JP3902952B2 - 光誘導型薄膜磁気ヘッド - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、基板表面に形成された垂直磁気記録膜上の反転磁区によって情報を保持する記録媒体を用い、該記録媒体へ反転磁区を形成して情報を記録し、該記録媒体からの漏洩磁束を検出して情報を再生する情報記録再生装置、およびそれに搭載される誘導型薄膜磁気ヘッドに関するものである。
背景技術
磁気ディスク装置の高記録密度化に伴い、記録ビットのビット長、及びトラックサイズは微小化の一途をたどっている。面内磁気記録媒体の記録面積が微小化するとともに、熱磁気緩和による減磁が大きな問題となりつつあり、記録方式の転換による高密度化の検討が加速しつつある。この中で垂直磁気記録は、比較的厚い記録媒体の使用が可能なため熱磁気緩和が起こりにくい、また記録密度が上がるほど記録磁化が安定化されるといった高密度化にとって原理的な利点を持っているため、最近次世代の記録方式として注目を集めている。
垂直磁気記録方式の一つとして、例えば、日経エレクトロニクス誌、１９９９年１月１１日号（第７３４号）の３５ページから４２ページに記載されているように、アモルファスの光磁気媒体に光を照射して媒体を加熱して反転磁区を形成して情報の記録を行い、情報の再生は、磁区から漏洩してくる磁束をＧＭＲヘッド等の再生ヘッドを用いて検出する方式がある（従来例１）。この従来例１では、後端部にＧＭＲが形成された浮上スライダの底面の中央部分に記録用の磁界を発生させる磁界変調用のコイルが形成されたＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ）を埋め込んだヘッドが用いられており、この技術を利用したヘッドによれば、光ヘッドと磁気ヘッドの両方を記録媒体の片方の側に配置することができるため、装置の小型化が可能となる、あるいは記録媒体に光源の波長帯での光透過性を有する必要がなくなるので記録媒体の膜構成の自由度が高まるなどの利点がある。記録媒体は、カード状やディスク状は一般的形状である。また、さらに特開平５−５４４２２号公報（従来例２）には、浮上スライダの媒体に対向する面に、レーザダイオードとフォトダイオード、およびフレネルレンズ、ビームスプリッタが形成された光導波層、及びフレネルレンズに近接して磁気コアおよび磁気コイルからなる磁気ヘッドのすべてが設置された例が開示されている。
前記従来例１では、ＳＩＬを用いた記録ヘッドとＧＭＲなどの再生ヘッドが離れた位置に設置されている。通常磁気記録装置では、浮上スライダをある点を中心に回転するスイングアームの先端にとりつけ、ヘッドを所定の情報トラックにアクセスしている。そのため、記録円板の外周部においては浮上スライダの中心線と情報トラックの接線方向に多少のずれが生じる。そこで、従来例１のように記録ヘッドと再生ヘッドの距離が大きい場合、記録ヘッドが記録を行っている情報トラックと再生ヘッドが再生を行う情報トラックが異なったトラックになるという問題が生じる。記録ヘッドと再生ヘッドを接近させるためには、ＳＩＬを用いた記録ヘッドの小型化が必須であるが、従来例１では、ＳＩＬの底面に光を透過させる少なくとも１０ミクロン以上の領域が必要であり、かつ磁気コイルが大型であるため、記録ヘッドの小型化が難しいという課題がある。また磁気コイルが大型のため、動作速度が遅く、ひいては記録速度が遅いという問題もある。さらに照射光としてレンズで集光された円形の光スポットを用いていたため、記録されるビットの形状は三日月型であるのに、再生に用いるスピンバルブ型磁気センサーは長方形形状であるため、再生時に分解能が大きく低下するという問題もあった。
また、従来例２では、フレネルレンズによって集光される光スポット位置と、磁気コイルによる磁界の印加される位置が離れている。このような構造の場合、たとえ光スポットによる加熱領域が小さくとも、光スポットから離れるにつれて熱伝導によって温度分布が広がり、磁界印加領域において温度分布が広がってしまうため、小さな記録ビットを記録することが難しいという問題があった。
発明の開示
本発明による光誘導型薄膜磁気記録ヘッドでは、記録すべき記録媒体に対抗する面にギャップを有するコの字形の磁気コアと、記録媒体面に垂直な方向に、磁気コアを周回するように磁束を発生させるコイルと、ギャップに続く磁気コアの近傍に光導波部を有し、記録媒体に、光導波部により光を照射し、磁気コアにより磁束発生手段により発生した磁束を印加する。この構成によれば、記録媒体上に記録に必要なパワーの光の照射位置と印加される磁束位置とが位置的に重複または近接するため、高密度、高速の磁区の記録が実現できる。光導波部は磁気コアを有してなる磁気回路の内部に構成されても良いし、磁気回路の外部で磁気コアの付近に設けてもよい。磁気回路の近傍に設けることで、微少な記録磁区を形成することができる。
さらに本発明の具体的な光誘導型薄膜磁気記録ヘッドでは、基板上に形成された下部磁気コアと、先端部で磁気ギャップ膜を介して下部磁気コアと結合し、後端部では磁性体により形成されたバックコンタクト部により直接下部磁気コアと結合した上部磁気コアと、上部磁気コア及び下部磁気コアとの間に形成された絶縁層を有する誘導型薄膜磁気ヘッドにおいて、上部磁気コア内部に上部磁気コアの幅より小さい幅および上部磁気コアの厚さより薄い厚さを有する光学的に透明な光導波部が形成され、かつ該上部磁気コア、下部磁気コア、磁気ギャップおよびバックコンタクト部からなる磁気回路に磁束を発生せしめるコイルが、該バックコンタクト部を周回して配置される。さらに、前記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドと、軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定層の積層構成を有し、上記強磁性固定層が感知すべき磁界に対してその磁化が固定されてなるスピンバルブ膜あるいはトンネル接合膜を有していて、外部の磁界に応じて前記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定層の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生じる磁気センサーと、前記磁気センサーの上下に配置された磁気シールドとからなる録再分離型磁気記録再生ヘッドにおいて、前記磁気センサー上部に形成された磁気シールドが前記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドの下部磁極を兼用する。これらにより、記録動作を行う上部磁極内の光照射部と磁気センサーの位置を極めて近接して設置することが可能となる。また光導波部としてその断面形状が矩形のものを用いることができるので、記録ビット形状を矩形にすることができる。かつ磁気ヘッドが少なくとも従来実用化されている薄膜磁気ヘッドと同程度に小型化できるので、記録速度を従来の磁気ヘッド並に大きくすることが可能になる。
さらに、上記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドにおいて、上部磁気コアと磁気ギャップ膜の間に該上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明な光導波路を設け、光導波路に結合された光パワーが効率よく媒体面上に照射されるようにする。
あるいは、上記光導波路を上部磁気コアの上部に形成し、さらに上部磁気コアの上部に該上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明な光導波路を設け、かつ該上部磁気コア、下部磁気コア、磁気ギャップおよびバックコンタクト部からなる磁気回路に磁束を発生せしめるコイルを前記バックコンタクト部を周回して配置し、さらに再生に用いる磁気センサー上部に形成された磁気シールドと前記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドの下部磁極を兼用することによっても、記録動作を行う上部磁極内の光照射部と磁気センサーの位置を極めて近接して設置することを可能にし、かつ記録ビット形状を矩形にし、記録速度を従来の磁気ヘッド並に大きくすることを可能にするとともに、光導波路に結合された光パワーが効率よく媒体面上に照射されるようにすることができる。
あるいは、上記光導波路を該絶縁層内部に形成し、さらに該絶縁層内部に該上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明な光導波路を設け、かつ該上部磁気コア、下部磁気コア、磁気ギャップおよびバックコンタクト部からなる磁気回路に磁束を発生せしめるコイルを前記バックコンタクト部を周回して配置し、さらに再生に用いる磁気センサー上部に形成された磁気シールドと前記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドの下部磁極を兼用すことによっても、記録動作を行う上部磁極内の光照射部と磁気センサーの位置を極めて近接して設置することを可能にし、かつ記録ビット形状を矩形にし、記録速度を従来の磁気ヘッド並に大きくすることを可能にするとともに、光導波路に結合された光パワーが効率よく媒体面上に照射されるようにすることができる。
さらに、上記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドにおいて、上部磁気コアと磁気ギャップ膜の間に該上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明な光導波路を、光感光性樹脂もしくは光感光性樹脂を含む混合物で形成することにより、さらにまた、上記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドにおいて、上部磁気コアと磁気ギャップ膜の間に該上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明な光導波路が、フォトレジストの現像液に可溶な樹脂もしくは該樹脂を含む混合物で形成することにより、従来のフォトリソグラフィプロセスを用いて前記テーパ型構造を容易に形成できるようにする。
さらに、前記光導波路材料を用いて形成された前記磁気記録再生ヘッドにおいて、前記光導波路材料の樹脂硬化温度を、該磁気記録再生ヘッドのスピンバルブ磁気センサーに含まれる強磁性磁化固定層の磁化固定が保磁される温度より低い温度とすることにより、スピンバルブ磁気センサー作製後に上記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドを形成しても、スピンバルブ磁気センサーの磁化の方向を乱さないようにする。
さらに、上記磁気記録再生ヘッドと、表面に形成された反転磁区によって情報を保持する磁気記録媒体を用いれば、超高密度かつ高速記録再生可能の磁気記録再生装置を構成せることができる。
このように本発明によれば、記録動作を行う上部磁極内の光照射部と磁気センサーの位置を極めて近接して設置することが可能となるり、また光導波部としてその断面形状が矩形のものを用いることができるので、記録ビット形状を矩形にすることができる。かつ磁気ヘッドが少なくとも従来実用化されている薄膜磁気ヘッドと同程度に小型化できるので、記録速度を従来の磁気ヘッド並に大きくすることが可能になる。
発明を実施するための最良の形態
発明の説明に用いられる符号は次のとおりである。１は基板、２は下部磁気コア、３は磁気ギャップ絶縁層、４は上部磁気コア下地膜、５は光導波部、６は上部磁気コア、７はテーパー光導波路、８はコイル、９はコイル土台部、１０はコイル絶縁膜、１１はバックコンタクト部、１２は光導波路、１３は下部シールド、１４はスピンバルブ型磁気センサー、１５は媒体基板、１６は記録層、１７は再生層、１８は保護膜、１９は記録情報、２０は近接場光、２１は絶縁膜、２２は光誘導型薄膜磁気ヘッド、２３はスライダ、２４は面発光レーザ、２５は端面発光型の半導体レーザ、２６はＳｉ基板、２７は傾斜部、２８は記録円板、２９はベース、３０は軸、３１はサスペンション、３２はアーム、３３は可動機構、３４は軸、３５はインターフェース、２６はコネクタ３６である。
本発明による光誘導型薄膜磁気ヘッドの一実施例を図１に示す。図１（ａ）は本発明による光誘導型薄膜磁気ヘッドの断面図、図１（ｂ）は本発明による光誘導型薄膜磁気ヘッドを上部から見た概略図、図１（ｃ）は本発明による光誘導型薄膜磁気ヘッドを摺動面から見た図である。
基板１上に下部磁気コア２と磁気ギャップをとるための絶縁膜３が形成されている、上部磁気コアは、下地膜４、光導波部５および磁気コア本体６からなる。光導波部５は、図１（ｃ）に示されているように、周囲を磁気コア本体６に囲まれており、磁気コア本体６は下地膜４と光導波部５の周囲で接続されている。また、光導波部５は、摺道面での形状を矩形とする。下部磁気コア２と上部磁気コア本体６とは、後端部でバックコンタクト部１１で接続されている。磁気ギャップ絶縁膜３の内部には、バックコンタクトを周回して配置されたコイル８、コイルの土台９およびコイル絶縁膜１０が埋め込まれている。磁気コア６とバックコンタクト１１と磁気コア２とでコの字形（又はＵ字形）の磁路を形成し、さらにギャップにより磁気回路を構成する。図１（ａ）では、磁気コア６の一部分とバックコンタクト１１とがテーパ光導波路１１の後ろに配置されているが、コの字形となっていることがわかる。コイル８は記録媒体面に対する垂直面で磁気回路を周回する。本実施例では、コイル８はバックコンタクト１１部分を周回するよう配置されている。光導波部５は、上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明なテーパ光導波路７に光学的に接続されており、さらに前記光導波路７は、前記光導波路７の後端部とほぼ同一形状の一様な幅と厚みを有する光導波路１２に光学的に接続されている。上部磁気コア６の形状は、図１（ｂ）に示されているように、後端部に向かうに従い、テーパ光導波路７からずれるように設置され、バックコンタクト部１１は前記光導波路７を避けて形成されている。
図２は、図１に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドと信号再生用のスピンバルブ型磁気センサーが集積化された磁気記録再生ヘッド、およびそれを記録媒体の記録再生に用いた実施例を示したものである。基板１上に磁気シールド１３、および信号を再生するためのスピンバルブ型磁気センサー１４が形成されている。スピンバルブ型磁気センサー１４の上には磁気シールドを兼ねた下部磁気コア２が形成されており、その上に図１に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドが形成されている。図２の１５から１８は記録媒体を示す。基板１５の上に、例えばアモルファスの垂直磁化膜であるＴｂＦｅＣｏ記録層１６が形成されている。ＴｂＦｅＣｏは室温付近では大きな保磁力を有するが、温度２００℃以上に加熱されると急激に保持力が低下する。そこで光導波路５から近接場光２０を照射して媒体を加熱するとともに上部磁気コア４および６から垂直磁界を印加すると比較的小さな印加磁界で垂直記録ビット１９を形成できる。しかしながら、一般にＴｂＦｅＣｏ記録層は室温付近において飽和磁化が小さいので、スピンバルブ型の再生磁気センサー１４で検出するに足る漏洩磁束を発生することができない。そこでＴｂＦｅＣｏ記録層の上に、例えばＴｂＦｅＤｙＣｏからなる室温で大きな飽和磁化を有しかつキュリー温度が記録層より低い温度である再生層１７を形成する。情報記録時に記録媒体の温度は再生層のキュリー温度以上に加熱され、このときまず記録層に情報が記録される。記録媒体の温度が再生層のキュリー温度より下がると、記録層の磁化が再生層に転写される。室温では上述のように再生層の飽和磁化が増加し、スピンバルブ型の再生磁気センサー１４で検出するに足る漏洩磁束を発生する。再生層の上には媒体の熱冷却と媒体の摩耗防止を兼ねた保護膜１８が形成されている。
本発明による光誘導型薄膜磁気ヘッドの第二の実施例を図３に示す。図３（ａ）は第二実施例の光誘導型薄膜磁気ヘッドの断面図、図３（ｂ）は第二実施例の光誘導型薄膜磁気ヘッドを上部から見た概略図、図３（ｃ）は第二実施例の光誘導型薄膜磁気ヘッドを摺動面から見た図である。基板１上に下部磁気コア２と磁気ギャップをとるための絶縁膜３が形成されている、絶縁層３の上には上部磁気コア６が形成されており、磁気コアは例えば酸化アルミニウムの絶縁膜２１に埋め込まれている。下部磁気コア２と上部磁気コア６とは、後端部でバックコンタクト部１１で接続されている。磁気ギャップ絶縁膜３の内部には、下部磁気コアと上部磁気コアを周回して配置されたコイル８、コイルの土台９およびコイル絶縁膜１０が埋め込まれている。上部磁気コア６と下部磁気コア７とはバックコンタクト１１により接続されほぼコの字形（又はＵ字形）に形成されている。またこのコの字はギャップとともに磁気回路を形成する。コイル８は、記録媒体面に対して垂直面で磁気回路を周回するように配置される。本実施例では、第一実施例と同様にコイル８はバックコンタクト１１を周回するように配置されている。絶縁膜３の上には光導波部５が形成されている。光導波部５は、上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明なテーパ光導波路７に光学的に接続されており、さらに前記光導波路７は、前記光導波路７の後端部とほぼ同一形状の一様な幅と厚みを有する光導波路１２に光学的に接続されている。また、光導波部５は、摺道面での形状を矩形とする。図３（ｂ）に示されているように、バックコンタクト部１１は前記光導波路７を避けて形成されている。
図４は、図３に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドと信号再生用のスピンバルブ型磁気センサーが集積化された磁気記録再生ヘッド、およびそれを記録媒体の記録再生に用いた実施例を示したものである。基板１上に磁気シールド１３、および信号を再生するためのスピンバルブ型磁気センサー１４が形成されている。スピンバルブ型磁気センサー１４の上には磁気シールドを兼ねた下部磁気コア２が形成されており、その上に図３に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドが形成されている。図４の１５から１８は図２と同じ記録媒体である。記録媒体への情報１９の記録方法は、図２とほぼ同様である。しかし光導波部５が上部磁気コア６の上部に形成されているため、図２のケースより若干記録磁界が大きな記録磁界が必要である。
図５は、実施例１、実施例２における信号記録過程を説明する図である。図５（ａ）は記録トラックと平行な平面内の断面図、図５（ｂ）は記録トラックと垂直な平面内の断面図である。近接場光２０は上部磁気コア４、６内を貫通する光導波部５を通って記録媒体に照射される。近接場光はパルス状に照射され、そのサイズは、図５（ｃ）に示されたように上部磁気コア４、６によって印加される変調磁界の空間分布サイズより十分小さく設定し、印加磁場が光パルス照射部分では一定のアシスト磁界とみなせるようにする。このようにすれば、媒体保磁力が光パルス照射によって低下した部分で媒体磁化を反転することができ、記録ビットサイズをもっぱら光パルスサイズによって精度よくコントロールすることが可能となる。媒体をｘ軸方向に走行させながら、光パルスを図５（ｄ）のように連続して照射させながら、磁界印加方向を交互に反転させると、図５（ｄ）のように交互に磁化が反転し、かつビット長が光パルスサイズの１／５以下の微小な記録マークが記録できる。
以上の記録方法自体は光パルス磁界変調記録として知られている方式であるが、本発明の光誘導型薄膜磁気ヘッドを用いることにより、以下の利点がある。まず第１に従来の光パルス磁界変調記録では、照射光としてレンズで集光された円形の光スポットを用いていたため、記録されるビットの形状が三日月型となっていた。しかしながら、記録媒体上に記録された三日月型の記録マークの再生に用いる磁気センサーは長方形形状であるため、再生時に分解能が大きく低下するという問題があった。しかし本発明の光誘導型薄膜磁気ヘッドでは、矩形の断面形状の光導波部５を用いているため、照射される近接場光の形状も矩形であり、再生時の分解能低下がない。また、従来の磁気ヘッドはサイズが大きく、磁界変調速度が遅く、高速記録の障害になっていた。しかし本発明の光誘導型薄膜磁気ヘッドでは、アシスト磁界を印加する磁気ヘッドとして従来の磁気記録装置に用いられている薄膜磁気ヘッドと同等の寸法の磁気ヘッドを用いることが可能なため、数１００ＭＨｚという高速の記録動作が可能となる。例えば光導波部５として、幅０．２ミクロン、厚さ０．２ミクロンの矩形の光導波部を用いれば、ビットサイズ４０ｎｍ以下、ビット幅０．２ミクロン、２．５４平方センチメートルあたり約８０ギガビットもの高密度記録が可能となる。さらに、本発明では再生用の磁気センサーの上部シールドと前記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドの下部磁極を兼用することが可能となるので、少なくとも、従来の磁気記録再生ヘッド並みに記録ヘッドと再生ヘッドを近接して配置することができ、前記第１の従来例のように記録ヘッドと再生ヘッドが異なる情報トラックにアクセスするという問題点がなくなる。
また、本発明では光照射領域と磁界の印加領域が全く重なるかあるいは極めて近接しているので、前記第２の従来例のように、磁界印加領域において温度分布が広がってしまうという問題も生じない。
図６に本発明による光誘導型薄膜磁気ヘッドの第三の実施例を示す。図６（ａ）は第三実施例の光誘導型薄膜磁気ヘッドの断面図、図６（ｂ）は第三実施例の光誘導型薄膜磁気ヘッドを上部から見た概略図、図６（ｃ）は第三実施例の光誘導型薄膜磁気ヘッドを摺動面から見た図である。基板１上に下部磁気コア２と磁気ギャップをとるための絶縁膜３が形成されている。磁気コア付近には、絶縁層３の中に、光導波部５、及び上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光導波部５と光学的に接続されたテーパ光導波路７、さらに前記光導波路７の後端部とほぼ同一形状の一様な幅と厚みを有する光導波路１２が形成されている。光導波部５は、摺道面での形状を矩形とする。絶縁層３の上には上部磁気コア６が形成されており、下部磁気コア２と上部磁気コア６とは、後端部でバックコンタクト部１１で接続されている。前記絶縁層と上部磁気コアの間には、バックコンタクト部１０を周回して配置されたコイル８、コイルの上台９およびコイル絶縁膜１０が埋め込まれている。周回するコイル８の中央部にバックコンタクト１１が配置され、断面図に示されるように磁気コア６と磁気コア２とがバックコンタクト１１により接続され、これらでほぼコの字形（又はＵ字形）を形成している。図６（ｂ）に示されているように、バックコンタクト部１１は前記光導波路７を避けて形成されている。
図７は、図６に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドと信号再生用のスピンバルブ型磁気センサーが集積化された磁気記録再生ヘッド、およびそれを記録媒体の記録再生に用いた実施例を示したものである。基板１上に磁気シールド１３、および信号を再生するためのスピンバルブ型磁気センサー１４が形成されている。スピンバルブ型磁気センサー１４の上には磁気シールドを兼ねた下部磁気コア２が形成されており、その上に図６に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドが形成されている。図４の１５から１８は図２と同じ記録媒体である。
図８は、実施例３における信号記録過程を説明する図である。図８（ａ）は記録トラックと平行な平面内の断面図、図８（ｂ）は記録トラックと垂直な平面内の断面図である。近接場光２０は磁気ギャップ用絶縁層３内を貫通する光導波部５を通って記録媒体に照射される。近接場光は連続光として照射され、その幅は、図８（ｂ）に示されたように上部磁気コア６より十分小さく設定する。光照射によって図８（ｂ）のトラック幅の部分の媒体温度が上昇し、上部磁気コア６で印加されるアシスト変調磁界によって媒体磁化を反転させられ、情報記録が行われる。本実施例の記録方式では、記録ビットの幅は照射光の幅によってコントロールされるが、ビット長は従来の磁気記録装置と同様に上部磁気コアから印加される磁界のｘ軸方向の勾配によってきまる。
以下、第一の実施例を例に、本発明の光誘導型薄膜磁気記録ヘッドの作製方法を説明する。まず基板１上にめっき等の方法により、例えばパーマロイ等の磁性膜を成長させる。次にコイル土台部９を形成し、その上に例えばフォトリソグラフィによりコイル８の形状のフレームを形成して、めっき等の方法でコイル８を形成し、レジストを剥離したのちコイル絶縁膜１０を形成してコイル８を覆う。次に例えばスパッタ等の方法により絶縁層３を形成し平坦化したのち、バックコンタクト部１１をフォトリソグラフィと反応性イオンエッチング等の方法により穴あけする。次に穴あけされたバックコンタクト部にめっき等で磁性材料を成長させ、再び絶縁層上部で平坦化を行う。次に上部磁極の下部４をスパッタなどの方法で形成し、フォトリソグラフィとエッチング等でパターニングする。さらに光導波部５を作成するために、例えばＳｉＯ２などの光学的に透明な膜を、例えば０．２ミクロンスパッタ等の方法で形成し、ＳｉＯ２上にＫｒＦエキシマレーザ用のフォトレジストを塗布し、ＫｒＦエキシマレーザステッパーで０．２ミクロンのパターンを形成する、該レジストパターンをマスクに、ＣＨＦ３とＯ２の混合ガスを用いた反応性イオンエッチング等の方法でＳｉＯ２をエッチングし、レジストを剥離して幅０．２ミクロン、高さ０．２ミクロンの概略矩形のＳｉＯ２の光導波部を得る。次に、再びフォトリソグラフィとめっき等の方法を用い、上部磁極６のうち光導波部５を囲む部分を形成する。
次に、樹脂軟化温度が磁気再生ヘッドのスピンバルブ磁気再生センサーに含まれる強磁性磁化固定層の磁化固定が保持される温度、典型的には２５０℃より低い温度である樹脂材料、例えばポリジメチルグルタルイミド等をスピンコートし、１８０度で５分間ベーキングして硬化させる。次に該樹脂層上にレジストパターンを形成後、酸素プラズマエッチングによりパターニングを行い、レジストを除去して凸型の樹脂による光導波路を形成する。その後、樹脂を約２３０℃でベーキングし、樹脂を軟化させて、テーパ形状の光導波路１１を得る。上記例では、材料としてポリジメチルグルタルイミドを想定して、熱処理温度を述べたが、他の材料を用いる場合には、これに限られるものではない。上記で樹脂材料として、樹脂軟化温度が磁気再生ヘッドのスピンバルブ磁気再生センサーに含まれる強磁性磁化固定層の磁化固定が保持される温度より低い温度の材料を用いる理由は、通常再生ヘッドと記録ヘッドが分離されている磁気再生ヘッドを作製する場合には、図２のように、まず再生ヘッドを作製した後記録ヘッドを作製するという工程をとるからである。
上記のポリジメチルグルタルイミドのように、光感光性樹脂、もしくは光感光性樹脂を含む混合物であり、かつまたフォトレジスト現像液に可溶な材料である場合には、上記よりさらに簡便な作製方法をとることができる。すなわち、上記樹脂をスピンコート後、直接光導波路形状のフォトマスクを用い、ＫｒＦエキシマレーザステッパーで露光、現像することによって凸型の樹脂による光導波路を形成することが可能である。
通常、テーパ形状の光導波路を作製することは極めて困難であるが、以上のように樹脂の軟化変形を用いることにより、簡便にかつ安価にテーパ光導波路を作製することができる。
上記例は、実施例１を想定して本発明の光誘導型薄膜磁気ヘッドの作製方法を述べたが、図４、図６のヘッドを作製する場合も、工程順が変わるのみで、ほぼ同様の作製方法で光誘導型薄膜磁気ヘッドを作製できる。
図９は図２、ないし図４、ないし図７の光誘導型薄膜磁気ヘッド２２を搭載した浮上スライダ２３に、光導波路に光を供給するレーザが直接搭載された例である。図９（ａ）は、レーザとして面発光レーザ２４が直接、スライダ２３を貫通する光導波路１２に結合されている例である。面発光レーザ２４はレーザ発振のしきい電流値が数ｍＡと極めて小さいため消費電力が小さく、かつ高速の強度変調が可能なため、本発明で用いる小型のスライダ２３上に搭載するのに適している。図９（ｂ）は、スライダ２３の摺動面と反対側の面に、現在一般的に用いられている端面発光型の半導体レーザ２５が搭載され、スライダ２３を貫通する光導波路１２とマイクロミラーで結合されている例を示している。半導体レーザは、Ｓｉ基板２６を異方性エッチングして４５°の傾斜２７をつけた凹部にとりつけられ、Ｓｉ基板２６ごとスライダ２３に、光結合効率が最大になるようレーザ位置を調整したのち、接着される。
図１０は、図２ないし図４ないし図７記載の磁気記録再生ヘッドを搭載したスライダ２３と記録円板２８（円形の記録媒体）を搭載した磁気記録再生装置を示す図である。記録円板２８は、ベース２９に固定されたスピンドルモータ（図１０では図示していない）に接続された軸３０に取り付けられている。記録円板２８はスピンドルの回転により回転運動し、スライダ２３に対し相対運動する。スライダ２３は、サスペンション３１に固定され、さらにサスペンション３１はアーム３２に取り付けられている。アーム３２は、可動機構３３により軸３４の回りを回転し、記録円板２８の半径方向にスライダ２７を移動させ、情報トラックのアクセスならびに所定の情報トラックに対するトラッキング動作を行う。ベース２９に取り付けられたインターフェース３５には、コネクタ３６が接続され、コネクタ３６に接続されたケーブルを通して、本装置を駆動するための電源の供給、装置に対する記録再生命令、記録情報の入力、再生情報の出力等が行われる。
産業の利用可能性
本発明の実施により、矩形の光磁気記録ビットが高速に記録可能な、記録ヘッドと再生ヘッドが近接した、小型の光誘導型薄膜磁気ヘッド、及びこのヘッドを用いた光誘導型磁気記録再生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施例による光誘導型薄膜磁気ヘッドを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上部から見た概略図、（ｃ）は摺動面から見た図、図２は図１に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドと信号再生用のスピンバルブ型磁気センサーが集積化された磁気記録再生ヘッド、およびそれを記録媒体の記録再生に用いた実施例を示す図、図３は、本発明の第２の実施例による光誘導型薄膜磁気ヘッドを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上部から見た概略図、（ｃ）は摺動面から見た図、図４は図３に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドと信号再生用のスピンバルブ型磁気センサーが集積化された磁気記録再生ヘッド、およびそれを記録媒体の記録再生に用いた実施例を示した図、図５は上記実施例１と実施例２における信号記録過程を説明する図、図６は本発明の第３の実施例による光誘導型薄膜磁気ヘッドを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上部から見た概略図、（ｃ）は摺動面から見た図、図７は図６に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドと信号再生用のスピンバルブ型磁気センサーが集積化された磁気記録再生ヘッド、およびそれを記録媒体の記録再生に用いた実施例を示した図、図８は上記実施例３における信号記録過程を説明する図、図９は本発明の３つの実施例のいずれかの記録再生ヘッドが搭載されたスライダ上に光源の半導体レーザが搭載された例を示す図で、（ａ）は面発光レーザが、（ｂ）端面出射型の半導体レーザが搭載された例を示す図、図１０は本発明の３つの実施例のいずれかの記録再生ヘッドを搭載した磁気記録再生素装置を示す図である。
本発明は、基板表面に形成された垂直磁気記録膜上の反転磁区によって情報を保持する記録媒体を用い、該記録媒体へ反転磁区を形成して情報を記録し、該記録媒体からの漏洩磁束を検出して情報を再生する情報記録再生装置、およびそれに搭載される誘導型薄膜磁気ヘッドに関するものである。
背景技術
磁気ディスク装置の高記録密度化に伴い、記録ビットのビット長、及びトラックサイズは微小化の一途をたどっている。面内磁気記録媒体の記録面積が微小化するとともに、熱磁気緩和による減磁が大きな問題となりつつあり、記録方式の転換による高密度化の検討が加速しつつある。この中で垂直磁気記録は、比較的厚い記録媒体の使用が可能なため熱磁気緩和が起こりにくい、また記録密度が上がるほど記録磁化が安定化されるといった高密度化にとって原理的な利点を持っているため、最近次世代の記録方式として注目を集めている。
垂直磁気記録方式の一つとして、例えば、日経エレクトロニクス誌、１９９９年１月１１日号（第７３４号）の３５ページから４２ページに記載されているように、アモルファスの光磁気媒体に光を照射して媒体を加熱して反転磁区を形成して情報の記録を行い、情報の再生は、磁区から漏洩してくる磁束をＧＭＲヘッド等の再生ヘッドを用いて検出する方式がある（従来例１）。この従来例１では、後端部にＧＭＲが形成された浮上スライダの底面の中央部分に記録用の磁界を発生させる磁界変調用のコイルが形成されたＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ）を埋め込んだヘッドが用いられており、この技術を利用したヘッドによれば、光ヘッドと磁気ヘッドの両方を記録媒体の片方の側に配置することができるため、装置の小型化が可能となる、あるいは記録媒体に光源の波長帯での光透過性を有する必要がなくなるので記録媒体の膜構成の自由度が高まるなどの利点がある。記録媒体は、カード状やディスク状は一般的形状である。また、さらに特開平５−５４４２２号公報（従来例２）には、浮上スライダの媒体に対向する面に、レーザダイオードとフォトダイオード、およびフレネルレンズ、ビームスプリッタが形成された光導波層、及びフレネルレンズに近接して磁気コアおよび磁気コイルからなる磁気ヘッドのすべてが設置された例が開示されている。
前記従来例１では、ＳＩＬを用いた記録ヘッドとＧＭＲなどの再生ヘッドが離れた位置に設置されている。通常磁気記録装置では、浮上スライダをある点を中心に回転するスイングアームの先端にとりつけ、ヘッドを所定の情報トラックにアクセスしている。そのため、記録円板の外周部においては浮上スライダの中心線と情報トラックの接線方向に多少のずれが生じる。そこで、従来例１のように記録ヘッドと再生ヘッドの距離が大きい場合、記録ヘッドが記録を行っている情報トラックと再生ヘッドが再生を行う情報トラックが異なったトラックになるという問題が生じる。記録ヘッドと再生ヘッドを接近させるためには、ＳＩＬを用いた記録ヘッドの小型化が必須であるが、従来例１では、ＳＩＬの底面に光を透過させる少なくとも１０ミクロン以上の領域が必要であり、かつ磁気コイルが大型であるため、記録ヘッドの小型化が難しいという課題がある。また磁気コイルが大型のため、動作速度が遅く、ひいては記録速度が遅いという問題もある。さらに照射光としてレンズで集光された円形の光スポットを用いていたため、記録されるビットの形状は三日月型であるのに、再生に用いるスピンバルブ型磁気センサーは長方形形状であるため、再生時に分解能が大きく低下するという問題もあった。
また、従来例２では、フレネルレンズによって集光される光スポット位置と、磁気コイルによる磁界の印加される位置が離れている。このような構造の場合、たとえ光スポットによる加熱領域が小さくとも、光スポットから離れるにつれて熱伝導によって温度分布が広がり、磁界印加領域において温度分布が広がってしまうため、小さな記録ビットを記録することが難しいという問題があった。
発明の開示
本発明による光誘導型薄膜磁気記録ヘッドでは、記録すべき記録媒体に対抗する面にギャップを有するコの字形の磁気コアと、記録媒体面に垂直な方向に、磁気コアを周回するように磁束を発生させるコイルと、ギャップに続く磁気コアの近傍に光導波部を有し、記録媒体に、光導波部により光を照射し、磁気コアにより磁束発生手段により発生した磁束を印加する。この構成によれば、記録媒体上に記録に必要なパワーの光の照射位置と印加される磁束位置とが位置的に重複または近接するため、高密度、高速の磁区の記録が実現できる。光導波部は磁気コアを有してなる磁気回路の内部に構成されても良いし、磁気回路の外部で磁気コアの付近に設けてもよい。磁気回路の近傍に設けることで、微少な記録磁区を形成することができる。
さらに本発明の具体的な光誘導型薄膜磁気記録ヘッドでは、基板上に形成された下部磁気コアと、先端部で磁気ギャップ膜を介して下部磁気コアと結合し、後端部では磁性体により形成されたバックコンタクト部により直接下部磁気コアと結合した上部磁気コアと、上部磁気コア及び下部磁気コアとの間に形成された絶縁層を有する誘導型薄膜磁気ヘッドにおいて、上部磁気コア内部に上部磁気コアの幅より小さい幅および上部磁気コアの厚さより薄い厚さを有する光学的に透明な光導波部が形成され、かつ該上部磁気コア、下部磁気コア、磁気ギャップおよびバックコンタクト部からなる磁気回路に磁束を発生せしめるコイルが、該バックコンタクト部を周回して配置される。さらに、前記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドと、軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定層の積層構成を有し、上記強磁性固定層が感知すべき磁界に対してその磁化が固定されてなるスピンバルブ膜あるいはトンネル接合膜を有していて、外部の磁界に応じて前記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定層の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生じる磁気センサーと、前記磁気センサーの上下に配置された磁気シールドとからなる録再分離型磁気記録再生ヘッドにおいて、前記磁気センサー上部に形成された磁気シールドが前記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドの下部磁極を兼用する。これらにより、記録動作を行う上部磁極内の光照射部と磁気センサーの位置を極めて近接して設置することが可能となる。また光導波部としてその断面形状が矩形のものを用いることができるので、記録ビット形状を矩形にすることができる。かつ磁気ヘッドが少なくとも従来実用化されている薄膜磁気ヘッドと同程度に小型化できるので、記録速度を従来の磁気ヘッド並に大きくすることが可能になる。
さらに、上記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドにおいて、上部磁気コアと磁気ギャップ膜の間に該上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明な光導波路を設け、光導波路に結合された光パワーが効率よく媒体面上に照射されるようにする。
あるいは、上記光導波路を上部磁気コアの上部に形成し、さらに上部磁気コアの上部に該上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明な光導波路を設け、かつ該上部磁気コア、下部磁気コア、磁気ギャップおよびバックコンタクト部からなる磁気回路に磁束を発生せしめるコイルを前記バックコンタクト部を周回して配置し、さらに再生に用いる磁気センサー上部に形成された磁気シールドと前記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドの下部磁極を兼用することによっても、記録動作を行う上部磁極内の光照射部と磁気センサーの位置を極めて近接して設置することを可能にし、かつ記録ビット形状を矩形にし、記録速度を従来の磁気ヘッド並に大きくすることを可能にするとともに、光導波路に結合された光パワーが効率よく媒体面上に照射されるようにすることができる。
あるいは、上記光導波路を該絶縁層内部に形成し、さらに該絶縁層内部に該上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明な光導波路を設け、かつ該上部磁気コア、下部磁気コア、磁気ギャップおよびバックコンタクト部からなる磁気回路に磁束を発生せしめるコイルを前記バックコンタクト部を周回して配置し、さらに再生に用いる磁気センサー上部に形成された磁気シールドと前記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドの下部磁極を兼用すことによっても、記録動作を行う上部磁極内の光照射部と磁気センサーの位置を極めて近接して設置することを可能にし、かつ記録ビット形状を矩形にし、記録速度を従来の磁気ヘッド並に大きくすることを可能にするとともに、光導波路に結合された光パワーが効率よく媒体面上に照射されるようにすることができる。
さらに、上記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドにおいて、上部磁気コアと磁気ギャップ膜の間に該上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明な光導波路を、光感光性樹脂もしくは光感光性樹脂を含む混合物で形成することにより、さらにまた、上記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドにおいて、上部磁気コアと磁気ギャップ膜の間に該上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明な光導波路が、フォトレジストの現像液に可溶な樹脂もしくは該樹脂を含む混合物で形成することにより、従来のフォトリソグラフィプロセスを用いて前記テーパ型構造を容易に形成できるようにする。
さらに、前記光導波路材料を用いて形成された前記磁気記録再生ヘッドにおいて、前記光導波路材料の樹脂硬化温度を、該磁気記録再生ヘッドのスピンバルブ磁気センサーに含まれる強磁性磁化固定層の磁化固定が保磁される温度より低い温度とすることにより、スピンバルブ磁気センサー作製後に上記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドを形成しても、スピンバルブ磁気センサーの磁化の方向を乱さないようにする。
さらに、上記磁気記録再生ヘッドと、表面に形成された反転磁区によって情報を保持する磁気記録媒体を用いれば、超高密度かつ高速記録再生可能の磁気記録再生装置を構成せることができる。
このように本発明によれば、記録動作を行う上部磁極内の光照射部と磁気センサーの位置を極めて近接して設置することが可能となるり、また光導波部としてその断面形状が矩形のものを用いることができるので、記録ビット形状を矩形にすることができる。かつ磁気ヘッドが少なくとも従来実用化されている薄膜磁気ヘッドと同程度に小型化できるので、記録速度を従来の磁気ヘッド並に大きくすることが可能になる。
発明を実施するための最良の形態
発明の説明に用いられる符号は次のとおりである。１は基板、２は下部磁気コア、３は磁気ギャップ絶縁層、４は上部磁気コア下地膜、５は光導波部、６は上部磁気コア、７はテーパー光導波路、８はコイル、９はコイル土台部、１０はコイル絶縁膜、１１はバックコンタクト部、１２は光導波路、１３は下部シールド、１４はスピンバルブ型磁気センサー、１５は媒体基板、１６は記録層、１７は再生層、１８は保護膜、１９は記録情報、２０は近接場光、２１は絶縁膜、２２は光誘導型薄膜磁気ヘッド、２３はスライダ、２４は面発光レーザ、２５は端面発光型の半導体レーザ、２６はＳｉ基板、２７は傾斜部、２８は記録円板、２９はベース、３０は軸、３１はサスペンション、３２はアーム、３３は可動機構、３４は軸、３５はインターフェース、２６はコネクタ３６である。
本発明による光誘導型薄膜磁気ヘッドの一実施例を図１に示す。図１（ａ）は本発明による光誘導型薄膜磁気ヘッドの断面図、図１（ｂ）は本発明による光誘導型薄膜磁気ヘッドを上部から見た概略図、図１（ｃ）は本発明による光誘導型薄膜磁気ヘッドを摺動面から見た図である。
基板１上に下部磁気コア２と磁気ギャップをとるための絶縁膜３が形成されている、上部磁気コアは、下地膜４、光導波部５および磁気コア本体６からなる。光導波部５は、図１（ｃ）に示されているように、周囲を磁気コア本体６に囲まれており、磁気コア本体６は下地膜４と光導波部５の周囲で接続されている。また、光導波部５は、摺道面での形状を矩形とする。下部磁気コア２と上部磁気コア本体６とは、後端部でバックコンタクト部１１で接続されている。磁気ギャップ絶縁膜３の内部には、バックコンタクトを周回して配置されたコイル８、コイルの土台９およびコイル絶縁膜１０が埋め込まれている。磁気コア６とバックコンタクト１１と磁気コア２とでコの字形（又はＵ字形）の磁路を形成し、さらにギャップにより磁気回路を構成する。図１（ａ）では、磁気コア６の一部分とバックコンタクト１１とがテーパ光導波路１１の後ろに配置されているが、コの字形となっていることがわかる。コイル８は記録媒体面に対する垂直面で磁気回路を周回する。本実施例では、コイル８はバックコンタクト１１部分を周回するよう配置されている。光導波部５は、上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明なテーパ光導波路７に光学的に接続されており、さらに前記光導波路７は、前記光導波路７の後端部とほぼ同一形状の一様な幅と厚みを有する光導波路１２に光学的に接続されている。上部磁気コア６の形状は、図１（ｂ）に示されているように、後端部に向かうに従い、テーパ光導波路７からずれるように設置され、バックコンタクト部１１は前記光導波路７を避けて形成されている。
図２は、図１に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドと信号再生用のスピンバルブ型磁気センサーが集積化された磁気記録再生ヘッド、およびそれを記録媒体の記録再生に用いた実施例を示したものである。基板１上に磁気シールド１３、および信号を再生するためのスピンバルブ型磁気センサー１４が形成されている。スピンバルブ型磁気センサー１４の上には磁気シールドを兼ねた下部磁気コア２が形成されており、その上に図１に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドが形成されている。図２の１５から１８は記録媒体を示す。基板１５の上に、例えばアモルファスの垂直磁化膜であるＴｂＦｅＣｏ記録層１６が形成されている。ＴｂＦｅＣｏは室温付近では大きな保磁力を有するが、温度２００℃以上に加熱されると急激に保持力が低下する。そこで光導波路５から近接場光２０を照射して媒体を加熱するとともに上部磁気コア４および６から垂直磁界を印加すると比較的小さな印加磁界で垂直記録ビット１９を形成できる。しかしながら、一般にＴｂＦｅＣｏ記録層は室温付近において飽和磁化が小さいので、スピンバルブ型の再生磁気センサー１４で検出するに足る漏洩磁束を発生することができない。そこでＴｂＦｅＣｏ記録層の上に、例えばＴｂＦｅＤｙＣｏからなる室温で大きな飽和磁化を有しかつキュリー温度が記録層より低い温度である再生層１７を形成する。情報記録時に記録媒体の温度は再生層のキュリー温度以上に加熱され、このときまず記録層に情報が記録される。記録媒体の温度が再生層のキュリー温度より下がると、記録層の磁化が再生層に転写される。室温では上述のように再生層の飽和磁化が増加し、スピンバルブ型の再生磁気センサー１４で検出するに足る漏洩磁束を発生する。再生層の上には媒体の熱冷却と媒体の摩耗防止を兼ねた保護膜１８が形成されている。
本発明による光誘導型薄膜磁気ヘッドの第二の実施例を図３に示す。図３（ａ）は第二実施例の光誘導型薄膜磁気ヘッドの断面図、図３（ｂ）は第二実施例の光誘導型薄膜磁気ヘッドを上部から見た概略図、図３（ｃ）は第二実施例の光誘導型薄膜磁気ヘッドを摺動面から見た図である。基板１上に下部磁気コア２と磁気ギャップをとるための絶縁膜３が形成されている、絶縁層３の上には上部磁気コア６が形成されており、磁気コアは例えば酸化アルミニウムの絶縁膜２１に埋め込まれている。下部磁気コア２と上部磁気コア６とは、後端部でバックコンタクト部１１で接続されている。磁気ギャップ絶縁膜３の内部には、下部磁気コアと上部磁気コアを周回して配置されたコイル８、コイルの土台９およびコイル絶縁膜１０が埋め込まれている。上部磁気コア６と下部磁気コア７とはバックコンタクト１１により接続されほぼコの字形（又はＵ字形）に形成されている。またこのコの字はギャップとともに磁気回路を形成する。コイル８は、記録媒体面に対して垂直面で磁気回路を周回するように配置される。本実施例では、第一実施例と同様にコイル８はバックコンタクト１１を周回するように配置されている。絶縁膜３の上には光導波部５が形成されている。光導波部５は、上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光学的に透明なテーパ光導波路７に光学的に接続されており、さらに前記光導波路７は、前記光導波路７の後端部とほぼ同一形状の一様な幅と厚みを有する光導波路１２に光学的に接続されている。また、光導波部５は、摺道面での形状を矩形とする。図３（ｂ）に示されているように、バックコンタクト部１１は前記光導波路７を避けて形成されている。
図４は、図３に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドと信号再生用のスピンバルブ型磁気センサーが集積化された磁気記録再生ヘッド、およびそれを記録媒体の記録再生に用いた実施例を示したものである。基板１上に磁気シールド１３、および信号を再生するためのスピンバルブ型磁気センサー１４が形成されている。スピンバルブ型磁気センサー１４の上には磁気シールドを兼ねた下部磁気コア２が形成されており、その上に図３に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドが形成されている。図４の１５から１８は図２と同じ記録媒体である。記録媒体への情報１９の記録方法は、図２とほぼ同様である。しかし光導波部５が上部磁気コア６の上部に形成されているため、図２のケースより若干記録磁界が大きな記録磁界が必要である。
図５は、実施例１、実施例２における信号記録過程を説明する図である。図５（ａ）は記録トラックと平行な平面内の断面図、図５（ｂ）は記録トラックと垂直な平面内の断面図である。近接場光２０は上部磁気コア４、６内を貫通する光導波部５を通って記録媒体に照射される。近接場光はパルス状に照射され、そのサイズは、図５（ｃ）に示されたように上部磁気コア４、６によって印加される変調磁界の空間分布サイズより十分小さく設定し、印加磁場が光パルス照射部分では一定のアシスト磁界とみなせるようにする。このようにすれば、媒体保磁力が光パルス照射によって低下した部分で媒体磁化を反転することができ、記録ビットサイズをもっぱら光パルスサイズによって精度よくコントロールすることが可能となる。媒体をｘ軸方向に走行させながら、光パルスを図５（ｄ）のように連続して照射させながら、磁界印加方向を交互に反転させると、図５（ｄ）のように交互に磁化が反転し、かつビット長が光パルスサイズの１／５以下の微小な記録マークが記録できる。
以上の記録方法自体は光パルス磁界変調記録として知られている方式であるが、本発明の光誘導型薄膜磁気ヘッドを用いることにより、以下の利点がある。まず第１に従来の光パルス磁界変調記録では、照射光としてレンズで集光された円形の光スポットを用いていたため、記録されるビットの形状が三日月型となっていた。しかしながら、記録媒体上に記録された三日月型の記録マークの再生に用いる磁気センサーは長方形形状であるため、再生時に分解能が大きく低下するという問題があった。しかし本発明の光誘導型薄膜磁気ヘッドでは、矩形の断面形状の光導波部５を用いているため、照射される近接場光の形状も矩形であり、再生時の分解能低下がない。また、従来の磁気ヘッドはサイズが大きく、磁界変調速度が遅く、高速記録の障害になっていた。しかし本発明の光誘導型薄膜磁気ヘッドでは、アシスト磁界を印加する磁気ヘッドとして従来の磁気記録装置に用いられている薄膜磁気ヘッドと同等の寸法の磁気ヘッドを用いることが可能なため、数１００ＭＨｚという高速の記録動作が可能となる。例えば光導波部５として、幅０．２ミクロン、厚さ０．２ミクロンの矩形の光導波部を用いれば、ビットサイズ４０ｎｍ以下、ビット幅０．２ミクロン、２．５４平方センチメートルあたり約８０ギガビットもの高密度記録が可能となる。さらに、本発明では再生用の磁気センサーの上部シールドと前記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドの下部磁極を兼用することが可能となるので、少なくとも、従来の磁気記録再生ヘッド並みに記録ヘッドと再生ヘッドを近接して配置することができ、前記第１の従来例のように記録ヘッドと再生ヘッドが異なる情報トラックにアクセスするという問題点がなくなる。
また、本発明では光照射領域と磁界の印加領域が全く重なるかあるいは極めて近接しているので、前記第２の従来例のように、磁界印加領域において温度分布が広がってしまうという問題も生じない。
図６に本発明による光誘導型薄膜磁気ヘッドの第三の実施例を示す。図６（ａ）は第三実施例の光誘導型薄膜磁気ヘッドの断面図、図６（ｂ）は第三実施例の光誘導型薄膜磁気ヘッドを上部から見た概略図、図６（ｃ）は第三実施例の光誘導型薄膜磁気ヘッドを摺動面から見た図である。基板１上に下部磁気コア２と磁気ギャップをとるための絶縁膜３が形成されている。磁気コア付近には、絶縁層３の中に、光導波部５、及び上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状を有する光導波部５と光学的に接続されたテーパ光導波路７、さらに前記光導波路７の後端部とほぼ同一形状の一様な幅と厚みを有する光導波路１２が形成されている。光導波部５は、摺道面での形状を矩形とする。絶縁層３の上には上部磁気コア６が形成されており、下部磁気コア２と上部磁気コア６とは、後端部でバックコンタクト部１１で接続されている。前記絶縁層と上部磁気コアの間には、バックコンタクト部１０を周回して配置されたコイル８、コイルの上台９およびコイル絶縁膜１０が埋め込まれている。周回するコイル８の中央部にバックコンタクト１１が配置され、断面図に示されるように磁気コア６と磁気コア２とがバックコンタクト１１により接続され、これらでほぼコの字形（又はＵ字形）を形成している。図６（ｂ）に示されているように、バックコンタクト部１１は前記光導波路７を避けて形成されている。
図７は、図６に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドと信号再生用のスピンバルブ型磁気センサーが集積化された磁気記録再生ヘッド、およびそれを記録媒体の記録再生に用いた実施例を示したものである。基板１上に磁気シールド１３、および信号を再生するためのスピンバルブ型磁気センサー１４が形成されている。スピンバルブ型磁気センサー１４の上には磁気シールドを兼ねた下部磁気コア２が形成されており、その上に図６に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドが形成されている。図４の１５から１８は図２と同じ記録媒体である。
図８は、実施例３における信号記録過程を説明する図である。図８（ａ）は記録トラックと平行な平面内の断面図、図８（ｂ）は記録トラックと垂直な平面内の断面図である。近接場光２０は磁気ギャップ用絶縁層３内を貫通する光導波部５を通って記録媒体に照射される。近接場光は連続光として照射され、その幅は、図８（ｂ）に示されたように上部磁気コア６より十分小さく設定する。光照射によって図８（ｂ）のトラック幅の部分の媒体温度が上昇し、上部磁気コア６で印加されるアシスト変調磁界によって媒体磁化を反転させられ、情報記録が行われる。本実施例の記録方式では、記録ビットの幅は照射光の幅によってコントロールされるが、ビット長は従来の磁気記録装置と同様に上部磁気コアから印加される磁界のｘ軸方向の勾配によってきまる。
以下、第一の実施例を例に、本発明の光誘導型薄膜磁気記録ヘッドの作製方法を説明する。まず基板１上にめっき等の方法により、例えばパーマロイ等の磁性膜を成長させる。次にコイル土台部９を形成し、その上に例えばフォトリソグラフィによりコイル８の形状のフレームを形成して、めっき等の方法でコイル８を形成し、レジストを剥離したのちコイル絶縁膜１０を形成してコイル８を覆う。次に例えばスパッタ等の方法により絶縁層３を形成し平坦化したのち、バックコンタクト部１１をフォトリソグラフィと反応性イオンエッチング等の方法により穴あけする。次に穴あけされたバックコンタクト部にめっき等で磁性材料を成長させ、再び絶縁層上部で平坦化を行う。次に上部磁極の下部４をスパッタなどの方法で形成し、フォトリソグラフィとエッチング等でパターニングする。さらに光導波部５を作成するために、例えばＳｉＯ２などの光学的に透明な膜を、例えば０．２ミクロンスパッタ等の方法で形成し、ＳｉＯ２上にＫｒＦエキシマレーザ用のフォトレジストを塗布し、ＫｒＦエキシマレーザステッパーで０．２ミクロンのパターンを形成する、該レジストパターンをマスクに、ＣＨＦ３とＯ２の混合ガスを用いた反応性イオンエッチング等の方法でＳｉＯ２をエッチングし、レジストを剥離して幅０．２ミクロン、高さ０．２ミクロンの概略矩形のＳｉＯ２の光導波部を得る。次に、再びフォトリソグラフィとめっき等の方法を用い、上部磁極６のうち光導波部５を囲む部分を形成する。
次に、樹脂軟化温度が磁気再生ヘッドのスピンバルブ磁気再生センサーに含まれる強磁性磁化固定層の磁化固定が保持される温度、典型的には２５０℃より低い温度である樹脂材料、例えばポリジメチルグルタルイミド等をスピンコートし、１８０度で５分間ベーキングして硬化させる。次に該樹脂層上にレジストパターンを形成後、酸素プラズマエッチングによりパターニングを行い、レジストを除去して凸型の樹脂による光導波路を形成する。その後、樹脂を約２３０℃でベーキングし、樹脂を軟化させて、テーパ形状の光導波路１１を得る。上記例では、材料としてポリジメチルグルタルイミドを想定して、熱処理温度を述べたが、他の材料を用いる場合には、これに限られるものではない。上記で樹脂材料として、樹脂軟化温度が磁気再生ヘッドのスピンバルブ磁気再生センサーに含まれる強磁性磁化固定層の磁化固定が保持される温度より低い温度の材料を用いる理由は、通常再生ヘッドと記録ヘッドが分離されている磁気再生ヘッドを作製する場合には、図２のように、まず再生ヘッドを作製した後記録ヘッドを作製するという工程をとるからである。
上記のポリジメチルグルタルイミドのように、光感光性樹脂、もしくは光感光性樹脂を含む混合物であり、かつまたフォトレジスト現像液に可溶な材料である場合には、上記よりさらに簡便な作製方法をとることができる。すなわち、上記樹脂をスピンコート後、直接光導波路形状のフォトマスクを用い、ＫｒＦエキシマレーザステッパーで露光、現像することによって凸型の樹脂による光導波路を形成することが可能である。
通常、テーパ形状の光導波路を作製することは極めて困難であるが、以上のように樹脂の軟化変形を用いることにより、簡便にかつ安価にテーパ光導波路を作製することができる。
上記例は、実施例１を想定して本発明の光誘導型薄膜磁気ヘッドの作製方法を述べたが、図４、図６のヘッドを作製する場合も、工程順が変わるのみで、ほぼ同様の作製方法で光誘導型薄膜磁気ヘッドを作製できる。
図９は図２、ないし図４、ないし図７の光誘導型薄膜磁気ヘッド２２を搭載した浮上スライダ２３に、光導波路に光を供給するレーザが直接搭載された例である。図９（ａ）は、レーザとして面発光レーザ２４が直接、スライダ２３を貫通する光導波路１２に結合されている例である。面発光レーザ２４はレーザ発振のしきい電流値が数ｍＡと極めて小さいため消費電力が小さく、かつ高速の強度変調が可能なため、本発明で用いる小型のスライダ２３上に搭載するのに適している。図９（ｂ）は、スライダ２３の摺動面と反対側の面に、現在一般的に用いられている端面発光型の半導体レーザ２５が搭載され、スライダ２３を貫通する光導波路１２とマイクロミラーで結合されている例を示している。半導体レーザは、Ｓｉ基板２６を異方性エッチングして４５°の傾斜２７をつけた凹部にとりつけられ、Ｓｉ基板２６ごとスライダ２３に、光結合効率が最大になるようレーザ位置を調整したのち、接着される。
図１０は、図２ないし図４ないし図７記載の磁気記録再生ヘッドを搭載したスライダ２３と記録円板２８（円形の記録媒体）を搭載した磁気記録再生装置を示す図である。記録円板２８は、ベース２９に固定されたスピンドルモータ（図１０では図示していない）に接続された軸３０に取り付けられている。記録円板２８はスピンドルの回転により回転運動し、スライダ２３に対し相対運動する。スライダ２３は、サスペンション３１に固定され、さらにサスペンション３１はアーム３２に取り付けられている。アーム３２は、可動機構３３により軸３４の回りを回転し、記録円板２８の半径方向にスライダ２７を移動させ、情報トラックのアクセスならびに所定の情報トラックに対するトラッキング動作を行う。ベース２９に取り付けられたインターフェース３５には、コネクタ３６が接続され、コネクタ３６に接続されたケーブルを通して、本装置を駆動するための電源の供給、装置に対する記録再生命令、記録情報の入力、再生情報の出力等が行われる。
産業の利用可能性
本発明の実施により、矩形の光磁気記録ビットが高速に記録可能な、記録ヘッドと再生ヘッドが近接した、小型の光誘導型薄膜磁気ヘッド、及びこのヘッドを用いた光誘導型磁気記録再生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施例による光誘導型薄膜磁気ヘッドを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上部から見た概略図、（ｃ）は摺動面から見た図、図２は図１に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドと信号再生用のスピンバルブ型磁気センサーが集積化された磁気記録再生ヘッド、およびそれを記録媒体の記録再生に用いた実施例を示す図、図３は、本発明の第２の実施例による光誘導型薄膜磁気ヘッドを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上部から見た概略図、（ｃ）は摺動面から見た図、図４は図３に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドと信号再生用のスピンバルブ型磁気センサーが集積化された磁気記録再生ヘッド、およびそれを記録媒体の記録再生に用いた実施例を示した図、図５は上記実施例１と実施例２における信号記録過程を説明する図、図６は本発明の第３の実施例による光誘導型薄膜磁気ヘッドを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上部から見た概略図、（ｃ）は摺動面から見た図、図７は図６に示した光誘導型薄膜磁気ヘッドと信号再生用のスピンバルブ型磁気センサーが集積化された磁気記録再生ヘッド、およびそれを記録媒体の記録再生に用いた実施例を示した図、図８は上記実施例３における信号記録過程を説明する図、図９は本発明の３つの実施例のいずれかの記録再生ヘッドが搭載されたスライダ上に光源の半導体レーザが搭載された例を示す図で、（ａ）は面発光レーザが、（ｂ）端面出射型の半導体レーザが搭載された例を示す図、図１０は本発明の３つの実施例のいずれかの記録再生ヘッドを搭載した磁気記録再生素装置を示す図である。
Claims (6)
- 基板上に形成された下部磁気コアと、先端部で磁気ギャップ膜を介して下部磁気コアと結合し、後端部では磁性体により形成されたバックコンタクト部により直接下部磁気コアと結合した上部磁気コアと、上記上部磁気コア及び上記下部磁気コアとの間に形成された絶縁層を有する誘導型薄膜磁気記録部と、
軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定層の積層構成を有し、上記強磁性固定層が感知すべき磁界に対してその磁化が固定されてなるスピンバルブ膜あるいはトンネル接合膜を有し、外部の磁界に応じて前記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定層の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗を生じる磁気センサーと、前記磁気センサーの上下に配置された磁気シールドとからなる磁気記録再生部とを有し、
該絶縁層内部には、上部磁気コアの幅より小さい幅および上部磁気コアの厚さより薄い厚さを有する光導波部を有し、かつ該上部磁気コア、下部磁気コア、磁気ギャップおよびバックコンタクト部からなる磁気回路に磁束を発生せしめるコイルが、該バックコンタクト部を周回して配置されており、
更に、一端が該光導波部に結合し、かつ前記絶縁層内部に該上部磁気コアの先端部から後端部に向かって幅および厚さが徐々に大きくなる形状の光導波路を有し、
該光導波路が、樹脂もしくは樹脂を含む混合物で形成され、該光導波路の材料の樹脂軟化温度が、上記磁気センサーに含まれる強磁性磁化固定層の磁化固定が保磁される温度より低い温度であることを特徴とする光誘導型薄膜磁気ヘッド。 - 請求の範囲第１項において、上記光導波路が、光感光性樹脂もしくは光感光性樹脂を含む混合物で形成されていることを特徴とする光誘導型薄膜磁気ヘッド。
- 請求の範囲第１項において、上記光導波路が、フォトレジストの現像液に可溶な樹脂もしくは該樹脂を含む混合物で形成されていることを特徴とする光誘導型薄膜磁気ヘッド。
- 請求の範囲第１項において、前記磁気センサー上部に形成された磁気シールドが前記光誘導型薄膜磁気記録ヘッドの下部磁極を兼用していることを特徴とする光誘導型薄膜磁気ヘッド。
- 請求の範囲第１項の光誘導型薄膜磁気ヘッドを有する磁気記録再生装置。
- 請求の範囲第１項において、記録すべき記録媒体に対抗する面にギャップを有するコの字型の磁気コアと、上記記録媒体面に垂直な方向に、上記磁気コアを周回するように磁束を発生させるコイルと、上記ギャップに続く上記磁気コアに埋め込まれた光導波部を有し、上記記録媒体に、光導波部により光を照射し、磁気コアにより磁束発生手段により発生した磁束を印加して反転磁区を形成する光誘導型薄膜磁気記録ヘッド。
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