JP2009043344A - 垂直磁気記録ヘッドと磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録磁界の劣化を最小限に抑えながら、サイドトラックイレーズ磁界を効果的に低減することができるサイドシールドを有する垂直磁気記録ヘッドを得る。
【解決手段】 端面から記録磁界を発する主磁極２と、該主磁極２のコア幅方向に非磁性材料からなるギャップ部材５を介して隣接配置されたサイドシールド６とを有し、磁気記録媒体７の回転に応じて相対移動しながら記録再生を行う垂直磁気記録ヘッド１において、主磁極２とサイドシールド６間のギャップ長が、ＳＧｔ＞ＳＧｌである〔ただし、ＳＧｔ５２１は主磁極の相対移動流入端（トレーリング端２１）における主磁極２とサイドシールド６とのギャップ長を示し、ＳＧｌ５２２は主磁極２の相対移動流出端（リーディング端２２）における主磁極２とサイドシールド６とのギャップ長を示す〕ように垂直磁気記録ヘッド１を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気記録ヘッドと磁気記録装置に係わり、特に垂直磁気記録用として用いる高密度の磁気記録ヘッドとその磁気記録ヘッドを装備した磁気記録装置に関する。

近年、磁気記録媒体や磁気記録ヘッドの性能向上が積極的に図られ、その結果、磁気記録媒体に磁気ディスクを用いた磁気記録装置（磁気ディスク装置）の記録密度が著しく増大している。

高密度記録を実現するためには、磁気記録媒体に対して高保磁力、高残留磁束密度などの高性能化が必要であり、最近では、磁性粉末の塗工膜に代わって金属磁性合金膜が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、磁気記録ヘッドについては、磁気記録信号を高密度に記録することができる垂直記録式の磁気記録ヘッドが注目されている。この磁気記録ヘッドにおいては、磁気記録媒体に対向する主磁極の露出面、つまり、磁気記録媒体と近接浮上しがら対面する面を長方形（矩形）形状にしたものが主磁極として用いられている。

ところが、磁気ヘッドが搭載されたスライダは、記録媒体の上をキャリッジアームに保持されて誘導される。つまり、図６に磁気記録装置の磁気記録ヘッドと磁気記録媒体との位置関係を模式的に示したが、図６（Ａ）のように垂直磁気記録装置１０の中に装着されている薄い円板状の磁気記録媒体７の上にはトラック７１が記録されている。キャリッジアーム８の先端に付設され、磁気ヘッドが搭載されたスライダ９が、キャリッジアーム８の回動運動に応じて旋回し、回転駆動されている磁気記録媒体７のトラック７１の上を半径方向に過って走査するようになっている。

図６（Ｂ）において、キャリッジアーム８が円板状の磁気記録媒体７の半径方向に回動してスライダ９が旋回すると、トラック７１とスライダ９とのなす角度がトラック７１の内周側と外周側とで変化する。

図７は垂直磁気記録ヘッドの模式的な配置図で、図７（Ａ）には記録用のヘッド部分のみを示している。垂直磁気記録ヘッド１は磁気記録媒体７に対して垂直に配置されており、主磁極２が補助磁極（リターンヨーク）３に挟まれ、主磁極２にはコイル４が巻かれた構成になっている。

主磁極２の先端と補助磁極３との間で磁界が印加されたとき、主磁極２から生じた細い磁界が大きな矢印方向に移動する磁気記録媒体７の厚み方向、つまり垂直方向に過って磁気記録媒体７を厚み方向に小矢印のように磁化する。その際、磁気記録媒体７に記録される磁気情報は、サブミクロンの狭いトラックの上に記録される。そのトラック幅に見合って磁界が集中するように、磁気記録媒体７に対面する主磁極２の露出面形状は、トラック幅に見合って細幅になっている。

ところが、図６（Ｂ）に示したように、スライダ９が移動してトラック７１との間にスキュー角を生じ、主磁極２の側長辺がトラック７１に平行でなく斜めに横切るようになった場合には、主磁極２の側長辺部位が隣接トラックにはみ出てしまう。その結果、隣接トラックの情報が消去される、いわゆるサイドトラックイレーズが起こる。

このサイドトラックイレーズが起こる不具合は、主磁極２の露出面形状をトラック幅に見合って細幅の長方形にしても、記録の高密度化が進んでトラック幅がますます狭くなると解消し切れない。

そこで、磁気ヘッドの主磁極の露出面の形状が、台形形状（逆台形形状ともいう）になっている主磁極を用いる方法が提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。

台形形状の主磁極２は、図７（Ａ）の楕円内に拡大図示した。主磁極２が逆台形形状の場合には、図６（Ｂ）に示したスライダ９が移動して主磁極２とトラック７１との間にスキュー角が生じても、主磁極２の側斜辺がトラック７１に平行になっていれば、隣接トラックに対して影響することはなく、たとえスキュー角が生じても隣接トラックに対して影響する程度はより緩和される。

しかし、記録の高密度化がさらに進んでトラック幅がより狭くなると、主磁極２の露出断面形状を台形形状にしても、対応し切れなくなる。

そこで、主磁極の両側にサイドシールドと呼ばれる磁気シールドを配置する方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

つまり、図７（Ｂ）にサイドシールドの配置を模式的に示した。図７（Ｂ）において、主磁極２のコア幅方向の側面（サイド）側に、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）などの非磁性材料からなるギャップ部材５を介して磁界を遮蔽するサイドシールド６を設ける。

つまり、主磁極２とサイドシールド６とのギャップの大きさ（以下、ギャップ長という）は、主磁極２の相対移動流入端（トレーリング端）２１におけるギャップ長（以下、ＳＧｔと略称）５２１と、主磁極２の相対移動流出端（リーディング端）２２におけるギャップ長（以下、ＳＧｌと略称）５２２とは、ＳＧｔ＝ＳＧｌになっている。

また、サイドシールド６は、例えば、ＣｏＮｉＦｅの磁性体からなり、主磁極２から放射状に発する磁界を吸収するもので、主磁極２から発した磁界が隣接したトラックに漏れることを抑制する。

こうして、サイドシールドを設けると、スライダが磁気記録媒体の内周（インナ）方向か外周（アウタ）方向に移動して主磁極とトラックとの間にスキュー角が生じても、このスキュー角に起因して隣接トラックでサイドトラックイレーズが起こる不具合を緩和することができる。
特許第３１０４３２８号 特開平１０−３２０７２０号公報 特開２００２−９２８２１号公報 特開２００４−１２７４８０号公報

図７に示したように、垂直磁気記録ヘッド１の主磁極２の露出断面形状などを改善し、さらに、主磁極２のコア幅方向にサイドシールド６を配置する方法などによって、隣接するトラックで起こるサイドトラックイレーズを抑制することが行われている。

ところで、このサイドシールド６の役目は、主磁極２のコア幅方向に拡がる発生磁界を吸収することにあり、その効果は主磁極２とサイドシールド６との間に介在するギャップ部材５のギャップの大きさ（以下、ギャップ長という）に依存する。例えば、ギャップ長が短いほど、コア幅方向の分布は鋭くなる。ところが、主磁極２から発生する本来必要な記録磁界強度も低下してしまう不具合が生じる。その反面、ギャップ長を大きくすれば記録磁界強度は増大するが、コア幅方向の磁界分布が劣化してしまう。

このように、従来の垂直磁気記録ヘッドの構造では、所要記録磁界の強度確保と、隣接するトラックのサイドトラックイレーズの防止を両立させることが困難であった。

そこで、本発明は、主磁極とサイドシールドとのギャップ長を、トレーリング端側とリーディング端側とで変化させて、主磁極から発する記録磁界の強度を確保しながら隣接トラックのサイドトラックイレーズを抑制できる垂直磁気記録ヘッドと該垂直磁気記録ヘッドを有する垂直磁気記録装置を提供する。

上記課題は、請求項１において、端面から記録磁界を発する主磁極と、該主磁極のコア幅方向に非磁性材料からなるギャップ部材を介して隣接配置されたサイドシールドとを有し、磁気記録媒体の回転に応じて相対移動しながら記録再生を行う垂直磁気記録ヘッドにおいて、該主磁極と該サイドシールド間のギャップ長が、ＳＧｔ＞ＳＧｌである
〔ただし、ＳＧｔは主磁極の相対移動流入端（トレーリング端）における主磁極とサイドシールドとのギャップ長を示し、ＳＧｌは主磁極の相対移動流出端（リーディング端）における主磁極とサイドシールドとのギャップ長を示す〕
ように構成された垂直磁気記録ヘッドによって解決される。

つまり、本発明の垂直磁気記録ヘッドにおいては、主磁極とサイドシールドとのギャップ長が一様であった従来のサイドシールドに替えて、主磁極の相対移動流入端（以下、トレーリング端と呼ぶ）側のギャップ長：ＳＧｔよりも、主磁極の相対移動流出端（以下、リーディング端と呼ぶ）側のギャップ長：ＳＧｌを狭くするようにしている。

そうすると、記録磁界の発生に支配的な主磁極のトレーリング端側のＳＧｔは大きく保って所要の記録磁界強度を保持しながら、隣接トラックイレーズ磁界に対して支配的なリーディング端側のＳＧｌを狭くして隣接トラックイレーズを抑制することができる。

次いで、請求項２において、ＳＧｌ≧０．５×トラックピッチであるように構成された請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドによって解決される。

つまり、隣接トラックイレーズ磁界に対して支配的なリーディング端側のＳＧｌを過度に狭くして、記録磁界に劣化が起こらないように、ＳＧｌをトラックピッチの１／２以上にするようにしている。

次いで、請求項３において、ＳＧｌとＳＧｔとのギャップ長は、不連続に変化させるのではなく、リーディング端側からトレーリング端側へ連続的に増加するようにし、両端のそれぞれが機能する効果が十分に発揮できるようにしている。

次いで、請求項４において、請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドを実装した磁気ヘッドを有するように構成された磁気記録装置によって解決される。

本発明によれば、垂直磁気記録ヘッドにおいて、主磁極のトレーリング端側のサイドシールドのギャップ長：ＳＧｔを大きくし、リーディング端側のサイドシールドのギャップ長：ＳＧｌを狭くしている。

その結果、主磁極のトレーリング端では、サイドシールドに吸収される磁界は小さく、その分大きな記録磁界を発生させることができる。

一方、リーディング端では、ＳＧｌが小さいのでサイドシールド効果が発揮され、隣接トラックのサイドトラックイレーズを起こす磁界を効果的に抑制することができる。

こうして、本発明は、記録磁界の劣化を最小限に抑えながら、サイドトラックイレーズ磁界を効果的に低減することができるため、出力劣化やデータ消去のない信頼性の高い垂直磁気記録ヘッドと該ヘッドを搭載した垂直磁気記録装置を得ることができる。

図１は本発明の垂直磁気記録ヘッドの要部の模式的な斜視図、図２はリーディング端のギャップ長：ＳＧｌと記録磁界との関係図、図３は本発明と従来例との効果の比較を示す図、図４は本発明の垂直磁気記録ヘッドの製造工程図（その１）、図５は本発明の垂直磁気記録ヘッドの製造工程図（その２）である。

本発明になる垂直磁気記録ヘッド１の要部の基本構成は、図７（Ａ）に示したとおりであるが、図１において、端部の露出面が台形形状の主磁極２は、Ａｌ₂ Ｏ₃ からなるギャップ部材５を介してサイドシールド６が設けられている。

このサイドシールド６は、主磁極２の側端部からの距離が均一ではなく、主磁極２のトレーリング端２１の側のギャップ長であるＳＧｔ５２１と、リーディング端２２の側のギャップ長であるＳＧｌ５２２とは、ＳＧｔ＞ＳＧｌの関係になっている。つまり、ＳＧｔ５２１をＳＧｌ５２２よりも大きなギャップ長にしている。

ＳＧｔ５２１の機能について説明すると、本発明の構造では、ＳＧｔ５２１が大きいので、主磁極２のトレーリング端でサイドシールド６に吸収される磁界が小さく、それだけ大きな記録磁界を発生させることができる。

一方、ＳＧｌ５２２の機能については、ＳＧｌ５２２が小さいために、サイドシールド効果が発揮され、隣接トラックを消去させてしまうサイドトラックイレーズ磁界を効果的に抑えることができる。

図２はリーディング端のギャップ長：ＳＧｌと記録磁界との関係図を示したもので、横軸のトラックピッチＴｐで規格化したＳＧｌに対する縦軸の記録媒体のＨｃで規格化した記録磁界の関係を示している。

この図２から、ＳＧｌを狭めていくと記録磁界も急激に小さくなってくる。この関係図からＳＧｌを過剰に小さくすることには限界があることが分かり、好ましくはＳＧｌはトラックピッチＴｐの１／２以上に設定する。

図３は本発明と従来例との効果の比較を示したもので、計算機シミュレーションの結果である。横軸の記録磁界（相対値）と縦軸のサイドトラックイレーズ磁界（相対値）との関係を示す。図中、○はＳＧｔ＝ＳＧｌの従来例、つまり、サイドシールドの主磁極のトレーリング端のギャップ長：ＳＧｔとリーディング端のギャップ長：ＳＧｌとが等しい場合のサイドシールドの効果を示す。また、●はＳＧｔ＞ＳＧｌの本発明、つまり、サイドシールドの主磁極のトレーリング端のギャップ長：ＳＧｔの方をリーディング端のギャップ長：ＳＧｌより大きくした場合のサイドシールドの効果を示す。

この図３から、ＳＧｔ＞ＳＧｌの本発明（●）の方が、従来例（○）に比べて、記録磁界が同等ならサイドトラックイレーズ磁界が小さく、あるいはサイドトラックイレーズ磁界が同等なら記録磁界が大きいことが分かる。

つまり、本発明の構成の垂直磁気記録ヘッドの方が、従来例に比較して，大きな記録磁界を保持しつつサイドトラックイレーズ磁界を小さくして隣接トラックへの影響を低く抑えることができる効果がある。

図４には本発明の垂直磁気記録ヘッドの製造工程（その１）、図５には本発明の垂直磁気記録ヘッドの製造工程（その２）を示す。

図４（Ａ）において、図示してないＧＭＲ再生ヘッドやＴＭＲ再生ヘッドなどを形成したウェーハ基板１１の上に、膜厚２００ｎｍのＦｅＣｏからなる主磁極膜１２をスパッタリングやめっきで成膜する。続いて、メタルマスク用のＴａ膜１３をスパッタリングで成膜し、ホトレジストまたは電子線レジストでレジストパターン１４を形成する。

図４（Ｂ）において、レジストパターン１４をマスクとして、反応性イオンエッチングを行い、レジストパターン１４をＴａ膜からなるメタルマスク１５に転写する。

図４（Ｃ）において、Ｔａ膜からなるメタルマスク１５をマスクとして、イオンビーム１６を斜めから入射させてイオンミーリングを行い、ＦｅＣｏの主磁極膜１２を逆台形形状に加工し、主磁極２を形成する。ウェーハ基板１１も削られるが残る。

図４（Ｄ）において、台形形状の主磁極２の上にギャップ部材５としてＡｌ₂ Ｏ₃ 膜をスパッタリングで成膜する。このギャップ部材５の成膜に際しては、主磁極２の上側面はスパッタリング粒子に曝されるために成膜レートは高い。しかし、主磁極２の下側面は逆台形形状なのでスパッタのターゲットから見て影となり成膜レートが低い。その結果、成膜レートの差によって、主磁極２の上側面のＡｌ₂ Ｏ₃ 膜は下側面のＡｌ₂ Ｏ₃ 膜よりも厚く形成されることになる。

しかも、主磁極２の台形形状の傾斜面が連続した面である。従って、上側面でより厚く成膜されたギャップ部材５の膜厚から下側面のより薄く成膜されたギャップ部材５の膜厚まで連続した膜となる。

ギャップ部材５の成膜の際、上側面のＡｌ₂ Ｏ₃ 膜の膜厚が、０．５×トラックピッチ以上になるように成膜レートと成膜時間を調整する。

図５（Ｅ）において、ギャップ部材５が成膜された主磁極２に対して、ＣｏＮｉＦｅからなるサイドシールド膜１６を、主磁極２のコア方向領域が覆われるようにスパッタリング、あるいはめっきによって形成する。

次いで、図５（Ｆ）において、大矢印１７で示した上の方向からＣＭＰ（化学的機械的研磨）を行って主磁極２の上面が露出する小矢印１８までサイドシールド膜１６とギャップ部材５とメタルマスク１５とを研磨して除去し、主磁極２を露出させて上面を平坦にする。

そうすると、図５（Ｇ）において、主磁極２の上部のトレーリング端２１の側のＳＧｔ５２１が、主磁極２の下部のリーディング端２２の側のＳＧｌ５２２よりもギャップ長が大きい本発明になるサイドシールド６が形成できる。

こうして、主磁極２と、ギャップ部材５を介して形成されたサイドシールド６が形成されたウェーハ基板１１には、さらに、図示してないが、コイルや補助磁極などが、既知の薄膜磁気ヘッドの製造工程と同様の工程によって形成され、半導体ＩＣの製造工程と同じように垂直磁気記録ヘッドが集積されたウェーハが完成する。このウェーハをスクライブすればチップ状の垂直磁気記録ヘッドの素子が完成する。

さらに、こうして完成した垂直磁気記録ヘッドの素子は、図６に模式的に示した垂直磁気記録装置のスライダ９に実装すれば、本発明の垂直磁気記録装置１０が完成する。

ここでは、単体のヘッドの構成や製造工程について例示したが、実用的にはウェーハ状の基板に複数のヘッドを素子として集積して製造する。

ギャップ部材となるＡｌ₂ Ｏ₃ やサイドシールドとなるＣｏＮｉＦｅなどの素材は、これらに限定されたものではなく、種々の変形が可能である。

また、膜厚や成膜工程などは、例示した厚さや成膜方法に限定するものではなく、種々の変形が可能である。
〔付 記〕
（付記１） 端面から記録磁界を発する主磁極と、該主磁極のコア幅方向に非磁性材料からなるギャップ部材を介して隣接配置されたサイドシールドとを有し、磁気記録媒体の回転に応じて相対移動しながら記録再生を行う垂直磁気記録ヘッドにおいて、
該主磁極と該サイドシールド間のギャップ長が、ＳＧｔ＞ＳＧｌである
〔ただし、ＳＧｔは主磁極の相対移動流入端（トレーリング端）における主磁極とサイ ドシールドとのギャップ長を示し、
ＳＧｌは主磁極の相対移動流出端（リーディング端）における主磁極とサイ ドシールドとのギャップ長を示す〕
ことを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
（付記２） 該ＳＧｌ≧０．５×トラックピッチである
ことを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録ヘッド。
（付記３） 該ＳＧｌとＳＧｔとは、該リーディング端側からトレーリング端側へ連続的に増加している
ことを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録ヘッド。
（付記４） 該主磁極が、トレーリング端側からリーディング端側方向に逆台形形状になっている
ことを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録ヘッド。
（付記５） 該主磁極の逆台形形状が、イオンビームを斜め照射するイオンミーリングによって形成されたものである
ことを特徴とする付記４記載の垂直磁気記録ヘッド。
（付記６） 付記１記載の垂直磁気記録ヘッドを実装した磁気ヘッドを有する
ことを特徴とする磁気記録装置。

本発明の垂直磁気記録ヘッドの要部の模式的な斜視図である。 リーディング端のギャップ長：ＳＧｌと記録磁界との関係図である。 本発明と従来例との効果の比較を示す図である。 本発明の垂直磁気記録ヘッドの製造工程図（その１）である。 本発明の垂直磁気記録ヘッドの製造工程図（その２）である。 磁気記録ヘッドと磁気記録媒体との位置関係の模式図である。 垂直磁気記録ヘッドの模式的な配置図である。

符号の説明

１ 垂直磁気記録ヘッド
２ 主磁極
２１ トレーリング端 ２２ リーディング端
３ 補助磁極
４ コイル
５ ギャップ部材５
５２１ ＳＧｔ（トレーリング端のギャップ長）
５２２ ＳＧｌ（リーディング端のギャップ長）
６ サイドシールド
７ 磁気記録媒体
７１ トラック
８ キャリッジアーム
９ スライダ
１０ 垂直磁気記録装置
１１ ウェーハ基板 １２ 主磁極膜
１３ Ｔａ膜 １４ レジストパターン
１５ メタルマスク １６ サイドシールド膜
１７ 大矢印 １８ 小矢印

Claims (4)

1. 端面から記録磁界を発する主磁極と、該主磁極のコア幅方向に非磁性材料からなるギャップ部材を介して隣接配置されたサイドシールドとを有し、磁気記録媒体の回転に応じて相対移動しながら記録再生を行う垂直磁気記録ヘッドにおいて、
   該主磁極と該サイドシールド間のギャップ長が、ＳＧｔ＞ＳＧｌである
   〔ただし、ＳＧｔは主磁極の相対移動流入端（トレーリング端）における主磁極とサイ ドシールドとのギャップ長を示し、
   ＳＧｌは主磁極の相対移動流出端（リーディング端）における主磁極とサイ ドシールドとのギャップ長を示す〕
   ことを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
2. 該ＳＧｌ≧０．５×トラックピッチである
   ことを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
3. 該ＳＧｌとＳＧｔとは、該リーディング端側からトレーリング端側へ連続的に増加している
   ことを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
4. 請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドを実装した磁気ヘッドを有する
   ことを特徴とする磁気記録装置。

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