JP2023030363A - 磁気ヘッド、及びその製造方法、磁気記録再生装置、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気記録媒体との接触による磁気ヘッドの損傷を低減する。【解決手段】 実施形態に係る磁気ヘッドは保護層を有し、保護層は、素子部が磁気記録素子部であるとき、磁気記録素子突出部上の第１領域及び磁気記録素子シールド部上の第２領域を含み、第１領域と第２領域は同一平面であるか、または第２領域よりも第１領域の方が窪んでおり、素子部が磁気再生素子部であるとき、磁気再生素子突出部上の第３領域及び磁気再生素子シールド部上の第４領域を含み、第３領域と第４領域は同一平面であるか、または第４領域よりも第３領域の方が窪んでいる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、磁気ヘッド、及びその製造方法、磁気記録再生装置、及びその製造方法に関する。

磁気ディスク装置（ＨＤＤ）の磁気ヘッドの磁気記録再生素子は、材質および構造上の特徴から、その周囲にあるシールド部に対して、磁気ディスクに近づく方向に突出しており、その突出量は約１ｎｍ弱である。

ＨＤＤの磁気ヘッドの浮上量は、なるべく低い方が、記録密度が高くなることから、磁気記録再生素子部分を、ＤＦＨ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｌｙｉｎｇ Ｈｅｉｇｈｔ）技術等により、熱膨張で媒体側に突き出させ、一度磁気ディスクに接触させ（タッチダウン）、そこから所望のすきまを引き戻す（バックオフ）ことで一定に保っている。しかしながら、このタッチダウン動作時に磁気記録再生素子部が磁気ディスクに接触することでダメージを受けてしまうことがある。また、突出している磁気記録再生素子部は、磁気ヘッドと磁気ディスクの隙間がより狭いため、例えば突発的な磁気ヘッドの変動などが生じると、磁気ディスクに接触してダメージを受けやすく、記録再生能力が低下してしまうこともある。それでも、磁気ディスクの記録密度が低い場合には、磁気記録再生素子突出部と磁気ディスクの接触による多少のダメージは装置全体の性能や信頼性にそれほど影響しなかったが、近年、記録密度が上がることにより磁気記録再生素子が小型化され、接触ダメージが大きく影響する傾向がある。
このため、磁気ヘッドのダメージを低減させ、磁気ヘッドおよびそれを搭載する磁気記録再生装置の動作信頼性を確保することが求められている。

米国特許第６０３８１０１号明細書

本発明の実施形態は、磁気記録媒体との接触による磁気ヘッドの損傷を低減することを目的とする。

実施形態によれば、 磁気記録媒体上に浮上させて磁気情報を記録または再生する磁気ヘッドであって、
浮上したときに前記磁気記録媒体と対向する浮上面側に、磁気記録素子部または磁気再生素子部のうち少なくとも一方の素子部と、前記素子部を保護する保護層とを含み、
前記磁気記録素子部は、磁気記録素子、前記磁気記録素子から突出した磁気記録素子突出部、及び前記磁気記録素子突出部を囲う磁気記録素子シールド部を含み、
前記磁気再生素子部は、磁気再生素子、前記磁気再生素子から突出した磁気再生素子突出部、及び前記磁気再生素子突出部を囲う磁気再生素子シールド部を含み、
前記保護層は、前記素子部が前記磁気記録素子部であるとき、前記磁気記録素子突出部上の第１領域及び前記磁気記録素子シールド部上の第２領域を含み、あるいは前記素子部が前記磁気再生素子部であるとき、前記磁気再生素子突出部上の第３領域及び前記磁気再生素子シールド部上の第４領域を含み、
前記第１領域と前記第２領域は同一平面であるか、または前記第２領域よりも前記第１領域の方が窪んでおり、
前記第３領域と前記第４領域は同一平面であるか、または前記第４領域よりも前記第３領域の方が窪んでいることを特徴とする磁気ヘッドが提供される。

第２実施形態に係る磁気記録再生装置を表す模式図である。 磁気ヘッドおよびサスペンションを示す側面図である。 磁気ヘッドのヘッド部および磁気ディスクを拡大して示す断面図である。 記録ヘッドのライトギャップ周辺を模式的に示す斜視図である。 図４の記録ヘッドの一部を拡大し、浮上面側からみた様子を表す模式図である。 浮上面において磁気記録素子及び磁気再生素子が突出している様子を表すグラフ図である。 加工前の磁気ヘッドの磁気記録素子部周辺を模式的に表す図である。 加工後の磁気ヘッドの磁気記録素子部周辺を模式的に表す図である。 加工前の磁気ヘッドの変形例の磁気記録素子部周辺を拡大した模式図である。 実施形態に係る加工後の磁気ヘッドの変形例の磁気記録素子部周辺を拡大した図である。 実施形態に係る加工後の磁気ヘッドの他の変形例の磁気記録素子部周辺を拡大した図である。 第３実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を表すフロー図である。 第４実施形態に係る磁気記録再生装置の製造方法を表すフロー図である。 磁気ヘッドに印加するＤＦＨパワー印加量とタッチダウンパワー変化量の関係を表すグラフ図である。 実施形態に使用される磁気記録媒体の一例を表す模式図である。 削り部の形状の一例を表す模式図である。 削り部の形状の他の一例を表す模式図である。 削り部の形状の他の一例を表す模式図である。 加工前の磁気ヘッドの再生記録素子部周辺を模式的に表す図である。 加工後の磁気ヘッドの再生記録素子部周辺を模式的に表す図である。

第１実施形態に係る磁気ヘッドは、磁気記録媒体上に浮上させて磁気情報を記録または再生する磁気ヘッドであって、浮上したときに磁気記録媒体と対向する浮上面側に、磁気記録素子部及び／または磁気再生素子部からなる素子部と、素子部を保護する保護層とを含む。
磁気記録素子部は、磁気記録素子、磁気記録素子から突出した磁気記録素子突出部、及び磁気記録素子突出部を囲う磁気記録素子シールド部を含む。磁気再生素子部は、磁気再生素子、磁気再生素子から突出した磁気再生素子突出部、及び磁気再生素子突出部を囲う磁気再生素子シールド部を含む。
保護層は、素子部が磁気記録素子部であるとき、磁気記録素子突出部上の第１領域及び磁気記録素子シールド部上の第２領域を含み、素子部が磁気再生素子部であるとき、磁気再生素子突出部上の第３領域及び磁気再生素子シールド部上の第４領域を含む。

また、保護層は、素子部が磁気記録素子部であるとき、（１）第１領域と第２領域は同一平面であるか、または第２領域よりも第１領域の方が窪んでおり、素子部が磁気再生素子部であるとき、（２）第３領域と第４領域は同一平面であるか、または第４領域よりも第３領域の方が窪んでいる。素子部が磁気記録素子部と磁気再生素子部の両方を含むとき、保護層は（１）または（２）の少なくとも一方の形状を有することができる。

第２実施形態に係る磁気記録再生装置は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置である。
実施形態に係る磁気ヘッドを用いると、磁気ヘッドの保護層の厚さを調整することにより、磁気記録媒体との接触による磁気ヘッドの損傷を低減することができる。タッチダウン時や動作時における、磁気記録再生素子突出部と磁気記録媒体との接触によるダメージが、装置性能や信頼性におよぼす影響を低減すると、装置性能の確保及び信頼性の確保が可能となる。

以下、図面を参照し、実施形態をより詳細に説明する。

まず、図１を参照し、第１実施形態に係る磁気ヘッド、及びこの磁気ヘッドを備えた第２実施形態に係る磁気記録再生装置としてのディスクドライブの構成を説明する。ここでは、素子部として、磁気記録素子部及び磁気再生素子部の両方の構成を有する磁気記録再生素子部を用いた磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を示す。図１に示す磁気記録再生装置であるディスクドライブの構成は、後述する第２から第６の各実施例にも適用される。

図１は、第２実施形態に係る磁気記録再生装置を表す模式図である。
図１に示すように、磁気ディスクドライブ１００は、磁気記録媒体として例えば垂直磁気記録用磁気ディスク（以下単にディスクと表記する）１、及び後述する磁束制御層を有する磁気ヘッド１０が組み込まれた垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置である。
ディスク１は、スピンドルモータ（ＳＰＭ）２に固定されて、回転運動するように取り付けられている。磁気ヘッド１０は、アクチュエータ３に搭載されており、ディスク１上の半径方向に移動するように構成されている。アクチュエータ３は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４により回転駆動する。磁気ヘッド１０は記録（ライト）ヘッド（磁気記録素子部）５８及び再生(リード)ヘッド（磁気再生素子部）５４を有する。

さらに、ディスクドライブは、ヘッドアンプ集積回路（以下、ヘッドアンプＩＣと表記する）１１と、リード／ライトチャネル（Ｒ／Ｗチャネル）１２と、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）１３と、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１４と、ドライバＩＣ１６と、メモリ１７とを有する。Ｒ／Ｗチャネル１２、ＨＤＣ１３及びＭＰＵ１４は、１チップの集積回路からなるコントローラ１５に組み込まれている。

ヘッドアンプＩＣ１１は、後述するように、磁束制御層であるスピントルク発振子（Ｓｐｉｎ－Ｔｏｒｑｕｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：ＳＴＯ）を駆動するための回路群を含む。以下、スピントルク発振子をＳＴＯと表記する。さらに、ヘッドアンプＩＣ１１は、Ｒ／Ｗチャネル１２から供給されるライトデータに応じた記録信号（ライト電流）を記録ヘッド５８に供給するドライバを含む。また、ヘッドアンプＩＣ１１は、再生ヘッド５４から出力されたリード信号を増幅して、Ｒ／Ｗチャネル１２に伝送するリードアンプを含む。

Ｒ／Ｗチャネル１２は、リード／ライトデータの信号処理回路である。ＨＤＣ１３は、ディスクドライブとホスト１８とのインターフェースを構成し、リード／ライトデータの転送制御を実行する。
ＭＰＵ１４は、ディスクドライブの主制御部であり、リード／ライト動作の制御および磁気ヘッド１０の位置決めに必要なサーボ制御を実行する。さらに、ＭＰＵ１４は、本実施形態に関するＳＴＯの通電制御を実行する。メモリ１７は、ＤＲＡＭからなるバッファメモリ及びフラッシュメモリなどを含む。

図２は、磁気ヘッドおよびサスペンションを示す側面図である。
図２に示すように、各磁気ヘッド１０は、浮上型のヘッドとして構成され、ほぼ直方体形状のスライダ４２とこのスライダ４２の流出端（トレーリング端）に設けられた記録再生用のヘッド部４４とを有している。磁気ヘッド１０は、サスペンション３４の先端部に設けられたジンバルばね４１に固定されている。各磁気ヘッド１０は、サスペンション３４の弾性により、磁気ディスク１の表面に向かうヘッド荷重Ｌが印加されている。図２に示すように、各磁気ヘッド１０は、サスペンション３４およびアーム３２上に固定された配線部材（フレキシャ）３５を介してヘッドアンプＩＣ１１およびＨＤＣ１３に接続される。

次に、磁気ディスク１および磁気ヘッド１０の構成について詳細に説明する。
図３は、磁気ヘッド１０のヘッド部４４および磁気ディスク１を拡大して示す断面図である。
図２及び図３に示すように、磁気ディスク１は、例えば、直径約３．５インチ（約９ｃｍ）、厚さ約０．８ｍｍの円板状に形成され非磁性体からなる基板１０１を有している。基板１０１の各表面には、下地層として軟磁気特性を示す材料からなる厚さ約２０～３０ｎｍの軟磁性層１０２と、その上層部に、ディスク面に対して垂直方向に磁気異方性を有する厚さ約１０～２０ｎｍの磁気記録層１０３と、その上層部に厚さ約１～２ｎｍの保護層１０４とが順に積層されている。

磁気ヘッド１０のスライダ４２の本体は、例えば、アルミナとチタンカーバイドの焼結体（ＡｌＴｉＣ）で形成され、ヘッド部４４は、薄膜を積層することにより形成されている。スライダ４２は、磁気ディスク１の表面に対向する矩形状のディスク対向面（空気支持面（ＡＢＳ））４３を有している。スライダ４２は、磁気ディスク１の回転によってディスク表面とＡＢＳ４３との間に生じる空気流Ｃにより浮上する。空気流Ｃの方向は、磁気ディスク１の回転方向Ｂと一致している。スライダ４２は、磁気ディスク１の表面に対し、ＡＢＳ４３の長手方向が空気流Ｃの方向とほぼ一致するように配置されている。

スライダ４２は、空気流Ｃの流入側に位置するリーディング端４２ａおよび空気流Ｃの流出側に位置するトレーリング端４２ｂを有している。スライダ４２のＡＢＳ４３には、図示しないリーディングステップ、トレーリングステップ、サイドステップ、負圧キャビティ等が形成されている。
図３に示すように、ヘッド部４４は、スライダ４２のトレーリング端４２ｂに設けられ、薄膜プロセスで形成された再生ヘッド５４および記録ヘッド（磁気記録ヘッド）５８を有し、分離型の磁気ヘッドとして形成されている。再生ヘッド５４および記録ヘッド５８は、スライダ４２のＡＢＳ４３に露出する部分を除いて、例えばアルミナなどの母材からなる保護絶縁膜７６により覆われている。保護絶縁膜７６は、ヘッド部４４の外形を構成している。

再生ヘッド５４は、磁気抵抗効果を示す磁性膜５５と、この磁性膜５５のトレーリング側およびリーディング側に磁性膜５５を挟むように配置されたシールド膜（磁気再生素子シールド部）５６、５７と、で構成されている。これら磁性膜５５の先端部５５ａ、シールド膜５６の先端部５６ａ、シールド膜５７の先端部５７ａは、スライダ４２のＡＢＳ４３に露出している。磁気再生素子の先端部５５ａは磁気ディスク方向にシールド膜の先端部５６ａ、５７ａより突出しており、その突出量は約１ｎｍ以下である。

記録ヘッド５８は、再生ヘッド５４に対して、スライダ４２のトレーリング端４２ｂ側に設けられている。
図４は、記録ヘッド５８のライトギャップＷＧ周辺を模式的に示す斜視図、図５は、図４の記録ヘッド５８の一部を拡大し、浮上面側からみた様子を表す模式図である。
図３ないし図５に示すように、記録ヘッド５８は、磁気ディスク１の表面に対して垂直方向の記録磁界を発生させる高飽和磁化材料からなる主磁極６０と、主磁極６０のトレーリング側に配置され、主磁極６０直下の軟磁性層１０２を介して効率的に磁路を閉じるために設けられた軟磁性材料からなるトレーリングシールド（補助磁極）６２と、磁気ディスク１に信号を書き込む際、主磁極６０に磁束を流すために主磁極６０およびトレーリングシールド６２を含む磁気コア（磁気回路）に巻きつくように配置された記録コイル６４ａ，６４ｂと、主磁極６０のＡＢＳ４３側の端部６０ａとトレーリングシールド６２との間のライトギャップに、かつ、ＡＢＳ４３と面一に配置された磁束制御層６５とを有している。

軟磁性材料で形成された主磁極６０は、磁気ディスク１の表面およびＡＢＳ４３に対してほぼ垂直に延びている。主磁極６０のＡＢＳ４３側の下端部は、ＡＢＳ４３に向かって先細に、かつ、トラック幅方向にロート状に絞り込まれた絞込み部６０ｂと、この絞込み部６０ｂから磁気ディスク側に延出する所定幅の端部６０ａと、を有している。端部６０ａの先端、つまり、下端は、磁気ヘッドのＡＢＳ４３に露出している。端部６０ａのトラック幅方向の幅は、磁気ディスク１におけるトラックの幅にほぼ対応している。

軟磁性材料で形成されたトレーリングシールド６２は、ほぼＬ字形状に形成されている。トレーリングシールド６２は、主磁極６０の端部６０ａにライトギャップＷＧを置いて対向する端部６２ａと、ＡＢＳ４３から離間しているとともに主磁極６０に接続される接続部（バックギャップ部）５０とを有している。接続部５０は図示しない非導電体を介して主磁極６０の上部、すなわち、ＡＢＳ４３から奥側あるいは上方に離れた上部、に接続されている。

トレーリングシールド６２の端部６２ａは、細長い矩形状に形成されている。トレーリングシールド端部６２ａの下端部６２ａ’は、スライダ４２のＡＢＳ４３に露出している。端部６２ａのリーディング側端面（主磁極側端面）６２ｂは、磁気ディスク１のトラックの幅方向に沿って延びているとともに、ＡＢＳ４３に対してトレーリング側に傾斜している。このリーディング側端面６２ｂは、主磁極６０の下端部（端部６０ａおよび絞込み部６０ｂの一部）において、主磁極６０のシールド側端面６０ｃとライトギャップＷＧを置いてほぼ平行に対向している。主磁極６０の先端部６０ａ’は、トレーリングシールド端部６２ａの下端部（磁気記録素子シールド部）６２ａ’及びヘッド部４４の下端部（磁気記録素子シールド部）４４ａより磁気ディスク１の方向に突出しており、その突出量は約１ｎｍ以下である。

図４に示すように、この記録ヘッド５８は、一例としてＭＡＭＲ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ）素子を示しており、ＭＡＭＲ素子特有のＳＴＯ（Ｓｐｉｎ Ｔｏｒｑｕｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）素子６５が前述のライトギャップの位置に配置されている。ＳＴＯ素子６５は、例えば主磁極６０側にスピン注入層６５ｃ、及びライトシールド側に発振層６５ｂを有する。スピン注入層６５ｃ及び発振層６５ｂ間には、図示しない中間層などを設けることができる。また、ライトシールド６２の主磁極６０寄りの部分にホットシードレイヤー（ＨｏｔＳＬ）部８１が設けられ、主磁極６０と同様に、ライトシールド６２に対して磁気ディスク１側に突出している。その突出量は約１ｎｍ以下である。また、図５に示すように、主磁極６０とＨｏｔＳＬ部８１は、ライトシールド６２の端部６２ａから図示しない磁気ディスクに近づく方向例えば矢印１４１に示す方向に突出している。

図６に、浮上面において磁気記録素子及び磁気再生素子が突出している様子を表すグラフ図を示す。
なお、ここでは、磁気記録素子６０（８１）及び磁気再生素子５５の突出形状に沿って形成された保護層を有する磁気ヘッドのヘッド部の浮上面の形状を計測している。各グラフ１１１，１１２，１１３は、スライダ４２を構成するＡｌＴｉＣ部材の浮上面側端部４２ｃからの距離と、磁気記録媒体１表面と浮上面４３の間隔との関係を表し、グラフ１１１はタッチダウン時、グラフ１１２はバックオフ時、グラフ１１３はＤＦＨ技術による磁気記録素子６０（８１）及び磁気再生素子５５（磁気記録再生素子）の熱膨張をＯＦＦした場合を各々示す。

浮上面側端部４２ｃからの距離が０よりも低い領域は、ＡｌＴｉＣ部材の浮上面の断面形状を表しており、浮上面側端部４２ｃからの距離が０よりも高い領域は、ヘッド部４４の浮上面の断面形状を表しており、浮上面側端部４２ｃからの距離が０のところは、ＡｌＴｉＣ部材とヘッド部４４を構成する部材例えばアルミナとの境界になっている。

図６において、突出部１１１ｃは磁気再生素子５５の突出部を示し、領域１１１ｄは、磁気再生素子５５の周囲の磁気再生素子シールド部５６ａ，５７ａを表す。図示するように、突出部１１１ｃは、磁気再生素子シールド部５６ａ，５７ａの領域１１１ｄよりも約１ｎｍ以下突出していることがわかる。また、突出部１１１ｂは磁気記録素子６０（８１）の突出部を示し、領域１１１ａは、磁気記録素子６０（８１）の周囲の磁気記録素子シールド部４４ａを表す。図示するように、突出部１１１ｂは、磁気記録素子シールド部４４ａの領域１１１ａよりも約１ｎｍ以下突出していることがわかる。

このように、磁気ディスク装置１００（ＨＤＤ）の磁気ヘッド１０に搭載されている磁気記録再生素子部５８，５４（磁気再生素子：リーダーおよび磁気記録素子：ライター）は、図６に示すように、周囲にあるシールド部に対して、磁気ディスク１に近づく方向に突出しており、その突出量は約１ｎｍ以下である。
通常、このような磁気ヘッド１０を搭載したＨＤＤ１００の製造では、ＨＤＤ１００の組み立て工程の後、検査工程において、磁気記録再生素子部５８，５４の突出部を含む部分を加熱して熱膨張させることにより突き出させて、一度磁気ディスク１に接触させ（タッチダウン（ＴＤ））、そこから所望のすきまになるように引き戻す（バックオフ（ＢＯ））ことで、ヘッド間のすきまのばらつきを抑制する調整（タッチダウン・バックオフ調整）が行われる。

このようなシールド部より磁気ディスク１側に突出した磁気記録再生素子部５８，５４と磁気ディスク１との距離が、前述のタッチダウン・バックオフ調整により一定に保たれることにより、ヘッド間の記録再生能力のばらつきが減り、ハードディスク装置１００の組立歩留まりが向上する利点がある一方、タッチダウンの時に磁気記録再生素子部５８，５４の突出部が磁気ディスク１との接触により削られ、磁気記録再生素子部５８，５４がダメージを受けてしまう傾向がある。なぜなら、図６のタッチダウン時のグラフ１１１に示すように、タッチダウン（Ｓｐａｃｉｎｇ＝０ｎｍ）のときに磁気ヘッドとディスクが接触したことを検出できるのは、磁気記録再生素子部５８，５４の突出部の周囲に配置されたシールド部がディスクに対してほぼゼロの距離まで近づいた時であり、磁気記録再生素子部５８，５４の突出部が磁気ディスク１に接触したことは検出するのは困難であるためである。

また、このようにしてタッチダウン・バックオフ調整を行ったあとの磁気記録再生素子部５８，５４の突出部は、磁気ディスクに対して非常に近接しており、ＨＤＤの動作時における偶発的なすきま変動例えば衝撃や振動といった外乱が印加されたとき、磁気ディスク１に接触して削られ、これにより磁気記録再生素子部５８，５４がダメージを受けてしまう場合もある。
このようなことから、実施形態に係る磁気ヘッドでは、磁気ディスク装置の磁気ヘッドの保護層厚さを調整することにより、タッチダウン時や動作時における、磁気記録再生素子突出部と磁気記録媒体との接触によるダメージが、装置性能や信頼性におよぼす影響を低減して、装置性能確保及び信頼性確保を可能とする。

図７に、加工前の磁気ヘッドの磁気記録素子部周辺を模式的に表す図を示す。
図示するように、加工前の磁気ヘッド１０の磁気記録素子部５８では、主磁極６０の突出部６０ａ’と、ＨｏｔＳＬ部８１の突出部８１ｂが、その周囲の磁気記録素子シールド部４４ａよりも媒体方向に突出した磁気記録素子突出部８０ｂを形成している。磁気記録素子突出部８０ｂと磁気記録素子突出部８０ｂの周囲に設けられた磁気記録素子シールド部４４ａ上に、例えばシリコンなどの密着層７０を介して、例えばカーボンなどの保護層６８が設けられている。密着層７０の厚さは約０．３～１．０ｎｍにすることができる。保護層６８の厚さＴ１は、約１．０～２．０ｎｍにすることができる。密着層７０は、保護層６８と磁気記録素子部５８を密着させるために使用される。また、磁気記録素子部５８を密着層７０と保護層６８の二層で覆うことにより、磁気記録素子部５８を腐食や接触ダメージから保護している。この保護層６８は、磁気記録素子突出部８０ｂ上の第１領域６８ｂと、磁気記録素子シールド部４４ａ上の第２領域６８ａとを含む。第１領域６８ｂには、主磁極６０の突出部６０ａ’の輪郭形状に沿って形成された突出部６８－１と、ＨｏｔＳＬ部８１の突出部８１ｂの輪郭形状に沿って形成された突出部６８－２とが設けられており、加工前の保護層６８では、第１領域６８ｂは第２領域６８ａよりも突出している。この保護層６８は、膜厚が厚いほどより確実に磁気記録再生素子部５８，５４を保護できる一方、厚過ぎると磁気記録再生素子部５８，５４と磁気ディスク１とのすきまが広がってしまうため、記録再生能力の低下、及びそれによる記録密度の低下が生じる傾向がある。また、突出した第１領域６８ｂがタッチダウン時に磁気記録媒体１と接触すると、磁気記録素子部５８がダメージを受ける傾向がある。

このため、実施形態に係る磁気ヘッドでは、保護層６８の第１領域６８ｂと第２領域６８ａを同一平面にするか、第１領域６８ｂが第２領域６８ａよりも窪むように加工する。
図８に、実施形態に係る加工後の磁気ヘッドの磁気記録素子部周辺を模式的に表す図を示す。
図８に示す磁気ヘッドは、保護層６８の磁気記録素子突出部８０ｂ上の第１領域６８ｂに設けられた、各々点線で表される突出部６８－１と突出部６８－２とを除去する加工を行うことにより、保護層６８の第１領域６８ｂと第２領域６８ａを同一平面に成形して，このとき保護層の厚さＴ２は、約０．０～１．０ｎｍにすることができること以外の構成は、図７の構成と同様である。

成形されて残った保護層６８が所望の保護性能を発揮して最適化された膜厚になるよう、あらかじめ加工前の保護層の厚さＴ１を厚く成膜しておくことも可能である。磁気記録再生素子部５４，５８の領域のみが所望の保護層厚（保護できるギリギリの厚さ）であれば、その他の部分の保護層６８が厚くても、磁気記録再生性能および長期信頼性を悪化させることはなく、むしろ保護層６８を厚く成膜することでカバレージが良くなり表面エネルギが低下し、磁気ヘッド１０の浮上量変化の要因の一つであるコンタミ付着を抑制する効果も生まれてくる。

図１９に、加工前の磁気ヘッドの磁気再生素子部周辺を模式的に表す図を示す。
図示するように、加工前の磁気ヘッド１０の磁気再生素子部５４では、磁気再生素子５５の先端が、その周囲の磁気再生素子シールド部５６，５７の先端５６ａ，５７ａよりも媒体方向に突出した磁気再生素子突出部５５ａを形成している。磁気再生素子突出部５５ａと磁気再生素子突出部５５ａの周囲に設けられた磁気再生素子シールド部５６（５６ａ），５７（５７ａ）上に、例えば図７と同様に、密着層７０を介して、保護層６８を設けることができる。密着層７０は、保護層６８と磁気再生素子部５４を密着させるために使用される。また、磁気再生素子部５４を密着層７０と保護層６８の二層で覆うことにより、磁気再生素子部５４を腐食や接触ダメージから保護している。この保護層６８は、磁気再生素子突出部５５ａ上の第３領域６８－３と、磁気再生素子シールド部５６，５７上の第４領域６８－３ａとを含む。第３領域６８－３は、磁気再生素子突出部５５ａの輪郭形状に沿って形成されており、加工前の保護層６８では、第３領域６８－３は第４領域６８－３ａよりも突出している。この保護層６８は、膜厚が厚いほどより確実に磁気記録再生素子部５８，５４を保護できる一方、厚過ぎると磁気記録再生素子部５８，５４と磁気ディスク１とのすきまが広がってしまうため、記録再生能力の低下、及びそれによる記録密度の低下が生じる傾向がある。また、突出した第３領域６８－３がタッチダウン時に磁気記録媒体１と接触すると、磁気再生素子部５４がダメージを受ける傾向がある。

このため、実施形態に係る磁気ヘッドでは、保護層６８の第３領域６８－３と第４領域６８－３ａを同一平面にするか、第３領域６８－３が第４領域６８－３ａよりも窪むように加工する。
図２０に、実施形態に係る加工後の磁気ヘッドの磁気再生素子部周辺を模式的に表す図を示す。
図２０に示す磁気ヘッドは、保護層６８の磁気再生素子突出部５５ａ上の第３領域６８－３に点線で表される突出部を除去する加工を行うことにより、保護層６８の第３領域６８－３と第４領域６８－３ａを同一平面に成形して，このとき保護層の厚さＴ２－２は、約０．０～１．０ｎｍにすることができること以外の構成は、図１９の構成と同様である。

成形されて残った保護層６８が所望の保護性能を発揮して最適化された膜厚になるよう、あらかじめ加工前の保護層の厚さＴ１を厚く成膜しておくことも可能である。磁気記録再生素子部５４，５８の領域のみが所望の保護層厚（保護できるギリギリの厚さ）であれば、その他
部分の保護層６８が厚くても、磁気記録再生性能および長期信頼性を悪化させることはなく、むしろ保護層６８を厚く成膜することでカバレージが良くなり表面エネルギが低下し、磁気ヘッド１０の浮上量変化の要因の一つであるコンタミ付着を抑制する効果も生まれてくる。

実施形態に係る磁気ヘッドを用いると、磁気ヘッドの保護層の厚さを調整することにより、磁気記録媒体との接触による磁気ヘッドの損傷を低減することができる。タッチダウン時や動作時における、磁気記録再生素子突出部と磁気記録媒体との接触によるダメージが、装置性能や信頼性におよぼす影響を低減することにより、装置性能確保及び信頼性確保が可能となる。

図９に、加工前の磁気ヘッドの変形例の磁気記録素子部周辺を拡大した模式図を示す。
磁気ヘッド１０－１は、熱アシスト記録方式を採用した磁気ヘッドである。図示するように、熱アシスト記録方式では、レーザーを印加することで、磁気記録素子部、磁気記録再生部、及び近接場光変換器（ＮＦＴ）部を含む磁気記録再生素子部７１がその周囲に設けられた磁気記録再生素子シールド部７１ａよりも突出した突出部７１ｂを有する。磁気記録再生素子シールド部７１ａ及び突出部７１ｂ上には、例えばシリコンなどの密着層７０’を介して、例えばカーボンなどの保護層６８－１が設けられている。密着層の厚さは約０．３～１．０ｎｍにすることができる。保護層の厚さＴ１－１は、約１．０～３．０ｎｍにすることができる。磁気記録再生素子部７１ｂを密着層７０’と保護層６８－１の二層で覆うことにより、磁気記録再生素子部７１ｂを腐食や接触ダメージから保護している。この保護層６８－１は、磁気記録再生素子部７１の突出部７１ｂ上の第１領域６８－１ｂと、磁気記録再生素子シールド部７１ａ上の第２領域６８－１ａとを含む。第１領域６８－１ｂは、磁気記録再生素子部７１の輪郭形状に沿って密着層７１ｂ’を介して保護層６８－１の突出部６８－１ｂが設けられており、加工前の保護層６８－１では、第１領域６８－１ｂは第２領域６８－１ａよりも突出している。この保護層６８－１は、膜厚が厚いほどより確実に磁気記録再生素子部７１を保護できる一方、厚過ぎると磁気記録再生素子７１と磁気ディスク１とのすきまが広がってしまうため、記録再生能力の低下、及びそれによる記録密度の低下が生じる傾向がある。また、突出した第１領域６８－１ｂがタッチダウン時に磁気記録媒体１と接触すると、磁気記録素子部５８がダメージを受ける傾向がある。磁気記録再生素子部７１のＮＦＴ部は熱アシスト記録方式の記録性能を決める重要な素子であるため接触などのダメージは、性能維持、信頼性維持の観点から極力避けたい。

図１０に、実施形態に係る加工後の磁気ヘッドの変形例の磁気記録素子部周辺を拡大した図を示す。
図示するように、加工後の磁気ヘッド１０－２は、保護層６８－１の第１領域６８－１ｂの突出部６８－１ｂ’を、レーザーを印加してあらかじめ若干突き出させた状態で、例えば除去するように加工することにより、シールド部７１ａ上の第２領域６８－１ａと同一平面になるように成形し、レーザー印加時にはシールド部と同一平面上にあるように設定し、このとき保護層６８－１の厚さＴ２－１は、約０．０～２．０ｎｍにすることができること以外の構成は、図９の構成と同様である。

実施形態に係る磁気ヘッドの変形例を用いると、磁気記録再生装置の磁気ヘッドの保護層厚さを調整することにより、磁気記録媒体との接触による磁気ヘッドの損傷を低減することができる。また、タッチダウン時や動作時における、磁気記録再生素子突出部と磁気記録媒体との接触によるダメージが、装置性能や信頼性におよぼす影響を低減することにより、装置性能確保及び信頼性確保が可能となる。

図１１に、実施形態に係る加工後の磁気ヘッドの他の変形例の磁気記録素子部周辺を拡大した図を示す。
図示するように、加工後の他の変形例に係る磁気ヘッド１０－２は、保護層６８－１の第１領域６８－１ｃをレーザーを印加してあらかじめ若干突き出させる際に、実施例２のレーザーパワーよりも強いレーザーパワーを使用することにより、第１領域６８－１ｃをより大きく突き出させた状態で、除去するように加工することで、実施例２よりも除去量を多くし、シールド部７１ａ上の第２領域６８－１ａよりも保護層６８－１の第１領域６８－１ｃの方が窪むように成形し、このとき保護層の厚さＴ３は、約０．０～１．０ｎｍにすることができること以外の構成は、図９の構成と同様である。このように、
実施形態に係る磁気ヘッドの変形例を用いると、磁気記録再生装置の磁気ヘッドの保護層厚さを調整することにより、タッチダウン時や動作時における、磁気記録再生素子突出部と磁気記録媒体との接触によるダメージが、装置性能や信頼性におよぼす影響を低減して、装置性能確保及び信頼性確保が可能となる。

実施例１ないし実施例３において、磁気ヘッドに使用される保護層の第１領域または第３領域は、磁気ヘッドの作成時に削り加工することが可能であり、磁気ヘッドまたは記録媒体の検査工程において削り加工することもできる。

第３実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法は、磁気ヘッドに使用される保護層を削り加工するタイミングの一例を含み、削り部を備えた磁気記録媒体表面に、磁気ヘッドをタッチダウンさせ、少なくとも磁気ヘッドの磁気記録素子突出部または磁気再生素子突出部上の保護層を削り部によって削り加工することを含む。

また、第４実施形態に係る磁気記録再生装置の製造方法は、削り部を備えた磁気記録媒体と磁気ヘッドを含む磁気記録再生装置を組み立てた後、前記磁気記録媒体表面に、前記磁気ヘッドをタッチダウンさせ、少なくとも前記磁気ヘッドの磁気記録素子突出部または磁気再生素子突出部上の保護層を前記削り部によって削り加工することを含む。

これらの方法を用いることにより、磁気ヘッドに使用される保護層の第１領域または第３領域をタッチダウン工程において、工程数を増やすことなく同時に削り加工することが可能となる。タッチダウン工程は、例えば、磁気ヘッドまたは記録再生装置の製造方法における検査工程の１つとして行うことができる。

図１２に、第３実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を表すフロー図を示す。
図示するように、まず、スライダのヘッド部に、記録再生素子を形成する（ＳＴ１２１）。次に、記録再生素子部にイオンビームエッチング（ＩＢＥ）を用いてその形状を作り込み、かつその表面の微細な加工を施すラッピング加工を行う（ＳＴ１２２）。その後、浮上面に凹凸加工を形成する（ＳＴ１２３）。続いて、タッチダウン工程を行う（ＳＴ１２４）と同時に、保護層の突出部を削る。その後、出荷検査を行う（ＳＴ１２５）。

また、図１３に、第４実施形態に係る磁気記録再生装置の製造方法を表すフロー図を示す。
ここでは、タッチダウン工程を磁気記録再生装置の製造方法の検査工程の一部として行っている。
図示するように、まず、筐体内に磁気記録再生装置を組み立てる（ＳＴ１２６）。その後磁気記録媒体のサーボ領域に位置決め情報を書き込むサーボライト（ＳＷ）工程を行なう（ＳＴ１２７）。続いて、所望の位置でタッチダウン工程を行う（ＳＴ１２８）と同時に、保護層の突出部を削る。次に、タッチダウン工程の結果から、最適な浮上量及び記録素子にかける電流などの調整を行う（ＳＴ１２９）。最後に、磁気記録再生装置の記録再生性能等の検査を行う（ＳＴ１３０）。

図１２及び図１３に示すように、タッチダウン工程で保護層の突出部を削るタイミングは、大きく分けて磁気ヘッド製造後で出荷検査前、または磁気記録再生装置製造後で出荷検査前の２種類にすることができる。タッチダウン工程（ＳＴ１２４）、またはタッチダウン工程（ＳＴ１２８）は、どちらの場合も、実際に磁気ヘッドを磁気ディスク上に浮上させ、タッチダウンを繰り返す、またはタッチダウン状態を一定時間継続するという工程で、磁気ディスクに保護層の突出部を接触摩耗させて削ることができる。なおこのとき、タッチダウンする時のＤＦＨパワーを調整することで削れ量や時間をコントロールし、より短い時間で安定して突出部が削られるように調整することができる。

タッチダウン工程（ＳＴ１２４）、またはタッチダウン工程（ＳＴ１２８）は、磁気ヘッド製造工程でもＨＤＤ製造工程でも大きくは変わらず、次のような手順で行う。まずＤＦＨパワーを印加していき、同時に磁気ヘッド近傍または内部に配置された接触検知センサの値をモニターする。磁気ヘッド製造工程においては、磁気ヘッドを支持するサスペンション機構にＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサを配置して接触検知を行うことができる。磁気記録再生装置の製造工程では、磁気ヘッドに内蔵された温度センサとしてＨＤＩ（Ｈｅａｄ Ｄｉｓｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）センサを用いて接触検知を行うことができる。例えばＤＦＨパワーを印加して、磁気ヘッドの磁気再生素子または磁気記録素子近傍の突き出し部が磁気ディスクに接触すると、そのときの振動を検知してＡＥセンサが、また熱を検知してＨＤＩセンサの出力値が大きくなる。あらかじめその出力値に閾値を設けておき、それを各センサの出力が超えたらタッチダウンと判定する。このタッチダウンの時、磁気記録再生素子部は磁気ディスクに接触しているため、その突出部分を削ることが可能となる。

図１４に、磁気ヘッドに印加するＤＦＨパワー印加量とタッチダウンパワー変化量の関係を表すグラフ図を示す。
この図の横軸において、ＤＦＨパワー印加量が０とは、シールド部が磁気ディスク表面（磁気ディスク表面に塗布された潤滑剤の表面付近）に接触し、タッチダウンと判定された時を示している。０より小さい値（０より左側）は、ＤＦＨパワー印加量を減らすことにより磁気ヘッドとディスクのすきまが大きくなった状態を表す。また、０より大きい値（０より右側）は、ＤＦＨパワー印加量を増加させることにより、磁気ディスクと磁気ヘッドのすきまが小さくなった状態を表す。なお、ここでは、最初にタッチダウンと判定された時のＤＦＨパワー印加量をＴＤ０とする。

次に、このＴＤ０から一定量大きいＤＦＨパワーを印加する。これにより、最初のタッチダウンの時より、磁気ヘッドと磁気メディアが強く接触する。その後ＤＦＨパワー印加量を所望の値に引き戻し、十分に磁気ヘッドが磁気ディスクから離れた状態とする。次に、前回よりさらに一定量大きなＤＦＨパワーを印加して磁気ヘッドと磁気メディアを接触させ、その後引き戻す。この動作を繰り返し、徐々にＤＦＨパワー印加量を大きくしていくと、それに応じてシールド部の保護層が削れて磁気ヘッドと磁気ディスクのすきまが大きくなっていくため、繰り返し、ＤＦＨパワー印加量を印加したときにシールド部の保護層が接触してタッチダウンと判定される時のＤＦＨパワー印加量が、次第に大きくなる。このタッチダウンパワー印加量と最初のタッチダウン時の印加パワーＴＤ０との差を縦軸にプロットしたものが図１４のグラフ１３１である。

グラフ１３１には、ＴＤ０から８０ｍＷのあたりまで、タッチダウンパワー変化がない領域１３１ａがある。ＴＤ０は、シールド部の保護層が磁気ディスクの潤滑剤表面に接触したときのパワーであるため、磁気記録再生素子の突出部の保護層と、磁気ディスクの潤滑剤の下に成膜されている保護層との隙間は、潤滑剤表面と磁気ディスク保護層とのすきまより小さくなっている。その状態からさらにＤＦＨパワー印加量を増やしていくと、シールド部より先に磁気記録再生素子の突出部の保護層が、磁気ディスク表面に接触し、摩耗し始める。さらに、ＤＦＨパワー印加量を増やしていくと、磁気記録再生素子の突出部の保護層（保護層の突出部）が十分に削りとられ、シールド部上の保護層が磁気ディスクに接触する。これが図１４のグラフ１３１で言う８０ｍＷの時である。これ以降、ＤＦＨパワー印加量を増やしていくと、シールド部の保護層が接触により削れるため、タッチダウンパワーが削れ量すなわち印加したＤＦＨパワー量に応じて大きくなっていく。これが図１４のグラフ１３１でＤＦＨパワー印加量が８０ｍＷを超えるとタッチダウンパワー変化量が右上がりになる理由である。

このように考えると、領域１３１ａの横軸量（ＤＦＨパワー印加量）に相当するのが磁気記録再生素子の保護層の削り取られた突出部の大きさとなる。磁気ヘッドの素子構造や磁気ディスクの表面状態によって異なるが、一例を挙げると、８０ｍＷは約０．３ｎｍに相当するため、この場合の磁気記録再生素子の保護層の突出量は約０．３ｎｍであると考えられる。

なお、実際に磁気記録再生素子の保護層の突出部を削りとるためには、事前に領域１３１ａがなくなるＤＦＨパワー印加量を調べておき、それを図１２に示す磁気ヘッド製造時のタッチダウン工程や図１３に示すＨＤＤ製造時のタッチダウン工程における保護層の突出部削れ量の設定値とすればよい。このようにして、安定してシールド面から磁気記録再生素子が突出しない状態の磁気ヘッドもしくはそれを搭載したハードディスクドライブを製造することが出来る。

第２実施形態及び第４実施形態に使用される磁気記録媒体には、タッチダウン時に、保護層の少なくとも第１領域または第３領域と接触して削り加工することが可能な削り部を設けることができる。
削り部は、磁気記録媒体表面に設けられた１または複数の凸部を有することができる。あるいは、削り部は、磁気記録媒体表面に設けられ、削り部の領域の表面粗さは、削り部以外の領域の表面粗さよりも大きくすることができる。

図１５は、実施形態に使用される磁気記録媒体の一例を表す模式図である。
このディスク状の磁気記録媒体１－１は、特定の箇所例えばトラックの内周側に削り部１３－２を有する。削り部１３－２は、保護層の突出部と接触した際に削れやすくなるような凹凸形状を有することができる。
図１６は、削り部の形状の一例を表す模式図である。
この削り部１３４はその表面粗さが、データ面１３４ａの表面粗さよりも大きい。

図１７は、削り部の形状の他の一例を表す模式図である。
この削り部１３５は、ディスクの表面１３５ａに対し、凹凸形状を形成したゾーンとして、例えばディスク面上の最内周エリアに設けることができる。
図１８は、削り部の形状の他の一例を表す模式図である。
この削り部１３６は、衝突させることで記録再生突出部が削れやすくなるような突起１３６ａを有する。
図１６～１８に示す削り部１３４，１３６は、削り部１３－２と同様の位置、あるいはディスク面上の最内周エリアに設けられることができる。

削り部を有する磁気記録媒体は、タッチダウンさせて保護層の突出部を削る際に使用することができる。必要に応じて、磁気記録媒体は突出部を削る工程に使用した後に除去するか、あるいは磁気記録再生装置内に残してそのまま使用することも可能である。磁気記録再生装置内に設ける場合には、磁気ヘッド製造時、あるいはHDD製造時にタッチダウンさせて保護層の突出部を削る工程を設けなくても、磁気記録再生装置の使用時にタッチダウンさせて保護層の突出部を削ることが可能となり、磁気ヘッド製造時、あるいはＨＤＤ製造時の工程をより簡略化できる。

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。

１…磁気記録媒体、１０…磁気ヘッド、１３－２…削り部、磁気記録素子突出部、４４ａ，６２ａ’…磁気記録素子シールド部、５４…磁気再生素子部、５５…磁気再生素子、５６ａ，５７ａ…磁気再生素子シールド部、５８…磁気記録素子部、６０，８１…磁気記録素子、６８…保護層、６８ｂ…第１領域、６８ａ…第２領域、１００…磁気記録再生装置

Claims (11)

1. 磁気記録媒体上に浮上させて磁気情報を記録または再生する磁気ヘッドであって、
   浮上したときに前記磁気記録媒体と対向する浮上面側に、磁気記録素子部または磁気再生素子部のうち少なくとも一方の素子部と、前記素子部を保護する保護層とを含み、
   前記磁気記録素子部は、磁気記録素子、前記磁気記録素子から突出した磁気記録素子突出部、及び前記磁気記録素子突出部を囲う磁気記録素子シールド部を含み、
   前記磁気再生素子部は、磁気再生素子、前記磁気再生素子から突出した磁気再生素子突出部、及び前記磁気再生素子突出部を囲う磁気再生素子シールド部を含み、
   前記保護層は、前記素子部が前記磁気記録素子部であるとき、前記磁気記録素子突出部上の第１領域及び前記磁気記録素子シールド部上の第２領域を含み、前記素子部が前記磁気再生素子部であるとき、前記磁気再生素子突出部上の第３領域及び前記磁気再生素子シールド部上の第４領域を含み、
   前記第１領域と前記第２領域は同一平面であるか、または前記第２領域よりも前記第１領域の方が窪んでおり、
   前記第３領域と前記第４領域は同一平面であるか、または前記第４領域よりも前記第３領域の方が窪んでいることを特徴とする磁気ヘッド。
2. 前記第１領域または前記第３領域は、前記磁気ヘッドの検査工程において削り加工されている請求項１に記載の磁気ヘッド。
3. 請求項１または２に記載の磁気ヘッドを含む磁気記録再生装置。
4. 前記第１領域または前記第３領域は、前記磁気記録媒体の検査工程において削り加工されている請求項３に記載の磁気記録再生装置。
5. タッチダウン時に、前記保護層の少なくとも前記第１領域または前記第３領域と接触して削り加工することが可能な削り部を有する磁気記録媒体をさらに含む請求項３または４に記載の磁気記録再生装置。
6. 前記削り部は、前記磁気記録媒体表面に設けられた１または複数の凸部を有する請求項５に記載の磁気記録再生装置。
7. 前記削り部は、前記磁気記録媒体表面に設けられ、前記削り部の領域の表面粗さは、前記削り部以外の領域の表面粗さよりも大きい請求項５に記載の磁気記録再生装置。
8. 削り部を備えた磁気記録媒体表面に、磁気ヘッドをタッチダウンさせ、少なくとも前記磁気ヘッドの磁気記録素子突出部または磁気再生素子突出部上の保護層を前記削り部によって削り加工することを含む磁気ヘッドの製造方法。
9. 削り部を備えた磁気記録媒体と磁気ヘッドを含む磁気記録再生装置を組み立てた後、前記磁気記録媒体表面に、前記磁気ヘッドをタッチダウンさせ、少なくとも前記磁気ヘッドの磁気記録素子突出部または磁気再生素子突出部上の保護層を前記削り部によって削り加工することを含む磁気記録再生装置の製造方法。
10. 前記削り部は、前記磁気記録媒体表面に設けられた１または複数の凸部を有する請求項９に記載の方法。
11. 前記削り部は、前記磁気記録媒体表面に設けられ、前記削り部の領域の表面粗さは、前記削り部以外の領域の表面粗さよりも大きい請求項９に記載の方法。

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