JP2013200931A - 磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気ヘッドの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高感度の磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、磁気記録媒体に記録された媒体磁界を検出する再生部を含む磁気ヘッドが提供される。再生部は、第１磁気シールドと、第２磁気シールドと、積層体と、側壁膜と、を含む。積層体は、第１磁気シールドと第２磁気シールドとの間に設けられる。積層体は、第１磁性層と、第２磁性層と、第１磁性層と第２磁性層との間に設けられた中間層と、を含む。側壁膜は、積層体の側壁の少なくとも一部を覆う。側壁膜は、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含み、第１磁性層の組成とは異なり第２磁性層の組成とは異なる組成を有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気ヘッドの製造方法に関する。
磁気記録再生装置において、ハードディスクドライブ等の磁気記録媒体に保存された情報が、磁気抵抗効果型（ＭＲ）の磁気ヘッドによって読み出される。磁気ヘッドにおいて高感度の再生が望まれる。
特開２００５−２９４３７６号公報
本発明の実施形態は、高感度の磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気ヘッドの製造方法を提供する。
本発明の実施形態によれば、磁気記録媒体に記録された媒体磁界を検出する再生部を含む磁気ヘッドが提供される。前記再生部は、第１磁気シールドと、第２磁気シールドと、積層体と、側壁膜と、を含む。前記積層体は、第１磁気シールドと前記第２磁気シールドとの間に設けられる。前記積層体は、第１磁性層と、前記第２磁性層と、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、を含む。前記側壁膜は、前記積層体の側壁の少なくとも一部を覆う。前記側壁膜は、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含み、前記第１磁性層の組成とは異なり前記第２磁性層の組成とは異なる組成を有する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドを示す模式図である。 第１の実施形態に係る磁気ヘッドを示す模式的斜視図である。 第１の実施形態に係る磁気ヘッドを搭載するヘッドスライダを示す模式的斜視図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、磁気ヘッドの特性を示すグラフ図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、磁気ヘッドの特性を示すグラフ図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、磁気ヘッドの特性を示すグラフ図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドを示す模式図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドを示す模式図である。 第１の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を示す工程順模式的断面図である。 第３の実施形態に係る磁気記録再生装置を示す模式的斜視図である。 図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第３の実施形態に係る磁気記録装置の一部を示す模式的斜視図である。
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施の形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
図２は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。
図３は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドを搭載するヘッドスライダの構成を例示する模式的斜視図である。
本実施形態に係る磁気ヘッドの構成の概要と動作の概要について、図２及び図３を用いて説明する。
図２に表したように、磁気ヘッド１１０は、再生部７０（再生ヘッド部）を備える。さらに、磁気ヘッド１１０は、書き込み部６０（書き込みヘッド部）を備えることができる。
書き込み部６０は、例えば、主磁極６１と、書き込み部リターンパス６２と、を含む。なお、磁気ヘッド１１０において、書き込み部６０は、例えば、スピントルク発振子６３（ＳＴＯ：spin torque oscillator）などの、書き込み動作に関してアシストする部分をさらに含むことができる。磁気ヘッド１１０において、書き込み部６０は、任意の構成を有することができる。
再生部７０は、例えば、積層体７１と、第１磁気シールド７２ａと、第２磁気シールド７２ｂとを含む。積層体７１は、第１磁気シールド７２ａと第２磁気シールド７２ｂとの間に設けられている。
上記の再生部７０の各要素、及び、上記の書き込み部６０の各要素は、図示しない、例えばアルミナの絶縁体により分離される。
図３に表したように、磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ３に搭載される。ヘッドスライダ３には、例えばＡｌ２Ｏ３／ＴｉＣなどが用いられる。ヘッドスライダ３は、磁気ディスクなどの磁気記録媒体８０の上を、浮上または接触しながら、磁気記録媒体８０に対して相対的に運動する。
ヘッドスライダ３は、例えば、空気流入側３Ａと空気流出側３Ｂとを有する。磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ３の空気流出側３Ｂの側面などに配置される。これにより、ヘッドスライダ３に搭載された磁気ヘッド１１０は、磁気記録媒体８０の上を浮上または接触しながら磁気記録媒体８０に対して相対的に運動する。
図２に表したように、磁気記録媒体８０は、例えば媒体基板８２と、媒体基板８２の上に設けられた磁気記録層８１と、を有する。書き込み部６０から印加される磁界により、磁気記録層８１の磁化８３が制御され、これにより書き込み動作が実施される。磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５に沿って、磁気ヘッド１１０に対して相対的に移動する。
再生部７０は、磁気記録媒体８０に対向して配置される。再生部７０は、磁気記録媒体８０に対向する媒体対向面７０ｓ（ＡＢＳ：Air Bearing Surface）を有する。磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５に沿って、磁気ヘッド１１０に対して相対的に移動する。再生部７０は、磁気記録層８１の磁化８３の方向を検出する。これにより、再生動作が実施される。再生部７０は、磁気記録媒体８０に記録された記録信号を検出する。
例えば、磁気記録媒体８０から再生部７０に向かう方向の軸をＺ軸とする。Ｚ軸に対して垂直な１つの軸をＸ軸とする。Ｚ軸とＸ軸とに対して垂直な軸をＹ軸とする。Ｘ軸を第１軸とし、Ｚ軸を第２軸とし、Ｙ軸を第３軸とする。Ｚ軸方向は、ハイト方向である。Ｘ軸方向は、例えば、磁気記録媒体８０の記録トラック進行方向（トラック方向）に対応する。Ｙ軸方向は、例えば、磁気記録媒体８０の記録トラック幅方向（トラック幅方向）に対応する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、再生部７０の構成を例示している。図１（ａ）は、再生部７０を媒体対向面７０ｓから見たときの平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面を例示する模式的断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、再生部７０は、第１磁気シールド７２ａと、第２磁気シールド７２ｂと、積層体７１と、側壁膜４０と、を含む。再生部７０において、第２磁気シールド７２ｂは、第１磁気シールド７２ａとＸ軸に沿って対向する。
本願明細書において、対向する状態は、直接面する状態の他に、間に他の要素が挿入されて面する状態も含む。
第１磁気シールド７２ａと第２磁気シールド７２ｂとの間に積層体７１が配置される。積層体７１は、第１磁性層１０と、第２磁性層２０と、中間層３０と、を含む。中間層３０は、第１磁性層１０と第２磁性層２０との間に設けられる。中間層３０は、例えば非磁性である。
第２磁性層２０は第１磁性層１０とＸ軸に沿って対向している。すなわち、積層体７１の積層方向は、Ｘ軸に沿う。
本願明細書においては、「積層」とは、直接重ねられる場合の他に、他の要素が間に挿入されて重ねられる場合も含む。
この例では、第１磁気シールド７２ａと第２磁性層２０との間に中間層３０が配置され、第１磁気シールド７２ａと中間層３０との間に第１磁性層１０が配置されている。
この例では、積層体７１は、下地層１１と、キャップ層２１と、をさらに含む。下地層１１は、第１磁性層１０と第１磁気シールド７２ａとの間に配置される。キャップ層２１は、第２磁性層２０と第２磁気シールド７２ｂとの間に配置される。
例えば、第１磁性層１０の磁化の方向及び第２磁性層２０の磁化の方向の両方が、媒体磁界に応じて変化する。
積層体７１は、例えば、磁気抵抗効果素子として機能する。再生部７０は、積層体７１の膜面垂直方向に電流を通電して、磁気記録媒体８０から記録信号を検出する。これにより、再生部７０は、再生動作を行う。本実施形態においては、この電流は、第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂを介して、積層体７１に供給される。第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂは、電極として機能する。
積層体７１は、側壁７１ｓを有する。側壁７１ｓは、積層方向（Ｘ軸）に対して垂直な平面に対して平行でも良いが、製造プロセスの容易性を考慮すると非平行でも良い。
側壁膜４０は、積層体７１の側壁７１ｓの少なくとも一部を覆う。側壁膜４０は、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含む。側壁膜４０は、第１磁性層１０の組成とは異なり、第２磁性層２０の組成とは異なる組成を有する。
この例では、図１（ａ）に表したように、第２磁気シールド７２ｂは、積層体７１及び側壁膜４０を覆うように、積層体７１及び側壁膜４０を取り囲んでいる。すなわち、第２磁気シールド７２ｂは、上側部分７２ｆと、対向部分７２ｓと、を有する。上側部分７２ｆは、積層体７１の上面を実質的に覆う部分である。対向部分７２ｓは、側壁膜４０を介して、積層体７１の側壁７１ｓに対向する部分である。上側部分７２ｆと対向部分７２ｓとの間に、Ｒｕ層２３が設けられている。第２磁気シールド７２ｂは、Ｒｕ層２３も含む。
第１磁気シールド７２ａは、積層体７１に対向する部分に設けられた凸部７３を有する。凸部７３は、例えば、第１磁気シールド７２ａとなる層をオーバーエッチングすることで形成される。
図１（ｂ）に表したように、再生部７０において、ハードバイアス膜５０が設けられる。ハードバイアス膜５０と磁気記録媒体８０との間に積層体７１が配置される。
積層体７１の、ハードバイアス膜５０に対向する面上に、裏側側壁膜４１を設けることができる。裏側側壁膜４１の構成は、側壁膜４０との構成と実質的に同じである。
第１磁気シールド７２ａのうちで積層体７１と対向していない部分と、第２磁気シールド７２ｂのうちで積層体７１と対向していない部分と、の間、第１磁気シールド７２ａとハードバイアス膜５０との間、第２磁気シールド７２ｂとハードバイアス膜５０との間、及び、ハードバイアス膜５０と裏側側壁膜４１との間に絶縁層５１が設けられる。
磁気ヘッド１１０においては、側壁膜４０を設けることにより、高感度の磁気ヘッドが提供できる。実施形態に係るこの構成及びその効果は、本願発明者が独自に実施した実験結果により新たに見出された現象に基づいている。以下、実験について説明する。
実験においては、第１磁気シールド７２ａに対応するＣｏＦｅ電極を用いた。下地層１１には、厚さが３ｎｍ（ナノメートル）Ｔａ膜と、厚さが２ｎｍのＣｕ膜と、を積層した積層膜を用いた。第１磁性層１０には、Ｃｏ膜とＮｉ膜とを交互に積層した人工格子膜を用いた。この人工格子膜の全体の厚さは８ｎｍである。中間層３０には、厚さが２ｎｍのＣｕ膜を用いた。第２磁性層２０には、厚さが１０ｎｍのＦｅＣｏＮｉ合金膜を用いた。キャップ層２１には、厚さが５ｎｍのＲｕ膜を用いた。第２磁気シールド７２ｂに対応する上側電極には、ＮｉＦｅ膜を用いた。第１磁性層１０の磁化は固定されており、第２磁性層２０の磁化は外部磁界に応じて変化可能である。
この実験では、第１磁気シールド７２ａに対応するＣｏＦｅ電極の上に、下地層１１、第１磁性層１０、中間層３０、第２磁性層２０及びキャップ層２１の積層膜を形成し、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により、積層膜を加工して積層体７１を形成した。その後、積層体７１の上に上側電極を形成した。
このとき、上記の積層膜の加工におけるエッチング時間を変えて複数の試料を作製し、試料の磁気特性を評価した。すなわち、試料のＣｏＦｅ電極と、上側電極と、の間に電圧（印加電圧Ｖ１）を印加しつつ外部磁界Ｈｏを印加し、外部磁界Ｈｏの大きさを変化させつつ、試料の抵抗の変化ｄＲ（オーム：Ω）を測定した。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ、第１試料ＳＰ１及び第２試料ＳＰ２に対応する。第１試料ＳＰ１においては、積層膜の加工におけるエッチング時間が、第２試料ＳＰ２よりも相対的に短い。第２試料ＳＰ２においては、エッチング時間が長く、ＣｏＦｅ層がオーバーエッチングされた。第１試料ＳＰ１においては、ＣｅＦｅ層は、実質的にオーバーエッチングされていない。
図４（ａ）及び図４（ｂ）の横軸は、印加した外部磁界Ｈｏ（エルステッド：Ｏｅ）である。縦軸は、抵抗の変化ｄＲ（Ω）である。抵抗の変化ｄＲは、外部磁界Ｈｏを印加しないときの抵抗との差である。
図４（ａ）に表したように、エッチング時間が短い第１試料ＳＰ１においては、印加電圧Ｖ１（の絶対値）が、４０ｍにおいて、発振現象が観察されない。そして８０ｍＶ及び１２０ｍＶにおいて、発振現象が観察された。この発振は、スピントルクによるものである。このように、第１試料ＳＰ１においては、スピントルク発振臨界電圧は、８０ｍＶである。
図４（ｂ）に表したように、エッチング時間が長い第２試料ＳＰ２においては、印加電圧Ｖ１（の絶対値）が、４０ｍＶ〜１２０ｍＶにおいて、発振現象が明確ではない。このように、第２試料ＳＰ２においては、スピントルク発振臨界電圧は、約１２０ｍＶよりも大きい。
第２試料ＳＰ２においては、エッチング時間が長いため、ＣｏＦｅ電極の表面がオーバーエッチングされている。このオーバーエッチングにより、ＣｏＦｅ電極に含まれる元素（Ｃｏ及びＦｅ）を含む化合物が、積層体７１の側壁７１ｓ上に付着し、側壁膜４０が形成される。この例では、側壁膜４０は、Ｆｅ及びＣｏを含む酸化物層である。
このように、エッチング時間が長いと、スピントルク発振臨界電圧を２倍以上に上昇させることができることが分かった。このことは、スピントルク発振をさせないで、通電できる電流密度を２倍以上に増大できることを意味する。
積層体７１（磁気抵抗効果素子）における再生感度は、積層体７１に通電する電流密度Ｊと、面積抵抗変化率ＡｄＲと、の積に比例する。従来の磁気抵抗変化素子における電流密度Ｊの上限は、発熱により決まっていた。しかし、本願発明者の検討によると、今後の超高密度の磁気記録再生における微細素子においては、電流密度Ｊの上限は、発熱でなく、スピントルクによる発振現象で決まると考えられる。すなわち、超高密度の磁気記録再生においては、スピントルク発振が生じ、これがノイズとなり再生に悪影響を与える。このように、記録密度の向上に伴い、磁気抵抗効果素子を微細化すると、素子の抵抗を所望の値に維持するために面積抵抗を下げる必要がある。面積抵抗が下がると再生感度向上のために電流密度をアップして、スピントルク起因の磁気ノイズが発生する。このため、微細素子においてスピントルク発振を抑制する新たな構成が望まれる。
実施形態は、スピントルク発振を抑制するという新たな課題を解決するものである。そして、上記で説明した実験結果から新たに見出された現象を、この課題の解決に適用する。
すなわち、積層体７１の側壁７１ｓの少なくとも一部を覆い、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含む側壁膜４０を設ける。これにより、積層体７１におけるスピントルク発振が抑制できる。これにより、電流密度Ｊを増大でき、感度を向上できる。
側壁膜４０は、積層体７１に適切に電流を流すために、非導電性である。側壁膜４０は、実質的に絶縁性である。一方、第１磁性層１０及び第２磁性層２０は、導電性である。すなわち、側壁膜４０は、第１磁性層１０の組成とは異なり、第２磁性層２０の組成とは異なる組成を有する。
このように、積層体７１の側壁７１ｓに、磁性元素を含む化合物層（側壁膜４０）が付着すると、スピントルク発振臨界電圧が上昇することが分かった。この現象は、第１磁性層１０及び第２磁性層２０の実効的なダンピングが増大したことに起因すると考えられる。
以下、磁気子ヘッド１１０の構成の例について説明する。
下地層１１には、例えば、Ｔａ、ＲｕまたはＣｕなどの非磁性金属が用いられる。下地層１１には、複数の材料の層を積層した構成を有しても良い。下地層１１は、例えば、Ｔａ膜とＣｕ膜との積層膜を用いることができる。
第１磁性層１０及び第２磁性層２０には、例えば、ホイスラー系合金（ＣｏＦｅＡｌＳｉまたはＣｏＦｅＭｎＧｅなど）を用いることができる。ホイスラー系合金は、大きな磁気抵抗効果を有する。第１磁性層１０及び第２磁性層２０には、ＦｅＣｏＸ合金（Ｘは、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｉ及びＡｌの少なくともいずれかなど）を用いることができる。軟磁気特性が不十分な場合には、上記の材料の層に、例えばＮｉＦｅ層を積層した構成を用いても良い。
中間層３０には、例えば、Ｃｕなどの金属層、または、ＭｇＯなどの絶縁層を用いることができる。中間層３０には、絶縁層中に、磁性金属（例えばＦｅＣｏ合金など）の微細導電領域を設けた構造を適用できる。中間層３０には、絶縁層中に非磁性金属（例えばＣｕなど）の微細導電領域を設けた構造を適用できる。
キャップ層２１には、例えば、Ｔａ、ＲｕまたはＣｕなどの非磁性金属が用いられる。
第１磁性層１０における磁化のトラック幅方向成分（Ｙ軸成分）の方向は、第２磁性層２０における磁化のトラック幅方向成分（Ｙ軸成分）の方向と、逆方向である。第１磁性層１０及び第２磁性層２０を微細パターン化すると、必然的に、ある程度の逆方向に磁化配列する静磁気結合が生じる。もし、この必然的な静磁気結合が不十分な場合には、中間層３０として、約１ｎｍの厚さのＣｕ層を用いることで、逆方向の磁化配列を強くすることができる。
側壁膜４０には、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかの元素を含む化合物が用いられる。側壁膜４０は、第１磁性層１０及び第２磁性層２０とは異なる組成を有する。側壁膜４０の厚さは、例えば、１原子層の厚さ以上５ｎｍ以下である。側壁膜４０は、例えば、積層体７１をエッチングによりパターニングする時に、第１磁気シールド７２ａをオーバーエッチングすることにより形成することができる。
第１磁気シールド７２ａの表面層として、例えばＦｅＣｏ合金を用いる。これにより、積層体７１の側壁７１ｓにＦｅまたはＣｏを含む化合物が再付着する。第１磁気シールド７２ａにはオーバーエッチングに伴い、凸部７３が形成される。凸部７３の側壁上にも、側壁膜４０が形成される。側壁膜４０のうちで凸部７３の側壁上に形成された部分もスピントルク発振の抑制効果を有する。
第１磁気シールド７２ａのうちの凸部７３以外の部分（第１磁気シールド７２ａの主領域となる）には、例えば、ＮｉＦｅ合金が用いられる。ＮｉＦｅ合金を用いることで、磁気シールド効果が高まる。このため、凸部７３のＦｅＣｏ領域は小さい（薄い）ことが好ましい。
側壁膜４０は、酸素、窒素及び炭素の少なくともいずれかをさらに含む。これらの元素は、例えば、パターニングの際にマスク材として用いられるレジスト材料に起因する。また、エッチング時に窒素ガスを含むガスを用いることで、側壁膜４０に窒素を含有させることができる。側壁膜４０が、酸素、窒素及び炭素の少なくともいずれかを含むことで、側壁膜４０の抵抗は、積層体７１の抵抗よりも高くなる。これにより、積層体７１に通電する電流の、側壁膜４０へのリークが低減される。
裏側側壁膜４１は、側壁膜４０と同様の方法により形成できる。ただし、トラック幅方向端に設けられる側壁膜４０で充分な効果が得られる場合には、裏側側壁膜４１は、省略しても良い。
第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂにより、積層体７１に、膜面垂直方向にセンス電流を通電する。媒体磁界による積層体７１の抵抗変化を出力電圧の変化として検出する。これにより、再生信号を得る。第１磁気シールド７２ａと第２磁気シールド７２ｂとの間に積層体７１を配置することにより、微細な記録ビットの再生が可能になる。
既に説明したように、第２磁気シールド７２ｂに、上側部分７２ｆと対向部分７２ｓとを設けることができる。そして、上側部分７２ｆと対向部分７２ｓとの間に、Ｒｕ層２３を設けることができる。Ｒｕ層２３により反強磁性結合を得ることができる。上側部分７２ｆの磁化の向きは、対向部分７２ｓの磁化の向きに対して反平行に配列する。
例えば、Ｒｕ層２３の挿入位置を、中間層３０と同じレベルにする。すなわち、Ｒｕ層２３を、Ｚ軸に対して平行な平面に投影したときに中間層３０と重なる位置に配置する。これにより、上側部分７２ｆから第２磁性層２０にバイアス磁界が印加され、対向部分７２ｓから第１磁性層１０にバイアス磁界が印加される。すなわち、第１磁性層１０の磁化の方向が、第２磁性層２０の磁化の方向に対して反対方向となるようなバイアス磁界が印加される。これにより、第１磁性層１０の磁化及び第２磁性層２０の磁化の、トラック幅方向成分が安定化する。
Ｒｕ層２３は、必要に応じて設けられ、省略しても良い。対向部分７２ｓと積層体７１との間には、Ａｌ２Ｏ３などの極薄絶縁層を設けることが好ましい。これにより、積層体７１へセンス電流をより集中することができる。対向部分７２ｓは、磁気シールドとし機能し、隣接記録トラックにより生じる磁気ノイズ信号を低減する効果を有する。
ハードバイアス膜５０は、磁気記録媒体８０から離れた、積層体７１の後ろ側に配置される。ハードバイアス膜５０と積層体７１との間には、絶縁領域が配置される。ハードバイアス膜５０の磁化の方向は、例えばＺ軸方向である。ハードバイアス膜５０からのバイアス磁界を適切に設定することにより、第１磁性層１０の磁化及び第２磁性層２０の磁化を、Ｚ軸方向に対して約４５度の角度に傾けることができる。
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図５（ａ）は、積層体７１へハードバイアス磁界が印加されていない状態に対応し、図５（ｂ）は、ハードバイアス磁界が印加されている状態に対応する。これらのグラフの横軸は、磁気記録媒体８０の媒体磁界Ｈである。縦軸は、積層体７１の抵抗Ｒである。
図５（ａ）に表したように、ハードバイアス磁界が印加されていない場合、媒体磁界Ｈが０のとき、第１磁性層１０の磁化は、第２磁性層２０の磁化に対して実質的に反対方向に配列する。このとき、抵抗Ｒは最大になる。正と負との媒体磁界信号Ｗｓの両方において、抵抗Ｒが減少してしまう。このため、再生信号Ｒｓにおいては、正負の媒体磁界Ｈに応じて、抵抗増大、減少の線形応答が得られない。また、再生信号Ｒｓの出力も小さい。
これに対して、図５（ｂ）に表したように、ハードバイアス磁界を適正に設定することにより、再生信号Ｒｓにおいて線形応答が得られ、再生信号Ｒｓの出力も大きくできる。
ハードバイアス膜５０には、ＣｏＰｔなどのＣｏ系合金、または、規則化ＦｅＰｔ合金などを用いることができる。ハードバイアス膜５０には、ＩｒＭｎ膜とＦｅＣｏ膜との積層構造を用いることができる。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図６（ａ）は、実施形態に係る磁気ヘッド１１０の特性に対応する。図６（ｂ）は、参考例の磁気ヘッド１１９の特性に対応する。磁気ヘッド１１９においては、側壁膜４０が設けられていない。磁気ヘッド１１９は、例えば、積層体７１の加工の際のエッチング時間が短く、第１磁気シールド７２ａがオーバーエッチングされていない場合に対応する。これらの図の横軸は、媒体磁界Ｈである。縦軸は、積層体７１の抵抗Ｒである。抵抗Ｒは、再生信号に対応する。
図６（ｂ）に表したように、側壁膜４０を設けない磁気ヘッド１１９においては、一定以上の媒体磁界Ｈが加わると、再生信号にノイズが発生する。このノイズは、スピントルク発振に起因する。従来は、ノイズを抑制するために、センス電流密度を下げてスピントルク発振を抑制する。しかしながら、センス電流密度を低下させると、感度が低下する。
これに対して、実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、側壁膜４０によりスピントルク発振が抑制され、ノイズの発生も抑制される。その結果、センス電流密度が高くてもスピントルク発振が抑制され、高ＳＮ比の再生が可能となる。このように、実施形態によれば、高感度の磁気ヘッドが提供できる。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
図７（ａ）は、再生部７０を媒体対向面７０ｓから見たときの平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ１−Ａ２線断面を例示する模式的断面図である。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に表したように、実施形態に係る磁気ヘッド１１１においては、第１磁気シールド７２ａの積層体７１に対向しない面上に、被覆膜４２が設けられている。磁気ヘッド１１１においても、積層体７１の側壁を覆う側壁膜４０が設けられている。また、裏側側壁膜４１が設けられている。被覆膜４２は、側壁膜４０及び裏側側壁膜４１と連続しており、一体的である。これ以外は、磁気ヘッド１１１と同様なので説明を省略する。
磁気ヘッド１１１においては、例えば、積層体７１となる膜を加工して積層体７１を形成した後に、露出した第１磁気シールド７２ａの上面、及び、積層体７１の側壁７１ｓを覆うように、側壁膜４０、裏側側壁膜４１及び被覆膜４２となる膜を成膜する。この膜は、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含み、第１磁性層１０の組成とは異なり第２磁性層２０の組成とは異なる膜である。
磁気ヘッド１１１においても、高感度の磁気ヘッドが提供できる。
側壁膜４０、裏側側壁膜４１及び被覆膜４２となる膜は、積層体７１を加工する工程と、第２磁気シールド７２ｂ及びハードバイアス膜５０を形成する工程と、の間の任意の段階で形成される。側壁膜４０、裏側側壁膜４１及び被覆膜４２となる膜は、積層体７１の上面（第２磁気シールド７２ｂに対向する面）上にも形成される。この部分の膜は、側壁膜４０が残存する条件を用いた処理により、除去できる。
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
図８（ａ）は、再生部７０を媒体対向面７０ｓから見たときの平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ１−Ａ２線断面を例示する模式的断面図である。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に表したように、本実施形態に係る磁気ヘッド１１２においては、積層体７１は、反強磁性層１２をさらに含む。反強磁性層１２と中間層３０との間に第１磁性層１０が配置される。すなわち、下地層１１と第１磁性層１０との間に反強磁性層１２が配置される。この例では、Ｒｕ層２３は設けられていない。これ以外は、磁気ヘッド１１０と同様なので説明を省略する。
この例では、第１磁性層１０を磁化固定層として用いる。磁化固定層においては、磁化の方向が実質的に固定されている。第２磁性層２０を磁化フリー層として用いる。磁化フリー層においては、磁化の方向は可変である。反強磁性層１２は、第１磁性層１０の磁化を固定させる。反強磁性層１２には、例えば、ＩｒＭｎなどが用いられる。第１磁性層１０は、例えば、磁性層（ＦｅＣｏ系合金など）／Ｒｕ層／磁性層（ＦｅＣｏ系合金など）の積層構成を有することが好ましい。磁気ヘッド１１２においては、反強磁性層１２を設けることで、上記のＲｕ層２３を省略できる。
磁気ヘッド１１２においても側壁膜４０により、スピントルク発振を抑制でき、高感度の磁気ヘッドを提供できる。
図９は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を例示するフローチャート図である。
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図９及び図１０（ａ）に表したように、本製造方法においては、積層膜７１ｆを第１磁気シールド７２ａの上に形成する（ステップＳ１１０）。積層膜７１ｆは、積層体７１となる。積層体７１は、第１磁性層１０と、第２磁性層２０と、第１磁性層１０と第２磁性層２０との間に設けられた中間層３０と、を含む。この例では、第１磁気シールド７２ａの上に、下地層１１となる下地膜１１ｆを形成し、下地膜１１ｆの上に、第１磁性層１０となる第１磁性膜１０ｆを形成し、第１磁性膜１０ｆの上に、中間層３０となる中間膜３０ｆを形成し、中間膜３０ｆの上に、第２磁性層２０となる第２磁性膜２０ｆを形成し、第２磁性膜２０ｆの上にキャップ層２１となるキャップ膜２１ｆを形成する。第１磁気シールド７２ａは、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含む。
図９に表したように、積層体７１と側壁膜４０を形成する（ステップＳ１２０）。
例えば、図１０（ｂ）に表したように、積層膜７１ｆの上に、所定の形状を有するマスク材４５を形成する。マスク材４５をマスクにして、積層膜７１ｆの一部をエッチングにより除去して積層体７１を形成する。
さらに、図１０（ｃ）に表したように、第１磁気シールド７２ａをオーバーエッチングして、第１磁気シールド７２ａに含まれる材料を積層体７１の側壁７１ｓに付着させて、側壁膜４０を形成する。側壁膜４０は、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含み、第１磁性層１０の組成とは異なり第２磁性層２０の組成とは異なる組成を有する。
この後、積層体７１の上に第２磁気シールド７２ｂを形成して、再生部を形成する。再生部は、磁気記録媒体に記録された媒体磁界を検出する。
この方法により、制御性良く、生産性良く、側壁膜４０を形成できる。本製造方法によれば、高感度の磁気ヘッドの製造方法が提供できる。
また、以下の方法を採用しても良い。ステップＳ１１０を実施して積層膜７１ｆを形成する。この後、積層膜７１ｆの一部をエッチングにより除去して積層体７１を形成しつつ、積層膜７１ｆに含まれる材料を積層体７１の側壁７１ｓに付着させて、側壁膜４０を形成しても良い。
（第３の実施の形態）
上記で説明した第１の実施形態に係る磁気ヘッドは、例えば、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ、磁気記録再生装置に搭載することができる。なお、実施形態に係る磁気記録再生装置は、再生機能のみを有することもできるし、記録機能と再生機能の両方を有することもできる。
図１１は、第３の実施形態に係る磁気記録再生装置の構成を例示する模式的斜視図である。
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第３の実施形態に係る磁気記録装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
図１１に表したように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ４に装着される。記録用媒体ディスク１８０は、図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。このモータは、例えば図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する。本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えても良い。
記録用媒体ディスク１８０に格納される情報の記録再生が、ヘッドスライダ３により行われる。ヘッドスライダ３は、既に例示した構成を有する。ヘッドスライダ３は、サスペンション１５４の先端に取り付けられている。サスペンション１５４は、薄膜状である。ヘッドスライダ３の先端付近に、例えば、既に説明した実施形態に係る磁気ヘッド（例えば磁気ヘッド１１０〜１１２）のいずれか、または、その変形が搭載される。
記録用媒体ディスク１８０が回転すると、ヘッドスライダ３は、記録用媒体ディスク１８０の表面の上方に保持される。すなわち、サスペンション１５４による押し付け圧力と、ヘッドスライダ３の媒体対向面（ＡＢＳ）で発生する圧力と、がつりあう。これにより、ヘッドスライダ３の媒体対向面と、記録用媒体ディスク１８０の表面と、の距離は、所定の値に保持される。実施形態において、ヘッドスライダ３が記録用媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」を用いても良い。
サスペンション１５４は、アクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５は、例えば、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有する。アクチュエータアーム１５５の他端には、ボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、例えば、リニアモータの一種である。ボイスコイルモータ１５６は、例えば、図示しない駆動コイル及び磁気回路を含むことができる。駆動コイルは、例えば、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻かれる。磁気回路は、例えば、図示しない永久磁石及び対向ヨークを含むことができる。永久磁石及び対向ヨークは、互いに対向し、これらの間に駆動コイルが配置される。
アクチュエータアーム１５５は、例えば、図示しないボールベアリングによって保持される。ボールベアリングは、例えば、軸受部１５７の上下の２箇所に設けられる。アクチュエータアーム１５５は、ボイスコイルモータ１５６により、回転摺動が自在にできる。その結果、磁気ヘッドは、記録用媒体ディスク１８０の任意の位置に移動できる。
図１２（ａ）は、磁気記録再生装置の一部の構成を例示しており、ヘッドスタックアセンブリ１６０の拡大斜視図である。
また、図１２（ｂ）は、ヘッドスタックアセンブリ１６０の一部となる磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ：ＨＧＡ）１５８を例示する斜視図である。
図１２（ａ）に表したように、ヘッドスタックアセンブリ１６０は、軸受部１５７と、ヘッドジンバルアセンブリ１５８と、支持フレーム１６１と、を含む。ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延びる。支持フレーム１６１は、軸受部１５７からＨＧＡとは反対方向に延びる。支持フレーム１６１は、ボイスコイルモータのコイル１６２を支持する。
図１２（ｂ）に示したように、ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、アクチュエータアーム１５５とサスペンション１５４とを含む。アクチュエータアーム１５５は、軸受部１５７から延びる。サスペンション１５４は、アクチュエータアーム１５５から延びる。
サスペンション１５４の先端には、ヘッドスライダ３が取り付けられている。そして、ヘッドスライダ３には、実施形態に係る磁気ヘッドのいずれか、または、その変形が搭載される。
すなわち、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ）１５８は、実施形態に係る磁気ヘッドと、磁気ヘッドが搭載されたヘッドスライダ３と、ヘッドスライダ３を一端に搭載するサスペンション１５４と、サスペンション１５４の他端に接続されたアクチュエータアーム１５５と、を備える。
サスペンション１５４は、信号の書き込み及び読み取り用、及び、浮上量調整のためのヒーター用などのためのリード線（図示しない）を有する。これらのリード線と、ヘッドスライダ３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極と、が電気的に接続される。
また、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部１９０が設けられる。
信号処理部１９０は、例えば、図１１に例示した磁気記録再生装置１５０の図面中の背面側に設けられる。信号処理部１９０の入出力線は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の電極パッドに接続され、磁気ヘッドと電気的に結合される。
すなわち、信号処理部１９０は、磁気ヘッドに電気的に接続される。
磁気記録媒体８０に記録された媒体磁界に応じた、磁気ヘッドの積層体７１の抵抗の変化は、例えば、信号処理部１９０により検出される。
このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、上記の実施形態に係る磁気ヘッドと、磁気記録媒体と磁気ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で相対的に移動可能とした可動部と、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所定の記録位置に位置合わせする位置制御部と、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を備える。
すなわち、上記の磁気記録媒体８０として、記録用媒体ディスク１８０が用いられる。 上記の可動部は、ヘッドスライダ３を含むことができる。
また、上記の位置制御部は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８を含むことができる。
このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリと、磁気ヘッドアセンブリに搭載された磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部１９０と、を備える。
本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０によれば、上記の実施形態に係る磁気ヘッドを用いることで、高感度の再生が可能になる。
実施形態によれば、高感度の磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気ヘッドの製造方法が提供される。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気ヘッドに含まれる再生部、積層体、第１磁性層、第２磁性層、中間層、下地層、キャップ層、側壁膜、第１磁気シールド、第２磁気シールド及び書き込み部など、並びに、磁気ヘッドアセンブリに含まれるヘッドスライダ、サスペンション及びアクチュエータアーム、並びに、磁気記録再生装置に含まれる磁気記録媒体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。例えば、上記実施形態の中で説明した材料、組成、膜厚なども一例であり、種々の選択が可能である。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気ヘッドの製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気ヘッドの製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
３…ヘッドスライダ、 ３Ａ…空気流入側、 ３Ｂ…空気流出側、 ４…スピンドルモータ、 １０…第１磁性層、 １０ｆ…第１磁性膜、 １１…下地層、 １１ｆ…下地膜、 １２…反強磁性層、 ２０…第２磁性層、 ２０ｆ…第２磁性膜、 ２１…キャップ層、 ２１ｆ…キャップ膜、 ２３…Ｒｕ層、 ３０…中間層、 ３０ｆ…中間膜、 ４０…側壁膜、 ４１…裏側側壁膜、 ４２…被覆膜、 ４５…マスク材、 ５０…ハードバイアス膜、 ５１…絶縁層、 ６０…書き込み部（書き込みヘッド部）、 ６１…主磁極、 ６２…書き込み部リターンパス、 ６３…スピントルク発振子、 ７０…再生部（再生ヘッド部）、 ７０ｓ…媒体対向面、 ７１…積層体、 ７１ｆ…積層膜、 ７１ｓ…側壁、 ７２ａ…第１磁気シールド、 ７２ｂ…第２磁気シールド、 ７２ｆ…上側部分、 ７２ｓ…対向部分、 ７３…凸部、 ８０…磁気記録媒体、 ８０ｈ…媒体磁界、 ８１…磁気記録層、 ８２…媒体基板、 ８３…磁化、 ８５…媒体移動方向、 １１０〜１１２、１１９…磁気ヘッド、 １５０…磁気記録再生装置、 １５４…サスペンション、 １５５…アクチュエータアーム、 １５６…ボイスコイルモータ、 １５７…軸受部、 １５８…ヘッドジンバルアセンブリ、 １６０…ヘッドスタックアセンブリ、 １６１…支持フレーム、 １６２…コイル、 １８０…記録用媒体ディスク、 １９０…信号処理部、 Ａ…矢印、 Ｈ…媒体磁界、 Ｈｏ…外部磁界、 Ｒ…抵抗、 Ｒｓ…再生信号、 ＳＰ１、ＳＰ２…第１、第２試料、 Ｖ１…印加電圧、 Ｗｓ…媒体磁界信号、 ｄＲ…抵抗の変化

Claims (7)

  1. 磁気記録媒体に記録された媒体磁界を検出する再生部を備え、
    前記再生部は、
    第１磁気シールドと、
    第２磁気シールドと、
    第１磁気シールドと前記第２磁気シールドとの間に設けられた積層体であって、第１磁性層と、前記第２磁性層と、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、を含む積層体と、
    前記積層体の側壁の少なくとも一部を覆い、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含み前記第１磁性層の組成とは異なり前記第２磁性層の組成とは異なる組成を有する側壁膜と、
    を含む磁気ヘッド。
  2. 前記側壁膜は、酸素、窒素及び炭素の少なくともいずれかを含む請求項１記載の磁気ヘッド。
  3. 前記第１磁性層の磁化の方向及び前記第２磁性層の磁化の方向は、前記媒体磁界に応じて変化する請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
  4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
    前記磁気ヘッドを一端に搭載するサスペンションと、
    前記サスペンションの他端に接続されたアクチュエータアームと、
    を備えた磁気ヘッドアセンブリ。
  5. 請求項４記載の磁気ヘッドアセンブリと、
    前記磁気ヘッドアセンブリに搭載された前記磁気ヘッドを用いて情報が再生される前記磁気記録媒体と、
    を備えた磁気記録再生装置。
  6. 第１磁性層と、第２磁性層と、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、を含む積層体となる積層膜を、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含む第１磁気シールドの上に形成し、
    前記積層膜の一部をエッチングにより除去して前記積層体を形成し、
    前記第１磁気シールドをオーバーエッチングして前記第１磁気シールドに含まれる材料を前記積層体の側壁に付着させて、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含み前記第１磁性層の組成とは異なり前記第２磁性層の組成とは異なる組成を有する側壁膜を形成し、
    前記積層体の上に第２磁気シールドを形成して、磁気記録媒体に記録された媒体磁界を検出する再生部を形成する工程を備えた磁気ヘッドの製造方法。
  7. 第１磁性層と、第２磁性層と、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、を含む積層体となる積層膜を第１磁気シールドの上に形成し、
    前記積層膜の一部をエッチングにより除去して前記積層体を形成しつつ、前記積層膜に含まれる材料を前記積層体の側壁に付着させて、Ｆｅ及びＣｏの少なくともいずれかを含み前記第１磁性層の組成とは異なり前記第２磁性層の組成とは異なる組成を有する側壁膜を形成し、
    前記積層体の上に第２磁気シールドを形成して、磁気記録媒体に記録された媒体磁界を検出する再生部を形成する工程を備えた磁気ヘッドの製造方法。
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