド素子３２で渦巻きコイルパターン３１に電流が供給されると、渦巻きコイルパターン３１で磁界が生起される。渦巻きコイルパターン３１の中心から上部磁極３５や下部磁極３４を通じて磁束流は伝わる。磁束流は、非磁性層３７および非磁性下地層３８を迂回しながら上部磁極３５と下部磁極３４との間を行き交う。こうして浮上面２５から漏れ出る磁束流に基づき書き込み磁界すなわち記録磁界は生成される。この書き込み磁界は、浮上面２５に対向する磁気ディスク１３を磁化する。
【００２７】
特に、こういった誘導書き込みヘッド素子３２では、上部磁極３５の先端で高い飽和磁束密度は確立される。したがって、誘導書き込みヘッド素子３２の書き込みギャップでは強いギャップ磁界すなわち書き込み磁界は形成されることができる。こうして書き込み磁界が強められると、磁気ディスク１３には、高い保磁力を有する素材が使用されることができる。その結果、単位面積当たりに一層多くの記録トラックは配置されることができる。磁気記録密度の向上は実現されることができる。
【００２８】
次に誘導書き込みヘッド素子３２の製造方法を簡単に説明する。この製造にあたって予めアルチック製のウェハー（図示せず）上には、周知の方法に従って、上下シールド層４３、４４や上下シールド層４３、４４の間で例えばＡｌ2 Ｏ3 に埋め込まれるＭＲ素子４１が作り込まれる。図５に示されるように、最終的にＭＲ素子４１は基準平面５１まで削り込まれる。この削り込みで削り代５２は削り落とされる。こうした削り込みの結果、基準平面５１すなわち浮上面２５でＭＲ素子４１は露出する。
【００２９】
上シールド層４３上には、下部磁極３４や渦巻きコイルパターン３１が形成される。平坦化研磨処理の結果、前方磁極片３４ｂおよび後方磁極片３４ｃの頂上面は平坦面３６で露出する。平坦面３６上には、例えば図６に示されるように、非磁性層３７および非磁性下地層３８が相次いで積層形成される。こういった積層形成にあたって例えばスパッタリングが用いられればよい。非磁性下地層３８上には続いて例えばＡｌ2 Ｏ3 といった非磁性膜の盛り上がり５３が形成される。その後、こういった盛り上がり５３や非磁性下地層３８上にフォトレジスト膜５４は形成される。このフォトレジスト膜５４には、上部磁極３５の形状を象った空間５５が規定される。
【００３０】
その後、空間５５内で強磁性層３５ａが積層形成される。こういった強磁性層３５ａの積層形成にあたってスパッタリングが用いられる。スパッタリングのターゲットには、例えば、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮ、ＦｅＣｏＡｌＯ、その他のＣｏＦｅ合金が用いられればよい。いわゆる公転成膜が実施されると、非磁性下地層３８上で成膜される強磁性層３５ａでは公転方向に沿って磁化容易軸が確立されることができる。
【００３１】
公転成膜では、図７に示されるように、ウェハー５６すなわち非磁性下地層３８は例えば回転台５７上に搭載される。回転台５７が回転すると、非磁性下地層３８は任意の円軌道上を移動する。図８から明らかなように、シールド板５８に形成される貫通孔５９の働きで、円軌道上の所定位置すなわちスパッタリングのターゲット６１の真下を通過するたびに非磁性下地層３８にはスパッタ粒子が降り注ぐ。こうしてスパッタ粒子は空間５５内で非磁性下地層３８や非磁性膜の盛り上がり５３上に堆積していく。非磁性下地層３８上の強磁性層３５ａでは移動方向に沿って磁化容易軸ＥＳは確立される。こうして非磁性下地層３８上で強磁性層３５ａの軟磁性は確立される。
【００３２】
その後、空間５５内で強磁性層３５ａ上に磁極本体層３５ｂは積層形成される。この積層形成には例えばスパッタリングが用いられればよい。こうして空間５５内には、渦巻きコイルパターン３１の中心位置から基準平面５１に向かって延びる上部磁極３５は形成される。
【００３３】
その後、図９に示されるように、上部磁極３５にはトリミング処理が施される。トリミング処理にあたって上部磁極３５上にはフォトレジスト膜６３が形成される。例えばイオンミルに基づき、幅狭な上部磁極３５ａ、３５ｂ、非磁性下地層３８、非磁性層３７および下部磁極３４は削り出される。こうして誘導書き込みヘッド素子３２はウェハー上に作り込まれる。誘導書き込みヘッド素子３２は最終的に例えばＡｌ2 Ｏ3 といった非磁性膜で覆われればよい。その後、前述のように削り代５２が削り落とされると、誘導書き込みヘッド素子３２は完成する。
【００３４】
本発明者は、前述の強磁性層３５ａの磁界特性を検証した。検証に先立って本発明者はＮｉＦｅ合金に基づき非磁性下地層を準備した。ＮｉＦｅ合金の非磁性化にあたって非磁性原子すなわちＣｒ原子が添加された。図１０に示されるように、２５原子％以上の濃度でＣｒ原子がＮｉＦｅ合金中に添加されると、ＮｉＦｅ合金は完全に非磁性化されることが確認された。飽和磁束密度（Ｂｓ）の測定にあたって試料振動型磁力計（ＶＳＭ）が使用された。測定対象すなわちＮｉＦｅ合金層は８００ｋＡ／ｍの磁場に曝された。
【００３５】
続いて、本発明者は、前述のような公転成膜に基づきＮｉ61Ｆｅ14Ｃｒ25合金非磁性下地層上にＦｅ68.6Ｃｏ29.4Ａｌ0.4 Ｏ1.6 合金強磁性層を形成した。非磁性下地層は、ガラス製基板の表面に形成される膜厚５ｎｍのＴｉ膜上に成膜された。非磁性下地層の膜厚は２ｎｍに設定された。強磁性層の成膜にあたって、スパッタリングのターゲットには、Ｆｅ70Ｃｏ30合金粉末とＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）粉末との混合焼結体が用いられた。アルミナの配合率は０．１〜３．０原子％に設定された。スパッタリングはＡｒガス雰囲気下で実施された。チャンバ内の圧力は０．１〜１．０Ｐａに設定された。投入電力密度は１．０〜１０．０×１０-4Ｗ／ｍ2 に設定された。ターゲットと基板との距離は９０〜１８０ｍｍに設定された。こうして下地層上には膜厚３００ｎｍの強磁性層が形成された。スパッタリング中、基板は水で冷却された。こうしてＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層上に形成されたＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層のＢＨ曲線は検証された。図１１から明らかなように、このＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層では一軸磁気異方性が確立されることが確認された。
【００３６】
このとき、本発明者は、比較例に係る２種類の強磁性層を用意した。第１比較例では、膜厚５ｎｍのＴｉ膜上に直接に膜厚３００ｎｍのＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層が成膜された。第２比較例では、膜厚５ｎｍのＴｉ膜と膜厚３００ｎｍのＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層との間に膜厚２ｎｍのＮｉ80Ｆｅ20合金強磁性下地層が挟み込まれた。第１比較例に係る強磁性層では、図１２から明らかなように、等方的な磁気特性が確認された。したがって、ＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層の働きでＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層では一軸磁気異方性が確立されることが裏付けられた。その一方で、第２比較例に係る強磁性層では、図１３から明らかなように、前述と同様に一軸磁気異方性の確立が確認された。したがって、ＮｉＦｅ合金下地層が完全に非磁性化されたにも拘わらず、本実施形態に係るＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層では、ＮｉＦｅ合金強磁性下地層の場合と同様に一軸磁気異方性が確立されることが裏付けられた。ＮｉＦｅ合金強磁性下地層の働きでＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層の磁気異方性が確立されることは、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、ｖｏｌ．３６、２０００年、第２５０６頁〜第２５０８頁に開示される。
【００３７】
続いて、本発明者は、ＢＨ測定角度を変化させながら、ＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層上のＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層で飽和磁束密度Ｂｓおよび残留磁束密度Ｂｒを測定した。図１４から明らかなように、飽和磁束密度Ｂｓおよび残留磁束密度Ｂｒの比すなわちＢｓ／Ｂｒ値は磁化容易軸の方向で極大値を示すことが確認された。加えて、Ｂｓ／Ｂｒ値は磁化困難軸の方向で極小値を示すことが確認された。その後、本発明者は、ＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層の磁化容易軸に直交する方向にＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層に直流磁場を印加した。磁場の大きさは２４０ｋＡ／ｍに設定された。磁場の印加にあたってＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層は摂氏２８０度の高温環境下に置かれた。磁場の印加は３時間維持された。こうした高温環境下での磁場の印加後、再びＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層上のＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層で飽和磁束密度Ｂｓおよび残留磁束密度Ｂｒは測定された。図１５から明らかなように、一軸磁気異方性に変化は観察されなかった。その結果、ＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層の形成時に高温環境下で磁場が印加されなくても、前述の公転成膜に基づきＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層の一軸磁気異方性は確立されることが確認された。
【００３８】
さらに、本発明者は、前述と同様に、公転成膜に基づきＮｉ61Ｆｅ14Ｃｒ25合金非磁性下地層上にＦｅ65Ｃｏ35合金強磁性層を形成した。Ｆｅ65Ｃｏ35合金強磁性層の膜厚は３００ｎｍに設定された。ＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層上に形成されたＦｅＣｏ合金強磁性層のＢＨ曲線は検証された。図１６から明らかなように、このＦｅＣｏ合金強磁性層では一軸磁気異方性が確立されることが確認された。しかも、２．４５［Ｔ］といった高い飽和磁束密度は維持されることが確認された。
【００３９】
このとき、本発明者は、比較例に係る強磁性層を用意した。この比較例では、膜厚５ｎｍのＴｉ膜上に直接に膜厚３００ｎｍのＦｅＣｏ合金強磁性層が成膜された。このＦｅＣｏ合金強磁性層では、図１７から明らかなように、等方的な磁気特性が確認された。したがって、ＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層の働きでＦｅＣｏ合金強磁性層では一軸磁気異方性が確立されることが裏付けられた。なお、ＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層上に形成されたＦｅＣｏ合金強磁性層では、Ｔｉ膜の有無に拘わらず一軸磁気異方性の確立が確認された。
【００４０】
（付記１） 強磁性原子を含む非磁性下地上に積層される強磁性層を備えることを特徴とする軟磁性膜。
【００４１】
（付記２） 付記１に記載の軟磁性膜において、前記強磁性原子はＦｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくともいずれか１種であることを特徴とする軟磁性膜。
【００４２】
（付記３） 付記２に記載の軟磁性膜において、前記非磁性下地はＮｉＦｅ合金であることを特徴とする軟磁性膜。
【００４３】
（付記４） 付記２に記載の軟磁性膜において、前記非磁性下地はＡｌ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする軟磁性膜。
【００４４】
（付記５） 付記４に記載の軟磁性膜において、前記非磁性下地は２５原子％以上の濃度でＣｒを含むことを特徴とする軟磁性膜。
【００４５】
（付記６） 付記１〜５のいずれかに記載の軟磁性膜において、前記強磁性層は、ＦｅおよびＣｏの少なくともいずれか１種を含む合金であることを特徴とする軟磁性膜。
【００４６】
（付記７） 付記６に記載の軟磁性膜において、前記合金はＦｅＣｏ合金であることを特徴とする軟磁性膜。
【００４７】
（付記８） 付記７に記載の軟磁性膜において、前記ＦｅＣｏ合金はＯ、ＮおよびＣの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする軟磁性膜。
【００４８】
（付記９） 付記８に記載の軟磁性膜において、前記ＦｅＣｏ合金はＡｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする軟磁性膜。
【００４９】
（付記１０） 付記７に記載の軟磁性膜において、前記ＦｅＣｏ合金はＡｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする軟磁性膜。
【００５０】
（付記１１） 下部磁極と、下部磁極上に積層される非磁性層と、非磁性層上に積層されて、強磁性原子を含む非磁性下地層と、非磁性下地層上に積層されて、強磁性原子を含む上部磁極とを備えることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５１】
（付記１２） 付記１１に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記強磁性原子はＦｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくともいずれか１種であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５２】
（付記１３） 付記１２に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記非磁性下地層はＮｉＦｅ合金であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５３】
（付記１４） 付記１２に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記非磁性下地層はＡｌ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５４】
（付記１５） 付記１４に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記非磁性下地層は２５原子％以上の濃度でＣｒを含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５５】
（付記１６） 付記１１に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記強磁性層は、ＦｅおよびＣｏの少なくともいずれか１種を含む合金であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５６】
（付記１７） 付記１６に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記合金はＦｅＣｏ合金であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５７】
（付記１８） 付記１７に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記ＦｅＣｏ合金はＯ、ＮおよびＣの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５８】
（付記１９） 付記１８に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記ＦｅＣｏ合金はＡｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５９】
（付記２０） 付記１７に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記ＦｅＣｏ合金はＡｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、軟磁性膜は薄膜磁気ヘッドの書き込み磁界の増強に大いに貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の内部構造を概略的に示す平面図である。
【図２】 一具体例に係る浮上ヘッドスライダの構造を概略的に示す拡大斜視図である。
【図３】 本発明に係る薄膜磁気ヘッドすなわち誘導書き込みヘッド素子の構造を概略的に示す拡大平面図である。
【図４】 図３の４−４線に沿った部分断面図である。
【図５】 下部磁極や渦巻きコイルパターンの形成工程を概略的に示すウェハーの部分断面図である。
【図６】 上部磁極の形状を象るフォトレジスト膜の様子を概略的に示すウェハーの部分断面図である。
【図７】 いわゆる工程成膜に基づき非磁性下地層上に強磁性層を成膜する工程を概略的に示すスパッタリングの概念図である。
【図８】 いわゆる工程成膜に基づき確立される磁気異方性の概念を概略的に示すウェハーの拡大平面図である。
【図９】 図６の９−９線に沿った断面図に対応し、上部磁極のトリミング処理を概略的に示す図である。
【図１０】 ＮｉＦｅ合金に添加されるＣｒの含有量と飽和磁束密度との関係を示すグラフである。
【図１１】 本発明に係るＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層すなわち軟磁性膜のＢＨヒステリシスを表すグラフである。
【図１２】 第１比較例に係るＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層のＢＨヒステリシスを表すグラフである。
【図１３】 第２比較例に係るＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層（軟磁性膜）のＢＨヒステリシスを表すグラフである。
【図１４】 成膜後のＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層で、飽和磁束密度に対する残留磁束密度の比率とＢＨ測定角度との関係を示すグラフである。
【図１５】 高温環境下で磁場に曝された後に、ＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層で、飽和磁束密度に対する残留磁束密度の比率とＢＨ測定角度との関係を示すグラフである。
【図１６】 本発明に係るＦｅＣｏ合金強磁性層すなわち軟磁性膜のＢＨヒステリシスを表すグラフである。
【図１７】 比較例に係るＦｅＣｏ合金強磁性層のＢＨヒステリシスを表すグラフである。
【符号の説明】
３２ 薄膜磁気ヘッドとしての誘導書き込みヘッド素子、３４ 下部磁極、３５ 上部磁極、３５ａ 軟磁性膜としての強磁性層、３７ 非磁性層、３８ 非磁性下地（層）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟磁性膜に関し、特に、薄膜磁気ヘッドの磁極に利用されることができる軟磁性膜に関する。
【０００２】
なお、本明細書中では、合金の組成は原子％に基づき表記されるものとする。
【０００３】
【従来の技術】
例えばＦｅＣｏＮ合金層は広く知られる。このＦｅＣｏＮ合金層では、比較的に高い飽和磁束密度（２．４Ｔ程度）が確立されることができる。しかも、こういったＦｅＣｏＮ合金層がＮｉＦｅ強磁性層上に積層されると、ＦｅＣｏＮ合金層中で良好な磁気異方性は確立されることができる（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ ｖｏｌ．３６ 第２５０６頁〜第２５０８頁 ２０００年）。ＮｉＦｅ強磁性層上のＦｅＣｏＮ合金層はいわゆる高飽和磁束密度の軟磁性膜として機能することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）に組み込まれる書き込み用の薄膜磁気ヘッドでは、上部磁極や下部磁極の飽和磁束密度が高められることが望まれる。飽和磁束密度が高められると、薄膜磁気ヘッドの書き込みギャップでは強いギャップ磁界すなわち書き込み磁界は形成されることができる。書き込み磁界の増強は一層の記録密度の向上に大いに貢献することができる。高飽和磁束密度の軟磁性膜が求められる。
【０００５】
前述のＦｅＣｏＮ合金層が例えば薄膜磁気ヘッドの上部磁極に利用されてもよい。しかしながら、このＦｅＣｏＮ合金層では、磁気異方性の確立にあたってＮｉＦｅ強磁性層の下地層が利用される。したがって、上部磁極と非磁性ギャップ層との間にはＮｉＦｅ強磁性層が挟み込まれる。ＮｉＦｅ強磁性層の飽和磁束密度は１．１Ｔ程度であることから、たとえＦｅＣｏＮ合金層が利用されても、期待されるとおりに書き込み磁界は強められることができない。
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、薄膜磁気ヘッドの書き込み磁界の増強に大いに貢献することができる軟磁性膜を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、強磁性原子を含む非磁性下地上に積層される強磁性層を備えることを特徴とする軟磁性膜が提供される。
【０００８】
強磁性原子を含む非磁性下地上で強磁性層が積層されると、強磁性層では一軸磁気異方性が確立される。強磁性層の軟磁性は確立される。しかも、強磁性層の下地は磁性を有する必要はない。したがって、軟磁性膜の適用範囲は広げられることができる。
【０００９】
強磁性原子はＦｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくともいずれか１種であればよい。非磁性下地はＮｉＦｅ合金であればよい。こういった非磁性下地はＡｌ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含んでもよい。例えばＮｉＦｅ合金に２５原子％以上の濃度でＣｒが添加されると、ＮｉＦｅ合金は完全に非磁性化することができる。
【００１０】
強磁性層は、ＦｅおよびＣｏの少なくともいずれか１種を含む合金であればよい。合金はＦｅＣｏ合金であればよい。こういった合金は高い飽和磁束密度を有する。ＦｅＣｏ合金はＯ、ＮおよびＣの少なくともいずれか１種をさらに含んでもよく、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含んでもよい。
【００１１】
以上のような軟磁性膜は、例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった磁気記録媒体駆動装置で磁気情報の書き込みにあたって用いられる薄膜磁気ヘッドの磁極に利用されることができる。こういった薄膜磁気ヘッドは、下部磁極と、下部磁極上に積層される非磁性層と、非磁性層上に積層されて、強磁性原子を含む非磁性下地層と、非磁性下地層上に積層されて、強磁性原子を含む上部磁極とを備えればよい。非磁性下地層上に積層される上部磁極は本発明に係る軟磁性膜を構成する。こういった薄膜磁気ヘッドは、例えばＨＤＤに組み込まれるヘッドスライダに搭載されればよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１３】
図１は磁気記録媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は、例えば平たい直方体の内部空間を区画する箱形の筐体本体１２を備える。収容空間には、記録媒体としての１枚以上の磁気ディスク１３が収容される。磁気ディスク１３はスピンドルモータ１４の回転軸に装着される。スピンドルモータ１４は、例えば７２００ｒｐｍや１００００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１３を回転させることができる。筐体本体１２には、筐体本体１２との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバー（図示せず）が結合される。
【００１４】
収容空間には、垂直方向に延びる支軸１５回りで揺動するキャリッジ１６がさらに収容される。このキャリッジ１６は、支軸１５から水平方向に延びる剛体の揺動アーム１７と、この揺動アーム１７の先端に取り付けられて揺動アーム１７から前方に延びる弾性サスペンション１８とを備える。周知の通り、弾性サスペンション１８の先端では、いわゆるジンバルばね（図示せず）の働きで浮上ヘッドスライダ１９は片持ち支持される。浮上ヘッドスライダ１９には、磁気ディスク１３の表面に向かって弾性サスペンション１８から押し付け力が作用する。磁気ディスク１３の回転に基づき磁気ディスク１３の表面で生成される気流の働きで浮上ヘッドスライダ１９には浮力が作用する。弾性サスペンション１８の押し付け力と浮力とのバランスで磁気ディスク１３の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ１９は浮上し続けることができる。
【００１５】
こうした浮上ヘッドスライダ１９の浮上中に、キャリッジ１６が支軸１５回りで揺動すると、浮上ヘッドスライダ１９は半径方向に磁気ディスク１３の表面を横切ることができる。こうした移動に基づき浮上ヘッドスライダ１９は磁気ディスク１３上の所望の記録トラックに位置決めされる。このとき、キャリッジ１６の揺動は例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）といったアクチュエータ２１の働きを通じて実現されればよい。周知の通り、複数枚の磁気ディスク１３が筐体本体１２内に組み込まれる場合には、隣接する磁気ディスク１３同士の間で１本の揺動アーム１７に対して２つの弾性サスペンション１８が搭載される。
【００１６】
図２は浮上ヘッドスライダ１９の一具体例を示す。この浮上ヘッドスライダ１９は、平たい直方体に形成されるＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ（アルチック）製のスライダ本体２２と、このスライダ本体２２の空気流出端に接合されて、読み出し書き込みヘッド２３を内蔵するＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）製のヘッド素子内蔵膜２４とを備える。スライダ本体２２およびヘッド素子内蔵膜２４には、磁気ディスク１３に対向する媒体対向面すなわち浮上面２５が規定される。磁気ディスク１３の回転に基づき生成される気流２６は浮上面２５に受け止められる。
【００１７】
浮上面２５には、空気流入端から空気流出端に向かって延びる２筋のレール２７が形成される。各レール２７の頂上面にはいわゆるＡＢＳ（空気軸受け面）２８が規定される。ＡＢＳ２８では気流２６の働きに応じて前述の浮力が生成される。ヘッド素子内蔵膜２４に埋め込まれた読み出し書き込みヘッド２３は、後述されるように、ＡＢＳ２８で前端を露出させる。ただし、ＡＢＳ２８の表面には、読み出し書き込みヘッド２３の前端に覆い被さるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）保護膜が形成されてもよい。なお、浮上ヘッドスライダ１９の形態はこういった形態に限られるものではない。
【００１８】
図３に詳細に示されるように、読み出し書き込みヘッド２３は、渦巻きコイルパターン３１で生起される磁界を利用して磁気ディスク１３に情報を記録する誘導書き込みヘッド素子３２を備える。この誘導書き込みヘッド素子３２は本発明に係る薄膜磁気ヘッドとして機能する。電流の供給に応じて渦巻きコイルパターン３１で磁界が生成されると、渦巻きコイルパターン３１の中心を貫通する磁性コア３３内で磁束流は伝わる。渦巻きコイルパターン３１は例えばＣｕといった導電金属材料で構成されればよい。
【００１９】
図４を併せて参照すると明らかなように、磁性コア３３は、例えば、渦巻きコイルパターン３１の中心位置から浮上面２５に向かって前方に延び、前端で浮上面２５に臨む下部磁極３４および上部磁極３５を備える。下部磁極３４には、浮上面２５に隣接して渦巻きコイルパターン３１の外側で磁極本体層３４ａの表面から立ち上がる前方磁極片３４ｂと、渦巻きコイルパターン３１の中心位置で磁極本体層３４ａの表面から立ち上がる後方磁極片３４ｃとが形成される。前方磁極片３４ｂの頂上面と後方磁極片３４ｃの頂上面とは１平坦面３６内に規定される。下部磁極３４は例えばＮｉＦｅから構成されればよい。
【００２０】
下部磁極３４上には、平坦面３６に沿って広がる非磁性層３７が積層される。この非磁性層３７は、浮上面２５で露出する前端から後方に向かって広がる。非磁性層３７上には、強磁性原子を含む非磁性下地層３８がさらに積層される。非磁性下地層３８の表面には上部磁極３５の先端が受け止められる。こうして非磁性下地層３８は非磁性層３７とともに下部磁極３４および上部磁極３５の間に挟み込まれる。下部磁極３４および上部磁極３５の間には書き込みギャップが形成される。ただし、下部磁極３４および上部磁極３５の間には非磁性下地層３８のみが挟み込まれてもよい。
【００２１】
非磁性下地層３８は、例えば２５原子％以上の濃度でＣｒを含むＮｉＦｅ合金で構成されればよい。その他、非磁性下地層３８の形成にあたって、例えばＦｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくともいずれか１種から選択される強磁性原子に基づき合金が生成されてもよい。このとき、合金には、例えばＡｌ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種から選択される非磁性原子がさらに混ぜ合わせられる。こういった非磁性原子の働きで合金の非磁性化は実現されればよい。
【００２２】
上部磁極３５は、非磁性下地層３８上に積層される強磁性層３５ａと、渦巻きコイルパターン３１の中心位置から前方に延びて、少なくとも前端で強磁性層３５ａに受け止められる磁極本体層３５ｂとを備える。強磁性層３５ａで上部磁極３５は下部磁極３４に向き合わせられる。上部磁極３５の後端は渦巻きコイルパターン３１の中心位置で下部磁極３４の後方磁極片３４ｃに接続される。
【００２３】
強磁性層３５ａは例えばＦｅＣｏ合金で構成されればよい。ＦｅＣｏ合金にはＯ、ＮおよびＣの少なくともいずれか１種が添加されてもよい。ＦｅＣｏ合金には、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種がさらに添加されてもよい。その他、強磁性層３５ａは、少なくともＦｅやＣｏといった強磁性原子を含む合金で構成されてもよい。こういった強磁性層３５ａは、後述されるように、前述の非磁性下地層３８上で軟磁性および高い飽和磁束密度（例えば２．４Ｔ程度以上）を示す。その一方で、磁極本体層３５ｂは例えばＮｉＦｅから構成されればよい。
【００２４】
図４に示されるように、読み出し書き込みヘッド２３は、磁気抵抗効果（ＭＲ）素子４１を利用して磁気ディスク１３から磁気情報を読み取る読み出しヘッド４２をさらに備える。周知の通り、ＭＲ素子４１は上下１対のシールド層４３、４４に挟み込まれる。上下シールド層４３、４４の間で読み出しギャップは規定される。上下シールド層４３、４４は例えばＦｅＮやＮｉＦｅといった磁性材料から構成されればよい。ＭＲ素子４１には巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子やトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子が用いられることができる。
【００２５】
この読み出し書き込みヘッド２３では、図４に示されるように、誘導書き込みヘッド素子３２の下部磁極３４と読み出しヘッド４２の上シールド層４３との間に均一な厚みの非磁性層４５が挟み込まれる。この非磁性層４５の働きで下部磁極３４は上シールド層４３から磁気的に分離される。非磁性層４５は例えばＡｌ2 Ｏ3 から構成されればよい。ただし、誘導書き込みヘッド素子３２の下部磁極３４は読み出しヘッド４２の上シールド層４３を兼ねてもよい。
【００２６】
いま、誘導書き込みヘッド素子３２で渦巻きコイルパターン３１に電流が供給されると、渦巻きコイルパターン３１で磁界が生起される。渦巻きコイルパターン３１の中心から上部磁極３５や下部磁極３４を通じて磁束流は伝わる。磁束流は、非磁性層３７および非磁性下地層３８を迂回しながら上部磁極３５と下部磁極３４との間を行き交う。こうして浮上面２５から漏れ出る磁束流に基づき書き込み磁界すなわち記録磁界は生成される。この書き込み磁界は、浮上面２５に対向する磁気ディスク１３を磁化する。
【００２７】
特に、こういった誘導書き込みヘッド素子３２では、上部磁極３５の先端で高い飽和磁束密度は確立される。したがって、誘導書き込みヘッド素子３２の書き込みギャップでは強いギャップ磁界すなわち書き込み磁界は形成されることができる。こうして書き込み磁界が強められると、磁気ディスク１３には、高い保磁力を有する素材が使用されることができる。その結果、単位面積当たりに一層多くの記録トラックは配置されることができる。磁気記録密度の向上は実現されることができる。
【００２８】
次に誘導書き込みヘッド素子３２の製造方法を簡単に説明する。この製造にあたって予めアルチック製のウェハー（図示せず）上には、周知の方法に従って、上下シールド層４３、４４や上下シールド層４３、４４の間で例えばＡｌ2 Ｏ3 に埋め込まれるＭＲ素子４１が作り込まれる。図５に示されるように、最終的にＭＲ素子４１は基準平面５１まで削り込まれる。この削り込みで削り代５２は削り落とされる。こうした削り込みの結果、基準平面５１すなわち浮上面２５でＭＲ素子４１は露出する。
【００２９】
上シールド層４３上には、下部磁極３４や渦巻きコイルパターン３１が形成される。平坦化研磨処理の結果、前方磁極片３４ｂおよび後方磁極片３４ｃの頂上面は平坦面３６で露出する。平坦面３６上には、例えば図６に示されるように、非磁性層３７および非磁性下地層３８が相次いで積層形成される。こういった積層形成にあたって例えばスパッタリングが用いられればよい。非磁性下地層３８上には続いて例えばＡｌ2 Ｏ3 といった非磁性膜の盛り上がり５３が形成される。その後、こういった盛り上がり５３や非磁性下地層３８上にフォトレジスト膜５４は形成される。このフォトレジスト膜５４には、上部磁極３５の形状を象った空間５５が規定される。
【００３０】
その後、空間５５内で強磁性層３５ａが積層形成される。こういった強磁性層３５ａの積層形成にあたってスパッタリングが用いられる。スパッタリングのターゲットには、例えば、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮ、ＦｅＣｏＡｌＯ、その他のＣｏＦｅ合金が用いられればよい。いわゆる公転成膜が実施されると、非磁性下地層３８上で成膜される強磁性層３５ａでは公転方向に沿って磁化容易軸が確立されることができる。
【００３１】
公転成膜では、図７に示されるように、ウェハー５６すなわち非磁性下地層３８は例えば回転台５７上に搭載される。回転台５７が回転すると、非磁性下地層３８は任意の円軌道上を移動する。図８から明らかなように、シールド板５８に形成される貫通孔５９の働きで、円軌道上の所定位置すなわちスパッタリングのターゲット６１の真下を通過するたびに非磁性下地層３８にはスパッタ粒子が降り注ぐ。こうしてスパッタ粒子は空間５５内で非磁性下地層３８や非磁性膜の盛り上がり５３上に堆積していく。非磁性下地層３８上の強磁性層３５ａでは移動方向に沿って磁化容易軸ＥＳは確立される。こうして非磁性下地層３８上で強磁性層３５ａの軟磁性は確立される。
【００３２】
その後、空間５５内で強磁性層３５ａ上に磁極本体層３５ｂは積層形成される。この積層形成には例えばスパッタリングが用いられればよい。こうして空間５５内には、渦巻きコイルパターン３１の中心位置から基準平面５１に向かって延びる上部磁極３５は形成される。
【００３３】
その後、図９に示されるように、上部磁極３５にはトリミング処理が施される。トリミング処理にあたって上部磁極３５上にはフォトレジスト膜６３が形成される。例えばイオンミルに基づき、幅狭な上部磁極３５ａ、３５ｂ、非磁性下地層３８、非磁性層３７および下部磁極３４は削り出される。こうして誘導書き込みヘッド素子３２はウェハー上に作り込まれる。誘導書き込みヘッド素子３２は最終的に例えばＡｌ2 Ｏ3 といった非磁性膜で覆われればよい。その後、前述のように削り代５２が削り落とされると、誘導書き込みヘッド素子３２は完成する。
【００３４】
本発明者は、前述の強磁性層３５ａの磁界特性を検証した。検証に先立って本発明者はＮｉＦｅ合金に基づき非磁性下地層を準備した。ＮｉＦｅ合金の非磁性化にあたって非磁性原子すなわちＣｒ原子が添加された。図１０に示されるように、２５原子％以上の濃度でＣｒ原子がＮｉＦｅ合金中に添加されると、ＮｉＦｅ合金は完全に非磁性化されることが確認された。飽和磁束密度（Ｂｓ）の測定にあたって試料振動型磁力計（ＶＳＭ）が使用された。測定対象すなわちＮｉＦｅ合金層は８００ｋＡ／ｍの磁場に曝された。
【００３５】
続いて、本発明者は、前述のような公転成膜に基づきＮｉ61Ｆｅ14Ｃｒ25合金非磁性下地層上にＦｅ68.6Ｃｏ29.4Ａｌ0.4 Ｏ1.6 合金強磁性層を形成した。非磁性下地層は、ガラス製基板の表面に形成される膜厚５ｎｍのＴｉ膜上に成膜された。非磁性下地層の膜厚は２ｎｍに設定された。強磁性層の成膜にあたって、スパッタリングのターゲットには、Ｆｅ70Ｃｏ30合金粉末とＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）粉末との混合焼結体が用いられた。アルミナの配合率は０．１〜３．０原子％に設定された。スパッタリングはＡｒガス雰囲気下で実施された。チャンバ内の圧力は０．１〜１．０Ｐａに設定された。投入電力密度は１．０〜１０．０×１０-4Ｗ／ｍ2 に設定された。ターゲットと基板との距離は９０〜１８０ｍｍに設定された。こうして下地層上には膜厚３００ｎｍの強磁性層が形成された。スパッタリング中、基板は水で冷却された。こうしてＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層上に形成されたＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層のＢＨ曲線は検証された。図１１から明らかなように、このＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層では一軸磁気異方性が確立されることが確認された。
【００３６】
このとき、本発明者は、比較例に係る２種類の強磁性層を用意した。第１比較例では、膜厚５ｎｍのＴｉ膜上に直接に膜厚３００ｎｍのＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層が成膜された。第２比較例では、膜厚５ｎｍのＴｉ膜と膜厚３００ｎｍのＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層との間に膜厚２ｎｍのＮｉ80Ｆｅ20合金強磁性下地層が挟み込まれた。第１比較例に係る強磁性層では、図１２から明らかなように、等方的な磁気特性が確認された。したがって、ＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層の働きでＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層では一軸磁気異方性が確立されることが裏付けられた。その一方で、第２比較例に係る強磁性層では、図１３から明らかなように、前述と同様に一軸磁気異方性の確立が確認された。したがって、ＮｉＦｅ合金下地層が完全に非磁性化されたにも拘わらず、本実施形態に係るＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層では、ＮｉＦｅ合金強磁性下地層の場合と同様に一軸磁気異方性が確立されることが裏付けられた。ＮｉＦｅ合金強磁性下地層の働きでＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層の磁気異方性が確立されることは、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、ｖｏｌ．３６、２０００年、第２５０６頁〜第２５０８頁に開示される。
【００３７】
続いて、本発明者は、ＢＨ測定角度を変化させながら、ＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層上のＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層で飽和磁束密度Ｂｓおよび残留磁束密度Ｂｒを測定した。図１４から明らかなように、飽和磁束密度Ｂｓおよび残留磁束密度Ｂｒの比すなわちＢｓ／Ｂｒ値は磁化容易軸の方向で極大値を示すことが確認された。加えて、Ｂｓ／Ｂｒ値は磁化困難軸の方向で極小値を示すことが確認された。その後、本発明者は、ＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層の磁化容易軸に直交する方向にＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層に直流磁場を印加した。磁場の大きさは２４０ｋＡ／ｍに設定された。磁場の印加にあたってＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層は摂氏２８０度の高温環境下に置かれた。磁場の印加は３時間維持された。こうした高温環境下での磁場の印加後、再びＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層上のＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層で飽和磁束密度Ｂｓおよび残留磁束密度Ｂｒは測定された。図１５から明らかなように、一軸磁気異方性に変化は観察されなかった。その結果、ＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層の形成時に高温環境下で磁場が印加されなくても、前述の公転成膜に基づきＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層の一軸磁気異方性は確立されることが確認された。
【００３８】
さらに、本発明者は、前述と同様に、公転成膜に基づきＮｉ61Ｆｅ14Ｃｒ25合金非磁性下地層上にＦｅ65Ｃｏ35合金強磁性層を形成した。Ｆｅ65Ｃｏ35合金強磁性層の膜厚は３００ｎｍに設定された。ＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層上に形成されたＦｅＣｏ合金強磁性層のＢＨ曲線は検証された。図１６から明らかなように、このＦｅＣｏ合金強磁性層では一軸磁気異方性が確立されることが確認された。しかも、２．４５［Ｔ］といった高い飽和磁束密度は維持されることが確認された。
【００３９】
このとき、本発明者は、比較例に係る強磁性層を用意した。この比較例では、膜厚５ｎｍのＴｉ膜上に直接に膜厚３００ｎｍのＦｅＣｏ合金強磁性層が成膜された。このＦｅＣｏ合金強磁性層では、図１７から明らかなように、等方的な磁気特性が確認された。したがって、ＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層の働きでＦｅＣｏ合金強磁性層では一軸磁気異方性が確立されることが裏付けられた。なお、ＮｉＦｅＣｒ合金非磁性下地層上に形成されたＦｅＣｏ合金強磁性層では、Ｔｉ膜の有無に拘わらず一軸磁気異方性の確立が確認された。
【００４０】
（付記１） 強磁性原子を含む非磁性下地上に積層される強磁性層を備えることを特徴とする軟磁性膜。
【００４１】
（付記２） 付記１に記載の軟磁性膜において、前記強磁性原子はＦｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくともいずれか１種であることを特徴とする軟磁性膜。
【００４２】
（付記３） 付記２に記載の軟磁性膜において、前記非磁性下地はＮｉＦｅ合金であることを特徴とする軟磁性膜。
【００４３】
（付記４） 付記２に記載の軟磁性膜において、前記非磁性下地はＡｌ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする軟磁性膜。
【００４４】
（付記５） 付記４に記載の軟磁性膜において、前記非磁性下地は２５原子％以上の濃度でＣｒを含むことを特徴とする軟磁性膜。
【００４５】
（付記６） 付記１〜５のいずれかに記載の軟磁性膜において、前記強磁性層は、ＦｅおよびＣｏの少なくともいずれか１種を含む合金であることを特徴とする軟磁性膜。
【００４６】
（付記７） 付記６に記載の軟磁性膜において、前記合金はＦｅＣｏ合金であることを特徴とする軟磁性膜。
【００４７】
（付記８） 付記７に記載の軟磁性膜において、前記ＦｅＣｏ合金はＯ、ＮおよびＣの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする軟磁性膜。
【００４８】
（付記９） 付記８に記載の軟磁性膜において、前記ＦｅＣｏ合金はＡｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする軟磁性膜。
【００４９】
（付記１０） 付記７に記載の軟磁性膜において、前記ＦｅＣｏ合金はＡｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする軟磁性膜。
【００５０】
（付記１１） 下部磁極と、下部磁極上に積層される非磁性層と、非磁性層上に積層されて、強磁性原子を含む非磁性下地層と、非磁性下地層上に積層されて、強磁性原子を含む上部磁極とを備えることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５１】
（付記１２） 付記１１に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記強磁性原子はＦｅ、ＮｉおよびＣｏの少なくともいずれか１種であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５２】
（付記１３） 付記１２に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記非磁性下地層はＮｉＦｅ合金であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５３】
（付記１４） 付記１２に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記非磁性下地層はＡｌ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５４】
（付記１５） 付記１４に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記非磁性下地層は２５原子％以上の濃度でＣｒを含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５５】
（付記１６） 付記１１に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記強磁性層は、ＦｅおよびＣｏの少なくともいずれか１種を含む合金であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５６】
（付記１７） 付記１６に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記合金はＦｅＣｏ合金であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５７】
（付記１８） 付記１７に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記ＦｅＣｏ合金はＯ、ＮおよびＣの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５８】
（付記１９） 付記１８に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記ＦｅＣｏ合金はＡｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００５９】
（付記２０） 付記１７に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記ＦｅＣｏ合金はＡｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｄおよびＰｔの少なくともいずれか１種をさらに含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、軟磁性膜は薄膜磁気ヘッドの書き込み磁界の増強に大いに貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の内部構造を概略的に示す平面図である。
【図２】 一具体例に係る浮上ヘッドスライダの構造を概略的に示す拡大斜視図である。
【図３】 本発明に係る薄膜磁気ヘッドすなわち誘導書き込みヘッド素子の構造を概略的に示す拡大平面図である。
【図４】 図３の４−４線に沿った部分断面図である。
【図５】 下部磁極や渦巻きコイルパターンの形成工程を概略的に示すウェハーの部分断面図である。
【図６】 上部磁極の形状を象るフォトレジスト膜の様子を概略的に示すウェハーの部分断面図である。
【図７】 いわゆる工程成膜に基づき非磁性下地層上に強磁性層を成膜する工程を概略的に示すスパッタリングの概念図である。
【図８】 いわゆる工程成膜に基づき確立される磁気異方性の概念を概略的に示すウェハーの拡大平面図である。
【図９】 図６の９−９線に沿った断面図に対応し、上部磁極のトリミング処理を概略的に示す図である。
【図１０】 ＮｉＦｅ合金に添加されるＣｒの含有量と飽和磁束密度との関係を示すグラフである。
【図１１】 本発明に係るＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層すなわち軟磁性膜のＢＨヒステリシスを表すグラフである。
【図１２】 第１比較例に係るＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層のＢＨヒステリシスを表すグラフである。
【図１３】 第２比較例に係るＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層（軟磁性膜）のＢＨヒステリシスを表すグラフである。
【図１４】 成膜後のＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層で、飽和磁束密度に対する残留磁束密度の比率とＢＨ測定角度との関係を示すグラフである。
【図１５】 高温環境下で磁場に曝された後に、ＦｅＣｏＡｌＯ合金強磁性層で、飽和磁束密度に対する残留磁束密度の比率とＢＨ測定角度との関係を示すグラフである。
【図１６】 本発明に係るＦｅＣｏ合金強磁性層すなわち軟磁性膜のＢＨヒステリシスを表すグラフである。
【図１７】 比較例に係るＦｅＣｏ合金強磁性層のＢＨヒステリシスを表すグラフである。
【符号の説明】
３２ 薄膜磁気ヘッドとしての誘導書き込みヘッド素子、３４ 下部磁極、３５ 上部磁極、３５ａ 軟磁性膜としての強磁性層、３７ 非磁性層、３８ 非磁性下地（層）。
Claims (1)
- 下部磁極と、下部磁極上に積層される非磁性層と、非磁性層上に積層されて、非磁性のＮｉＦｅＣｒ合金で構成される非磁性下地層と、非磁性下地層上に積層されて、強磁性のＦｅＣｏ合金またはＦｅＣｏＡｌＯ合金で構成される強磁性層と、ＮｉＦｅ合金で構成されて、強磁性層の表面で広がって強磁性層と協働で上部磁極を形成する磁極本体層とを備えることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
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