JP2006277834A - 垂直記録用磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 主磁極の幾何学的トラック幅と実効トラック幅の差が小さい垂直記録用磁気ヘッドを提供する。
【解決手段】 主磁極の側面形状を凹型形状とし、その凹形状の頂点の位置を、主磁極のトレーリング側に近い位置とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気記録媒体の記録・再生に用いられる磁気ヘッド及びその製造方法に関するものである。

磁気ディスク装置では、記録媒体上のデータは磁気ヘッドによって読み書きされる。磁気ディスクの単位面積当たりの記録容量を大きくするためには、面記録密度を高密度化する必要がある。しかしながら、現状の面内記録方式では、記録されるビット長が小さくなると、媒体の磁化の熱揺らぎのために面記録密度があげられない問題がある。この問題を解決できる方法として、媒体に垂直な方向に磁化信号を記録する垂直記録方式がある。垂直記録方式においても、再生には巨大磁気抵抗効果型ヘッド（ＧＭＲヘッド）及び、さらに再生出力が大きいトンネル型巨大磁気抵抗効果型ヘッド（ＴＭＲヘッド）や膜面に垂直に電流を流すＣＰＰ型ＧＭＲヘッドを用いることができる。

一方、記録には、単磁極ヘッドを用いる必要がある。垂直記録においても、面記録密度の向上のためには、トラック密度と線記録密度を向上する必要がある。線記録密度向上のためには、記録ヘッドの記録磁界勾配を向上させる必要がある。そのための一つの方法としては、記録媒体を２層化し、下層に軟磁性層を設ける構造とする。しかしながら、２００Ｇｂ／ｉｎ^２を超える高記録密度達成のためには、高いトラック密度（ＴＰＩ）、高い線記録密度（ＢＰＩ）が必要となる。ＢＰＩ向上のためには、記録ヘッドからの磁界勾配の向上、再生ヘッドの分解能向上等が必要である。ＴＰＩ向上のためには、ヘッドのトラック幅の狭小化が必要である。しかしながら、狭トラック化に伴い、実際のトラック幅（幾何学的トラック幅）よりも媒体に書き込まれる実効トラック幅の方が広がる現象、いわゆる書き広がりが顕著になってきている（図７参照）。この書き広がり抑制のためには、サイドシールドを主磁極近傍に設置する案が提案されている。
例えば、US2002/0176214A1や特開2004-127480号公報には、同様にサイドシールドを設けた垂直記録用磁気ヘッドの例が開示されている。

また、本発明の発明者からの主磁極に関する技術開示として、IEEE Transactions on Magnetics, vol.40, 2329-2331 (2004)及び日本応用磁気学会誌、第28巻、869-872頁(2004)がある。その他、主磁極形状に関するものとして、特許3593312号公報、特開2003-242608号公報がある。特許3593312号公報では、磁気ディスク装置のスキュー角度対策として、トレーリング側にかけてトラック幅方向の幅寸法が広がっている主磁極の例が開示されている。特開2003-242608号公報では、主磁極を第１と第２の端縁に分けた構造が開示されている。

US2002/0176214A1 特開2004-127480号公報 特許3593312号公報 特開2003-242608号公報 IEEE Transactions on Magnetics, vol.40, 2329-2331 (2004) 日本応用磁気学会誌、第28巻、869-872頁(2004)

上述のように、書き広がり抑制のためには、サイドシールド等を設ける方法が検討されてきた。しかしながら、サイドシールドを設けるためには、工程数の増加と厳密な寸法制御が必要となり、サイドシールド付き磁気ヘッドを作製するのは大変困難である。このため、本発明では、主磁極形状を最適化することにより、簡便にまた効果的に書き広がりを抑制した垂直記録用磁気ヘッドを提供し、高ＴＰＩ化を図り、高記録密度を実現するものである。

特許3593312号公報、特開2003-242608号公報は、磁気ディスク装置のスキュー角度対策と記録磁界強度対策に関するものである。特許3593312号公報は、スキュー対策のためにトラック幅がトレーリング側に向けて広がっている例で、側面形状は直線又は製造方法上の理由で湾曲している。我々の検討によると、このような形状の主磁極からは書き広がりが発生する。また特開2003-242608号公報は、主磁極から発生する記録磁界を高めるために、主磁極部を第一、第二の部分に分割することで、主磁極のトレーリング側へ磁束を集中させ、記録磁界を高めることを狙ったものである。しかし、記録磁界を高めすぎると、書き広がりが大きくなる。

主磁極の幾何学的トラック幅と媒体上に書かれる実効的トラック幅の差、いわゆる書き広がりを抑制することは、高ＴＰＩ化を図る上で重要である。我々は、図１に示す主磁極の形状（浮上面形状）を採用することにより、サイドシールド等の方法を用いることなく、この書き広がりを抑制できることを見出した。主磁極の浮上面形状を逆台形形状にする必要があることは広く知られているが、本発明の主磁極形状は、それとは異なり、主磁極の側面が凹型にくびれ、そのくびれの頂点が、主磁極のトレーリング側とリーディング側の中心よりトレーリング側に位置する形状である。

主磁極のトレーリング側端部からくびれの頂点までの距離ａを、主磁極のトレーリング端部とリーディング端部の距離ｈの３分の１より小さくすることによって、断面が逆台形形状の主磁極の場合に発生する書き広がりを抑制することができる。このとき、くびれの量、すなわち、主磁極のくびれの頂点の部分の幅ｗ_２とトレーリングエッジの幅ｗ_１との差の半分とｗ_１との比｛（ｗ_１−ｗ_２）／２ｗ_１｝は、４分の１以下であることが望ましい。これは、くびれ量が多すぎると主磁極から出る磁界強度が減ってしまうからである。くびれ量の下限は、書き広がり抑制の点を考えた我々の実験からは、１０分の１であった。主磁極のトレーリング面と側面とのなす角度θも、書き広がり抑制に重要であることが分かった。それは、書き広がり抑制には、浮上面におけるトレーリングエッジに近い部分の磁性体の面積が効いているからである。我々の実験によると、角度θは７５度から４５度の範囲が望ましい。主磁極のスロートハイト（ＴＨ）と主磁極のトレーリング側の幅（ｗ_１）の比（ＴＨ／ｗ_１）は、０．９以下である。

このような主磁極形状は、イオンミリングあるいはレジストフレームめっき法によって形成することができる。イオンミリングを用いる場合、ウエハの周方向のイオンの入射角度範囲を制限したミリングとウエハの周方向３６０度からイオンが入射するミリングの組み合わせを用いる。周方向のイオンの入射角度範囲を制限するときの入射角度範囲は、２４０度以下とする。一方、レジストフレームめっき法で形成する場合は、レジスト露光時に、通常のフレーム形成時よりも、ステッパの開口数（ＮＡ）を大きくして、レジストフレームの側面形状をある屈曲点（この点が、凹形状の頂点になる）から上方で開いた形状にすればよい。このときのＮＡは、例えばＫｒＦエキシマレーザーステッパであれば、０．５以上にすればよい。

また、主磁極は、特開2003-242608号公報のように、２つに分離する必要はなく、めっき法又はスパッタ法により形成される磁性膜の単層膜、又は非磁性層を介した多層膜を用いればよい。磁性膜としては、Ｆｅ（７０ａｔ％）Ｃｏをベースにした高飽和磁束密度Ｂｓ（Ｂｓ＝２．４Ｔ）をもつ材料を用いる。２つに分離して、リーディング側の部分だけでも、Ｂｓが２．４Ｔより低い材料を用いると主磁極からの記録磁界が下がることになる。さらに主磁極の上下には、下（リーディング側）に密着層として、上（トレーリング側）に保護層として、非磁性膜を配置することが望ましい。非磁性膜は、金属膜でも、酸化物でも良い。

また、本発明の主磁極形状による書き広がり抑制の効果は、トレーリングシールド、あるいはトレーリングサイドシールドが設けられた場合でも、同様である。すなわち、本発明によると、書き広がりを抑制したトレーリングシールド付きヘッド又はトレーリングサイドシールド付きヘッドを供給できる。

本発明によると、主磁極形状を最適化することによって、媒体上に書かれる実効トラック幅を狭小化し、高トラック密度化、ひいては高記録密度化が達成できる。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図２は磁気記録再生装置の概念図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は断面図である。磁気記録再生装置は、モータによって回転駆動される磁気ディスク１上に、アーム２の先端に固定された磁気ヘッド３によって磁化信号の記録、再生を行う。アーム２は、アクチュエータ５によってディスク半径方向に駆動され、記録あるいは再生されるトラック上に位置決めされる。磁気ヘッド３を駆動する記録信号あるいは磁気ヘッドから送出される再生信号は信号処理回路６によって処理される。

図３に、アーム２を振ることによって、磁気ヘッド３を磁気ディスク１上で動かしたときの概略図を示す。このとき、図に示すようにスキュー角が発生する。スキュー角の範囲は±２０°程度である。このスキュー角度に対応して、浮上面におけるヘッドの主磁極は、逆台形形状が必要である。

図４は、垂直記録ヘッド及び垂直記録の概略図を示す図である。磁気ヘッドは記録ヘッドと再生ヘッドからなる。記録ヘッドは磁気ディスク１の記録層に記録するための磁界を発生するヘッドであり、主磁極１２、ヨーク１４、補助磁極１１、及び主磁極と補助磁極が作る磁気回路に鎖交する薄膜コイル９を備える単磁極ヘッドである。再生ヘッドは磁気ディスク１の記録層に書き込まれた情報を読み取るためのヘッドであり、一対の再生シールド１６，１７に挟まれたＧＭＲ素子等の再生素子（磁気抵抗効果素子）１５を備える。記録ヘッドの主磁極１２から出た磁界は磁気ディスク１の記録層３１、軟磁性裏打ち層３２を通り、補助磁極１１に入る磁気回路を形成し、記録層３１に磁化パターン４を記録する。このとき、ディスク回転方向との関係から、主磁極１２が磁気ディスクのある点から最後に離れる部分即ち主磁極の上面（トレーリング側）及び側面の形状が磁化パターンの形状に大きな影響を及ぼす。

図５は、従来の逆台形形状の主磁極の模式図と、作製したヘッドの主磁極の走査型電子顕微鏡像（ＳＥＭ像）である。

図６は、本発明による主磁極１２とヨーク１４の関係の概略図である。ヨーク１４の上に主磁極１２が形成され、浮上面における主磁極形状は、図１に示す形状になっている。ヨークの浮上面に近い部分での幅は、主磁極１２の幅よりも狭くなっている。これは、主磁極１２形成時に、ヨーク１４がエッチング等のダメージを受けるのを避けるためである。また、浮上面からフレアポイントと呼ばれる主磁極のトラック幅が広がる点までの距離ＴＨをスロートハイトと称する。浮上面からフレアポイント近くになった場合でも、主磁極の浮上面に平行な断面形状は浮上面形状と相似形である。

図７は、本発明の主磁極を用いた場合の幾何学的トラック幅と実効的トラック幅の関係を示す図ある。図には、従来の浮上面形状（逆台形）を有する主磁極を用いた場合のデータも合わせて示している。本実験で用いたヘッドの主磁極形状は、図１に示すθが４５度〜７５度、くびれ位置ａがｈ／３〜ｈ／７、くびれ量｛（ｗ_１−ｗ_２）／２ｗ_１｝が１０％〜２５％である。図から明らかなように、本発明の主磁極は、従来の浮上面形状が逆台形の主磁極と比較して、幾何学的トラック幅と実効的トラック幅の差（書き広がり）が、大幅に改善されている。従来構造ヘッド（逆台形）は、図１に示すθが７５度から８５度のものを用いた。

図８は、計算機シミュレーションによる磁界分布を示す図である。Ｘ軸は、トラック幅方向の位置で、Ｙ軸は磁界強度である。従来構造（浮上面形状が逆台形）と本発明の構造で、主磁極の幾何学的トラック幅を同じくして計算した。計算で用いた本発明の主磁極形状は、ｗ_１が１７５ｎｍで、θが６０度、くびれ位置ａがｈ／３、くびれ量がトレーリング側トラック幅の１５％である。従来構造と比較して、本発明の構造は、磁界の広がりが少ないこと、すなわち図７に示す書き広がりが抑制されていることが確認できる。

凹形状の頂点位置に関して、さらに詳細に計算した結果を図９に示す。本計算の場合の主磁極形状は、ｗ_１が１７５ｎｍ、くびれ量（ｗ_１−ｗ_２）／２ｗ_１が１５％である。図９は、主磁極が従来の形状（逆台形形状）の場合の磁界プロファイルと、ａ／ｈが１／７、１／３、１／２、３／４の場合の磁界プロファイルとの差、すなわち書き広がり量を示している。この図から、ａ／ｈが１／２と３／４の場合は、書き広がり量は従来構造（浮上面形状が逆台形）に近いが、３分の１以下になると大きく乖離し、書き広がりが少なくなってくることが分かる。３分の１と７分の１との差が小さい理由は、既に実効トラック幅が幾何学的トラック幅に近くなっており、効果が飽和していることによる。このように磁界の広がりが抑えられる理由は、本発明の構造では、凹形状の頂点がトレーリング側に近づいたことにより、浮上面における主磁極のトレーリング側近傍の面積が減少し、トラック幅方向の磁界プロファイルが、従来構造に比べて大きく改善（狭くなっている）からである。

図１０は、図１におけるとｗ_２との差の半分とｗ_１との比で定義したくびれ量｛（ｗ_１−ｗ_２）／２ｗ_１｝とオーバーライトとの関係を示すグラフである。この実験に用いたヘッドは、幾何学的トラック幅ｗ_１が１５０ｎｍ〜２００ｎｍ、θが４５度から７５度、凹形状の頂点の位置ａは、ｈ／３〜ｈ／７である。この図が示すように、くびれ量が２５％までは、オーバーライトが３０ｄＢ以上を示しているが、それ以上になると急激にオーバーライトが劣化している。これは、くびれ量が大きくなると主磁極から出る磁界が減少し、オーバーライトが足りなくなることを示している。また、くびれ量が１０％以下の場合は、従来構造（逆台形）と同じく、書き広がりが発生するため、オーバーライト、書き広がりの抑制を同時に満たすような、くびれ量は１０％から２５％である。

図１１は、主磁極のトレーリング面と側面のなす角度θと磁界強度との関係を示す図である。いずれの場合も主磁極の幅ｗ_１は、１７５ｎｍである。従来の主磁極構造（逆台形）では、角度θに比例して磁界強度も減少しているが、本発明の主磁極構造では、角度θがついた場合でも磁界強度の減少が小さい。これは、トレーリング側の角度が大きくなっても、浮上面における主磁極全体の面積の減少量が少ないためである。磁界の減少量と書き広がりを考慮すると、この角度θは４５度から７５度が望ましい。

図１２は、本発明によって作製した主磁極の例を、浮上面のＳＥＭ像によって示したものである。図１２（ａ）は、くびれ角度θが約４５度の主磁極の浮上面のＳＥＭ像であり、図１２（ｂ）は、くびれ角度θが約７５度の主磁極の浮上面のＳＥＭ像である。

図１３は、イオンミリング法において、ウエハの周方向のイオンの入射角度を制限したミリングの概略図である。図１４は、通常のウエハの周方向３６０度からのイオンが入射するミリングの概略図である。これらミリング方法の組み合わせを用いることで、上述のような本発明の構造の主磁極を形成できる。

図１５は、主磁極の形成にイオンミリングを用いた本発明の磁気ヘッド製造工程を示す断面模式図である。図１５（ａ）は、図４に示している再生ヘッドと補助磁極１１、コイル９等を積層した基板上に、主磁極となる磁性膜１９をウエハ全面に形成したところを示している。図１５（ｂ）は、磁性膜１９上にマスク材２０によってパターンを形成したところを示す。図１５（ｃ）は、イオンミリングを用いて、磁性膜１９を矩形形状に加工したところを示している。このとき、図１３に示したウエハ周方向の入射角度を制限したミリングを用いた。ウエハ法線方向からのイオンの入射角度は４５度とし、周方向の角度は、図１３に示した０度を中心として±１２０度とした。図１５（ｄ）は、さらにウエハ法線方向からのイオン入射角度を６０度としてミリングを行い、主磁極の断面を逆台形形状に加工したところを示している。周方法の角度範囲は、図１５（ｃ）と同じ±１２０度である。図１５（ｅ）は、図１４に示す通常のミリング方法を用いて、逆台形主磁極の側面を凹形状に加工したところを示している。ウエハ法線方向からのイオン入射角度は７０度とした。

図１６は、図１４と図１３のミリング方法を用いた場合に形成される主磁極の形状の違いを説明する図である。図１６（ａ）は従来方法のミリングで形成された主磁極を上から見た図であり、主磁極のフレア部と呼ばれる部分が、破線で示す理想形状からずれ、曲率をもった形状となる。一方、図１３に示すように、ウエハの周方向のイオン入射角度を制限した場合、図１６（ｂ）に示すように、理想形状を形成することができる。フレア部の形状は、図１６（ｂ）のように理想形状にすることによって、フレア部の位置が素子高さ方向にずれた場合においても幾何学的トラック幅が変化するのを防ぐことができるため、図１３に示すようなミリング方法が必須である。なぜならば、図１６（ｂ）に示すスロートハイトＴＨは３０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度であり、このスロートハイトがずれたときに、トラック幅が変化する恐れがあるからである。

また、このとき、フレア部の角度δは、７０度〜１２０度が望ましい。これは、主磁極からの強い磁界強度を得るためには、小さい角度は望ましくないことと、角度が大きくなった場合は、イオンの入射がさえぎられ、図１６（ｂ）のような形状にならず、図１６（ａ）のような形状になってしまうからである。

図１７は、主磁極の形成にレジストフレームめっき法を用いた本発明の磁気ヘッド製造工程を示す断面模式図である。図１７（ａ）は、図４中に示している再生ヘッド、補助磁極１１、コイル９等を積層した基板を示す。図１７（ｂ）は、その基板上に、めっき下地膜を形成後（図示していない）、レジストフレーム２４を形成したところを示している。このとき、レジストフレームの側面形状を、ある屈曲点から上方の開口部を広げるように形成する。そのためには、露光時のステッパの開口数（ＮＡ）を通常の露光時より大きめにし、レジストフレームの上方を開くようにする。ＫｒＦエキシマレーザーステッパであれば、ＮＡ＝０．５程度を使用する。図１７（ｃ）は、図１７（ｂ）に示しためっき下地膜とレジストフレームを用いて、磁性膜をめっきしたところを示している。図１７（ｄ）は、レジストフレームとめっき下地膜等の不要部を順次除去し、主磁極１２を形成したところを示している。

図１８は、上下（リーディング側とトレーリング側）にそれぞれ、密着層２１と保護層２２を形成した主磁極の例を示す断面模式図である。

密着層２１は、非磁性金属又は非磁性金属を含む合金が良い。定性的には、酸化しやすい金属が密着力に優れており、例えば、Ｃｒ又はＣｒ合金、Ｔａ又はＴａ合金、Ｍｏ又はＭｏ合金、Ｔｉ又はＴｉ合金、Ｎｂ又はＮｂ合金、Ｗ又はＷ合金等が用いられる。膜厚は、０．５から５ｎｍ程度あれば、十分な密着力が得られる。図１２（ａ）（ｂ）に示した例では、それぞれＮｉＣｒとＣｒを、それぞれ２ｎｍ用いた。

主磁極上の保護層２２は、主磁極１２の酸化、腐食から主磁極の磁性膜を守るために形成される。例えば、密着層と同じＣｒ、Ｃｒ合金又はＣｒ酸化物、Ｔａ、Ｔａ合金又はＴａ酸化物、Ｍｏ、Ｍｏ合金又はＭｏ酸化物、Ｔｉ、Ｔｉ合金又はＴｉ酸化物、Ｎｂ、Ｎｂ合金又はＮｂ酸化物、Ｗ、Ｗ合金又はＷ酸化物等が適用可能であるが、その他、耐食性に優れるＡｕや白金族（Ｏｓ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｐｄ）及びその合金も適用可能である。酸化物であるアルミナ、シリカ又はそれらの混合物でも良い。膜厚は、酸化とウエハプロセス中の防食の目的からは、１〜２０ｎｍ程度が適当であるが、２０ｎｍ以上の厚さであっても、問題はない。図１２（ａ）（ｂ）に示した例では、ＮｉＣｒを５ｎｍ用いた。

図１９は、多層膜からなる主磁極１２の例を示す断面模式図である。非磁性膜２３を磁性層の間に挿入した。非磁性膜としては、Ｃｒ，ＮｉＣｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｅ，Ｉｒ及びそれらの合金が適用可能である。膜厚は、０．５〜３ｎｍ程度である。このとき非磁性層の上下の磁性層は、反強磁性結合していても、あるいはパターンの端部で静磁結合していても、あるいはそれらの結合がなく、単に磁性層の特性向上のためであっても良い。図１２の例は、非磁性層２３としてＣｒとＮｉＣｒを交互に用い、Ｆｅ（７０ａｔ％）Ｃｏ（２５ｎｍ）／Ｃｒ（１ｎｍ）／Ｆｅ（７０ａｔ％）Ｃｏ（２５ｎｍ）／ＮｉＣｒ（１ｎｍ）の積層構造を用いた。

図２０は、本発明の構造のヘッドでの、スロートハイト（ＴＨ）と幾何学的トラック幅（ｗ_１）との比（ＴＨ／ｗ_１）とオーバーライトとの関係を示す図である。実験したヘッドの幾何学的トラック幅ｗ_１は１５０〜２００ｎｍ、くびれ量は１０〜２５％、トレーリング側と側面のなす角度θは４５度〜７５度、凹形状の頂点の位置ａは、ｈ／３〜ｈ／７である。比（ＴＨ／ｗ_１）が小さくなると（スロートハイトが短くなると）、オーバーライトは向上（小さくなる）する。オーバーライトは３０ｄＢ以下は必要なことから、ＴＨ／ｗ_１は、０．９以下が必要である。

図２１は、書き広がり量とスロートハイト（ＴＨ）と幾何学的トラック幅（ｗ_１）の関係を示す図である。従来の浮上面形状が逆台形のヘッドのデータも合わせて示している。実験した本発明のヘッドの幾何学的トラック幅ｗ_１は１５０〜２００ｎｍ、くびれ量は１０〜２５％、トレーリング側と側面のなす角度θは４５度〜７５度、凹形状の頂点の位置ａは、ｈ／３〜ｈ／７である。従来構造ヘッド（逆台形）は、幾何学トラック幅ｗ１が１５０ｎｍ〜２００ｎｍ，図１に示すθが７５度から８５度のものを用いた。図から明らかなように、本発明では、スロートハイトが短いときでも書き広がりがないのに対し、従来構造（逆台形）では非常に大きくなっている。

図２０と図２１とを総合すると、本発明の主磁極構造によると、スロートハイトを短くして、主磁極からの記録磁界を高くした場合（図１９のオーバーライトがよくなっている部分）でも、書き広がりを抑制できることが分かる。

図２２（ａ）は、本発明の主磁極にトレーリングサイドシールド１３ａを設けた場合の説明図、図２２（ｂ）はトレーリングシールド１３ｂを設けた場合の説明図である。図２２（ａ）は主磁極の方が補助磁極より再生シールドに近い側に位置している例であり、図２２（ｂ）は主磁極より補助磁極の方が再生シールドに近い側に位置している例となっているが、主磁極と補助磁極の位置関係に関わらず、トレーリングシールド、トレーリングサイドシールドのどちらが配置されても良い。本発明の主磁極形状を採用したことによる効果、すなわち書き広がりを抑制する効果は、トレーリングシールド、トレーリングサイドシールドを設けた場合も、主磁極のみの場合と同様である。

サイドシールドを設けた場合には、さらなる磁界の広がり抑制効果が期待できる。図２３は、いわゆるマイクロトラックプロファイルで、媒体に書かれた信号のプロファイルを表したものである。本発明の主磁極形状（ｗ_１が１７５ｎｍで、θが６０度、くびれ位置ａがｈ／３、くびれ量が１５％）のヘッドと、そのヘッドにトレーリングサイドシールドを設けた場合を合わせて示している。トレーリングサイドシールド付きヘッドの主磁極とシールド間の距離は、トレーリング側、クロストラック側とも１５０ｎｍである。図２３から、プロファイルのすその方を見ると、主磁極のみの場合の方が、広がっている様子が分かる。この様子は、あるトラックの隣のトラックに多数回書き込みを行ったときに、該トラックが影響を受ける様子を観察することによって、より顕著になる。

図２４は、１４０ｋＴＰＩ条件で、あるトラックの隣のトラックに１万回の書き込みを行い、その後の該トラックの信号を調べたものである。用いたヘッドの幾何学的トラック幅ｗ_１は１５０ｎｍ、くびれ量は１０〜２５％、トレーリング側と側面のなす角度θは４５度〜７５度、凹形状の頂点の位置ａはｈ／３〜ｈ／７である。トレーリングサイドシールド付きヘッドの主磁極とシールド間の距離は、トレーリング側、クロストラック側とも１５０ｎｍである。サイドシールドを設けた場合の方が、信号の残存率が高い、即ち影響を受けていないことが分かる。このことは、サイドシールドが磁界の広がりを抑制していることを示しており、本発明の主磁極形状とサイドシールドとの組み合わせが、高ＴＰＩ化に非常に有利であることが確認できた。

本発明による主磁極の概略図。 磁気ディスク装置の概略図。 磁気ディスク装置動作時の概略図。 垂直記録の概略図。 従来の主磁極の概略図とＳＥＭ像を示す図。 本発明の主磁極及びヨークの概略図。 幾何学的トラック幅と実効トラック幅の関係を示す図。 主磁極からの磁界強度のプロファイルを示す図。 本発明の場合と従来の場合（逆台形）の磁界幅の差をまとめた図。 くびれ量とオーバーライトの関係を示す図。 主磁極のトレーリング面と側面がなす角度と磁界強度との関係を示す図。 本発明による主磁極のＳＥＭ像。 ウエハの周方向のイオンの入射を制限したイオンミリング方法の概念図。 通常のイオンミリング方法の概念図。 イオンミリングを用いた本発明の磁気ヘッド製造工程を示す断面模式図。 ウエハの周方向のイオンの入射を制限したミリング方法と通常のミリングを用いた場合の主磁極のフレア部の概略図。 レジストフレームめっき方法を用いた本発明の磁気ヘッド製造工程を示す断面模式図。 上下に密着層と保護層を配置した主磁極の例を示す図。 主磁極に非磁性層を介した多層膜を適用した場合の例を示す図。 スロートハイト（ＴＨ）と幾何学的トラック幅（ｗ_１）との比（ＴＨ／ｗ_１）とオーバーライトとの関係を示す図。 書き広がり量とＴＨ／ｗ_１の関係を示す図。 トレーリングサイドシールド及びトレーリングシールドを設けた場合の例を示す図。 サイドシールドを設けた場合と主磁極のみの場合の、マイクロトラックプロファイル。 サイドシールドを設けた場合と主磁極のみの場合の、隣接トラックへの影響を測定したグラフ。

符号の説明

１…磁気ディスク、２…アーム、３…スライダー（磁気ヘッド）、４…磁化信号、５…巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）膜、９…導体コイル、１１…補助磁極、１２…主磁極、１３…トレーリングシールド又はトレーリングサイドシールド、１４…ヨーク、１５…再生素子、１６…下部シールド、１７…上部シールド、１９…主磁極となる磁性体、２０…マスク材、２１…密着層、２２…保護層、２３…非磁性層、２４…レジストフレーム

Claims (11)

1. 磁気抵抗効果素子を有する再生ヘッドと、
   主磁極と補助磁極を有する記録ヘッドとを備え、
   前記主磁極は、トラック幅方向の側面形状が内側に凹形状であり、トレーリング側端部から前記凹形状頂点までの距離をａ、トレーリング側端部からリーディング側端部までの距離をｈとするとき、ａ＜ｈ／３であることを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
2. 請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記主磁極のトレーリング側の幅をｗ_１、前記凹形状頂点部での幅をｗ_２とするとき、ｗ_１／１０＜（ｗ_１−ｗ_２）／２＜ｗ_１／４であることを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
3. 請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記主磁極のトレーリング側の面と側面とのなす角度θが７５度から４５度の範囲であることを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
4. 請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記主磁極のリーディング側に密着層として非磁性層が設けられ、トレーリング側には保護層として非磁性層が設けられていることを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
5. 請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記主磁極は、めっき膜又はスパッタ膜で形成された単層膜、又は非磁性層を挟んだ多層膜からなることを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
6. 請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記主磁極のスロートハイトと主磁極のトレーリング側の幅ｗ_１との比が０．９以下であることを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
7. 請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記主磁極のトレーリング側及びトラック幅方向に非磁性体からなるギャップを介して、磁性体からなるシールドを設けたことを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
8. 請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記主磁極のトレーリング側に非磁性体からなるギャップを介して、磁性体からなるシールドを設けたことを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
9. 磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を回転駆動するモータと、前記磁気記録媒体に対して情報の記録、再生を行う磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体の半径方向に駆動するヘッド駆動部とを含む磁気記録装置において、
   前記磁気ヘッドは、磁気抵抗効果素子を有する再生ヘッドと、主磁極と補助磁極を有する記録ヘッドとを備え、前記主磁極は、トラック幅方向の側面形状が内側に凹形状であり、前記主磁極のトレーリング側端部から前記凹形状頂点までの距離をａ、前記主磁極のトレーリング側端部からリーディング側端部までの距離をｈとするとき、ａ＜ｈ／３であることを特徴とする磁気記録装置。
10. 磁気抵抗効果素子を有する再生ヘッドと、主磁極と補助磁極を有する記録ヘッドとを備え、前記主磁極は、トラック幅方向の側面形状が内側に凹形状であり、トレーリング側端部から前記凹形状頂点までの距離をａ、トレーリング側端部からリーディング側端部までの距離をｈとするとき、ａ＜ｈ／３である垂直記録用磁気ヘッドの製造方法であって、
    主磁極となる磁性膜を形成する工程と、
    前記磁性膜上にマスクパターンを形成する工程と、
    周方向のイオン入射角度を制限したミリングによって前記磁性膜の主磁極となる部分を断面が矩形形状になるように加工する第１のミリング工程と、
    周方向のイオン入射角度を制限し、前記第１のミリング工程より前記磁性膜の法線方向のイオン入射角度を大きくしたミリングによって前記磁性膜の主磁極となる部分の断面が逆台形形状になるように加工する第２のミリング工程と、
    周方向のイオン入射角度に制限を加えないミリングによって前記逆台形形状の側面を凹形状に加工する第３のミリング工程と
    を有することを特徴とする垂直記録用磁気ヘッドの製造方法。
11. 請求項１０記載の垂直記録用磁気ヘッドの製造方法において、前記第１のミリング工程及び第２のミリング工程における周方向のイオン入射角度の範囲は２４０度以下であることを特徴とする垂直記録用磁気ヘッドの製造方法。

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