JP3806372B2 - 薄膜磁気ヘッド、およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気記録媒体に対するデータの書き込みおよび／或いは読み出しを行なう磁気ヘッドに係り、特に、ハードディスクドライブ装置（以下、単にＨＤＤと称する）に代表される磁気記録装置に用いられる薄膜磁気ヘッド、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄膜磁気ヘッドとして、例えば、ＨＤＤの磁気ディスクに対するデータの書き込みおよび／或いは読み出しを行なう磁気ヘッドが知られている。この磁気ヘッドは、回転する磁気ディスクに対し、サスペンションアームを揺動させることにより、磁気ディスクの略半径方向に移動する。
【０００３】
通常、この種の磁気ヘッドは、基板上にコイル、主磁極、リターンヨーク等を堆積し、この堆積物の堆積方向と略平行な端面を研磨することにより形成される。そして、この研磨した端面、すなわち主磁極およびリターンヨークの端部が露出した端面が磁気ディスクに対向するように磁気ヘッドがサスペンションアームの先端に取り付けられる。
【０００４】
磁場勾配を急峻化して磁気ディスクに対する記録密度を高めるため、磁気ディスクに対向する端面に露出した主磁極の端部とリターンヨークの端部との間のギャップを狭くすることが有効であることが、The Institute of Electrical and Electronics Engineers（IEEE）から発行されている文献（IEEE Transactions on Magnetics, vol.38, No.1, pp.163-168, January 2002）に記載されている。
【０００５】
反面、狭いギャップを介して対向する主磁極とリターンヨークの対向部分の長さ（ＴＨ；スロートハイト）が１００ｎｍを超えて長くなると、磁気ヘッドから発生される磁場が弱くなりデータの記録に必要な強さの磁場が得られなくなることが、2次元計算機シミュレーションを用いて構造の最適化を図った結果として、文献（電子情報通信学会技術研究報告、Vol.101、No.499、MR2001-87、pp.21-27、2001）に示されている。
【０００６】
つまり、磁場勾配を急峻化して記録密度を高めた上でデータの記録に必要な充分な強度の磁場を得るためには、主磁極とリターンヨークをできるだけ近付けるとともにその対向部分の長さＴＨを短くする必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の磁気ヘッドは、基板上に堆積した堆積物をその集積方向と略平行に延びた端面で研磨することにより形成されるため、主磁極とリターンヨークが対向する対向部分の長さＴＨは、研磨の程度により決定される。このため、この対向部分の長さＴＨを数１０ｎｍにするためには、研磨加工の精度を高める必要があるが、研磨加工の精度を数１０ｎｍ程度に上げることは現在の技術レベルでは不可能とされている。
【０００８】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、磁気記録媒体に対する記録密度を高くできる薄膜磁気ヘッド、およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁気記録媒体に対向する対向面に露出した先端を有するとともに上記対向面から離れる方向に延びた磁性薄膜からなる主磁極と、この主磁極と略平行に設けられ、上記対向面に露出した先端を有するとともに上記対向面から離れる方向に延びた磁性薄膜からなるリターンパスヨークと、上記主磁極の先端に磁場を形成するためのコイルと、上記主磁極の先端に所定の隙間を介して非接触状態で、上記対向面と面一に延設された磁性薄膜からなる補助ヨークと、を備え、上記補助ヨークの膜厚が５ｎｍ〜２００ｎｍであり、上記主磁極と補助ヨークとの間の隙間が１０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする。
【００１０】
上記発明によると、主磁極に対して１０ｎｍ〜２００ｎｍの隙間を介して配置された補助ヨークの主磁極に対向する対向部分の長さが、補助ヨークの膜厚（５ｎｍ〜２００ｎｍ）に依存するため、対向部分の長さを数１０ｎｍオーダーで高精度に設定できる。これにより、主磁極から磁気記録媒体に与えられる磁界を急峻化でき、記録に充分な磁界強度を達成できる。
【００１２】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁性薄膜からなる主磁極、磁性薄膜からなるリターンパスヨーク、および導体薄膜から成るコイルを、絶縁層を介して、基板上に堆積する堆積工程と、この堆積工程で堆積した堆積物の堆積方向に略平行な端面を研磨して、磁気記録媒体に対向する対向面を形成する研磨工程と、上記主磁極に１０ｎｍ〜２００ｎｍの隙間を介して非接触状態で上記対向面と面一に延びた膜厚が５ｎｍ〜２００ｎｍの磁性薄膜からなる補助ヨークを該対向面に形成する補助ヨーク形成工程と、を有する。
【００１３】
さらに、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、主磁極、リターンパスヨーク、およびコイルを絶縁材を介して基板上に堆積する堆積工程と、この堆積工程で堆積した堆積物が磁気記録媒体に対向する堆積方向一端の対向面に、上記主磁極に１０ｎｍ〜２００ｎｍの隙間を介して非接触状態で該対向面と面一に延びた膜厚が５ｎｍ〜２００ｎｍの磁性薄膜からなる補助ヨークを、上記堆積物と同じ方向に堆積して形成する補助ヨーク形成工程と、を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１には、この発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１（以下、単に磁気ヘッド１と称する）を図示しない磁気ディスク（磁気記録媒体）側から見た概略斜視図を示してある。また、図２には、この磁気ヘッド１を磁気ディスクのトラック方向に沿って延びた面で切断した断面図を示してある。尚、図１では、図示簡略化のため、コイルの図示を省略してある。
【００１６】
トラック方向とは、図示しない磁気ディスクに同心円状に形成されたトラックに沿った方向、言い換えると磁気ディスクの半径方向と直交する方向を指し、トラック幅方向とは、磁気ディスクの半径方向を指す。
【００１７】
本実施の形態の磁気ヘッド１は、例えばアルティック（Al2O3-TiC）などの絶縁材からなる平らな基板２上に複数の材料を堆積することにより形成される。基板２上に堆積される堆積物は、例えば鉄シリコン窒素（FeSiN）などの磁性薄膜からなる主磁極４、主磁極４を堆積方向に沿って挟む銅製の２つのコイル６ａ、６ｂ、例えばコバルトジルコンニオブ（CoZrNb）などの磁性薄膜からなる２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂなどを含む。
【００１８】
主磁極４と２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂとの間の距離は、１０００ｎｍ〜５０００ｎｍに設定することが望ましく、本実施の形態では約３６００ｎｍに設定した。そして、主磁極４と２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂとの間には、それぞれ、コイル６ａ、６ｂが配置されている。また、２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂ間には、主磁極４およびコイル６ａ、６ｂを封入するように、例えばアルミナ（Al2O3）や酸化珪素（SiO2）などの絶縁層７が設けられている。
【００１９】
上述した堆積物および基板２は、堆積方向と略平行に延びた端面を研磨加工することにより同一平面にされた対向面１２を有する。言い換えると、この磁気ヘッド１の対向面１２は、堆積方向と略平行に延びている。そして、磁気ヘッド１は、この対向面１２が図示しない磁気ディスクの表面に対向する姿勢にして配置される。
【００２０】
また、この対向面１２には、例えば鉄シリコン窒素（FeSiN）などの磁性薄膜からなる補助ヨーク１０が設けられている。本実施の形態の補助ヨーク１０は、絶縁層７をエッチングして設けられており、基板２の端面、主磁極４の先端面４ａ、およびリターンパスヨーク８ａ、８ｂの端面とともに対向面１２を形成するように、堆積方向に延設されている。
【００２１】
この補助ヨーク１０は、図１に示すように、主磁極４が対向面１２に露出した矩形の先端面４ａ（先端）を非接触状態で囲む矩形の開口部１０ａを有する。補助ヨーク１０は、主磁極４、リターンパスヨーク８ａ、８ｂ、およびコイル６ａ、６ｂとともに磁気回路を形成する。従って、主磁極４の先端面４ａと補助ヨーク１０の開口部１０ａとの間の隙間は、磁気ギャップとして機能し、所定の分離長に設定されている。分離長は、１０ｎｍ〜２００ｎｍに設定することが望ましく、本実施の形態では分離長を１００ｎｍに設定した。
【００２２】
図２では、図示簡単化のため、各コイル６ａ、６ｂを１回巻で図示してあるが、２つのコイル６ａ、６ｂはそれぞれ３回巻にされ、その中心で接続されている。そして、各コイル６ａ、６ｂに対して図示しない駆動回路を介して互いに逆向きの電流が印加されることで主磁極４が励磁され、軟磁性層を有する二層膜構造を有する垂直磁気記方式の磁気ディスク（図示せず）と組み合わされることで、主磁極４の先端面４ａに強い記録磁界が生じる。
【００２３】
尚、上述した基板２、主磁極４、リターンパスヨーク８ａ、８ｂ、および補助ヨーク１０が面一にされた対向面１２には、通常、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの極めて硬度の高い保護膜が被着形成されるのが一般的であるが、ここでは、説明を簡略化するため、図示を省略してある。
【００２４】
ここで、上記のように構成された磁気ヘッド１の磁界強度分布について、３次元有限要素法を用いた計算結果に基づいて考察する。尚、ここでは、主磁極４の先端面４ａと補助ヨーク１０の開口部１０ａとの間の間隙は、主磁極４の先端面４ａの周囲に関して全ての方向に一定とした。
【００２５】
図３には、上述した磁気ヘッド１のトラック方向に沿った磁界強度分布を示してある。これによると、補助ヨーク１０の無い従来構造の磁気ヘッド（すなわち、分離長が１０００ｎｍの場合）では、比較的磁界強度の強い領域に磁界勾配のピークを持つ磁界強度分布となり、記録に必要な磁界強度で必ずしも高い磁界勾配が得られない問題があることがわかる。これに対して、補助ヨーク１０を取り付けて、分離長を２００ｎｍより小さくすることにより、広い範囲の磁界強度で磁界勾配の増大が図れることがわかる。
【００２６】
しかし、分離長が２０ｎｍまで小さくなると、再び狭小な領域でのみ磁界勾配が大きくなり、同時に最大記録磁界の低下も加速される。このことから、分離長が１０ｎｍより小さい領域は不適当であると言える。
【００２７】
一方、図４に示すように、補助ヨーク１０を厚くすると最大磁界強度の低下が顕著になることから、補助ヨーク１０の厚みを少なくても２００ｎｍより薄くすることで、上記の効果を享受することができることがわかる。
【００２８】
以上のことから、最適な分離長と補助ヨーク厚みの組み合わせ（本計算条件では、分離長５０ｎｍ、補助ヨーク１０の厚み２０ｎｍ）では、図５に示すように、主磁極４の先端面４ａの４辺全てを取り囲むように補助ヨーク１０の開口部１０ａを形成しても、最大磁界強度は補助ヨーク無しに対して１５％程度の低下に留まる。以上の結果から、記録磁界の急峻化による線記録密度の向上や媒体ノイズの低減が可能となる。
【００２９】
なお、磁気ヘッド１の磁気ディスクに対する相対走行方向、すなわちトラック方向に沿ったリーディング側の主磁極４と補助ヨーク１０の間隙に関しては、記録状態への直接的な関与は無いため、その部分の分離長は自由に設定できる。しかし、図５から分かるように、その一辺の分離長を他の３辺と同じ狭小値から無限大にしても殆んど記録磁界強度に変化は無いため、主磁極４の先端面４ａの４辺全てに関して微小な間隙を形成しても問題ない。
【００３０】
次に、上述した磁気ヘッド１のトラック幅方向に沿った磁界強度分布について考察する。
【００３１】
図６には、主磁極４の中心からトラック幅方向に離れた距離とその位置での磁界強度の関係を示してある。これによると、分離長が小さくなるに連れて磁界強度分布の広がりが抑制されていることがわかる。つまり、分離長を小さくすることで、磁気ディスクのトラックに対する幅方向の磁界強度分布の広がりを抑制でき、トラック幅方向に関する磁場をも急峻化でき、記録密度を高めることができる。
【００３２】
従って、主磁極４の先端面４ａの４辺全てに関して比較的狭い分離長を介して取り囲むように補助ヨーク１０の開口部１０ａを形成することで、トラック方向の磁界急峻化を達成できると同時にトラック幅方向の磁界急峻化も図られ、その結果、線記録密度の向上とトラック密度の向上による面記録密度の増大が可能となる。
【００３３】
ところで、上述した形状の開口部１０ａを有する補助ヨーク１０による効果は、補助ヨーク１０が主磁極４に対して非接触状態で設けられ且つ２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂ間を丁度連絡する大きさ（外形寸法：幅2.4μm×長さ25μm）を有する場合に達成されるものであるが、図７に示すように、補助ヨークの寸法を縮小した場合（外形寸法：幅2.4μm×長さ2.4μm）でも、得られる磁界急峻性にさほど変化は無いことがわかる。また、更に縮小して、補助ヨークをリターンパスヨークから分離させた場合（外形寸法：幅1.6μm×長さ1.4μm）でも、大きな劣化は見られない。
【００３４】
以上の結果から、補助ヨーク１０のサイズを逆に２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂ間を超える大きさにしても磁界勾配に劣化を生じないことは明らかである。従って、本実施の形態の磁気ヘッド１は、補助ヨーク１０の外形寸法やリターンパスヨーク８ａ、８ｂに対する位置関係に関しては自由度が大きい特徴を有することがわかる。これに対し、補助ヨーク１０の膜厚および開口部１０ａの大きさ、すなわち主磁極４との間の隙間が、急峻な磁場を生じ且つ充分な磁界強度を得るために重要である。
【００３５】
また、補助ヨーク１０の開口部１０ａに関しては、磁界の急峻性が分離長に影響されることを利用して、形状を工夫しても良い。
【００３６】
図８（ａ）には、上述したように、主磁極４の先端面４ａの周囲に一定の隙間を形成する矩形の開口部１０ａを有する補助ヨーク１０を図示してあり、図８（ｂ）には、この形状の開口部１０ａを採用した場合に磁気ディスクに印加される磁界の強度分布を等高線図にして示してある。これに対し、図９（ａ）には、４角に略円形の開口を形成した形状の開口部１０ｂを有する補助ヨーク１０を図示してあり、図９（ｂ）には、この開口部１０ｂを採用した際の磁界の強度分布の等高線図を示してある。
【００３７】
これによると、図９（ａ）に示すように開口部の形状を変化させることで、磁気ディスクに与えられる磁界強度分布を変化させることができることがわかる。これにより、例えば、トラック幅の狭い場合や、磁気記録ヘッドと磁気記録媒体とのスペーシングが大きい場合などに生じる、トラック中心から端に向かってなだらかに円弧を描く磁化転移形状を、補助ヨークの開口部形状を磁化転移とは逆極性の円弧状にすることができ、直線状の好適な磁化転移形状とすることが可能となる。
【００３８】
次に、上記構造の磁気ヘッド１の製造方法について、図１０乃至図１４を参照していくつかの例をあげて説明する。
【００３９】
まず、図１０に示すように、基板２上に一方のリターンパスヨーク８ａの層を形成し、絶縁層７を介してコイル６ａ、主磁極４、コイル６ｂ、およびもう一方のリターンパスヨーク８ｂを順次堆積する。リターンパスヨーク８ｂの外側には、必要に応じて保護層９を形成する。そして、各層の堆積方向と略平行に延びた対向面１２を研磨加工により形成する。
【００４０】
この後、研磨加工を施した対向面１２に磁性薄膜を被着して補助ヨーク１０を形成する。以下、補助ヨーク１０を対向面１２に被着形成する方法について説明する。
【００４１】
第１の例では、まず、図１０（ａ）に示すように、対向面１２にフォトレジスト１４をパターニングし、イオンビームエッチングあるいは反応性イオンエッチングにより補助ヨーク１０と同じ形状で且つ補助ヨーク１０の厚みと同じ深さの溝１６を形成する。
【００４２】
この後、図１０（ｂ）に示すように、磁性薄膜を被着して、リフトオフを行うことで、上記溝１６内に磁性薄膜を埋め込み形成して補助ヨーク１０を形成する。
【００４３】
本例のように補助ヨーク１０を形成することで、補助ヨーク１０が主磁極４に対向する対向部分の長さＴＨ（スロートハイト）（すなわち補助ヨーク１０の厚さ）をｎｍのオーダーで高精度に形成できる。これにより、磁気ディスクに与えられる磁界強度の急峻化を達成できると同時に、記録に必要な十分な強度の磁場を形成できる。
【００４４】
第２の例では、まず、図１１（ａ）に示すように、対向面１２に補助ヨーク１０用の磁性薄膜１０’を被着形成し、その後、図１１（ｂ）に示すように、フォトレジスト１８をパターニングし、これをマスクとしてイオンビームエッチングあるいは反応性イオンエッチングにより、図１１（ｃ）に示すように、上記磁性薄膜１０’に間隙２０を形成する。
【００４５】
本例により補助ヨーク１０を製造した場合、主磁極４の先端面４ａにも補助ヨーク１０と同じ磁性薄膜が形成される。このため、上述した第１の例と比較して、主磁極４の先端面４ａと開口部１０ａとの間の隙間を高精度に形成する必要がない。つまり、主磁極４の先端と開口部１０ａとの間の隙間は、レジスト１８の形状に依存して高精度に形成できる。
【００４６】
第３の例では、図１２（ａ）に示すように、対向面１２に補助ヨーク１０用の磁性薄膜１０’を堆積した後、図１２（ｂ）に示すように、図示しない集束イオンビームエッチング装置を用いて間隙２０を形成する。これにより、上述した第２の例と同様の補助ヨーク１０を形成できる。本例においても、上述した第２の例のようなフォトレジスト１８を用いずに、第２の例と同様の効果を奏することができる。
【００４７】
第４の例では、図１３（ａ）に示すように、図示しない電子ビーム露光装置などを利用して、対向面１２に間隙２０に対応する形状のフォトレジスト２２を形成し、その上から、図１３（ｂ）に示すように、補助ヨーク１０用の磁性薄膜を堆積してリフトオフを行うことで、間隙２０を有する補助ヨーク１０を形成する。本例においても、上述した第２、第３の例と同様の効果を奏することができる。
【００４８】
ところで、上述した第１の例（図１０）では２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂ間に補助ヨーク１０を形成し、第２から第４の例では対向面１２の全面にわたって補助ヨーク１０を形成したが、上述したように、補助ヨーク１０の外形寸法による本発明に係る特性への影響は極めて小さいため問題はない。言い換えると、補助ヨーク１０の外径寸法は、上述した各例に限定されるものでもない。
【００４９】
また、上述した第１の例では、補助ヨーク１０が埋め込み形成されるため、磁気ヘッド１の対向面１２に凹凸は生じない。これに対し、第２から第４の例では、例えば図１４（ａ）に示すように補助ヨーク１０の寸法が対向面１２の全面をカバーしない場合、対向面１２との間に補助ヨーク１０の厚さ分の段差が生じてしまう。この段差が問題となる場合には、必要に応じて、図１４（ｂ）に示すように、非磁性材料２４を被着して前記の段差を解消することが可能である。
【００５０】
更に、磁気ヘッド１の浮上特性や磨耗等の観点から、補助ヨーク１０に対して最適になるように上記非磁性材料２４の寸法、位置を決めることができる。
【００５１】
以上のように、本実施の形態によると、薄膜からなる補助ヨーク１０を磁気ヘッド１の対向面１２に被着形成するため、補助ヨーク１０の膜厚を例えば２００ｎｍ以下に高精度かつ容易に形成することができる。また、上述した第２から第４の例では、補助ヨーク１０と主磁極４の先端とを同時に形成可能なため、主磁極４と補助ヨーク１０との間の分離長を高精度に設定可能となる。加えて、主磁極４と補助ヨーク１０との間の位置あわせ精度が緩和される特徴も有する。
【００５２】
図１２で説明した第３の例により製造した補助ヨーク１０を有する磁気ヘッド１を垂直磁気記録用の二層膜を有する磁気ディスク（図示せず）と組み合わせて評価した磁気記録特性を図１５に示す。これによると、補助ヨーク１０を持たない以外は全く同じ構造の従来型磁気ヘッドと比較して、補助ヨーク１０を備えた本発明の磁気ヘッド１は、より高い記録分解能を実現しており、特に、トラック方向に沿った記録磁界の急峻化が実現されているものと考えられる。従って、本発明の方式により線記録密度向上による記録密度の増大が可能となる。
【００５３】
加えて、図１６に示すように、補助ヨーク１０の厚さと飽和記録電流との関係を実験により調べたところ、補助ヨーク１０を持たない従来構造の記録ヘッドの飽和記録電流が約２０ｍＡであるのに対して、本発明の磁気ヘッド１は、飽和記録電流が０．５ｍＡ以下であり、記録感度が著しく改善されることも本発明の磁気ヘッドの大きな特徴として発見された。
【００５４】
次に、この発明の第２の実施の形態に係る磁気ヘッド３０について、図１７および図１８を参照して説明する。尚、上述した第１の実施の形態と同様に機能する構成要素については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５５】
本実施の形態の磁気ヘッド３０は、図示しない磁気ディスクに対向する対向面１２に垂直な方向に複数層の薄膜を堆積して形成されることを特徴としている。つまり、この磁気ヘッド３０の対向面１２は、基板２と略平行な面となる。
【００５６】
この磁気ヘッド３０は、基板２上に、主磁極４、リターンパスヨーク８、コイル６、絶縁層７を堆積した堆積物の対向面１２に、補助ヨーク１０をさらに堆積した所謂水平型（プレーナー）薄膜単磁極磁気ヘッドである。補助ヨーク１０は、主磁極４との間に間隙を有する開口部１０ａを有し、主磁極４の先端面４ａと同一平面を形成するように、磁性薄膜により形成される。
【００５７】
補助ヨーク１０を形成する方法として、図１７に示すように、予め補助ヨーク１０の平面形状と同じ形状の溝を対向面１２に形成した後、補助ヨーク１０を形成する方法と、図１８に示すように、対向面１２上に主磁極４の先端面４ａの領域も含めて磁性薄膜を製膜して補助ヨーク１０を形成する方法とがある。補助ヨーク１０の製造方法については、上述した第１の実施の形態と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
補助ヨーク１０を形成した後、必要に応じて、補助ヨーク１０の作る膜厚方向段差の解消、磁気ヘッド３０の浮上特性や磨耗特性の確保のための非磁性薄膜の形成や、図示しないＤＬＣなどの保護膜が形成される。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によると、上述した第１の実施の形態と同様の効果を奏することができるとともに、補助ヨーク１０を形成するための第１の実施の形態で説明したような研磨工程が不要となり、堆積プロセス中に同時に補助ヨーク１０を形成することができ、製造工程にかかる工数を減らすことができるとともに、小型軽量化に有利となる。
【００６０】
次に、この発明の第３の実施の形態に係る磁気ヘッド４０について、図１９および図２０を参照して説明する。上述した第１および第２の実施の形態では、本発明を記録用の磁気ヘッドに適用した場合について説明したが、ここでは、再生用の磁気ヘッドに本発明を適用した場合について説明する。
【００６１】
この磁気ヘッド４０は、図示しない磁気ディスクからの信号磁束を磁気ヨーク４８を介して（異方性、巨大、トンネル）磁気抵抗効果素子４６に導く従来構造の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの対向面５２に、補助ヨーク５０を配置した構造を有する。
【００６２】
この磁気ヘッド４０は、図１９に示すように、磁気ヨーク４８と磁気抵抗効果素子４６が形成された後、研磨加工にて、磁気ディスクに対向する対向面５２が、磁気ヨーク４８の所定の位置になるように形成される。この後、研磨加工を施した対向面５２に、磁気ヨーク４８の先端部４８ａ、４８ｂと間隙をもち、磁気ヨーク４８の先端面と同一平面上に磁性薄膜からなる補助ヨーク５０が形成される。
【００６３】
補助ヨーク５０を形成する際、図１９に示すように、予め、補助ヨーク５０の平面形状と同じ形状の溝を対向面５２に形成した後、補助ヨーク５０を形成する方法と、図２０に示すように、対向面５２上に磁気ヨーク４８の先端面領域も含めて磁性薄膜を製膜して補助ヨーク５０を形成する方法とがある。ここでも、補助ヨーク５０の製造方法については説明を省略する。
【００６４】
この後、必要に応じて、補助ヨーク５０の作る膜厚方向段差の解消、磁気記録ヘッドの浮上特性や磨耗特性の確保のための非磁性薄膜が形成され、或いはＤＬＣなどの保護膜が形成される。
【００６５】
上述した第１および第２の実施の形態で説明した記録用の磁気ヘッド１、３０に関して記録磁界の急峻化を実現する磁極構造は、記録用の単磁極ヘッドの主磁極４を再生用ヨーク型磁気抵抗効果ヘッドの磁気ヨーク４８に見立てることで、再生感度分布の急峻化を図る構造でもあることは、相反の理から容易に類推しうる。従って、磁気ヨーク４８の先端部のトラック幅方向側面に存在する補助ヨーク５０は、磁気的シールドとして側面漏話の低減に有効である。一方、ヨーク型磁気抵抗効果ヘッドを垂直磁気記録に応用する場合に、波形歪の生じることが指摘されている。この歪は、磁気ヨーク４８の先端面直下の磁気ディスクからの信号磁束のみを磁気ヨーク４８に引き込むことで低減可能であることから、トラック方向に存在する補助ヨーク５０は磁気的シールドとして記録媒体直下以外からの磁束の流入の低減に有効である。これにより、波形歪が低減され、記録密度の向上が可能となる。
【００６６】
従って、磁気ヨーク４８の先端部の周囲全てを狭分離長で隔てて取り囲むように補助ヨーク５０の開口部５０ａを形成することで、トラック方向とトラック幅方向の問題を同時に軽減することができ、その結果、記録密度の増大が可能となる。
【００６７】
次に、この発明の第４の実施の形態に係る磁気ヘッド６０について、図２１および図２２を参照して説明する。ここでは、上述したプレーナー構造を有する再生用の磁気ヘッドに本発明を適用した場合について説明する。この磁気ヘッド６０は、図示しない磁気ディスクに対向する対向面６１に垂直な方向に複数層の薄膜が堆積されて製造される。
【００６８】
この磁気ヘッド６０は、図２１に示すように、基板６２上に（異方性、巨大、トンネル）磁気抵抗効果素子６３、磁気ヨーク６４ａ、６４ｂ、絶縁層６５を堆積し、この堆積物が磁気ディスクに対向する対向面６１に、磁気ヨーク６４ａ、６４ｂと間隙をもつように、磁気ヨーク６４の先端面と同一平面上に磁性薄膜からなる補助ヨーク６６を形成することにより製造される。
【００６９】
補助ヨーク６６を形成する方法として、図２１に示すように、予め、補助ヨーク６６の平面形状と同じ形状の溝を対向面６１に形成した後、補助ヨーク６６を形成する方法と、図２２に示すように、対向面６１上に磁気ヨーク６４の先端面領域も含めて磁性薄膜を製膜して補助ヨーク６６を形成する方法とがある。この後、必要に応じて、補助ヨーク６６の作る膜厚方向段差の解消、磁気ヘッド６０の浮上特性や磨耗特性の確保のための非磁性薄膜を形成し、或いはＤＬＣなどの保護膜を形成する。
【００７０】
以上のように、本実施の形態によると、上述した第３の実施の形態と同様の効果を奏することができるとともに、第３の実施の形態と比較して、補助ヨークを形成する前の研磨工程が不要となり、各層を体積するプロセス中に補助ヨーク６６を同時に形成でき、製造工数を減らすことができるとともに、小型軽量化に有利となる。
【００７１】
次に、この発明の第５の実施の形態に係る磁気ヘッド７０について、図２３を参照して説明する。この磁気ヘッド７０は、上述した第１の実施の形態の磁気ヘッド１と上述した第３の実施の形態の磁気ヘッド４０とを同一基板２上に形成した構造を有する。つまり、この磁気ヘッド７０は、磁気ディスクに対する情報の記録および再生を行なう記録再生用ヘッドである。
【００７２】
この磁気ヘッド７０を製造する場合、上述した第３の実施の形態で説明した磁気ヘッド４０を基板２上に初めに作製し、引き続きその上に、上述した第１の実施の形態で説明した磁気ヘッド１を作製する。各磁気ヘッド１、４０の詳細な製造方法については説明を省略する。
【００７３】
本実施の形態では、２つの磁気ヘッド１、４０の補助ヨーク１０、５０は、同時に形成される。つまり、記録用の磁気ヘッド１を作製した後に、対向面１２の研磨加工を行い、その表面に磁性薄膜を被着してパターニングを施すことで、記録用の磁気ヘッド１と再生用の磁気ヘッド４０の補助ヨーク１０、５０を同時に一括して形成する。補助ヨーク１０、５０の製造方法についてもここでは説明を省略する。
【００７４】
以上のように、本実施の形態によると、記録用の磁気ヘッド１の補助ヨーク１０と再生用の磁気ヘッド４０の補助ヨーク５０を同時に一括して形成でき、製造工数を削減できる。また、本実施の形態によると、磁気ディスクに対する記録密度を高めることができる記録用の磁気ヘッドを提供できると同時に、高い記録密度で記録したデータを再生可能な再生用の磁気ヘッドを提供できる。
【００７５】
次に、この発明の第６の実施の形態に係る磁気ヘッド８０について、図２４を参照して説明する。この磁気ヘッド８０は、上述した第２の実施の形態の磁気ヘッド３０と上述した第４の実施の形態の磁気ヘッド６０とを同一基板２上に形成したプレーナー構造を有する。この磁気ヘッド８０も、記録再生ヘッドである。
【００７６】
この磁気ヘッド８０を製造する場合、２つの磁気ヘッド３０、６０を同時並行して製造する。この磁気ヘッド８０も、上述した第５の実施の形態の磁気ヘッド７０と同様に、補助ヨーク１０、６６を同時に一括して形成できる。つまり、本実施の形態においても、上述した第５の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態によると、補助ヨーク１０、６６を、他の層の堆積工程中に同時に形成できるため、上述した第５の実施の形態と比較してさらに工数を削減できる。
【００７７】
尚、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように、本発明を記録用の薄膜磁気ヘッドに適用した場合、補助ヨークの膜厚を容易かつ高精度に薄くできることから、記録磁界の顕著な低下を伴わずに記録磁界の急峻化が図れ、これにより、線記録密度とトラック密度の向上による記録密度の増大が可能となる。
【００７９】
また、本発明を再生用の薄膜磁気ヘッドに適用した場合、側面漏話と波形歪の低減により記録密度の向上が可能となる。また、補助ヨークは記録用単磁極磁気ヘッドと一括して形成可能なため、記録ヘッドとの複合化が容易に実現できる。
【００８０】
つまり、高分解能な記録再生磁気ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る磁気ヘッドを磁気ディスク側から見た外観斜視図。
【図２】図１の磁気ヘッドの断面図。
【図３】磁気ヘッドの主磁極と補助ヨークとの間の分離長をパラメータとした場合におけるトラック方向に沿った記録磁界の勾配分布を示すグラフ。
【図４】補助ヨークの厚さをパラメータとした場合におけるトラック方向に沿った記録磁界の勾配分布を示すグラフ。
【図５】主磁極に対する補助ヨークの対向面数と最大記録磁界強度との関係を示すグラフ。
【図６】分離長をパラメータとした場合におけるトラック幅方向に沿った記録磁界強度分布を示すグラフ。
【図７】補助ヨークのサイズを変更した場合における記録磁界強度と磁界勾配との関係を示すグラフ。
【図８】矩形の開口部を有する補助ヨークを磁気ディスク側から見た底面図（ａ）、およびこの補助ヨークを採用した場合に磁気ディスクに与えられる記録磁界強度分布を示す等高線図。
【図９】４角に略円形の開口を形成した開口部を有する補助ヨークを磁気ディスク側から見た底面図（ａ）、およびこの補助ヨークを採用した場合に磁気ディスクに与えられる記録磁界強度分布を示す等高線図。
【図１０】磁気ヘッドの製造方法の第１の例を説明するための説明図。
【図１１】磁気ヘッドの製造方法の第２の例を説明するための説明図。
【図１２】磁気ヘッドの製造方法の第３の例を説明するための説明図。
【図１３】磁気ヘッドの製造方法の第４の例を説明するための説明図。
【図１４】補助ヨークのサイズを変えて対向面に凹凸を生じた場合の処理方法について説明するための説明図。
【図１５】図１２の方法で製造した磁気ヘッドの補助ヨークの厚さをパラメータとした場合における磁気記録特性を示すグラフ。
【図１６】補助ヨークの厚さをパラメータとした飽和記録特性を示すグラフ。
【図１７】この発明の第２の実施の形態に係る磁気ヘッドを示す断面図。
【図１８】図１７の変形例を示す図。
【図１９】この発明の第３の実施の形態に係る磁気ヘッドを示す断面図。
【図２０】図１９の変形例を示す図。
【図２１】この発明の第４の実施の形態に係る磁気ヘッドを示す断面図。
【図２２】図２１の変形例を示す図。
【図２３】図２の磁気ヘッドと図１９の磁気ヘッドを同一基板上に形成した第５の実施の形態に係る記録再生用磁気ヘッドを示す断面図。
【図２４】図１７の磁気ヘッドと図２１の磁気ヘッドを同一基板上に形成した第６の実施の形態に係る記録再生用磁気ヘッドを示す断面図。
【符号の説明】
１…磁気ヘッド、
２…基板、
４…主磁極、
４ａ…先端面、
６ａ、６ｂ…コイル、
７…絶縁層、
８ａ、８ｂ…リターンパスヨーク、
１０…補助ヨーク、
１０ａ…開口部、
１２…対向面。
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気記録媒体に対するデータの書き込みおよび／或いは読み出しを行なう磁気ヘッドに係り、特に、ハードディスクドライブ装置（以下、単にＨＤＤと称する）に代表される磁気記録装置に用いられる薄膜磁気ヘッド、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄膜磁気ヘッドとして、例えば、ＨＤＤの磁気ディスクに対するデータの書き込みおよび／或いは読み出しを行なう磁気ヘッドが知られている。この磁気ヘッドは、回転する磁気ディスクに対し、サスペンションアームを揺動させることにより、磁気ディスクの略半径方向に移動する。
【０００３】
通常、この種の磁気ヘッドは、基板上にコイル、主磁極、リターンヨーク等を堆積し、この堆積物の堆積方向と略平行な端面を研磨することにより形成される。そして、この研磨した端面、すなわち主磁極およびリターンヨークの端部が露出した端面が磁気ディスクに対向するように磁気ヘッドがサスペンションアームの先端に取り付けられる。
【０００４】
磁場勾配を急峻化して磁気ディスクに対する記録密度を高めるため、磁気ディスクに対向する端面に露出した主磁極の端部とリターンヨークの端部との間のギャップを狭くすることが有効であることが、The Institute of Electrical and Electronics Engineers（IEEE）から発行されている文献（IEEE Transactions on Magnetics, vol.38, No.1, pp.163-168, January 2002）に記載されている。
【０００５】
反面、狭いギャップを介して対向する主磁極とリターンヨークの対向部分の長さ（ＴＨ；スロートハイト）が１００ｎｍを超えて長くなると、磁気ヘッドから発生される磁場が弱くなりデータの記録に必要な強さの磁場が得られなくなることが、2次元計算機シミュレーションを用いて構造の最適化を図った結果として、文献（電子情報通信学会技術研究報告、Vol.101、No.499、MR2001-87、pp.21-27、2001）に示されている。
【０００６】
つまり、磁場勾配を急峻化して記録密度を高めた上でデータの記録に必要な充分な強度の磁場を得るためには、主磁極とリターンヨークをできるだけ近付けるとともにその対向部分の長さＴＨを短くする必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の磁気ヘッドは、基板上に堆積した堆積物をその集積方向と略平行に延びた端面で研磨することにより形成されるため、主磁極とリターンヨークが対向する対向部分の長さＴＨは、研磨の程度により決定される。このため、この対向部分の長さＴＨを数１０ｎｍにするためには、研磨加工の精度を高める必要があるが、研磨加工の精度を数１０ｎｍ程度に上げることは現在の技術レベルでは不可能とされている。
【０００８】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、磁気記録媒体に対する記録密度を高くできる薄膜磁気ヘッド、およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁気記録媒体に対向する対向面に露出した先端を有するとともに上記対向面から離れる方向に延びた磁性薄膜からなる主磁極と、この主磁極と略平行に設けられ、上記対向面に露出した先端を有するとともに上記対向面から離れる方向に延びた磁性薄膜からなるリターンパスヨークと、上記主磁極の先端に磁場を形成するためのコイルと、上記主磁極の先端に所定の隙間を介して非接触状態で、上記対向面と面一に延設された磁性薄膜からなる補助ヨークと、を備え、上記補助ヨークの膜厚が５ｎｍ〜２００ｎｍであり、上記主磁極と補助ヨークとの間の隙間が１０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする。
【００１０】
上記発明によると、主磁極に対して１０ｎｍ〜２００ｎｍの隙間を介して配置された補助ヨークの主磁極に対向する対向部分の長さが、補助ヨークの膜厚（５ｎｍ〜２００ｎｍ）に依存するため、対向部分の長さを数１０ｎｍオーダーで高精度に設定できる。これにより、主磁極から磁気記録媒体に与えられる磁界を急峻化でき、記録に充分な磁界強度を達成できる。
【００１２】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁性薄膜からなる主磁極、磁性薄膜からなるリターンパスヨーク、および導体薄膜から成るコイルを、絶縁層を介して、基板上に堆積する堆積工程と、この堆積工程で堆積した堆積物の堆積方向に略平行な端面を研磨して、磁気記録媒体に対向する対向面を形成する研磨工程と、上記主磁極に１０ｎｍ〜２００ｎｍの隙間を介して非接触状態で上記対向面と面一に延びた膜厚が５ｎｍ〜２００ｎｍの磁性薄膜からなる補助ヨークを該対向面に形成する補助ヨーク形成工程と、を有する。
【００１３】
さらに、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、主磁極、リターンパスヨーク、およびコイルを絶縁材を介して基板上に堆積する堆積工程と、この堆積工程で堆積した堆積物が磁気記録媒体に対向する堆積方向一端の対向面に、上記主磁極に１０ｎｍ〜２００ｎｍの隙間を介して非接触状態で該対向面と面一に延びた膜厚が５ｎｍ〜２００ｎｍの磁性薄膜からなる補助ヨークを、上記堆積物と同じ方向に堆積して形成する補助ヨーク形成工程と、を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１には、この発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１（以下、単に磁気ヘッド１と称する）を図示しない磁気ディスク（磁気記録媒体）側から見た概略斜視図を示してある。また、図２には、この磁気ヘッド１を磁気ディスクのトラック方向に沿って延びた面で切断した断面図を示してある。尚、図１では、図示簡略化のため、コイルの図示を省略してある。
【００１６】
トラック方向とは、図示しない磁気ディスクに同心円状に形成されたトラックに沿った方向、言い換えると磁気ディスクの半径方向と直交する方向を指し、トラック幅方向とは、磁気ディスクの半径方向を指す。
【００１７】
本実施の形態の磁気ヘッド１は、例えばアルティック（Al2O3-TiC）などの絶縁材からなる平らな基板２上に複数の材料を堆積することにより形成される。基板２上に堆積される堆積物は、例えば鉄シリコン窒素（FeSiN）などの磁性薄膜からなる主磁極４、主磁極４を堆積方向に沿って挟む銅製の２つのコイル６ａ、６ｂ、例えばコバルトジルコンニオブ（CoZrNb）などの磁性薄膜からなる２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂなどを含む。
【００１８】
主磁極４と２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂとの間の距離は、１０００ｎｍ〜５０００ｎｍに設定することが望ましく、本実施の形態では約３６００ｎｍに設定した。そして、主磁極４と２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂとの間には、それぞれ、コイル６ａ、６ｂが配置されている。また、２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂ間には、主磁極４およびコイル６ａ、６ｂを封入するように、例えばアルミナ（Al2O3）や酸化珪素（SiO2）などの絶縁層７が設けられている。
【００１９】
上述した堆積物および基板２は、堆積方向と略平行に延びた端面を研磨加工することにより同一平面にされた対向面１２を有する。言い換えると、この磁気ヘッド１の対向面１２は、堆積方向と略平行に延びている。そして、磁気ヘッド１は、この対向面１２が図示しない磁気ディスクの表面に対向する姿勢にして配置される。
【００２０】
また、この対向面１２には、例えば鉄シリコン窒素（FeSiN）などの磁性薄膜からなる補助ヨーク１０が設けられている。本実施の形態の補助ヨーク１０は、絶縁層７をエッチングして設けられており、基板２の端面、主磁極４の先端面４ａ、およびリターンパスヨーク８ａ、８ｂの端面とともに対向面１２を形成するように、堆積方向に延設されている。
【００２１】
この補助ヨーク１０は、図１に示すように、主磁極４が対向面１２に露出した矩形の先端面４ａ（先端）を非接触状態で囲む矩形の開口部１０ａを有する。補助ヨーク１０は、主磁極４、リターンパスヨーク８ａ、８ｂ、およびコイル６ａ、６ｂとともに磁気回路を形成する。従って、主磁極４の先端面４ａと補助ヨーク１０の開口部１０ａとの間の隙間は、磁気ギャップとして機能し、所定の分離長に設定されている。分離長は、１０ｎｍ〜２００ｎｍに設定することが望ましく、本実施の形態では分離長を１００ｎｍに設定した。
【００２２】
図２では、図示簡単化のため、各コイル６ａ、６ｂを１回巻で図示してあるが、２つのコイル６ａ、６ｂはそれぞれ３回巻にされ、その中心で接続されている。そして、各コイル６ａ、６ｂに対して図示しない駆動回路を介して互いに逆向きの電流が印加されることで主磁極４が励磁され、軟磁性層を有する二層膜構造を有する垂直磁気記方式の磁気ディスク（図示せず）と組み合わされることで、主磁極４の先端面４ａに強い記録磁界が生じる。
【００２３】
尚、上述した基板２、主磁極４、リターンパスヨーク８ａ、８ｂ、および補助ヨーク１０が面一にされた対向面１２には、通常、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの極めて硬度の高い保護膜が被着形成されるのが一般的であるが、ここでは、説明を簡略化するため、図示を省略してある。
【００２４】
ここで、上記のように構成された磁気ヘッド１の磁界強度分布について、３次元有限要素法を用いた計算結果に基づいて考察する。尚、ここでは、主磁極４の先端面４ａと補助ヨーク１０の開口部１０ａとの間の間隙は、主磁極４の先端面４ａの周囲に関して全ての方向に一定とした。
【００２５】
図３には、上述した磁気ヘッド１のトラック方向に沿った磁界強度分布を示してある。これによると、補助ヨーク１０の無い従来構造の磁気ヘッド（すなわち、分離長が１０００ｎｍの場合）では、比較的磁界強度の強い領域に磁界勾配のピークを持つ磁界強度分布となり、記録に必要な磁界強度で必ずしも高い磁界勾配が得られない問題があることがわかる。これに対して、補助ヨーク１０を取り付けて、分離長を２００ｎｍより小さくすることにより、広い範囲の磁界強度で磁界勾配の増大が図れることがわかる。
【００２６】
しかし、分離長が２０ｎｍまで小さくなると、再び狭小な領域でのみ磁界勾配が大きくなり、同時に最大記録磁界の低下も加速される。このことから、分離長が１０ｎｍより小さい領域は不適当であると言える。
【００２７】
一方、図４に示すように、補助ヨーク１０を厚くすると最大磁界強度の低下が顕著になることから、補助ヨーク１０の厚みを少なくても２００ｎｍより薄くすることで、上記の効果を享受することができることがわかる。
【００２８】
以上のことから、最適な分離長と補助ヨーク厚みの組み合わせ（本計算条件では、分離長５０ｎｍ、補助ヨーク１０の厚み２０ｎｍ）では、図５に示すように、主磁極４の先端面４ａの４辺全てを取り囲むように補助ヨーク１０の開口部１０ａを形成しても、最大磁界強度は補助ヨーク無しに対して１５％程度の低下に留まる。以上の結果から、記録磁界の急峻化による線記録密度の向上や媒体ノイズの低減が可能となる。
【００２９】
なお、磁気ヘッド１の磁気ディスクに対する相対走行方向、すなわちトラック方向に沿ったリーディング側の主磁極４と補助ヨーク１０の間隙に関しては、記録状態への直接的な関与は無いため、その部分の分離長は自由に設定できる。しかし、図５から分かるように、その一辺の分離長を他の３辺と同じ狭小値から無限大にしても殆んど記録磁界強度に変化は無いため、主磁極４の先端面４ａの４辺全てに関して微小な間隙を形成しても問題ない。
【００３０】
次に、上述した磁気ヘッド１のトラック幅方向に沿った磁界強度分布について考察する。
【００３１】
図６には、主磁極４の中心からトラック幅方向に離れた距離とその位置での磁界強度の関係を示してある。これによると、分離長が小さくなるに連れて磁界強度分布の広がりが抑制されていることがわかる。つまり、分離長を小さくすることで、磁気ディスクのトラックに対する幅方向の磁界強度分布の広がりを抑制でき、トラック幅方向に関する磁場をも急峻化でき、記録密度を高めることができる。
【００３２】
従って、主磁極４の先端面４ａの４辺全てに関して比較的狭い分離長を介して取り囲むように補助ヨーク１０の開口部１０ａを形成することで、トラック方向の磁界急峻化を達成できると同時にトラック幅方向の磁界急峻化も図られ、その結果、線記録密度の向上とトラック密度の向上による面記録密度の増大が可能となる。
【００３３】
ところで、上述した形状の開口部１０ａを有する補助ヨーク１０による効果は、補助ヨーク１０が主磁極４に対して非接触状態で設けられ且つ２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂ間を丁度連絡する大きさ（外形寸法：幅2.4μm×長さ25μm）を有する場合に達成されるものであるが、図７に示すように、補助ヨークの寸法を縮小した場合（外形寸法：幅2.4μm×長さ2.4μm）でも、得られる磁界急峻性にさほど変化は無いことがわかる。また、更に縮小して、補助ヨークをリターンパスヨークから分離させた場合（外形寸法：幅1.6μm×長さ1.4μm）でも、大きな劣化は見られない。
【００３４】
以上の結果から、補助ヨーク１０のサイズを逆に２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂ間を超える大きさにしても磁界勾配に劣化を生じないことは明らかである。従って、本実施の形態の磁気ヘッド１は、補助ヨーク１０の外形寸法やリターンパスヨーク８ａ、８ｂに対する位置関係に関しては自由度が大きい特徴を有することがわかる。これに対し、補助ヨーク１０の膜厚および開口部１０ａの大きさ、すなわち主磁極４との間の隙間が、急峻な磁場を生じ且つ充分な磁界強度を得るために重要である。
【００３５】
また、補助ヨーク１０の開口部１０ａに関しては、磁界の急峻性が分離長に影響されることを利用して、形状を工夫しても良い。
【００３６】
図８（ａ）には、上述したように、主磁極４の先端面４ａの周囲に一定の隙間を形成する矩形の開口部１０ａを有する補助ヨーク１０を図示してあり、図８（ｂ）には、この形状の開口部１０ａを採用した場合に磁気ディスクに印加される磁界の強度分布を等高線図にして示してある。これに対し、図９（ａ）には、４角に略円形の開口を形成した形状の開口部１０ｂを有する補助ヨーク１０を図示してあり、図９（ｂ）には、この開口部１０ｂを採用した際の磁界の強度分布の等高線図を示してある。
【００３７】
これによると、図９（ａ）に示すように開口部の形状を変化させることで、磁気ディスクに与えられる磁界強度分布を変化させることができることがわかる。これにより、例えば、トラック幅の狭い場合や、磁気記録ヘッドと磁気記録媒体とのスペーシングが大きい場合などに生じる、トラック中心から端に向かってなだらかに円弧を描く磁化転移形状を、補助ヨークの開口部形状を磁化転移とは逆極性の円弧状にすることができ、直線状の好適な磁化転移形状とすることが可能となる。
【００３８】
次に、上記構造の磁気ヘッド１の製造方法について、図１０乃至図１４を参照していくつかの例をあげて説明する。
【００３９】
まず、図１０に示すように、基板２上に一方のリターンパスヨーク８ａの層を形成し、絶縁層７を介してコイル６ａ、主磁極４、コイル６ｂ、およびもう一方のリターンパスヨーク８ｂを順次堆積する。リターンパスヨーク８ｂの外側には、必要に応じて保護層９を形成する。そして、各層の堆積方向と略平行に延びた対向面１２を研磨加工により形成する。
【００４０】
この後、研磨加工を施した対向面１２に磁性薄膜を被着して補助ヨーク１０を形成する。以下、補助ヨーク１０を対向面１２に被着形成する方法について説明する。
【００４１】
第１の例では、まず、図１０（ａ）に示すように、対向面１２にフォトレジスト１４をパターニングし、イオンビームエッチングあるいは反応性イオンエッチングにより補助ヨーク１０と同じ形状で且つ補助ヨーク１０の厚みと同じ深さの溝１６を形成する。
【００４２】
この後、図１０（ｂ）に示すように、磁性薄膜を被着して、リフトオフを行うことで、上記溝１６内に磁性薄膜を埋め込み形成して補助ヨーク１０を形成する。
【００４３】
本例のように補助ヨーク１０を形成することで、補助ヨーク１０が主磁極４に対向する対向部分の長さＴＨ（スロートハイト）（すなわち補助ヨーク１０の厚さ）をｎｍのオーダーで高精度に形成できる。これにより、磁気ディスクに与えられる磁界強度の急峻化を達成できると同時に、記録に必要な十分な強度の磁場を形成できる。
【００４４】
第２の例では、まず、図１１（ａ）に示すように、対向面１２に補助ヨーク１０用の磁性薄膜１０’を被着形成し、その後、図１１（ｂ）に示すように、フォトレジスト１８をパターニングし、これをマスクとしてイオンビームエッチングあるいは反応性イオンエッチングにより、図１１（ｃ）に示すように、上記磁性薄膜１０’に間隙２０を形成する。
【００４５】
本例により補助ヨーク１０を製造した場合、主磁極４の先端面４ａにも補助ヨーク１０と同じ磁性薄膜が形成される。このため、上述した第１の例と比較して、主磁極４の先端面４ａと開口部１０ａとの間の隙間を高精度に形成する必要がない。つまり、主磁極４の先端と開口部１０ａとの間の隙間は、レジスト１８の形状に依存して高精度に形成できる。
【００４６】
第３の例では、図１２（ａ）に示すように、対向面１２に補助ヨーク１０用の磁性薄膜１０’を堆積した後、図１２（ｂ）に示すように、図示しない集束イオンビームエッチング装置を用いて間隙２０を形成する。これにより、上述した第２の例と同様の補助ヨーク１０を形成できる。本例においても、上述した第２の例のようなフォトレジスト１８を用いずに、第２の例と同様の効果を奏することができる。
【００４７】
第４の例では、図１３（ａ）に示すように、図示しない電子ビーム露光装置などを利用して、対向面１２に間隙２０に対応する形状のフォトレジスト２２を形成し、その上から、図１３（ｂ）に示すように、補助ヨーク１０用の磁性薄膜を堆積してリフトオフを行うことで、間隙２０を有する補助ヨーク１０を形成する。本例においても、上述した第２、第３の例と同様の効果を奏することができる。
【００４８】
ところで、上述した第１の例（図１０）では２つのリターンパスヨーク８ａ、８ｂ間に補助ヨーク１０を形成し、第２から第４の例では対向面１２の全面にわたって補助ヨーク１０を形成したが、上述したように、補助ヨーク１０の外形寸法による本発明に係る特性への影響は極めて小さいため問題はない。言い換えると、補助ヨーク１０の外径寸法は、上述した各例に限定されるものでもない。
【００４９】
また、上述した第１の例では、補助ヨーク１０が埋め込み形成されるため、磁気ヘッド１の対向面１２に凹凸は生じない。これに対し、第２から第４の例では、例えば図１４（ａ）に示すように補助ヨーク１０の寸法が対向面１２の全面をカバーしない場合、対向面１２との間に補助ヨーク１０の厚さ分の段差が生じてしまう。この段差が問題となる場合には、必要に応じて、図１４（ｂ）に示すように、非磁性材料２４を被着して前記の段差を解消することが可能である。
【００５０】
更に、磁気ヘッド１の浮上特性や磨耗等の観点から、補助ヨーク１０に対して最適になるように上記非磁性材料２４の寸法、位置を決めることができる。
【００５１】
以上のように、本実施の形態によると、薄膜からなる補助ヨーク１０を磁気ヘッド１の対向面１２に被着形成するため、補助ヨーク１０の膜厚を例えば２００ｎｍ以下に高精度かつ容易に形成することができる。また、上述した第２から第４の例では、補助ヨーク１０と主磁極４の先端とを同時に形成可能なため、主磁極４と補助ヨーク１０との間の分離長を高精度に設定可能となる。加えて、主磁極４と補助ヨーク１０との間の位置あわせ精度が緩和される特徴も有する。
【００５２】
図１２で説明した第３の例により製造した補助ヨーク１０を有する磁気ヘッド１を垂直磁気記録用の二層膜を有する磁気ディスク（図示せず）と組み合わせて評価した磁気記録特性を図１５に示す。これによると、補助ヨーク１０を持たない以外は全く同じ構造の従来型磁気ヘッドと比較して、補助ヨーク１０を備えた本発明の磁気ヘッド１は、より高い記録分解能を実現しており、特に、トラック方向に沿った記録磁界の急峻化が実現されているものと考えられる。従って、本発明の方式により線記録密度向上による記録密度の増大が可能となる。
【００５３】
加えて、図１６に示すように、補助ヨーク１０の厚さと飽和記録電流との関係を実験により調べたところ、補助ヨーク１０を持たない従来構造の記録ヘッドの飽和記録電流が約２０ｍＡであるのに対して、本発明の磁気ヘッド１は、飽和記録電流が０．５ｍＡ以下であり、記録感度が著しく改善されることも本発明の磁気ヘッドの大きな特徴として発見された。
【００５４】
次に、この発明の第２の実施の形態に係る磁気ヘッド３０について、図１７および図１８を参照して説明する。尚、上述した第１の実施の形態と同様に機能する構成要素については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５５】
本実施の形態の磁気ヘッド３０は、図示しない磁気ディスクに対向する対向面１２に垂直な方向に複数層の薄膜を堆積して形成されることを特徴としている。つまり、この磁気ヘッド３０の対向面１２は、基板２と略平行な面となる。
【００５６】
この磁気ヘッド３０は、基板２上に、主磁極４、リターンパスヨーク８、コイル６、絶縁層７を堆積した堆積物の対向面１２に、補助ヨーク１０をさらに堆積した所謂水平型（プレーナー）薄膜単磁極磁気ヘッドである。補助ヨーク１０は、主磁極４との間に間隙を有する開口部１０ａを有し、主磁極４の先端面４ａと同一平面を形成するように、磁性薄膜により形成される。
【００５７】
補助ヨーク１０を形成する方法として、図１７に示すように、予め補助ヨーク１０の平面形状と同じ形状の溝を対向面１２に形成した後、補助ヨーク１０を形成する方法と、図１８に示すように、対向面１２上に主磁極４の先端面４ａの領域も含めて磁性薄膜を製膜して補助ヨーク１０を形成する方法とがある。補助ヨーク１０の製造方法については、上述した第１の実施の形態と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
補助ヨーク１０を形成した後、必要に応じて、補助ヨーク１０の作る膜厚方向段差の解消、磁気ヘッド３０の浮上特性や磨耗特性の確保のための非磁性薄膜の形成や、図示しないＤＬＣなどの保護膜が形成される。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によると、上述した第１の実施の形態と同様の効果を奏することができるとともに、補助ヨーク１０を形成するための第１の実施の形態で説明したような研磨工程が不要となり、堆積プロセス中に同時に補助ヨーク１０を形成することができ、製造工程にかかる工数を減らすことができるとともに、小型軽量化に有利となる。
【００６０】
次に、この発明の第３の実施の形態に係る磁気ヘッド４０について、図１９および図２０を参照して説明する。上述した第１および第２の実施の形態では、本発明を記録用の磁気ヘッドに適用した場合について説明したが、ここでは、再生用の磁気ヘッドに本発明を適用した場合について説明する。
【００６１】
この磁気ヘッド４０は、図示しない磁気ディスクからの信号磁束を磁気ヨーク４８を介して（異方性、巨大、トンネル）磁気抵抗効果素子４６に導く従来構造の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの対向面５２に、補助ヨーク５０を配置した構造を有する。
【００６２】
この磁気ヘッド４０は、図１９に示すように、磁気ヨーク４８と磁気抵抗効果素子４６が形成された後、研磨加工にて、磁気ディスクに対向する対向面５２が、磁気ヨーク４８の所定の位置になるように形成される。この後、研磨加工を施した対向面５２に、磁気ヨーク４８の先端部４８ａ、４８ｂと間隙をもち、磁気ヨーク４８の先端面と同一平面上に磁性薄膜からなる補助ヨーク５０が形成される。
【００６３】
補助ヨーク５０を形成する際、図１９に示すように、予め、補助ヨーク５０の平面形状と同じ形状の溝を対向面５２に形成した後、補助ヨーク５０を形成する方法と、図２０に示すように、対向面５２上に磁気ヨーク４８の先端面領域も含めて磁性薄膜を製膜して補助ヨーク５０を形成する方法とがある。ここでも、補助ヨーク５０の製造方法については説明を省略する。
【００６４】
この後、必要に応じて、補助ヨーク５０の作る膜厚方向段差の解消、磁気記録ヘッドの浮上特性や磨耗特性の確保のための非磁性薄膜が形成され、或いはＤＬＣなどの保護膜が形成される。
【００６５】
上述した第１および第２の実施の形態で説明した記録用の磁気ヘッド１、３０に関して記録磁界の急峻化を実現する磁極構造は、記録用の単磁極ヘッドの主磁極４を再生用ヨーク型磁気抵抗効果ヘッドの磁気ヨーク４８に見立てることで、再生感度分布の急峻化を図る構造でもあることは、相反の理から容易に類推しうる。従って、磁気ヨーク４８の先端部のトラック幅方向側面に存在する補助ヨーク５０は、磁気的シールドとして側面漏話の低減に有効である。一方、ヨーク型磁気抵抗効果ヘッドを垂直磁気記録に応用する場合に、波形歪の生じることが指摘されている。この歪は、磁気ヨーク４８の先端面直下の磁気ディスクからの信号磁束のみを磁気ヨーク４８に引き込むことで低減可能であることから、トラック方向に存在する補助ヨーク５０は磁気的シールドとして記録媒体直下以外からの磁束の流入の低減に有効である。これにより、波形歪が低減され、記録密度の向上が可能となる。
【００６６】
従って、磁気ヨーク４８の先端部の周囲全てを狭分離長で隔てて取り囲むように補助ヨーク５０の開口部５０ａを形成することで、トラック方向とトラック幅方向の問題を同時に軽減することができ、その結果、記録密度の増大が可能となる。
【００６７】
次に、この発明の第４の実施の形態に係る磁気ヘッド６０について、図２１および図２２を参照して説明する。ここでは、上述したプレーナー構造を有する再生用の磁気ヘッドに本発明を適用した場合について説明する。この磁気ヘッド６０は、図示しない磁気ディスクに対向する対向面６１に垂直な方向に複数層の薄膜が堆積されて製造される。
【００６８】
この磁気ヘッド６０は、図２１に示すように、基板６２上に（異方性、巨大、トンネル）磁気抵抗効果素子６３、磁気ヨーク６４ａ、６４ｂ、絶縁層６５を堆積し、この堆積物が磁気ディスクに対向する対向面６１に、磁気ヨーク６４ａ、６４ｂと間隙をもつように、磁気ヨーク６４の先端面と同一平面上に磁性薄膜からなる補助ヨーク６６を形成することにより製造される。
【００６９】
補助ヨーク６６を形成する方法として、図２１に示すように、予め、補助ヨーク６６の平面形状と同じ形状の溝を対向面６１に形成した後、補助ヨーク６６を形成する方法と、図２２に示すように、対向面６１上に磁気ヨーク６４の先端面領域も含めて磁性薄膜を製膜して補助ヨーク６６を形成する方法とがある。この後、必要に応じて、補助ヨーク６６の作る膜厚方向段差の解消、磁気ヘッド６０の浮上特性や磨耗特性の確保のための非磁性薄膜を形成し、或いはＤＬＣなどの保護膜を形成する。
【００７０】
以上のように、本実施の形態によると、上述した第３の実施の形態と同様の効果を奏することができるとともに、第３の実施の形態と比較して、補助ヨークを形成する前の研磨工程が不要となり、各層を体積するプロセス中に補助ヨーク６６を同時に形成でき、製造工数を減らすことができるとともに、小型軽量化に有利となる。
【００７１】
次に、この発明の第５の実施の形態に係る磁気ヘッド７０について、図２３を参照して説明する。この磁気ヘッド７０は、上述した第１の実施の形態の磁気ヘッド１と上述した第３の実施の形態の磁気ヘッド４０とを同一基板２上に形成した構造を有する。つまり、この磁気ヘッド７０は、磁気ディスクに対する情報の記録および再生を行なう記録再生用ヘッドである。
【００７２】
この磁気ヘッド７０を製造する場合、上述した第３の実施の形態で説明した磁気ヘッド４０を基板２上に初めに作製し、引き続きその上に、上述した第１の実施の形態で説明した磁気ヘッド１を作製する。各磁気ヘッド１、４０の詳細な製造方法については説明を省略する。
【００７３】
本実施の形態では、２つの磁気ヘッド１、４０の補助ヨーク１０、５０は、同時に形成される。つまり、記録用の磁気ヘッド１を作製した後に、対向面１２の研磨加工を行い、その表面に磁性薄膜を被着してパターニングを施すことで、記録用の磁気ヘッド１と再生用の磁気ヘッド４０の補助ヨーク１０、５０を同時に一括して形成する。補助ヨーク１０、５０の製造方法についてもここでは説明を省略する。
【００７４】
以上のように、本実施の形態によると、記録用の磁気ヘッド１の補助ヨーク１０と再生用の磁気ヘッド４０の補助ヨーク５０を同時に一括して形成でき、製造工数を削減できる。また、本実施の形態によると、磁気ディスクに対する記録密度を高めることができる記録用の磁気ヘッドを提供できると同時に、高い記録密度で記録したデータを再生可能な再生用の磁気ヘッドを提供できる。
【００７５】
次に、この発明の第６の実施の形態に係る磁気ヘッド８０について、図２４を参照して説明する。この磁気ヘッド８０は、上述した第２の実施の形態の磁気ヘッド３０と上述した第４の実施の形態の磁気ヘッド６０とを同一基板２上に形成したプレーナー構造を有する。この磁気ヘッド８０も、記録再生ヘッドである。
【００７６】
この磁気ヘッド８０を製造する場合、２つの磁気ヘッド３０、６０を同時並行して製造する。この磁気ヘッド８０も、上述した第５の実施の形態の磁気ヘッド７０と同様に、補助ヨーク１０、６６を同時に一括して形成できる。つまり、本実施の形態においても、上述した第５の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態によると、補助ヨーク１０、６６を、他の層の堆積工程中に同時に形成できるため、上述した第５の実施の形態と比較してさらに工数を削減できる。
【００７７】
尚、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように、本発明を記録用の薄膜磁気ヘッドに適用した場合、補助ヨークの膜厚を容易かつ高精度に薄くできることから、記録磁界の顕著な低下を伴わずに記録磁界の急峻化が図れ、これにより、線記録密度とトラック密度の向上による記録密度の増大が可能となる。
【００７９】
また、本発明を再生用の薄膜磁気ヘッドに適用した場合、側面漏話と波形歪の低減により記録密度の向上が可能となる。また、補助ヨークは記録用単磁極磁気ヘッドと一括して形成可能なため、記録ヘッドとの複合化が容易に実現できる。
【００８０】
つまり、高分解能な記録再生磁気ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る磁気ヘッドを磁気ディスク側から見た外観斜視図。
【図２】図１の磁気ヘッドの断面図。
【図３】磁気ヘッドの主磁極と補助ヨークとの間の分離長をパラメータとした場合におけるトラック方向に沿った記録磁界の勾配分布を示すグラフ。
【図４】補助ヨークの厚さをパラメータとした場合におけるトラック方向に沿った記録磁界の勾配分布を示すグラフ。
【図５】主磁極に対する補助ヨークの対向面数と最大記録磁界強度との関係を示すグラフ。
【図６】分離長をパラメータとした場合におけるトラック幅方向に沿った記録磁界強度分布を示すグラフ。
【図７】補助ヨークのサイズを変更した場合における記録磁界強度と磁界勾配との関係を示すグラフ。
【図８】矩形の開口部を有する補助ヨークを磁気ディスク側から見た底面図（ａ）、およびこの補助ヨークを採用した場合に磁気ディスクに与えられる記録磁界強度分布を示す等高線図。
【図９】４角に略円形の開口を形成した開口部を有する補助ヨークを磁気ディスク側から見た底面図（ａ）、およびこの補助ヨークを採用した場合に磁気ディスクに与えられる記録磁界強度分布を示す等高線図。
【図１０】磁気ヘッドの製造方法の第１の例を説明するための説明図。
【図１１】磁気ヘッドの製造方法の第２の例を説明するための説明図。
【図１２】磁気ヘッドの製造方法の第３の例を説明するための説明図。
【図１３】磁気ヘッドの製造方法の第４の例を説明するための説明図。
【図１４】補助ヨークのサイズを変えて対向面に凹凸を生じた場合の処理方法について説明するための説明図。
【図１５】図１２の方法で製造した磁気ヘッドの補助ヨークの厚さをパラメータとした場合における磁気記録特性を示すグラフ。
【図１６】補助ヨークの厚さをパラメータとした飽和記録特性を示すグラフ。
【図１７】この発明の第２の実施の形態に係る磁気ヘッドを示す断面図。
【図１８】図１７の変形例を示す図。
【図１９】この発明の第３の実施の形態に係る磁気ヘッドを示す断面図。
【図２０】図１９の変形例を示す図。
【図２１】この発明の第４の実施の形態に係る磁気ヘッドを示す断面図。
【図２２】図２１の変形例を示す図。
【図２３】図２の磁気ヘッドと図１９の磁気ヘッドを同一基板上に形成した第５の実施の形態に係る記録再生用磁気ヘッドを示す断面図。
【図２４】図１７の磁気ヘッドと図２１の磁気ヘッドを同一基板上に形成した第６の実施の形態に係る記録再生用磁気ヘッドを示す断面図。
【符号の説明】
１…磁気ヘッド、
２…基板、
４…主磁極、
４ａ…先端面、
６ａ、６ｂ…コイル、
７…絶縁層、
８ａ、８ｂ…リターンパスヨーク、
１０…補助ヨーク、
１０ａ…開口部、
１２…対向面。
Claims (9)
- 磁気記録媒体に対向する対向面に露出した先端を有するとともに上記対向面から離れる方向に延びた磁性薄膜からなる主磁極と、
この主磁極と略平行に設けられ、上記対向面に露出した先端を有するとともに上記対向面から離れる方向に延びた磁性薄膜からなるリターンパスヨークと、
上記主磁極の先端に磁場を形成するためのコイルと、
上記主磁極の先端に１０ｎｍ〜２００ｎｍの隙間を介して非接触状態で、上記対向面と面一に延設された膜厚が５ｎｍ〜２００ｎｍの磁性薄膜からなる補助ヨークと、
を備えていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 上記補助ヨークは、上記主磁極の先端に所定の隙間を介して非接触状態で該先端を上記対向面に露出する開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 上記対向面を保護する保護膜を有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 上記補助ヨークは、上記主磁極、リターンパスヨーク、およびコイルと同じ方向に堆積されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 上記補助ヨークは、上記リターンパスヨークから分離されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 上記対向面に露出した先端を有する磁気ヨークと、
この磁気ヨークを介して磁気記録媒体から信号磁束を取得する磁気抵抗効果素子と、をさらに備え、
上記補助ヨークが、上記磁気ヨークの先端に１０ｎｍ〜２００ｎｍの隙間を介して非接触状態で設けられていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。 - 磁性薄膜からなる主磁極、磁性薄膜からなるリターンパスヨーク、および導体薄膜から成るコイルを、絶縁層を介して、基板上に堆積する堆積工程と、
この堆積工程で堆積した堆積物の堆積方向に略平行な端面を研磨して、磁気記録媒体に対向する対向面を形成する研磨工程と、
上記主磁極に１０ｎｍ〜２００ｎｍの隙間を介して非接触状態で上記対向面と面一に延びた膜厚が５ｎｍ〜２００ｎｍの磁性薄膜からなる補助ヨークを該対向面に形成する補助ヨーク形成工程と、
を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 主磁極、リターンパスヨーク、およびコイルを絶縁材を介して基板上に堆積する堆積工程と、
この堆積工程で堆積した堆積物が磁気記録媒体に対向する堆積方向一端の対向面に、上記主磁極に１０ｎｍ〜２００ｎｍの隙間を介して非接触状態で該対向面と面一に延びた膜厚が５ｎｍ〜２００ｎｍの磁性薄膜からなる補助ヨークを、上記堆積物と同じ方向に堆積して形成する補助ヨーク形成工程と、
を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 上記補助ヨーク形成工程は、上記主磁極の先端に所定の隙間を介して非接触状態で該先端を上記対向面に露出する開口部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
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