JP2008204503A - 磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】垂直記録ヘッドの主磁極の記録磁界の広がりを抑え、高品質の記録動作を実現するためには、ヘッドを構成する部材の形成精度を極めて高く設定する必要がある。市販されている製造装置にて垂直記録ヘッドを製造した場合、製造歩留まりが低く安価なヘッドを大量に製造することはできない。
【解決手段】記録ヘッド２００の主磁極１１は、媒体対向面となる浮上面９８に伸張し、その断面は逆台形である。主磁極１１の両側には、非磁性膜５１を介してサイドシールドと呼ばれる第１の軟磁性膜１０が分離されて配置される。第１の軟磁性膜１０の浮上面側端部は、浮上面９８から後退して設けられる。第１の軟磁性膜１０は主磁極１１と同一層に形成される。主磁極１１の浮上面側の上部には非磁性膜１４を介してトレーリングシールドとよばれる第２の軟磁性膜１２が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は磁気ヘッドに係り、特に媒体面に高密度の磁気情報を記録するに好適な垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置に用いられる磁気ヘッド及びその製造方法に関する。

情報機器の記憶（記録）装置には、主に半導体メモリと磁性体メモリが用いられる。アクセス時間の観点から内部記憶装置に半導体メモリが用いられ、大容量かつ不揮発性の観点から外部記憶装置に磁気ディスク装置が用いられる。記憶容量は磁気ディスク装置の性能を表す重要な指標であり、近年の情報社会の発展に伴い大容量かつ小型の磁気ディスク装置が市場から要求されている。この要求に好適な記録方式に垂直記録方式がある。この方式は高密度化が可能であるため従来の長手記録方式に代わって主流になると考えられている。

特許文献１には、主磁極のトラック幅方向の両側に軟磁性膜を配置することで、トラック幅方向への不要磁界の広がりを抑えた垂直記録用磁気ヘッドが開示されている。特許文献２には、磁気ヘッド素子の上部及び側面を取り囲むように軟磁性シールドを設け、軟磁性シールドと媒体との距離を、軟磁性シールドと磁気ヘッド素子との距離よりも小さくすることで、浮遊磁界が磁気ヘッド素子に集中するのを防止した垂直記録用磁気ヘッドが開示されている。

米国特許出願公開第２００２／０１７６２１４号明細書 特開２００６−１６４３５６号公報

垂直記録方式の記録媒体の磁化方向は、媒体面に対して垂直方向となるため、隣り合う磁区との間に作用する反磁界の影響が長手記録方式に比べ小さい。このため、高密度磁気情報を媒体に記録することができ、大容量の磁気ディスクを構成することが可能である。

垂直記録方式では主磁極にフレアーポイントを有し、同部位にて磁束を絞ることで強磁界を発生する。主磁極からの記録磁界は連続的に記録するビット方向のみならず、記録トラックの幅方向にも影響を与える。トラック幅方向には隣接するビット情報が書き込まれているため、記録磁界が極めて強い場合には記録領域外の磁気情報を記録動作時に消去する問題がある。上記特許文献１及び２には、この問題を解決するヘッド構成が記載されている。

特許文献１に記載される技術によれば、目的とする記録品質と、隣接する記録情報の保持が可能になることを計算機シミュレーション等から確認できた。しかし、この目的を満足するためには、主磁極の両側に接近して設ける軟磁性膜の奥行き方向の長さを極めて短く（50〜200nm）、かつ高精度(±10nm)で設定する必要があること、強磁界を発生させるため主磁極のフレアーポイントを50〜200nm、かつ高精度(±10nm)で設定する必要があること、などが明らかとなった。このため、目的とする高品質の記録動作を達成するためには、これら部材の形成精度（膜厚、奥行き方向の長さ）を極めて高く±10nmの範囲に設定する必要があることがわかった。このため、市販されている半導体製造装置にて垂直記録ヘッドを製造した場合、製造歩留まりが低く安価なヘッドを大量に製造することはできなかった。

また、特許文献２に記載される技術によれば、軟磁性シールドの端部が主磁極から極めて離れた位置（１μｍ以上）に配置されるため、トラック幅方向の磁界の広がりを低減する効果は不十分である。

本発明の目的は、主磁極からの記録磁界の広がりを抑え、かつプロセス尤度の高い磁気ヘッドを提供することである。
本発明の他の目的は、製造工程を短縮し、かつ量産性に優れた磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための、本発明の代表的な磁気ヘッドは、浮上面に磁界印加手段である主磁極の一部を伸張させ、主磁極の両側に分離した第１の軟磁性膜を配置し、第１の軟磁性膜パターンの最も記録媒体と接近した端部を浮上面より後退した位置に設定し、主磁極のトレーリング側に第２の軟磁性膜を設けることを特徴とするものである。
前記第１の該軟磁性膜と主磁極は同一層に形成される。
前記主磁極の両側に設けられる第１の軟磁性膜は、主磁極に接触して設けられ、浮上面側端部が浮上面から後退しかつ浮上面に平行な部分と、主磁極近傍において平行な部分からさらに後退している部分を有する構成であっても良い。

前記磁気ヘッドの製造方法においては、非磁性膜上に形成したレジストに、主磁極と第１の軟磁性膜を形成する領域に開口を形成し、この開口に軟磁性材料を成膜することにより、浮上面に伸張しトラック幅を規定する部分と、浮上面から後退するにつれ幅が広がる部分を有する主磁極と、主磁極の両側に分離して配置され、浮上面側の端部が浮上面から後退している第１の軟磁性膜とを同一工程で形成することを特徴とするものである。

本発明によれば、主磁極の記録磁界の広がりを抑える軟磁性膜の浮上面側端部を浮上面から後退させることで、主磁極のフレアーポイント位置がウエハプロセスや加工プロセスにて移動しても、軟磁性膜のエッジが浮上面に接しない限り、その奥行き方向の長さに変化は生じない。したがって、プロセス尤度の高い磁気ヘッドを実現することでき、記録磁界の広がりを抑える効果のばらつきを防止することができる。

図３に垂直記録方式を用いた磁気ディスク装置の基本構成を示す。同図（ａ）は、装置の平面図、（ｂ）は断面図である。記録媒体２は、スピンドルモータ３に支持されており、情報の入出力時に回転される。磁気ヘッド１は、サスペンション８に支持され、サスペンション８はアーム７を介してロータリアクチュエータ４に支持される。サスペンション８は、磁気ヘッド１を記録媒体２の方向に押し付け、回転する記録媒体２の粘性層流から受ける浮上力とバランスする位置に保持する。記録再生回路６は、波形等価回路を含み、磁気ヘッド１からの再生信号の増幅、及び磁気ヘッド１への記録電流の供給を行う。回路基板５には、記録再生回路６で増幅した再生信号の復号、及び記録再生回路６に供給する記録データの符号化を行う信号処理回路、スピンドルモータ３の制御回路、ロータリアクチュエータ４の制御回路などが実装されている。垂直磁気記録方式にて得られる再生波形（時間軸に対する再生信号の振幅変化）は、長手記録方式で見られるローレンツ型波形と異なり、台形波となるため、波形等価回路、信号処理回路は面内磁気記録方式のものと異なっている。

垂直記録方式は記録面に対して垂直方向に磁化の容易軸を有する記録媒体２を用いる。基板には、ガラスないしはAl基板が用いられる。その基板上に下地軟磁性膜(SUL:soft under layer)、記録層を形成する磁性薄膜が成膜されている。主磁極からの記録磁界は記録媒体２に作用し、記録層の磁化を反転させる。垂直磁気記録ではこの垂直方向の磁界成分を用いて記録を行う必要があるため、記録層と基板との間に下地軟磁性膜が設けられている。

このような記録媒体２に磁気情報を書き込むため、電磁変換作用を行う記録ヘッドが用いられる。また、磁気情報を再生するため、磁気抵抗現象ないしは、巨大磁気抵
抗現象あるいは電磁誘導現象を利用した再生ヘッドが用いられる。これらの記録ヘッド及び再生ヘッドは、スライダと呼ばれる入出力用部品に設けられ、磁気ヘッド１を構成する。磁気ヘッド１は、ロータリアクチュエータ４の回転と共に記録媒体面上を半径方向に移動し、任意のトラックに位置決めされた後、磁気情報の記録あるいは再生を行う。

＜実施例１＞
図１及び図２を参照して実施例１による磁気ヘッドの構成を説明する。図１は磁気ヘッドの記録ヘッドを構成する主要部の拡大図であり、図２は磁気ヘッドの全体構成を示す断面図である。図１において、記録ヘッド２００の主磁極１１は、媒体対向面となる浮上面９８に伸張し、その断面は逆台形を有する。主磁極１１の両側には、非磁性膜５１を介してサイドシールドと呼ばれる第１の軟磁性膜１０が分離されて配置されている。第１の軟磁性膜１０の浮上面側端部は、浮上面９８から後退して設けられている。主磁極１１の浮上面に伸張する部分は、第１の軟磁性膜と隣接する浮上面から遠い部位で矩形である。これらの部材は非磁性膜１５上に形成される。記録トラック幅は、主磁極１１の上部の、幅の広いエッジで規定される。主磁極１１は非磁性膜１４を介してトレーリングシールドと呼ばれる第２の軟磁性膜１２と磁気的に接続される。非磁性膜１４と第２の軟磁性膜１２の存在は、トラック幅方向の磁界の広がりを抑える上で必須ではなく、記録磁界の勾配を急峻化するためのものである。しかしながら、高密度記録分野では、高磁界勾配の記録磁界が必要であり、第２の軟磁性膜１２との組み合わせが必須になるといえる。

図２を参照するに、再生ヘッド１００及び記録ヘッド２００はスライダ基板３０上に形成されている。再生ヘッド１００はスライダ基板３０上に設けられた絶縁膜（下地膜）３１、下部シールド３２、磁気情報を検出する素子部５０、上部シールド３３から基本的に構成される。記録ヘッド２００は、非磁性膜１５を介して再生ヘッド１００と分離される。本実施例の場合、主磁極１１を記録ヘッド２００の最も下層に配置する。この配置によれば、再生ヘッド１００と主磁極１１との距離を接近させることが容易となり記録媒体上の記録フォーマットの効率を高めることができる。

主磁極１１の両側には図１に示したように第１の軟磁性膜１０が存在する訳であるが、図２は主磁極１１の中心部を奥行き方向に切った断面であるため、図２には現れていない。主磁極１１の上には非磁性膜１４が配置され、主磁極１１は非磁性膜１４を介して第２の軟磁性膜１２と磁気的に接続されている。第２の軟磁性膜１２は、閉磁路を形成するための上部軟磁性膜１７と磁気的に接続されている。上部軟磁性膜１７はその後端で下部軟磁性膜１６と磁気的に接続され、更に下部軟磁性膜１６と主磁極１１は非磁性膜１４を介して磁気的に接続されている。これらの磁性膜から構成される閉磁路内にコイル１８が配置され、磁性膜との電気的な絶縁を確保する目的の絶縁膜２１及び１９が設けられることで、コイル１８に所定の電流を流すことができる。

コイル１８に電流を流すことにより、磁束は上部軟磁性膜１７から下部軟磁性膜１６を通って主磁極１１に導かれる。非磁性膜１４は、主磁極１１に発生する磁束の一部を第２の軟磁性膜１２に戻す量を決定するものであり、記録磁界の勾配を高める機能を有する。非磁性膜１４の膜厚は、主磁極１１と記録媒体との浮上距離に依存して決められ、概ね１０から５０ｎｍの範囲に設定される。非磁性膜１４の膜厚が薄いため、主磁極１１と下部軟磁性膜１６の重なり面積が極めて広い場合、下部軟磁性膜１６と主磁極１１の磁気的な抵抗は無視することができる。磁気的な抵抗が無視できる本構成の場合、非磁性膜１４と主磁極１１を同一のパターン形成工程で作製することが出来るので、磁気ヘッド１の作製コストを低減できる利点がある。また、工程短縮の観点では、磁界勾配を高める目的で配置した第２の軟磁性膜１２と下部軟磁性膜１６を同一工程で形成することも可能であることは同業者であれば容易に理解される。

第２の軟磁性膜１２と下部軟磁性膜１６の間には、図から明らかなように空隙２２が生じる。この空隙２２は、後工程のコイル形成の際に、解像不良等の障害となるため、非磁性体にて埋め戻す処置が必要である。本実施例では第２の軟磁性膜１２と下部磁性膜１６を形成後に、アルミナ膜にて埋める処置を施した。

以上述べた全ての素子部を保護する目的で、素子部を覆うように非磁性かつ絶縁性の保護膜２０が設けられる。本実施例では保護膜２０として、厚さ25μmのアルミナ膜を被着した。また、主磁極１１として飽和磁束密度2.2T のCoNiFe系合金を用いた。膜厚は概ね200nmとした。第２の軟磁性膜１２、下部軟磁性膜１６としては、膜厚1.2μmのNiFe系合金を用いた。上部軟磁性膜１７には、膜厚1.0μmのNiFe系合金を用いた。コイル１８には膜厚２μmの銅を用い、絶縁膜１９には高分子樹脂を用い、他の絶縁膜、非磁性膜にはアルミナを用いた。

図４に浮上面に伸張した主磁極１１と第１の軟磁性膜１０、さらに第２の軟磁性膜１２の拡大図（主磁極を斜め下方向から見上げた状態）を示す。主磁極１１は上記のとおり、飽和磁束密度2.2TのCoNiFe系合金で構成され、膜厚が200nm、トラック幅が90nm、逆台形の斜面の角度は８度である。磁界強度に最も影響するフレアーポイントＰは、浮上面から100nmの位置にある。浮上面からフレアーポイントＰの直前までは、断面形状は一定であり、フレアーポイントＰの直前で矩形部を有するが（図１参照）、図４では矩形部分を省略して示している。第１の軟磁性膜１０は、主磁極１１に最も接近した箇所で、主磁極１１から１５０ｎｍの間隔をもって配置した。第１の軟磁性膜１０は主磁極１１と同じ材料で、同じ膜厚であり、浮上面からは100nm後退している。奥行き方向の長さは200nmで、左右共(分離された軟磁性膜の各々)、略一定の奥行き長を有する。

上記構成の磁気ヘッド１に、起磁力0.3ATを与え、記録媒体上に磁気的な浮上量13.5nmで保持した場合の磁界強度を計算した。磁界強度は記録媒体が有するSULの条件も影響する。ここではSULの飽和磁束密度を1.35T、膜厚を90nm、主磁極１１からの磁気的な距離を22.5nmとした（一般的に用いられる条件）。その結果、12kOe(９６kA/m)の有効磁界（記録媒体が感知する記録磁界：面内成分を加味した記録磁界）が得られると計算された。この値は垂直磁気記録用媒体の記録磁界として十分な強度である。

本発明の目的は、この記録磁界の広がりを抑え、かつプロセス尤度の高い磁気ヘッド構造を提供することにある。この観点から記録磁界のトラック幅方向への広がりを調べた。図５に結果を示す。同図は横軸にトラック幅方向の位置（零は記録トラックの中心）、縦軸に規格化磁界（有効磁界）を示す。本実施例の計算結果はtype Cである。図から磁界強度は、主磁極の幾何学的なエッジ0.045μm（45nm:90nm/2）近傍でピークを有し、以降遠ざかる程、低下することがわかる。隣接トラックへの影響（消去）を防止するためには、幾何学的なトラックエッジより遠い領域の磁界強度を下げる必要がある。発明者らの経験によれば、記録磁界の大凡0.5倍より小さい磁界は記録媒体に影響を与えないことがわかっている。従って本実施例の場合、主磁極１１の中心から0.11μm(110nm)より遠い媒体領域には影響を与えないと言える。この効果を他の構造と比較する。

図６は主磁極１１の両側に第１の軟磁性膜を配置しない構造の拡大図である。この場合、主磁極１１と接近して第２の軟磁性膜６２のみが配置される。この構造をtype Aと呼ぶ。図７は、特許文献１の範疇に属する構造で、主磁極１１を軟磁性膜６３にて浮上面側で包む構造である。この構造をtype Bと呼ぶ。図６、図７共、主磁極１１の幅、厚み、材料、フレアーポイント位置は上記実施例１と同じとした。また、軟磁性膜６２、軟磁性膜６３の奥行き方向の長さは100nmで一定とした。

図５に以上の構造についてトラック幅方向の磁界分布を計算した結果を合わせて示す。図から主磁極の両側に軟磁性膜が無いtype Aでは記録磁界が影響する幅が広いことが分かる。発明者らの経験則から推定すると、主磁極中心から約0.125μm(125nm)の範囲では記録磁界が影響するものと考えられる。一方、主磁極の浮上面側を軟磁性膜６３で包むtype Bでは、主磁極中心から約0.1μm(100nm)の範囲となり最も性能が良いことが分かる。従って隣接記録トラックへの影響（磁気情報の消去）を低減する観点からはtype B、type C、type Aの順で優れると言える。しかし、その差は100nm、110nm、125nmであり、type Bとtype Cの差は大きくはない。

ここで本発明のもう一つの目的であるプロセス尤度について比較すると、type Bはその構造的な特徴からフレアー長の変化（ウエハプロセスでの合わせ誤差、磁気ヘッドスライダ加工（ウエハからの切り出し加工）上の誤差）と共に軟磁性膜６３の奥行き方向の長さが変化することが容易に推定される。発明者らが試作した結果では、この誤差は約±70nm生じることが分かった。計算によれば軟磁性膜６３の奥行き方向の長さが±20nm変化すると記録磁界は約±1kOe(80kA/m)変化してしまう。従って記録磁界の観点から±3.5kOe(280kA/m)変化することを意味しており、磁気ヘッドを製造する上では高い歩留まりを期待できない（良品は記録磁界の変動幅は5%以内）。このため軟磁性膜６３の奥行き方向の長さ公差を±10nmの範囲に設定する必要が生じていた。

本発明の実施例１であるtype Cは、浮上面に第１の軟磁性膜１０が露出していない。従って主磁極１１のフレアーポイント位置が変化しても第１の軟磁性膜１０の奥行き方向の長さに変化は生じない。このため奥行き方向の長さの変化に伴う記録磁界強度の変化はない。また、既に述べたように主磁極からの漏れ磁界を低減させる軟磁性膜パターンとしての効果は、図５に示したように軟磁性膜が浮上面に露出するタイプBと同等である。したがって、実施例１のtype Cの構造によれば、プロセス尤度が高く、かつ記録磁界の広がりを押さえることができる。この効果は既に述べたように、浮上面から後退した第１の軟磁性膜１０を、主磁極１１の両側に配置することで初めて可能となったものである。

次に、上記実施例１による磁気ヘッドの主要部である、主磁極と第１の軟磁性膜パターンを同時に形成する方法を説明する。図８−図１３は再生ヘッドを形成した後の工程図である。図８は非磁性膜１５上に下地膜５２を被着した後、この上にレジストを塗布し、レジストパターン６０を形成した状態を示す。レジストパターン６０には、主磁極１１の形成領域６２と第１の軟磁性膜１０の形成領域６１に開口部を設け、下地膜５２を露出させる。この下地膜５２を電極としてメッキ法にて主磁極と第１の軟磁性膜の材料となるCoNiFe系合金を成膜する。下地膜５２の必要性は主磁極の成膜法に起因し、蒸着法やスパッタ法の場合で、非磁性膜１５との接着層としての役割が不要である場合は、あえて設ける必要はない。しかる後、図９に示すようにレジストパターン６０を溶剤等で除去し、主磁極１１と第１の軟磁性膜１０の領域のみを残す。次いで図１０に示すように下地膜５２を主磁極１１並びに第１の軟磁性膜１０をマスクにイオンミリング法により除去する。以上のパターン形成方法により、主磁極１１と第１の軟磁性膜１０を、同一工程で形成することができる。

上記工程にて形成されるパターンは、メッキ法ないしはスパッタ法、蒸着法にて主磁極となる膜を成膜した後、エッチング法にて形成することも可能である。この場合、レジストパターンの形状は残すべき軟磁性膜パターンと主磁極の領域をカバーする。同エッチング法にて形成された軟磁性膜パターン及び主磁極パターンでも以下の工程を経ることで実施例１の磁気ヘッド１を形成することができる。

上記、下地膜５２の除去ないしは、パターン形成のイオンミリングを実施した後、図１０に示すように、さらにイオンミリングの入射角を斜めに設定することで、主磁極１１のエッジに傾斜を設ける。すなわち第１の軟磁性膜１０の影とならない領域の主磁極エッジα−１、α−２に傾斜を持たせる。第１の軟磁性膜１０は、浮上面から後退した位置に端部が設定されるようにパターンが規定されるため、斜めミリング処理にて主磁極１１が浮上面に露出する（後工程にてウエハから磁気ヘッドスライダを切り出す際のエッジ）領域のみを逆台形の形状にすることができる。台形は矩形に比べ面積が狭くなるため、磁束を集中させることができるので、強磁界を発生できる利点がある。

この後、図１１に示すように、非磁性膜５１を、主磁極１１および第１の軟磁性膜１０を覆うように成膜する。しかる後、図１２に示すように主磁極１１並びに第１の軟磁性膜１０の表面を露出させるために非磁性膜５１をエッチングする。このエッチングは平面的に実施する必要があり、化学的機械研磨法（ＣＭＰ）を用いた。エッチングの終点は主磁極１１並びに第１の軟磁性膜１０の表面が現れた際の加工速度の変化から検出することができる。次いで非磁性膜１４を成膜し、その後、第２の軟磁性膜１２を形成した。

上記の工程において最終的にウエハ上に必要となるヘッド素子部を形成した後、ウエハから磁気ヘッドスライダを切り出す。図１３に示す面βは切り出し端面を示す。この端面βは浮上面９８となる。切り出しの際に面βの位置が奥行き方向に前後するので、これに伴い主磁極１１のフレアーポイント位置が変化してしまうが、しかし、上記したように第１の軟磁性膜１０の浮上面側端部を浮上面位置から後退するように予めパターン形成しておくので、加工時の位置ずれが生じても第１の軟磁性膜１０の奥行き方向の長さが変わることはない。したがって、磁界強度変化が少ない磁気ヘッドを安定に製造することができる。また、主磁極１１と第１の軟磁性膜１０を同一材料でかつ同一工程で形成するので、磁気ヘッドの製造工程の短縮が可能となり、磁気ヘッドの製造単価を下げることができる。

上記実施例１の効果をさらに説明する。実施例１においては、図１４に示すような平面形状の主磁極及び第１の軟磁性膜を採用した。図１４はこれらのパターンをウエハ上に形成した際の平面形状を示している。主磁極１１は浮上面９８まで伸張し、露出部の幅は記録トラック幅を規定する。主磁極１１は浮上面から後退する方向にトラック幅が等しい領域を有する。トラック幅が等しい領域の存在は、既に述べたように磁気ヘッドスライダを加工する際の切り出し位置が変化してもトラック幅を一定に保つ上で効果がある。主磁極１１の幅が変化するポイントがフレアーポイントＰであり、それより後退する領域では幅が一様に拡大する。この領域の磁束はフレアーポイントＰにて収束され、浮上面位置に伸張した主磁極１１の先端から強磁界を発生させる。

第１の軟磁性膜１０は主磁極１１の両側に配置され、浮上面９８から端部が後退している。本実施例の場合、100nmの設定とした。したがってフレアーポイント位置が最大100nmシフトしない限り浮上面９８に露出することはない。主磁極１１と第１の軟磁性膜１０との間には磁気的な空隙５１を設けた。本実施例の場合、150nmの空隙５１を設けた。この空隙５１の存在は図７に示した主磁極の浮上面側を包含する軟磁性膜構造と等価（主磁極と軟磁性膜が分離される構造）となる。また、第１の軟磁性膜１０の奥行き方向の長さを200nmとした。これらの寸法はパターン形成装置の解像性能と磁界強度、磁界分布から任意に決定させるものである。

なお、図１３からも明らかなように第２の軟磁性膜１２の切り出し面βは浮上面９８となる。すなわち、第２の軟磁性膜１２は浮上面に露出する。一方、第１の軟磁性膜１０の端部は浮上面９８から後退するため、実施例１では第１の軟磁性膜１０の浮上面側端部より第２の軟磁性膜１２の端部が浮上面に接近する。

この特徴から、フレアーポイントＰが浮上面９８に接近した場合、同時に第１の軟磁性膜１０も浮上面に接近することになり、この結果として第２の軟磁性膜１２との磁気的な距離が接近する（磁気抵抗が減少する）ことになる。この結果として、フレアーポイントＰから第１の軟磁性膜１０を介して第２の軟磁性膜１２に流れる磁束量が増え、主磁極１１からの磁界を抑えられることがわかった。逆にフレアーポイントＰが浮上面から遠い場合には、第１の軟磁性膜１０と第２の軟磁性膜１２との磁気的な距離が遠くなる（磁気抵抗が増加する）ことで、フレアーポイントＰからの漏れ磁束が減り、磁界強度の低下を抑えることができることがわかった。

以上のことから、フレアーポイントの変化に伴う主磁極からの記録磁界の変化を従来構造に比べ低減することができる。この効果は、フレアーポイント位置と連動する浮上面から後退した端部を有する第１の軟磁性膜と、浮上面位置を基準として固定される端部を有する第２の軟磁性膜の存在により実現することができる。すなわち、第１の軟磁性膜と第２の軟磁性膜間の磁気抵抗がフレアーポイント位置により変化し、その変化が主磁極からの発生磁界強度を補償する方向に働くためである。

なお、上記実施例１では、磁気ヘッドは、再生ヘッドと記録ヘッドを有する複合ヘッドとして説明したが、記録ヘッドのみを有する磁気ヘッドであっても良い。

＜実施例２＞
図１５を参照して、実施例２による磁気ヘッドの構成を説明する。主磁極と第１の軟磁性膜の形状、配置以外は、上記実施例１と同じであるので、図１５には主磁極及び第１の軟磁性膜の形状と配置を平面図で示している。この構成の特徴は、主磁極１１の両側に設けられた第１の軟磁性膜１０３が、主磁極１１に、空隙を介さずに直接接触して設けられ、浮上面側端部が浮上面から後退し、かつ浮上面に対して平行であるが、主磁極近傍のみが選択的にさらに後退する形状をしていることである。具体的には、第１の軟磁性膜１０３の奥行き方向の長さは200nm、浮上面側端部の浮上面からの後退量は、主磁極１１から遠いところで浮上面から100nm、主磁極１１の近傍では最大150nmである。このように、第１の軟磁性膜１０３の浮上面側端部を主磁極１１から遠いところで浮上面に接近させ、かつ主磁極１１にフレアを設けることで、主磁極１１の記録磁界を高め、かつトラック幅方向への磁界の広がりを低減することができる。

次に、上記実施例１及び２による、主磁極の両側に配置された軟磁性膜構造を適用した磁気ヘッドの他の構成例について、図１６〜図１９を参照して説明する。図１６に示す構成は、主磁極１１の上に形成された非磁性膜１４の後部に開口部が設けられ、この開口部で下部軟磁性層１６と主磁極１１が直接磁気的に接続される構成である。この構成では、第２の軟磁性膜１２、上部軟磁性膜１７、下部軟磁性膜１６、主磁極１１で形成される閉磁路において、下部軟磁性層１６と主磁極１１が直接磁気的に接続されているので、上部軟磁性膜１７で発生した磁束を高効率で主磁極１１に導く上で効果がある。

図１７に示す構成は、下部軟磁性層１６を主磁極１１の下層に設ける点に特徴がある。上部軟磁性膜１７の後部と主磁極１１の後部を接続するために磁性軟膜２６が設けられている。本構成では、下部軟磁性層１６と上部軟磁性膜１７の磁気的な距離を遠くに保つことができるため、下部軟磁性層１６から上部軟磁性膜１７に磁束が漏れる量を他の構成に比べ少なくすることができる。この効果から主磁極１１に多くの磁束を導くことができ、強磁界を発生させる上で好適である。

以上の構成例では、単層のコイルを用いたが、図１８に示すように２層コイル型ヘッドにも適用できる。既に述べた例と同様、再生ヘッド及び記録ヘッドはスライダ基板３０上に形成される。再生ヘッドはスライダ基板３０上に設けた絶縁層（下地層）３１、下部シールド３２、上部シールド３３、磁気情報を検出する素子部５０から基本的に構成される。記録ヘッドは、非磁性膜１５を介して再生ヘッドと分離され、下部磁極４２、台座磁極２４、主磁極１１、中間磁極（下部軟磁性膜）１６および軟磁性膜４１から第２の閉磁路を形成し、この第２の閉磁路にコイル１８−１が設けられる。コイル１８−１に電流を流すため、絶縁層２１−１、１９−１が設けられる。台座磁極２４は下部磁極４２に接続され、浮上面での磁荷分布を低下させることで下部磁極端部での消去問題を対策するものである。第１の閉磁路は、主磁極１１、下部軟磁性膜１６、上部軟磁性膜１７、第２の軟磁性膜１２から構成される。この第１の閉磁路にはコイル１８−２が設けられる。コイル１８−２に電流を流すため絶縁層１９−２、２１−２を設けた。主磁極１１の両側には図示はされていないが、実施例１または実施例２と同様に第１の軟磁性膜１０または１０３が設けられ、主磁極１１の上には非磁性膜１４が設けられている。第２の軟磁性膜１２に導かれる磁束量を適正に保つことで、主磁極１１から発生する磁界の磁界勾配を高める。以上の素子構造は保護膜２０で包含される。

主磁極１１を挟んだ２つのコイル１８−１、１８−２が発生する磁界は逆極性であるが、挟んだ中間磁極（下部軟磁性膜）１６に共通の磁化極性が作用する構成となっている。このため中間磁極（下部軟磁性膜）１６と同等の磁化状態に置かれる主磁極１１に高効率に磁束を導くことができる。逆に各々のコイルが発生する磁界は逆極性であることから、コイルからの漏れ磁界が相殺され、記録媒体に与える影響が少ない特徴がある。このように進歩的な磁気ヘッド構成にも主磁極１１と共にその両側に第１の軟磁性膜１０，１０３を形成することに何らの障害もない。

図１９に示す構成は、単純な磁気ヘッド構造に適用した例である。再生ヘッドは既に述べた構造と同じである。非磁性膜１５を介して下地軟磁性膜４４、軟磁性膜４１、軟磁性膜１６、主磁極１１から閉磁路が構成される。この閉磁路内にコイル１８が設けられ、非磁性膜２１、４５にて必要な電気的な絶縁を確保されている。この構成は、上記の磁気ヘッド構造に比べ最も単純であり、垂直磁気記録用ヘッドの最低要素から構成される。高密度記録を可能とするためには、既に述べたように記録磁界の勾配を高める必要がある。この目的から主磁極１１の上部に非磁性膜１４を介して軟磁性膜４３が設けられている。磁界勾配は、軟磁性膜４３の奥行き方向の厚み（図の場合、左右方向の厚み）が薄いほうが好ましいが、プロセス尤度は狭くなる。このため、非磁性膜１４上に浮上面９８に接近してバンプ７１を設け、このバンプ７１を乗り上げるように軟磁性膜４３を設けることで、主磁極近傍の奥行き方向の厚みを薄くすることができる。したがって、単純な磁気ヘッド構造でかつ、高密度記録に適した磁気ヘッドを構成することができる。この構成の場合にも、主磁極１１の両側にはトラック幅方向への磁界の広がりを抑える目的で上記実施例１及び２と同様の第１の軟磁性膜を設けることに何らの障害もない。

以上述べた全ての構成において、第１の軟磁性膜の浮上面側端部が浮上面から後退しているため、主磁極の加工時に、第１の軟磁性膜の奥行き方向の長さが変化することはなく、プロセス尤度は高い。また、第１の軟磁性膜の奥行き方向の長さが変化しないので、記録磁界の広がりを抑制する効果のばらつきが少ない。また、第１の軟磁性膜は主磁極と同一工程で作製可能であるため、製造工程を短縮することができる。したがって、磁気ヘッドの性能向上と製造コスト削減を両立させることができる。

実施例１による磁気ヘッドの記録ヘッド部分の拡大斜視図である。 実施例１による磁気ヘッドの全体構成を示す断面図である。 本発明に係る磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置の概略構成を示す平面図と断面図である。 図１に示す記録ヘッド部分を斜め下方向から見上げた拡大図である。 主磁極の磁界分布計算結果を示す図である。 従来技術の記録ヘッド部分を斜め下方向から見上げた拡大図である。 従来技術の記録ヘッド部分を斜め下方向から見上げた拡大図である。 実施例１による磁気ヘッドの記録ヘッドの製造工程を示す図である。 実施例１による磁気ヘッドの記録ヘッドの製造工程を示す図である。 実施例１による磁気ヘッドの記録ヘッドの製造工程を示す図である。 実施例１による磁気ヘッドの記録ヘッドの製造工程を示す図である。 実施例１による磁気ヘッドの記録ヘッドの製造工程を示す図である。 実施例１による磁気ヘッドの記録ヘッドの製造工程を示す図である。 実施例１による記録ヘッドの第１の軟磁性膜と主磁極の平面図である。 実施例２による記録ヘッドの第１の軟磁性膜と主磁極の平面図である。 本発明に係る磁気ヘッドの他の構成例を示す断面図である。 本発明に係る磁気ヘッドの他の構成例を示す断面図である。 本発明に係る磁気ヘッドの他の構成例を示す断面図である。 本発明に係る磁気ヘッドの他の構成例を示す断面図である。

符号の説明

１…磁気ヘッド、２…記録媒体、１０，１０３…第１の軟磁性膜、１１…主磁極、１２…第２の軟磁性膜、１４…非磁性膜、１５…非磁性膜、１６…下部軟磁性膜，１７…上部軟磁性膜、１８…コイル、１９，２０，２１…非磁性膜、絶縁膜、３０…スライダ基板、３２…下部シールド、３３…上部シールド、５０…磁気抵抗素子、５１…非磁性膜、５２…下地膜、６０…レジスト膜、６１…第１の軟磁性膜の領域、６２…主磁極の領域、９８…浮上面、１００…再生ヘッド、２００…記録ヘッド。

Claims (21)

1. 浮上面に伸張しトラック幅を規定する部分と、浮上面から後退するにつれ幅が広がる部分を有する主磁極と、
   前記主磁極と磁気的に接続され、先端部が浮上面から後退している下部軟磁性膜と、
   前記下部軟磁性膜と後端部で磁気的に接続され、該下部軟磁性膜とで閉磁路を構成する上部軟磁性膜と、
   前記閉磁路と鎖交するコイルと、
   前記主磁極の両側に分離して配置され、浮上面側の端部が浮上面から後退している第１の軟磁性膜と、
   前記主磁極のトレーリング側に配置された第２の軟磁性膜と、を備える記録ヘッドを有することを特徴とする磁気ヘッド。
2. 請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１の軟磁性膜と主磁極が、同一層に設けられていることを特徴とする磁気ヘッド。
3. 請求項２記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１の軟磁性膜と主磁極が、同一の軟磁性材料であることを特徴とする磁気ヘッド。
4. 請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極と第１の軟磁性膜が、磁気的な空隙をもって配置されていることを特徴とする磁気ヘッド。
5. 請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極と第１の軟磁性膜が、磁気的な空隙をもって前記第２の軟磁性膜と磁気的に接続されていることを特徴とする磁気ヘッド。
6. 請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極の浮上面に伸張する部分の断面形状が逆台形を有することを特徴とする磁気ヘッド。
7. 請求項６記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極の浮上面に伸張する部分は、前記第１の軟磁性膜と隣接する浮上面から遠い部位で矩形であることを特徴とする磁気ヘッド。
8. 請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１の軟磁性膜の浮上面側端部より前記第２の軟磁性膜の浮上面側端部が浮上面に接近していることを特徴とする磁気ヘッド。
9. 請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記下部軟磁性膜は前記主磁極の上部に非磁性膜を介して設けられることを特徴とする磁気ヘッド。
10. 請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記下部軟磁性膜は前記主磁極の上部に一部接触して設けられることを特徴とする磁気ヘッド。
11. 請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記下部軟磁性膜は前記主磁極の下部に接触して設けられることを特徴とする磁気ヘッド。
12. 請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、さらに前記下部軟磁性膜の後端部に磁気的に接続され、前記閉磁路の反対側に該下部軟磁性膜とで第２の閉磁路を構成する下部磁極と、該下部磁極の浮上面側に設けられた台座磁極と、前記第２の閉磁路と鎖交する第２のコイルと、を有することを特徴とする磁気ヘッド。
13. 請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、さらに前記記録ヘッドに隣接して設けられた再生ヘッドを有することを特徴とする磁気ヘッド。
14. 請求項１２記載の磁気ヘッドにおいて、前記再生ヘッドは、下部磁気シールドと、上部磁気シールドと、該下部及び上部磁気シールドに挟まれた磁気抵抗効果素子を有することを特徴とする磁気ヘッド。
15. 浮上面に伸張しトラック幅を規定する部分と、浮上面から後退するにつれ幅が広がる部分を有する主磁極と、
    前記主磁極と磁気的に接続され、先端部が浮上面から後退している下部軟磁性膜と、
    前記下部軟磁性膜と後端部で磁気的に接続され、該下部軟磁性膜とで閉磁路を構成する上部軟磁性膜と、
    前記閉磁路と鎖交するコイルと、
    前記主磁極の両側に接触して設けられ、浮上面側端部が、浮上面から後退しかつ浮上面に少なくとも平行な部分を有する第１の軟磁性膜と、
    前記主磁極のトレーリング側に配置された第２の軟磁性膜と、を備える記録ヘッドを有することを特徴とする磁気ヘッド。
16. 請求項１５記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１の軟磁性膜の主磁極近傍において前記平行な部分からさらに後退している部分を有することを特徴とする磁気ヘッド。
17. 請求項１５記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１の軟磁性膜は前記主磁極の幅が広がる部分に接触して設けられることを特徴とする磁気ヘッド。
18. 請求項１５記載の磁気ヘッドにおいて、さらに前記記録ヘッドに隣接して設けられた再生ヘッドを有することを特徴とする磁気ヘッド。
19. 非磁性膜の上部にレジストを塗布する工程と、
    前記レジストに主磁極と第１の軟磁性膜を形成する領域に開口を形成する工程と、
    前記レジストの開口に軟磁性材料を成膜する工程と、
    前記レジストを除去し、浮上面に伸張しトラック幅を規定する部分と、浮上面から後退するにつれ幅が広がる部分を有する主磁極と、該主磁極の両側に分離して配置され、浮上面側の端部が浮上面から後退している第１の軟磁性膜とを形成する工程と、
    前記主磁極の側面に、イオンミリングにより、上部に対して下部が狭まる傾斜を付ける工程と、
    前記主磁極と第１の軟磁性膜の上面を含む面に非磁性膜を形成する工程と、
    前記非磁性膜の上の、浮上面側に第２の軟磁性膜を、後端側に下部軟磁性膜を形成する工程と、
    前記下部軟磁性膜上に非磁性膜を介してコイルを形成する工程と、
    前記前記下部軟磁性膜に後端部で磁気的に接続し、非磁性膜を介して前記コイルを覆い、閉磁路を構成する上部軟磁性膜を形成する工程と、
    を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
20. 請求項１９記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記主磁極と第１の軟磁性膜は、同じ軟磁性材料であることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
21. 請求項１９記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記非磁性膜の上部にレジストを塗布する工程の前に、下部磁気シールドと、磁気抵抗素子と上部磁気シールドを積層して再生ヘッドを形成する工程を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。

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