JP2007095304A - Magnetic head - Google Patents

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JP2007095304A
JP2007095304A JP2006326445A JP2006326445A JP2007095304A JP 2007095304 A JP2007095304 A JP 2007095304A JP 2006326445 A JP2006326445 A JP 2006326445A JP 2006326445 A JP2006326445 A JP 2006326445A JP 2007095304 A JP2007095304 A JP 2007095304A
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Yasuyuki Okada
泰行 岡田
Hiroyuki Hoshiya
裕之 星屋
Yoshiaki Kawato
良昭 川戸
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stable magnetic head which prevents deletion after recording. <P>SOLUTION: The magnetic head includes a thin film magnetic head for vertical magnetic recording which is provided with; a main magnetic pole having an end part for facing a magnetic recording medium and a coil for magnetizing the main magnetic pole. In this case, the end part or at least part of the main magnetic pole is a soft magnetic multilayer film which contains a laminated body having a first ferromagnetic film, a second ferromagnetic film and an antiparallel coupling layer formed between the first and second ferromagnetic films. The antiparallel coupling layer performs interlayer coupling between the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film antiferromagnetically. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は磁気ヘッドに関し、特に垂直磁気記録型の磁気ヘッドに関する。   The present invention relates to a magnetic head, and more particularly to a perpendicular magnetic recording type magnetic head.

特許文献1には、反平行に結合した磁性膜を用いた磁場センサの記述がある。
非特許文献1には、Fe/Cr、Fe/Cu、Co/Cr、Co/Ruなどの多層膜もしくはサンドイ
ッチ膜で反平行結合が生じることが記載されている。特許文献2には、軟磁性膜
を多層に積層した磁性多層膜と、これを磁極あるいはヨーク部に用いた磁気ヘッ
ドの記載がある。特許文献3には、反強磁性的結合膜を用いたスピンバルブセン
サの記載がある。
Patent Document 1 describes a magnetic field sensor using a magnetic film coupled in antiparallel.
Non-Patent Document 1 describes that antiparallel coupling occurs in a multilayer film or sandwich film of Fe / Cr, Fe / Cu, Co / Cr, Co / Ru, or the like. Patent Document 2 describes a magnetic multilayer film in which soft magnetic films are laminated in multiple layers, and a magnetic head using this for a magnetic pole or a yoke portion. Patent Document 3 describes a spin valve sensor using an antiferromagnetic coupling film.

特開平2-61572号公報JP-A-2-61572 特開平7-135111号公報JP-A-7-135111 特開平7-169026号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-69026 特開平2-61572号公報JP-A-2-61572 ジャーナルオブマグネティズムアンドマグネティックマテリアルス誌、93巻、(1991)、58から66頁(J. Magn. Mag. Matt., 93, pp58-66(1991))Journal of Magnetics and Magnetic Materials, 93, (1991), 58-66 (J. Magn. Mag. Matt., 93, pp 58-66 (1991))

従来の技術では、記録密度の充分に高い磁
気記録装置、特にサブミクロンの磁気記録を行い、それを正確に再生する十分に
特性の良い磁気ヘッドを得ることが出来ず、記憶装置としての機能を実現するこ
とが困難であった。その理由は軟磁性膜の特性と、その反磁界にある。磁気的な
動作を高い周波数と十分な感度と安定性で実行させるには、高い透磁率を持つい
わゆる軟磁性薄膜が必須であった。
With the conventional technology, a magnetic recording device with a sufficiently high recording density, in particular, a submicron magnetic recording, and a magnetic head with sufficient characteristics to reproduce it accurately cannot be obtained, and the function as a storage device can be obtained. It was difficult to realize. The reason is the characteristics of the soft magnetic film and its demagnetizing field. A so-called soft magnetic thin film having a high magnetic permeability has been indispensable in order to perform magnetic operation at a high frequency and sufficient sensitivity and stability.

しかしながら、磁気記録の記録密度が極めて向上し、記録ビットがサブミクロ
ンになりつつある昨今では、軟磁性薄膜の安定動作が困難に成りつつある。より
小さい磁気回路を作製した軟磁性膜において、その端部が軟磁性膜自体の反磁界
によって磁区構造を生じ、磁気記録の特性に影響してしまうからである。特に垂
直記録型薄膜磁気ヘッドにおいては、記録動作を行った後に磁極が磁区構造を持
つことにより、磁極に生じた残留磁化が記録媒体に記録された磁化情報を消去も
しくは撹乱するという問題があった。
However, in recent years when the recording density of magnetic recording is greatly improved and the recording bit is becoming submicron, stable operation of the soft magnetic thin film is becoming difficult. This is because, in a soft magnetic film in which a smaller magnetic circuit is produced, a magnetic domain structure is formed at the end portion by the demagnetizing field of the soft magnetic film itself, which affects the characteristics of magnetic recording. In particular, the perpendicular recording type thin film magnetic head has a problem in that the residual magnetization generated in the magnetic pole erases or disturbs the magnetization information recorded on the recording medium because the magnetic pole has a magnetic domain structure after performing the recording operation. .

従来から、このような反磁界の影響を低減する方法として、軟磁性膜を非磁性
膜で多層化し、端部における静磁結合によって単磁区化をはかる技術が知られて
いるが、静磁結合による単磁区化は、端部の静磁界結合によるために結果的に結
合力が弱く、十分な効果が得られていない。
Conventionally, as a method for reducing the influence of such a demagnetizing field, a technique in which a soft magnetic film is multilayered with a nonmagnetic film and a single magnetic domain is formed by magnetostatic coupling at the end is known. The formation of a single magnetic domain by means of the coupling due to the static magnetic field coupling at the end results in a weak coupling force, and a sufficient effect is not obtained.

近年、非磁性金属層を介して強磁性金属層を積層した多層膜において、強磁性
膜が非磁性金属層を介して反強磁性的に結合する現象が見出されている。ここで
、「反強磁性的に結合」とは、非磁性金属層を介して、隣接した強磁性層の磁化
が互いに反平行に向こうとする結合力が発生することである。以下、この現象を
応用して、特許文献4に代表されるように、磁気センサなどが提案されている。
In recent years, in a multilayer film in which a ferromagnetic metal layer is stacked via a nonmagnetic metal layer, a phenomenon has been found in which the ferromagnetic film is antiferromagnetically coupled via the nonmagnetic metal layer. Here, “antiferromagnetically coupled” means that a coupling force is generated through the nonmagnetic metal layer so that the magnetizations of adjacent ferromagnetic layers are antiparallel to each other. Hereinafter, a magnetic sensor or the like has been proposed as represented by Patent Document 4 by applying this phenomenon.

このような多層膜の磁化が互いに反平行に結合する現象の物理的原因はあまり
明らかでないが、実験的に特定の材料と厚さのときに発生することが知られてい
る。たとえば非特許文献1には、Fe/Cr、Fe/Cu、Co/Cr、Co/Ruなどの多層膜もし
くはサンドイッチ膜で反平行結合が生じることが記載されている。
The physical cause of the phenomenon in which the magnetizations of the multilayer film are coupled antiparallel to each other is not so clear, but is known to occur experimentally with a specific material and thickness. For example, Non-Patent Document 1 describes that antiparallel coupling occurs in a multilayer film or sandwich film of Fe / Cr, Fe / Cu, Co / Cr, Co / Ru, or the like.

より詳細には、非磁性膜、例えばCrの厚さによって上記反平行結合の大きさは
あたかも振動するように増減もしくは発生消滅し、Crなどの非磁性層の厚さが1
ナノメートル近辺および2〜3ナノメートル近辺で反平行結合が安定して発生する
ことが知られている。このような現象を磁気抵抗効果型センサに応用する提案と
して、特許文献3には、反強磁性的結合膜を用いたスピンバルブセンサの記載が
ある。
More specifically, the size of the anti-parallel coupling increases or decreases as if it vibrates according to the thickness of the non-magnetic film, for example, Cr, and the thickness of the non-magnetic layer such as Cr is 1
It is known that antiparallel coupling occurs stably around nanometers and around 2 to 3 nanometers. As a proposal for applying such a phenomenon to a magnetoresistive sensor, Patent Document 3 describes a spin valve sensor using an antiferromagnetic coupling film.

本発明では高記録密度に対応した磁気ヘッド
を提供するために、上記磁気ヘッドに用いる軟磁性膜、特に垂直記録用記録ヘッ
ドの主磁極を、反強磁性的に結合した軟磁性強磁性多層膜で形成する。
In the present invention, in order to provide a magnetic head corresponding to a high recording density, a soft magnetic film used in the magnetic head, particularly a soft magnetic ferromagnetic multilayer film in which the main magnetic poles of a perpendicular recording head are antiferromagnetically coupled. Form with.

即ち、磁気記録媒体に対向するための先端部を有する主磁極と前記主磁極を励
磁するコイルとを備える垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドを備える磁気ヘッドにお
いて、主磁極の先端部もしくは少なくとも一部を、第1の強磁性膜と第2の強磁
性膜と第1の強磁性膜及び第2の強磁性膜の間に形成される反平行結合層とを有
する積層体を含有する軟磁性多層膜とし、反平行結合層が、第1の強磁性膜及び
第2の強磁性膜を反強磁性的に層間結合させる構成とすることを主な特徴とする
That is, in a magnetic head comprising a thin film magnetic head for perpendicular magnetic recording comprising a main magnetic pole having a tip for facing the magnetic recording medium and a coil for exciting the main magnetic pole, the tip or at least part of the main pole is A soft magnetic multilayer film including a laminate having a first ferromagnetic film, a second ferromagnetic film, and an antiparallel coupling layer formed between the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film The main feature is that the antiparallel coupling layer has an antiferromagnetic interlayer coupling between the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film.

反強磁性的に結合した軟磁性多層膜を実現するために、上記多層膜は、強磁性
膜/反平行結合膜/強磁性膜の最小ユニットを有し、強磁性膜および反平行結合
膜を所定の材料と厚さで平坦に形成する。
In order to realize an antiferromagnetically coupled soft magnetic multilayer film, the multilayer film has a minimum unit of ferromagnetic film / antiparallel coupling film / ferromagnetic film, and includes a ferromagnetic film and an antiparallel coupling film. It is formed flat with a predetermined material and thickness.

また、副磁極、磁気シールドを反強磁性的に結合した軟磁性多層膜で形成して
もよい。
Further, it may be formed of a soft magnetic multilayer film in which the auxiliary magnetic pole and the magnetic shield are antiferromagnetically coupled.

以上詳述したように、本発明によれば磁化状態を安定化させた磁気ヘッドを得
ることができ、特に垂直磁気記録ヘッドにおいて記録後消去が抑制された磁気ヘ
ッドを得ることができる。
As described above in detail, according to the present invention, a magnetic head having a stabilized magnetization state can be obtained. In particular, a magnetic head in which erasure after recording is suppressed in a perpendicular magnetic recording head can be obtained.

本発明を適用した磁気ヘッドとして、例えば磁気記録媒体に対向するための先
端部を有する主磁極と前記主磁極を励磁するコイルとを備える垂直磁気記録用薄
膜磁気ヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、主磁極の先端部もしくは少なくとも
一部は、第1の強磁性膜と第2の強磁性膜と第1の強磁性膜及び第2の強磁性膜
の間に形成される反平行結合層とを有する積層体を含有する軟磁性多層膜であり
、反平行結合層は、第1の強磁性膜及び第2の強磁性膜を反強磁性的に層間結合
させることを特徴とする。
As a magnetic head to which the present invention is applied, for example, in a magnetic head comprising a thin film magnetic head for perpendicular magnetic recording comprising a main magnetic pole having a tip for facing a magnetic recording medium and a coil for exciting the main magnetic pole. A stack having at least a part of the first ferromagnetic film, the second ferromagnetic film, and the antiparallel coupling layer formed between the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film. The antiparallel coupling layer is characterized in that the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film are antiferromagnetically interlayer-coupled.

さて、強磁性膜および反平行結合膜の材料は、所定の組み合わせで決まる。強
磁性膜が体心立方構造を取っている場合、反平行結合膜はCr、Ruを主成分とする
ことが望ましい。Ruの代わりにOs、Ir、Re、Rhを用いても同様の効果が得られる
。適宜、Cr、Ruなどに他の元素、例えばFeなどを添加して反強磁性的な結合力を
低減させても良いが、他元素の添加量としては20原子%以下が望ましい。
The materials for the ferromagnetic film and the antiparallel coupling film are determined by a predetermined combination. When the ferromagnetic film has a body-centered cubic structure, the antiparallel coupling film is preferably composed mainly of Cr and Ru. The same effect can be obtained by using Os, Ir, Re, Rh instead of Ru. As appropriate, other elements such as Fe may be added to Cr, Ru, etc. to reduce the antiferromagnetic binding force, but the addition amount of other elements is preferably 20 atomic% or less.

強磁性膜が面心立方構造を取っている場合、反平行結合膜はRuを主成分とする
ことが望ましい。Ruの代わりにOs、Ir、Re、Rh、Cuを用いても同様の効果が得ら
れる。適宜、Ruなどに他の元素、例えばFeなどを添加して反強磁性的な結合力を
低減させても良いが、他元素の添加量としては20原子%以下が望ましい。
When the ferromagnetic film has a face-centered cubic structure, it is desirable that the antiparallel coupling film is mainly composed of Ru. Similar effects can be obtained by using Os, Ir, Re, Rh, and Cu instead of Ru. As appropriate, other elements such as Fe may be added to Ru or the like to reduce the antiferromagnetic binding force, but the addition amount of other elements is preferably 20 atomic% or less.

いずれの場合も、反平行結合膜の厚さを0.5〜1.2ナノメートル、もしくは1.8
〜3ナノメートルにすると安定した反強磁性的な結合力が得られる。
In either case, the thickness of the antiparallel coupling film is 0.5-1.2 nanometers, or 1.8
When it is set to ~ 3 nanometers, a stable antiferromagnetic binding force can be obtained.

上記反強磁性的に結合した軟磁性多層膜は凹凸を低減した平坦な構造として、
反強磁性的な結合を妨害するいわゆるオレンジピール効果が発生しないようにす
る。これには軟磁性多層膜の作製条件を最適化するほかに、強磁性膜の厚さを厚
くしすぎない、具体的には、1ミクロン以下とする。さらに、軟磁性多層膜の結
晶粒が粗大になりすぎないように、NiCrなどの下地を5ナノメートル程度下地部
分に形成すると良い。
The antiferromagnetically coupled soft magnetic multilayer film has a flat structure with reduced unevenness,
The so-called orange peel effect that prevents antiferromagnetic coupling is prevented from occurring. For this purpose, in addition to optimizing the fabrication conditions of the soft magnetic multilayer film, the thickness of the ferromagnetic film is not excessively increased, specifically, 1 micron or less. Furthermore, a base such as NiCr may be formed on the base portion of about 5 nanometers so that the crystal grains of the soft magnetic multilayer film do not become too coarse.

また、垂直記録用磁気ヘッドに本発明の強磁性多層膜を用いる場合、外部磁界
に対し磁極の磁化が容易に反転する必要がある。そのため強磁性多層膜の反強磁
性的な層間結合が適切な値となる構成とすることが必要である。具体的には、強
磁性膜と反平行結合膜の材料および厚さを適切な組み合わせとする。さらに強磁
性多層膜の厚さを10ナノメートル以上とし、反平行結合膜への他元素添加量を20
原子%以下とする。このような構成により、軟磁性多層膜の反強磁性的な結合力
を数十から数百エルステッドにすることができ、透磁率の高くかつ安定に動作す
る磁気ヘッドを実現することができる。
When the ferromagnetic multilayer film of the present invention is used for a perpendicular recording magnetic head, the magnetization of the magnetic pole needs to be easily reversed with respect to the external magnetic field. Therefore, it is necessary that the antiferromagnetic interlayer coupling of the ferromagnetic multilayer film has an appropriate value. Specifically, the material and thickness of the ferromagnetic film and the antiparallel coupling film are appropriately combined. Furthermore, the thickness of the ferromagnetic multilayer film is 10 nanometers or more, and the amount of other elements added to the antiparallel coupling film is 20
Atomic% or less. With such a configuration, the antiferromagnetic coupling force of the soft magnetic multilayer film can be made several tens to several hundreds Oersted, and a magnetic head having a high magnetic permeability and a stable operation can be realized.

以下、本発明を適用した磁気ヘッドについて、図面を参照して詳細に説明する
Hereinafter, a magnetic head to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の軟磁性積層膜を構成する薄膜は、高周波マグネトロンスパッタリング
装置により以下のように作製した。
The thin film which comprises the soft-magnetic laminated film of this invention was produced as follows with the high frequency magnetron sputtering apparatus.

アルゴン1から6ミリトールの雰囲気中にて、セラミックス基板に以下の材料を
順次積層して作製した。スパッタリングターゲットとしてニッケル−20at%Cr合
金、銅、鉄-30at%コバルト、クロム、ルテニウム各ターゲットを用いた。鉄−コ
バルトターゲット上には適宜Niなどの1 cm角のチップを配置してFe-Co-Ni膜の作
製を行った。積層膜は、各ターゲットを配置したカソードに各々高周波電力を印
加して装置内にプラズマを発生させておき、各カソードに配置されたシャッター
を一つずつ開閉して順次各層を形成した。一部の成膜ではクロムターゲットと鉄
−コバルトターゲットを同時に放電させてコスパッタし、クロムと鉄−コバルト
の合金層を形成した。
The following materials were sequentially laminated on a ceramic substrate in an argon atmosphere of 1 to 6 mTorr. As sputtering targets, nickel-20at% Cr alloy, copper, iron-30at% cobalt, chromium and ruthenium targets were used. A Fe-Co-Ni film was prepared by appropriately placing a 1 cm square chip of Ni or the like on the iron-cobalt target. In the laminated film, high frequency power was applied to each cathode on which each target was placed to generate plasma in the apparatus, and each layer was sequentially formed by opening and closing the shutters placed on each cathode one by one. In some film formations, a chromium target and an iron-cobalt target were simultaneously discharged and cosputtered to form an alloy layer of chromium and iron-cobalt.

膜形成時には永久磁石を用いて基板に平行におよそ6.4kA/m(80エルステッド)
の磁界を印加して、一軸異方性をもたせた。基体上の素子の形成はフォトレジス
ト工程によってパターニングした。その後、基体はスライダー加工し、磁気記録
装置に搭載した。以下に本発明の具体的な実施例を、図を追って説明する。
6.4 kA / m (80 oersted) parallel to the substrate using permanent magnets when forming the film
A uniaxial anisotropy was imparted by applying a magnetic field of. Element formation on the substrate was patterned by a photoresist process. Thereafter, the substrate was processed with a slider and mounted on a magnetic recording apparatus. Specific examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の磁気ヘッドに用いられる軟磁性積層膜の構成例である。反強
磁性結合軟磁性積層膜10は、基体50上に下地膜14、強磁性膜(第1の強磁
性膜)15、反平行結合膜153、強磁性膜(第2の強磁性膜)15、以下繰り
返して順次積層されて成る。反平行結合膜153を介して隣接する強磁性膜15
は互いの磁化が反平行になるような反強磁性的な結合力が働くように、反平行結
合膜の材料と厚さ、作製方法を調整する。その具体的な構成は後述する。
FIG. 1 is a configuration example of a soft magnetic laminated film used in the magnetic head of the present invention. The antiferromagnetically coupled soft magnetic laminated film 10 includes a base film 14, a ferromagnetic film (first ferromagnetic film) 15, an antiparallel coupling film 153, and a ferromagnetic film (second ferromagnetic film) 15 on a substrate 50. In the following, it is repeated and sequentially laminated. Adjacent ferromagnetic film 15 via antiparallel coupling film 153
Adjusts the material, thickness, and fabrication method of the antiparallel coupling film so that an antiferromagnetic coupling force that makes the magnetizations of each other antiparallel will work. The specific configuration will be described later.

このように反強磁性的に結合した積層膜を用いることで、反平行な磁区状態を
安定して達成することができる。例えば、磁気ヘッドの浮上面からスピンSEMや
磁気力顕微鏡(MFM)で磁区状態を観察すると、反平行で閉磁路的であることが確
認できる。単純に多層化した積層膜においても、部分的に閉磁路状態をとること
はあり得るが、本発明によれば安定して閉磁路状態を実現することができるので
ある。
By using the antiferromagnetically laminated film as described above, an antiparallel magnetic domain state can be stably achieved. For example, when the magnetic domain state is observed from the air bearing surface of the magnetic head with a spin SEM or a magnetic force microscope (MFM), it can be confirmed that the magnetic domain is antiparallel and closed. Even in a multilayer film that is simply multi-layered, a closed magnetic circuit state can be partially taken, but according to the present invention, a closed magnetic circuit state can be stably realized.

図2には本発明に用いられる軟磁性積層膜の磁気特性を通常の軟磁性膜と比較
して示す。図2a)は本発明に用いられる軟磁性積層膜の容易軸の磁化曲線であ
る。強磁性膜としてFeCo膜を用い、2層のFeCo膜をCr 1 nmの反平行結合膜を介
して反強磁性的に結合せしめてなる。磁化曲線は2層のFeCo膜の磁化が互いに反
平行に配列しようとする反強磁性的結合力によって、あたかも二つのループに分
離したかのように磁界の正負の領域に引き伸ばされた形態となっていることがわ
かる。
FIG. 2 shows the magnetic characteristics of the soft magnetic laminated film used in the present invention in comparison with a normal soft magnetic film. FIG. 2a) is an easy axis magnetization curve of the soft magnetic laminated film used in the present invention. An FeCo film is used as a ferromagnetic film, and two layers of FeCo films are antiferromagnetically coupled through an antiparallel coupling film of Cr 1 nm. The magnetization curve is stretched to the positive and negative regions of the magnetic field as if they were separated into two loops by the antiferromagnetic coupling force that the two layers of FeCo film try to arrange antiparallel to each other. You can see that

この磁化曲線に見られる飽和磁界の増大は、いわゆる一軸異方性による異方性
磁界のように強磁性膜自体に固有の物理量ではなく、強磁性膜と反平行結合膜、
および両者の厚さと構造によってきまる別個の値である。反強磁性的結合を精密
に評価するには磁化曲線の積分などを行うべきだが、ここでは簡便に図2a)に
示したように磁化曲線を概略近似した直線を引いて、その飽和する磁界を飽和磁
界Hs*として扱うことにする。
The increase in the saturation magnetic field seen in this magnetization curve is not a physical quantity intrinsic to the ferromagnetic film itself like the anisotropic magnetic field due to so-called uniaxial anisotropy, but the ferromagnetic film and the antiparallel coupling film,
And separate values depending on the thickness and structure of both. In order to accurately evaluate the antiferromagnetic coupling, integration of the magnetization curve should be performed. Here, as shown in FIG. 2a), a straight line approximating the magnetization curve is drawn and the saturation magnetic field is calculated. It will be treated as a saturation magnetic field Hs *.

なんとなれば、この飽和磁界Hs*は概略本発明に用いられる軟磁性積層膜の磁
化曲線を記述している値であって、例えば飽和磁束密度Bs(単位:テスラ)を用
いると、飽和磁界Hs*(エルステッド)である軟磁性積層膜の実効的な透磁率は
「透磁率〜Bs×10000/Hs*」で近似的に示されるからである。
If this is the case, this saturation magnetic field Hs * is a value that roughly describes the magnetization curve of the soft magnetic multilayer film used in the present invention. For example, when the saturation magnetic flux density Bs (unit: Tesla) is used, the saturation magnetic field Hs This is because the effective magnetic permeability of the soft magnetic laminated film which is * (Oersted) is approximately indicated by “magnetic permeability˜Bs × 10000 / Hs *”.

一方、比較のため反平行結合膜を用いないFeCo単層膜の磁化曲線を図2b)に
示した。磁化曲線には図2a)とは異なって大きな飽和磁界などは認められない
。これは単層膜では一軸異方性に起因する異方性磁界などが認められるにしても
その大きさは20エルステッド以下程度であることが一般的であるからである。
On the other hand, for comparison, the magnetization curve of the FeCo single layer film not using the antiparallel coupling film is shown in FIG. Unlike the case of FIG. 2a), a large saturation magnetic field or the like is not recognized in the magnetization curve. This is because even if an anisotropic magnetic field due to uniaxial anisotropy is observed in a single layer film, the magnitude is generally about 20 Oersted or less.

反平行結合膜を用いて反強磁性的な結合を生じているかどうかは、図2に示し
たように磁化曲線の形状で知ることができるが、磁化曲線が測定できない場合に
はその構造から識別することもできるだろう。以下適切な反平行結合を得るため
の構成について説明する。
Whether or not antiferromagnetic coupling is generated using an antiparallel coupling film can be known from the shape of the magnetization curve as shown in FIG. 2, but if the magnetization curve cannot be measured, it is identified from the structure. You can also do it. A configuration for obtaining an appropriate antiparallel coupling will be described below.

図3にCrの膜厚をかえた場合のFeCo/Cr/FeCo膜の磁化曲線を示す。Crの膜厚を
0.9から1.1 nmまで変えた場合、磁化曲線は大きく変化していることがわかる。C
rが0.9 nmの磁化曲線は残留磁化成分が大きく、反平行結合が均一でないことが
わかる。Crが0.95から1 と厚くなると残留磁化成分はほぼゼロとなり、Hs*が増
大している。さらにCrが厚くなるとHs*はむしろ低下している。
FIG. 3 shows the magnetization curve of the FeCo / Cr / FeCo film when the Cr film thickness is changed. Cr film thickness
When changing from 0.9 to 1.1 nm, the magnetization curve changes greatly. C
It can be seen that the magnetization curve with r of 0.9 nm has a large remanent magnetization component and the antiparallel coupling is not uniform. As Cr increases from 0.95 to 1, the remanent magnetization component becomes almost zero and Hs * increases. Furthermore, as Cr becomes thicker, Hs * decreases.

図4にはCrおよびFeCoNi膜厚と残留磁化比、および飽和磁界Hs*の関係を示し
た。図4a)はCr膜厚を変化させた場合の結果を示す。反平行結合層として用い
た場合、Crは厚さ0.95から1.1 nmがよく、特に1.0 nmがよいことがわかる。
FIG. 4 shows the relationship between the Cr and FeCoNi film thickness, the remanent magnetization ratio, and the saturation magnetic field Hs *. FIG. 4a) shows the results when the Cr film thickness is changed. When used as an antiparallel coupling layer, Cr has a thickness of 0.95 to 1.1 nm, particularly 1.0 nm.

同様にFeCoNi膜の厚さを変えた場合のFeCoNi/Cr/FeCoNi膜の結果を図4b)に
示す。FeCoNi膜が10 nmと薄いと、Hs*は300エルステッドと大きいが、FeCo膜が
厚くなるとHs*は低下していく。FeCoNi膜が30 nmまでは残留磁化は小さく、反平
行結合状態が得られているが、FeCoNi膜が40 nm以上ではHs*はほぼゼロとなり、
残留磁化比がほぼ1、すなわちまったく反平行結合していない状態になっている
Similarly, the result of the FeCoNi / Cr / FeCoNi film when the thickness of the FeCoNi film is changed is shown in FIG. When the FeCoNi film is as thin as 10 nm, Hs * is as large as 300 Oersteds, but as the FeCo film becomes thicker, Hs * decreases. The remanent magnetization is small and the antiparallel coupling state is obtained until the FeCoNi film is up to 30 nm, but the Hs * is almost zero when the FeCoNi film is 40 nm or more.
The remanent magnetization ratio is approximately 1, that is, no antiparallel coupling is achieved.

本来、反平行結合のエネルギーは強磁性膜および反平行結合膜の組み合わせ及
び構造で決まるものである。ここでは2つの要因が働いており、ひとつは強磁性
膜の厚さが厚くなると反平行結合エネルギーは一定であるとすると反平行結合の
磁界は反比例して低下することである。これはすなわち反平行結合のエネルギー
が強磁性膜の磁化の量=飽和磁束密度×膜厚と、飽和磁界の積になるからである
Originally, the energy of antiparallel coupling is determined by the combination and structure of the ferromagnetic film and antiparallel coupling film. Here, two factors are working. One is that if the anti-parallel coupling energy is constant as the thickness of the ferromagnetic film increases, the magnetic field of the anti-parallel coupling decreases in inverse proportion. This is because the energy of antiparallel coupling is the product of the amount of magnetization of the ferromagnetic film = saturation magnetic flux density × film thickness and the saturation magnetic field.

もうひとつの要因は積層膜の厚さが増大すると、積層膜の凹凸が増大し、隣接
する強磁性膜間に、いわゆるオレンジピール効果、といわれるような静磁気的結
合が生じ、これが反平行結合を打ち消してしまう効果が発生することである。こ
のような凹凸の効果は、積層膜の作製条件などを最適化すればある程度緩和でき
るが、われわれの実験では強磁性膜の厚さが40〜60 nm以上、積層膜の合計厚さ
が0.1から0.2μm以上になると反平行結合が消失する結果が得られた。
Another factor is that when the thickness of the laminated film increases, the unevenness of the laminated film increases, and a magnetostatic coupling called the so-called orange peel effect occurs between adjacent ferromagnetic films, which is antiparallel coupling. The effect of canceling out occurs. Such unevenness can be alleviated to some extent by optimizing the production conditions of the laminated film, but in our experiment, the thickness of the ferromagnetic film is 40-60 nm or more, and the total thickness of the laminated film is 0.1 When the thickness was 0.2 μm or more, anti-parallel bonds disappeared.

図5は、FeCo/Cr/FeCo膜およびFeCo/Ru/FeCo膜の磁化曲線である。FeCo膜の厚
さは10 nm、Crの厚さは1。0 nm、Ruの厚さは0。8 nmとした。Crを用いた場合、H
s*はおよそ300エルステッド、Ruの場合にはおよそ600エルステッドであって、Ru
を反平行結合膜に用いるとCrを用いた場合と比較しておよそ2倍の反平行結合力
が得られることがわかった。
FIG. 5 shows magnetization curves of the FeCo / Cr / FeCo film and the FeCo / Ru / FeCo film. The thickness of the FeCo film was 10 nm, the thickness of Cr was 1.0 nm, and the thickness of Ru was 0.8 nm. When Cr is used, H
s * is about 300 Oersted, and in the case of Ru it is about 600 Oersted,
As a result, it was found that an antiparallel coupling force of about twice that obtained when Cr was used was obtained.

図6にRu膜の厚さを変えた場合の反平行結合エネルギーの関係を示した。Ru膜
が0.6から1.0 nmの間で反平行結合が得られるが、Ru膜が0.7から0.9 nm、特に0.
8 nmの時がもっとも良好な特性が得られた。また、Ru膜の厚さが2 nm付近にも弱
い結合力が認められた。ここでわかるように反平行結合膜の厚さも当然飽和磁界
の大きさを変える因子であるわけだが、反平行結合膜の厚さは図3、4、6、7
などに述べたように大変厚さに対して敏感であるので、実際には反平行結合膜の
厚さは結合の大きく安定になるピークの厚さで作製することが望ましい。したが
って反平行結合膜の種類によってその厚さは規定されていることがわかる。
FIG. 6 shows the relationship of antiparallel bond energy when the thickness of the Ru film is changed. Anti-parallel coupling is obtained when the Ru film is between 0.6 and 1.0 nm, but the Ru film is between 0.7 and 0.9 nm, especially 0.
The best characteristics were obtained at 8 nm. In addition, a weak binding force was observed even when the thickness of the Ru film was around 2 nm. As can be seen, the thickness of the antiparallel coupling film is also a factor that changes the magnitude of the saturation magnetic field, but the thickness of the antiparallel coupling film is shown in FIGS.
As described above, it is very sensitive to the thickness. Therefore, in actuality, it is desirable that the thickness of the antiparallel coupling film is a peak thickness at which the coupling becomes large and stable. Therefore, it can be seen that the thickness is defined by the type of antiparallel coupling film.

図7にはNiFe/Cr/NiFe膜の反平行結合力とCrの膜厚の関係を示した。Crの厚さ
が1 nmで反平行結合力が最大になる点はFeCoNi/Cr/FeCoNi膜と同様だが、飽和磁
界が20エルステッドとかなり小さい点が異なっている。このように強磁性膜、反
平行結合膜の種類と厚さ、によって大きく反平行結合の大きさは異なり、飽和磁
界の大きさが変わるのである。したがって、望ましい特性の反平行結合軟磁性積
層膜を得るには、これらの構成を特性の組み合わせにする必要がある。
FIG. 7 shows the relationship between the antiparallel coupling force of the NiFe / Cr / NiFe film and the Cr film thickness. Similar to the FeCoNi / Cr / FeCoNi film, the Cr film has a maximum antiparallel coupling force at 1 nm, except that the saturation magnetic field is 20 Oersted. As described above, the magnitude of the antiparallel coupling varies greatly depending on the type and thickness of the ferromagnetic film and the antiparallel coupling film, and the magnitude of the saturation magnetic field changes. Therefore, in order to obtain an antiparallel coupled soft magnetic laminated film having desirable characteristics, it is necessary to combine these structures with characteristics.

図8に強磁性膜と反平行結合膜を組み合わせた場合の飽和磁界と強磁性膜の磁
化量の関係を示した。強磁性膜の磁化量は強磁性膜の厚さと飽和磁束密度の積で
表した。
FIG. 8 shows the relationship between the saturation magnetic field and the amount of magnetization of the ferromagnetic film when the ferromagnetic film and the antiparallel coupling film are combined. The amount of magnetization of the ferromagnetic film is represented by the product of the thickness of the ferromagnetic film and the saturation magnetic flux density.

飽和磁界は強磁性膜の厚さとともに減少するが、強磁性膜の種類と反平行結合
膜の種類でその値は異なる。したがって、飽和磁界を適切に設定した軟磁性積層
膜を得るには、上記の強磁性膜と反平行結合膜の種類、および強磁性膜の厚さを
適切に選択することが必要である。
The saturation magnetic field decreases with the thickness of the ferromagnetic film, but the value differs depending on the type of the ferromagnetic film and the type of the antiparallel coupling film. Therefore, in order to obtain a soft magnetic laminated film in which the saturation magnetic field is appropriately set, it is necessary to appropriately select the types of the ferromagnetic film and the antiparallel coupling film and the thickness of the ferromagnetic film.

図8には各強磁性膜と反平行結合膜の組み合わせの実験値と、その値から予想
される飽和磁界の値を示してある。一方で最適な飽和磁界の値は、軟磁性の観点
から決めることができる。既に述べたように軟磁性膜の透磁率は単純に言って10
000×飽和磁束密度(テスラ)/飽和磁界(エルステッド)できまるわけだが、
強磁性膜の飽和磁束密度はFeCo膜で最大2.4 T、NiFe膜では1 Tであるので、他に
比べて大きく異なる因子ではない。
FIG. 8 shows experimental values of combinations of ferromagnetic films and antiparallel coupling films, and values of saturation magnetic fields expected from these values. On the other hand, the optimum value of the saturation magnetic field can be determined from the viewpoint of soft magnetism. As already mentioned, the permeability of the soft magnetic film is simply 10
000 x saturation magnetic flux density (Tesla) / saturation magnetic field (Oersted)
The saturation magnetic flux density of the ferromagnetic film is 2.4 T at maximum for the FeCo film and 1 T for the NiFe film, so it is not a factor that differs greatly from the others.

必要な透磁率の下限を50とすると軟磁性薄膜としての下限になるだろう。同様
に飽和磁界の下限値を20エルステッドと考える。これはCoNiFe合金薄膜の異方性
磁界が20エルステッド程度であるので、これより小さな飽和磁界では異方性磁界
が優性となって反平行結合が実現しない恐れがあるからである。
If the lower limit of the required magnetic permeability is 50, it will be the lower limit as a soft magnetic thin film. Similarly, the lower limit of the saturation magnetic field is considered to be 20 Oersted. This is because the CoNiFe alloy thin film has an anisotropy field of about 20 Oersteds, and if the saturation field is smaller than this, the anisotropy field becomes dominant and antiparallel coupling may not be realized.

飽和磁束密度を2 Tとすると、以上の関係から飽和磁界の上限と下限を規定す
ることができ飽和磁界は400以下とすることが望ましいことがわかる。すなわち
、飽和磁界が400以上ではたとえ飽和磁束密度が2 Tあっても透磁率が実質50以下
になってしまうため、軟磁性膜の機能を果たさなくなってしまうのである。また
、図4b)に見られるように強磁性膜が50 nm以上に厚くなると残留磁化成分が
増加し、これも軟磁性膜の機能を果たさないことになってしまう。
Assuming that the saturation magnetic flux density is 2 T, the upper and lower limits of the saturation magnetic field can be defined from the above relationship, and it is understood that the saturation magnetic field is desirably 400 or less. That is, when the saturation magnetic field is 400 or more, even if the saturation magnetic flux density is 2 T, the magnetic permeability is substantially 50 or less, so that the function of the soft magnetic film is not performed. Further, as shown in FIG. 4b), when the ferromagnetic film is thicker than 50 nm, the remanent magnetization component increases, which also does not function as a soft magnetic film.

逆に軟磁性膜の厚さが5 nm以下では軟磁性膜としての体積が不足し、十分に磁
束の伝導体としての機能を果たせない。これは5 nm以下の厚さの強磁性膜を多数
積層することである程度カバーできるが、その際には反平行結合膜の数も増大し
て全体としての磁束密度を低下させると共に、多数回積層するコストも増加する
Conversely, when the thickness of the soft magnetic film is 5 nm or less, the volume as the soft magnetic film is insufficient, and the function as a magnetic flux conductor cannot be fulfilled sufficiently. This can be covered to some extent by laminating a large number of ferromagnetic films with a thickness of 5 nm or less, but in that case, the number of antiparallel coupling films is also increased to reduce the overall magnetic flux density, and many times The cost of doing so also increases.

したがって以上の条件をみたすために、本発明に用いられる軟磁性積層膜は図
8中の太い四角部分の範囲、すなわち飽和磁界が20以上、400以下、強磁性膜の
厚さが5 nmから50 nmとすることが望ましいのである。
Therefore, in order to satisfy the above conditions, the soft magnetic laminated film used in the present invention has a thick square portion in FIG. 8, that is, a saturation magnetic field of 20 or more and 400 or less, and a ferromagnetic film thickness of 5 nm to 50 nm. It is desirable to use nm.

さらに反平行結合膜の種類によって上記規定範囲を満たす条件は限定されてい
る。強磁性膜がFeCoNi膜、反平行結合膜がCr(1 nm)の場合、強磁性膜の厚さがお
よそ20 nmから50 nmにおいて規定範囲を満たしている。
Furthermore, the conditions satisfying the above specified range are limited depending on the type of antiparallel coupling film. When the ferromagnetic film is an FeCoNi film and the antiparallel coupling film is Cr (1 nm), the thickness of the ferromagnetic film satisfies the specified range at about 20 nm to 50 nm.

一方、強磁性膜がCoFe、反平行結合膜がRu(0.8 nm)の場合、強磁性膜の厚さ
を変えても規定範囲を満たす領域はないのである。上記規定範囲を満たす組み合
わせを表1にまとめた。表には強磁性膜の飽和磁束密度Bsおよび結晶構造も併記
した。これは、強磁性膜の組成や添加元素を多少変化させても、Bsや結晶構造が
大きく変わらないかぎり、ほぼ同じような特性を示すからである。
On the other hand, when the ferromagnetic film is CoFe and the antiparallel coupling film is Ru (0.8 nm), there is no region that satisfies the specified range even if the thickness of the ferromagnetic film is changed. Table 1 summarizes the combinations that satisfy the above specified range. The table also shows the saturation magnetic flux density Bs and crystal structure of the ferromagnetic film. This is because even if the composition of the ferromagnetic film and the additive element are slightly changed, the characteristics are almost the same as long as Bs and the crystal structure are not largely changed.

Figure 2007095304
Figure 2007095304


一方で、反平行結合膜に他の元素を添加することで反強磁性的な結合力を若干
制御することができる。図9は反平行結合膜としてCrにFe-Coを添加したFeCo 25
nm/Cr-(Fe、 Co)1 nm/FeCo 25 nm膜の磁化曲線である。添加量がゼロでは飽和
磁界が約200エルステッドであるが、Fe-CoをCrに添加してくと次第に飽和磁界が
減少した磁化曲線と成っていることがわかる。Fe-Co添加量が20 at%になると、
反強磁性的な結合はほぼ認められない磁化曲線になり、残留磁化が増大している

On the other hand, the antiferromagnetic coupling force can be slightly controlled by adding other elements to the antiparallel coupling film. FIG. 9 shows FeCo 25 in which Fe—Co is added to Cr as an antiparallel coupling film.
It is a magnetization curve of a nm / Cr- (Fe, Co) 1 nm / FeCo 25 nm film. When the addition amount is zero, the saturation magnetic field is about 200 oersteds, but it can be seen that when Fe—Co is added to Cr, the magnetization curve gradually decreases. When the Fe-Co addition amount is 20 at%,
Antiferromagnetic coupling results in a magnetization curve that is hardly recognized, and the residual magnetization is increased.

図10はCrへのFe-Co添加量と、FeCo 25 nm/Cr-(Fe、 Co)1 nm/FeCo 25 nm膜
の飽和磁界および残留磁化比の関係を示した図である。添加量と共に飽和磁界は
低下し、添加量ゼロの場合の半分程度までは制御可能であることがわかる。しか
しながら、添加量が増大して飽和磁界が当初の値よりかなり小さい領域では、飽
和磁界の添加量に対する低下の度合いが大きく、また、残留磁化比が増大するの
で適切な特性が得られない恐れがある。したがって図10の結果から適切な添加
量は20 at%以下であって、飽和磁界を添加なしの場合の半分程度まで低下させる
ことができることがわかった。
FIG. 10 shows the relationship between the amount of Fe—Co added to Cr and the saturation magnetic field and remanent magnetization ratio of the FeCo 25 nm / Cr— (Fe, Co) 1 nm / FeCo 25 nm film. It can be seen that the saturation magnetic field decreases with the addition amount, and can be controlled up to about half of the case where the addition amount is zero. However, in the region where the added amount increases and the saturation magnetic field is considerably smaller than the initial value, the degree of decrease with respect to the added amount of the saturated magnetic field is large, and the residual magnetization ratio increases, so there is a risk that appropriate characteristics cannot be obtained. is there. Therefore, it was found from the results of FIG. 10 that the appropriate addition amount is 20 at% or less, and the saturation magnetic field can be reduced to about half of the case without addition.

さらに、本発明に用いられる軟磁性積層膜の下地膜について述べる。図1では
本発明の軟磁性積層膜に下地膜14を配置している。図11に下地膜としてNiCr
膜を用いた場合および下地膜無しの場合の磁化曲線を示した。下地膜を用いた軟
磁性積層膜の磁化曲線は、図2の説明でも述べたように反強磁性的な結合を明確
に反映した磁化曲線になっているが、下地膜なしの磁化曲線は保磁力が増大し、
反強磁性的結合がさほど明確でなくなっている。これは保磁力が飽和磁界に匹敵
する程度に大きいためであって、反強磁性的結合がある程度あっても保磁力のた
めに残留磁化成分が発生してしまい、十分な軟磁気特性が得られない。したがっ
てNiCrなどの適切な下地膜を用いることが望ましく、NiCr膜のほかにも、Ti、Cr
、Ruなどでもある程度同様の効果が得られる。
Further, the base film of the soft magnetic laminated film used in the present invention will be described. In FIG. 1, a base film 14 is disposed on the soft magnetic laminated film of the present invention. Figure 11 shows NiCr as the underlayer.
Magnetization curves with and without the film are shown. As described in FIG. 2, the magnetization curve of the soft magnetic multilayer film using the base film is a magnetization curve that clearly reflects the antiferromagnetic coupling, but the magnetization curve without the base film is maintained. Magnetic force increases,
Antiferromagnetic coupling is less clear. This is because the coercive force is large enough to be comparable to the saturation magnetic field. Even if there is some antiferromagnetic coupling, a remanent magnetization component is generated due to the coercive force, and sufficient soft magnetic characteristics can be obtained. Absent. Therefore, it is desirable to use an appropriate underlayer such as NiCr. In addition to the NiCr film, Ti, Cr
The same effect can be obtained to some extent with Ru and the like.

上記の反平行結合した軟磁性積層膜を用いた磁気ヘッドの実施例を以下に示す
。図12は本発明の反強磁性的に結合した軟磁性積層膜を主磁極に用いた垂直記
録用磁気ヘッドの構成例である。スライダーをかねる基体50上に下部磁気シー
ルド35、電極40、磁気抵抗効果積層膜101が形成されてなり、さらに電極
40、上部磁気シールド36を形成して、再生信号を検出する再生ギャップ43
を形成してなる。ここで再生部として膜厚方向に電流を印加する、TMRもしくはC
PP-GMR型の再生センサを図示したが、面内方向に電流を流す型のGMR再生センサ
など、他の再生センサであっても本発明の主旨を損なうものではない。
An example of a magnetic head using the above-described soft magnetic laminated film antiparallel coupled is shown below. FIG. 12 is a structural example of a perpendicular recording magnetic head using the antiferromagnetically coupled soft magnetic laminated film of the present invention as the main pole. A lower magnetic shield 35, an electrode 40, and a magnetoresistive layered film 101 are formed on a substrate 50 that also serves as a slider, and further, an electrode 40 and an upper magnetic shield 36 are formed to reproduce a reproduction gap 43 for detecting a reproduction signal.
Formed. Here, current is applied in the film thickness direction as the reproducing part, TMR or C
Although a PP-GMR type regeneration sensor is illustrated, other regeneration sensors such as a GMR regeneration sensor that flows current in the in-plane direction do not detract from the gist of the present invention.

記録ヘッド部は、さらに副磁極84、コイル42、主磁極83で磁路を形成し
てなる。図12では主磁極83を反平行結合軟磁性積層膜10で形成してなる。
すなわち、下地膜14上に強磁性膜15、反平行結合膜153、強磁性膜15を
順次積層してなる。主磁極全体で強磁性膜15が4〜12層程度とするとよいが、
積層数が少ないと端部での磁極の打ち消し合いが不充分となる懸念があり、積層
数が多すぎると記録能力が低下するので特に6から8層が望ましい。反平行に配列
した強磁性膜の磁化が互いにうまく打ち消し合うように、強磁性膜の層数は偶数
が望ましい。磁気ヘッドは対向面63を形成して磁気記録媒体に近接して磁気記
録を記録、再生を行う。
The recording head portion further includes a magnetic path formed by the sub magnetic pole 84, the coil 42, and the main magnetic pole 83. In FIG. 12, the main magnetic pole 83 is formed of the antiparallel coupled soft magnetic laminated film 10.
That is, the ferromagnetic film 15, the antiparallel coupling film 153, and the ferromagnetic film 15 are sequentially stacked on the base film 14. The ferromagnetic film 15 may be about 4 to 12 layers in the entire main pole,
If the number of stacked layers is small, there is a concern that the magnetic poles cancel each other out at the end, and if the number of stacked layers is too large, the recording ability decreases, so 6 to 8 layers are particularly desirable. The number of layers of the ferromagnetic film is desirably an even number so that the magnetizations of the ferromagnetic films arranged in antiparallel cancel each other out. The magnetic head forms a facing surface 63 and records and reproduces magnetic recording in the vicinity of the magnetic recording medium.

図13は本発明の反強磁性的に結合した軟磁性積層膜を主磁極に用いた垂直記
録用磁気ヘッドの別の構成例である。スライダーをかねる基体50上に下部磁気
シールド35、電極40、磁気抵抗効果積層膜101が形成されてなり、さらに
電極40、上部磁気シールド36を形成して、再生信号を検出する再生ギャップ
43を形成してなる。ここで再生部として膜厚方向に電流を印加する、TMRもし
くはCPP-GMR型の再生センサを図示したが、面内方向に電流を流す型のGMR再生セ
ンサなど、他の再生センサであっても本発明の主旨を損なうものではない。
FIG. 13 shows another configuration example of the magnetic head for perpendicular recording using the antiferromagnetically coupled soft magnetic laminated film of the present invention as the main magnetic pole. A lower magnetic shield 35, an electrode 40, and a magnetoresistive layered film 101 are formed on a substrate 50 that also serves as a slider, and further, an electrode 40 and an upper magnetic shield 36 are formed to form a reproduction gap 43 for detecting a reproduction signal. Do it. Here, a TMR or CPP-GMR type reproduction sensor that applies current in the film thickness direction as the reproduction unit is illustrated, but other reproduction sensors such as a GMR reproduction sensor that flows current in the in-plane direction may be used. The gist of the present invention is not impaired.

記録ヘッド部は、さらに副磁極84、コイル42、第一の主磁極831、およ
び第二の主磁極832で磁路を形成してなる。図14では第一主磁極831を反
平行結合軟磁性積層膜10で形成してなる。すなわち、下地膜14上に強磁性膜
15、反平行結合膜153、強磁性膜15を順次積層してなる。主磁極全体で強
磁性膜15が4〜12層程度とするとよいが、積層数が少ないと端部での磁極の打
ち消し合いが不充分となる懸念があり、積層数が多すぎると記録能力が低下する
ので特に6から8層が望ましい。反平行に配列した強磁性膜の磁化が互いにうまく
打ち消し合うように、強磁性膜の層数は偶数が望ましい。磁気ヘッドは対向面6
3を形成して磁気記録媒体に近接して磁気記録を記録、再生を行う。
The recording head portion further includes a magnetic path formed by the sub magnetic pole 84, the coil 42, the first main magnetic pole 831, and the second main magnetic pole 832. In FIG. 14, the first main magnetic pole 831 is formed of the antiparallel coupled soft magnetic laminated film 10. That is, the ferromagnetic film 15, the antiparallel coupling film 153, and the ferromagnetic film 15 are sequentially stacked on the base film 14. The ferromagnetic film 15 is preferably about 4 to 12 layers in the entire main magnetic pole. However, if the number of stacked layers is small, there is a concern that the magnetic poles cancel each other at the end, and if the number of stacked layers is too large, the recording ability is high. In particular, 6 to 8 layers are desirable because of lowering. The number of layers of the ferromagnetic film is desirably an even number so that the magnetizations of the ferromagnetic films arranged in antiparallel cancel each other out. Magnetic head is facing surface 6
3 is formed, and magnetic recording is recorded and reproduced close to the magnetic recording medium.

図14は本発明の磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置の構成例である。磁気
的に情報を記録する記録媒体91を保持するディスク95をスピンドルモーター
93にて回転させ、アクチュエーター92によってヘッドスライダー90をディ
スク95のトラック上に誘導する。即ち磁気ディスク装置においてはヘッドスラ
イダー90上に形成した再生ヘッド、及び記録ヘッドがこの機構に依ってディス
ク95上の所定の記録位置に近接して相対運動し、信号を順次書き込み、及び読
み取るのである。
FIG. 14 shows a configuration example of a magnetic recording / reproducing apparatus using the magnetic head of the present invention. A disk 95 holding a recording medium 91 for magnetically recording information is rotated by a spindle motor 93, and a head slider 90 is guided onto a track of the disk 95 by an actuator 92. That is, in the magnetic disk apparatus, the reproducing head formed on the head slider 90 and the recording head move relative to a predetermined recording position on the disk 95 by this mechanism and sequentially write and read signals. .

アクチュエーター92はロータリーアクチュエーターであることが望ましい。
記録信号は信号処理系94を通じて記録ヘッドにて媒体上に記録し、再生ヘッド
の出力を、信号処理系94を経て信号として得る。さらに再生ヘッドを所望の記
録トラック上へ移動せしめるに際して、本再生ヘッドからの高感度な出力を用い
てトラック上の位置を検出し、アクチュエーターを制御して、ヘッドスライダー
の位置決めを行うことができる。本図ではヘッドスライダー90、ディスク95
を各1個示したが、これらは複数であっても構わない。またディスク95は両面
に記録媒体91を有して情報を記録してもよい。情報の記録がディスク両面の場
合ヘッドスライダー90はディスクの両面に配置する。
The actuator 92 is preferably a rotary actuator.
The recording signal is recorded on the medium by the recording head through the signal processing system 94, and the output of the reproducing head is obtained as a signal through the signal processing system 94. Further, when the reproducing head is moved onto a desired recording track, the position on the track can be detected using a highly sensitive output from the reproducing head, and the actuator can be controlled to position the head slider. In this figure, the head slider 90 and the disk 95 are shown.
One of each is shown, but there may be a plurality of these. The disk 95 may have a recording medium 91 on both sides to record information. When information is recorded on both sides of the disc, the head slider 90 is arranged on both sides of the disc.

図15は、本発明の反強磁性的に結合した軟磁性積層膜を主磁極に用いた垂直
記録用磁気ヘッドを用いて測定した、記録後消去による不良の発生率を示した図
である。図15a)では反平行結合層であるべきCrの膜厚0.5nmから5 nmまで変
化させ、反強磁性的な結合力を変化・消失させた磁気ヘッド、およびCr膜厚が0
nm、すなわち単層の主磁極を用いた磁気ヘッドを作製して測定を行った。
FIG. 15 is a diagram showing the incidence of defects due to post-recording erasure, measured using a perpendicular recording magnetic head using the antiferromagnetically coupled soft magnetic multilayer film of the present invention as the main pole. In FIG. 15 a), the magnetic film thickness is changed from 0.5 nm to 5 nm of Cr, which should be an antiparallel coupling layer, and the antiferromagnetic coupling force is changed and eliminated, and the Cr film thickness is 0
A magnetic head using nm, that is, a single-layer main magnetic pole was manufactured and measured.

単層主磁極の磁気ヘッドでは不良率はほぼ100 %近く、これでは磁気記録を達
成できない。Cr膜厚を0.5 nm以上1.3 nm以下としたヘッドでは、不良率は50 %以
下に減少し、特にCr膜厚を1 nmとしたヘッドでは25 %以下に低下した。これは反
強磁性的結合を生じた軟磁性膜を主磁極に用いることで、記録後消去抑制に著し
い効果があることを示している。さらにCr膜厚を1.3 nm以上に厚くしていくと不
良率は増加する傾向が見られる。Cr膜厚2 nm以上の反強磁性的な結合を生じない
厚さで多層膜にした主磁極の磁気ヘッドでは、不良率は80 %程度となり不良率改
善に若干の効果はあるが、正常な記録が行えていないことが分かる。
With a magnetic head with a single-layer main pole, the defect rate is almost 100%, and this makes it impossible to achieve magnetic recording. For heads with a Cr film thickness of 0.5 nm to 1.3 nm, the defect rate decreased to 50% or less, and in particular for heads with a Cr film thickness of 1 nm, it decreased to 25% or less. This indicates that the use of a soft magnetic film having antiferromagnetic coupling as the main magnetic pole has a remarkable effect in suppressing erasure after recording. Furthermore, the defect rate tends to increase as the Cr film thickness is increased to 1.3 nm or more. The main pole magnetic head with a multilayer film with a thickness of 2 nm or more that does not cause antiferromagnetic coupling with a Cr film thickness of 2 nm or more has a defect rate of about 80% and has a slight effect on improving the defect rate, but it is normal. It can be seen that recording is not possible.

図15b)では積層膜全体における磁性膜(FeCoNi)の総膜厚を200 nmで一定と
して、一層あたりのFeCoNi膜厚および層数を変化させたヘッドを作製し、不良発
生率を測定した結果を示す。すなわち、FeCoNi膜一層あたりの厚さを25 nmとし
た場合は8層積層し、33 nmとした場合は6層積層してヘッドを作製している。こ
のときCr膜厚を1 nmとして反強磁性的結合が最大となるようにした。FeCoNi膜厚
を40 nm付近まで増加させても、すべてのヘッドで不良率は25 %以下であるが、5
0 nm以上に厚くすると不良率は100 %近くなることが分かる。つまり、一層あた
りの磁性層の膜厚は50 nm以下とすることが必要である。
In FIG. 15b), the total film thickness of the magnetic film (FeCoNi) in the entire laminated film is constant at 200 nm, a head is manufactured with the FeCoNi film thickness and the number of layers per layer being changed, and the defect occurrence rate is measured. Show. That is, when the thickness per FeCoNi film is 25 nm, eight layers are stacked, and when the thickness is 33 nm, six layers are stacked. At this time, the Cr film thickness was set to 1 nm so as to maximize the antiferromagnetic coupling. Even if the FeCoNi film thickness is increased to around 40 nm, the defect rate is 25% or less for all heads.
It can be seen that when the thickness is greater than 0 nm, the defect rate is close to 100%. That is, the thickness of the magnetic layer per layer needs to be 50 nm or less.

一方、図4b)で示したように、磁性層の膜厚が薄くなると飽和磁界が大きく
なる傾向が見られる結果が得られていることから考えて、ヘッドに適用した際に
はオーバーライトが低下する懸念がある。図15b)ではFeCoNi膜厚を10 nmと
しても十分なオーバーライト特性を得ており、以上の結果を総合すると、反強磁
性結合を有する多層主磁極における磁性膜厚は10 nm以上50 nm以下とするのが良
いのである。
On the other hand, as shown in FIG. 4b), the result that the saturation magnetic field tends to increase as the magnetic layer becomes thinner is obtained, so that the overwrite is reduced when applied to the head. There are concerns. In FIG. 15b), sufficient overwriting characteristics are obtained even when the FeCoNi film thickness is 10 nm. When the above results are combined, the magnetic film thickness in the multilayer main pole having antiferromagnetic coupling is 10 nm to 50 nm. It is good to do.

図16は本発明の効果の概念図である。垂直磁気記録ヘッドの主磁極が単層の
強磁性膜の場合、記録動作後の主磁極の磁化が磁気記録媒体に向かう成分を有す
る磁区状態になってしまう図16a)のように記録媒体方向への磁化が存在する
磁化状態が記録誤消去の原因と考えられる。
FIG. 16 is a conceptual diagram of the effect of the present invention. When the main magnetic pole of the perpendicular magnetic recording head is a single-layer ferromagnetic film, the magnetization of the main magnetic pole after the recording operation becomes a magnetic domain state having a component toward the magnetic recording medium, as shown in FIG. It can be considered that the magnetization state in which the magnetization of is present causes erroneous recording.

主磁極を多層の強磁性膜に分割することで、図16b)の様に互いに磁化が反
平行になりうる構成とし、記録媒体への磁束の侵入を減らすことが考えられるが
、単純に多層にしただけでは主磁極端部の反磁界だけで反平行配列の磁化状態を
実現しなければならない。垂直磁気記録では記録媒体の裏打ち層として軟磁性膜
を配置しているために主磁極端部の磁束は裏打ち層へ透過する(図16c))こ
とも可能であり、主磁極端部の反磁界だけで所望の閉じた磁化状態を実現するこ
とは難しい。
It is conceivable to divide the main pole into multiple layers of ferromagnetic film so that the magnetizations can be antiparallel to each other as shown in FIG. 16b), and to reduce the penetration of magnetic flux into the recording medium. In this case, an antiparallel arrangement of the magnetized state must be realized only by the demagnetizing field at the main magnetic pole end. In perpendicular magnetic recording, since a soft magnetic film is disposed as the backing layer of the recording medium, the magnetic flux at the end of the main pole can be transmitted to the backing layer (FIG. 16c). It is difficult to realize a desired closed magnetization state only.

本発明の反強磁性結合した軟磁性膜を用いた磁気ヘッドでは、軟磁性積層膜内
に反平行な磁化を実現するための磁気特性、すなわち反強磁性的な磁気結合を有
することで、図16d)のように垂直磁気記録ヘッドの主磁極に所望の磁化状態
を安定に実現することができるのである。この場合、積層膜の強磁性膜間には、
主磁極端部の静磁気的な結合に加えて反強磁性的な結合エネルギーが存在し、図
16d)のような記録後消去の発生する磁区状態を実現させない効果があるので
ある。
The magnetic head using the antiferromagnetically coupled soft magnetic film of the present invention has a magnetic characteristic for realizing antiparallel magnetization in the soft magnetic laminated film, that is, an antiferromagnetic magnetic coupling. As shown in 16d), a desired magnetization state can be stably realized in the main magnetic pole of the perpendicular magnetic recording head. In this case, between the ferromagnetic films of the laminated film,
In addition to the magnetostatic coupling at the end of the main pole, there is antiferromagnetic coupling energy, which has the effect of not realizing the magnetic domain state in which erasure after recording occurs as shown in FIG.

このように本発明に用いられる反強磁性的に結合した軟磁性膜は、互いに反平
行に磁化を配列される磁化状態を安定に実現する効果を有し、したがって、パタ
ーニングした端部を有する軟磁性膜にしばしば見られる反磁界による好ましくな
い磁区状態の発生を防止する効果がある。この効果は、垂直磁気記録ヘッドの主
磁極以外にも応用することが可能である。
As described above, the antiferromagnetically coupled soft magnetic film used in the present invention has an effect of stably realizing a magnetization state in which magnetizations are arranged in antiparallel to each other, and therefore has a patterned end portion. This has the effect of preventing the occurrence of an undesirable magnetic domain state due to the demagnetizing field often found in magnetic films. This effect can be applied to other than the main magnetic pole of the perpendicular magnetic recording head.

図17は、本発明の反強磁性的に結合した軟磁性膜を副磁極に用いた垂直磁気
記録ヘッドの構成例である。スライダーをかねる基体50上に下部磁気シールド
35、電極40、磁気抵抗効果積層膜101が形成されてなり、さらに電極40
、上部磁気シールド36を形成して、再生信号を検出する再生ギャップ43を形
成してなる。ここで再生部として膜厚方向に電流を印加する、TMRもしくはCPP-G
MR型の再生センサを図示したが、面内方向に電流を流す型のGMR再生センサなど
、他の再生センサであっても本発明の主旨を損なうものではない。
FIG. 17 shows a configuration example of a perpendicular magnetic recording head using the antiferromagnetically coupled soft magnetic film of the present invention as a sub magnetic pole. A lower magnetic shield 35, an electrode 40, and a magnetoresistive layered film 101 are formed on a substrate 50 that also serves as a slider.
The upper magnetic shield 36 is formed, and a reproduction gap 43 for detecting a reproduction signal is formed. TMR or CPP-G where current is applied in the film thickness direction as the playback section
Although an MR type reproduction sensor is illustrated, other types of reproduction sensors such as a GMR reproduction sensor that flows current in the in-plane direction do not impair the gist of the present invention.

記録ヘッド部は、さらに副磁極84、コイル42、主磁極83で磁路を形成し
てなる。図17では副磁極84を反平行結合軟磁性積層膜10で形成してなる。
すなわち、強磁性膜15、反平行結合膜153、を順次積層してなる。副磁極全
体で強磁性膜15が2〜12層程度とするとよい。反平行に配列した強磁性膜の磁
化が互いにうまく打ち消し合うように、強磁性膜の層数は偶数が望ましい。磁気
ヘッドは対向面63を形成して磁気記録媒体に近接して磁気記録を記録、再生を
行う。
The recording head portion further includes a magnetic path formed by the sub magnetic pole 84, the coil 42, and the main magnetic pole 83. In FIG. 17, the sub magnetic pole 84 is formed of the antiparallel coupled soft magnetic laminated film 10.
That is, the ferromagnetic film 15 and the antiparallel coupling film 153 are sequentially stacked. The ferromagnetic film 15 may be about 2 to 12 layers in the entire sub magnetic pole. The number of layers of the ferromagnetic film is desirably an even number so that the magnetizations of the ferromagnetic films arranged in antiparallel cancel each other out. The magnetic head forms a facing surface 63 and records and reproduces magnetic recording in the vicinity of the magnetic recording medium.

図18は、本発明の反強磁性的に結合した軟磁性膜を磁気シールドに用いた垂
直磁気記録ヘッドの構成例である。スライダーをかねる基体50上に下部磁気シ
ールド35、電極40、磁気抵抗効果積層膜101が形成されてなり、さらに電
極40、上部磁気シールド36を形成して、再生信号を検出する再生ギャップ4
3を形成してなる。
FIG. 18 is a structural example of a perpendicular magnetic recording head using the antiferromagnetically coupled soft magnetic film of the present invention as a magnetic shield. A lower magnetic shield 35, an electrode 40, and a magnetoresistive layered film 101 are formed on a substrate 50 that also serves as a slider, and an electrode 40 and an upper magnetic shield 36 are further formed to detect a reproduction signal 4.
3 is formed.

ここで再生部として膜厚方向に電流を印加する、TMRもしくはCPP-GMR型の再生
センサを図示したが、面内方向に電流を流す型のGMR再生センサなど、他の再生
センサであっても本発明の主旨を損なうものではない。記録ヘッド部は、さらに
副磁極84、コイル42、主磁極83で磁路を形成してなる。
Here, a TMR or CPP-GMR type reproduction sensor that applies current in the film thickness direction as the reproduction unit is illustrated, but other reproduction sensors such as a GMR reproduction sensor that flows current in the in-plane direction may be used. The gist of the present invention is not impaired. The recording head portion further includes a magnetic path formed by the sub magnetic pole 84, the coil 42, and the main magnetic pole 83.

図18では下部磁気シールド35および上部磁気シールド36を反平行結合軟
磁性積層膜10で形成してなる。すなわち、強磁性膜15、反平行結合膜153
、を順次積層してなる。上部あるいは下部の磁気シールド全体で強磁性膜15が
2〜12層程度とするとよい。上部シールド、あるいは下部シールドのどちらか、
あるいはそれらの一部分だけに用いても本発明の主旨に背くものではない。
In FIG. 18, the lower magnetic shield 35 and the upper magnetic shield 36 are formed of the antiparallel coupled soft magnetic laminated film 10. That is, the ferromagnetic film 15 and the antiparallel coupling film 153
Are sequentially laminated. The ferromagnetic film 15 is formed on the entire upper or lower magnetic shield.
It is good to have about 2 to 12 layers. Either the top shield or the bottom shield,
Or it is not contrary to the main point of this invention even if it uses for only those one part.

反平行に配列した強磁性膜の磁化が互いにうまく打ち消し合うように、強磁性
膜の層数は偶数が望ましい。磁気ヘッドは対向面63を形成して磁気記録媒体に
近接して磁気記録を記録、再生を行う。このように磁気シールドを反強磁性的に
結合した軟磁性積層膜で構成すると、磁気シールドに起因する再生ヘッドの出力
変動を低減することができる。
The number of layers of the ferromagnetic film is desirably an even number so that the magnetizations of the ferromagnetic films arranged in antiparallel cancel each other out. The magnetic head forms a facing surface 63 and records and reproduces magnetic recording in the vicinity of the magnetic recording medium. If the magnetic shield is composed of a soft magnetic laminated film antiferromagnetically coupled in this way, fluctuations in the output of the read head due to the magnetic shield can be reduced.

図19は本発明の反強磁性的に結合した軟磁性膜を上部磁気コアの先端部に用
いた面内磁気記録ヘッドの構成例である。スライダーをかねる基体50上に下部
磁気シールド35、電極40、磁気抵抗効果積層膜101が形成されてなり、さ
らに電極40、上部磁気シールド36を形成して、再生信号を検出する再生ギャ
ップ43を形成してなる。
FIG. 19 shows a configuration example of an in-plane magnetic recording head using the antiferromagnetically coupled soft magnetic film of the present invention at the tip of the upper magnetic core. A lower magnetic shield 35, an electrode 40, and a magnetoresistive layered film 101 are formed on a substrate 50 that also serves as a slider, and further, an electrode 40 and an upper magnetic shield 36 are formed to form a reproduction gap 43 for detecting a reproduction signal. Do it.

ここで再生部として膜厚方向に電流を印加する、TMRもしくはCPP-GMR型の再生
センサを図示したが、面内方向に電流を流す型のGMR再生センサなど、他の再生
センサであっても本発明の主旨を損なうものではない。記録ヘッド部は、さらに
下部磁気コア85、コイル42、第一の上部磁気コア833および第二の上部磁
気コア834で磁路を形成してなる。
Here, a TMR or CPP-GMR type reproduction sensor that applies current in the film thickness direction as the reproduction unit is illustrated, but other reproduction sensors such as a GMR reproduction sensor that flows current in the in-plane direction may be used. The gist of the present invention is not impaired. The recording head unit further includes a magnetic path formed by the lower magnetic core 85, the coil 42, the first upper magnetic core 833, and the second upper magnetic core 834.

ここで上部磁気コアを第一及び第二の上部磁気コアから構成する図で示したが
、上部磁気コアを一つ、もしくは3つ以上のユニットから構成しても本発明の主
旨に反するものではない。このように磁気コアを反強磁性的に結合した軟磁性積
層膜とすると、端部における磁区状態を安定化し、記録後ノイズの低減および記
録磁界の端部形状の改善効果がある。
Here, the upper magnetic core is shown as being composed of the first and second upper magnetic cores. However, even if the upper magnetic core is composed of one unit or three or more units, it is not contrary to the gist of the present invention. Absent. Thus, when the magnetic core is made of a soft magnetic laminated film antiferromagnetically coupled, the magnetic domain state at the end is stabilized, and there is an effect of reducing post-recording noise and improving the shape of the end of the recording magnetic field.

図19では第一の上部磁気コア833を反平行結合軟磁性積層膜10で形成し
てなる。すなわち、強磁性膜15、反平行結合膜153、を順次積層してなる。
上部あるいは下部の磁気コア全体で強磁性膜15が2〜12層程度とするとよい。
上部磁気コア、あるいは下部磁気コアのどちらか、あるいはそれらの一部分だけ
に用いても本発明の主旨に背くものではないが、上部磁気コアの先端部に用いる
ことが望ましい。反平行に配列した強磁性膜の磁化が互いにうまく打ち消し合う
ように、強磁性膜の層数は偶数が望ましい。磁気ヘッドは対向面63を形成して
磁気記録媒体に近接して磁気記録を記録、再生を行う。
In FIG. 19, the first upper magnetic core 833 is formed of the antiparallel coupled soft magnetic laminated film 10. That is, the ferromagnetic film 15 and the antiparallel coupling film 153 are sequentially stacked.
The entire upper or lower magnetic core may have about 2 to 12 ferromagnetic films 15.
Although it is not contrary to the gist of the present invention even if it is used for either the upper magnetic core, the lower magnetic core, or only a part thereof, it is preferable to use it for the tip of the upper magnetic core. The number of layers of the ferromagnetic film is desirably an even number so that the magnetizations of the ferromagnetic films arranged in antiparallel cancel each other out. The magnetic head forms a facing surface 63 and records and reproduces magnetic recording in the vicinity of the magnetic recording medium.

図20は本発明の磁気ヘッドに用いられる軟磁性積層膜の別の構成例である。
反強磁性結合軟磁性積層膜10は、基体50上に下地膜14、強磁性膜15、反
平行結合膜153、強磁性膜15、非平行結合膜154…、以下繰り返して順次
積層されて成る。反平行結合膜153を介して隣接する強磁性膜15は互いの磁
化が反平行になるような反強磁性的な結合力が働くように、反平行結合膜の材料
と厚さ、作製方法を調整する。
FIG. 20 shows another configuration example of the soft magnetic laminated film used in the magnetic head of the present invention.
The antiferromagnetically-coupled soft magnetic multilayer film 10 is formed by sequentially and successively laminating a base film 14, a ferromagnetic film 15, an antiparallel coupling film 153, a ferromagnetic film 15, a nonparallel coupling film 154. . The ferromagnetic film 15 adjacent via the antiparallel coupling film 153 has an antiparallel coupling film material, thickness, and manufacturing method so that an antiferromagnetic coupling force that makes the magnetizations antiparallel to each other works. adjust.

一方、非平行結合膜154は、非平行結合膜154を介して隣接する強磁性膜
15の磁化が互いに反平行に結合しないように分離する膜で、平行結合膜153
とは異なる材料で構成するか、平行結合膜153と同一の材料で反強磁性的な結
合を生じないような厚さで構成する。例えば、反平行結合膜153をCr 1 nmと
し、非平行結合膜154をNiCr 1 nmとする、あるいは反平行結合膜153をCr
1 nmとし、非平行結合膜154をCr 3 nmとする、などの構成が例としてあげら
れる。
On the other hand, the non-parallel coupling film 154 is a film that separates the magnetizations of the adjacent ferromagnetic films 15 via the non-parallel coupling film 154 so as not to be coupled antiparallel to each other.
Or a thickness that does not cause antiferromagnetic coupling with the same material as the parallel coupling film 153. For example, the antiparallel coupling film 153 is Cr 1 nm and the non-parallel coupling film 154 is NiCr 1 nm, or the antiparallel coupling film 153 is Cr
For example, the configuration may be 1 nm, and the non-parallel coupling film 154 may be Cr 3 nm.

図20の構成例のように個々の強磁性膜15が、片側の界面を平行結合膜15
3を介して隣接する強磁性膜15と反強磁性的に結合し、他方の界面を非平行結
合膜154を介して隣接する強磁性膜15と反強磁性的に結合しない状態に形成
することで、飽和磁界の適度に低下した透磁率の高い軟磁性積層膜を得ることが
できる。
As shown in the configuration example of FIG. 20, each ferromagnetic film 15 has a parallel coupling film 15 at one interface.
3 is antiferromagnetically coupled to the adjacent ferromagnetic film 15 via 3, and the other interface is formed to be not antiferromagnetically coupled to the adjacent ferromagnetic film 15 via the non-parallel coupling film 154. Thus, it is possible to obtain a soft magnetic laminated film having a high permeability with a moderately reduced saturation magnetic field.

これは図1に示した構造で、個々の強磁性膜15が上下端の一対をのぞいて2
つの界面で平行結合膜153を介して隣接する強磁性膜15と反強磁性的に結合
しているために、寄与する結合界面が多く、結果的に大きな飽和磁界を得られる
のに対し、図20では反強磁性的に結合する界面をおよそ半分にできる、いわば
ひとつおきの界面構造とすることで、飽和磁界を低めに調節することができる構
造である。本構成の軟磁性積層膜も、図1の構成と同様に上述したさまざまの磁
気ヘッド部分に適用できる。
This is the structure shown in FIG. 1, in which each ferromagnetic film 15 is 2 except for a pair of upper and lower ends.
Since two interfaces are antiferromagnetically coupled to the adjacent ferromagnetic film 15 via the parallel coupling film 153, there are many contributing coupling interfaces and, as a result, a large saturation magnetic field can be obtained. In No. 20, the interface that couples antiferromagnetically can be halved, so that every other interface structure allows the saturation magnetic field to be adjusted lower. The soft magnetic laminated film of this configuration can also be applied to the various magnetic head portions described above, similarly to the configuration of FIG.

上述したような構成について、本発明の磁気ヘッドおよびこれを搭載した磁気
記録再生装置を試験した結果、充分な出力と、良好な記録再生特性を示し、また
動作の信頼性も良好であった。
As a result of testing the magnetic head of the present invention and the magnetic recording / reproducing apparatus equipped with the magnetic head of the present invention as described above, it showed a sufficient output, good recording / reproducing characteristics, and good operation reliability.

本発明の磁気ヘッドに用いられる軟磁性積層膜の構成例である。It is an example of a structure of the soft-magnetic laminated film used for the magnetic head of this invention. 本発明に用いられる軟磁性積層膜の磁気特性を通常の軟磁性膜と比較して示した図である。It is the figure which showed the magnetic characteristic of the soft magnetic laminated film used for this invention compared with the normal soft magnetic film. Crの膜厚を変えた場合のFeCo/Cr/FeCo膜の磁化曲線である。It is a magnetization curve of the FeCo / Cr / FeCo film when the Cr film thickness is changed. Cr膜厚およびFeCoNi膜厚を変えた場合の、残留磁化比および飽和磁界Hs*の関係を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the residual magnetization ratio and the saturation magnetic field Hs * when the Cr film thickness and the FeCoNi film thickness are changed. FeCo/Cr/FeCo膜およびFeCo/Ru/FeCo膜の磁化曲線である。It is a magnetization curve of a FeCo / Cr / FeCo film and a FeCo / Ru / FeCo film. Ru膜の厚さを変えた場合の反平行結合エネルギーの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship of the antiparallel coupling energy at the time of changing the thickness of Ru film | membrane. NiFe/Cr/NiFe膜の反平行結合力とCrの膜厚の関係を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the antiparallel coupling force of a NiFe / Cr / NiFe film and the Cr film thickness. 強磁性膜と反平行結合膜を組み合わせた場合の飽和磁界と強磁性膜の磁化量の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the saturation magnetic field at the time of combining a ferromagnetic film and an antiparallel coupling film, and the magnetization amount of a ferromagnetic film. 反平行結合膜としてCrにFe-Coを添加したFeCo 25 nm/Cr-(Fe, Co)1 nm/FeCo 25 nm膜の磁化曲線である。It is a magnetization curve of a FeCo 25 nm / Cr— (Fe, Co) 1 nm / FeCo 25 nm film in which Fe—Co is added to Cr as an antiparallel coupling film. CrへのFe-Co添加量と、FeCo 25 nm/Cr-(Fe, Co)1 nm/FeCo 25 nm膜の飽和磁界および残留磁化比の関係を示した図である。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amount of Fe—Co added to Cr and the saturation magnetic field and remanent magnetization ratio of an FeCo 25 nm / Cr— (Fe, Co) 1 nm / FeCo 25 nm film. 下地膜としてNiCr膜を用いた場合および下地膜無しの場合の磁化曲線を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing magnetization curves when a NiCr film is used as a base film and when there is no base film. 本発明の反強磁性的に結合した軟磁性積層膜を主磁極に用いた垂直記録用磁気ヘッドの構成例である。1 is a configuration example of a magnetic head for perpendicular recording using an antiferromagnetically coupled soft magnetic laminated film of the present invention as a main pole. 本発明の反強磁性的に結合した軟磁性積層膜を主磁極に用いた垂直記録用磁気ヘッドの別の構成例である。4 is another configuration example of a perpendicular recording magnetic head using the antiferromagnetically coupled soft magnetic laminated film of the present invention as a main pole. 本発明の磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置の構成例である。1 is a configuration example of a magnetic recording / reproducing apparatus using a magnetic head of the present invention. 本発明の反強磁性的に結合した軟磁性積層膜を主磁極に用いた垂直記録用磁気ヘッドを用いて測定した記録後消去による不良の発生率を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the incidence of defects due to post-recording erasure measured using a perpendicular recording magnetic head using the antiferromagnetically coupled soft magnetic laminated film of the present invention as a main pole. 本発明の効果および原理を示した垂直磁気記録ヘッドの主磁極の磁化状態の概念図である。It is a conceptual diagram of the magnetization state of the main pole of the perpendicular magnetic recording head showing the effect and principle of the present invention. 本発明の反強磁性的に結合した軟磁性膜を副磁極に用いた垂直磁気記録ヘッドの構成例である。1 is a configuration example of a perpendicular magnetic recording head using an antiferromagnetically coupled soft magnetic film of the present invention as a sub magnetic pole. 本発明の反強磁性的に結合した軟磁性膜を磁気シールドに用いた垂直磁気記録ヘッドの構成例である。1 is a configuration example of a perpendicular magnetic recording head using an antiferromagnetically coupled soft magnetic film of the present invention as a magnetic shield. 本発明の反強磁性的に結合した軟磁性膜を上部磁気コアの先端部に用いた面内磁気記録ヘッドの構成例である。2 is a configuration example of an in-plane magnetic recording head using an antiferromagnetically coupled soft magnetic film of the present invention at the tip of an upper magnetic core. 本発明の磁気ヘッドに用いられる軟磁性積層膜の別の構成例である。It is another example of a structure of the soft-magnetic laminated film used for the magnetic head of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…反強磁性的結合軟磁性積層膜、101…磁気抵抗効果積層膜、14…下地
膜、15…強磁性膜、153…反平行結合膜、154…非平行結合膜、35…下
部磁気シールド、36…上部磁気シールド、40…電極、42…コイル、43…
再生ギャップ、50…基体、63…対向面、71…下部ギャップ膜、72…上部
ギャップ膜、83…主磁極、831…第一の主磁極、832…第二の主磁極、8
33…第一の上部磁気コア、834…第二の上部磁気コア、84…副磁極、90
…ヘッドスライダー、91…記録媒体、92…アクチュエーター、93…スピン
ドル、94…信号処理系、95…磁気ディスク。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Antiferromagnetic coupling soft magnetic laminated film, 101 ... Magnetoresistance effect laminated film, 14 ... Underlayer film, 15 ... Ferromagnetic film, 153 ... Antiparallel coupling film, 154 ... Non-parallel coupling film, 35 ... Lower magnetic shield 36 ... Upper magnetic shield, 40 ... Electrode, 42 ... Coil, 43 ...
Reproduction gap, 50 ... base, 63 ... facing surface, 71 ... lower gap film, 72 ... upper gap film, 83 ... main magnetic pole, 831 ... first main magnetic pole, 832 ... second main magnetic pole, 8
33: First upper magnetic core, 834: Second upper magnetic core, 84: Sub magnetic pole, 90
... head slider, 91 ... recording medium, 92 ... actuator, 93 ... spindle, 94 ... signal processing system, 95 ... magnetic disk.

Claims (11)

磁気記録媒体に対向するための先端部を有する主磁極と前記主磁極を励磁するコイルとを備える垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、
前記主磁極の先端部もしくは少なくとも一部は、第1の強磁性膜と第2の強磁性膜と前記第1の強磁性膜及び第2の強磁性膜の間に形成される反平行結合層とを有する積層体を含有する軟磁性多層膜であり、
前記軟磁性多層膜は、非平行結合膜を介して前記積層体が積層されていることを特徴とする磁気ヘッド。
In a magnetic head comprising a thin film magnetic head for perpendicular magnetic recording comprising a main magnetic pole having a tip for facing the magnetic recording medium and a coil for exciting the main magnetic pole,
The tip or at least part of the main magnetic pole is formed of a first ferromagnetic film, a second ferromagnetic film, and an antiparallel coupling layer formed between the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film. A soft magnetic multilayer film containing a laminate having
2. The magnetic head according to claim 1, wherein the soft magnetic multilayer film is formed by laminating the laminated body via a non-parallel coupling film.
前記第1の強磁性膜および第2の強磁性膜は、Co,Ni又はFeのうち少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項1記載の磁気ヘッド。   2. The magnetic head according to claim 1, wherein the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film contain at least one of Co, Ni, and Fe. 前記反平行結合層は、Cr,Ru,Os,Re,RhまたはCuのうち少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項1記載の磁気ヘッド。   2. The magnetic head according to claim 1, wherein the antiparallel coupling layer contains at least one of Cr, Ru, Os, Re, Rh, or Cu. 前記反平行結合層の厚みは、0.5nm以上、1.2nm以下の範囲であることを特徴とする請求項1記載の磁気ヘッド。   2. The magnetic head according to claim 1, wherein the thickness of the antiparallel coupling layer is in the range of 0.5 nm to 1.2 nm. 前記反平行結合層の厚みは、1.8nm以上、3nm以下の範囲であることを特徴とする請求項1記載の磁気ヘッド。   2. The magnetic head according to claim 1, wherein the thickness of the antiparallel coupling layer is in the range of not less than 1.8 nm and not more than 3 nm. 前記第1の強磁性層における磁化の向きと第2の強磁性層における磁化の向きとは、前記反平行結合層を挟んで反平行に向いていることを特徴とする請求項1記載の磁気ヘッド。   2. The magnetism according to claim 1, wherein the magnetization direction in the first ferromagnetic layer and the magnetization direction in the second ferromagnetic layer are antiparallel with the antiparallel coupling layer interposed therebetween. head. 前記反強磁性的な層間結合の大きさは、数十から数百エルステッド相当であることを特徴とする請求項1記載の磁気ヘッド。   2. The magnetic head according to claim 1, wherein the magnitude of the antiferromagnetic interlayer coupling is equivalent to several tens to several hundreds Oersted. 上記第1の強磁性膜及び第2の起用磁性膜は真空薄膜形成手法で作製され、かつ、同一の真空形成過程においてNiCrなどからなる5ナノメートル程度の下地膜上に形成されてなり、反平行結合層膜部における平坦性が、上記反平行結合層の厚さに比較して小さい程度の平坦性を有することを特徴とする請求項1記載の磁気ヘッド。   The first ferromagnetic film and the second working magnetic film are formed by a vacuum thin film forming method, and are formed on a base film of about 5 nanometers made of NiCr or the like in the same vacuum forming process. 2. The magnetic head according to claim 1, wherein the flatness in the parallel coupling layer film portion is such that the flatness is small compared to the thickness of the antiparallel coupling layer. 更に、磁界を検知する再生ヘッドを備えることを特徴とする請求項1記載の磁気ヘッド。   The magnetic head according to claim 1, further comprising a reproducing head for detecting a magnetic field. 磁気記録媒体に対向するための先端部を有する主磁極と、上記主磁極と磁気回路を形成する副磁極と、上記主磁極を励磁するコイルとを備える垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドにおいて、
上記副磁極の少なくとも一部は、第1の強磁性膜と第2の強磁性膜と前記第1の強磁性膜及び第2の強磁性膜の間に形成される反平行結合層とを有する積層体を含有する軟磁性多層膜であり、
前記軟磁性多層膜は、非平行結合膜を介して前記積層体が積層されていることを特徴とする磁気ヘッド。
In a thin film magnetic head for perpendicular magnetic recording, comprising: a main magnetic pole having a tip for facing a magnetic recording medium; a sub magnetic pole that forms a magnetic circuit with the main magnetic pole; and a coil that excites the main magnetic pole.
At least a part of the sub magnetic pole has a first ferromagnetic film, a second ferromagnetic film, and an antiparallel coupling layer formed between the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film. A soft magnetic multilayer film containing a laminate,
2. The magnetic head according to claim 1, wherein the soft magnetic multilayer film is formed by laminating the laminated body via a non-parallel coupling film.
磁気的に情報を記録した磁気記録媒体に対向して上記記録媒体から漏洩する磁界を検知し、かつ上記記録媒体に磁気的に記録を行う磁気ヘッドにおいて、基体上に、下部磁気シールド、下部ギャップ、再生素子部、上部ギャップ、上部磁気シールドを形成してなり、上記下部磁気シールドと上記上部磁気シールドが所定の間隔の磁気的な再生ギャップを形成してなる磁気ヘッドであって、
上記下部磁気シールドおよび上部磁気シールドの少なくとも一部は、第1の強磁性膜と第2の強磁性膜と前記第1の強磁性膜及び第2の強磁性膜の間に形成される反平行結合層とを有する積層体を含有する軟磁性多層膜であり、
前記軟磁性多層膜は、非平行結合膜を介して前記積層体が積層されていることを特徴とする磁気ヘッド。
In a magnetic head that detects a magnetic field leaking from a recording medium facing a magnetic recording medium on which information is magnetically recorded and magnetically records on the recording medium, a lower magnetic shield and a lower gap are formed on a substrate. A magnetic head in which a reproducing element portion, an upper gap, and an upper magnetic shield are formed, and the lower magnetic shield and the upper magnetic shield form a magnetic reproducing gap at a predetermined interval,
At least a part of the lower magnetic shield and the upper magnetic shield are antiparallel formed between the first ferromagnetic film, the second ferromagnetic film, and the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film. A soft magnetic multilayer film comprising a laminate having a bonding layer,
2. The magnetic head according to claim 1, wherein the soft magnetic multilayer film is formed by laminating the laminated body via a non-parallel coupling film.
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