JP2007087506A - 垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録磁界強度と記録磁界傾度の両方を向上できる垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法を得る。
【解決手段】 積層方向に間隔をあけて対向する主磁極層及びリターンパス層と、この主磁極層及びリターンパス層の間に介在する非磁性絶縁層とを備えた垂直磁気記録ヘッドにおいて、主磁極層とリターンパス層の少なくとも一方の対向面に、該主磁極層とリターンパス層の対向間隔を、記録媒体との対向面に露出する先端側よりもハイト方向奥側で広げる段差部を１以上設けた。
【選択図】 図４

Description

本発明は、記録媒体平面に垂直な磁界を与えて記録動作する垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法に関する。

磁気ヘッド装置には、記録媒体平面に平行な磁界を与えて記録動作する長手記録（面内記録）型と、記録媒体平面に垂直な磁界を与えて記録動作する垂直記録型とがあり、今後の更なる高記録密度化には垂直記録型が有力視されている。

垂直記録磁気ヘッドは、周知のように、記録媒体との対向面に、非磁性絶縁層を間に挟んで主磁極層とリターンパス層を積層した構造を有している。主磁極層とリターンパス層は、媒体対向面よりもハイト方向奥部において磁気的に接続され、非磁性絶縁層内には、この主磁極層及びリターンパス層に記録磁界を与えるためのコイル層が存在する。コイル層を通電することにより主磁極層とリターンパス層の間に記録磁界が誘導されると、該記録磁界が主磁極層の媒体対向面に露出する先端面から記録媒体のハード膜に垂直に入射し、同記録媒体のソフト膜を通ってリターンパス層に戻る。これにより、主磁極層との対向部分で磁気記録がなされる。このような垂直磁気記録ヘッドは、特許文献１に記載されている。
特開２００５−１２２８３１号公報

近年では、主磁極層からリターンパス層へ向かう磁束の発散を抑えてにじみの少ない磁気記録を実現できるように、記録媒体との対向面における主磁極とリターンパス層の間隔（ギャップ間隔）を約５０ｎｍ程度に狭く設定する、いわゆるシールデッドポール構造が提案されている。

このシールデッドポール構造の垂直磁気記録ヘッドでは、上記ギャップ間隔はもちろんのこと、リターンパス層の深さ方向の寸法（スロートハイト）が記録磁界制御（記録磁界強度制御と記録磁界傾度制御）における重要なパラメータとなっており、適正に規定する必要がある。

しかしながら、従来構造では、スロートハイトを浅く設定すると、主磁極層とリターンパス層の対向面積が小さくなるので、主磁極層から記録媒体に向かって磁束が漏れやすく記録磁界強度は大きくなるが、主磁極層からリターンパス層へ戻る磁束は発散しやすくなり、磁界傾度を十分に上げることが難しい。逆に、スロートハイトを深く設定すると、主磁極層とリターンパス層の対向面積が増えることから、主磁極層からリターンパス層側に磁束が流れやすくなって磁界傾度は向上するものの、主磁極層から記録媒体に向かう磁束が減って記録磁界強度が小さくなってしまう。このように記録磁界強度を高めようとすると記録磁界傾度が低下し、記録磁界傾度を高めようとすると記録磁界強度が低下してしまうため、記録磁界強度と記録磁界傾度を両方同時に向上させることができなかった。

本発明は、記録磁界強度と記録磁界傾度の両方を向上できる垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法を得ることを目的としている。

本発明は、主磁極層とリターンパス層との対向間隔を媒体対向面で狭く、ハイト方向奥側で広くすれば、主磁極層からリターンパス層へ向かう磁束の発散を抑えられるとともに、主磁極層から記録媒体へ向かう磁束を極端に減少させずに済むことに着目してなされたものである。

すなわち、本発明は、積層方向に間隔をあけて対向する主磁極層及びリターンパス層と、この主磁極層及びリターンパス層の間に介在する非磁性絶縁層とを備えた垂直磁気記録ヘッドにおいて、主磁極層とリターンパス層の少なくとも一方の対向面に、該主磁極層とリターンパス層の対向間隔を、記録媒体との対向面に露出する先端側よりもハイト方向奥側で広げる段差部を１以上設けたを特徴としている。

具体的に例えば、段差部はリターンパス層に１つ設ける。この場合、リターンパス層には、段差部により、記録媒体との対向面に露出する先端面で第１のギャップ間隔をあけて主磁極層に対向する第１スロート部と、この第１スロート部よりもハイト方向奥側に延出し、第１のギャップ間隔よりも大きな第２のギャップ間隔で対向する第２スロート部とが形成される。

リターンパス層は、その膜厚をｔＲ２、最大深さ寸法をＴｈ２とそれぞれ規定したとき、次の条件式（１）を満たすことが好ましい。
（１）ｔＲ２＜Ｔｈ２
条件式（１）を満たすことにより、記録媒体との対向面に露出するリターンパス層の膜厚が該リターンパス層自体の膜厚とほぼ同等になる。記録媒体との対向面に露出するリターンパス層の膜厚が小さくなれば、リターンパス層に戻る磁束の発散をより一層抑えることができる。

また本発明は、製造方法の第１の態様によれば、磁性材料からなる主磁極層を形成する工程と、この主磁極層の上に非磁性絶縁層を形成する工程と、この非磁性絶縁層の上面に、該非磁性絶縁層のハイト方向奥側の膜厚を記録媒体との対向面に露出させる端面側の膜厚よりも大きくする段差部を１以上形成する工程と、この１以上の段差部を含む非磁性絶縁層の上に、磁性材料からなるリターンパス層を形成する工程とを有することを特徴としている。

また本発明は、製造方法の第２の態様によれば、磁性材料からなる主磁極層を形成する工程と、この主磁極層の上面に、該主磁極層のハイト方向奥側の膜厚を記録媒体との対向面に露出させる端面側の膜厚よりも小さくする段差部を１以上形成する工程と、この１以上の段差部を含む主磁極層の上に、該段差部を埋めて表面を平坦化する非磁性絶縁層を形成する工程と、この平坦な非磁性絶縁層の上に、磁性材料からなるリターンパス層を形成する工程とを有することを特徴としている。

さらに本発明は、製造方法の第３の態様によれば、磁性材料からなる主磁極層を形成する工程と、この主磁極層の上面に、該主磁極層のハイト方向奥側の膜厚を記録媒体との対向面に露出させる端面側の膜厚よりも小さくする段差部を１以上形成する工程と、この１以上の段差部を含む主磁極層の上に、非磁性絶縁層を形成する工程と、この非磁性絶縁層の上面に、該非磁性絶縁層のハイト方向奥側の膜厚を記録媒体との対向面に露出させる端面側の膜厚よりも大きくする段差部を１以上形成する工程と、この１以上の段差部を含む非磁性絶縁層の上に、磁性材料からなるリターンパス層を形成する工程とを有することを特徴としている。

上記第１の態様及び第３の態様において、具体的には例えば、非磁性絶縁層の上面に１つの段差部を形成し、この段差部を含む非磁性絶縁層の上にリターンパス層を形成する。これにより、リターンパス層には、記録媒体との対向面に露出する先端面で第１のギャップ間隔をあけて主磁極層に対向する第１スロート部と、この第１スロート部よりもハイト方向奥側に延出し、第１のギャップ間隔よりも大きな第２のギャップ間隔で対向する第２スロート部とが形成される。

リターンパス層は、そのメッキ膜厚をｔＲ２、最大深さ寸法をＴｈ２とそれぞれ規定したとき、次の条件式（１）を満たすように形成することが好ましい。
（１）ｔＲ２＜Ｔｈ２

本発明によれば、主磁極層とリターンパス層の対向間隔を記録媒体との対向面側で狭くし、且つ、ハイト方向奥側で広げたので、記録磁界強度と記録磁界傾度の両方を向上できる垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法が得られる。

図１は本発明の第１実施形態による垂直磁気記録ヘッドの全体構造を示す部分縦断面図、図２は同垂直磁気記録ヘッドの部分正面図、図３は同垂直磁気記録ヘッドの部分平面図である。この図１〜図３においてＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、トラック幅方向、ハイト方向（＝記録媒体Ｍからの漏れ磁界方向）及び記録媒体Ｍの移動方向でそれぞれ定義される。

垂直磁気記録ヘッドＨは、記録媒体Ｍに垂直磁界を与え、記録磁界Ｍのハード膜Ｍａを垂直方向に磁化させる。記録媒体Ｍは、残留磁化の高いハード膜Ｍａを媒体表面側に、磁気透過率の高いソフト膜Ｍｂをハード膜Ｍａよりも内側に有している。この記録媒体Ｍは、例えばディスク状であり、ディスクの中心が回転軸中心となって回転させられる。

スライダ１０１はＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣなどの非磁性材料で形成されており、スライダ１０１の媒体対向面１０１ａが記録媒体Ｍに対向し、記録媒体Ｍが回転すると、表面の空気流によりスライダ１０１が記録媒体Ｍの表面から浮上する。あるいは、スライダ１０１が記録媒体Ｍに摺動する。

スライダ１０１のトレーリング側端面１０１ｂには、Ａｌ₂Ｏ₃またはＳｉＯ₂などの無機材料による非磁性絶縁層１０２が形成されて、この非磁性絶縁層１０２の上に読取り部Ｈ_Rが形成されている。

読取り部Ｈ_Rは、下部シールド層１０３と、上部シールド層１０６と、この下部シールド層１０３及び上部シールド層１０６の間を埋める無機絶縁層（ギャップ絶縁層）１０５と、この無機絶縁層１０５内に位置する読み取り素子１０４とを有している。読み取り素子１０４は、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲなどの磁気抵抗効果素子である。

上部シールド層１０６の上には、コイル絶縁下地層１０７を介して、導電性材料で形成された複数本の第１コイル層１０８が形成されている。第１コイル層１０８は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈから選ばれる１種、または２種以上の非磁性金属材料からなる。あるいはこれら非磁性金属材料が積層された積層構造であってもよい。第１コイル層１０８の周囲は、Ａｌ₂Ｏ₃などの無機絶縁材料や、レジストなどの有機絶縁材料で形成されたコイル絶縁層１０９が形成されている。

コイル絶縁層１０９の上面は平坦化されていて、この平坦面の上に図示しないメッキ下地層が形成され、さらにメッキ下地層の上に、主磁極層１１０が形成されている。

主磁極層１１０は、図３に示すように、記録媒体との対向面Ｆ（以下、単に媒体対向面Ｆという）からハイト方向に所定長さＬを有し、且つ、媒体対向面Ｆに露出する先端面１１０ａのトラック幅方向の寸法がトラック幅Ｔｗに規定されている。この主磁極層１１０は、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料からなる。

また主磁極層１１０は、同図３に示すように、先端面１１０ａを含みトラック幅方向の寸法がトラック幅Ｔｗに規定されている前方部Ｓ１と、この前方部Ｓ１の基端部１１０ｂからハイト方向に向かうにつれて、トラック幅方向の寸法Ｗ１がトラック幅Ｔｗよりも広がって延びる傾斜部Ｓ２と、後方部Ｓ３を有して構成される。トラック幅Ｔｗは具体的には０．０５μｍ〜０．２０μｍ、前方部Ｓ１のハイト方向の寸法は具体的には０．０１μｍ〜０．２０μｍの範囲内で形成される。後方部Ｓ３は、トラック幅方向の寸法Ｗ１が最も広い部分で５μｍ〜５０μｍ程度であり、また傾斜部Ｓ２及び後方部Ｓ３のハイト方向の寸法は５μｍ〜２０μｍ程度である。

主磁極層１１０のトラック幅方向の両側及びハイト方向の後方には、第１絶縁材料層１１１が形成されている。第１絶縁材料層１１１は、例えばＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏで形成することができる。この主磁極層１１０及び第１絶縁材料層１１１の上には、Ａｌ₂Ｏ₃またはＳｉＯ₂などの非磁性無機絶縁材料によって、ギャップ層１１３が形成されている。ギャップ層１１３上には、コイル絶縁下地層１１４を介して第２コイル層１１５が形成されている。第２コイル層１１５は第１コイル層１０８と同様に、導電性材料によって複数本形成されている。第２コイル層１１５は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈから選ばれる１種、または２種以上の非磁性金属材料からなる。あるいはこれら非磁性金属材料が積層された積層構造であってもよい。

上記第１コイル層１０８と第２コイル層１１５とは、トロイダル状になるように、それぞれのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における端部同士が電気的に接続されている。コイル層（磁界発生手段）の形状は特にトロイダル形状に限定されるものではない。

第２コイル層１１５の周囲は、レジストなどの有機絶縁材料で形成されたコイル絶縁層１１６が形成され、このコイル絶縁層１１６の上からギャップ層１１３上にかけて、パーマロイなどの強磁性材料からなるリターンパス層１５０がメッキにより形成されている。リターンパス層１５０は、媒体対向面Ｆに露出する先端面１５０ａと、ハイト方向奥側で主磁極層１１０に接続する接続部１５０ｂとを有している。

ギャップ層１１３上であって対向面Ｆから所定距離離れた位置には、無機または有機材料によってスロートハイト決め層（第２スロートハイト決め層）１１８が形成されている。媒体対向面Ｆからスロートハイト決め層１１８までの距離により、リターンパス層１５０の最大深さ寸法（第２スロートハイトＴｈ２）が規定されている。

リターンパス層１５０のハイト方向の後方には、第２コイル層１１５から延出されたリード層１１９が、コイル絶縁下地層１１４を介して形成されている。そして、リターンパス層１５０およびリード層１１９が、無機非磁性絶縁材料などで形成された保護層１２０に覆われている。

図２に示すように、主磁極層１１０の先端面１１０ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法Ｔｗはリターンパス層１５０の先端面１５０ａの同方向での幅寸法Ｗｒよりも十分に短い。つまり、媒体対向面Ｆにおいて、主磁極層１１０の先端面１１０ａの面積はリターンパス層１５０の先端面１５０ａでの面積よりも十分に小さくなる。従って、主磁極層１１０の先端面１１０ａに洩れ記録磁界の磁束Φが集中し、この集中している磁束Φにより記録媒体Ｍのハード膜Ｍａが垂直方向へ磁化されて、磁気データが記録される。

以上の全体構成を有する垂直磁気記録ヘッドＨでは、図４に拡大して示すように、リターンパス層１５０に、該リターンパス層１５０と主磁極層１１０の対向間隔（ギャップ間隔）を媒体対向面Ｆ（先端面１５０ａ、１１０ａ）側よりもハイト方向奥側で広げる段差部αが１つ設けられている。主磁極層１１０は平坦なコイル絶縁層１０９上に均一な膜厚で形成されており、該主磁極層１１０のリターンパス層１５０に対向する面（上面）は平坦面となっている。

リターンパス層１５０は、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料からなるメッキ合金膜であり、そのメッキ厚ｔＲ２と先端面１５０ａに露出する膜厚ｔＲ１とがほぼ同等、具体的には膜厚ｔＲ１がメッキ厚ｔＲ２以上メッキ厚ｔＲ２の２倍以下（ｔＲ２≦ｔＲ１≦２・ｔＲ２）になっている。リターンパス層１５０のメッキ厚ｔＲ２は、０．３μｍ程度である。

このリターンパス層１５０は、主磁極層１１０との平行対向面に設けた上記段差部αにより形成された、先端面１５０ａで第１のギャップ間隔Ｇ１をあけて主磁極層１１０に対向する第１スロート部１５１と、第１のギャップ間隔Ｇ１よりも大きな第２のギャップ間隔Ｇ２（Ｇ２＞Ｇ１）で主磁極層１１０に対向する第２スロート部１５２とを有している。すなわち、二段階のスロート形状を有している。この二段階スロート形状によれば、媒体対向面Ｆ（先端面１１０ａ、１５０ａ）側でのギャップ間隔Ｇ１を狭く設定することで、主磁極層１１０からリターンパス層１５０に向かう磁束の発散を抑制し、記録磁界傾度を向上させることができる。同時に、ハイト方向奥側でのギャップ間隔Ｇ２を広く設定することで、リターンパス層１５０の深さ寸法（第２スロートハイト）を長くしても主磁極層１１０から記録媒体Ｍに向かう磁束を減少させずに済み、記録磁界強度を高く維持することができる。第１実施形態の第１のギャップ間隔Ｇ１は５０ｎｍ程度であり、第２のギャップ間隔Ｇ２は１００ｎｍ程度である。

上記リターンパス層１５０において、第１スロート部１５１は、段差部αの深さと配設位置によって、その膜厚と深さ寸法が規定されている。第２スロート部１５２は第１スロート部１５１よりもハイト方向奥側に延出しており、第２スロート部１５２の深さ寸法（先端面１５０ａからスロートハイト決め層１１８に接する後端面までのハイト方向の寸法）は第１スロート部１５１の深さ寸法（先端面１５０ａから段差部αに接する後端面までのハイト方向の寸法）よりも大きくなっている。第１実施形態では、第１スロート部１５１の深さ寸法を第１スロートハイトＴｈ１、第２スロート部１５２の深さ寸法を第２スロートハイトＴｈ２と表すことにする（Ｔｈ１＜Ｔｈ２）。具体的に第１スロートハイトＴｈ１は０．１μｍ程度、第２スロートハイトＴｈ２は０．４μｍ程度である。リターンパス層１５０の最大深さ寸法は、第２スロートハイトＴｈ２である。

また、第１スロート部１５１及び第１スロートハイトＴｈ１を規定する段差（段差部αの深さ）ｔ１は、第２スロート部１５２及び第２スロートハイトＴｈ２を規定する段差（スロートハイト決め層１１８の厚さ）ｔ２よりも小さい（ｔ１＜ｔ２）。第１実施形態では、段差ｔ１を５０ｎｍ程度、段差ｔ２を４００ｎｍ程度としてある。

ここで、上記第２スロートハイトＴｈ２とリターンパス層１５０のメッキ厚ｔＲ２との間には、条件式（１）ｔＲ２＜Ｔｈ２が成立していることが好ましい。この条件式（１）を満たすことにより、リターンパス層１５０の先端面１５０ａに露出する膜厚ｔＲ１を、該リターンパス層１５０のメッキ厚ｔＲ２とがほぼ同等の膜厚にすることができる。リターンパス層１５０の先端面１５０ａに露出する膜厚ｔＲ１が小さければ、リターンパス層１５０へ戻る磁束の発散をさらに抑えることができ、磁界傾度をより一層上げることができる。第１実施形態では、上述したように第２スロートハイトＴｈ２が０．４μｍ程度、メッキ厚ｔＲ２が０．３μｍ程度であるから、条件式（１）を満足している。

次に、図１〜図４に示す垂直磁気記録ヘッドの製造方法について説明する。ここでは、本願発明の特徴部分である主磁極層１１０、ギャップ層１１３及びリターンパス層１５０の製造工程を抽出して説明し、これら以外の各層は常法に則って形成されるので説明省略する。

先ず、第１コイル層１０８及びその周囲を覆って全面的に形成されたコイル絶縁層１０９の上にメッキ下地層を形成し、このメッキ下地層の上に主磁極層１１０をメッキにより形成する。コイル絶縁層１０９の上面は平坦化されている。主磁極層１１０は、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料によりメッキ形成した上で、平坦化処理を施す。

次に、主磁極層１１０の上にＡｌ₂Ｏ₃またはＳｉＯ₂などの非磁性無機絶縁材料からなるギャップ層１１３を均一な膜厚で成膜する。このギャップ層１１３の成膜時の膜厚はギャップ間隔Ｇ１を規定する。続いて、ギャップ層１１３の上面であって所望の第１スロートハイトＴｈ１が得られる位置に、媒体対向面Ｆとなる端面側よりもハイト方向奥側で該ギャップ層１１３の膜厚を大きくさせる段差部α’を形成する。この段差部α’におけるギャップ層１１３の膜厚は、ギャップ間隔Ｇ２を規定する。あるいは、ギャップ層１１３は所望のギャップ間隔Ｇ２に等しい膜厚で成膜し、媒体対向面Ｆとなる端面から所望の第１スロートハイトＴｈ１が得られる位置までギャップ層１１３をエッチング等により削って所望のギャップ間隔Ｇ１に等しい膜厚とし、これによって段差部α’を形成してもよい。

続いて、ギャップ層１１３上であって所望の第２スロートハイトＴｈ２が得られる位置に、レジスト等の有機絶縁材料からなるスロートハイト決め層１１８を形成する。

続いて、上記段差部α及びスロートハイト決め層１１８を含むギャップ層１１３の上面にメッキ下地層を形成し、このメッキ下地層の上にリターンパス層１５０をメッキにより形成する。リターンパス層１５０は、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料により、均一なメッキ厚ｔＲ２で形成する。リターンパス層１５０の主磁極層１１０に対向する面には、ギャップ層１１３の上面形状が反映され、ギャップ層１１３の段差部α’に対応する段差部αが形成される。この段差部αにより、リターンパス層１５０は、ギャップ間隔Ｇ１で主磁極層１１０に対向する第１スロート部１５１と、この第１スロート部１５１よりもハイト方向奥側に延出し、ギャップ間隔Ｇ２で主磁極層１１０に対向する第２スロート部１５２とを有する二段階スロート形状となる。第２スロートハイトＴｈ２は、リターンパス層１５０のメッキ厚ｔＲ２よりも大きく設定してある。

本第１実施形態では、第１スロートハイトＴｈ１を規定する段差（段差部αの深さ）ｔ１に対し、第２スロートハイトＴｈ２を規定する段差（スロートハイト決め層１１８の厚さ）ｔ２が十分に大きい。スロートハイト決め層１１８上のハイト方向奥側に生じる段差部γに関しては、記録磁界制御に対する影響はない。

リターンパス層１５０を形成したら、該リターンパス層１５０を覆う保護層１２０を形成した後、媒体対向面Ｆとなる端面側を機械研磨加工して媒体対向面Ｆを形成する。上述したようにリターンパス層１５０は第２スロートハイトＴｈ２よりもそのメッキ厚ｔＲ２が小さく設定されているので、媒体対向面Ｆに露出するリターンパス層１５０の膜厚ｔＲ１は、メッキ厚ｔＲ２とほぼ同等の、より具体的にはｔＲ２≦ｔＲ１≦２・ｔＲ２を満たす膜厚となる。

以上により、図１〜図４に示される第１実施形態の垂直磁気記録ヘッドが得られる。

図５及び図６は、本発明の第２実施形態による垂直磁気記録ヘッドを示している。図５は垂直磁気記録ヘッドの全体構造を示す部分縦断面図であり、図６は媒体対向面Ｆ近傍の記録部（主磁極層１１０、ギャップ層１１３及びリターンパス層１５０）を拡大して示す断面図である。この第２実施形態は、主磁極層１１０とリターンパス層１５０の対向間隔（ギャップ間隔）を媒体対向面Ｆ側よりもハイト方向奥側で広げる段差部を、主磁極層１１０に設けた実施形態である。主磁極層１１０、ギャップ層１１３及びリターンパス層１５０以外の構成は第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同じ機能を有する構成要素には図５及び図６において図１〜図４と同一符号を付して示してある。

主磁極層１１０は、リターンパス層１５０との対向面に設けた段差部βにより、ハイト方向奥側の膜厚ｔ４が先端面１１０ａ側の膜厚ｔ３よりも小さくなっている（ｔ３＞ｔ４）。この主磁極層１１０は、コイル絶縁層１０９上に形成したメッキ下地層の上にメッキにより形成され、エッチング等により先端面１１０ａよりも所定距離以上ハイト方向奥側に位置する領域が膜厚ｔ４になるまで削られて段差部βが形成された後、平坦化処理により先端面１１０ａ側の膜厚が膜厚ｔ３で仕上げられて完成する。あるいは、コイル絶縁層１０９上に形成したメッキ下地層の上にメッキ形成された上で平坦化処理により膜厚ｔ３とされた後、先端面１１０ａよりも所定距離以上ハイト方向奥側に位置する領域を膜厚ｔ４まで削ることにより段差部βが形成されて完成する。第２実施形態では、主磁極層１１０の先端面１１０ａから段差部βまでの深さ寸法を、第１スロートハイトＴｈ１と表すことにする。第１スロートハイトＴｈ１は、具体的には０．１μｍ程度である。

ギャップ層１１３は、段差部βを含む主磁極層１１０の上面に、該段差部βを埋めて形成されている。ギャップ層１１３の上面は平坦面であり、ギャップ層１１３は、媒体対向面Ｆ側の膜厚ｔ５よりもハイト方向奥側の膜厚ｔ６で大きくなっている。ギャップ層１１３の媒体対向面Ｆ側の膜厚ｔ５は第１のギャップ間隔Ｇ１に相当し、ハイト方向奥側の膜厚ｔ６は第２のギャップ間隔Ｇ２に相当する。第２実施形態の第１のギャップ間隔Ｇ１は５０ｎｍ程度、第２のギャップ間隔Ｇ２は１００ｎｍ程度である。

リターンパス層１５０は、平坦なギャップ層１１３上に形成したメッキ下地層の上にメッキにより形成され、均一なメッキ厚ｔＲ２を有している。リターンパス層１５０の深さ寸法は、スロートハイト決め層１１８によって規定されている。第２実施形態では、リターンパス層１５０の深さ寸法（先端面１５０ａからスロートハイト決め層１１８に接する後端面までのハイト方向の寸法）を、第２スロートハイトＴｈ２と表すことにする。第２スロートハイトＴｈ２は、具体的には０．４μｍ程度であり、第１スロートハイトＴｈ１よりも大きく設定してある。また第２スロートハイトＴｈ２はメッキ厚ｔＲ２よりも大きくなっているので、リターンパス層１５０の先端面１１０ａに露出する膜厚ｔＲ１は、第１実施形態と同様に、メッキ厚ｔＲ２とほぼ同等になる。

この第２実施形態によっても、媒体対向面Ｆ（先端面１１０ａ、１５０ａ）側でのギャップ間隔Ｇ１を狭く設定することで、主磁極層１１０からリターンパス層１５０に向かう磁束の発散を抑制し、記録磁界傾度を向上させることができる。同時に、ハイト方向奥側でのギャップ間隔Ｇ２を広く設定することで、リターンパス層１５０の深さ寸法（第２スロートハイトＴｈ２）を長くしても主磁極層１１０から記録媒体Ｍに向かう磁束を減少させずに済み、記録磁界強度を高く維持することができる。

図７及び図８は、本発明の第３実施形態による垂直磁気記録ヘッドを示している。図７は垂直磁気記録ヘッドの全体構造を示す部分縦断面図であり、図８は先端面近傍の記録部（主磁極層１１０、ギャップ層１１３及びリターンパス層１５０）を拡大して示す断面図である。この第３実施形態は、主磁極層１１０とリターンパス層１５０の対向間隔（ギャップ間隔）を媒体対向面Ｆ側よりもハイト方向奥側で広げる段差部を、主磁極層１１０とリターンパス層１５０の両方に設けた実施形態である。すなわち、段差部αを設けた第１実施形態のリターンパス層１５０と段差部βを設けた第２実施形態の主磁極層１１０を組み合わせた実施形態である。図７及び図８において、第１及び第２実施形態と同じ機能を有する構成要素には図１〜図６と同一符号を付して示してある。

段差部αを有するリターンパス層１５０の形状は第１実施形態と同様であり、段差部βを有する主磁極層１１０の形状は第２実施形態と同様であるから、そちらを参照されたい。

ギャップ層１１３は、段差部βを含む主磁極層１１０の上面に該段差部βを埋めて形成され、その上面に、媒体対向面Ｆ側よりもハイト方向奥側で該ギャップ層１１３の膜厚を大きくさせる段差部α’を有している。段差部α’は主磁極層１１０に設けた段差部βに関して線対称となるように形成されており、この段差部α’に対応する段差部αがリターンパス層１５０に形成されている。第３実施形態では、リターンパス層１５０の第１スロート部１５１の深さ寸法と主磁極層１１０の先端面１１０ａから段差部βまでの深さ寸法が一致しており、これらを第１スロートハイトＴｈ１と表すとともに、リターンパス層１５０の第２スロート部１５２の深さ寸法を第２スロートハイトＴｈ２と表すことにする。なお、段差部α’の形成位置は適宜設定することができ、リターンパス層１５０の段差部αと主磁極層１１０の段差部βとの形成位置を異ならせることもできる。

ギャップ層１１３の膜厚は、媒体対向面Ｆ側の膜厚ｔ５よりもハイト方向奥側の膜厚ｔ６で大きくなっている。ギャップ層１１３の媒体対向面Ｆ側の膜厚ｔ５は第１のギャップ間隔Ｇ１に相当し、ハイト方向奥側の膜厚ｔ６は第２のギャップ間隔Ｇ２に相当する。第３実施形態の第１のギャップ間隔Ｇ１は５０ｎｍ程度、第２のギャップ間隔Ｇ２は１５０ｎｍ程度である。

この第３実施形態によっても、媒体対向面Ｆ（先端面１１０ａ、１５０ａ）側でのギャップ間隔Ｇ１を狭く設定することで、主磁極層１１０からリターンパス層１５０に向かう磁束の発散を抑制し、記録磁界傾度を向上させることができる。同時に、ハイト方向奥側でのギャップ間隔Ｇ２を広く設定することで、リターンパス層１５０の最大深さ寸法（第２スロートハイトＴｈ２）を長くしても主磁極層１１０から記録媒体Ｍに向かう磁束を減少させずに済み、記録磁界強度を高く維持することができる。

図９及び図１０は、本発明の第４実施形態による垂直磁気記録ヘッドを示している。図９は垂直磁気記録ヘッドの全体構造を示す部分縦断面図であり、図１０は先端面近傍の記録部（主磁極層１１０、ギャップ層１１３及びリターンパス層１５０）を拡大して示す断面図である。この第４実施形態は、第１実施形態のスロートハイト決め層１１８を具備せず、スロートハイト決め層１１８の替わりにコイル絶縁層１１６によって第２スロートハイトＴｈ２を規定した実施形態であり、スロートハイト決め層１１８の有無以外は第１実施形態と同一構成である。スロートハイト決め層１１８の有無にかかわらず、媒体対向面Ｆ側よりもハイト方向奥側でギャップ間隔を広げる段差部αをリターンパス層１５０に設けることによって、主磁極層１１０からリターンパス層１５０に向かう磁束の発散を抑制して記録磁界傾度を向上できるとともに、主磁極層１１０から記録媒体Ｍに向かう磁束を減少させずに済み、記録磁界強度を高く維持することができる。図９及び図１０において、第１実施形態と同じ機能を有する構成要素には図１〜図４と同一符号を付して示してある。

以上の各実施形態では、主磁極層１１０及びリターンパス層１５０の少なくとも一方に、媒体対向面Ｆ側よりもハイト方向奥側でギャップ間隔を広げる段差部α、βを１つ設けているが、この段差部α、βは複数設けてもよい。複数の段差部を設ければ、記録磁界傾度と記録磁界強度とのバランスをより高精度に制御することができる。

リターンパス層１５０の厚さｔＲ２、リターンパス層の第１スロート部１５１及び第２スロート部１５２を規定する段差ｔ１、ｔ２、ギャップ間隔Ｇ１、Ｇ２及びスロートハイトＴｈ１、Ｔｈ２の大きさは、上記各実施形態で挙げた具体的数値例に限定されず、所望する記録磁界傾度及び記録磁界強度が得られるように、それぞれ適宜設定することが好ましい。

本発明の第１実施形態による垂直磁気記録ヘッドの全体構造を示す部分縦断面図である。 同垂直磁気記録ヘッドの部分正面図である。 同垂直磁気記録ヘッドの部分平面図である。 同垂直磁気記録ヘッドの対向面近傍の記録部を拡大して示す断面図である。 本発明の第２実施形態による垂直磁気記録ヘッドの全体構造を示す部分縦断面図である。 図５の垂直磁気記録ヘッドの対向面近傍の記録部を拡大して示す断面図である。 本発明の第３実施形態による垂直磁気記録ヘッドの全体構造を示す部分縦断面図である。 図７の垂直磁気記録ヘッドの対向面近傍の記録部を拡大して示す断面図である。 本発明の第４実施形態による垂直磁気記録ヘッドの全体構造を示す部分縦断面図である。 図９の垂直磁気記録ヘッドの対向面近傍の記録部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１１０ 主磁極層
１１０ａ 先端面
１１３ ギャップ層
１１８ スロートハイト決め層
１５０ リターンパス層
１５０ａ 先端面
１５１ 第１スロート部
１５２ 第２スロート部
Ｆ （記録媒体との）対向面
Ｇ１ 第１のギャップ間隔
Ｇ２ 第２のギャップ間隔
Ｈ 垂直磁気記録ヘッド
Ｍ 記録媒体
Ｔｈ１ 第１スロートハイト
Ｔｈ２ 第２スロートハイト（リターンパス層の最大深さ寸法）
α 段差部
β 段差部

Claims (11)

1. 積層方向に間隔をあけて対向する主磁極層及びリターンパス層と、この主磁極層及びリターンパス層の間に介在する非磁性絶縁層とを備えた垂直磁気記録ヘッドにおいて、
   前記主磁極層と前記リターンパス層の少なくとも一方の対向面に、
   該主磁極層とリターンパス層の対向間隔を、記録媒体との対向面に露出する先端側よりもハイト方向奥側で広げる段差部を１以上設けたことを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
2. 請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドにおいて、前記段差部は前記リターンパス層に１つ設けられ、前記リターンパス層は、この段差部により、記録媒体との対向面に露出する先端面で第１のギャップ間隔をあけて前記主磁極層に対向する第１スロート部と、この第１スロート部よりもハイト方向奥側に延出し、前記第１のギャップ間隔よりも大きな第２のギャップ間隔で対向する第２スロート部とが形成されている垂直磁気記録ヘッド。
3. 請求項１または２記載の垂直磁気記録ヘッドにおいて、前記リターンパス層は、その膜厚をｔＲ２、最大深さ寸法をＴｈ２とそれぞれ規定したとき、次の条件式（１）を満たす垂直磁気記録ヘッド。
   （１）ｔＲ２＜Ｔｈ２
4. 磁性材料からなる主磁極層を形成する工程と、
   この主磁極層の上に非磁性絶縁層を形成する工程と、
   この非磁性絶縁層の上面に、該非磁性絶縁層のハイト方向奥側の膜厚を記録媒体との対向面に露出させる端面側の膜厚よりも大きくする段差部を１以上形成する工程と、
   この１以上の段差部を含む非磁性絶縁層の上に、磁性材料からなるリターンパス層を形成する工程と、
   を有することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
5. 請求項４記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記非磁性絶縁層の上面には１つの段差部を形成し、
   前記リターンパス層は、記録媒体との対向面に露出する先端面で第１のギャップ間隔をあけて前記主磁極層に対向する第１スロート部と、この第１スロート部よりもハイト方向奥側に延出し、前記第１のギャップ間隔よりも大きな第２のギャップ間隔で対向する第２スロート部とを設ける垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
6. 請求項４または５記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記リターンパス層は、そのメッキ膜厚をｔＲ２、最大深さ寸法をＴｈ２とそれぞれ規定したとき、次の条件式（１）を満たすように形成する垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
   （１）ｔＲ２＜Ｔｈ２
7. 磁性材料からなる主磁極層を形成する工程と、
   この主磁極層の上面に、該主磁極層のハイト方向奥側の膜厚を記録媒体との対向面に露出させる端面側の膜厚よりも小さくする段差部を１以上形成する工程と、
   この１以上の段差部を含む主磁極層の上に、該段差部を埋めて表面を平坦化する非磁性絶縁層を形成する工程と、
   この平坦な非磁性絶縁層の上に、磁性材料からなるリターンパス層を形成する工程と、
   を有することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
8. 請求項７記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記リターンパス層は、そのメッキ膜厚をｔＲ２、深さ寸法をＴｈ２とそれぞれ規定したとき、次の条件式（１）を満たすように形成する垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
   （１）ｔＲ２＜Ｔｈ２
9. 磁性材料からなる主磁極層を形成する工程と、
   この主磁極層の上面に、該主磁極層のハイト方向奥側の膜厚を記録媒体との対向面に露出させる端面側の膜厚よりも小さくする段差部を１以上形成する工程と、
   この１以上の段差部を含む主磁極層の上に、非磁性絶縁層を形成する工程と、
   この非磁性絶縁層の上面に、該非磁性絶縁層のハイト方向奥側の膜厚を記録媒体との対向面に露出させる端面側の膜厚よりも大きくする段差部を１以上形成する工程と、
   この１以上の段差部を含む非磁性絶縁層の上に、磁性材料からなるリターンパス層を形成する工程と、
   を有することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
10. 請求項９記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記非磁性絶縁層の上面には１つの段差部を形成し、
    前記リターンパス層は、記録媒体との対向面に露出する先端面で第１のギャップ間隔をあけて前記主磁極層に対向する第１スロート部と、この第１スロート部よりもハイト方向奥側に延出し、前記第１のギャップ間隔よりも大きな第２のギャップ間隔で対向する第２スロート部とを設ける垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
11. 請求項９または１０記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記リターンパス層は、そのメッキ膜厚をｔＲ２、最大深さ寸法をＴｈ２とそれぞれ規定したとき、次の条件式（１）を満たすように形成する垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
    （１）ｔＲ２＜Ｔｈ２
    

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