(57)【要約】    【課題】  磁気ヘッド浮上面保護膜の薄膜化を推進するため、珪素薄膜を使用しないで、密着性を保ち、かつ、イオン入射によるリード/ライト素子へのデッドレーヤ形成を極力排除した炭素薄膜のみからなる浮上面保護膜をもつ磁気ヘッド及びその製造方法を提供すること。    【解決手段】  磁気ヘッド浮上面保護膜は、炭素薄膜を備えて成り、前記浮上面保護膜の磁気素子側に接する最下層が、隣接する他の層を構成する炭素薄膜に比較し質量密度を低くしていることを特徴とする。また、その製造方法は、イオン蒸着装置において、イオン源からダクトを介して成膜室に引き出されるイオン流の被処理基板への入射角時間制御蒸着、エネルギー時間制御蒸着を特徴とする。【選択図】  図１
2006107607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気素子部を含む磁気ヘッドスライダの空気支持面に形成された浮上面保護膜が、炭素薄膜の多層構造を備えて成り、前記浮上面保護膜の磁気素子側に接する最下層が、隣接する他の層を構成する炭素薄膜に比較し質量密度を低くしていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
磁気素子部を含む磁気ヘッドスライダの空気支持面に形成された浮上面保護膜が、炭素薄膜を備えて成り、前記浮上面保護膜の質量密度が浮上面保護膜最上面に向かって増加することを特徴とした磁気ヘッド。
【請求項３】
前記浮上面保護膜の最上面を構成する炭素原子の質量密度が２．５〜３．４ｇ・ｃｍ−３であり、前記浮上面保護膜の磁気素子側に接する最下面を構成する炭素原子の質量密度が１．５〜２．４ｇ・ｃｍ−３となることを特徴とした請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記浮上面保護膜の最上層の厚さが２．５〜４６．５オングストロームであり、前記浮上面保護膜の磁気素子側に接する最下層の厚さが３．５〜４７．５オングストロームとすることを特徴とした請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記浮上面保護膜の最上面を構成する炭素原子の原子間距離が、前記浮上面保護膜の磁気素子側に接する最下面を構成する炭素原子の原子間距離より必ず小さな値とすることを特徴とした請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記浮上面保護膜の最上面を構成する炭素原子のＳＰ３結合比率が、磁気素子側に接する最下面を構成する炭素原子のＳＰ３結合比率より必ず大きな値となることを特徴とした請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
基材に磁気素子部を形成する磁気素子部形成工程と、前記基材表面と前記磁気素子表面に保護膜を形成する保護膜形成工程とを有する磁気ヘッドの製造方法であって、
前記保護膜形成工程における保護膜の形成を炭素イオンによる蒸着で行うとき、前記基材表面と前記磁気素子表面への炭素イオン入射角度において、蒸着開始時の入射角度より蒸着終了時の入射角度が必ず大きくなることを特徴とした磁気ヘッドの製造方法。
【請求項８】
基材に磁気素子部を形成する磁気素子部形成工程と、前記基材表面と前記磁気素子表面に保護膜を形成する保護膜形成工程とを有する磁気ヘッドの製造方法であって、
前記保護膜形成工程における保護膜の形成を炭素イオンによる蒸着で行うとき、蒸着開始時は前記基材表面と前記磁気素子表面の水平方向に近い低入射角度で蒸着を開始し、その後法線方向に近い高入射角度で蒸着を終了することを特徴とした磁気ヘッドの製造方法。
【請求項９】
基材に磁気素子部を形成する磁気素子部形成工程と、前記基材表面と前記磁気素子表面に保護膜を形成する保護膜形成工程とを有する磁気ヘッドの製造方法であって、
前記保護膜形成工程における保護膜の形成を炭素イオンによる蒸着で行うとき、蒸着開始から任意の時間照射する炭素イオンのエネルギーに対して、任意の時間終了後に引き続き連続して照射する炭素イオンのエネルギーが必ず大きな値とすることを特徴とした磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
基材に磁気素子部を形成する磁気素子部形成工程と、前記基材表面と前記磁気素子表面に保護膜を形成する保護膜形成工程とを有する磁気ヘッドの製造方法であって、
前記保護膜形成工程における保護膜の形成を炭素イオンによる蒸着で行うとき、蒸着開始から任意の時間照射する炭素イオンのエネルギー（Ｅ１）に対して、任意の時間終了後に引き続き連続して照射する炭素イオンのエネルギー（Ｅ２）が、それぞれ、０電子ボルト≦Ｅ１＜５０電子ボルト、５０電子ボルト≦Ｅ２≦２００電子ボルトとすることを特徴とした磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巨大磁気抵抗効果型（Giant Magneto-Resistance effect:以後ＧＭＲと略す）やトンネル磁気抵抗効果型（Tunneling Magneto-Resistance effect:以後ＴＭＲと略す）等の磁気センサ膜を有する再生素子と、コイルに電流を流すことにより発生する誘導磁界を用いる記録素子とを兼ね備えた磁気ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られている磁気ヘッドの浮上面保護膜は、特開平４−３６４２１７号公報にあるようにアルミナチタンカーバイト基材等との密着性を向上するために、応力緩和層として、まず、物理的気相蒸着（ＰＶＤ）法等により珪素薄膜を形成した後、同じくプラズマプロセスによる物理的気相蒸着（ＰＶＤ）法、又は化学的気相蒸着（ＣＶＤ）法で水素添加炭素薄膜を珪素薄膜の上に形成させた構造となっている。また、特開平１０−３６３０号公報では、耐摺動性・耐腐食性を向上させるため上記水素添加炭素薄膜部分のストレス設計を行った磁気ヘッドが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３６４２１７号公報
【特許文献２】特開平１０−３６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例（特許文献１、２）は、何れも密着層としての珪素薄膜は必須であるため磁気ヘッド浮上面保護膜薄膜化の障害になる。また、何れも水素添加炭素薄膜を用いることを言及しているが、適量の水素を添加した場合、薄膜中のテトラヘドラル構造（ＳＰ３）による結合比率は増加するが、他方で水素原子による薄膜中の構造欠陥（結合の分断）が起きるというトレードオフの関係があり、耐摺動性・耐腐食性は、一定以上の効果は期待できない。
【０００５】
本発明の目的は、磁気ヘッド浮上面保護膜の薄膜化を推進するために、
珪素薄膜を用いないで密着性を確保。
水素を含まない炭素薄膜で水素起因の構造欠陥を除去。
水素を含まない炭素薄膜で高ＳＰ３結合比率を確保。
した浮上面保護膜の構成とその製造方法を提供することにある。ここで、ＳＰ３結合比率とは、炭素薄膜を形成する全ての原子の結合状態（テトラヘドラル構造（ＳＰ３）、トリゴナル構造（ＳＰ２）及び直鎖構造（ＳＰ））を加算して１００％としたうち、ＳＰ３結合が占める割合をいう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
炭素薄膜の成長過程では蒸着方式による蒸着粒子エネルギーの違いが膜物性に反映され、例えば、ＰＶＤ法におけるスパッタ粒子の平均エネルギーは５ｅＶ程度であり、一方、ＣＶＤ法では、反応ガス種はさらに低い０．０３ｅＶの熱運動エネルギー程度であるが、被処理基板を保持する電極に負のバイアスを印加することで反応ガスイオン（炭化水素イオン）が数百ボルトで加速され、膜物性に反映される。一般に、低圧力下での低エネルギー蒸着粒子の表面堆積では緻密なテトラヘドラル・アモルファスカーボン構造は成長せず、とくに炭化水素ラジカルの表面堆積ではポリマー重合する。逆に、炭素イオンを加速して入射させると、膜内部に侵入し、大きな内部圧力を受け自由エネルギー損失の小さい緻密なテトラヘドラル構造（ＳＰ３）が成長する。しかし、過剰のイオン入射エネルギーでは熱に変換され、熱的に安定なグラファイト・ライクなトリゴナル構造（ＳＰ２）を成長させてしまう。
【０００７】
一方、イオン源としてアークプラズマ源を利用したカソーディック・アーク蒸着法では、グラファイト・カソードを用いることで５０〜１００ｅＶのエネルギーの炭素イオンのみを引き出すことができ、緻密な炭素薄膜（テトラヘドラル・アモルファスカーボン）の形成に適している。カソーディック・アーク蒸着法により形成されるテトラヘドラル・アモルファスカーボンは炭素原子のみからなり、炭素価電子のＳＰ３による結合比率が高く、質量密度は２．５ｇ・ｃｍ−３以上になる。プラズマＣＶＤ法でもアセチレンを反応ガスにした電子サイクロトロン共鳴を用いてイオンエネルギーを制御すれば高密度の水素化炭素膜を形成できるが、質量密度は２．４ｇ・ｃｍ−３までにしか上がらない。このようなカソーディック・アーク蒸着法によるテトラヘドラル・アモルファスカーボンの質量密度に関しては、Ferrari等によって妊ensity, sp3 fraction, and cross-sectional structure of amorphous carbon films determined by x-ray reflectivity and electron energy-loss spectroscopy  PHYSICAL RＥＶIEW B, 62 (2000) pp.11089-11103)のなかで詳しく述べられている。
【０００８】
カソーディック・アーク蒸着において被処理基板に入射する炭素イオンのエネルギーＥiは、素電荷、プラズマポテンシャル、被処理基板バイアス、初期イオンエネルギーをそれぞれe、Ｖp、Ｖb、Ｅoとして（１）式で示される。我々の実験によれば、Ｅo＝２５ｅＶ, Ｖｐ＝２５〜７５Ｖであり、被処理基板にバイアスＥoを印加しない状態で５０〜１００ｅＶのエネルギーにて炭素イオンが入射することになる。
【０００９】
Ｅi＝ｅ（Ｖp−Ｖb）+Ｅo                                    （１）
入射する炭素イオンのエネルギーＥｉと被処理基板上薄膜への侵入深さの関係は、Moritaによる尿nalytical Calculation of Energy Spectra of keV Light Particles Reflected from Solid Surfaces  JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS VOL. 22, No. 7 (1983) pp. 1112-1118)等にも記載されているが以下、簡潔に説明すると、
被処理基板上薄膜に入射した炭素イオンが減速過程で固体（薄膜）を構成する原子にエネルギーを与えるモデルを用いることで計算できる。即ち、この減速過程における遮蔽クーロンポテンシャルを、トーマス・フェルミポテンシャルとすれば、カーボンに入射するイオンの阻止能（入射イオンから炭素薄膜へ付与される平均エネルギー）と侵入深さは以下のようになる。
【００１０】
【数１】
2006107607.tif 000003
【００１１】
（２）式を用いると炭素イオンは１００ｅＶのエネルギーで質量密度２．５ｇ・ｃｍ−３であるテトラヘドラル・アモルファスカーボン薄膜に入射すると約３原子層相当にあたる約５．０オングストローム程度侵入するが、質量密度２．０ｇ・ｃｍ−３程度である珪素薄膜に対しては、質量数の大きいＳｉの金属原子に入射するためエネルギー交換が少なく、約１５オングストローム程度まで侵入して、この厚さで混合領域が形成されることになる。
一方、磁気ヘッドのリード／ライト素子に直接蒸着されることになる珪素薄膜は入射エネルギーが前述したように５ｅＶ程度であり、リード／ライト素子を構成する薄膜への侵入は無視でき（例えばＮｉＦｅ薄膜（各５０ｗｔ％）へは０．４オングストローム）、リード／ライト特性が劣化する欠点はない。以上述べたように、炭素薄膜をカソーディック・アーク蒸着法（炭素イオンエネルギー５０〜１００ｅＶ）で形成する場合、応力緩和層として密着性を向上し、かつ、リード／ライト特性劣化を防ぐ機能を持つ珪素薄膜は約１５オングストローム以上必須となる。このことは、磁気ディスク装置として磁気記録密度向上の鍵となる磁気スペーシング低減のための磁気ヘッド保護膜薄膜化にとって、大きな妨げになる。
【００１２】
そこで、浮上面保護膜の薄膜化と密着性を両立させるため、従来技術においては密着性を向上するために用いる内部圧縮応力が約０〜−２ＧＰａである珪素薄膜を、本発明では用いないことで薄膜化、かつ、密着性も実現する。実現するための磁気ヘッド浮上面保護膜は、浮上面保護膜が炭素薄膜からなり質量密度の異なる多層構造あるいは質量密度を深さ方向に変化させた構造であり、いずれの場合も浮上面保護膜の磁気素子側に接する面を構成する炭素薄膜の質量密度を最も低くし、少なくとも浮上面保護膜の最上面は質量密度を増加させたテトラヘドラル・アモルファスカーボンで構成することを特徴とする。具体的には、浮上面保護膜最上面側の炭素薄膜の形成工程は、質量密度２．５〜３．４ｇ・ｃｍ−３で内部圧縮応力が約−３〜−１０ＧＰａであるテトラヘドラル・アモルファスカーボンを形成するので、イオン流を被処理基板となる磁気ヘッドスライダの空気支持面に対して法線方向に近い高入射角度である、ほぼ垂直に入射させることで形成する。但し、（１）式において被処理基板にバイアスＥoを印加しない状態では５０〜１００ｅＶのエネルギーで炭素イオンが入射することになるわけだが、質量密度３．４ｇ・ｃｍ−３相当の高い質量密度のテトラヘドラル・アモルファスカーボンを得るにはイオンエネルギーを５０〜２００ｅＶの範囲で最適化条件を検討する必要があり、被処理基板に若干の負のバイアスを印加させることになる。しかし、２００ｅＶを越えるイオンエネルギーになる負バイアス印加では、逆に膜中ＳＰ３結合比率を減少させ、グラファイト的な膜質となり、イオン侵入深さも深くなるため注意が必要である。
【００１３】
一方、本発明の特徴となる磁気素子側に接する面を構成する炭素薄膜は、イオン流を被処理基板となる磁気ヘッドスライダの空気支持面に対して水平に近い低入射角で蒸着させることで形成する。この手法により単位膜厚あたりに過剰のイオン入射エネルギーを加え、熱的に安定なグラファイト・ライクなトリゴナル構造（ＳＰ２）を成長させテトラヘドラル・アモルファスカーボンより質量密度が低くかつ、内部圧縮応力が０ＧＰａに近い、テトラヘドラル構造（ＳＰ３）結合比率を低く混在させた炭素膜（低質量密度アモルファスカーボン）とする。この低質量密度アモルファスカーボンは従来の密着膜として用いている珪素薄膜と同等程度の内部圧縮応力であるため、テトラヘドラル・アモルファスカーボンの応力緩和層としてヘッド基材との密着性を保つために有効である。
【００１４】
また、イオン流を被処理基板となる磁気ヘッドスライダに対して水平に近い低入射角で蒸着させることで磁気ヘッド素子を構成する金属膜等へのイオン侵入深さを浅くすることでき、カーボンイオンと金属膜とのミキシング層（デッドレーヤ）を最小限に留めることができる。イオン流の入射角制御は、被処理基板を保持する電極に傾斜機構を具備させる方法の他、イオン流そのものを電磁石、対向電極等から成るイオン流制御機構を具備させる方法がある。
【００１５】
その他、入射イオンを減速させることによっても、低質量密度アモルファスカーボンを実現する方法がある。この場合は、単位膜厚あたりにテトラヘドラル構造（ＳＰ３）を形成するために不十分なエネルギーでイオンを入射させＳＰ３結合比率を低く混在させた炭素膜形成を行い、密着性向上のための応力緩和層とする。具体的には、テトラヘドラル構造（ＳＰ３）を形成するためのイオン流のエネルギーは、被処理基板に対してほぼ垂直に固定して入射させる場合、５０〜２００ｅＶであるが、本手法から得る低質量密度アモルファスカーボンは、炭素イオンエネルギーを５０ｅＶ未満で形成する。そうすることで、ＳＰ３結合比率が低く内部圧縮応力を０ＧＰａに近くすることができ、かつ、磁気素子を構成する金属膜へのイオン侵入深さを浅くすることができる。例えば、炭素イオン２０ｅＶの場合、低質量密度アモルファスカーボンを得ることができ、かつ、磁気素子を構成する金属膜ＮｉＦｅ薄膜へのイオン侵入深さは約３オングストロームに抑えることができる。この入射イオンの減速手段として、被処理基板へのバイアス印加機構を付加させることによって、蒸着薄膜のイオン侵入深さを制御する方法、あるいは、イオン源と成膜室の間に設置された一枚又は複数枚のグリッド電極によって、蒸着薄膜のイオン侵入深さ制御する方法等がある。
【００１６】
上述した本発明の手法から作製される磁気ヘッド浮上面保護膜の最上面（最上部分）を構成するテトラヘドラル・アモルファスカーボンは、テトラヘドラル構造（ＳＰ３）をとるために最低限必要な厚さ（格子定数）３．５オングストローム以上で、かつ、質量密度２．５〜３．４ｇ・ｃｍ−３の炭素薄膜であり、一方、浮上面保護膜の磁気素子側に接する面（部分）を構成する炭素薄膜の質量密度を最も低くした低質量密度アモルファスカーボンは質量密度が１．５〜２．４ｇ・ｃｍ−３であり、ＳＰ３結合比率が５０％未満となる炭素膜であり、少なくともトリゴナル構造をとるのに最低限必要な厚さ２．５オングストローム以上であることを特徴とする。また、現在製品適用されている磁気ヘッド浮上面保護膜の総膜厚は５０オングストロームであるため、磁気ヘッド保護膜の薄膜化を目的とする本発明は、総膜厚５０オングストローム未満の領域で初めてその効果を認識できる。従って、テトラヘドラル・アモルファスカーボンと低質量密度アモルファスカーボンの総膜厚５０オングストローム未満とするには、テトラヘドラル・アモルファスカーボンは、３．５オングストローム以上４７．５オングストローム未満、低質量密度アモルファスカーボンは２．５オングストローム以上４６．５オングストローム未満と範囲が限定されるべきである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、磁気ヘッド浮上面保護膜の薄膜化が可能となる。具体的には、密着層として珪素薄膜を使用しないで薄膜化を行い、かつ、密着性を保つ。また、炭素イオン入射によるリード／ライト素子へのデッドレーヤ形成を極力排除した炭素薄膜のみからなる浮上面保護膜をもつ磁気ヘッド及びその製造装置と方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の技術である、低質量密度アモルファスカーボンを厚さ１０オングストロームで形成し、その後、テトラヘドラル・アモルファスカーボンを１０オングストローム形成した炭素薄膜の質量密度を変えた複数層構造と定義される場合のプロセス概略および磁気ヘッドスライダの断面概略図、図２は本発明の技術である浮上面炭素保護膜の質量密度が浮上面保護膜最上面に向かって増加している厚さ２０オングストロームの浮上面保護膜を持つ磁気ヘッドスライダの断面概略図である。
【００２０】
図３は本発明に係る入射イオンの侵入角度に対する標的原子である薄膜への侵入深さの関係図、図４（ａ）、（ｂ）は核阻止能計算による炭素イオンを磁性薄膜ＮｉＦｅの上に垂直入射にて蒸着する際の、炭素イオンエネルギーとエネルギー損失、炭素イオンエネルギーとＮｉＦｅ膜への侵入深さの関係図、図５（ａ）、（ｂ）は核阻止能計算による炭素イオンを質量密度２．０ｇ・ｃｍ−３の炭素薄膜（低質量密度アモルファスカーボン）の上に垂直入射にて蒸着する際の、炭素イオンエネルギーとエネルギー損失、炭素イオンエネルギーと低質量密度アモルファスカーボンへの侵入深さの関係図である。
【００２１】
図６は本発明に係る被処理基板傾斜機構によるイオン流入射角制御を備えた薄膜磁気ヘッド製造装置の構成図、図７は本発明に係る電磁石によるイオン流の入射角制御を備えた薄膜磁気ヘッド製造装置の構成図、図８は本発明に係る蒸着開始から一定時間だけ被処理基板にバイアスを印加することによりイオン流のエネルギー制御が可能な薄膜磁気ヘッド製造装置の構成図、図９は本発明に係る複数枚のグリッド電極により、イオン流のエネルギー制御が可能で、かつ被処理基板傾斜機構、被処理基板へのバイアス印加機構を備えた薄膜磁気ヘッド製造装置の構成図、図１０は本発明に係るイオン源がアークプラズマ源とベンドフィルタ部から成り、導入された成膜室には被処理基板傾斜機構、被処理基板へのバイアス印加機構を備えた薄膜磁気ヘッド製造装置の構成図である。
【００２２】
図１１はＡＥＳ−ＥＥＬＦＳ（オージェ電子分光分析−広域電子エネルギー損失微細構造）解析法によって磁気ヘッド浮上面保護膜の任意の深さにおいて測定した炭素原子間距離４オングストロームまでのフーリエ変換強度プロファイルを示す図、図１２はＡＥＳ−ＥＥＬＦＳ（オージェ電子分光を用いた広域電子エネルギー損失微細構造）解析によって磁気ヘッド浮上面保護膜の任意の深さにおいて測定したＥＬＮＥＳ（吸収端近傍構造）スペクトルを示す図、図１３は本発明の実施例で作製した磁気ヘッドと比較例１として従来方法で作成した磁気ヘッドスライダ浮上面保護膜の密着性及び摺動特性を示したグラフである。
【００２３】
［第１の実施の形態］
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）で示す本特許に関わるプロセスフローに従い、磁気ヘッド浮上面保護膜を図６の薄膜磁気ヘッド製造装置により作製した。本磁気ヘッドの第１の実施の形態では、リード／ライト素子１が形成されたアルミナチタンカーバイト基材２に、珪素薄膜を用いないで直接、図６の製造装置において低質量密度アモルファスカーボン１３を形成する。ここでイオン源はアークプラズマ源５を用いた。具体的には、アークプラズマ源５内で、アーク電源３２に接続されたグラファイトカソード６にアノード７を接触させると、多量の熱電子が放出されるとともに、カソード６の近傍に電界を発生する。このアーク放電によりカソード６を飛び出した炭素イオン８は５０〜１００ｅＶ程度に加速され、その一部が直径８インチ程度の円筒磁場ダクト９を通って成膜室１０に入射する。発生した炭素イオン８は、最大１００ｅＶのエネルギーを持ち、図６中の被処理基板入射角θ１が１８度程度で被処理基板１１を２０ｒｐｍで回転１２をさせながら１０オングストロームの低質量密度アモルファスカーボン１３を形成する。この時、約１００ｅＶの炭素イオン８は、リード／ライト素子１へ侵入するが入射角θ１を１８度程度（低入射角度）としてあるので、アルミナチタンカーバイト基材２には約２オングストローム、また、ＮｉＦｅ薄膜（質量密度８．３ｇ・ｃｍ−３）へは、図３のポイント４４および図４（ｂ）のポイント３０から、約３オングストロームの侵入となる。なお、３３は真空排気ポートを示す。また、４４は入射イオン侵入角度θ１＝９０度での標的薄膜侵入深さを１とした場合のθ１＝１８度での侵入深さ（０．３倍）を示す。３０は、炭素イオン２０ｅＶがθ１＝９０度で質量密度８．３ｇ・ｃｍ−３のＮｉＦｅ膜に侵入したときの深さ（３Å）、４０は炭素イオン１００ｅＶがθ１＝９０度で質量密度８．３ｇ・ｃｍ−３のＮｉＦｅ膜に侵入したときの深さ（９Å）、４１は炭素イオン６５ｅＶがθ１＝９０度で質量密度８．３ｇ・ｃｍ−３のＮｉＦｅ膜に侵入したときの深さ（６．５Å）を示す。従って、極力排除された、実質的に磁気特性に貢献しない膜厚３オングストロームのデッドレーヤ１４が発生することになる。その後、被処理基板の回転１２は保持した状態で、被処理基板１１への炭素イオン８の入射角を被処理基板傾斜機構３１により１８度程度（低入射角度）から９０度程度（高入射角度）へと移動させ、テトラヘドラル・アモルファスカーボン４を３．５オングストローム以上の１０オングストローム形成した。このとき、先につけた低質量密度アモルファスカーボン１３への炭素イオンの侵入深さ領域２０は最大で６オングストローム程度となり、応力緩和層を形成する（図５（ｂ）に示すポイント４５参照）。なお、４５は炭素イオン１００ｅＶがθ１＝９０度で質量密度２ｇ・ｃｍ−３の炭素膜に侵入したときの深さ（６．０Å）を示す。
【００２４】
このように、第１の実施の形態では、浮上面保護膜として炭素薄膜の多層構造を備えて成り、浮上面保護膜の磁気素子側に接する最下層が、隣接する他の層を構成する炭素薄膜に比較して質量密度を低くして構成されるものと定義する。
【００２５】
つまり、後述する比較例１では珪素薄膜が１５オングストローム必要だった応力緩和層を、低質量密度アモルファスカーボン１３では６オングストローム程度の厚さで目的が達成される。以上、実質的に磁気特性に貢献しない膜厚１７は、デッドレーヤ１４が極力排除された３オングストロームと、保護膜総膜厚２０オングストロームとの合計２３オングストロームとなる。また、被処理基板入射角θ１は、本第１の実施の形態では１８度程度としたが、入射炭素イオンエネルギーと炭素イオンの標的となる薄膜の膜厚により、最適な入射角度を選択することはいうまでもない。
【００２６】
本第１の実施の形態と後述する比較例１とに示した方法を用いて形成した磁気ヘッドを用いて、同様の磁気記録媒体でリード／ライト特性の評価を行った。表１には、その結果である本発明の実施の形態（実施例１）で作製した磁気ヘッドと従来方法で作成した比較例１の磁気ヘッドのリード／ライト特性の試験結果を示す。サンプル数はそれぞれ４０セットずつ測定を行った。表１は、それぞれの平均値を示している。
【００２７】
【表１】
2006107607.tif 000004
【００２８】
本結果によると、比較例１で形成したサンプルに対して、本第１の実施の形態を用いて形成した磁気ヘッドではリード特性のレゾリューションが約１．５ポイントアップしている結果を得られた。また、オーバーライト特性に関しても約０．４ｄＢの改善がみられた。この結果は、デッドレーヤと保護膜厚を含めた磁気特性に貢献しないスペースロス低減による効果に一致する。即ち、比較例１ではスペースロスは３５オングストロームであるのに対し、第１の実施の形態ではスペースロスが２３オングストロームであり、その差約１０オングストロームが磁気特性の差を生み出したと結論づけられる。
【００２９】
次に、本発明の浮上面保護膜を有する磁気ヘッドの耐腐食性について、表２に示す。表２には、本発明の実施の形態（実施例１）で作製した磁気ヘッド及び本発明の効果を示すために作製した比較用磁気ヘッド（比較例１、２、３）の耐腐食性試験結果を示す。
【００３０】
【表２】
2006107607.tif 000005
【００３１】
試料は比較例１で形成した３５オングストロームの保護膜を持つサンプル、第１の実施の形態で形成した２０オングストロームの保護膜を持つサンプル、比較例２として水素を含む炭化水素膜を最下層である低質量密度アモルファスカーボンとして１０オングストローム形成し、その後、テトラヘドラル・アモルファスカーボン４を１０オングストローム形成した２０オングストロームの保護膜を持つサンプル、及び比較例３として珪素薄膜及び低質量密度アモルファスカーボンのいずれも用いず、テトラヘドラル・アモルファスカーボン４のみを２０オングストローム形成したサンプルである。耐腐食性試験としては、酸浸漬試験と高温高湿試験を行った。酸浸漬試験は酸性液体の中に磁気ヘッドを浸漬し、磁気ヘッド素子部の抵抗変化を観察することで腐食耐性を調べる試験である。高温高湿試験は、気温８５℃湿度８５％のチャンバ内に１００時間磁気ヘッドを保持して、試験後の素子抵抗が変化した素子の割合から腐食耐性を調べる試験である。腐食試験の結果からは、本発明に関わる２０オングストロームの保護膜をもつ本第１の実施の形態の磁気ヘッドサンプルが、比較例１で形成した３５オングストロームの保護膜を持つサンプルと同等の耐腐食性もつことがわかった。一方、比較例２として炭化水素膜を最下層である低質量密度アモルファスカーボンとした場合は、耐腐食性が明らかに劣化していることがわかる。これは実施例５で詳細について述べるが、膜中の含有水素原子が原因となり耐腐食性が損なわれていると考えられ、本特許を有効に活用するには実質的に炭素薄膜のみで浮上面保護膜を形成されなければならないことを証明する結果となる。また、直接テトラヘドラル・アモルファスカーボン４のみを２０オングストローム形成したサンプル比較例３では大きく耐腐食性が劣化していることがわかる。これは、内部圧縮応力の高いテトラヘドラル・アモルファスカーボン４による薄膜密着性の問題であると推測される。
【００３２】
図１３には、本第１の実施の形態と比較例１を用いて形成した浮上面保護膜のスクラッチテスト結果を示す。本スクラッチテストはアルミナチタンカーバイト基材２上の浮上面保護膜をマイクロダイヤモンドチップで掃引しながら荷重を増加させており、横軸に荷重、縦軸にフリクションを示している。比較例１に対応する珪素薄膜を用いた標準サンプル（磁気ヘッド）のスクラッチプロファイル５４，本第１の実施の形態に対応する珪素薄膜を用いないサンプルのスクラッチプロファイル５５を示す。また、グラフ中の矢印５６は比較例１に対応する珪素薄膜を用いた標準磁気ヘッドのスクラッチ剥離開始点を示す。この結果によれば本発明により形成された浮上面保護膜は、珪素薄膜を用いた従来の保護膜に比較し、掃引荷重の増加に対してフリクションの増加が小さく、剥離開始点（変曲点）が確認されなかった。
【００３３】
以上、比較例１にある従来の浮上面保護膜３５オングストロームで得られていた電気特性、耐食特性が、本実施例１の炭素薄膜形成法で得られる浮上面保護膜２０オングストロームを用いることによって、電気特性が向上し、耐食性も同等以上を確保することが可能となった。また、耐摩耗性に関しては、２０オングストロームと薄膜化したにも係わらず、より向上することが確認された。
【００３４】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態における製造方法は、蒸着速度の管理という理由により約１００ｅＶの炭素イオン８の入射角を１８度程度から９０度程度に変更中は蒸着を停止して炭素薄膜を２層に分けて形成しているが、蒸着速度をあらかじめ測定しておき、入射角変更中も蒸着を連続的に行っても何ら問題はない。図２には、第２の実施の形態における製造方法である入射角変更中も蒸着を連続的に行って形成した磁気ヘッドスライダの断面概略図を示している。本概略図では炭素薄膜３４の質量密度を濃淡によって示しており、濃く示している領域ほど質量密度が高いことを示す。即ち、蒸着初期段階では約１００ｅＶの炭素イオン８の入射角を１８度程度（低入射角度）として低質量密度炭素薄膜を磁気素子側に接する面（部分）に形成している。その後、堆積膜厚の増加に伴いから炭素イオン８の入射角を少しずつ増加させ、最上面の保護膜形成時には約１００ｅＶの炭素イオン８の入射角９０度程度（高入射角度）で蒸着を終了するようにし、浮上面保護膜の質量密度が浮上面保護膜最上面に向かって増加するようにしている。
【００３５】
本第２の実施の形態は、浮上面保護膜として炭素薄膜３４を備えて成り、該炭素薄膜３４の質量密度が浮上面保護膜最上面に向かって増加することにある。実質的に磁気特性に貢献しない膜厚３は、デッドレーヤ１４が極力排除された３オングストロームと保護膜総膜厚２０オングストロームとの合計２３オングストロームとなる。また、被処理基板入射角θ１は、本実施の形態では１８度程度としたが、入射炭素イオンエネルギーと炭素イオンの標的となる薄膜の膜厚により、最適な入射角度を選択することはいうまでもない。
【００３６】
［実施例１］
第１及び第２の実施の形態の炭素薄膜形成法と同様な効果を得るには図７に示す薄膜磁気ヘッド製造装置も有効である。本実施例１は、炭素薄膜を形成するため炭素イオン８を電磁石１８から成るイオン流制御機構により被処理基板１１への入射角θ１を制御して蒸着することを特徴とした薄膜磁気ヘッドの製造装置である。なお、１９は、被処理基板１１に接続されたバイアス電圧印加機構である。本実施例１では、電磁石１８を任意の周波数による励磁で５００〜１０００ガウスの磁束密度の磁界を発生させ、炭素イオン８の入射方向を制御し被処理基板１１へ照射可能とした。本実施例１の代わりに、イオン流を制御するため成膜室１０とイオン源であるアークプラズマ源５との結合部に対向電極を設け、これに電圧を加え約８００Ｖ／ｍの電界を発生させ、イオン入射方向を曲げて被処理基板１１への炭素イオン８入射角度θ１を制御することも可能であった。
【００３７】
［実施例２］
第１及び第２の実施の形態の炭素薄膜形成法と同様な効果を得るには、図８に示す薄膜磁気ヘッド製造装置も有効である。本実施例２では、炭素薄膜を形成するため炭素イオン８を前記被処理基板１１へ一定入射角で照射して蒸着を行う際、蒸着開始から一定時間だけ被処理基板１１を保持する電極にバイアス電圧１９を印加することを特徴とした薄膜磁気ヘッドの製造装置である。具体的には、イオン源から抽出された炭素イオン１個のエネルギーは最大１００ｅＶであり、このエネルギーを減少させるため被処理基板１１に正のバイアス電圧１９を印加して減速電圧を発生させる。正のバイアス電圧１９は、膜厚約１０オングストローム相当となる一定時間だけ印加する。このとき例えば印加電圧を＋８０Ｖとすれば炭素イオン１個のエネルギーは最大約２０ｅＶまで減少させることが可能となりヘッド磁性素子を構成する金属薄膜への炭素イオンの侵入深さを低減させることができる（例えば質量密度８．３ｇ・ｃｍ−３のＮｉＦｅ薄膜へは、図４（ｂ）のポイント３０より約３オングストロームの侵入となる。）。
【００３８】
この低エネルギーイオンの蒸着では、テトラヘドラル構造を生成するにはエネルギー的に不十分であり、得られる炭素薄膜の膜密度は約２．０ｇ・ｃｍ−３であった。この低質量密度アモルファスカーボン１３を約１０オングストローム成膜後、テトラヘドラル・アモルファスカーボン４を１０オングストローム相当積層し、最終的には炭素薄膜として膜厚２０オングストローム形成できることを確認した。つまり、実質的に磁気特性に貢献しない膜厚はデッドレーヤ３オングストロームと保護膜総膜厚２０オングストロームの合計２３オングストロームとなる。
【００３９】
［実施例３］
本実施例３では、実施例２において被処理基板１１に正のバイアスを印加する代わりに、図９に示すようなアークプラズマ源５と成膜室１０の間にグリッド電源４８に接続されたグリッド電極４７を設けて炭素イオン８のイオン流のエネルギーを制御し、例えば減速された低エネルギーの炭素イオン４９を被処理基板１１に入射させることも可能である。また、図９中にあるように基板傾斜機構３１、基板バイアス機構１９との組み合わせにより、多様な効果が期待できる。但し、グリッド電極４７では空間電荷制限によりイオンのエネルギーを大きくしないとイオン流入量を増やせないことや、グリッド面に炭素粒子が付着して塵埃となるなどの問題があり、その対策が必要であった。
【００４０】
［実施例４］
図１０はアークプラズマ源がアノード７とカソード６とベンドダクト部２１から成り、導入された成膜室には被処理基板傾斜機構３１、被処理基板１１へのバイアス印加機構１９を備えイオン流の入射角制御、イオン流のエネルギー制御を備えた薄膜磁気ヘッド製造装置の詳細な構成図である。アーク放電は、アーク電源３２によってアノード７とカソード６間に電圧が印加されることにより、高真空の雰囲気下で生じさせる。カソードターゲット６は、カーボン（グラファイト）で構成されているが、アーク溶接と同様に非常に高温の状態となり、ターゲット表面よりカーボンプラズマを生成する。ここでいうカーボンプラズマ２２とは、ガス圧が１０−４Ｐａ以下の真空中で、Ｃ＋を主成分とする炭素イオン８及び電子を生成させた状態をいう。カソード６となるカーボンターゲットには、アーク電流を流入させアーク電圧Ｅｏ約２５Ｖのアーク放電を発生させる。これらの炭素イオン８や電子を、輸送用磁場ベンドダクト２１を用いて効率的に成膜室１０に導き、スキャニングコイル電源３７に接続されたイオン流走査用電磁石（スキャニングコイル）４６を用いて炭素イオン８と電子を被処理基板１１に対して膜厚分布が均一になるように照射させることで薄膜形成を行う。形成される薄膜は固体のターゲットを用いることから、水素をほとんど含有しない炭素膜が得られる。また、アーク放電で発生したドロップレットは、ベンドダクト２１、防着フィルタ２３、電場フィルタ２４によって大幅な減少が可能な構造となっている。ベンドダクト用コイルは、ダクト用コイル電源３６に接続される。ベンドダクト２１内には、ダクト防着板３５が設けられる。電場フィルタ２４およびシャッター３８は、電場、シャッタバイアス電源３９に接続される。ここでは、炭素イオンの被処理基板への入射角θ１、炭素イオンのエネルギー制御を行うことにより、テトラヘドラル・アモルファスカーボンあるいは低質量密度アモルファスカーボン等を得ることができた。
【００４１】
［実施例５］
第１及び第２の実施の形態並びに実施例１から４における製造方法は、基本的に浮上面保護膜を構成する質量密度２．５〜３．４ｇ・ｃｍ−３あるテトラヘドラル・アモルファスカーボン４を形成可能なイオン源を備える蒸着装置のイオン入射角度及びイオンエネルギー制御を用いて、最下層の低質量密度アモルファスカーボン１３も形成した。本実施例５では、最下層の質量密度１．５〜２．４ｇ・ｃｍ−３の低質量密度アモルファスカーボン１３の形成について、他のイオン源、スパッタ源を用いて形成した方法について説明する。ただし、それぞれの成膜室は真空状態で少なくとも接続されていることを前提とする。
【００４２】
本実施例５では、低質量密度アモルファスカーボン１３を物理的気相蒸着（ＰＶＤ）法で最下層膜として１０オングストローム形成した。ここで、ＰＶＤ法におけるスパッタ粒子の平均エネルギーは５ｅＶ程度であり、低圧力下での低エネルギー蒸着粒子の表面堆積では緻密なテトラヘドラル構造は成長せず、得られる薄膜の質量密度は１．５〜２．４ｇ・ｃｍ−３程度の低質量密度アモルファスカーボン１３である。次にテトラヘドラル・アモルファスカーボン４を、アークプラズマ源５を備える蒸着装置を用いて質量密度２．５〜３．４ｇ・ｃｍ−３ある炭素膜を１０オングストローム形成した。以上、本実施例５では、炭素薄膜が多層構造を備えて、磁気ヘッド浮上面保護膜の磁気素子側に接する最下層が、隣接する他の層を構成する炭素薄膜に比較し質量密度を低くしていることを特徴とする磁気ヘッドを提供できた。また、この実施例５では低質量密度アモルファスカーボン１３形成時のスパッタ粒子の平均エネルギーは５ｅＶであり、発生するデッドレーヤは１オングストローム程度である。
【００４３】
但し、本実施例５において特に注意すべき点は、最下層である低質量密度アモルファスカーボン１３は、反応ガスとして炭化水素系ガスを用いる反応性物理的気相蒸着（反応性ＰＶＤ）法、又は化学的気相蒸着（ＣＶＤ）法で形成してはいけない点にある。これらの手法を用いて低内部圧縮応力、低質量密度の薄膜を形成することは可能であるが、水素を約４０〜５０アトミックパーセント含んだ炭化水素膜となる。この場合、膜構造中で形成されるダングリングボンドが水素原子により終端される比率が高くなり、外的要因（熱、電気等）により薄膜としてのネットワークが寸断されやすくなる。この結果、本来の機能としての必要である磁気ヘッド保護膜としての耐腐食性が損なわれることになる。事実、低質量密度アモルファスカーボン１３を、炭化水素系ガスを用いたＣＶＤ法で形成してみたところ、その耐腐食性に大きな問題があることがわかっている（第１の実施の形態参照）。
【００４４】
［実施例６］
第１及び第２の実施の形態において、実施例１から５のいずれの手法を用いて形成される炭素薄膜は、ＲＢＳ（Rutherford Backscattering Spectrometry）法およびＨＦＳ（Hydrogen Forward Scattering analysis）法によって質量密度の確認を行ったところ、各実施例においてテトラヘドラル・アモルファスカーボン４については質量密度が約２．５〜３．４ｇ・ｃｍ−３であった。一方、最上層を除く部分については、プロセス条件に依存し質量密度は１．５〜２．４ｇ・ｃｍ−３程度の低質量密度アモルファスカーボン３であることを確認した。低質量密度アモルファスカーボンでは膜中のＳＰ３結合比率が減少し、質量密度が減少していると考えられる。
【００４５】
また、第１及び第２の実施の形態において、実施例１から５におけるアークプラズマ源は、イオンとともに電子も照射されるプラズマビーム的振る舞いをするため、被処理基板が接地あるいは浮遊電位いずれでもほぼ同様の膜質が得られることを確認している。もちろん、より高い質量密度のテトラヘドラル・アモルファスカーボンを得るにはイオンエネルギーを５０〜２００ｅＶの範囲で最適化するため被処理基板に若干の負のバイアスを印加させれば、膜中のＳＰ３結合比率を増加させ、さらに高い質量密度の炭素薄膜を得ることができる。しかし、２００ｅＶを越えるイオンエネルギーになるように大幅に増加させた負のバイアス印加では、逆に膜中ＳＰ３結合比率を減少させ、グラファイト的な膜質を得ることなり、さらに、イオン侵入深さも深くなるため注意が必要である。
【００４６】
これら本発明の手法から作製される磁気ヘッド浮上面保護膜の最上面（最上部分）を構成するテトラヘドラル・アモルファスカーボンは、テトラヘドラル構造（ＳＰ３）をとるために最低限必要な厚さ（格子定数）３．５オングストローム以上で、かつ、質量密度２．５〜３．４ｇ・ｃｍ−３の炭素薄膜であり、一方、浮上面保護膜の磁気素子側に接する面（部分）を構成する低質量密度アモルファスカーボン１３は、質量密度が１．５〜２．４ｇ・ｃｍ−３であり、ＳＰ３結合比率が５０％未満となる炭素膜であり、少なくともトリゴナル構造（ＳＰ２）をとるのに最低限必要な厚さ２．５オングストローム以上とする必要がある。但し、現在弊社製品に適用されている磁気ヘッド浮上面保護膜の総膜厚は５０オングストロームであるため、磁気ヘッド保護膜の薄膜化を目的とする本発明は、総膜厚５０オングストローム未満の領域で初めてその効果を認識できる。従って、テトラヘドラル・アモルファスカーボンと低質量密度アモルファスカーボンの総膜厚５０オングストローム未満とするには、テトラヘドラル・アモルファスカーボンは、３．５オングストローム以上４７．５オングストローム未満、低質量密度アモルファスカーボンは２．５オングストローム以上４６．５オングストローム未満と範囲が限定される。
【００４７】
［実施例７］
ＡＥＳ−ＥＥＬＦＳ（オージェ電子分光を用いた広域電子エネルギー損失微細構造）解析とは、ＡＥＳ（オージェ電子分光分析）装置に付属のＥＥＬＳ（電子エネルギー損失分光）検出器を用いて数１００ｅＶ以下の低速電子を対象試料に入射し、試料表面層との相互作用により非弾性散乱された電子のエネルギー分布を測定する方法であり、ＡＥＳと同様に表面１０ｎｍ以下の極表面層の電子状態、局所構造の解析が可能である。本手法ではＥＥＬＳ検出器を用いて内殻励起損失スペクトル（コアロススペクトル）を測定し、ＥＥＬＦＳ（広域電子エネルギー損失微細構造）やＥＬＮＥＳ（吸収端近傍構造）から対象試料の電子状態、局所構造を解析することができる。
【００４８】
ここで、ＥＥＬＦＳはＥＸＡＦＳ（広域Ｘ線吸収微細構造）と等価と考えてよく、ＥＸＡＦＳ解析技術を応用することで着目原子の動径分布関数を得ることができる。動径分布関数とは、着目原子間の結合距離の分布を示し、横軸に着目原子間の結合距離を示した場合、縦軸はフーリエ変換強度として、その分布と絶対値を示すが、実際の測定ではそれぞれの原子間距離の情報がオーバーラップした情報となる。炭素原子により構成された薄膜を考えてみた場合、炭素原子間距離４オングストロームまでのフーリエ変換強度について、高い質量密度のダイアモンドと低い質量密度のグラファイトで比較してみると、ダイアモンドから得られる最大フーリエ変換強度はグラファイトの最大フーリエ変換強度に比較し圧倒的に高くなる。これは、ダイアモンドがテトラヘドラル構造（ＳＰ３）により形成され、炭素原子間距離が短い領域で配位数が多く構成されているためである。一方、グラファイトは炭素原子間距離に対して大きなピークをもたない分布をしている。これは、炭素原子間距離に対して配位数が平均的であるためである。従って、炭素薄膜の質量密度という観点から動径分布関数をみると、質量密度の高いものほど最大フーリエ変換強度が高いことになる。磁気ヘッドの浮上面保護膜を測定するにあたっては、微少領域の深さ分析を行うため、磁気ヘッド表面の浮上面保護膜が形成されているスライダ部分に一次電子エネルギー、電流として０．９ｋｅＶ、約４０ｎＡを試料法線方向に対して４５度、ビーム径約２０μｍとして測定を行った。また、深さ方向には一次イオンＡｒ＋を用いてスパッタを行い、任意の深さでの分析を行った。
【００４９】
このＡＥＳ−ＥＥＬＦＳ解析を用いて、第１の実施の形態で形成した磁気ヘッドの浮上面保護膜について深さ方向の炭素原子の動径分布関数を求めた結果を図１１に示す。ここで、プロファイル５１は、磁気ヘッド浮上面側の表面吸着物（有機コンタミネーション（水素等も含む））を除去後の最表面から得られた動径分布関数であり、プロファイル５０は、磁気ヘッド浮上面側から約１０オングストローム分エッチングした面から得られた動径分布関数である。本結果によれば、テトラヘドラル・アモルファスカーボンからなる表面層の最大フーリエ変換強度５２は低質量密度アモルファスカーボンからなる最下層の最大フーリエ変換強度５３より大きな値を持つことが確認できた。また、表面層側の最大フーリエ変換強度５２が示す炭素原子間距離は最下層側の最大フーリエ変換強度５３が示す炭素原子間距離より結合間距離が短い。これらの測定結果はいずれも浮上面保護膜の最下層側より最表面側炭素膜の質量密度のほうが高いことを意味する。
【００５０】
ＥＬＮＥＳ（吸収端近傍構造）スペクトルについても同様に深さ方向の差を図１２から確認することができる。ここで、プロファイル２５は、磁気ヘッド浮上面側の表面吸着物（有機コンタミネーション（水素等も含む））を除去後の最表面から得られた動径分布関数であり、プロファイル２６は、磁気ヘッド浮上面側から約１０オングストローム分エッチングした面から得られた動径分布関数である。本結果によれば、２９５ｅＶ付近に確認できるトリゴナル構造（ＳＰ２）が起因となるπ＊（１ｓ→π＊）に帰属する遷移２９の規格化強度が、磁気記録媒体対向面側から最も遠い位置となる浮上面保護膜の最下層から得られる値２８より浮上面側の表面吸着物を除く最表面から得られる値２７のほうが、小さい値となった。つまり、この測定結果は浮上面保護膜の最下層側よりの最表面側炭素膜のＳＰ２結合比率が小さいことを意味する。即ち、２５は磁気ヘッド浮上面側の表面吸着物を除去後の最表面から得られたＥＬＮＥＳ（吸収端近傍構造）スペクトル、２６は磁気ヘッド浮上面側から約１０オングストローム分エッチングした面から得られたＥＬＮＥＳ（吸収端近傍構造）スペクトル、２７はテトラヘドラル・アモルファスカーボンからなる表面層のπ＊（１ｓ→π＊）に帰属する遷移の規格化強度、２８は低質量密度アモルファスカーボンからなる最下層のπ＊（１ｓ→π＊）に帰属する遷移の規格化強度、２９はπ＊（１ｓ→π＊）に帰属する遷移を示す電子線損失エネルギーを示す。
【００５１】
［比較例１］
図１４は比較例として従来技術により厚さ１５オングストロームの珪素薄膜の上にテトラヘドラル・アモルファスカーボンを２０オングストローム形成した場合の磁気ヘッドスライダの断面概略図、図１５（ａ）、（ｂ）は核阻止能計算による炭素イオンを珪素薄膜の上に垂直入射にて蒸着する際の、炭素イオンエネルギーとエネルギー損失、炭素イオンエネルギーと珪素薄膜への侵入深さの関係図である。
【００５２】
図１４に示すプロセスフローに従い、磁気ヘッド浮上面保護膜を図６の薄膜磁気ヘッド製造装置により作製した。但し、従来の方法では図６中のイオンの被処理基板入射角θ１は常に９０度となっている。まず、リード／ライト素子１が形成されたアルミナチタンカーバイト基材２に、密着性を向上するため、物理的気相蒸着（ＰＶＤ）法等により珪素薄膜を１５オングストローム形成した後、イオン源をアークプラズマ源５とした図６の製造装置を用いてテトラヘドラル・アモルファスカーボン４を形成する。ここで、発生した最大約１００ｅＶのエネルギーをもつ炭素イオン８は、図６中の被処理基板入射角θ１が９０度で、２０ｒｐｍで回転１２をさせている被処理基板１１（珪素薄膜を形成したアルミナチタンカーバイト基材２に相当）に入射し、膜厚２０オングストロームのテトラヘドラル・アモルファスカーボン４を形成、実質的に磁気特性に貢献しない総膜厚１６を３５オングストロームとした。この時、１００ｅＶの炭素イオン８は密度２．０ｇ・ｃｍ−３の珪素薄膜には図１５（ｂ）のポイント４３のとおり約１５オングストローム侵入し炭素イオンが侵入した珪素薄膜１５を形成するが、もともと珪素薄膜の膜厚を同じ１５オングストロームとしているため、リード／ライト素子１への侵入は回避できる。１５は、珪素薄膜に炭素イオンが侵入する領域を示す。なお、図１５において、４２は炭素イオン１００ｅＶがθ１＝９０度で質量密度２ｇ・ｃｍ−３の珪素膜に侵入したときの単位膜厚あたりの損失エネルギー（７ｅＶ／Å）を示し、４３は炭素イオン１００ｅＶがθ１＝９０度で質量密度２ｇ・ｃｍ−３の珪素膜に侵入したときの深さ（１４．５Å）を示す。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、巨大磁気抵抗効果型（Giant Magneto-Resistance effect：以後ＧＭＲと略す）やトンネル磁気抵抗効果型（Tunneling Magneto-Resistance effect:以後ＴＭＲと略す）等の磁気センサ膜を有する再生素子と、コイルに電流を流すことにより発生する誘導磁界を用いる記録素子とを兼ね備えた磁気ヘッドの浮上面保護膜の薄膜化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の技術で低質量密度アモルファスカーボンを厚さ１０オングストロームで形成し、その後、テトラヘドラル・アモルファスカーボンを１０オングストローム形成した場合のプロセス概略および磁気ヘッドスライダの断面概略図。
【図２】浮上面炭素保護膜の質量密度が浮上面保護膜最上面に向かって増加している厚さ２０オングストロームの浮上面保護膜を持つ磁気ヘッドスライダの断面概略図。
【図３】本発明に係わる入射イオンの侵入角度に対する標的原子である薄膜への侵入深さの関係図。
【図４】本発明に係わる核阻止能計算による炭素イオンを磁性材料ＮｉＦｅ膜の上に垂直入射にて蒸着する際の、炭素イオンエネルギーとＮｉＦｅ膜への侵入深さ、エネルギー損失の関係図。
【図５】本発明に係わる核阻止能計算による炭素イオンを質量密度２．０ｇ・ｃｍ−３の炭素薄膜（低質量密度アモルファスカーボン）の上に垂直入射にて蒸着する際の、炭素イオンエネルギーと低質量密度アモルファスカーボンへの侵入深さ、エネルギー損失の関係図。
【図６】本発明の特徴のひとつである被処理基板傾斜機構によるイオン流入射角制御を備えた薄膜磁気ヘッド製造装置の構成図。
【図７】電磁石によるイオン流の入射角制御を備えた薄膜磁気ヘッド製造装置の構成図。
【図８】蒸着開始から一定時間だけ被処理基板にバイアスを印加することによりイオン流のエネルギー制御が可能な薄膜磁気ヘッド製造装置の構成図。
【図９】複数枚のグリッド電極により、イオン流のエネルギー制御が可能でかつ、被処理基板傾斜機構、被処理基板へのバイアス印加機構を備えた薄膜磁気ヘッド製造装置の構成図。
【図１０】イオン源がプラズマアーク源とベンドダクト部から成り、導入された成膜室には本発明の被処理基板傾斜機構、被処理基板へのバイアス印加機構を備えイオン流の入射角制御、イオン流のエネルギー制御を備えた薄膜磁気ヘッド製造装置の構成図。
【図１１】ＡＥＳ−ＥＥＬＦＳ（オージェ電子分光を用いた広域電子エネルギー損失微細構造）解析によって磁気ヘッド浮上面保護膜の任意の深さにおいて測定した炭素原子間距離４オングストロームまでのフーリエ変換強度プロファイル。
【図１２】ＡＥＳ−ＥＥＬＦＳ（オージェ電子分光を用いた広域電子エネルギー損失微細構造）解析によって磁気ヘッド浮上面保護膜の任意の深さにおいて測定したＥＬＮＥＳ（吸収端近傍構造）スペクトル。
【図１３】本発明に係わる形成条件が異なった磁気ヘッドスライダ浮上面保護膜の密着性及び摺動特性を示したグラフ。
【図１４】従来の技術により厚さ１５オングストロームの珪素薄膜の上にテトラヘドラル・アモルファスカーボンを２０オングストローム形成した場合の磁気ヘッドスライダの断面概略図。
【図１５】本発明に係わる核阻止能計算による炭素イオンを密着層である珪素薄膜の上に垂直入射にて蒸着する際の、炭素イオンエネルギーと珪素薄膜への侵入深さ、エネルギー損失の関係図。
【符号の説明】
【００５５】
１…リード／ライト素子、  ２…アルミナチタンカーバイト基材、  ３…実質的に磁気特性に貢献しない膜厚、  ４…テトラヘドラル・アモルファスカーボン、  ５…アークプラズマ源、  ６…グラファイトカソード、  ７…アノード、  ８…炭素イオン、  ９…円筒磁場ダクト、  １０…成膜室、  １１…被処理基板、  １２…回転機構、  １３…低質量密度アモルファスカーボン、  １４…素子薄膜に炭素イオンが侵入して発生したデッドレーヤ、１７…実質的に磁気特性に貢献しない保護膜厚、  １８…電磁石、  １９…バイアス電圧印加機構、  ２０…低質量密度アモルファスカーボン薄膜に炭素イオンが侵入する領域、  ２１…ベンドダクト、  ２２…カーボンプラズマ、  ２３…防着フィルタ、  ２４…電場フィルタ、  ３１…被処理基板傾斜機構、  ３２…アーク電源、  ３３…真空排気ポート、  ３４…質量密度を不均一としたアモルファスカーボン膜、  ３５…ダクト防着板、  ３６…ダクト用コイル電源、  ３７…スキャニングコイル電源、  ３８…シャッター、  ３９…電場、シャッタバイアス電源、  ４６…スキャニングコイル、  ４７…グリッド、  ４８…グリッド電源、  ４９…減速された低エネルギーの炭素イオン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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