JP2007220231A - 垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、リターンヨーク層の対向面形状を改善して、ＰＴＰを抑制するとともに安定した記録能力を得ることが可能な垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】 リターンヨーク層２７の対向面Ｈ１ａでの形状は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に直線状で形成される下辺２７ｃと、主磁極層２４と膜厚方向（図示Ｚ方向）で対向する位置に、上方に向けて突出し最大幅寸法Ｔ１がトラック幅Ｔｗよりも大きい突出部２７ａ１が形成された中央部２７ａと、前記中央部２７ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に広がり、前記中央部２７ａよりも膜厚の薄い両側端部２７ｂと、を有して形成されている。これにより、記録能力の向上効果とＰＴＰ発生の抑制効果の双方を適切に得ることが出来る。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、ディスクなどの記録媒体の媒体面に対して垂直方向に磁界を与えて記録を行う垂直磁気記録に係り、特に、ＰＴＰ（Ｐｏｌｅ Ｔｉｐ Ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）を抑制するとともに安定した記録能力を得ることが可能な垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法に関する。

垂直磁気記録ヘッドは、下記の特許文献に挙げられているように、主磁極層（例えば特許文献１では主磁極（３５））と、リターンヨーク層（例えば特許文献１では補助磁極（３４））と、コイル層（例えば特許文献１では励磁コイル（３６））とを有して構成される。

例えば特許文献１の図５には記録媒体との対向面から見た各磁性層の正面図が示されている。特許文献１の図５に示すように、前記主磁極層の対向面での面積は前記リターンヨーク層の対向面での面積に比べて十分に小さく形成され、これにより、前記主磁極層の先端に洩れ記録磁界が集中し、この集中している磁束により記録媒体が垂直方向へ磁化されて、前記記録媒体に磁気データが記録される。前記磁束は前記記録媒体内を通った後、前記リターンヨーク層に戻される。
特開２００２−１００００６号公報 特開２００５−１９０５１５号公報 特開２００４−３４２１６４号公報

ところで記録時に、前記垂直磁気記録ヘッド内部での温度が高くなると、他の部位に比べて非常に大きい形成領域を占める前記リターンヨーク層が、前記リターンヨーク層の周囲の絶縁材料等との間での熱膨張係数の違いによって前記対向面から突出しやくなるという、いわゆるＰＴＰ（Ｐｏｌｅ Ｔｉｐ Ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）といわれる現象が発生する。

そこで前記ＰＴＰを抑制するためには、前記リターンヨーク層の膜厚を薄く形成する必要があった。

しかし、前記リターンヨーク層の膜厚を薄く形成し前記対向面に露出する前記リターンヨーク層の面積が小さくなると、前記主磁極層から発せられた磁束の戻り口が小さくなり、特に前記主磁極層と膜厚方向にて対向する部位付近が磁気飽和に達成しやすくなり記録能力が低下するという問題が生じた。

上記した各特許文献は、いずれも、前記ＰＴＰの発生と、前記記録能力の低下の双方を問題視するものでなく、当然、前記ＰＴＰの発生と、前記記録能力の低下の双方を抑制する解決手段は提示されていない。

上記した特許文献３は、垂直磁気記録ヘッドに使用されるシールド層に関するもので、主磁極層に向かって凸部を設けるとした発明である。これによって、記録ビットセルの磁化反転形状の湾曲を改善できるとしている（特許文献３の［００３２］欄）。

しかし特許文献３は上記したようにシールド層に関する発明で、リターンヨーク層の形状改善ではないこと、また前記シールド層が前記リターンヨーク層として機能するとしても、前記凸部は前記主磁極層に向かって突出している。このため、前記リターンヨーク層に戻ってくる磁束は前記凸部に集中して戻り（すなわち磁束が適切に分散して戻りにくい）前記凸部が磁気飽和に達しやすく、上記課題を適切に解決できない。また前記特許文献３では、図５に示すように前記凸部の幅寸法は、前記主磁極層の幅寸法よりも小さいために、前記凸部はより磁気飽和に達しやすい形状となっている。さらに特許文献３では、前記凸部が下方に向けて形成されているが、このように凸部を下方向に向けて形成することは非常に困難である。また特許文献３では、前記凸部に角部が形成されているため、記録時以外のとき、前記角部から磁束が記録媒体に漏れ出し、記録媒体に記録されたデータを消去する等の問題も発生しやすい。以上により特許文献３の発明においても、前記ＰＴＰの発生と、前記記録能力の低下の双方を抑制することは出来ない。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、リターンヨーク層の対向面形状を改善して、ＰＴＰ（Ｐｏｌｅ Ｔｉｐ Ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）を抑制するとともに安定した記録能力を得ることが可能な垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明における垂直磁気記録ヘッドは、
記録媒体との対向面にトラック幅Ｔｗで露出する主磁極を備えた第１磁性層と、前記対向面で、前記第１磁性層上に非磁性層を介して対向するリターンヨーク層と、前記第１磁性層及び前記リターンヨーク層に記録磁界を与えるためのコイル層と、を有し、
前記リターンヨーク層の前記対向面での形状は、トラック幅方向と平行な方向に直線状で形成された下辺と、前記第１磁性層と膜厚方向で対向する位置に、上方に向けて突出しトラック幅Ｔｗよりも大きい最大幅寸法Ｔ１を有する突出部が設けられた中央部と、前記中央部のトラック幅方向の両側に広がり、前記中央部の膜厚よりも薄い膜厚で形成された両側端部と、を有することを特徴とするものである。

上記のように、前記中央部に上方に向けて突出する突出部を形成し、前記中央部の前記両側端部での膜厚を前記中央部の膜厚より薄く形成しているので、前記リターンヨーク層の全体の膜厚を一律に厚く形成する場合に比べて、ＰＴＰ（Ｐｏｌｅ Ｔｉｐ Ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）を抑制することが出来る。

また前記対向面では、前記リターンヨーク層の中央部には、前記第１磁性層と膜厚方向で対向する位置に、上方に向けて突出し最大幅寸法Ｔ１がトラック幅Ｔｗよりも大きい突出部が形成されており、前記中央部の膜厚は前記両側端部の膜厚よりも厚く形成されている。さらに前記リターンヨーク層の下辺は、トラック幅方向と平行な直線状で形成されているから、主磁極から放出された磁束は記録媒体を通って膜厚が厚く広い面積を有する前記中央部に適切に戻るとともに、前記突出部は上方に向けて、すなわち前記主磁極層から離れる方向に形成されている（前記主磁極層に近づく方向に形成されていない）から、前記主磁極から距離的に近い部分に広い戻り面積を有する中央部を形成でき、前記磁束は前記突出部のみならず中央部全体に分散して戻り、磁気飽和の発生は生じず、記録能力の向上を適切に図ることが出来る。

本発明では、前記第１磁性層と前記リターンヨーク層との間であって、前記対向面よりもハイト方向後方には、少なくとも前記コイル層上を覆うコイル絶縁層を含み上方に向けて突出する絶縁層が設けられ、
前記絶縁層の前縁から前記対向面までの前方領域には前記非磁性層の上面が平坦化面で形成されており、
前記リターンヨーク層の突出部は、前記絶縁層上から、前記前方領域上にかけて形成され、
少なくとも前記前方領域では、前記リターンヨーク層の下面が平坦化面で形成され、前記中央部の膜厚が前記両側端部の膜厚よりも厚く形成されていることが好ましい。これにより、簡単且つ適切に、中央部に突出する突出部を備え、前記中央部の膜厚が両側端部よりも厚い対向面形状を有するリターンヨーク層を形成することが出来る。

また本発明では、前記突出部の前記最大幅寸法Ｔ１は、前記第１磁性層の最大幅寸法よりも大きいことが好ましい。これにより、前記中央部の前記対向面での面積をより広く形成でき、磁気飽和の発生を抑制でき、記録能力の向上を適切に図ることが出来る。

また本発明では、前記対向面に現れる前記突出部の上辺は、曲面状であることが好ましい。このように前記突出部の上辺に角張った角部が形成されていないため、記録時以外のときに前記リターンヨーク層から磁束が前記記録媒体に漏れ出して記録媒体に記録されているデータを消去等する問題を適切に抑制できる。

本発明は、記録媒体との対向面にトラック幅Ｔｗで露出する主磁極を備えた第１磁性層と、前記対向面で、前記第１磁性層上に非磁性層を介して対向するリターンヨーク層と、前記第１磁性層及び前記リターンヨーク層に記録磁界を与えるためのコイル層と、を有して成る垂直磁気記録ヘッドの製造方法であって、
（ａ） 前記第１磁性層上に前記非磁性層を形成し、さらに前記コイル層を形成する工程、
（ｂ） 前記非磁性層上に、少なくとも前記コイル層上を覆うコイル絶縁層を含む絶縁層を上方に向けて突出形成するとともにハイト方向に後退させて形成し、このとき、次工程で、前記リターンヨーク層の中央部に突出部が形成され、前記リターンヨーク層の中央部での膜厚が、前記絶縁層の前方領域にて前記中央部のトラック幅方向の両側に形成される両側端部よりも厚い膜厚で形成されるように、前記絶縁層の前縁と前記対向面間の間隔Ｌ１を調整して、前記絶縁層よりも前方に前記非磁性層の上面が平坦化面で露出する前記前方領域を形成する工程、
（ｃ） 前記前方領域上から前記絶縁層上にかけて前記リターンヨーク層を形成し、前記リターンヨーク層を、前記対向面から、トラック幅方向と平行な方向に直線状で形成された下辺と、前記第１磁性層と膜厚方向で対向する位置に、上方に向けて突出し最大幅寸法Ｔ１が前記トラック幅Ｔｗよりも大きい突出部が設けられた中央部と、前記中央部のトラック幅方向の両側に広がり、前記中央部よりも薄い膜厚で形成された両側端部と、を有する形状にて露出させる工程、
を有することを特徴とするものである。

上記（ｂ）工程では、前記絶縁層の前縁と前記対向面間の間隔Ｌ１を調整している。具体的には前記絶縁層の前縁を従来よりも前記対向面寄りに形成する。このように前記絶縁層の前縁の形成位置を調整することで、上記（ｃ）工程で前記リターンヨーク層を前記前方領域上から前記絶縁層上に形成すると、前記絶縁層上に形成された前記リターンヨーク層の突出部を前記前方領域にまで延出して形成でき、前記対向面では、前記中央部の膜厚を前記両側端部の膜厚よりも適切且つ簡単に厚く形成することが出来る。

本発明における垂直磁気記録ヘッドによれば、ＰＴＰ（Ｐｏｌｅ Ｔｉｐ Ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）を抑制するとともに安定した記録能力を得ることが可能である。

図１は第１の実施形態の垂直磁気記録ヘッドを含む磁気ヘッドの部分縦断面図（図３に示すＩ−Ｉ線に沿って図示Ｙ−Ｚ面と平行な面から切断し矢印方向から見た断面面）、図２は、図１に示す垂直磁気記録ヘッドを記録媒体との対向面から見た部分正面図、図３は図１に示す垂直磁気記録ヘッドの部分平面図、及びリターンヨーク層の部分正面図、図４は、図１に示す垂直磁気記録ヘッドの部分斜視図、である。

図示Ｘ方向は、トラック幅方向、図示Ｙ方向は、ハイト方向、図示Ｚ方向は、膜厚方向である。各方向は残り２つの方向に対して直交する関係となっている。

図１に示す垂直磁気記録ヘッドＨ_Ｗは、記録媒体Ｍに垂直磁界を与え、記録媒体Ｍのハード膜Ｍａを垂直方向に磁化させる。

記録媒体Ｍは例えばディスク状であり、その表面に残留磁化の高いハード膜Ｍａが、内方に磁気透過率の高いソフト膜Ｍｂを有しており、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１０はＡｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣなどの非磁性材料で形成されており、スライダ１０の対向面１０ａ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１０が記録媒体Ｍの表面から浮上し、またはスライダ１０が記録媒体Ｍに摺動する。

スライダ１０のトレーリング側端面（上面）１０ｂには、Ａｌ_２Ｏ_３またはＳｉＯ_２などの無機材料による非磁性絶縁層１２が形成されて、この非磁性絶縁層１２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１３と上部シールド層１６と、下部シールド層１３と上部シールド層１６との間の無機絶縁層（ギャップ絶縁層）１５内に位置する読み取り素子１４とを有している。読み取り素子１４は、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲなどの磁気抵抗効果素子である。

前記上部シールド層１６の上には、コイル絶縁下地層１７を介して、導電性材料で形成された複数本の下層コイル片１８が形成されている。前記下層コイル片１８は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎｉから選ばれる１種、または２種以上の金属材料からなる。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。

前記下層コイル片１８の周囲には、Ａｌ_２Ｏ_３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１９が形成されている。

前記コイル絶縁層１９の上面は平坦化面に形成され、この上面に、図示しないメッキ下地層が形成され、このメッキ下地層の上に、主磁極層２４が設けられている。

前記主磁極層２４の周囲は、Ａｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２等の絶縁層３２によって埋められ、前記主磁極層２４の上面と前記絶縁層３２の上面とが同一平面になるように平坦化処理されている。

図３に示すように、前記主磁極層２４は、記録媒体との対向面Ｈ１ａ（前記対向面Ｈ１ａはスライダ１０の対向面１０ａと同一平面で形成されている）からハイト方向（図示Ｙ方向）にトラック幅Ｔｗで形成された細長い形状の前方部２４ａと、前記前方部２４ａのハイト方向後方にて前記前方部２４ａよりもトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法が広い後方部２４ｂとを有して形成されている。前記後方部２４ｂでのトラック幅方向における最大幅寸法はＴ２で形成される。

前記主磁極層２４は強磁性材料で例えばメッキ形成され、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅＣｏなどの飽和磁束密度の高い材料で形成されている。

図１に示すように、前記主磁極層２４の上には、アルミナまたはＳｉＯ_２などの無機材料によって、非磁性層であるギャップ層２１が形成されている。

図１に示すように、前記ギャップ層２１上には、コイル絶縁下地層２２を介して上層コイル片２３が形成されている。前記ギャップ層２１は、前記上層コイル片２３の絶縁下地としても機能しているので、前記コイル絶縁下地層２２は形成されていなくてもよいが形成されていたほうが好ましい。前記上層コイル片２３は前記下層コイル片１８と同様に、導電性材料によって複数本形成されている。前記上層コイル片２３は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎｉから選ばれる１種、または２種以上の金属材料からなる。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。

前記下層コイル片１８と上層コイル片２３とは、ソレノイド（Ｓｏｌｅｎｏｉｄ）状になるように、図３に示すように、各コイル片のトラック幅方向（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。前記下層コイル片１８および上層コイル片２３には夫々引き出し部１８ａ，２３ａが形成され、この引き出し部１８ａ、２３ａから電流がソレノイド状コイルに供給されるようになっている。

前記上層コイル片２３上には、Ａｌ_２Ｏ_３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２６が形成されている。また図１，図３に示す実施形態では、前記ギャップ層２１上に、無機または有機材料によって間隔調整絶縁層２８が形成されている。前記コイル絶縁層２６の前縁は、前記間隔調整絶縁層２８上に重なっている。図３に示すように前記間隔調整絶縁層２８の前縁２８ａは、トラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に向けて直線状に延びている。前記間隔調整絶縁層２８の前縁２８ａは、前記対向面Ｈ１ａからハイト方向に所定距離（ギャップデプス）Ｌ１だけ離れて形成されている。前記間隔調整絶縁層２８は、図３に示すようにトラック幅方向（図示Ｘ方向）に長く延ばされて形成される。前記間隔調整絶縁層２８の前縁２８ａの幅寸法Ｔ３は、少なくとも前記主磁極層２４の最大幅寸法Ｔ２よりも大きく形成される。なお前記間隔調整絶縁層２８の前記幅寸法Ｔ３は、前記間隔調整絶縁層２８のハイト方向に形成されるコイル絶縁層２６の最大幅寸法Ｔ４とほぼ同じ大きさで形成されることが好ましい。ソレノイド形状のコイル層を用いる場合、前記上層コイル片２３のトラック幅方向の幅寸法は、前記主磁極層２４の最大幅寸法Ｔ２よりも必ず大きくなるので、前記上層コイル片２３上を覆うコイル絶縁層２６の最大幅寸法Ｔ４は、前記主磁極層２４の最大幅寸法Ｔ２より必ず大きくなる。前記間隔調整絶縁層２８は例えば有機絶縁材料で形成され熱硬化して形成される。熱処理によって縦断面形状は矩形状から図１や図４に示すように略半楕円形状（あるいは少なくとも上面２８ｂは曲面状）となる。前記間隔調整絶縁層２８上に一部重なってハイト方向に向けて形成されるコイル絶縁層２６も有機絶縁材料で形成され熱硬化して形成されたものであり、前記コイル絶縁層２６の対向面側上面２６ｂは、前記間隔調整絶縁層２８の上面２８ｂから曲面形状に盛り上がって形成される。前記間隔調整絶縁層２８及びコイル絶縁層２６（以下、この２層を「絶縁層３０」と称する場合がある）は、前記ギャップ層２１の上面を基準平面としたとき、前記基準平面よりも上方（図示Ｚ方向）に盛り上がって形成されている。前記絶縁層３０の周囲には前記ギャップ層２０の上面が露出している。以下では、前記間隔調整絶縁層２８の前縁２８ａと前記対向面Ｈ１ａ間の領域を前方領域Ａ（図３に示す斜線領域）と称し、前記絶縁層３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側の領域を両側領域Ｂと称する。

図１，図３及び図４に示すように、前記前方領域Ａ上、前記絶縁層３０上、及び前記両側領域Ｂ上には、パーマロイなどの強磁性材料によってリターンヨーク層２７が形成されている。図１に示すように、前記リターンヨーク層２７のハイト方向の後端部は、前記主磁極層２４と磁気的に接続する接続部２７ｇとなっている。

前記リターンヨーク層２７は、中央部２７ａと、前記中央部２７ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に位置する両側端部２７ｂとで形成される。前記中央部２７ａは、前記主磁極層２４と膜厚方向（図示Ｚ方向）で対向する位置に形成されている。図１〜図４に示すように、前記中央部２７ａには、前記絶縁層３０上から前記前方領域Ａ上にかけて上方に向けて突出する突出部２７ａ１が形成されている。前記絶縁層３０上に形成される前記リターンヨーク層２７は、そもそも前記絶縁層３０が両側領域Ｂよりも盛り上がって形成されているから前記両側領域Ｂ上に形成されるリターンヨーク層２７に比べて突出して形成される。このとき前記絶縁層３０上に形成されるリターンヨーク層２７の膜厚Ｈ３（図４を参照）と、前記両側領域Ｂ上に形成される前記リターンヨーク層２７の膜厚はあまり変わらない。一方、前記前方領域Ａの上面（ギャップ層２１の上面）は、前記絶縁層３０の上面よりも低い位置にある平坦化面であり、前記絶縁層３０上から前記前方領域Ａ上にメッキ形成されるリターンヨーク層２７の膜厚を測定すると、前記リターンヨーク層２７が、仮に図４に示す対向面Ｈ１ａよりも長く前方に（図示Ｙ方向と反対方向に）メッキ形成される部分では図４の点線に示すように一定の膜厚Ｈ４に収束し、前記中央部２７ａ及び両側端部２７ｂでの膜厚はほぼ一定となり、すなわち上面が平坦なリターンヨーク層２７となるが、前記対向面Ｈ１ａと前記絶縁層３０の前縁２８ａとが距離的に近づき、前方領域Ａの間隔Ｌ１が狭くなるとメッキの付き回りの関係上、前記前方領域Ａ上に形成されるリターンヨーク層２７には、前記絶縁層３０上から延長形成された突出部２７ａ１が形成され、前記対向面Ｈ１ａでの前記中央部２７ａの膜厚Ｈ１は、前記中央部２７ａのトラック幅方向の両側に広がる両側端部２７ｂの膜厚Ｈ２よりも厚く形成されるのである（主に図２，図４を参照）。なお図２，図４に示すようにＨ１は最大膜厚である。説明の便宜上、両側端部２７ｂとの膜厚の比較は、前記中央部２７ａの最大膜厚Ｈ１で行うが、本実施形態では、前記中央部２７ａのトラック幅方向への全体にわたる膜厚が、前記両側端部２７ｂの膜厚Ｈ２より厚く形成される。なお前方領域Ａ上であれば、前記中央部２７ａの膜厚は、前記両側端部２７ｂの膜厚よりも厚くなっている。なお図２に示すように、前記突出部２７ａ１は前記対向面Ｈ１ａに現れる前記突出部２７ａ１の最大幅寸法Ｔ１が、前記トラック幅Ｔｗに比べて十分に広く形成されている。

上記したように前記前方領域Ａ上は平坦化面で形成されているので、前記前方領域Ａ上に形成される前記リターンヨーク層２７の下面は平坦化面で形成され、図２に示すように前記対向面Ｈ１ａでは、前記リターンヨーク層２７の下辺２７ｃは、トラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向の直線状で現れる。

また前記リターンヨーク層２７の平面形状はほぼ矩形状で形成され、図２に示すように、前記対向面Ｈ１ａに現れる前記リターンヨーク層２７のトラック幅方向における幅寸法Ｔ４は、前記主磁極層２４のトラック幅Ｔｗに比べて十分に大きく形成される。

図１に示すように、前記リターンヨーク層２７上は、無機絶縁材料などで形成された保護層３１に覆われている。

本実施形態の特徴的部分について説明する。図２に示すように、前記リターンヨーク層２７の前記対向面Ｈ１ａでの形状は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に直線状で形成される下辺２７ｃと、前記主磁極層２４と膜厚方向（図示Ｚ方向）で対向する位置に、上方に向けて突出し最大幅寸法Ｔ１が前記トラック幅Ｔｗよりも大きい突出部２７ａ１が形成された中央部２７ａと、前記中央部２７ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に広がり、前記中央部２７ａよりも膜厚の薄い両側端部２７ｂと、を有して形成されている。

前記主磁極層２４の前方部２４ａに集中する磁束φ１は、前記記録媒体Ｍに向けて放出され、前記記録媒体Ｍのハード膜Ｍａ、及びソフト膜Ｍｂを通って、前記リターンヨーク層２７に戻される。

このとき、前記磁束φ１は、前記主磁極層２４と対向し、前記対向面Ｈ１ａで面積が広く形成された中央部２７ａに主として戻される。前記中央部２７ａに形成された前記突出部２７ａ１の最大幅寸法Ｔ１は、前記トラック幅Ｔｗよりも十分に広く形成され、また、前記突出部２７ａ１は上方に向けて突出され、すなわち前記主磁極層２４から離れる方向に向けて突出され、さらに前記リターンヨーク層２７の下辺２７ｃはフラットな形状であるから、前記リターンヨーク層２７に戻される磁束φ１は、前記中央部２７ａの全体にわたって戻りやすく、磁束φ１が局部的に戻るのを抑制できる。例えば前記突出部２７ａ１を下方向に突出させ、すなわち前記主磁極層２４に近づける方向に突出させると、磁束φ１は距離的に近い突出部２７ａ１近傍に集中して戻りやすくなり、前記突出部２７ａ１が磁気飽和に達しやすくなるが、本実施形態では、前記下辺２７ｃをトラック幅方向と平行な方向に直線状で形成し、突出部２７ａ１を上方に突出させることで、前記主磁極層２４から距離的に近い中央部２７ａでの戻り面積を広く確保できるとともに、ある部位のみに集中的に磁束φ１が戻るのを回避でき、前記リターンヨーク層２７に磁気飽和が生じるのを適切に抑制できる。よって記録能力を向上させることが出来る。しかも図２に示すように前記リターンヨーク層２７の両側端部２７ｂの膜厚Ｈ２は前記中央部２７ａの膜厚Ｈ１よりも薄く形成され、前記リターンヨーク層２７の全体を厚い膜厚で形成していない。すなわち前記磁束φ１が主として戻される前記中央部２７ａを厚い膜厚Ｈ１で形成するが、それ以外の箇所は薄い膜厚Ｈ２とすることで、記録時、ＰＴＰ（Ｐｏｌｅ Ｔｉｐ Ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）の発生を抑制することが出来る。このように本実施形態における垂直磁気記録ヘッドでは、記録能力の向上効果とＰＴＰ発生の抑制効果の双方を適切に得ることが出来る。

前記突出部２７ａ１の最大幅寸法Ｔ１は、図３に示すように、前記間隔調整絶縁層２８の前縁２８ａのトラック幅方向における幅寸法Ｔ３とほぼ同じとなるため、前記間隔調整絶縁層２８の幅寸法Ｔ３を調整することで前記突出部２７ａ１の最大幅寸法Ｔ１を調整できる。このとき、前記間隔調整絶縁層２８の幅寸法Ｔ３を前記主磁極層２４の最大幅寸法Ｔ２よりも大きく形成し、前記突出部２７ａ１の最大幅寸法Ｔ１が前記主磁極層２４の最大幅寸法Ｔ２よりも大きく形成されることが好ましい。これにより前記対向面Ｈ１ａに露出する前記中央部２７ａの面積を広くでき、効果的に磁気飽和を抑制することが可能である。

なお前記対向面Ｈ１ａに露出する前記突出部２７ａ１の形状は、前記間隔調整絶縁層２８の断面形状とほぼ相似形となる。すなわち前記突出部２７ａ１の上辺２７ａ２を例えば略楕円形状の曲線状で形成するには、前記間隔調整絶縁層２８及びコイル絶縁層２６の上面もそのような形状にて形成することが好ましい。また、図４で説明した前方領域Ａでの現象は、前記両側領域Ｂの前記間隔調整絶縁層２８及びコイル絶縁層２６の近傍でも生じる結果、前記突出部２７ａ１の最大幅寸法Ｔ１は、前記幅寸法Ｔ３よりもやや大きく形成されやすい。また図３では、前記間隔調整絶縁層２８の前縁２８ａはトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向で形成されているが、それ以外の形状であってもよい。例えば、対向面Ｈ１ａ側に突出する凸型の曲面状等である。ただし、前記前縁２８ａをトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向で形成したほうが、前記リターンヨーク層２７に形成される前記突出部２７ａ１の形状及び最大幅寸法Ｔ１を調整しやすいので好ましい。

また本実施形態では前記突出部２７ａ１は上方に向けて突出形成されているから、簡単に前記突出部２７ａ１を形成できる。特に後述する製造方法で説明するように、前記絶縁層３０の前縁２８ａの形成位置を調整することで、前記対向面から露出する前記リターンヨーク層２７に突出部２７ａ１を簡単且つ適切に形成することが出来る。

図２に示すように前記突出部２７ａ１の上辺２７ａ２は、略半楕円状の曲面状で形成されている。前記両側端部２７ｂの上辺２７ｂ１は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に延びる直線状であり、また、前記突出部２７ａ１の上辺２７ａ２と前記両側端部２７ｂの上辺２７ｂ１とが交わる箇所２７ｄは、角張っておらずＲ形状となっている。また上記したように前記対向面Ｈ１ａに現れる前記リターンヨーク層２７の下辺２７ｃはトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けて延びる直線状で形成されている。このように前記リターンヨーク層２７には前記下辺２７ｃから前記突出部２７ａ１の上辺２７ａ２までの領域において角張る箇所がないため、記録時以外のときに前記リターンヨーク層２７から磁束が前記記録媒体Ｍに漏れ出し、前記記録媒体Ｍに記録されたデータを消去する等の不具合を適切に防止することが可能である。また前記リターンヨーク層２７の突出部２７ａ１の上辺２７ａ２は、図５に示すように、トラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な直線状で形成され、前記突出部２７ａ１の上辺２７ａ２と前記両側端部２７ｂの上辺２７ｂ１との間に、前記突出部２７ａ１の幅寸法が上から下へ向かうにしたがって徐々に大きくなるように傾斜する側辺２７ａ３が設けられ、前記上辺２７ａ２と側辺２７ａ３とが交わる箇所２７ｅ及び、前記上辺２７ｂ２と側辺２７ａ３とが交わる箇所２７ｆはいずれも角張っておらずＲ形状となっている。図５に示す前記突出部２７ａ１の上辺２７ａ２の幅寸法Ｔ５は、トラック幅Ｔｗよりも大きくなっている。前記幅寸法Ｔ５は前記主磁極層２４の最大幅寸法Ｔ２よりも大きいことが好ましい。これよって、前記中央部２７ａの前記対向面Ｈ１ａから露出する面積は大きくなり、記録能力の向上を適切に図ることができる。

図６は、第２の実施形態の垂直磁気記録ヘッドを備えた磁気ヘッドの縦断面図、図７は図６に示す垂直磁気記録ヘッドの部分平面図である。図１と同じ符号が付けられている層は図１と同じ層を示している。

図６に示す垂直磁気記録ヘッドＨ_Ｗは、図１に示す垂直磁気記録ヘッドと異なって、前記主磁極層２４が前記対向面Ｈ１ａ近傍にのみ設けられ、前記主磁極層２４と前記リターンヨーク層２７とが補助ヨーク層５０によって接続されている。図６に示す実施形態では、前記主磁極層２４と前記補助ヨーク層５０とが「第１磁性層」として機能する。図７に示すように前記主磁極層２４は図３と同様に細長形状の前方部２４aと前記前方部２４ａよりも幅寸法が広く形成された後方部２４ｂとを有して形成されている。そして前記後方部２４ｂに重ねられて前記補助ヨーク層５０が形成されている。前記補助ヨーク層５０は略矩形状で形成されており、前記補助ヨーク層５０の前端面５０ａは前記対向面Ｈ１ａからハイト方向（図示Ｙ方向）に所定距離だけ後退した位置に形成される。図６に示すように、前記補助ヨーク層５０の前端面５０ａと前記対向面Ｈ１ａ間には絶縁層６０が形成され、前記絶縁層６０の上面と前記補助ヨーク層５０の上面とは同一の平坦化面で形成されている。

図６に示すように前記絶縁層６０上及び前記補助ヨーク層５０上に前記主磁極層２４が形成され、前記主磁極層２４のハイト方向後方にはコイル絶縁下地層２２が形成され、前記コイル絶縁下地層２２上にコイル層７０が形成されている。図１に示す垂直磁気記録ヘッドでは、ソレノイド形状のコイル層が形成されていたが、図６では、前記コイル層７０は前記リターンヨーク層２７の接続部２７ｇの周囲に螺旋状に形成される平面コイルである。そして前記コイル層７０上にコイル絶縁層２６が形成され、前記コイル絶縁層２６上に前記リターンヨーク層２７が形成されている。前記補助ヨーク層５０及び前記絶縁障壁層６０と前記上部シールド層１６との間には、絶縁材料で形成された分離層４０が形成されている。

図６に示す実施形態では、図１と異なって、間隔調整絶縁層２８が設けられていない。図１に示す実施形態では、前記間隔調整絶縁層２８の前縁２８ａを前記対向面Ｈ１ａ近傍に配置して、前記対向面Ｈ１ａと前記前縁２８ａ間の間隔Ｌ１を調整し、これにより前記リターンヨーク層２７の対向面形状に前記突出部２７ａ１が形成されるようにしていたが図６に示す実施形態では、前記間隔調整絶縁層２８が形成されていないため、前記コイル絶縁層２６の前縁２６ａを図１の実施形態よりも前記対向面Ｈ１ａ近傍に配置し、前記コイル絶縁層２６の前縁２６ａと前記対向面Ｈ１ａ間の間隔Ｌ１を調整して、前記リターンヨーク層２７の対向面形状に前記突出部２７ａ１が適切に形成されるようにしている。すなわち図６に示す実施形態では前記コイル絶縁層２６自体が、間隔調整絶縁層としても機能しているのである。

図７に示すように前記補助ヨーク層５０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における最大幅寸法はＴ６で形成され、前記リターンヨーク層２７の対向面Ｈ１ａに露出する前記突出部２７ａ１の最大幅寸法Ｔ１は前記補助ヨーク層５０の前記最大幅寸法Ｔ６よりも大きいことが好ましい。

図６，図７に示す実施形態においても、図２と同様に、前記リターンヨーク層２７の前記対向面Ｈ１ａでの形状は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に直線状で形成された下辺２７ｃと、前記主磁極層２４と膜厚方向（図示Ｚ方向）で対向する位置に上方に向けて突出し最大幅寸法Ｔ１が前記トラック幅Ｔｗよりも大きい突出部２７ａ１が形成された中央部２７ａと、前記中央部２７ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に広がり、前記中央部２７ａよりも膜厚の薄い両側端部２７ｂと、を有して形成されている。

前記主磁極層２４の前方部２４ａに集中する磁束φ１は、前記記録媒体Ｍに向けて放出され、前記記録媒体Ｍのハード膜Ｍａ、及びソフト膜Ｍｂを通って、前記リターンヨーク層２７に戻される。

対向面Ｈ１ａにて露出する前記突出部２７ａ１の最大幅寸法Ｔ１は、前記トラック幅Ｔｗよりも十分に広く形成され、また、前記突出部２７ａ１は上方に向けて突出され、すなわち前記主磁極層２４から離れる方向に向けて突出され、さらに前記リターンヨーク層２７の下辺２７ｃはフラット形状であるから、前記リターンヨーク層２７に戻される磁束φ１は、広い面積を有する前記中央部２７ａ全体に適切に広がって戻りやすく、前記リターンヨーク層２７に磁気飽和は生じない。よって記録能力を向上させることが出来る。しかも図２に示すように前記リターンヨーク層２７の両側端部２７ｂの膜厚Ｈ２は前記中央部２７ａの膜厚Ｈ１よりも薄く形成され、前記リターンヨーク層２７の全体を厚い膜厚で形成していない。すなわち磁束φ１が戻される前記主磁極層２４と膜厚方向で対向する位置には膜厚Ｈ１の厚い中央部２７ａを形成するが、それ以外の箇所は薄い膜厚Ｈ２とすることで、記録時、ＰＴＰ（Ｐｏｌｅ Ｔｉｐ Ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）の発生を抑制することが出来る。このように本実施形態における垂直磁気記録ヘッドでは、記録能力の向上効果とＰＴＰ発生の抑制効果の双方を適切に得ることが出来る。

寸法について説明する。突出部２７ａ１の最大幅寸法Ｔ１は、１μｍ〜１００μｍの範囲内、前記リターンヨーク層２７の幅寸法Ｔ４は、１０μｍ〜１５０μｍの範囲内、前記主磁極層２４の最大幅寸法Ｔ２、あるいは補助ヨーク層５０の最大幅寸法Ｔ６は５μｍ〜１００μｍの範囲内、トラック幅Ｔｗは０．０５μｍ〜０．５μｍの範囲内、前方領域Ａの間隔Ｌ１は０μｍ〜０．３μｍの範囲内、前記中央部２７ａの膜厚Ｈ１（最大膜厚）は０．５μｍ〜５μｍの範囲内、前記両側端部２７ｂの膜厚Ｈ２は０．１μｍ〜５μｍの範囲内、前記主磁極層２４の最大幅寸法Ｔ２は、０．０５〜０．５μｍの範囲内であることが好ましい。

図８〜図１０は図１に示す垂直磁気記録ヘッドの製造方法を示す一工程図である。なお各図は製造工程中における垂直磁気記録ヘッドの縦断面図である。

図８〜図１０に示す一点鎖線は将来、対向面Ｈ１ａとなるべき面を示している。最終的には前記一点鎖線に沿って切断することで現れた面が前記対向面Ｈ１ａとなる。磁気ヘッドの製造では、前記対向面Ｈ１ａとなるべき面よりも前方側にまで延長して各層を成膜し、最終的には前記前方側の各層を排除する。

図８に示す工程では、前記下層コイル片１８上を覆うコイル絶縁層１９上に前記主磁極層２４をメッキ等により成膜する。前記主磁極層２４を、図３に示す前方部２４ａと後方部２４ｂとを有して形成し、このとき前記前方部２４ａを前記対向面Ｈ１ａよりもさらに前方に延長して形成する。

前記主磁極層２４上及びその周囲に絶縁層３２をスパッタ等で形成し、前記主磁極層２４の上面と前記絶縁層３２の上面が同一平面となるまでＣＭＰ技術等を用いて研磨加工する。

図９に示す工程では、前記主磁極層２４上及び前記絶縁層３２上にギャップ層２１をスパッタ法等で形成し、さらに前記ギャップ層２１上にコイル絶縁下地層２２を形成し、前記コイル絶縁下地層２２上に上層コイル片２３を形成する。なお前記上層コイル片２３と前記下層コイル片１８とを繋ぐ接続層（図示しない）を、前記コイル絶縁層１９、及び前記絶縁層３２の内部に予め形成しておき、前記上層コイル片２３と前記下層コイル片１８とを前記接続層を介して接続してソレノイド形状のコイルを形成する。

図９に示すように、前記上層コイル片２３よりも前方のギャップ層２１上に、間隔調整絶縁層２８を形成する。このとき、前記間隔調整絶縁層２８の前縁２８ａを、前記対向面Ｈ１ａよりもハイト方向（図示Ｙ方向）に後退させるが、次工程で、前記リターンヨーク層２７の中央部２７ａに突出部２７ａ１が形成され、前記中央部２７ａでの膜厚が、前記間隔調整絶縁層２８の前方領域Ａにて前記中央部２７ａのトラック幅方向の両側に形成される両側端部２７ｂよりも厚い膜厚で形成されるように、前記間隔調整絶縁層２８の前縁２８ａと前記対向面Ｈ１ａ間の間隔Ｌ１を調整する。前記間隔調整絶縁層２８の前方には、前記ギャップ層２１の上面が平坦化面で露出する前記前方領域Ａが形成される。

次に前記間隔調整絶縁層２８の前縁２８ａよりもハイト方向後方の位置からハイト方向にかけてコイル絶縁層２６を形成する。図６の垂直磁気記録ヘッドを形成する場合は、前記コイル絶縁層２６が前記間隔調整絶縁層としても機能するので、前記コイル絶縁層２６の前縁２６ａと前記対向面Ｈ１ａ間の間隔Ｌ１を適切に調整する。図９に示すように、前記コイル絶縁層２６には、前記リターンヨーク層２７の接続部２７ｇが形成される位置に穴部２６ｃを形成する。そして前記穴部２６ｃから露出するコイル絶縁下地層２２及びギャップ層２１をエッチング等により除去して前記主磁極層２４の後方部２４ｂを露出させる。

図１０に示す工程では、図３にも示すように、前記前方領域Ａに露出するギャップ層２１上から前記間隔調整絶縁層２８上、前記コイル絶縁層２６上、前記間隔調整絶縁層２８及びコイル絶縁層２６の両側に広がる両側領域Ｂ上、及び前記主磁極層２４の後方部２４ｂ上にかけて前記リターンヨーク層２７をフレームメッキ等により形成する。

このとき、前記コイル絶縁層２６及び間隔調整絶縁層２８は、他の前記リターンヨーク層２７の形成面よりも上方に盛り上がっているため、前記コイル絶縁層２６及び前記間隔調整絶縁層２８上に形成された前記リターンヨーク層２７は、前記両側領域Ｂ上に形成されたリターンヨーク層２７よりも上方に突出して形成される。

一方、前記前方領域Ａ上では、前記コイル絶縁層２６及び間隔調整絶縁層２８上に形成されたリターンヨーク層２７の突出部２７ａ１がメッキの付き回りの関係上、前記対向面Ｈ１ａ方向に延長して形成され、図４でも説明したように、前記対向面Ｈ１ａよりもさらに前方では、徐々に前記突出部形状が小さくなっていき、やがて上面が平坦なリターンヨーク層２７となる。図１０に示す一点鎖線に沿って磁気ヘッドを切断すると、その切断面が前記対向面Ｈ１ａとなり、前記対向面Ｈ１ａには、図２のように、トラック幅方向と平行な方向に直線状で形成される下辺２７ｃと、前記主磁極層２４と膜厚方向で対向する位置に上方に向けて突出し最大幅寸法Ｔ１が前記トラック幅Ｔｗよりも大きい突出部２７ａ１が形成された中央部２７ａと、前記中央部２７ａのトラック幅方向の両側に広がり、前記中央部２７ａよりも膜厚の薄い両側端部２７ｂと、を有する前記リターンヨーク層２７が露出する。

図８〜図１０に示す垂直磁気記録ヘッドの製造方法では、前記間隔調整絶縁層２８の前縁２８ａを対向面Ｈ１ａに近づけて形成し、前記コイル絶縁層２６上から間隔調整絶縁層２８上にかけて形成される前記リターンヨーク層２７の突出部を少なくとも前記対向面Ｈ１ａとなるべき位置の前記前方領域Ａ上にまで延出して形成する。これにより、簡単且つ適切に、前記対向面Ｈ１ａに、前記突出部２７ａ１を有するリターンヨーク層２７を露出させることが出来る。

また本実施形態のように前記突出部２７ａ１を上方に向けて形成する場合、上記した間隔調整絶縁層２８やコイル絶縁層２６を利用して前記突出部２７ａ１を形成できるので、簡単且つ適切に前記突出部２７ａ１の形成を行える。

また前記リターンヨーク層２７の最大幅寸法Ｔ１を、前記間隔調整絶縁層２８の前縁２８ａの幅寸法Ｔ３にて調整することが出来る。特にソレノイド形状のコイルを形成すれば、前記主磁極層２４の最大幅寸法Ｔ２よりも広い幅寸法を有する絶縁層を形成する必要性から、簡単且つ適切に対向面Ｈ１ａにて、前記主磁極層２４の最大幅寸法Ｔ２よりも最大幅寸法Ｔ１が広い突出部２７ａ１を有するリターンヨーク層２７を形成することが出来る。

第１の実施形態の垂直磁気記録ヘッドを含む磁気ヘッドの部分縦断面図（図示Ｙ−Ｚ面と平行な面からの切断面）、 図１に示す垂直磁気記録ヘッドを記録媒体との対向面から見た部分正面図、 図１に示す垂直磁気記録ヘッドの部分平面図、及びリターンヨーク層の部分正面図、 図１に示す垂直磁気記録ヘッドの部分斜視図、 図２とは別の形態のリターンヨーク層の正面図、 第２の実施形態の垂直磁気記録ヘッドを備えた磁気ヘッドの縦断面図、 図６に示す垂直磁気記録ヘッドの部分平面図、 図１に示す垂直磁気記録ヘッドの製造方法を示す一工程図であり、製造工程中における垂直磁気記録ヘッドの縦断面図、 図８の次に行われる一工程図であり、製造工程中における垂直磁気記録ヘッドの縦断面図、 図９の次に行われる一工程図であり、製造工程中における垂直磁気記録ヘッドの縦断面図、

符号の説明

１８ 下層コイル片
２１ ギャップ層
２３ 上層コイル片
２４ 主磁極層
２６ コイル絶縁層
２７ リターンヨーク層
２７ａ （リターンヨーク層の）中央部
２７ａ１ （リターンヨーク層の）突出部
２７ｂ （リターンヨーク層の）両側端部
２８ 間隔調整絶縁層
５０ 補助ヨーク層
７０ コイル層

Claims (5)

1. 記録媒体との対向面にトラック幅Ｔｗで露出する主磁極を備えた第１磁性層と、前記対向面で、前記第１磁性層上に非磁性層を介して対向するリターンヨーク層と、前記第１磁性層及び前記リターンヨーク層に記録磁界を与えるためのコイル層と、を有し、
   前記リターンヨーク層の前記対向面での形状は、トラック幅方向と平行な方向に直線状で形成された下辺と、前記第１磁性層と膜厚方向で対向する位置に、上方に向けて突出しトラック幅Ｔｗよりも大きい最大幅寸法Ｔ１を有する突出部が設けられた中央部と、前記中央部のトラック幅方向の両側に広がり、前記中央部の膜厚よりも薄い膜厚で形成された両側端部と、を有することを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
2. 前記第１磁性層と前記リターンヨーク層との間であって、前記対向面よりもハイト方向後方には、少なくとも前記コイル層上を覆うコイル絶縁層を有し上方に向けて突出する絶縁層が設けられ、
   前記絶縁層の前縁から前記対向面までの前方領域には前記非磁性層の上面が平坦化面で形成されており、
   前記リターンヨーク層の突出部は、前記絶縁層上から、前記前方領域上にかけて形成され、
   少なくとも前記前方領域では、前記リターンヨーク層の下面が平坦化面で形成され、前記中央部の膜厚が前記両側端部の膜厚よりも厚く形成されている請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
3. 前記突出部の前記最大幅寸法Ｔ１は、前記第１磁性層の最大幅寸法よりも大きい請求項１又は２に記載の垂直磁気記録ヘッド。
4. 前記対向面に現れる前記突出部の上辺は、曲面状である請求項１ないし３のいずれかに記載の垂直磁気記録ヘッド。
5. 記録媒体との対向面にトラック幅Ｔｗで露出する主磁極を備えた第１磁性層と、前記対向面で、前記第１磁性層上に非磁性層を介して対向するリターンヨーク層と、前記第１磁性層及び前記リターンヨーク層に記録磁界を与えるためのコイル層と、を有して成る垂直磁気記録ヘッドの製造方法であって、
   （ａ） 前記第１磁性層上に前記非磁性層を形成し、さらに前記コイル層を形成する工程、
   （ｂ） 前記非磁性層上に、少なくとも前記コイル層上を覆うコイル絶縁層を含む絶縁層を上方に向けて突出形成するとともにハイト方向に後退させて形成し、このとき、次工程で、前記リターンヨーク層の中央部に突出部が形成され、前記リターンヨーク層の中央部での膜厚が、前記絶縁層の前方領域にて前記中央部のトラック幅方向の両側に形成される両側端部よりも厚い膜厚で形成されるように、前記絶縁層の前縁と前記対向面間の間隔Ｌ１を調整して、前記絶縁層よりも前方に前記非磁性層の上面が平坦化面で露出する前記前方領域を形成する工程、
   （ｃ） 前記前方領域上から前記絶縁層上にかけて前記リターンヨーク層を形成し、前記リターンヨーク層を、前記対向面から、トラック幅方向と平行な方向に直線状で形成された下辺と、前記第１磁性層と膜厚方向で対向する位置に、上方に向けて突出し最大幅寸法Ｔ１が前記トラック幅Ｔｗよりも大きい突出部が設けられた中央部と、前記中央部のトラック幅方向の両側に広がり、前記中央部よりも薄い膜厚で形成された両側端部と、を有する形状にて露出させる工程、
   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。

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