JP2006004474A - 薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動時において極めて微小なマグネティックスペーシングを安定して維持することの可能な、高記録密度に対応した磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】 薄膜磁気ヘッド１０が、ＭＲ素子２０Ａおよび記録素子２０Ｂを有する磁気変換素子２０と、この磁気変換素子２０を挟んでＡＢＳ１１Ｓとは反対側に配置されたヒータ３０と、磁気変換素子２０よりもヒータ３０側に配置された熱電対４０とを内部に備えた積層構造をなすようにしたので、ＡＢＳ１１Ｓの突出量を高精度に制御することができる。このため、駆動時における微小かつ安定したマグネティックスペーシングＭＳを高精度に制御することができ、さらなる高記録密度に対応することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、磁気変換素子を搭載した薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。

従来より、磁気情報（以下、単に情報という。）の記録および読出を行うものとして磁気ディスク装置が用いられている。磁気ディスク装置は、例えば筐体の内部に、情報が格納される磁気ディスクと、この磁気ディスクへの情報の記録および磁気ディスクに記録された情報の再生を行う薄膜磁気ヘッドとを備えたものである。磁気ディスクは、筐体に固定されたスピンドルモータの回転軸に支持され、これを中心として回転するようになっている。一方、薄膜磁気ヘッドは、サスペンションの一端に設けられた磁気ヘッドスライダの一側面に形成されており、磁気ディスクと対向する記録媒体対向面（ＡＢＳ；Air Bearing Surface）を有する磁気記録素子および磁気再生素子を含んで構成されている。特に、磁気再生素子としては、磁気抵抗（ＭＲ：Magnetoresistive）効果を示すＭＲ素子が一般的に用いられる。サスペンションの他端は、筐体内部に立設した固定軸に回動可能に支持されたアームの先端に取り付けられている。

薄膜磁気ヘッドは、磁気ディスク装置が静止状態にあるとき、すなわち、磁気ディスクが回転せずに静止しているときには、サスペンションの付勢力によって、ＡＢＳが磁気ディスクの表面に軽く押しつけられるように接している。ここで磁気ディスク装置が駆動状態となり、磁気ディスクが回転を開始すると磁気ヘッドスライダが僅かに浮上し、ＡＢＳと磁気ディスク表面との微小な間隔（マグネティックスペーシング）を生じることとなる。この浮上量を安定化することにより、情報の記録および再生を正確に行うことができる。

ところで、近年、磁気ディスクの高記録密度化（大容量化）が進んでおり、これに伴って記録トラック幅の狭小化が進んでいる。このように記録トラック幅が狭くなると、薄膜磁気ヘッドの寸法も小さくなるので、磁気記録素子における磁気ディスクへの信号記録能力が弱まると共に磁気ディスクからの信号磁界の強度も弱くなってしまう。これらの機能低下を補うため、マグネティックスペーシングをより小さくする（薄膜磁気ヘッドのＡＢＳと磁気ディスク表面とを近づける）必要があった。

そこで、磁気ヘッドスライダ全体の浮上高さを下げるようにしたところ、十分な制御をおこなうことができずに磁気ディスク表面の微小な突起などに薄膜磁気ヘッドが接触し、発熱による異常信号の発生や薄膜磁気ヘッド自体の摩耗といった問題が生じることがあった。

このような問題を解決するため、本出願人は、先に、磁気記録素子および磁気再生素子からなる磁気変換素子の、ＡＢＳとは反対側に発熱手段を設けるようにした薄膜磁気ヘッドを提案している（特許文献１参照。）。この薄膜磁気ヘッドでは、磁気ディスク装置の駆動時に、発熱体の発熱によりその周辺部分が熱膨張するのを利用して磁気変換素子をＡＢＳ側へ突出させ、マグネティックスペーシングの微小化を図っている。この際、発熱量を制御することによって突出量を高精度に調節し、微小なマグネティックスペーシングであっても安定して維持するようにしたので、磁気ディスク表面と薄膜磁気ヘッドとの接触する確率を大幅に下げることができた。

さらに、この特許文献１が開示されたのち、温度検知部を搭載し、検知した温度情報に基づいて発熱体への通電量を制御するようにした薄膜磁気ヘッドが提案されている（例えば特許文献２参照。）。この薄膜磁気ヘッドでは、一対の発熱体が磁気ディスクの回転方向に沿って磁気変換素子を挟むように設けられていると共に、温度検知部が一方の発熱体と磁気変換素子との間に設けられている。また、関連する先行技術として、発熱体を有する磁気ヘッドスライダと温度センサが設けられたアームとを備えるようにした磁気ディスク装置が開示されている（例えば特許文献３参照。）。
特開２００３−１６８２７４号公報 特開２００３−２７２３３５号公報 米国特許第５９９１１１３号明細書

ところが最近では、磁気ディスクのさらなる高記録密度化（大容量化）が進んでいることから、これに対応可能なようにマグネティックスペーシングの微小化および安定化がさらに強く求められるようになってきている。しかしながら、特許文献１の薄膜磁気ヘッドでは、発熱体周辺部分の温度が使用時の磁気変換素子自身の駆動による発熱や、周辺の温度環境等によって左右され易いことから、発熱体への投入電力の制御によって極めて微小なマグネティックスペーシングを高精度に制御することは困難であった。また、特許文献２の薄膜磁気ヘッドでは、発熱体が磁気ディスクの回転方向に沿って磁気変換素子を挟むように設けられていることから投入電力の変化に伴うＡＢＳと直交する方向への変位が十分に得られず、発熱体の発熱によって磁気変換素子の温度も高温となってしまうことが予想される。さらに特許文献３の磁気ディスク装置では、発熱体と磁気変換素子との距離が大きく、投入電力を変化させてから突出量が変化するまでの時間的なギャップが大きいと予想される。こうしたことから、特許文献２，３の薄膜磁気ヘッド（磁気ディスク装置）においても、極めて微小なマグネティックスペーシングを高精度に制御することはやはり困難と考えられる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、発熱体を有し、この発熱体に対する投入電力に応じて記録媒体対向面側への突出量を高精度に制御することのできる薄膜磁気ヘッドならびにそれを搭載したヘッドジンバルアセンブリおよびヘッドアームアセンブリを提供することにある。

本発明の第２の目的は、駆動時において極めて微小なマグネティックスペーシングを安定して維持することの可能な、高記録密度に対応した磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置は、磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面を有する積層構造をなす薄膜磁気ヘッドであり、積層構造が、その内部に磁気記録媒体への情報記録を行う記録素子および磁気記録媒体からの信号磁界を検出する再生素子のうちの少なくとも一方を有する磁気変換素子と、この磁気変換素子を挟んで記録媒体対向面とは反対側に配置された発熱手段と、磁気変換素子よりも発熱手段側に配置された温度検知手段とを備えるようにしたものである。

本発明の薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置では、積層構造の内部において、発熱手段が磁気変換素子を挟んで記録媒体対向面とは反対側に配置されると共に、温度検知手段が磁気変換素子における発熱手段側の端部よりも発熱手段側に配置されるようにしたので、投入電力の変化に対して突出量が敏感に変化することとなるうえ、検出温度に応じた投入電力の調整が可能となり、突出量が高精度に制御される。

本発明の薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置では、特に、温度検知手段が、磁気記録媒体と直交する方向において磁気変換素子と発熱手段との間に配置されることが望ましい。

本発明の薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリおよびヘッドアームアセンブリによれば、積層構造が、その内部に、記録素子および再生素子のうちの少なくとも一方を含む磁気変換素子と、この磁気変換素子を挟んで記録媒体対向面とは反対側に配置された発熱手段と、磁気変換素子における発熱手段側の端部よりも発熱手段側に配置された温度検知手段とを備えるようにしたので、温度検知手段によって得られた検出温度に基づいて発熱手段への投入電力を調整することにより、磁気変換素子における記録媒体対向面側への突出量を高精度かつ効率的に制御可能となる。特に、磁気変換素子と発熱手段との間に温度検知手段を配置するようにすれば、磁気変換素子自身の駆動による発熱をも考慮した敏感な温度検知が可能となり、より高精度な突出量制御が可能となる。

本発明の磁気ディスク装置によれば、上記本発明の薄膜磁気ヘッドを有するヘッドアームアセンブリと磁気記録媒体とを備えるようにしたので、駆動時において、投入電力の調整により磁気変換素子の突出量を高精度に制御することができ、極めて微小なマグネティックスペーシングを安定して維持することができる。したがって、より高い記録密度に対応することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

最初に、図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の構成について以下に説明する。

図１は、本実施の形態に係る磁気ディスク装置の内部構成を表す斜視図である。この磁気ディスク装置は、駆動方式としてＣＳＳ（Contact-Start-Stop）動作方式を採用したものであり、例えば筐体１の内部に、情報が記録されることとなる磁気記録媒体としての磁気ディスク２と、この磁気ディスク２への情報の記録およびその情報の再生を行うためのヘッドアームアセンブリ（ＨＡＡ；Head Arm Assembly）３とを備えるようにしたものである。ＨＡＡ３は、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ；Head Gimbals Assembly）４と、このＨＧＡ４の基部を支持するアーム５と、このアーム５を回動させる動力源としての駆動部６を備えている。ＨＧＡ４は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１０（後出）が一側面に設けられた磁気ヘッドスライダ（以下、単に「スライダ」という。）４Ａと、このスライダ４Ａが一端に取り付けられたサスペンション４Ｂとを有するものである。このサスペンション４Ｂの他端（スライダ４Ａとは反対側の端部）は、アーム５によって支持されている。アーム５は、筐体１に固定された固定軸７を中心軸としてベアリング８を介して回動可能なように構成されている。駆動部６は、例えばボイスコイルモータなどからなる。なお、磁気ディスク装置は、複数（図１では４枚）の磁気ディスク５２を備えており、各磁気ディスク２の記録面（表面および裏面）２Ｓのそれぞれ対応してスライダ４Ａが配設されるようになっている。各スライダ４Ａは、各磁気ディスク２の記録面２Ｓと平行な面内において、記録トラックを横切る方向（Ｘ方向）に移動することができる。一方、磁気ディスク２は、筐体１に固定されたスピンドルモータ９を中心とし、Ｘ方向に対してほぼ直交する方向に回転するようになっている。磁気ディスク２の回転およびスライダ４Ａの移動により磁気ディスク２に情報が記録され、または記録された情報が読み出されるようになっている。

図２は、図１に示したスライダ４Ａの構成を表している。このスライダ４Ａは、例えば、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）よりなるブロック状の基体１１を有している。この基体１１は、例えば、ほぼ六面体状に形成されており、そのうちの一面が磁気ディスク２の記録面２Ｓに近接して対向配置されたＡＢＳ１１Ｓである。磁気ディスク装置が駆動していないとき、すなわち、スピンドルモータ９が停止し、磁気ディスク２が回転していないときには、ＡＢＳ１１Ｓと記録面２Ｓとが接触した状態となっている。スピンドルモータ９により磁気ディスク２が高速回転を始めると記録面２ＳとＡＢＳ１１Ｓとの間に空気流が起こり、これに起因する揚力によりスライダ４Ａが記録面２Ｓと直交する方向（Ｙ方向）に沿って浮上し、ＡＢＳ１１Ｓと磁気ディスク２との間に一定の間隙（マグネティックスペーシング）ＭＳ（図１９）が生じるようになっている。また、ＡＢＳ１１Ｓと直交する一側面である素子形成面１１Ａには薄膜磁気ヘッド１０が設けられている。

次に、図３から図６を参照して、薄膜磁気ヘッド１０についてより詳細に説明する。

図３は、薄膜磁気ヘッド１０の構成を表す分解斜視図である。図４は、図３に示した矢印ＩＶの方向から眺めた平面図であり、図５は、図４に示したＶ−Ｖ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。さらに、図６（Ａ）は図４に示したVIＡ−VIＡ線に沿った矢視方向の断面構造を表し、図６（Ｂ）は図４に示したVIＢ−VIＢ線に沿った矢視方向の断面構造を表すものである。薄膜磁気ヘッド１０は、ＡＢＳ１１Ｓを有する積層構造をなしており、その内部に磁気変換素子２０、ヒータ３０および熱電対４０を備えている。磁気変換素子２０は、磁気ディスク２に記録された磁気情報を再生する磁気抵抗効果（ＭＲ）素子２０Ａと、磁気ディスク２の記録トラックに磁気情報を記録する記録素子２０Ｂとによって構成されている。ヒータ３０は、発熱手段であり、磁気変換素子２０を挟んでＡＢＳ１１Ｓとは反対側（後方）に配置されている。熱電対４０は、温度検知手段であって磁気変換素子２０とヒータ３０との間に配置されている。なお、本実施の形態では、ＡＢＳ１１Ｓと直交する方向（Ｙ方向）において、磁気変換素子２０からみてＡＢＳ１１Ｓの側を「前方」とし、ＡＢＳ１１Ｓと反対側を「後方」と呼ぶこととする。

ヒータ３０は、基体１１の上に絶縁層１２を介して形成された発熱体３１と、この発熱体３１の両端末と接続された一対のリードパターン３２Ａ，３２Ｂとを有している。発熱体３１は、絶縁層１２上で蛇行する線状パターンをなし、例えば、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも一種を含む材料からなるものである。リードパターン３２Ａ，３２Ｂは、素子形成面１１Ａに設けられた電極３０Ｓ，３０Ｅ（図３）と接続されている。ここでヒータ３０は、図４に示したように、記録トラックの幅方向（Ｘ方向）において磁気変換素子２０の幅２０Ｗの範囲に収まるように配置されることが望ましく、特に、発熱体３１の幅３１Ｗの中心位置が幅２０Ｗの中心位置と一致することが望ましい。

熱電対４０は、例えば白金（Ｐｔ）からなる第１部分４０Ａと、例えば白金ロジウム合金（ロジウムを１３重量％含有したもの）からなる第２部分４０Ｂとが接合されたものであり、その接合面４０Ｓが絶縁層１２上の、磁気変換素子２０のＸ方向における中心位置を通る直線上に位置するように構成されている。接合面４０Ｓの形成位置は、Ｘ方向において磁気変換素子２０の中心位置と一致することが最も望ましいが、少なくとも幅３１Ｗの範囲に収まっていればよい（図４）。第１部分４０Ａおよび第２部分４０Ｂは、それぞれ、素子形成面１１Ａに設けられた電極４０Ｓ，４０Ｅ（図３）と接続されている。

ＭＲ素子２０Ａは、センス電流がＭＲ膜パターン１５の内部を積層面内方向に流れるように構成されたＣＩＰ（Current In Plane）−ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）構造をなしている。具体的には、ＭＲ素子２０Ａは、ＡＢＳ１１Ｓに露出する側において、例えば基体１１の上に絶縁層１２（図５および図６のみ示す）、下部シールド層１３、下部ギャップ層１４、ＭＲ膜パターン１５、上部ギャップ層１８および上部シールド層１９が順に積層されたものである。ここで、下部ギャップ層１４と上部ギャップ層１８との間には、ＭＲ膜パターン１５の両側に隣接して延在する一対の磁区制御層１６（１６Ｌ，１６Ｒ）と、その上に形成された一対の導電リード層１７（１７Ｌ，１７Ｒ）とが配置されている（図３）。また、上部ギャップ層１８は、ＭＲ膜パターン１５の後方をも取り囲むように設けられており、詳細には、ＭＲ膜パターン１５の後方を占める第１部分１８Ａと、ＭＲ膜パターン１５（および導電リード層１７）の上面を覆う第２部分１８Ｂとの２つの部分から構成されている。なお、下部シールド層１３の後方には、絶縁性の平坦化膜２８Ａに埋設されたヒータ３０および熱電対４０が配置されている。上部ギャップ層１８および上部シールド層１９の後方には平坦化膜２８Ｂが充填されている。

下部シールド層１３および上部シールド層１９は、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの軟磁性金属材料によりそれぞれ構成され、ＭＲ膜パターン１５を積層方向（Ｚ方向）に挟んで対向することで、不要な磁界の影響がＭＲ膜パターン１５に及ばないように機能するものである。下部ギャップ層１４は酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの絶縁性材料からなり、主に下部シールド層１３とＭＲ膜パターン１５との電気的な絶縁をおこなう。上部ギャップ層１８は、下部ギャップ層１４と同様の絶縁性材料からなり、上部シールド層１９とＭＲ膜パターン１５との電気的な絶縁をおこなう。ＭＲ膜パターン１５は、磁気ディスク２の記録情報に起因した信号磁界変化を検知するセンサ部分として機能し、例えば下部ギャップ層の側から固定作用層（ピンニング層）、被固定層（ピンド層）、非磁性層、磁気感受層（フリー層）および保護層（いずれも図示せず）が順に積層されたスピンバルブ構造をなすものである。一対の磁区制御層１６（１６Ｌ，１６Ｒ）は、特に上記磁気感受層に磁気バイアスを印加して磁区の向きを揃え、単磁区化をおこなうものであり、例えばコバルト白金合金（ＣｏＰｔ）などの硬磁性材料により構成されている。一対の導電リード層１７（１７Ｌ，１７Ｒ）は、ＭＲ膜パターン１５に対して積層面内方向（Ｘ方向）へセンス電流を流すための電流経路となるものであり、それぞれ素子形成面１１上に形成された一対の電極１７ＬＰ，１７ＲＰに接続されている。

このような構成のＭＲ素子２０Ａでは、ＭＲ膜パターン１５に含まれる磁気感受層の磁化方向が、磁気ディスク２からの信号磁界に応じて変化する。このため、ＭＲ膜パターン１５に含まれる被固定層の磁化方向との相対的な変化を生じることとなる。ここで一対の導電リード層１７を介してＭＲ膜パターン１５へセンス電流を流すと磁化方向の相対的変化が電気抵抗の変化として現れるので、これを利用することにより信号磁界を検知し磁気情報を読み出すようになっている。

一方、記録素子２０Ｂは、ＭＲ素子２０Ａの上に絶縁層２１を介して設けられており、下部磁極２２、記録ギャップ層２３、コイル２４、絶縁層２５および上部磁極４７を有している。

下部磁極２２は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料よりなり、ＭＲ素子２０Ａと記録素子２０Ｂとを分離する絶縁層２１の上に形成されている。なお、下部磁極２２の後方には平坦化膜２８Ｃが充填されている。下部磁極２２の上には、Ａｌ₂Ｏ₃などの絶縁材料よりなる記録ギャップ層２３が形成されている。この記録ギャップ層２３は、コイル２４のＸＹ平面における中心部に対応する位置に、磁路形成のための開口部２３Ａを有してる。銅（Ｃｕ）や金（Ａｕ）などにより構成されたコイル２４は、開口部２３Ａを中心として渦を巻くように記録ギャップ層４２上に設けられており、フォトレジストなどからなる絶縁層２５によって一部（端末部分）を除いて覆われている。コイル２４の両端末はそれぞれコイルリード２４Ａ，２４Ｂを介して電極２４Ｓ，２４Ｅに接続されている。さらに、上部磁極２６が記録ギャップ層２３、開口部２３Ａおよび絶縁層２５を覆うように形成されている。この上部磁極２６は、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの高飽和磁束密度を有する軟磁性材料よりなり、開口部２３Ａを介して下部磁極２２と接触しており、互いに磁気的に連結している。さらに、Ａｌ₂Ｏ₃などからなる保護膜２７が記録素子２０Ｂの上面全体を覆うように形成されている。

このような構成を有する記録素子２０Ｂは、コイル２４に流れる書込電流により、主に下部磁極２２と上部磁極２６とによって構成される磁路内部に磁束が発生する。これにより記録ギャップ層２３の近傍に信号磁界が生じるので、その信号磁界によって記録面２Ｓの所定の領域部分を磁化し、情報を記録するようになっている。

次に、図７から図１７を参照して、薄膜磁気ヘッド１０の製造方法について説明する。

まず、図７に示したように、スパッタリング法などを用い、基体１１の上に全面に亘って絶縁層１２を形成する。ここでは、Ａｌ₂Ｏ₃またはＳｉＯ₂を用いて、０．１μｍ〜５．０μｍの厚みをなすように形成することが望ましい。次いで、図８に示したように、のちに形成する磁気変換素子２０の後方となる所定の位置に、発熱体３１を含むヒータ３０を形成する。発熱体３１を形成する際にはドライエッチング法を用いる。具体的には、例えば０．３μｍ〜３μｍの厚みとなるようにスパッタリング法、蒸着法、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法またはめっき法などを用いて絶縁層１２の上に既出の材料からなる薄膜を成膜したのち、この薄膜上に形成した所定形状のレジストパターンを利用して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）やミリングを行い、レジストパターンを剥離するようにする。

次に、上記のように形成した発熱体３１の前方、かつ磁気変換素子２０の後方となる位置に、熱電対４０の接合面４０Ｓを形成する。具体的には、まず、図８に示したように、例えば白金からなる第１部分４０Ａをドライエッチング法により形成する。次いで、この第１部分４０Ａと輪郭が一致して重なるように、ＰｔＲｈ（Ｐｔ１３wt％含有）を用いて第２の部分をドライエッチング法により形成する（図９）。

ヒータ３０および熱電対４０を形成したのち、図１０に示したように、それらの前方の所定位置に、下部シールド層１３をフレームめっき法などにより選択的に形成する。ここでは、０．５μｍ〜３μｍの厚みをなすように形成する。下部シールド層１３の構成材料としては、ＮｉＦｅのほか、コバルト鉄ニッケル合金（ＣｏＦｅＮｉ）、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、窒化鉄（ＦｅＮ）または鉄ジルコニウム窒化物（ＦｅＺｒＮ）などを用いることができる。さらに、ヒータ３０および熱電対４０を埋設するように、Ａｌ₂Ｏ₃またはＳｉＯ₂を用いて平坦化膜２８Ａをスパッタリングなどにより形成したのち、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）などにより平坦化する。平坦化ののち、ＣＶＤ法やスパッタリング法により、下部ギャップ層１４を全面に亘って、例えば１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みをなすように形成することが望ましい。

続いて、図１１に示したように、下部ギャップ層１４上の最も前方位置にＭＲ膜パターン１５を形成すると共に、ＭＲ膜パターン１５と隣接する磁区制御層１６および導電リード層１７（図１１には示さず）を形成する。ここでは、まず、下部ギャップ層１４を覆うように全面に亘って固定作用層、被固定層、非磁性層、磁気感受層および保護層が順に積層された多層膜を形成し、その多層膜を選択的に覆うようにマスクパターン（図示せず）を形成する。このマスクパターンは、磁区制御層１６および導電リード層１７の形状に対応する開口部を有している。このマスクパターンを利用したミリングにより上記の多層膜をエッチングしたのち、多層膜を除去した領域に、スパッタリング法を用いて磁区制御層１６と導電リード層１７とを順に積層する。そののち、マスクパターンをアセトンやＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等の有機溶剤により溶解除去する。さらに、ＭＲ膜パターン１５と導電リード層１７とを合わせた形状をなす他のマスクパターン（図示せず）を形成し、これをマスクとして利用したミリングにより不要な部分の多層膜を除去する。こうすることにより、ＭＲ膜パターン１５、磁区制御層１６および導電リード層１７の形成が完了する。なお、上記のマスクパターンは、溶解除去操作を容易とするため、断面が逆台形状（底面が最も幅が狭く、上面に向かうほど幅が広がる形状）とすることが望ましい。

こののち、ＭＲ膜パターン１５、磁区制御層１６および導電リード層１７を覆うように上部ギャップ層１８を形成する。ここでは、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより、例えば１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みをなすように形成する。さらに上部ギャップ層１８の上に、フレームめっき法などを用いて０．５μｍ〜３．０μｍの厚みの上部シールド層１９を形成する。なお、これら上部ギャップ層１８および上部シールド層１９は、下部シールド層１３と対応する領域に形成する。下部ギャップ層１４上の、上部ギャップ層１８および上部シールド層１９の後方領域、すなわち、ヒータ３０（発熱体３１）および熱電対４０の上部にあたる領域には、図１２に示したように、平坦化膜２８Ｂをスパッタリング法などにより形成したのち、ＣＭＰにより平坦化処理をおこなう。以上により、ＭＲ素子２０Ａの形成が一旦終了する。さらに、全体を覆うように、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いて１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みをなす絶縁層２１を形成する。

続いて、図１３に示したように、絶縁層２１上に０．５μｍ〜３．０μｍの厚みをなす下部磁極２２をフレームめっき法により形成する。ここでは、ＮｉＦｅのほか、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮまたはＦｅＺｒＮなどを用いることができる。

さらに、図１４に示したように、下部磁極２２の後方領域に平坦化膜２８Ｃを形成し、ＣＭＰにより平坦化処理をおこなったのち、下部序曲２２および平坦化膜２８Ｃを選択的に覆うように開口部２３Ａを有する記録ギャップ層２３を形成する。ここでは、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いて１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みとなるようにする。

記録ギャップ層２３を形成したのち、図１５に示したように、フレームめっき法により１μｍ〜５μｍの厚みをなすコイル２４を形成する。さらに、図１６に示したようにコイル２４の一部を覆うように絶縁層２５を形成する。そののち、図１７に示したように、絶縁層２５を覆い、かつ下部磁極２２と連結する上部磁極２６を形成したうえ、絶縁層２５に覆われずに露出したコイル２４の一部と連結するコイルリード２４Ｂを形成する。ここで、絶縁層２５は、フォトレジストを所定領域のみ露光したのち加熱処理（キュアリング）をおこなうことにより、０．５μｍ〜７．０μｍの厚みとなるように形成する。上部磁極２６およびコイルリード２４Ｂは、フレームめっき法により形成する。

最後に、上部磁極２６を含む全てを覆うように、スパッタリング等により保護膜２７を形成し、ＣＭＰなどにより平坦化処理をおこなう。これにより、記録素子２０Ｂが形成され、磁気変換素子２０の形成が一旦終了する。こののち、例えば、スライダ４Ａを機械研磨するなどしてＡＢＳ１１Ｓを形成するなどの所定の工程を経ることにより、磁気変換素子２０を含む薄膜磁気ヘッド１０が完成する（図５）。

続いて、上記のように構成された薄膜磁気ヘッド１０を備えた磁気ディスク装置の動作および作用について、図１から図６および図１８を参照して説明する。図１８は、書込または読出時における磁気ディスク２と薄膜磁気ヘッド１０との位置関係を表す断面図である。

この磁気ディスク装置では、磁気情報の書込（記録）および読出（再生）をおこなう際には、スピンドルモータ９により磁気ディスク２が矢印２Ｒの方向（図１，図１８）へ高速回転することにより、スライダ４Ａが記録面２Ｓから浮上する。このとき、薄膜磁気ヘッド１０の記録素子２０Ｂ側がＭＲ素子２０Ａ側よりも記録面２Ｓに近づくような前傾姿勢となる。磁気ディスク２の回転が安定した直後において、マグネティックスペーシングＭＳはｈ１となる。

ここで、ヒータ３０に通電して発熱体３１を発熱させると、その周辺部分、特に平坦化膜２８Ａ〜２８Ｃ、下部ギャップ層１４、絶縁層２１および記録ギャップ層２３が熱膨張する。これにより、磁気変換素子２０が前方へ押し出され、ＡＢＳ１１Ｓが二点鎖線で示すＡＢＳ１１ＳＳの位置まで突出することとなる。この結果、ＭＲ素子２０Ａおよび記録素子２０Ｂと記録面２Ｓとの間隔、すなわち、マグネティックスペーシングＭＳが低減されｈ２となり、高い再生出力が得られると共に、より狭小な記録トラックへの書込が可能となる。この際、ヒータ３０への通電量を調整することにより、突出量を制御することができる。特に、本実施の形態では、磁気変換素子２０のＡＢＳ１１Ｓとは反対側に発熱体３１を設けるようにしたので、ある投入電力に対して効率的に突出させることができるうえ、投入電力の変化に対する突出量変化の応答性をより高めることができる。

上記の磁気変換素子２０における前方への突出は熱膨張に起因するものであることから、特に磁気変換素子２０の後方部分における温度が重要な因子となる。通常、磁気変換素子２０自体も動作時の通電によってジュール熱を発するすることから、その発熱量を加味したうえで、発熱体３１の発熱量、すなわちヒータ３０への通電量を調整することが望ましい。本実施の形態では、熱電対４０により発熱体３１と磁気変換素子２０との間の領域の温度を検知することができる。ここで予め熱電対４０による検知温度と、突出量との相関関係を把握しておくようにすると、検知温度を所定値に近づけるようにヒータ３０への通電量を調整することにより、高精度な突出量の制御が可能となる。この場合、特に、ヒータ３０と熱電対４０とを同一階層に設けることにより、より敏感な温度検知が可能となり、突出量制御の精度がより向上する。

図１９を参照して、磁気ディスク装置の動作をより詳細に説明する。図１９は、磁気ディスク装置における駆動回路の構成例を表すブロック図である。

この駆動回路は、記録動作に関する要素として、入力端子５１Ａ，５１Ｂを介して記録データを受け取るライトゲート５２と、このライトゲート５２からの記録データに従って記録素子２０Ｂへ書込電流を流すライト回路５３と、ライト回路５３からの書込電流によって記録動作をおこなう記録素子２０Ｂとを備えている。また、再生動作に関わる要素として、ＭＲ素子２０Ａに読出電流（センス電流）を流す定電流回路５４と、再生動作をおこなうＭＲ素子２０Ａと、このＭＲ素子２０Ａからの再生信号を増幅する増幅器５５と、増幅した再生信号を復調し、出力端子５７Ａ，５７Ｂを介して再生データを出力する復調回路５６とを備えている。このほか、記録制御信号を受け取る制御端子６１、再生制御信号を受け取る制御端子６２、ヒータ３０、ヒータ３０の制御をおこなうヒータ制御回路７０、熱電対４０および熱電対４０による温度検出をおこなう温度検出回路８０を備えている。

入力端子５１Ａ，５１Ｂを介して印加される記録データはライトゲート５２へ供給される。ライトゲート５２は、制御端子６１を介して記録制御信号が記録動作を指示するときのみライト回路５３へ記録データを供給する。ライト回路５３は、この記録データに従ってＭＲ素子２０Ｂのコイル２４へ書込電流を流すので、上部磁極２６の内部に磁束が形成され、磁気ディスク２の記録トラックへの記録動作がおこなわれる。

制御端子６２より供給される再生制御信号が再生動作を指示するときには、定電流回路５４からＭＲ素子２０ＡのＭＲ膜パターン１５へ一定のセンス電流が流れる。ＭＲ素子２０Ａによって再生された信号は増幅器５５で増幅されたのち、復調回路５６で復調され、得られた再生データが出力端子５７Ａ，５７Ｂを介して出力される。

さらに、制御端子６１，６２より供給される記録または再生制御信号が記録動作または再生動作を指示するときには、ヒータ制御回路７０によってヒータ３０の発熱体３１への通電がおこなわれる。このヒータ制御回路７０の機能および動作について、図１９に加え、図２０を参照して詳細に説明する。

図２０は、ヒータ制御回路７０の構成例を表すブロック図である。ヒータ制御回路７０は、発熱体３１を含むように直列接続された制御部７０Ａとスイッチングトランジスタ７０Ｂと電流値調整用の抵抗７０Ｃとからなる直列回路を有している。さらに、スイッチングトランジスタ７０Ｂおよび抵抗７０Ｃと互いに並列接続となるように、直列接続されたスイッチングトランジスタ７０Ｄおよび抵抗７０Ｅを有している。このような構成のヒータ制御回路７０では、制御端子６１からの記録制御信号が記録動作を指示するときには、スイッチングトランジスタ７０Ｄがオンとなって、抵抗７０Ｅによって調整された電流がヒータ３０の発熱体３１へ流れる。一方、制御端子６２からの再生制御信号が再生動作を指示するときには、スイッチングトランジスタ７０Ｂがオンとなって、抵抗７０Ｃによって調整された電流がヒータ３０の発熱体３１へ流れる。この際、熱電対４０により温度制御回路８０が常時、薄膜磁気ヘッド１０内部の温度をモニタリングしており、その温度データが温度制御回路８０から制御部７０Ａへ供給される。制御部７０Ａは、発熱体３１へ流れる電流値と熱電対４０による検知温度との関係および熱電対４０による検知温度とＡＢＳ１１Ｓの突出量との関係を予め把握しており、これらの関係に基づいて、最適な突出量が得られるように発熱体３１への電流値を制御する。この結果、最適かつ安定したマグネティックスペーシングＭＳを得ることができる。

このように、本実施の形態では、発熱体３１と接合面４０Ｓとを適切な位置に設け、薄膜磁気ヘッド１０におけるＡＢＳ１１Ｓの突出量を正確に制御するようにしたので、駆動時における微小かつ安定したマグネティックスペーシングＭＳを維持し、記録面２Ｓとの接触確率をより低減することができる。よって、さらなる高記録密度に対応することができる。

また、発熱体３１は、磁気変換素子２０の後方へ所定の間隔をもって配置されていることから、磁気変換素子２０は発熱体３１によって直接加熱されることがないので、その機能上の信頼性が担保される。

なお、本実施の形態では、発熱体３１および熱電対４０を絶縁層１２の上面に設けるようにしたが、互いに異なる階層に設けるようにしてもよい。例えば、図２１に示した第１の変形例（変形例１）としての薄膜磁気ヘッド１０Ａのように、発熱体３１を絶縁層１２の上面に設けると共に熱電対４０を下部ギャップ層１４の上面に設けるようにしてもよい。また、発熱体３１と熱電対４０とを互いに同一の階層に設ける場合であっても、図２２に示した第２の変形例（変形例２）としての薄膜磁気ヘッド１０Ｂのように、発熱体３１の後方に熱電対４０を設けるようにしてもよい。ここで、図２１および図２２は、本実施の形態の図５に対応する断面図である。

次に、本発明の具体的な実施例について説明する。

以下に述べる本発明の実施例は、上記実施の形態において説明した製造方法に基づき、図５，図２１および図２２に示した断面構造を有する薄膜磁気ヘッド１０，１０Ａ，１０Ｂのサンプルを形成し、これについて特性調査をおこなったものである。同時に、本実施例の効果を明確にするため、図２８に示した構造を有する薄膜磁気ヘッド１１０（比較例１）および図示しない構造を有する比較例２〜４を作成し、同様の特性調査をおこなった。以下、主に図２１〜図２８を参照して詳細を説明する。

図２３は、実施例１の薄膜磁気ヘッド１０における発熱体３１への投入電力と、ＡＢＳ１１Ｓの突出量との関係を表す特性図である。図２３において、横軸が投入電力（ｍＷ）を示し、縦軸が突出量（ｎｍ）、すなわち上部シールド層１９におけるＡＢＳ１１ＳからＡＢＳ１１ＳＳへの変位（図１８）の大きさである。特性線２３Ｌ１が駆動開始直後（駆動開始から１０秒後）のデータを示し、特性線２３Ｌ２が通常駆動時（センス電流または書込電流による磁気変換素子自身の発熱に伴う薄膜磁気ヘッドの温度上昇が飽和した時）におけるデータを示す。特性線２３Ｌ１および特性線２３Ｌ２は互いにほぼ同一の傾きを示しているが、特性線２３Ｌ２（通常駆動時）の方が全体的に３．３ｎｍほど高い突出量を示している。これは磁気変換素子２０の駆動による発熱に伴い、３．３ｎｍほど突出するためと考えられる。図２３の結果から、投入電力を調整することにより突出量を変化させることはいずれの場合も可能であるが、駆動開始時と通常駆動時とにおいて互いに同一の突出量を得るためには磁気変換素子自身の駆動による発熱に伴う突出量を考慮する必要があることがわかった。

図２４（Ａ），（Ｂ）は、図２３のように投入電力を印加したときの、各実施例における熱電対４０による検知温度とＡＢＳ１１Ｓの突出量との関係を表す特性図である。特に、図２４（Ａ）が駆動開始時に対応するデータであり、図２４（Ｂ）が通常駆動時に対応するデータである。図２４（Ａ）および図２４（Ｂ）では、実施例１〜３をそれぞれ「◆」，「■」，「△」で示す。併せて、比較例１〜４のデータをそれぞれ「□」，「＋」，「×」，「○」で示す。

比較例１は、図２８に示したように、温度検出手段としての熱電対の配設位置が本実施例と異なっている。具体的には、磁気変換素子２０の上側、すなわち上部磁極２６を覆う保護膜２７の、ＡＢＳ１１Ｓと開口部２３Ａとのほぼ中間位置に熱電対４０が埋設されたものである。なお、図２８では、本実施例と同様の構成要素については同一の符号を付している。さらに、比較例２は、スライダ４ＡにおけるＡＢＳ１１Ｓとは反対側の表面に熱電対を設けるようにしたものであり、比較例３は、ＨＧＡ４のサスペンション４Ｂの中央部分に熱電対を設けるようにしたものであり、比較例４は、筐体１の内壁に熱電対を設けるようにしたものである。

図２４（Ａ）から明らかなように、駆動開始時においては、各実施例および各比較例はいずれも直線状の変化を示した。実施例１〜３は、比較例１〜４と比べて突出量の変化に対する検知温度の変化が大きい。比較例２〜４では、発熱体３１の熱をほとんど検出できていない。比較例１では、わずかに発熱体３１の熱を検出しているが全体的に温度変化が小さい。加えて比較例１では、発熱体３１に電力を投入してから飽和状態となるまでに５秒〜７秒程度を要してしまった。これに対し、実施例１〜３では、検知温度が飽和するまで２秒〜３秒程度と、良好な応答性を示した。

一方、通常駆動時においては、図２４（Ｂ）に示したように、磁気変換素子２０自身の発熱の影響により実施例１〜３および比較例１〜４はいずれも検知温度が高温側にシフトした。但し、実施例１〜３が、突出量の変化に対して最も大きな検知温度変化を示している。すなわち、検知温度を基準とした突出量制御が最も容易である。このような有意差が生じた理由としては、実施例１〜３が、発熱体３１の熱による温度変化と磁気変換素子２０自身の発熱による温度変化との双方を敏感に検出しているためと考えられる。特に、実施例１では、図２５に示したように、駆動開始時および通常駆動時における検知温度と突出量との相関関係が互いにほぼ一致し、突出量のばらつきを約０．３ｎｍ以内に抑えることができた。実施例２および実施例３においても、図２６および図２７にそれぞれ示したように、突出量のばらつきは１ｎｍ程度の範囲に収まっている。

以上説明したように、本実施例では、磁気変換素子２０自身の駆動による発熱に伴う温度上昇成分とヒータ３０の加熱による温度上昇成分との双方を加味した温度変化を、より正確かつ敏感に検出することができることが確認できた。さらに、その検知温度の変化に基づいて投入電力を調整することにより、駆動開始時および通常駆動時のいずれにおいても突出量を高精度に制御可能なことが確認できた。

以上、実施の形態および実施例（以下、実施の形態等）を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施の形態等に限定されず、種々変形可能である。例えば、本実施の形態等では、再生素子としてＣＩＰ型のＧＭＲ素子を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、ＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）型であってもよい。あるいはトンネル接合膜を有するＴＭＲ（tunneling magnetoresistance）素子を用いることもできる。また、本実施の形態および実施例では、再生素子および記録素子の双方を有する複合型の薄膜磁気ヘッドの例について説明したが、例えば再生専用の薄膜磁気ヘッドであってもよい。

本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の構成を表す斜視図である。 図１に示した磁気ディスク装置におけるスライダの構成を表す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を表す分解斜視図である。 図３に示した薄膜磁気ヘッドのＩＶ矢視方向から眺めた要部構成を表す平面図である。 図３に示した薄膜磁気ヘッドのＶ−Ｖ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。 図３に示した薄膜磁気ヘッドのVIＡ−VIＡ線およびVIＢ−VIＢ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドを製造する方法における一工程を表す要部断面図である。 図７に続く一工程を表す要部断面図である。 図８に続く一工程を表す要部断面図である。 図９に続く一工程を表す要部断面図である。 図１０に続く一工程を表す要部断面図である。 図１１に続く一工程を表す要部断面図である。 図１２に続く一工程を表す要部断面図である。 図１３に続く一工程を表す要部断面図である。 図１４に続く一工程を表す要部断面図である。 図１５に続く一工程を表す要部断面図である。 図１６に続く一工程を表す要部断面図である。 図１に示した磁気ディスク装置の、駆動時における磁気ディスクおよび薄膜磁気ヘッドの断面構成を表す図である。 図１に示した磁気ディスク装置における駆動回路の構成例を表すブロック図である。 図１９に示した駆動回路における要部構成例を表すブロック図である。 図３に示した薄膜磁気ヘッドの第１の変形例（変形例１）としての構造を表す断面図である。 図３に示した薄膜磁気ヘッドの第２の変形例（変形例２）としての構造を表す断面図である。 図５に示した薄膜磁気ヘッドにおけるヒータへの投入電力とＡＢＳの突出量との関係を表す特性図である。 実施例１〜３における検知温度と突出量との関係を表す特性図である。 実施例１における検知温度と突出量との関係を表す他の特性図である。 実施例２における検知温度と突出量との関係を表す他の特性図である。 実施例３における検知温度と突出量との関係を表す他の特性図である。 比較例（比較例１）としての構造を表す断面図である。

符号の説明

ＭＳ…マグネティックスペーシング、１…筐体、２…磁気ディスク、３…ヘッドアームアセンブリ（ＨＡＡ）、４…ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）、４Ａ…スライダ、４Ｂ…サスペンション、５…アーム、６…駆動部、７…固定軸、８…ベアリング、９…スピンドルモータ、１０…薄膜磁気ヘッド、１１…基体、１１Ａ…素子形成面、１１Ｓ…記録媒体対向面（ＡＢＳ）、１２…絶縁層、１３…下部シールド層、１４…下部ギャップ層、１５…ＭＲ膜パターン、１６…磁区制御層、１７…導電リード層、１８…上部ギャップ層、１９…上部シールド層、２０…磁気変換素子、２０Ａ…磁気抵抗効果（ＭＲ）素子、２０Ｂ…記録素子、２１…絶縁層、２２…下部磁極、２３…記録ギャップ層、２４…コイル、２４Ａ，２４Ｂ…コイルリード、２５…絶縁層、２６…上部磁極、２７…保護膜、２８…平坦化膜、３０…ヒータ、３１…発熱体、４０…熱電対、５１Ａ，５１Ｂ…入力端子、５２…ライトゲート、５３…ライト回路、５４…定電流回路、５５…増幅器、５６…復調回路、５７Ａ，５７Ｂ…出力端子、６１，６２…制御端子、７０…ヒータ制御回路、８０…温度検出回路。

Claims (9)

1. 磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面を有する積層構造をなす薄膜磁気ヘッドであって、
   前記積層構造は、その内部に
   前記磁気記録媒体への情報記録を行う記録素子および前記磁気記録媒体からの信号磁界を検出する再生素子のうちの少なくとも一方を有する磁気変換素子と、
   前記磁気変換素子を挟んで前記記録媒体対向面とは反対側に配置された発熱手段と、
   前記磁気変換素子よりも前記発熱手段側に配置された温度検知手段と
   を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 前記温度検知手段は、前記磁気変換素子と前記発熱手段との間に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
3. 前記発熱手段と前記温度検知手段とが互いに同一の階層に設けられている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 前記発熱手段は、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも一種を含む発熱体を有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
5. 前記温度検知手段は熱電対である
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
6. 前記再生素子は磁気抵抗効果素子である
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
   この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと
   を有することを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
8. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
   この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと、
   このサスペンションの他端を支持するアームと
   を含むことを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
9. 磁気記録媒体と、ヘッドアームアセンブリとを備えた磁気ディスク装置であって、
   前記ヘッドアームアセンブリは、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
   この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと、
   このサスペンションの他端を支持するアームと、
   を含むことを特徴とする磁気ディスク装置。

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