JP3905782B2 - 複合型薄膜磁気ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気記録媒体に書き込まれた磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に磁気情報を書き込むための誘導型磁気変換素子とを有する複合型薄膜磁気ヘッドに関するものであり、特に、複合型薄膜磁気ヘッドという構造を考慮しつつ誘導型磁気変換素子に用いられる磁極材料の最適な仕様を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の大容量小型化、高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。そのため、薄膜磁気ヘッドとしては、誘導型電磁変換素子によって記録と再生を行う薄膜ヘッドに代わって、磁気情報を書き込むための誘導型磁気変換素子を有する記録用薄膜ヘッドと、磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果素子（以下、単に、ＭＲ素子という）を備える再生用薄膜ヘッドとを積層させて一体化させた構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられるようになっている。
【０００３】
従来より、一般に、誘導型磁気変換素子に用いられるヘッドコア用磁極材料としては、保磁力が低く、透磁率が高い材料であって、しかも飽和磁束密度が高い材料が望まれていた。さらに、磁歪定数はできるだけ小さな材料がよいとされていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の複合型薄膜磁気ヘッドにおける誘導型磁気変換素子に要求される主要な役割は、磁気情報の高密度記録である。そのため、従来から認識されていた誘導型磁気変換素子の磁極材料の必要物性を一から見直して、複合型薄膜磁気ヘッドという構造を考慮しつつ、より一層の高密度記録化に対応できる磁極材料の最適な仕様の提案が要望されている。
【０００５】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、より一層の高記録密度化に対応できる誘導型磁気変換素子の磁極材料の最適な仕様、すなわちオーバーライト特性が格段と向上された誘導型磁気変換素子を備える複合型薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、磁気記録媒体に書き込まれた磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に磁気情報を書き込むための誘導型磁気変換素子とを有する複合型薄膜磁気ヘッドであって、前記誘導型磁気変換素子は、環状磁気回路を形成するための磁気コア部と、環状磁気回路の一部に形成されたギャップ層とを有し、前記磁気コア部は、磁気記録媒体と対向する面であるエアベアリング面からみてギャップ層を介して第１磁極と第２磁極とに分かれており、前記第１磁極はエアベアリング面からみて前記第２磁極よりも磁気抵抗効果素子から遠い位置に存在しており、前記第１磁極は、ギャップ層側からシード電極膜と、このシード電極膜をシードとして電解めっき法により形成された電解めっき磁極とを順次有し構成されており、前記シード電極膜は、スパッタ法により形成された厚さ３０〜５００ｎｍのＦｅＣｏ膜であり、当該ＦｅＣｏ膜におけるＦｅの含有率が６３〜７３重量％であるとともに、当該ＦｅＣｏ膜は、その磁化容易軸の保磁力が４００Ａ／ｍ〜１６０００Ａ／ｍ（５Ｏｅ〜２００Ｏｅ）であり、前記シード電極膜とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から第１磁極側へ向けて前記シード電極膜の２５ｎｍの位置、磁極幅中央の位置および実質的なエアベアリング面位置で特定される場所におけるシード電極膜の酸素含有量が０．０１〜５．０原子％であるように構成される。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様として、前記第２磁極は、第２磁極のギャップ層側の一部または第２磁極の全部が、実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成からなり、前記第２磁極とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から第２磁極側へ向けて２５ｎｍの位置、磁極幅中央の位置および実質的なエアベアリング面位置で特定される場所における第２磁極の酸素含有量が０．０１〜５．０原子％であるように構成される。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様として、前記第２磁極に用いられるＦｅＣｏ膜は、その磁化容易軸の保磁力が４００Ａ／ｍ〜１６０００Ａ／ｍ（５Ｏｅ〜２００Ｏｅ）であるように構成される。
【００１１】
また、本発明における前記第２磁極のギャップ層側の一部は、当該第２磁極とギャップ層との界面から少なくとも第２磁極側に３０ｎｍの領域を含んでおり、当該領域が実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成から構成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
本発明の複合型薄膜磁気ヘッド１００の好適な実施の形態が、図６に示される。この複合型薄膜磁気ヘッドの構造の理解が容易となるように、まず、最初に、図１〜図６に基づいて、複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法を経時的に説明していく。
【００１４】
図１〜図６における各図の（Ａ）には、それぞれ、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されている。また、図１〜図６における各図の（Ｂ）には、それぞれ、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【００１５】
以下の説明においては、図１〜図６の各図中におけるＸ軸方向を「幅（または幅方向）」、Ｙ軸方向を「長さ（または長さ方向）」、Ｚ軸方向を「厚み（または厚み方向）」と表記すると共に、Ｙ軸方向のうちのエアベアリング面２０側（または後工程においてエアベアリング面２０となる側）を「前側（または前方）、その反対側を「後側（または後方）」と表記するものとする。
【００１６】
まず、図１に示されるように、例えば、アルチィック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）からなる基板１の上に、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3；以下、単に「アルミナ」と称す）よりなる絶縁層２が、約３〜５μｍ程度の厚さに堆積される。
【００１７】
次いで、この絶縁層２の上に、フォトリソグラフィ工程およびめっき法を用い、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ；以下、単に「パーマロイ（商品名）」と称す）が約２μｍの厚みで選択的に形成され、磁気抵抗効果型薄膜ヘッド用の下部シールド層３が構成される。
【００１８】
次に、図１に示されるごとく、下部シールド層３の上に、例えばアルミナが約２０〜１００ｎｍの厚みでスパッタ堆積され、シールドギャップ膜４ａが形成される。
【００１９】
次に、このシールドギャップ膜４ａ上に、磁気情報を読み取るための要部である磁気抵抗効果素子を構成するためのＭＲ膜５（ＭＲ素子５）が形成され、このものは高精度のフォトリソグラフィ手法を用いて、所望の形状とされる。ＭＲ膜５（ＭＲ素子５）の構造は、公知の種々の形態のものが適用可能であるので、ここでの詳細な構成図面の提示および説明は省略する。
【００２０】
次に、ＭＲ膜５の両側に、このＭＲ膜５と電気的に接続する引き出し電極層としてのリード層（図示せず）が形成された後、この図示しないリード層、シールドギャップ膜４ａおよびＭＲ膜５上に、シールドギャップ膜４ｂが形成される。これによりＭＲ膜５は、シールドギャップ膜４ａおよびシールドギャップ膜４ｂの中に埋設される。なお、図面のスペース的な余裕がないためにシールドギャップ膜４ａおよびシールドギャップ膜４ｂは図面上で区別されることなく、便宜上、同一層であるかのごとく記載されている。
【００２１】
次に、シールドギャップ膜４ｂの上に、例えばパーマロイからなる上部シールド層６が、例えば、電解めっき法により、約１．５〜３μｍの厚さで選択的に形成される。その上部シールド層６の上に、より好ましい態様として実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）層の単層からなる、あるいは実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）層を含む積層膜からなる下部磁極７が、例えば、スパッタ法により、約０．０５〜１．５μｍの厚さで選択的に形成される。この下部磁極７が本発明でいうところの第２磁極に相当する。本発明において、下部磁極７は、上記のＦｅＣｏ以外に、パーマロイやその他の高飽和磁束密度を有する材料、例えば、Ｎｉ(50)−Ｆｅ(50)、ＣｏＮｉＦｅ等とすることもできる。
【００２２】
その後、図１に示されるごとく、図面の上部全体に、例えばアルミナよりなる絶縁膜を形成させた後、下部磁極７が露出するまでこの堆積させた絶縁層の表面を、例えばＣＭＰ（化学機械研磨）法によって研磨して、上部全体の平坦化を図る。
【００２３】
次いで、図２に示されるごとく、全体に、例えばアルミナからなるギャップ層８が約１５０〜３００ｎｍの厚みに形成される。この時、ギャップ層８の一部には、下部磁極７と、後工程において形成される上部磁極２５（上部ポールチップ２５ａ、磁路形成パターン２５ｂ、上部ヨーク２５ｃで構成される）とが接続されるようにするための開口部８ｂが、予め形成されている。
【００２４】
次いで、図２に示されるごとくギャップ層８の上に、例えば電解めっき法により、例えば、銅（Ｃｕ）よりなる誘導型磁気変換素子（書き込みヘッド）用の第１層目の薄膜コイル１１が約２〜３μｍの厚さに形成される。
【００２５】
この薄膜コイル１１は、周知のとおり渦巻き状の平面構造を有するものである。なお、図２においては、薄膜コイル１１の一部分が示されている。薄膜コイル１１を形成する際、同時に内側の終端部（以下、単に「内側終端部」と称す）における記録ギャップ層８の上に、コイル接続部１１ｄが、薄膜コイル１１と一体に形成される。このコイル接続部１１ｄは、薄膜コイル１１と後工程において形成される接続中間パターン２５ｄ（図３（Ａ））とを電気的に接続させるためのものである。
【００２６】
次いで、図３に示されるように、薄膜コイル１１およびその周辺の記録ギャップ層８を覆うようにして、加熱により流動性を示す材料であるフォトレジストなどの有機絶縁材料を用いて、この材料からなる絶縁膜１２が高精度のフォトリソグラフィ処理により所定のパターンとなるように形成される。絶縁膜１２を形成する際には、一般に、フォトレジストに対して例えば２００℃程度の温度での加熱処理が施される。
【００２７】
この加熱処理により、絶縁膜１２の端縁近傍は図３（Ａ）に示されるように斜面をなすこととなる。そして、この絶縁膜１２は、いわゆるスロートハイトゼロ位置（ＴＨ０位置）を規定するとともに、薄膜コイル１１のターン（巻線）間のギャップを埋め込むために設けられる。絶縁膜１２を形成する際、記録ギャップ層８の開口部８ｂ（図２（Ａ））が絶縁膜１２によって覆われないようにする。
【００２８】
なお、絶縁膜１２の最も前側の端縁（以下、「最前端」と称す）は、図３（Ａ）に示されるように、ＭＲ膜５の最も後側の端縁（以下、「最後端」と称す）に対応する位置よりも後方にずれて位置するようにしてもよいし、または前方にずれて位置するようにしてもよい。もちろん、絶縁膜１２の最前端位置とＭＲ膜５の最後端の位置とを一致させるようにしてもよい。
【００２９】
次いで、図３（Ａ）に示されるように、絶縁膜１２の前側の斜面領域（図３中の左方斜面）から、エアベアリング面となる側（図３中の左側）にかけてのギャップ層８の領域に、フレームめっき法により、上部磁極２５の一部を構成する上部ポールチップ２５ａが所定の厚みで選択的に形成される。
【００３０】
このときの「所定の厚み」としては、例えば、上部ポールチップ２５ａの最終的な厚みに、約２μｍの厚さを余分に加えた厚さとするのが好適である。これは、後の工程で、上部ポールチップ２５ａの表面近傍をイオンミリング等を用いてエッチングしたり、ＣＭＰ法を用いて研磨する処理が行われ、この処理による上部ポールチップ２５ａが膜減りすることを考慮したものである。
【００３１】
上部ポ−ルチップ２５ａを形成する際、同時に、開口部８ｂに上部磁極２５の一部を構成することとなる磁路形成パターン２５ｂが形成され、さらに同時に、コイル接続部１１ｄ上に接続中間パターン２５ｄが形成される。なお、上部磁極２５は、本発明でいう第１磁極に該当している。
【００３２】
この接続中間パターン２５ｄは、コイル接続部１１ｄと後工程において形成される後述のコイル接続部２１ｄとを電気的に接続させるために形成される。この時、薄膜コイル１１は絶縁膜１２に覆われているので、後述する上部ポールチップ２５ａ等を形成するためのフレームめっき工程での液浴処理等によって薄膜コイル１１が破損することはない。
【００３３】
上部ポールチップ２５ａの形成は、一般に、以下の手順によって行われる。すなわち、上部ポールチップ２５ａが配設される領域における下地上に、全体的に、本発明におけるＦｅＣｏ膜が、真空成膜法（好適にはスパッタリング）により成膜される（具体的成膜条件は後述の実施例等を参照されたい）。
【００３４】
この真空成膜法によって形成されるＦｅＣｏ膜は、その厚さが３０〜５００ｎｍ程度であり、本発明における磁極中の酸素原子濃度の測定部位に該当する。すなわち、この真空成膜法によって形成されるＦｅＣｏ膜は、第１磁極２５（上部磁極２５）とギャップ層８との界面を基準にして、この基準位置から第１磁極２５側へ向けて２５ｎｍの位置であってかつ実質的なエアベアリング面に該当する。
【００３５】
この真空成膜法によって形成されるＦｅＣｏ膜は、上部磁極２５（第１磁極２５）の一部をなすとともに、製造的見地からみれば、後述する電気めっきのためのシード電極膜としての役割をも果たしている。すなわち、このようなＦｅＣｏ膜からなるシード電極膜の上には、フォトレジストの塗布によりフォトレジスト膜が形成され、フォトレジスト工程によりフォトレジスト膜が所定の形状にパターニングされ、上部ポールチップ２５ａを形成するためのフレーム（外枠）となるフォトレジストパターンが形成される。しかる後、先に形成しておいたシード電極膜（ＦｅＣｏスパッタ膜）をシード層とするとともに、フォトレジストパターンをマスクとして、めっき膜を選択的に成長させる電解めっき法により上部ポールチップ２５ａが形成される。その後、図３（Ｂ）に示されるように、例えば、イオンミリングによるドライエッチング；および塩素ないしフッ素系ガス（Ｃｌ2、ＣＦ4、ＢＣｌ2、ＳＦ6等）を使用したりアクティブイオンエッチング(Reactive Ion Etching)によるドライエッチングにより、上部ポールチップ２５ａをマスクとして、その周辺の記録ギャップ層８および下部磁極７が自己整合的に約０．５μｍ程度エッチングされ、トリム構造を有する磁極部分５０が形成される。
【００３６】
この磁極部分５０は、図３（Ｂ）に示されるように、上部ポールチップ２５ａのうちの先端部２５ａ´、この先端部２５ａ´に対応する下部磁極７の内の先端磁極部分７ａ´およびこれらの双方に挟まれた記録ギャップ層８の一部によって構成されており、これらの各部位は互いにほぼ同一の幅（図３（Ｂ））を有している。上記の約０．５μｍ程度エッチングの内容からもわかるように、下部磁極７の内の先端磁極部分７ａ´は、本発明の好ましい態様である、第２磁極とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から第２磁極側へ向けて２５ｎｍの位置であってかつ実質的なエアベアリング面を必然的に含むように構成されることとなる。
【００３７】
なお、上記の上部ポールチップ２５ａの全部をＦｅＣｏ組成のスパッタ膜から構成する場合には、最大厚みは、３０００ｎｍ程度とされる。具体的製法としては、所定の厚膜のスパッタ膜を形成して、その上に所定のマスクを形成した後に、イオンミリングやリアクティブイオンエッチングで所定のポールチップパターンを形成すればよい。
【００３８】
次に、図４に示されるように、上部全体に、無機絶縁材料、例えばアルミナからなる絶縁膜２６が３〜４μｍ程度の厚みで形成される。この後、例えばＣＭＰ法により上部全体を研磨して平坦化させ、上部ポールチップ２５ａ、磁路形成パターン２５ｂ、および接続中間パターン２５ｄの各表面が、それぞれ露出される。
【００３９】
次いで、図５（Ａ）に示されるように、平坦化された絶縁膜２６の上に、第１層目の薄膜コイル１１を形成したときと同様の電解めっき法により、例えば銅（Ｃｕ）からなる第２層目の薄膜コイル２１が約２〜３μｍの厚みで形成される。第２層目の薄膜コイル２１もまた、前記第１層目の薄膜コイル１１と同様の平面形状を有するものである。
【００４０】
第２層目の薄膜コイル２１を形成する際には、同時に例えば、その内終端部における接続中間パターン２５ｄ上に、コイル接続部２１ｄが薄膜コイル２１と一体的に形成される。これにより、薄膜コイル１１と薄膜コイル２１とは、コイル接続部１１ｄ、接続中間パターン２５ｄおよびコイル接続部２１ｄを介して電気的に接続される。
【００４１】
次いで、図５（Ａ）に示されるように、前記絶縁膜１２と同様の材料および形成方向を用いて、薄膜コイル２１およびその周辺の絶縁膜２６を覆うように絶縁膜２２が選択的に形成される。この時、同時に、コイル接続部２１ｄおよびその周辺の絶縁膜２６の上にも絶縁膜２２が形成される。絶縁膜２２の端縁近傍もまた、絶縁膜１２の場合と同様に斜面をなすこととなる。なお、絶縁膜２２を形成する際には、磁路形成パターン２５ｂの露出面が絶縁膜２２によって覆われないようにする。
【００４２】
次に、図６（Ａ）に示されるように、薄膜コイル１１，２１の上方を覆うようにして、上部磁極２５の一部を構成することとなる上部ヨーク２５Ｃが約３〜５μｍの厚みで選択的に形成される。上部ヨーク２５ｃは、例えば平面形状をなし、その最前端の位置が、後工程において形成されるエアベアリング面（符号２０で示される）の位置から後方にずれるように形成される。なお、図６（Ａ）では、上部ヨーク２５ｃの最前端（端縁面３１）の位置を絶縁膜１２の最前端の位置（スロートハイトゼロ位置）に一致させた場合が示されているが、これに限定されるものではない。
【００４３】
上部ヨーク２５ｃは、その後方部分において、開口部８ｂに設けられた磁路形成パターン２５ｂを介して下部磁極７と磁気的に連結されるとともに、その前方部分において、上部ポールチップ２５ａとも磁気的に連結される。すなわち、本発明における環状磁気回路を形成するための磁気コア部が形成される。
【００４４】
上部ヨーク２５ｃは、上部ポールチップ２５ａおよび磁路形成パターン２５ｂと実質的に同様の材質から構成される。この材質については、後で、まとめて詳述する。
【００４５】
次いで、図６に示されるように、上部全体を覆うように、例えばアルミナからなるオーバーコート層２７が形成される。しかる後、機械加工や研磨工程により磁気記録媒体と対向する面となるエアベアリング面２０（図６（Ａ））が形成され、複合型薄膜磁気ヘッド１００が構成される。
【００４６】
以上の説明からわかるように、本発明の複合型薄膜磁気ヘッドは、磁気記録媒体に書き込まれた磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に磁気情報を書き込むための誘導型磁気変換素子とを有する複合型薄膜磁気ヘッドである。
【００４７】
前記誘導型磁気変換素子は、環状磁気回路を形成するための磁気コア部と、環状磁気回路の一部に形成されたギャップ層８とを有し、さらには磁気コア部に巻回された薄膜コイル１１，２１を有している。
【００４８】
磁気コア部は、前記磁気コア部は、磁気記録媒体と対向する面であるエアベアリング面２０からみてギャップ層８を介して第１磁極と第２磁極とに分かれており、前記第１磁極はエアベアリング面からみて前記第２磁極よりも磁気抵抗効果素子から遠い位置に存在している。上記の説明からもわかるように、第１磁極は、上部磁極２５に相当し、この上部磁極２５は、上部ポールチップ２５ａ、磁路形成パターン２５ｂおよび上部ヨーク２５ｃにより構成される。
【００４９】
このような第１磁極（上部磁極２５）は、第１磁極のギャップ層側の一部または第１磁極の全部が、実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％、好ましくはＦｅ＝５５〜７５重量％、Ｆｅ＝６３〜７３重量％）の組成から構成される。ここで、「実質的に」という文言を用いたのは、本発明で本発明の効果が発現できる許容範囲での、不可避の酸素原子不純物を含むことがあるという意味である。本発明者が鋭意研究したところによると、この酸素元素不純物濃度の制御は、第１磁極（上部磁極２５）のギャップ層近傍位置で特に必要となることが判明している。ギャップ層との実質的な界面では、ギャップ層に酸化膜を使用することが一般的であるために界面でのある程度の酸素の介入はやむを得ない。しかし、それ以外の箇所では可能な限り純粋に近いＦｅＣｏ膜が要求されるのである。特に、本発明者が鋭意研究したところによると、上述した真空成膜法によって形成されるシード電極膜としての役割をもつＦｅＣｏ膜のＦｅＣｏ純度は特に重要であることが判明した。
【００５０】
すなわち、本発明においては、第１磁極のギャップ層側の一部または第１磁極の全部が、実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成からなり、前記第１磁極とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から(i)第１磁極側へ向けて２５ｎｍの位置、(ii)磁極幅中央の位置、および(iii)実質的なエアベアリング面位置、の３つの位置で特定される場所における第１磁極の酸素含有量は、０．０１〜５．０原子％、好ましくは、０．０１〜２．０原子％、さらに好ましくは、０．０１〜０．５原子％とされる。
【００５１】
この値が５．０原子％を超えると、飽和磁束密度が低下する傾向が生じ、格段と優れたオーバーライト特性が得られなくなってしまう。含有量の下限は０に近ければ近いほど望ましいが、製法面からの制御可能な値として、０．０１原子％である。このような酸素含有量は、Auger（オージェ）電子分光分析法（加速電圧：５ｋＶ、照射電流：１００ｎＡ、Ａｒエッチング加速電圧：３ｋＶ）という好適な手法により測定される。
【００５２】
また、不純物である酸素原子の混入を防止する具体的手段として、例えば、スパッタ等の真空成膜においては、成膜雰囲気を高度の真空雰囲気とすることなどの方法が挙げられる。
【００５３】
また、本発明において、前記の「第１磁極のギャップ層側の一部」といった場合には、当該第１磁極とギャップ層との界面から少なくとも第１磁極側に３０ｎｍの領域を含んでおり、当該領域が実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成から構成されていることを意味しているのである。このようなケースは、「第１磁極のギャップ層側の一部」をＦｅＣｏから構成し、その他の部分は、他の高透磁率材（例えば、パーマロイ等）から構成してもよいことを意味する。また、「第１磁極のギャップ層側の一部」を酸素含有量の少ないＦｅＣｏスパッタ膜から構成することが望ましい。
【００５４】
また、このような本発明の第１磁極に用いられるＦｅＣｏ膜は、その磁化容易軸の保磁力が４００Ａ／ｍ〜１６０００Ａ／ｍ（５Ｏｅ〜２００Ｏｅ）とされる。保磁力はいわゆるＢＨトレーサにより測定される。
【００５５】
また、このような第１磁極に用いられるＦｅＣｏ膜は、その磁歪定数が正磁歪であればよい。より具体的には、１．０×１０-6〜３．５×１０-5程度とされる。磁歪定数の測定は、いわゆる光てこ法により測定される。
【００５６】
また、前述したように環状磁気回路を形成するための磁気コア部のもう一方の第２磁極（下部磁極７）もまた、上記第１磁極と実質的に同様な構成とすることが好ましい。
【００５７】
すなわち、第２磁極（下部磁極７）のギャップ層側の一部または第２磁極の全部が、実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％、好ましくはＦｅ＝５５〜７５重量％、Ｆｅ＝６３〜７３重量％）の組成から構成される。そして、前記第２磁極とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から(i)第２磁極側へ向けて２５ｎｍの位置、(ii)磁極幅中央の位置、および(iii)実質的なエアベアリング面位置、の３つの位置で特定される場所における第２磁極の酸素含有量は、０．０１〜５．０原子％、好ましくは、０．０１〜２．０原子％、さらに好ましくは、０．０１〜０．５原子％とされる。
【００５８】
この値が５．０原子％を超えると、飽和磁束密度が低下する傾向が生じ、優れたオーバーライト特性が得られ難くなってしまう。含有量の下限は０に近ければ近いほど望ましいが、製法面からの制御可能な値として、０．０１原子％である。
【００５９】
また、本発明において、前記の「第２磁極のギャップ層側の一部」といった場合には、当該第２磁極とギャップ層との界面から少なくとも第２磁極側に３０ｎｍの領域を含んでおり、当該領域が実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成から構成されていることを意味しているのである。このようなケースは、「第２磁極のギャップ層側の一部」をＦｅＣｏから構成し、その他の部分は、他の高透磁率材（例えば、パーマロイ等）から構成してもよいことを意味する。また、「第２磁極のギャップ層側の一部」を酸素含有量の少ないＦｅＣｏスパッタ膜から構成することが望ましい。
【００６０】
また、このような第２磁極に用いられるＦｅＣｏ膜は、その磁化容易軸の保磁力が４００Ａ／ｍ〜１６０００Ａ／ｍ（５Ｏｅ〜２００Ｏｅ）程度とされる。
【００６１】
また、このような第２磁極に用いられるＦｅＣｏ膜は、その磁歪定数が正磁歪であればよい。より具体的には、１．０×１０-6〜３．５×１０-5程度とされる。
【００６２】
ところで、本発明において、磁気記録媒体に書き込まれた磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果素子５としては、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子、ＴＭＲ（トンネル接合磁気抵抗効果）素子、さらには、ＣＰＰ(Current Perpendicular to Plane)型のＧＭＲ素子など公知のいずれのものであってもよい。
【００６３】
【実施例】
以下に具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００６４】
〔実験例１〕
図６に示されるような構造からなる複合型薄膜磁気ヘッドサンプルを下記の材料構成で作製した。
【００６５】
【００６６】
なお、ＦｅＣｏ膜形成のためのマグネトロンスパッタ条件の一例は、以下のとおりである。
・ターゲット：Ｆｅ66-Ｃｏ
・投入電力：１５００Ｗ （4.6Ｗ／ｃｍ2）
・Ａｒガス圧力：０．２５Ｐａ
・基板バイアス：-100Ｖ
・ターゲットー基板間距離：１７５ｍｍ
・成膜レート：〜１５ｎｍ／ｍｉｎ
【００６７】
下記表１に示される各サンプルを作製した後、これらの各サンプルについて、表１に示されるごとく磁気特性を測定するとともに、下記の要領でオーバーライト特性を評価した。
【００６８】
オーバーライト特性
測定条件は、以下の通りとした。
書き込み周波数：２００ＭＨｚ
書き込み電流：４５ｍＡ
メディアＨｃ：３１２０００（Ａ／ｍ）
メディア回転数：７２００ｒｐｍ
【００６９】
結果を下記表１に示した。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明は、磁気記録媒体に書き込まれた磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に磁気情報を書き込むための誘導型磁気変換素子とを有する複合型薄膜磁気ヘッドであって、前記誘導型磁気変換素子は、環状磁気回路を形成するための磁気コア部と、環状磁気回路の一部に形成されたギャップ層とを有し、前記磁気コア部は、磁気記録媒体と対向する面であるエアベアリング面からみてギャップ層を介して第１磁極と第２磁極とに分かれており、前記第１磁極はエアベアリング面からみて前記第２磁極よりも磁気抵抗効果素子から遠い位置に存在しており、前記第１磁極は、第１磁極のギャップ層側の一部または第１磁極の全部が、実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成からなり、前記第１磁極とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から第１磁極側へ向けて２５ｎｍの位置、磁極幅中央の位置および実質的なエアベアリング面位置で特定される場所における第１磁極の酸素含有量が０．０１〜５．０原子％であるように構成されているので、高記録密度化に対応すべく、オーバーライト特性が格段と向上され、ヘッドの書き込み特性を大幅に改善することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法を経時的に説明するための図面であり、（Ａ）には、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されており、（Ｂ）には、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【図２】複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法を経時的に説明するための図面であり、（Ａ）には、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されており、（Ｂ）には、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【図３】複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法を経時的に説明するための図面であり、（Ａ）には、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されており、（Ｂ）には、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【図４】複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法を経時的に説明するための図面であり、（Ａ）には、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されており、（Ｂ）には、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【図５】複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法を経時的に説明するための図面であり、（Ａ）には、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されており、（Ｂ）には、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【図６】複合型薄膜磁気ヘッドならびに製造方法を説明するための図面であり、（Ａ）には、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されており、（Ｂ）には、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【符号の説明】
７…第２磁極
８…ギャップ層
２５ａ…第１磁極
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気記録媒体に書き込まれた磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に磁気情報を書き込むための誘導型磁気変換素子とを有する複合型薄膜磁気ヘッドに関するものであり、特に、複合型薄膜磁気ヘッドという構造を考慮しつつ誘導型磁気変換素子に用いられる磁極材料の最適な仕様を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の大容量小型化、高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。そのため、薄膜磁気ヘッドとしては、誘導型電磁変換素子によって記録と再生を行う薄膜ヘッドに代わって、磁気情報を書き込むための誘導型磁気変換素子を有する記録用薄膜ヘッドと、磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果素子（以下、単に、ＭＲ素子という）を備える再生用薄膜ヘッドとを積層させて一体化させた構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられるようになっている。
【０００３】
従来より、一般に、誘導型磁気変換素子に用いられるヘッドコア用磁極材料としては、保磁力が低く、透磁率が高い材料であって、しかも飽和磁束密度が高い材料が望まれていた。さらに、磁歪定数はできるだけ小さな材料がよいとされていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の複合型薄膜磁気ヘッドにおける誘導型磁気変換素子に要求される主要な役割は、磁気情報の高密度記録である。そのため、従来から認識されていた誘導型磁気変換素子の磁極材料の必要物性を一から見直して、複合型薄膜磁気ヘッドという構造を考慮しつつ、より一層の高密度記録化に対応できる磁極材料の最適な仕様の提案が要望されている。
【０００５】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、より一層の高記録密度化に対応できる誘導型磁気変換素子の磁極材料の最適な仕様、すなわちオーバーライト特性が格段と向上された誘導型磁気変換素子を備える複合型薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、磁気記録媒体に書き込まれた磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に磁気情報を書き込むための誘導型磁気変換素子とを有する複合型薄膜磁気ヘッドであって、前記誘導型磁気変換素子は、環状磁気回路を形成するための磁気コア部と、環状磁気回路の一部に形成されたギャップ層とを有し、前記磁気コア部は、磁気記録媒体と対向する面であるエアベアリング面からみてギャップ層を介して第１磁極と第２磁極とに分かれており、前記第１磁極はエアベアリング面からみて前記第２磁極よりも磁気抵抗効果素子から遠い位置に存在しており、前記第１磁極は、ギャップ層側からシード電極膜と、このシード電極膜をシードとして電解めっき法により形成された電解めっき磁極とを順次有し構成されており、前記シード電極膜は、スパッタ法により形成された厚さ３０〜５００ｎｍのＦｅＣｏ膜であり、当該ＦｅＣｏ膜におけるＦｅの含有率が６３〜７３重量％であるとともに、当該ＦｅＣｏ膜は、その磁化容易軸の保磁力が４００Ａ／ｍ〜１６０００Ａ／ｍ（５Ｏｅ〜２００Ｏｅ）であり、前記シード電極膜とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から第１磁極側へ向けて前記シード電極膜の２５ｎｍの位置、磁極幅中央の位置および実質的なエアベアリング面位置で特定される場所におけるシード電極膜の酸素含有量が０．０１〜５．０原子％であるように構成される。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様として、前記第２磁極は、第２磁極のギャップ層側の一部または第２磁極の全部が、実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成からなり、前記第２磁極とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から第２磁極側へ向けて２５ｎｍの位置、磁極幅中央の位置および実質的なエアベアリング面位置で特定される場所における第２磁極の酸素含有量が０．０１〜５．０原子％であるように構成される。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様として、前記第２磁極に用いられるＦｅＣｏ膜は、その磁化容易軸の保磁力が４００Ａ／ｍ〜１６０００Ａ／ｍ（５Ｏｅ〜２００Ｏｅ）であるように構成される。
【００１１】
また、本発明における前記第２磁極のギャップ層側の一部は、当該第２磁極とギャップ層との界面から少なくとも第２磁極側に３０ｎｍの領域を含んでおり、当該領域が実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成から構成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
本発明の複合型薄膜磁気ヘッド１００の好適な実施の形態が、図６に示される。この複合型薄膜磁気ヘッドの構造の理解が容易となるように、まず、最初に、図１〜図６に基づいて、複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法を経時的に説明していく。
【００１４】
図１〜図６における各図の（Ａ）には、それぞれ、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されている。また、図１〜図６における各図の（Ｂ）には、それぞれ、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【００１５】
以下の説明においては、図１〜図６の各図中におけるＸ軸方向を「幅（または幅方向）」、Ｙ軸方向を「長さ（または長さ方向）」、Ｚ軸方向を「厚み（または厚み方向）」と表記すると共に、Ｙ軸方向のうちのエアベアリング面２０側（または後工程においてエアベアリング面２０となる側）を「前側（または前方）、その反対側を「後側（または後方）」と表記するものとする。
【００１６】
まず、図１に示されるように、例えば、アルチィック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）からなる基板１の上に、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3；以下、単に「アルミナ」と称す）よりなる絶縁層２が、約３〜５μｍ程度の厚さに堆積される。
【００１７】
次いで、この絶縁層２の上に、フォトリソグラフィ工程およびめっき法を用い、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ；以下、単に「パーマロイ（商品名）」と称す）が約２μｍの厚みで選択的に形成され、磁気抵抗効果型薄膜ヘッド用の下部シールド層３が構成される。
【００１８】
次に、図１に示されるごとく、下部シールド層３の上に、例えばアルミナが約２０〜１００ｎｍの厚みでスパッタ堆積され、シールドギャップ膜４ａが形成される。
【００１９】
次に、このシールドギャップ膜４ａ上に、磁気情報を読み取るための要部である磁気抵抗効果素子を構成するためのＭＲ膜５（ＭＲ素子５）が形成され、このものは高精度のフォトリソグラフィ手法を用いて、所望の形状とされる。ＭＲ膜５（ＭＲ素子５）の構造は、公知の種々の形態のものが適用可能であるので、ここでの詳細な構成図面の提示および説明は省略する。
【００２０】
次に、ＭＲ膜５の両側に、このＭＲ膜５と電気的に接続する引き出し電極層としてのリード層（図示せず）が形成された後、この図示しないリード層、シールドギャップ膜４ａおよびＭＲ膜５上に、シールドギャップ膜４ｂが形成される。これによりＭＲ膜５は、シールドギャップ膜４ａおよびシールドギャップ膜４ｂの中に埋設される。なお、図面のスペース的な余裕がないためにシールドギャップ膜４ａおよびシールドギャップ膜４ｂは図面上で区別されることなく、便宜上、同一層であるかのごとく記載されている。
【００２１】
次に、シールドギャップ膜４ｂの上に、例えばパーマロイからなる上部シールド層６が、例えば、電解めっき法により、約１．５〜３μｍの厚さで選択的に形成される。その上部シールド層６の上に、より好ましい態様として実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）層の単層からなる、あるいは実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）層を含む積層膜からなる下部磁極７が、例えば、スパッタ法により、約０．０５〜１．５μｍの厚さで選択的に形成される。この下部磁極７が本発明でいうところの第２磁極に相当する。本発明において、下部磁極７は、上記のＦｅＣｏ以外に、パーマロイやその他の高飽和磁束密度を有する材料、例えば、Ｎｉ(50)−Ｆｅ(50)、ＣｏＮｉＦｅ等とすることもできる。
【００２２】
その後、図１に示されるごとく、図面の上部全体に、例えばアルミナよりなる絶縁膜を形成させた後、下部磁極７が露出するまでこの堆積させた絶縁層の表面を、例えばＣＭＰ（化学機械研磨）法によって研磨して、上部全体の平坦化を図る。
【００２３】
次いで、図２に示されるごとく、全体に、例えばアルミナからなるギャップ層８が約１５０〜３００ｎｍの厚みに形成される。この時、ギャップ層８の一部には、下部磁極７と、後工程において形成される上部磁極２５（上部ポールチップ２５ａ、磁路形成パターン２５ｂ、上部ヨーク２５ｃで構成される）とが接続されるようにするための開口部８ｂが、予め形成されている。
【００２４】
次いで、図２に示されるごとくギャップ層８の上に、例えば電解めっき法により、例えば、銅（Ｃｕ）よりなる誘導型磁気変換素子（書き込みヘッド）用の第１層目の薄膜コイル１１が約２〜３μｍの厚さに形成される。
【００２５】
この薄膜コイル１１は、周知のとおり渦巻き状の平面構造を有するものである。なお、図２においては、薄膜コイル１１の一部分が示されている。薄膜コイル１１を形成する際、同時に内側の終端部（以下、単に「内側終端部」と称す）における記録ギャップ層８の上に、コイル接続部１１ｄが、薄膜コイル１１と一体に形成される。このコイル接続部１１ｄは、薄膜コイル１１と後工程において形成される接続中間パターン２５ｄ（図３（Ａ））とを電気的に接続させるためのものである。
【００２６】
次いで、図３に示されるように、薄膜コイル１１およびその周辺の記録ギャップ層８を覆うようにして、加熱により流動性を示す材料であるフォトレジストなどの有機絶縁材料を用いて、この材料からなる絶縁膜１２が高精度のフォトリソグラフィ処理により所定のパターンとなるように形成される。絶縁膜１２を形成する際には、一般に、フォトレジストに対して例えば２００℃程度の温度での加熱処理が施される。
【００２７】
この加熱処理により、絶縁膜１２の端縁近傍は図３（Ａ）に示されるように斜面をなすこととなる。そして、この絶縁膜１２は、いわゆるスロートハイトゼロ位置（ＴＨ０位置）を規定するとともに、薄膜コイル１１のターン（巻線）間のギャップを埋め込むために設けられる。絶縁膜１２を形成する際、記録ギャップ層８の開口部８ｂ（図２（Ａ））が絶縁膜１２によって覆われないようにする。
【００２８】
なお、絶縁膜１２の最も前側の端縁（以下、「最前端」と称す）は、図３（Ａ）に示されるように、ＭＲ膜５の最も後側の端縁（以下、「最後端」と称す）に対応する位置よりも後方にずれて位置するようにしてもよいし、または前方にずれて位置するようにしてもよい。もちろん、絶縁膜１２の最前端位置とＭＲ膜５の最後端の位置とを一致させるようにしてもよい。
【００２９】
次いで、図３（Ａ）に示されるように、絶縁膜１２の前側の斜面領域（図３中の左方斜面）から、エアベアリング面となる側（図３中の左側）にかけてのギャップ層８の領域に、フレームめっき法により、上部磁極２５の一部を構成する上部ポールチップ２５ａが所定の厚みで選択的に形成される。
【００３０】
このときの「所定の厚み」としては、例えば、上部ポールチップ２５ａの最終的な厚みに、約２μｍの厚さを余分に加えた厚さとするのが好適である。これは、後の工程で、上部ポールチップ２５ａの表面近傍をイオンミリング等を用いてエッチングしたり、ＣＭＰ法を用いて研磨する処理が行われ、この処理による上部ポールチップ２５ａが膜減りすることを考慮したものである。
【００３１】
上部ポ−ルチップ２５ａを形成する際、同時に、開口部８ｂに上部磁極２５の一部を構成することとなる磁路形成パターン２５ｂが形成され、さらに同時に、コイル接続部１１ｄ上に接続中間パターン２５ｄが形成される。なお、上部磁極２５は、本発明でいう第１磁極に該当している。
【００３２】
この接続中間パターン２５ｄは、コイル接続部１１ｄと後工程において形成される後述のコイル接続部２１ｄとを電気的に接続させるために形成される。この時、薄膜コイル１１は絶縁膜１２に覆われているので、後述する上部ポールチップ２５ａ等を形成するためのフレームめっき工程での液浴処理等によって薄膜コイル１１が破損することはない。
【００３３】
上部ポールチップ２５ａの形成は、一般に、以下の手順によって行われる。すなわち、上部ポールチップ２５ａが配設される領域における下地上に、全体的に、本発明におけるＦｅＣｏ膜が、真空成膜法（好適にはスパッタリング）により成膜される（具体的成膜条件は後述の実施例等を参照されたい）。
【００３４】
この真空成膜法によって形成されるＦｅＣｏ膜は、その厚さが３０〜５００ｎｍ程度であり、本発明における磁極中の酸素原子濃度の測定部位に該当する。すなわち、この真空成膜法によって形成されるＦｅＣｏ膜は、第１磁極２５（上部磁極２５）とギャップ層８との界面を基準にして、この基準位置から第１磁極２５側へ向けて２５ｎｍの位置であってかつ実質的なエアベアリング面に該当する。
【００３５】
この真空成膜法によって形成されるＦｅＣｏ膜は、上部磁極２５（第１磁極２５）の一部をなすとともに、製造的見地からみれば、後述する電気めっきのためのシード電極膜としての役割をも果たしている。すなわち、このようなＦｅＣｏ膜からなるシード電極膜の上には、フォトレジストの塗布によりフォトレジスト膜が形成され、フォトレジスト工程によりフォトレジスト膜が所定の形状にパターニングされ、上部ポールチップ２５ａを形成するためのフレーム（外枠）となるフォトレジストパターンが形成される。しかる後、先に形成しておいたシード電極膜（ＦｅＣｏスパッタ膜）をシード層とするとともに、フォトレジストパターンをマスクとして、めっき膜を選択的に成長させる電解めっき法により上部ポールチップ２５ａが形成される。その後、図３（Ｂ）に示されるように、例えば、イオンミリングによるドライエッチング；および塩素ないしフッ素系ガス（Ｃｌ2、ＣＦ4、ＢＣｌ2、ＳＦ6等）を使用したりアクティブイオンエッチング(Reactive Ion Etching)によるドライエッチングにより、上部ポールチップ２５ａをマスクとして、その周辺の記録ギャップ層８および下部磁極７が自己整合的に約０．５μｍ程度エッチングされ、トリム構造を有する磁極部分５０が形成される。
【００３６】
この磁極部分５０は、図３（Ｂ）に示されるように、上部ポールチップ２５ａのうちの先端部２５ａ´、この先端部２５ａ´に対応する下部磁極７の内の先端磁極部分７ａ´およびこれらの双方に挟まれた記録ギャップ層８の一部によって構成されており、これらの各部位は互いにほぼ同一の幅（図３（Ｂ））を有している。上記の約０．５μｍ程度エッチングの内容からもわかるように、下部磁極７の内の先端磁極部分７ａ´は、本発明の好ましい態様である、第２磁極とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から第２磁極側へ向けて２５ｎｍの位置であってかつ実質的なエアベアリング面を必然的に含むように構成されることとなる。
【００３７】
なお、上記の上部ポールチップ２５ａの全部をＦｅＣｏ組成のスパッタ膜から構成する場合には、最大厚みは、３０００ｎｍ程度とされる。具体的製法としては、所定の厚膜のスパッタ膜を形成して、その上に所定のマスクを形成した後に、イオンミリングやリアクティブイオンエッチングで所定のポールチップパターンを形成すればよい。
【００３８】
次に、図４に示されるように、上部全体に、無機絶縁材料、例えばアルミナからなる絶縁膜２６が３〜４μｍ程度の厚みで形成される。この後、例えばＣＭＰ法により上部全体を研磨して平坦化させ、上部ポールチップ２５ａ、磁路形成パターン２５ｂ、および接続中間パターン２５ｄの各表面が、それぞれ露出される。
【００３９】
次いで、図５（Ａ）に示されるように、平坦化された絶縁膜２６の上に、第１層目の薄膜コイル１１を形成したときと同様の電解めっき法により、例えば銅（Ｃｕ）からなる第２層目の薄膜コイル２１が約２〜３μｍの厚みで形成される。第２層目の薄膜コイル２１もまた、前記第１層目の薄膜コイル１１と同様の平面形状を有するものである。
【００４０】
第２層目の薄膜コイル２１を形成する際には、同時に例えば、その内終端部における接続中間パターン２５ｄ上に、コイル接続部２１ｄが薄膜コイル２１と一体的に形成される。これにより、薄膜コイル１１と薄膜コイル２１とは、コイル接続部１１ｄ、接続中間パターン２５ｄおよびコイル接続部２１ｄを介して電気的に接続される。
【００４１】
次いで、図５（Ａ）に示されるように、前記絶縁膜１２と同様の材料および形成方向を用いて、薄膜コイル２１およびその周辺の絶縁膜２６を覆うように絶縁膜２２が選択的に形成される。この時、同時に、コイル接続部２１ｄおよびその周辺の絶縁膜２６の上にも絶縁膜２２が形成される。絶縁膜２２の端縁近傍もまた、絶縁膜１２の場合と同様に斜面をなすこととなる。なお、絶縁膜２２を形成する際には、磁路形成パターン２５ｂの露出面が絶縁膜２２によって覆われないようにする。
【００４２】
次に、図６（Ａ）に示されるように、薄膜コイル１１，２１の上方を覆うようにして、上部磁極２５の一部を構成することとなる上部ヨーク２５Ｃが約３〜５μｍの厚みで選択的に形成される。上部ヨーク２５ｃは、例えば平面形状をなし、その最前端の位置が、後工程において形成されるエアベアリング面（符号２０で示される）の位置から後方にずれるように形成される。なお、図６（Ａ）では、上部ヨーク２５ｃの最前端（端縁面３１）の位置を絶縁膜１２の最前端の位置（スロートハイトゼロ位置）に一致させた場合が示されているが、これに限定されるものではない。
【００４３】
上部ヨーク２５ｃは、その後方部分において、開口部８ｂに設けられた磁路形成パターン２５ｂを介して下部磁極７と磁気的に連結されるとともに、その前方部分において、上部ポールチップ２５ａとも磁気的に連結される。すなわち、本発明における環状磁気回路を形成するための磁気コア部が形成される。
【００４４】
上部ヨーク２５ｃは、上部ポールチップ２５ａおよび磁路形成パターン２５ｂと実質的に同様の材質から構成される。この材質については、後で、まとめて詳述する。
【００４５】
次いで、図６に示されるように、上部全体を覆うように、例えばアルミナからなるオーバーコート層２７が形成される。しかる後、機械加工や研磨工程により磁気記録媒体と対向する面となるエアベアリング面２０（図６（Ａ））が形成され、複合型薄膜磁気ヘッド１００が構成される。
【００４６】
以上の説明からわかるように、本発明の複合型薄膜磁気ヘッドは、磁気記録媒体に書き込まれた磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に磁気情報を書き込むための誘導型磁気変換素子とを有する複合型薄膜磁気ヘッドである。
【００４７】
前記誘導型磁気変換素子は、環状磁気回路を形成するための磁気コア部と、環状磁気回路の一部に形成されたギャップ層８とを有し、さらには磁気コア部に巻回された薄膜コイル１１，２１を有している。
【００４８】
磁気コア部は、前記磁気コア部は、磁気記録媒体と対向する面であるエアベアリング面２０からみてギャップ層８を介して第１磁極と第２磁極とに分かれており、前記第１磁極はエアベアリング面からみて前記第２磁極よりも磁気抵抗効果素子から遠い位置に存在している。上記の説明からもわかるように、第１磁極は、上部磁極２５に相当し、この上部磁極２５は、上部ポールチップ２５ａ、磁路形成パターン２５ｂおよび上部ヨーク２５ｃにより構成される。
【００４９】
このような第１磁極（上部磁極２５）は、第１磁極のギャップ層側の一部または第１磁極の全部が、実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％、好ましくはＦｅ＝５５〜７５重量％、Ｆｅ＝６３〜７３重量％）の組成から構成される。ここで、「実質的に」という文言を用いたのは、本発明で本発明の効果が発現できる許容範囲での、不可避の酸素原子不純物を含むことがあるという意味である。本発明者が鋭意研究したところによると、この酸素元素不純物濃度の制御は、第１磁極（上部磁極２５）のギャップ層近傍位置で特に必要となることが判明している。ギャップ層との実質的な界面では、ギャップ層に酸化膜を使用することが一般的であるために界面でのある程度の酸素の介入はやむを得ない。しかし、それ以外の箇所では可能な限り純粋に近いＦｅＣｏ膜が要求されるのである。特に、本発明者が鋭意研究したところによると、上述した真空成膜法によって形成されるシード電極膜としての役割をもつＦｅＣｏ膜のＦｅＣｏ純度は特に重要であることが判明した。
【００５０】
すなわち、本発明においては、第１磁極のギャップ層側の一部または第１磁極の全部が、実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成からなり、前記第１磁極とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から(i)第１磁極側へ向けて２５ｎｍの位置、(ii)磁極幅中央の位置、および(iii)実質的なエアベアリング面位置、の３つの位置で特定される場所における第１磁極の酸素含有量は、０．０１〜５．０原子％、好ましくは、０．０１〜２．０原子％、さらに好ましくは、０．０１〜０．５原子％とされる。
【００５１】
この値が５．０原子％を超えると、飽和磁束密度が低下する傾向が生じ、格段と優れたオーバーライト特性が得られなくなってしまう。含有量の下限は０に近ければ近いほど望ましいが、製法面からの制御可能な値として、０．０１原子％である。このような酸素含有量は、Auger（オージェ）電子分光分析法（加速電圧：５ｋＶ、照射電流：１００ｎＡ、Ａｒエッチング加速電圧：３ｋＶ）という好適な手法により測定される。
【００５２】
また、不純物である酸素原子の混入を防止する具体的手段として、例えば、スパッタ等の真空成膜においては、成膜雰囲気を高度の真空雰囲気とすることなどの方法が挙げられる。
【００５３】
また、本発明において、前記の「第１磁極のギャップ層側の一部」といった場合には、当該第１磁極とギャップ層との界面から少なくとも第１磁極側に３０ｎｍの領域を含んでおり、当該領域が実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成から構成されていることを意味しているのである。このようなケースは、「第１磁極のギャップ層側の一部」をＦｅＣｏから構成し、その他の部分は、他の高透磁率材（例えば、パーマロイ等）から構成してもよいことを意味する。また、「第１磁極のギャップ層側の一部」を酸素含有量の少ないＦｅＣｏスパッタ膜から構成することが望ましい。
【００５４】
また、このような本発明の第１磁極に用いられるＦｅＣｏ膜は、その磁化容易軸の保磁力が４００Ａ／ｍ〜１６０００Ａ／ｍ（５Ｏｅ〜２００Ｏｅ）とされる。保磁力はいわゆるＢＨトレーサにより測定される。
【００５５】
また、このような第１磁極に用いられるＦｅＣｏ膜は、その磁歪定数が正磁歪であればよい。より具体的には、１．０×１０-6〜３．５×１０-5程度とされる。磁歪定数の測定は、いわゆる光てこ法により測定される。
【００５６】
また、前述したように環状磁気回路を形成するための磁気コア部のもう一方の第２磁極（下部磁極７）もまた、上記第１磁極と実質的に同様な構成とすることが好ましい。
【００５７】
すなわち、第２磁極（下部磁極７）のギャップ層側の一部または第２磁極の全部が、実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％、好ましくはＦｅ＝５５〜７５重量％、Ｆｅ＝６３〜７３重量％）の組成から構成される。そして、前記第２磁極とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から(i)第２磁極側へ向けて２５ｎｍの位置、(ii)磁極幅中央の位置、および(iii)実質的なエアベアリング面位置、の３つの位置で特定される場所における第２磁極の酸素含有量は、０．０１〜５．０原子％、好ましくは、０．０１〜２．０原子％、さらに好ましくは、０．０１〜０．５原子％とされる。
【００５８】
この値が５．０原子％を超えると、飽和磁束密度が低下する傾向が生じ、優れたオーバーライト特性が得られ難くなってしまう。含有量の下限は０に近ければ近いほど望ましいが、製法面からの制御可能な値として、０．０１原子％である。
【００５９】
また、本発明において、前記の「第２磁極のギャップ層側の一部」といった場合には、当該第２磁極とギャップ層との界面から少なくとも第２磁極側に３０ｎｍの領域を含んでおり、当該領域が実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成から構成されていることを意味しているのである。このようなケースは、「第２磁極のギャップ層側の一部」をＦｅＣｏから構成し、その他の部分は、他の高透磁率材（例えば、パーマロイ等）から構成してもよいことを意味する。また、「第２磁極のギャップ層側の一部」を酸素含有量の少ないＦｅＣｏスパッタ膜から構成することが望ましい。
【００６０】
また、このような第２磁極に用いられるＦｅＣｏ膜は、その磁化容易軸の保磁力が４００Ａ／ｍ〜１６０００Ａ／ｍ（５Ｏｅ〜２００Ｏｅ）程度とされる。
【００６１】
また、このような第２磁極に用いられるＦｅＣｏ膜は、その磁歪定数が正磁歪であればよい。より具体的には、１．０×１０-6〜３．５×１０-5程度とされる。
【００６２】
ところで、本発明において、磁気記録媒体に書き込まれた磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果素子５としては、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子、ＴＭＲ（トンネル接合磁気抵抗効果）素子、さらには、ＣＰＰ(Current Perpendicular to Plane)型のＧＭＲ素子など公知のいずれのものであってもよい。
【００６３】
【実施例】
以下に具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００６４】
〔実験例１〕
図６に示されるような構造からなる複合型薄膜磁気ヘッドサンプルを下記の材料構成で作製した。
【００６５】
なお、ＦｅＣｏ膜形成のためのマグネトロンスパッタ条件の一例は、以下のとおりである。
・ターゲット：Ｆｅ66-Ｃｏ
・投入電力：１５００Ｗ （4.6Ｗ／ｃｍ2）
・Ａｒガス圧力：０．２５Ｐａ
・基板バイアス：-100Ｖ
・ターゲットー基板間距離：１７５ｍｍ
・成膜レート：〜１５ｎｍ／ｍｉｎ
【００６７】
下記表１に示される各サンプルを作製した後、これらの各サンプルについて、表１に示されるごとく磁気特性を測定するとともに、下記の要領でオーバーライト特性を評価した。
【００６８】
オーバーライト特性
測定条件は、以下の通りとした。
書き込み周波数：２００ＭＨｚ
書き込み電流：４５ｍＡ
メディアＨｃ：３１２０００（Ａ／ｍ）
メディア回転数：７２００ｒｐｍ
【００６９】
結果を下記表１に示した。
【００７０】
【表１】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明は、磁気記録媒体に書き込まれた磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に磁気情報を書き込むための誘導型磁気変換素子とを有する複合型薄膜磁気ヘッドであって、前記誘導型磁気変換素子は、環状磁気回路を形成するための磁気コア部と、環状磁気回路の一部に形成されたギャップ層とを有し、前記磁気コア部は、磁気記録媒体と対向する面であるエアベアリング面からみてギャップ層を介して第１磁極と第２磁極とに分かれており、前記第１磁極はエアベアリング面からみて前記第２磁極よりも磁気抵抗効果素子から遠い位置に存在しており、前記第１磁極は、第１磁極のギャップ層側の一部または第１磁極の全部が、実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成からなり、前記第１磁極とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から第１磁極側へ向けて２５ｎｍの位置、磁極幅中央の位置および実質的なエアベアリング面位置で特定される場所における第１磁極の酸素含有量が０．０１〜５．０原子％であるように構成されているので、高記録密度化に対応すべく、オーバーライト特性が格段と向上され、ヘッドの書き込み特性を大幅に改善することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法を経時的に説明するための図面であり、（Ａ）には、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されており、（Ｂ）には、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【図２】複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法を経時的に説明するための図面であり、（Ａ）には、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されており、（Ｂ）には、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【図３】複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法を経時的に説明するための図面であり、（Ａ）には、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されており、（Ｂ）には、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【図４】複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法を経時的に説明するための図面であり、（Ａ）には、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されており、（Ｂ）には、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【図５】複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法を経時的に説明するための図面であり、（Ａ）には、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されており、（Ｂ）には、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【図６】複合型薄膜磁気ヘッドならびに製造方法を説明するための図面であり、（Ａ）には、磁気記録媒体と対向するエアベアリング面（air bearing surface）に垂直な断面が示されており、（Ｂ）には、いわゆる磁極部分を中心としてエアベアリング面に平行な断面が示されている。
【符号の説明】
７…第２磁極
８…ギャップ層
２５ａ…第１磁極
Claims (5)
- 磁気記録媒体に書き込まれた磁気情報を読み取るための磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に磁気情報を書き込むための誘導型磁気変換素子とを有する複合型薄膜磁気ヘッドであって、
前記誘導型磁気変換素子は、環状磁気回路を形成するための磁気コア部と、環状磁気回路の一部に形成されたギャップ層とを有し、
前記磁気コア部は、磁気記録媒体と対向する面であるエアベアリング面からみてギャップ層を介して第１磁極と第２磁極とに分かれており、前記第１磁極はエアベアリング面からみて前記第２磁極よりも磁気抵抗効果素子から遠い位置に存在しており、
前記第１磁極は、ギャップ層側からシード電極膜と、このシード電極膜をシードとして電解めっき法により形成された電解めっき磁極とを順次有し構成されており、
前記シード電極膜は、スパッタ法により形成された厚さ３０〜５００ｎｍのＦｅＣｏ膜であり、当該ＦｅＣｏ膜におけるＦｅの含有率が６３〜７３重量％であるとともに、当該ＦｅＣｏ膜は、その磁化容易軸の保磁力が４００Ａ／ｍ〜１６０００Ａ／ｍ（５Ｏｅ〜２００Ｏｅ）であり、
前記シード電極膜とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から第１磁極側へ向けて前記シード電極膜の２５ｎｍの位置、磁極幅中央の位置および実質的なエアベアリング面位置で特定される場所におけるシード電極膜の酸素含有量が０．０１〜５．０原子％であることを特徴とする複合型薄膜磁気ヘッド。 - 前記第２磁極は、第２磁極のギャップ層側の一部または第２磁極の全部が、実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成からなり、前記第２磁極とギャップ層との界面を基準にして、この基準位置から第２磁極側へ向けて２５ｎｍの位置、磁極幅中央の位置および実質的なエアベアリング面位置で特定される場所における第２磁極の酸素含有量が０．０１〜５．０原子％である請求項１に記載の複合型薄膜磁気ヘッド。
- 前記第２磁極に用いられるＦｅＣｏ膜は、その磁化容易軸の保磁力が４００Ａ／ｍ〜１６０００Ａ／ｍ（５Ｏｅ〜２００Ｏｅ）である請求項２に記載の複合型薄膜磁気ヘッド。
- 前記第２磁極のギャップ層側の一部は、当該第２磁極とギャップ層との界面から少なくとも第２磁極側に３０ｎｍの領域を含んでおり、当該領域が実質的にＦｅＣｏ（Ｆｅ＝５０〜９０重量％）の組成から構成される請求項２または請求項３に記載の複合型薄膜磁気ヘッド。
- 前記酸素含有量が０．０１〜５．０原子％のシード電極膜は、酸素含有量が減少するとともに、その磁化容易軸の保磁力が増大する特性を有する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の複合型薄膜磁気ヘッド。
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