JP4191913B2

JP4191913B2 - 薄膜磁気ヘッド

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Publication number: JP4191913B2
Application number: JP2001224601A
Authority: JP
Inventors: 茂一大友; 盛明府山; 伸雄芳田; 宏福井
Original assignee: 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2021-07-25
Also published as: US20030021064A1; US7142391B2; US7142392B2; US20050078412A1; JP2003036506A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ディスク装置に使用される薄膜磁気ヘッド、特に高密度記録に適した高保磁力媒体用薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置の記録密度の向上に伴って、記録媒体の性能向上とともに記録再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドの開発が強く要求されている。現在、再生ヘッドとしては、高い再生出力を得ることができるＭＲ（磁気抵抗効果）素子やＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子を用いたヘッドが使用されている。また、さらに高い再生感度の得られるＴＭＲ（トンネル磁気抵抗）素子も開発されている。一方、記録ヘッドには従来の電磁誘導を利用した誘導型の薄膜記録ヘッドが用いられており、以上の再生ヘッドと記録ヘッドを一体に形成した記録再生兼用型薄膜磁気ヘッドが用いられている。
【０００３】
薄膜磁気ヘッドの記録特性を向上するためには、高保磁力の記録媒体を十分に記録するために強くかつ急峻な記録磁界を発生する必要がある。ところが、トラック密度向上に伴うトラック幅の減少により、薄膜磁気ヘッドの磁極先端部に磁気飽和が生じ、記録磁界が低下する問題が発生する。また、トラック密度向上に対応するために狭小なトラック幅の加工精度向上も要求される。
【０００４】
従来の薄膜磁気ヘッドは例えば図３に示すように、非磁性材からなる基板１の上に、再生分解能を向上し外部磁界の影響を排除するための軟磁性材からなる下部磁気シールド２を設け、その上に非磁性絶縁材よりなる再生ギャップ３を設け、再生ギャップ中にＭＲまたはＧＭＲ素子からなる再生素子４を配置する。この上に上部磁気シールドを兼用する軟磁性材料よりなる下部磁極５を設け、さらに記録ギャップ層６およびコイル絶縁層７を設け、コイル絶縁層中に下層コイル８および上層コイル８’を配置する。なお、コイルは一層のみの場合もある。さらに高飽和磁束密度材からなる上部磁極９を設け、ヘッド全体を保護層１０で保護する。上部磁極後端層１１は絶縁層７のおよび記録ギャップ層６のスルーホールを通して下部磁極５と磁気的に接触している。上部磁極先端層１２の浮上面１３における幅はトラック幅に相当する幅に加工されている。コイル８、８’は上部磁極後端層を周回する如く構成する。
【０００５】
コイル８、８’に記録電流を印加することにより、上部磁極９および下部磁極５に磁束を誘起し、記録ギャップ先端より発生する記録磁界により、浮上面１３から微少距離離れて移動する記録媒体１４に信号を記録する。記録ギャップ近傍には下部磁極および上部磁極より磁束が集中し、この結果高い記録磁界が発生する。上部磁極先端層が記録ギャップ層６と接触する長さをギャップ深さＧｄと称し、これを減少するほど磁束が磁極先端に集中するために記録磁界が増加する。
【０００６】
上部磁極９を形成する際には、コイル絶縁層７および記録ギャップ層６の上にフォトレジストを塗布し、所定の上部磁極の形状のマスクを通してフォトレジストを露光・現像して上部磁極の形状となるべき部分のフォトレジストを除去し、除去した部分にメッキ法により上部磁極となる高飽和磁束密度材料を形成する。従来の薄膜磁気ヘッドでは、前記のように、上部磁極を形成するためのフォトレジストをコイル絶縁層7の高くかつ急峻な斜面１５上に形成するために、フォトレジストの露光の際に斜面からの光の反射や焦点深度の不足によって、上部磁極の形状が精度よく形成できず、特に上部磁極先端層の狭トラック幅を形成する際に問題を生じた。
【０００７】
この点を解決する方法として、例えば特開２０００-２７６７０７号明細書に記載されているように、上部磁極を上部磁極先端層、上部磁極後端層および上部磁極上層に分離する方法が提案されている。この方法では、図４に示すように、記録ギャップ層６を形成した後、ギャップデプスを規定するための第1の非磁性絶縁層１６を設ける。この上に、上部磁極先端層１７および上部磁極後端層１８を形成するためのフォトレジストを形成し、露光・現像して上部磁極先端層１７および上部磁極後端層１８の形状となるべき部分を除去し、除去した部分にメッキ法により上部磁極先端層１７および上部磁極後端層１８となる高飽和磁束密度材料を形成する。さらに、上部磁極先端層１７および上部磁極後端層１８の間隙を第２の非磁性絶縁層１９で埋め込み、上部磁極先端層１７、上部磁極後端層１８および第２の非磁性絶縁層１９を研磨により平坦化し、この上に、コイル絶縁層７、下層コイル８、上層コイル８’、上部磁極上層２０、保護層１０を形成する。この方法では、上部磁極先端層１７を形成するフォトレジストが、図３に示した従来例のコイル絶縁層の斜面１５に比較して段差の小さい第１の非磁性絶縁層１６上に形成されるために、下地からの光の反射や焦点深度の不足の問題が解消され、狭トラック幅加工精度が向上するという利点を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この図４に示す薄膜磁気ヘッドでも、第１の非磁性絶縁層１６の段差の上に上部磁極先端層１７を形成するために、近年要求されている０．４μｍ以下という極めて狭いトラック幅を高精度に形成することは困難になっている。
【０００９】
また、狭トラック化および媒体の高保磁力化が進むとともに、記録ヘッドに要求される記録磁界もますます高まっている。
【００１０】
本発明はこれらの困難を解決し、高密度記録再生を可能とする薄膜磁気ヘッド及びその製造方法、並びにかかる薄膜磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明においては、基板上に形成された磁気シールド層および再生素子からなる再生部と、下部磁極、上部磁極、コイル、および非磁性絶縁層からなる記録部とを複合した薄膜磁気ヘッドにおいて、上記下部磁極は下部磁極主層と下部磁極先端部と下部磁極後端部からなり、上記上部磁極は先端部が下部磁極先端部と記録ギャップ層を介して相対向し後端部が下部磁極後端部と磁気的に結合してなり、上記コイルは下部磁極主層と上部磁極の間に配置されてなり、上記非磁性絶縁層はコイルと下部磁極主層および上部磁極との間を充填してなり、該下部磁極先端部は、そのトラック幅方向の幅が下部磁極主層の幅より小さく、かつ、その上部磁極側に、浮上面における幅がトラック幅とほぼ同一な突起段差部を有し、上部磁極は上部磁極先端層、上部磁極後端層、および上部磁極上層からなり、さらに、前記下部磁極先端部のギャップ深さを規定する面が記録ギャップ面に対してほぼ垂直に形成されており、前記下部磁極先端部の媒体走行方向の高さが０．３μｍ以上２μｍ以下であるようにした。
【００１２】
又、前記下部磁極先端部のトラック幅方向の幅は１μｍ以上３０μｍ以下であることが望ましい。
【００１３】
さらに、前記下部磁極先端部の上部磁極側の突起段差部以外の面が記録ギャップ面に対して少なくともひとつの傾斜角を持って傾斜するようにした。
【００１４】
また、前記下部磁極先端部は、そのトラック幅方向の幅が下部磁極主層の幅より小さく、かつ、その上部磁極側に、浮上面における幅がトラック幅とほぼ同一であり、浮上面よりヘッド後部方向に離れた位置における幅が上部磁極の幅より大きい突起段差部を有し、さらに、前記下部磁極先端部の記録ギャップ深さを規定する面が記録ギャップ面に対してほぼ垂直に形成するようにした。
【００１５】
さらに、前記上部磁極先端層が浮上面から磁極広がり位置までトラック幅に相当する幅を有し、磁極広がり位置からヘッド後部方向に向かって幅が増加するようにした。
【００１６】
また、前記上部磁極先端層が複数の飽和磁束密度の異なる磁性層で構成され、記録ギャップ側の磁性層が記録ギャップより遠い側の磁性層より飽和磁束密度が高くなるようにした。
【００１７】
さらに、前記上部磁極先端層あるいは下部磁極先端部に使用する少なくとも一部の磁性材料の飽和磁束密度が下部磁極主層および上部磁極上層に使用する磁性材料の飽和磁束密度より高いことが望ましい。
【００１８】
また、下部磁極主層あるいは上部磁極上層に使用する磁性材料の比抵抗が上部磁極先端層あるいは上層先端下部磁極に使用する磁性材料の比抵抗より高いことが望ましい。
【００１９】
さらに、下部磁極先端部は下部磁極主層上にフレームメッキ法により作成した。
【００２０】
また、磁気記録媒体とそれを駆動するモーター、磁気記録媒体に記録再生するための磁気ヘッド、磁気ヘッドの位置決めをする機構、これらを制御する回路系、および磁気ヘッドに記録信号を供給し、磁気ヘッドからの再生信号を処理する回路系等からなる磁気ディスク装置において、磁気ヘッドとして上記の薄膜磁気ヘッドを少なくとも1つ搭載し、かつ保磁力が２７９ｋＡ／ｍ（３５００Ｏｅ）以上の磁気記録媒体を用いた。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
【００２２】
＜実施例1＞
本発明の薄膜磁気ヘッドの断面図を図２に示す。非磁性材からなる基板１の上に、再生分解能を向上し外部磁界の影響を排除するための軟磁性材からなる下部磁気シールド２を設け、その上に非磁性絶縁材よりなる再生ギャップ３を設け、再生ギャップ中にＭＲまたはＧＭＲ素子からなる再生素子4を配置する。この上に上部磁気シールド２１を設け、さらに、記録ヘッドと再生ヘッドを分離する非磁性材からなるセパレート層２２を設ける。この上に下部磁極主層５を設け、さらに下部磁極先端部２３、下部磁極後端部２４を設ける。下部磁極先端部２３と下部磁極後端部２４の間には非磁性絶縁層２５を充填する。
【００２３】
さらに、下部磁極先端部２３、下部磁極後端部２４および非磁性絶縁層２５を研磨により平坦化し、この上に記録ギャップ層６を設け、さらに上部磁極先端層１７、上部磁極後端層１８を設ける。さらに、第２の非磁性絶縁層１９および下層コイル８’を設ける。この上部磁極先端層１７、上部磁極後端層１８および第２の非磁性絶縁層１９の面を研磨によって平坦化し、この上に、コイル絶縁層7、上層コイル８’を配置する。さらに上部磁極上層２０を設け、ヘッド全体を保護層１０で保護する。上部磁極上層の先端は浮上面より後退させて配置する。
【００２４】
上部磁極上層の後端層２６および上部磁極後端層１８は下部磁極後端部２４と磁気的に接続している。下層コイル８、上層コイル８’は上部磁極後端層１８および上部磁極上層の後端層２６を周回する如く構成する。下層コイル８および上層コイル８’に記録電流を印加することにより、上部磁極先端層１７、上部磁極上層２０、上部磁極後端層１８、下部磁極後端部２４、下部磁極主層５および下部磁極先端部２３に磁束を誘起し、記録ギャップ先端より発生する記録磁界により、浮上面１３から微少距離離れて移動する記録媒体１４に信号を記録する。
【００２５】
なお、本実施例では、上部磁気シールド２１と下部磁極主層５がセパレート層２２で分離された構造を示したが、図３および図４の従来例のように、下部磁極主層が上部磁気シールドを兼ねる構成としてもよい。記録ギャップ深さは下部磁極先端部の深さで規定されており、ここにおいて、記録ギャップ深さを規定する下部磁極先端部の面は記録ギャップ面に対してほぼ垂直に形成されている。
【００２６】
本発明の薄膜磁気ヘッドのヘッド先端近傍の構造を図１の斜視図に示す。なお、本図では下部磁極主層５、下部磁極先端部２３、上部磁極先端層１７および上部磁極上層２０の一部のみを示している。図のように、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、下部磁極先端部２３は下部磁極５より小さい幅Ｌｐ２ｗを有し、ギャップ深さＧｄに相当する長さ（深さ）、および高さＬｐ２ｈを有する。また、記録ギャップを挟んで上部磁極と対向する部分は上部磁極のトラック幅Ｔｗとほぼ同一幅の突起段差部２７を有する。突起段差部の高さをトリム深さＴｒと称する。
【００２７】
上部磁極先端層１７はヘッド後部方向に磁極広がり位置Ｌｙまでトラック幅とほぼ同一の幅を有し、磁極広がり位置Ｌｙよりヘッド後部方向に向かって開き角θで最大幅Ｕｐ１ｗまで幅が増加する。上部磁極先端層１７の長さはＵｐ１Ｌ、厚さはＵｐ１ｔである。上部磁極上層２０の先端は浮上面から上部磁極深さＵｐ２ｄ離れており、上部磁極先端の幅Ｕｐ２ｆｗ、厚さＵｐ２ｔを有する。また上部磁極上層２０も、絞り位置Ｕｐ２Ｌｙよりヘッド後部方向に向かって開き角φで上部磁極幅Ｕｐ２ｗまで増加する形状を有する。また、上部磁極上層立ち上がり位置Ｕｐ２ｓまで上部磁極上層２０は平坦であり、Ｕｐ２ｓより上部磁極上層２０はコイル絶縁層の斜面１５の上に形成される。
【００２８】
上記の構造を有する本発明の薄膜磁気ヘッドについて、計算機シミュレーションにより磁界計算を行い、図4に示す従来の薄膜磁気ヘッドと記録磁界強度を比較した。本発明の薄膜磁気ヘッドの寸法を、トラック幅Ｔｗ＝０．３５μｍ、ギャップ長Ｇｌ＝０．１３μｍ、Ｇｄ＝１μｍ、Ｌｐ２ｗ＝８μｍ、Ｔｒ＝０．２μｍ、Ｌｙ＝０．８μｍ、Ｕｐ１ｔ＝２μｍ、Ｕｐ１Ｌ＝３．５μｍ、Ｕｐ１ｗ＝４μｍ、θ＝４５度、Ｕｐ２ｄ＝１μｍ、Ｕｐ２ｔ＝３μｍ、Ｕｐ２ｗ＝３μｍ、Ｕｐ２Ｌｙ＝４μｍ、Ｕｐ２ｓ＝４μｍ、φ＝４５度、Ｕｐ２ｗ＝２６μｍとし、下部磁極先端部２３の高さＬｐ２ｈの変化による記録磁界強度の変化を計算した。なお、下部磁極５の幅Ｌｐ１ｗを１００μｍ、下部磁極の厚さＬｐ１ｔを２μｍとした。
【００２９】
一方、図４に示す従来の薄膜磁気ヘッドはギャップ深さを決める第１の非磁性絶縁層１６の厚さＩＬｈを０．４μｍ、下部磁極主層５の膜厚Ｌｐ１ｔを２．５μｍとし、他の寸法は本発明の薄膜磁気ヘッドと同一とした。
【００３０】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドに使用する磁性材料として、下部磁極主層５および上部磁極上層２０には４６Ｎｉ−Ｆｅ膜(飽和磁束密度Ｂｓ＝１．６８Ｔ)、下部磁極先端部２３、下部磁極後端部２４、上部磁極先端層１７、上部磁極後端層１８にはＣｏＮｉＦｅ膜（Ｂｓ＝２．０Ｔ）を用いた。従来の薄膜磁気ヘッドには、本発明の薄膜磁気ヘッドと同一の材料を用いた。但し、下部磁極５は比較のためにＣｏＮｉＦｅ膜（Ｂｓ＝２．０Ｔ）とした。
【００３１】
図１１に、トラック幅中心の位置で、媒体中心となる浮上面より２５ｎｍ離れた位置での媒体走行方向の最大磁界強度Ｈｘｍａｘを示す。以下、この値を磁界強度と称する。図のように、従来の薄膜磁気ヘッドの磁界強度は約９０００Ｏｅであり、下部磁極先端部の高さＬｐ１ｈ＝０．３μｍの場合の本発明の薄膜磁気ヘッドの磁界強度は、従来の薄膜磁気ヘッドより高い磁界強度を示す。Ｌｐ２ｈの増加と共に本発明の薄膜磁気ヘッドの磁界強度は急激に増加し、１μｍ以上で磁界強度の増加は飽和する。このようにＬｐ１ｈと共に磁界強度が増加する理由は、上部磁極先端層１７および上部磁極上層２０と、下部磁極５の間の距離が大きくなることにより、この間の漏洩磁束が少なくなり、磁束がヘッド先端の記録ギャップ近傍まで減衰が少なく到達するためと考えられる。
【００３２】
以上のように、下部磁極先端部２３を設けて、その高さＬｐ２ｈを１μｍ以上とすることにより、従来の薄膜磁気ヘッドに比し、磁界強度を約６００Ｏｅ以上、大幅に増加させることが可能となる。この磁界増加は高保磁力媒体に高密度の信号を記録する上で極めて有利である。
【００３３】
また、下部磁極先端部２３を設けた場合、この平坦面上に上部磁極先端層作成のためのフォトレジストを形成できるため、従来例のように露光の際に段差による異常反射や焦点深度の不足によるトラック幅精度の劣化がなく、狭トラック幅の形成が高精度にできるという利点を有する。
【００３４】
下部磁極先端部の高さＬｐ２ｈは、図１１に示したように０．３μｍ以上で従来例に比較して磁界強度増加の効果があり、０．７μｍ以上で十分な磁界増加効果がある。一方、磁気ヘッドとしては、ヘッド各部の寸法が変化したときの磁界変化は小さい方が好ましい。かかる観点から、Ｌｐ２ｈは磁界が十分高く、かつ磁界変化が少なくなる０．７μｍ以上とするのがより好ましい。
【００３５】
一方、Ｌｐ２ｈを大きくしすぎると、記録ギャップと再生ギャップの間隔が大きくなり、以下のような問題が生ずる。すなわち、記録ギャップと再生ギャップの間隔が大きくなりすぎると、磁気ディスク上での再生トラックと記録トラックの位置の偏差が大きくなりトラック位置を制御することが困難となる。また、記録ギャップと再生ギャップの間隔増加に従って、磁気ディスク上に信号を記録できる領域が狭くなりフォーマット効率が低下する。このような問題から記録・再生ギャップ間隔を６μｍ未満とすることが求められている。
【００３６】
本発明の薄膜磁気ヘッドでは、再生素子４の中心から上部シールド２１までの間隔を０．０４μｍ，上部シールド２１の厚さを１．３μｍ、セパレート層２の厚さを０．５μｍ、下部磁極主層５の厚さを２μｍ、下部磁極先端部上端から記録ギャップ中心までの距離を０．０６５μｍと設定しており、記録・再生ギャップ間隔を６μｍ未満とするためには、約０．１μｍの余裕を取って下部磁極先端部高さＬｐ２ｈを２μｍ以下とする必要がある。また、さらに寸法バラツキに対する余裕を取るためにＬｐ２ｈを１．５μｍ以下とすることがより好ましい。
【００３７】
図１２に、下部磁極先端部の幅Ｌｐ２ｗを変化した時の磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さＬｐ２ｈは１．４μｍとした。その他の形状は図１１の場合と同じである。図のように、Ｌｐ２ｗの増加に伴って、磁界強度は急激に増加して約３μｍで最大値となり、その後徐々に減少する。
【００３８】
Ｌｐ２ｗが３μｍ以下で磁界強度が低いのは、下部磁極先端部が磁気飽和を生ずるためであり、３μｍ以上で磁界が徐々に低下するのはＬｐ２ｗが広い場合、上部磁極から下部磁極先端部の端部への漏洩磁束が増加して、記録ギャップ近傍への磁束が相対的に減少するためと考えられる。
【００３９】
従ってＬｐ２ｗを１μｍ以上とするのが望ましい。１μｍ以上であれば、従来の薄膜磁気ヘッドより十分高い磁界強度が得られる。しかしＬｐ２ｗが３μｍ未満ではＬｐ２ｗのバラツキによる磁界の変化が大きい。従って、Ｌｐ２ｗの変化に対して安定な磁界強度が得られるようにＬｐ２ｗを３μｍ以上とすることがより好ましい。Ｌｐ２ｗが３μｍ以上では磁界強度は徐々に低下する。
【００４０】
一方、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、高い磁界強度を得るために下部磁極先端部の材料として１．６Ｔ以上、好ましくは１．８〜２．２Ｔの高い飽和磁束密度Ｂｓを有する磁性材料を用いる。具体的な材料としては４６Ｎｉを中心組成としたＮｉ−Ｆｅ膜、あるいはＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ膜が挙げられる。これらの高Ｂｓ膜、特に１．８〜２．２Ｔの高い飽和磁束密度ＢｓのＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ膜それ自身は一般的に耐食性に難があるが、保護膜を浮上面に付着形成した場合は、腐食等の問題は生じない。しかし、浮上面保護膜は３〜６ｎｍと非常に薄く形成するために、浮上面研磨時の微細な研磨傷が残っている場合には、浮上面保護膜がその傷を十分覆うことが出来ず欠陥として残る場合がある。その場合には、その後の製造プロセスにおける洗浄工程等で、この欠陥部分から腐食を生ずるおそれがある。これを防ぎ、製造歩留まりを向上するために、高Ｂｓ膜を使用する下部磁極先端部の浮上面への露出幅を小さく押さえる必要がある。
【００４１】
さらに、近年の記録密度向上に伴って、記録媒体表面と浮上面との浮上量を低減する必要がある。そのために、薄膜磁気ヘッドを塔載しているスライダーの浮上面のトラック幅方向の幅を低減する必要がある。薄膜磁気ヘッドの位置でのスライダーの浮上面幅が、ヘッドの上部磁気シールド２、下部磁気シールド２１、下部磁極主層５、あるいは下部磁極先端部２３の幅より小さい場合は、スライダーの浮上面幅より外側のヘッドの上部磁気シールド２、下部磁気シールド２１、下部磁極主層５、あるいは下部磁極先端部２３は、スライダーの溝加工時にイオンミリング等により溝加工が施され、浮上面に対して段差が形成される。
【００４２】
この後の加工プロセスにより、浮上面保護膜が形成されるが、前述のように、保護膜は極めて薄く形成されるため、突起段差部を十分保護できない場合は、保護膜に欠陥が生ずる恐れがある。特に高いＢｓを有し、耐食性の低い下部磁極先端部は、その幅が浮上面幅より大きい場合には、上記の突起段差部において腐食を生ずる可能性がある。薄膜磁気ヘッドの位置でのスライダーの浮上面幅は従来の約２００μｍから、今後約６０μｍ以下に低減する趨勢にある。これらを踏まえ、下部磁極先端部の腐食による不良率を低減し、製造歩留まりを向上させるために、加工寸法のずれのマージンをとって、下部磁極先端部の幅Ｌｐ２ｗを５０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下とする必要がある。
【００４３】
図１３に、ギャップ深さＧｄを変化した時の磁界強度の変化を示した。下部磁極先端部高さＬｐ２ｈは１．４μｍとした。その他の形状は図１１の場合と同じである。Ｇｄが２μｍである点からＧｄの減少と共に磁界強度は増加し、Ｇｄが約０．３μｍで最大となり、０．３μｍ未満では急激に減少する。Ｇｄが０．３μｍ未満で磁界強度が減少する理由は下部磁極先端部が磁気飽和するためであり、Ｇｄが０．３μｍ以上で磁界強度が減少する理由は、Ｇｄの増加と共に下部磁極先端部のギャップ深さ側を通過する磁束が増加し、浮上面側の記録ギャップ近傍への磁束の集中が減少するためである。
【００４４】
Ｇｄが０．３μｍ未満でも高い磁界は得られるが、Ｇｄの変化による磁界の変化が急峻であり、記録特性のバラツキを生じやすい。また、Ｇｄが０．３μｍ未満の場合には下部磁極先端部の機械的強度が低下して、剥離等の問題を生じやすい。従ってＧｄを０．３μｍ以上とすることが望ましい。一方、Ｇｄが２μｍを越える場合には磁界強度が大きく低下するため、Ｇｄを２μｍ以下とすることが好ましい。
【００４５】
図１４に、トリム深さＴｒによる磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さＬＰ２ｈは１．４μｍとした。その他の形状は図１１の場合と同じである。図のように、磁界強度はトリム深さＴｒの増加と共に減少するため、従来ヘッド以上の磁界強度を得るためにＴｒを０．４μｍ以下とすることが望ましい。Ｔｒが０．１μｍ未満では磁界強度はほぼ一定である。しかし、０．１μｍ未満とした場合には、トラック中心からトラック端部以上離れた位置での媒体面内磁界成分が十分に減少せず、媒体保磁力に近い、あるいは媒体保磁力を越える大きな値となる。このような場合には、記録ヘッドが信号を消去する消去幅Ｔｗｅが記録信号幅Ｔｗｗに比べて不要に大きくなり、場合によっては隣接トラックの信号を消去、減衰させるという問題を生ずる。従って、トリム深さは０．１μｍ以上とする必要がある。
【００４６】
本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、図５（ａ）に示した下部磁極先端部の形状のように、下部磁極先端部の上端面２８にテーパー角αを付与することも出来る。図１５にテーパー角αによる磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さＬｐ２ｈは１．４μｍとした。その他の形状は図１１の場合と同じである。下部磁極先端部の上端面にテーパー角を付与した場合には上部磁極先端層から下部磁極先端部端部への漏洩磁束が減少するため磁界強度が増加する。
【００４７】
図１５のように、テーパー角αの増加とともに磁界強度は増加し、α=２０〜４０度で最大となった後に減少する。４０度以上で磁界強度が減少するのは、下部磁極先端部が飽和するためである。従ってテーパー角αとして、磁界増加の効果が得られる６０度以下とするのが好ましい。図５（ｂ）に、下部磁極先端部が２つ以上の上端面２８、２８'と２つ以上のテーパー角α、α'を持つ例を示した。このようにテーパー角が２つ以上の値をもつ場合でも、上記テーパー角による磁界増加の効果を同様に有する。
【００４８】
図１の説明において述べた上部磁極先端層の磁極広がり位置Ｌｙによる磁界強度の変化を図１６に示す。下部磁極先端部高さＬｐ２ｈは１．４μｍとした。その他の形状は図１１の場合と同じである。Ｌｙの減少と共に磁界強度は大きく増加する。Ｌｙが１．５μｍを越えた場合には磁界強度は従来ヘッドにおける磁界強度９０００Ｏｅよりも低下してしまう。従って、Ｌｙを１．５μｍ以下にすることが好ましい。またＬｙを低減するほど磁界強度は増加するが、フォトレジストの解像度等の限界から、Ｌｙ近傍には少なくとも０．２μｍ程度の曲率半径Ｒがついてしまう。このためＬｙを０．２μｍ未満とした場合にはＬｙの加工精度によるトラック幅の変化が大きくなる。従って、Ｔｗ幅精度を確保するためにＬｙを０．２μｍ以上とすることが好ましい。
【００４９】
図３あるいは図４に示した従来の薄膜磁気ヘッドでは、コイル絶縁層の斜面１５上もしくは第１の絶縁層１６の突起段差上にトラック幅を規定する上部磁極9あるいは上部磁極先端層１７を形成する。このため、磁極広がり位置ＬｙをギャップデプスＧｄの近傍に設定した場合には、斜面あるは突起段差からの露光の反射等によりＬｙ近傍のトラック幅が磁極広がり形状の影響を受けて誤差が大きくなるため、ＬｙをＧｄより少なくとも０．３μｍ以上大きな値とする必要があった。このため、従来の薄膜磁気ヘッドではＬｙを大幅に小さくして磁界強度を増加することが困難だった。
【００５０】
一方、本発明の薄膜磁気ヘッドは、前記のように、トラック幅を規定する上部磁極先端層を下部磁極先端部の平坦な面に形成できるため、上記のようなＬｙとＧｄの位置関係の制約がないという特徴がある。図７および図１１のように、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、Ｇｄによる磁界強度の変化よりも、Ｌｙによる磁界強度の変化が大きい。従って、ＬｙをＧｄより小とする構成により高い磁界強度を有する薄膜磁気ヘッドを実現できる。
【００５１】
図１７の曲線（ａ）に、上部磁極先端層の開き角θによる磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さＬｐ２ｈは１．４μｍとした。その他の形状は図１１の場合と同じである。図のように、θの増加とともに磁界強度は増加し、４５度以上で増加は緩やかになる。上部磁極先端層の開き角θが大きすぎると、レジスト露光の際のレジスト中の光の散乱等により前記のＬｙ近傍の曲率半径Ｒが大きくなり、トラック幅精度が低下する傾向がある。これを防ぐために開き角θを６０度以下、より好ましくは５０度以下とすることが望ましい。また、開き角θが２０度未満の場合には磁界強度の低下が著しいため、開き角θを２０度以上、より好ましくは３０度以上とすることが望ましい。
【００５２】
なお、図６に示した上部磁極先端層の平面形状のように、上部磁極先端層の開き角およびＬｙを2つ以上として、ヘッド後部側の広がり位置Ｌｙ２での開き角θ２をヘッド先端側の広がり位置Ｌｙ１の開き角θ１より大きくした２段形状とすることにより、磁界強度の低下を緩和してかつトラック幅を決めるＬｙ１近傍の加工精度を向上することも出来る。このような例としてＬｙ１＝０．８μｍ、Ｌｙ２＝１．３μ、θ２を４５度とした場合のθ１による磁界強度の変化を図１２曲線（ｂ）に示す。このように２段形状にすることにより、θ１の小さな領域における磁界強度が増加できる。この結果、ヘッド先端側の開き角θ１の使用可能な最小値を１０度まで低減することが出来る。
【００５３】
図１８に、上部磁極先端層膜厚Ｕｐ１ｔによる磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さＬｐ２ｈは１．４μｍとした。図１８の曲線（ａ）は上部磁極深さＵｐ２ｄを１μｍ曲線（ｂ）はＵｐ２ｄを０．５μｍとした場合である。その他の形状は図１１の場合と同じである。曲線（ａ）のように、Ｕｐ２ｄを１μｍとした場合、上部磁極先端層膜厚Ｕｐ１ｔの増加とともに磁界強度は急激に増加して２〜３μｍで最大となり、その後徐々に低下する。Ｕｐ２ｄが０．５μｍの場合はＵｐ１ｔが薄い領域で磁界強度の減少が小さい。膜厚の薄い領域で磁界が減少するのは、上部磁極上層からの磁束をヘッド先端の記録ギャップ近傍に伝達する際の磁路幅が低下するためであり、膜厚の厚い領域で磁界が減少するのは、膜厚が厚すぎると上部磁極上層とヘッド先端の記録ギャップ近傍との距離が大きくなり磁路長さが増加するためと考えられる。また、Ｕｐ２ｄが小さい場合には上部磁極上層とヘッド先端の記録ギャップとの距離が短くなるために、磁界強度が増加する。
【００５４】
図のように、高い磁界強度を得るためには、上部磁極先端層膜厚Ｕｐ１ｔは０．５μｍ以上、望ましくは１μｍ以上必要である。Ｕｐ２ｄが小さい場合、Ｕｐ１ｔが０．５μｍ未満でも高い磁界が得られるが、Ｕｐ１ｔが０．５μｍ未満の場合は膜厚バラツキによる磁界強度の変化が大きいため、０．５μｍ以上とするのが望ましい。また、Ｕｐ１ｔが４μｍを越えた場合は磁界強度が低下し始めるため４μｍ以下とするのが望ましい。
【００５５】
上部磁極先端層の膜厚は磁界強度のみでなく、トラック幅精度にも影響を与える。すなわち、上部磁極先端層を厚くすると上部磁極先端層を形成するためのレジストも厚く形成する必要がある。レジストが厚い場合にはレジスト中の光の散乱が増加し解像度が低下するためトラック幅精度も低下するという影響がある。従って、磁界強度を確保した上でトラック幅精度を向上するために、上部磁極先端層膜厚Ｕｐ１ｔを３μｍ以下とすることがより好ましい。
【００５６】
上記の例では、上部磁極先端層全体を２．０ＴのＣｏＮｉＦｅで構成した場合の磁界強度について述べた。しかし、前述のように、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、基本的に上部磁極先端層１７および上部磁極後端層１８および第２の非磁性絶縁層１９を形成した後、これらの面を研磨により平坦化してその後上層コイル８'、コイル絶縁層７、上部磁極上層２０を形成する。上部磁極先端層１７を研磨する際に、上部磁極先端層として高飽和磁束密度を有するＣｏＮｉＦｅメッキ膜を使用する場合には、この膜の耐食性が低いために研磨液に対して腐食を生ずる場合がある。このような研磨の際のＣｏＮｉＦｅの腐食を防ぐために、上部磁極先端層をＣｏＮｉＦｅ膜の上に４６Ｎｉ−Ｆｅ膜を積層した２層構造とし、研磨時にＣｏＮｉＦｅ膜が露出しないようにすることが出来る。
【００５７】
図１９に、上部磁極先端層の記録ギャップ層に隣接する側を２．０Ｔの磁性膜とし、上部磁極上層に隣接する側を１．６８Ｔの磁性膜とした多層膜を用いた場合の、記録ギャップ側の高Ｂｓ膜の膜厚Ｕｐ１ｈｂｔによる磁界強度の変化を示す。上部磁極先端層全体の膜厚Ｕｐ１ｔは２μｍとし、下部磁極先端部高さＬｐ２ｈは１．４μｍとした。その他の形状は図１１の場合と同じである。図のように、Ｕｐ１ｈｂｔの増加とともに磁界強度は急激に増加し、０．５μｍ以上で増加はゆるやかになる。従って、上部磁極先端層を高Ｂｓ膜と、これよりＢｓの低い膜の多層膜とした場合、記録ギャップ側の高Ｂｓ膜の膜厚が０．２μｍ以上で高い磁界が得られる。しかし、０．５μｍ未満では膜厚による磁界強度の低下が著しいため、０．５μｍ以上とすることがより好ましい。
【００５８】
図２０に、浮上面より上部磁極上層の先端までの距離、すなわち、上部磁極上層深さＵｐ２ｄによる磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さＬｐ２ｈは１．４μｍとした。その他の形状は図１１の場合と同じである。Ｕｐ２ｄの増加とともに磁界強度は徐々に低下し、１．５μｍ以上で低下は大きくなる。以上のように、磁界強度の向上にはＵｐ２ｄを小さくすると良いが、Ｕｐ２ｄが小さすぎる場合には、上部磁極上層の端部からの漏洩磁界が媒体の記録信号を消去・減衰させるおそれがある。Ｕｐ２ｄが０．２μｍの場合、上部磁極上層の端部から発生する漏洩磁界は媒体中心位置（浮上面より２５ｎｍ）で１５００Ｏｅ以下であるが、Ｕｐ２ｄ＝０、すなわち上部磁極上層の先端が浮上面に露出した場合には漏洩磁界は３０００Ｏｅにも達し、使用する媒体によっては媒体上に記録された信号を消去・減衰させるおそれがある。従って、Ｕｐ２ｄを０．２μｍ以上とすることにより上記の問題を回避できる。一方、Ｕｐ２ｄを大きくすると磁界強度が低下するため、Ｕｐ２ｄを２μｍ以下、好ましくは１．５μｍ以下とすることが望ましい。
【００５９】
図２０において、Ｕｐ２ｄの増加により磁界強度が低下するのは主に上部磁極上層と上部磁極先端層の接触長さＬｃが短くなるためである。ここで接触長さＬｃとは、図1に示す上部磁極長さＵｐ１Ｌと上部磁極上層深さＵｐ２ｄの差に相当する。
【００６０】
図２１に上部磁極先端層と上部磁極上層の接触長さＬｃによる磁界強度の変化を示す。図のように接触長さＬｃとともに磁界強度は急速に増加し２μｍ以上で増加は緩やかになる。高い磁界強度を得るためにはＬｃを１．５μｍ以上とする必要がある。また２μｍ未満ではＬｃによる磁界の変化が大きいため、Ｌｃを２μｍ以上とするのがより好ましい。
【００６１】
なお、上部磁極先端層の長さＵｐ１Ｌおよび上部磁極上層立ち上がり位置Ｕｐ２ｓを大きくすることにより接触長さＬｃを大きくとることが出来る．このようにした場合、上部磁極後端層、下部磁極後端部と下部磁極が接触するバックコンタクト位置Ｂｃとギャップ深さまでの距離が長くなり、ヘッド全体の磁路長が大きくなる。これにより磁界の変化速度が遅くなり、高周波での記録特性が劣化するという問題を生ずる。
【００６２】
従ってＵｐ１Ｌは接触長さＬｃを確保して短くするよう５μｍ以下、好ましくは４μｍ以下とすることが望ましい。また、上部磁極上層と上部磁極先端層の位置合わせがずれても接触長さＬｃが確保できるよう、上部磁極上層立ち上がり位置Ｕｐ２ｓとＵｐ１Ｌとの差(Ｕｐ２ｓ−Ｕｐ１Ｌ)を０以上１．５μｍ以下とすることが望ましい。
【００６３】
図２２に、上部磁極上層の膜厚Ｕｐ２ｔによる磁界強度の変化を示す。下部磁極先端部高さＬｐ２ｈは１．４μｍとした。その他の形状は図１１の場合と同じである。図のように、上部磁極上層の膜厚Ｕｐ２ｔとともに磁界強度は急激に増加し、２μｍ以上で増加は飽和する。高い磁界強度を得るためにはＵｐ２ｔを１．５μｍ以上とする必要がある。一方、Ｕｐ２ｔのバラツキに対して安定な磁界強度を得るために、Ｕｐ２ｔを２μｍ以上とすることが望ましい。また、Ｕｐ２ｔが厚すぎる場合には渦電流効果により高周波での磁界強度が低下する傾向があるため、Ｕｐ２ｔを４μｍ以下とするのが望ましい。
【００６４】
以上のように、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、下部磁極先端部を設け、その形状を選択することにより従来の薄膜磁気ヘッドに比較して高い記録磁界が得られる。また、下部磁極先端部の平坦な面上に上部磁極先端層を作成するためのレジストを形成できるために、狭いトラック幅の加工精度を向上することが出来る。
【００６５】
＜実施例２＞
実施例1で述べたごとく、本発明の薄膜磁気ヘッドにより高い記録磁界を実現できる。一方、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて記録磁界が非常に高い場合には、トラック中心よりトラック端部以上トラック幅方向へ離れた位置（オフトラック位置）での媒体面内磁界が大きくなるという課題が判明した。ここで媒体面内磁界とは、記録媒体走行方向の磁界成分とトラック幅方向の磁界成分とのベクトル和Ｈｘｚを指す。オフトラック位置での媒体面内磁界が大きい場合には、媒体に記録された隣接トラックの信号が消去されたり減衰するおそれがあるため、オフトラック位置での媒体面内磁界は出来るだけ小さいほうが望ましい。本発明の第２の実施例は、オフトラック位置での媒体面内磁界を減少するための構造を提案するものである。
【００６６】
図７に、本発明の第２の実施例による薄膜磁気ヘッドの先端部の斜視図を示す。実施例１の薄膜磁気ヘッドにおいは、上部磁極先端層からの漏洩磁束が下部磁極先端部の浮上面端部付近に集中し、これがオフトラック位置での媒体面内磁界を増加しているものと考えらえる。これを低減するために、実施例２では漏洩磁束を吸収するための突起段差部２９を下部磁極先端部２３に設ける。図において、突起段差部２９の上部磁極先端層からの幅をＳｔｗ、突起段差部２９の浮上面からの開始位置をＳｔｄとする。
【００６７】
図２３に下部磁極先端部に突起段差部２９のＳｔｗが零の場合（突起段差部２９において上部磁極の幅より大きい部分なしに相当）の、図２４に下部磁極先端部に突起段差部２９のＳｔｗが零でない場合（突起段差部２９において上部磁極の幅より大きい部分ありに相当、この例ではＳｔｗ＝３．８μｍとした）の媒体面内磁界Ｈｘｚを比較して示した。
【００６８】
これらの例では、Ｌｙ＝０．５μｍ、Ｓｔｄ＝０．５μｍ、Ｌｐ２ｈ＝１．４μｍとし、他の条件は図１１の場合と同じである。図では、ヘッドを浮上面から見た場合の媒体中心に相当する位置(浮上面より２５ｎｍ)の媒体面内方向Ｈｘｚの磁界分布を示しており、ヘッドのトラック中心ｚ＝０から右半分を示す。横軸ｚはトラック中心からの位置を示す。Ｚ＝０〜０．１７５μｍがトラック幅であり、ｚ＝０．１７５μｍ以上がオフトラック部分となる。縦軸ｘは媒体走行方向の位置を示し、ｘ＝−０．１３μｍ以下は下部磁極先端部、ｘ＝−０．１３〜０μｍは記録ギャップ、ｘ＝０以上は上部磁極先端層である。
【００６９】
図２３のように突起段差部２９のＳｔｗが零の場合、トラック端部(ｚ＝０．１７５μｍ)より大きく離れたｚ＝０．４５μｍの面内磁界成分Ｈｘｚは４０００Ｏｅを越えており、使用する媒体によっては隣接トラックに記録された信号の消去・減衰のおそれがある。
【００７０】
突起段差部２９がゼロでない場合（この例ではＳｔｗ＝３．８μｍ）には、図２４のようにｚ＝０．４５μｍでの面内磁界成分は約４０００Ｏｅ以下に低減し、隣接トラックへの影響を低減することができる。
【００７１】
図２５に、突起段差部２９のＳｔｗが零でない場合とゼロである場合について、上部磁極先端層の磁極広がり位置、すなわち、上部磁極絞り位置Ｌｙを変化した時のトラック幅中心の磁界強度Ｈｘｍａｘを、図２６に媒体面内磁界のｚ＝０．４５μｍでの最大値Ｈｘｚｍａｘの変化を示す。曲線（ａ）は突起段差部２９のＳｔｗが零の場合、曲線（ｂ）は突起段差部２９のＳｔｗが零でない場合である。Ｓｔｄ＝Ｌｙとし、他の条件は図２３と同じである。図２５のようにトラック幅中心の磁界強度に比較して、突起段差部２９のＳｔｗが零でない場合の磁界強度の減少は１００Ｏｅ以下であり、かかる突起段差部２９付与の中心磁界への影響は小さい。一方、図２６のように、ｚ＝０．４５μｍでの媒体面内磁界Ｈｘｍａｘは上記のごとき突起段差部２９付与により大幅に低減できる。特にこの効果は、中心磁界強度の高いＬｙの小さい領域で顕著である。
【００７２】
図２７および２８に、突起段差部２９の幅Ｓｔｗによる中心磁界強度Ｈｘｍａｘと、ｚ＝０．４５μｍでの媒体面内磁界の最大値Ｈｘｍａｘの変化を示す。Ｌｙ＝Ｓｔｄ＝０．５μｍとし、他の条件は図２５と同じである。図においてＳｔｗ＝０は突起段差部２９において上部磁極の幅より大きい部分なしに相当する。図２７のように、Ｓｔｗにより中心磁界はほとんど変化しない。一方、図２８のように、ｚ＝０．４５μｍでの媒体面内磁界はＳｔｗが０．５μｍ未満で増加し、突起段差部２９付与の効果が少なくなる。従って突起段差部２９の幅Ｓｔｗは０．５μｍ以上必要である。
【００７３】
図２９および３０に、下部磁極先端部上の突起段差部２９の開始位置と浮上面との距離Ｓｔｄによる中心磁界強度Ｈｘｍａｘとｚ＝０．４５μｍでの媒体面内磁界の最大値Ｈｘｚｍａｘの変化を示す。Ｓｔｗを３．８μｍとし、他の条件は図２７、２８と同じである。Ｇｄ＝１であるためＳｔｄ＝１は突起段差部２９なしの場合に相当する。図２９のように、中心磁界はＳｔｄ減少とともにわずかに増加する。一方、ｚ＝０．４５μｍでの媒体面内磁界はＳｔｄの減少とともに減少する。従って、突起段差部２９において上部磁極の幅より大きい部分を付与することによりいずれのＳｔｄでもオフトラック位置での媒体面内磁界は減少するが、突起段差部開始位置ＳｔｄをＬｙ以下とするの効果が大きくより好ましい。また、Ｓｔｄを小さくしすぎるとトリミングの効果が低下してかえってオフトラック位置での媒体面内磁界が増加するため、Ｓｔｄは０．１μｍ以上とすることが望ましい。
【００７４】
本実施例における突起段差部２９を形成する方法としては、幾つかの方法がある。例えば、下部磁極先端部２３、記録ギャップ層６、上部磁極先端層１７を形成した後、ＦＩＢ（フォーカスドイオンビーム）により下部磁極先端部の不要部を除去することにより、図１に示す突起段差部２７に相当するトラックトリミングと突起段差部２９形成を同時に行うことが出来る。また、上部磁極先端層１７を形成した後、下部磁極先端部上の突起段差部２９となるべき部分に保護レジストを形成し、これをマスクとしてイオンミリング等により不要部を除去して、トラックトリミングと突起段差部29の形成を行うことが出来る。
【００７５】
本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて下部磁極先端部上の突起段差部２９は従来のトラックトリミングと同様に下部磁極先端部をトラック幅を除いて除去加工を行って形成されるため、従来のトラックトリミングと類似にしたものに見える。しかし、従来のトラックトリミングは上部磁極先端層をマスクとしてイオンミリング等により加工し、上部磁極先端層の形状とほぼ同一形状に形成されるものである。これに対して、本発明の突起段差部２９は、図７に示すように、少なくとも浮上面よりヘッド後部において上部磁極先端層より広い幅を有することを特徴とし、上部磁極先端層より広い部分で上部磁極先端層からの漏洩磁束を吸収することを目的としたものである。
【００７６】
従って、図８に示すように、上部磁極先端層より幅の広い突起段差部の形状として様々な形状が可能であり、いずれもオフトラック位置での媒体面内磁界の低減に効果がある。なお、突起段差部２９の高さは、トリム深さＴｒとほぼ同等であるが、これより小さい場合でも効果は得られる。
【００７７】
＜実施例3＞
前記の実施例１および２では、トラック幅を０．３５μｍとした場合の例を記載したが、トラック幅を上記以外の値とした場合、ヘッド各部の寸法をトラック幅に対して比例的に変化させることにより、磁界強度の変化は実施例１および２と同様であることが判明した。従って、トラック幅Ｔｒを変化した場合の各部寸法の選択範囲は次のようになる。
【００７８】
（ａ）下部磁極先端部の高さＬｐ２ｈとトラック幅Ｔｗの比Ｌｐ２ｈ／Ｔｗが０．９以上、さらに好ましくは２以上。
（ｂ）下部磁極先端部の幅Ｌｐ２ｗとトラック幅Ｔｗの比Ｌｐ２ｗ／Ｔｗが２．９以上、さらに好ましくは８．６以上。
（ｃ）ギャップ深さＧｄとトラック幅Ｔｗの比Ｇｄ／Ｔｗが０．９以上５．７以下。
（ｄ）トリム深さＴｒとトラック幅Ｔｗの比Ｔｒ／Ｔｗwが０．２９以上１．１５以下。
（ｅ）磁極広がり位置Ｌｙとトラック幅Ｔｗ比Ｌｙ／Ｔｗが０．６以上４．３以下。
（ｆ）上部磁極先端層膜厚Ｕｐ１ｔとトラック幅Ｔｗの比Ｕｐ１ｔ／Ｔｗが１．４以上１１．４以下、さらに好ましくは２．９以上８．６以下。
（ｇ）上部磁極先端層高Ｂｓ膜厚Ｕｐ１ｈｂｔとトラック幅Ｔｗの比Ｕｐ１ｈｂｔ／Ｔｗが０．６以上、さらに好ましくは１．４以上。
（ｈ）上部磁極上層深さＵｐ２ｄとトラック幅Ｔｗの比Ｕｐ２ｄ／Ｔｗが０．６以上５．７以下、さらに好ましくは０．６以上４．３以下。
（ｉ）上部磁極上層と上部磁極先端層の接触長さＩｃとトラック幅Ｔｗの比Ｌｃ／Ｔｗが４．３以上、さらに好ましくは５．７以上。
（ｊ）上部磁極上層長さＵｐ１Ｌとトラック幅Ｔｗの比Ｕｐ１Ｌ／Ｔｗが１４．３以下、より好ましくは１１．４以下。
（ｋ）上部磁極上層膜厚Ｕｐ２ｔとトラック幅Ｔｗの比Ｕｐ２ｔ／Ｔｗが４．３以上１１．４以下、より好ましくは５．７以上１１．４以下。
（ｌ）上部磁極先端層上の突起段差部の幅Ｓｔｗとトラック幅Ｔｗの比Ｓｔｗ／Ｔｗが１．４以上。
（ｍ）上部磁極先端層上の突起段差部の開始位置Ｓｔｄとトラック幅Ｔｗの比が０．３以上。
【００７９】
上記のような形状を用いることにより、実施例１および２と同様にトラック幅精度が高く、高い記録磁界強度を有し、かつオフトラック位置での媒体面内磁界が小さい薄膜磁気ヘッドを得ることができる。
【００８０】
実施例１、２および３に示した本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、図２に示すように上部磁極先端層を有する例について記載してきたが、図９に示すように、上部磁極先端層を用いないヘッドに下部磁極先端部２３を組み合わせても同様の効果が得られる。この場合には上部磁極先端層１７は図９の上部磁極先端部に相当する。
【００８１】
また、実施例１、２および３に示した本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、図２に示すように下層コイル８が上部磁極先端層１７と上部磁極後端層１８の間にあって上部磁極後端層１８を周回するごとく配置され、上層コイル８'がコイル絶縁層の中にあって上部磁極上層後端部２６を周回するごとく配置されているが、図１０（ａ）のように、下層コイル８および上層コイル８'ともコイル絶縁層７の中にあって上部磁極上層後端部２６を周回するごとく構成しても良い。
【００８２】
また、図１０（ｂ）のように、下層コイル８を下部磁極先端部２３と下部磁極後端部２４の間にあって下部磁極後端部２４周回する如く配置し、上層コイル８'を上部磁極先端層１７と上部磁極後端層１８の間にあって上部磁極後端層１８を周回するごとく構成しても良い。但し、図１０（ａ）の構成よりは、図２の構成が、上層コイル８'のみをコイル絶縁層１０の中に収容すれば良いので上部磁極後端層１８の高さを低減でき、その結果ヘッド全体の磁路長を低減出来るため、高周波における磁界立ち上がり速度を増加し、高周波での記録特性を向上出来るという利点がある。
【００８３】
また、図１０（ｂ）の構成では、コイル絶縁層７が不要となってヘッド全体の磁路長をさらに低減できるという特徴がある。また、前記の実施例においては、コイルを上層、下層の２層とする構成を示したが、１層もしくは４層以上としても本発明の効果は同様である。
【００８４】
前記の実施例において本発明の薄膜磁気ヘッドの下部磁極先端部および上部磁極先端層に使用する磁性材料としてＣｏＮｉＦｅ膜を記載したが、飽和磁束密度が高い軟磁性材料であればこれに限らず使用できる。例えば、Ｂｓ＝１．６〜１．７Ｔの４６Ｎｉ−Ｆｅ膜、Ｂｓ＝１．８〜２．４ＴのＣｏＮｉＦｅ膜、Ｃｏ−Ｆｅ膜等が挙げられる。
【００８５】
またメッキ膜のみでなく、ＣｏＮｉＦｅ膜、Ｃｏ−Ｆｅ膜、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎ膜、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ膜等のスパッタ膜も使用できる。本発明の薄膜磁気ヘッドの磁界強度は上部磁極先端層および下部磁極先端部に使用する磁性材料の飽和磁束密度によって大きく影響を受けるので、上部磁極先端層および下部磁極先端部に使用する磁性材料の飽和磁束密度を少なくとも１．６Ｔ以上とする必要がある。さらに好ましくは１．８Ｔ以上とすることが望ましい。
【００８６】
本発明の薄膜磁気ヘッドの下部磁極および上部磁極上層に使用する磁性材料として４６Ｎｉ−Ｆｅ膜を記載したが、飽和磁束密度が高い軟磁性材料であればこれに限らず使用できる。Ｂｓ＝１．６〜１．７Ｔの４６Ｎｉ−Ｆｅ膜、Ｂｓ〜１Ｔの８２Ｎｉ−Ｆｅ膜等のメッキ膜の他に、Ｂｓ＝１．４〜１．６ＴのＦｅ−Ｔａ−Ｎ膜Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ膜等の微結晶スパッタ膜あるいはＢｓ＝１〜１．６ＴのＣｏ−Ｚｒ膜、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ膜、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ膜などの非晶質スパッタ膜等も使用できる。もちろん、前記の上部磁極先端層および下部磁極先端部用の材料を用いてもよい。
【００８７】
記録磁界強度を高くするために、記録ギャップと相対向する上部磁極先端層および下部磁極先端部には、少なくとも下部磁極主層あるいは上部磁極上層と同等かそれ以上の飽和磁束密度を有する磁性材料を用いる。また、下部磁極先端部あるいは上部磁極先端層の一方あるいは両方の記録ギャップに隣接する部分に高Ｂｓの膜を使用し、記録ギャップと反対側の層にそれより低Ｂｓの膜を使用した多層構造としても良い。
【００８８】
一方、上部磁極上層および下部磁極主層に用いる磁性材料は上部磁極先端層および下部磁極先端部に用いる磁性材料より飽和磁束密度は低くてよいが、渦電流を低減して高周波記録特性を向上するために、比抵抗が高いほうが好ましい。例えば、本発明の実施例で上部磁極先端層および下部磁極先端部に用いたＣｏＮｉＦｅ膜は１７〜２０μΩｃｍの比抵抗を有するが、上部磁極上層および下部磁極主層に用いた４６Ｎｉ−Ｆｅ膜は４５〜５５μΩｃｍの高い比抵抗を有する。この高い比抵抗は幅が広くて渦電流効果の影響を受けやすい上部磁極上層および下部磁極主層の渦電流を低減し、高周波の磁界の立ち上がり速度を増加して高周波記録特性を向上する上で効果がある。従って、上部磁極上層および下部磁極主層に用いる磁性材料は４５μΩｃｍ以上の比抵抗を有することが望ましい。
【００８９】
本発明の薄膜磁気ヘッドは下部磁極先端部および下部磁極後端部を下部磁極主層上に形成する場合、基本的に下部磁極上にフォトレジストを塗布し、下部磁極先端部および下部磁極後端部となるべき形状のマスクを用いて露光した後、下部磁極先端部および下部磁極後端部となるべき形状のレジストを現像によって除去し、その後下部磁極先端部および下部磁極後端部となるべき磁性材料をメッキ法によって形成する、いわゆるフレームメッキ法によって製造する。これにより、下部磁極先端部の形状を精度良く作成することができる。
【００９０】
一方、下部磁極主層を形成した後、下部磁極先端部となるべき部分をレジスト等により保護してコイル部分をイオンミリング等により掘り込む方法がある。しかし、本発明のように０．３μｍ以上２μｍ未満の高さを有する下部磁極先端部を形成するにはミリングに多大の時間を要し、ミリングした材料が他の部分に再付着する等の問題があるため本発明では用いない。従って、本発明においてフレームメッキ法により形成する下部磁極先端部のギャップ深さを規定する面は記録ギャップ面対して±１０度程度の誤差以内でほぼ垂直に形成される。
【００９１】
本発明において、下部磁極先端部と下部磁極後端部は別種の磁性材料を用いて別々に作成することもできるが、基本的には製造工程短縮の観点から、下部磁極先端部と下部磁極後端部を同種の磁性材料を用いて、同時に作成する。
【００９２】
本発明の薄膜磁気ヘッドにおけるトラック幅精度向上の効果、および磁界強度増加の効果はいずれのトラック幅においても得られるが、特にトラック幅が０．４μｍ以下の狭トラック幅の領域になり、磁界強度およびトラック幅精度の低下が大きな問題になる領域において優れた効果を発揮する。また、記録媒体の保磁力が３５００Ｏｅ以上の高保磁力媒体を使用する磁気ディスク装置に組み込まれる場合に優れた効果を発揮する。さらに、本発明の薄膜磁気ヘッドを使用した磁気ディスク装置を組み込んだ磁気ディスクアレイ装置において優れた効果を発揮する。
【発明の効果】
上記に記載のように、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、下部磁極主層上に下部磁極先端部を設け、さらにヘッド各部の形状寸法を適正に選ぶことによりトラック幅精度が高く、記録磁界強度の高い薄膜磁気ヘッドを提供することができる。また、下部磁極先端部に上部磁極先端層の幅より広い幅を有する突起段差部を設けることにより、オフトラック位置での不要な媒体面内磁界を低減することができる。本発明の薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置および磁気ディスクアレイ装置は２７９ｋＡ／ｍ（３５００Ｏｅ）以上の保磁力を有する媒体と組み合わせることにより優れた性能を有する磁気ディスク装置および磁気ディスクアレイ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【図２】本発明の薄膜磁気ヘッドの断面図である。
【図３】従来の薄膜磁気ヘッドの一例を示す断面図である。
【図４】従来の薄膜磁気ヘッドの他の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の薄膜磁気ヘッドの下部主層上の下部磁極先端部の形状を示す斜視図である。
【図６】本発明の薄膜磁気ヘッドの上部磁極先端層の形状を示す平面図である。
【図７】本発明の薄膜磁気ヘッドの他の実施例の下部磁極主層上の下部磁極先端部に設けた突起段差部の形状を上部磁極先端部の形状とともに示す斜視図である。
【図８】本発明の薄膜磁気ヘッドの他の実施例の下部磁極主層上の下部磁極先端部に設けた突起段差部の形状を上部磁極先端部の形状とともに示す斜視図である。
【図９】本発明の薄膜磁気ヘッドの他の実施例の断面図である。
【図１０】本発明の薄膜磁気ヘッドの他の実施例の断面図である。
【図１１】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと下部磁極先端部の高さＬｐ２ｈとの関係を示す図である。
【図１２】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと下部磁極先端部のトラック幅方向の幅Ｌｐ２ｗとの関係を示す図である。
【図１３】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxとギャップ深さＧｄとの関係を示す図である。
【図１４】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxとトリム深さとの関係を示す図である。
【図１５】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxとテーパー角、すなわち、下部磁極先端部上端面の傾斜角αとの関係を示す図である。
【図１６】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極先端層の磁極広がり位置Ｌｙとの関係を示す図である。
【図１７】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極先端層の磁極開き角θとの関係を示す図である。
【図１８】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極先端層の厚さ
Ｕｐ１ｔとの関係を示す図である。
【図１９】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極先端層の記録ギャップ側の高Ｂｓ層の厚さとの関係を示す図である。
【図２０】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと浮上面より上部磁極上層の先端までの距離Ｕｐ２ｄとの関係を示す図である。
【図２１】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極先端層と上部磁極上層の接触長さＬｃとの関係を示す図である。
【図２２】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極上層の厚さＵｐ２ｔとの関係を示す図である。
【図２３】本発明の薄膜磁気ヘッドの媒体面内磁界Hxzの分布を示す図である。
【図２４】本発明の薄膜磁気ヘッドの媒体面内磁界Hxzの他の一例の分布を示す図である。
【図２５】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと上部磁極先端層の磁極広がり位置、すなわち磁極絞り位置との関係を突起段差部のある場合と無い場合を比較して示す図である。
【図２６】本発明の薄膜ヘッドの上部磁極先端層の磁極広がり位置Ｌｙとオフトラック位置での媒体面内磁界Hxzmaxの関係を示す図である。
【図２７】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと下部磁極先端部上の突起段差部の幅Ｓｔｗとの関係を示す図である。
【図２８】本発明の薄膜磁気ヘッドの下部磁極先端部上の突起段差部の幅Ｓｔｗとオフトラック位置での媒体面内磁界Hxzmaxの関係を示す図である。
【図２９】本発明の薄膜磁気ヘッドの記録磁界強度Hxmaxと下部磁極先端部上の突起段差部の開始位置Ｓｔｄとの関係を示す図である。
【図３０】本発明の薄膜磁気ヘッドの下部磁極先端部上の突起段差部の開始位置Ｓｔｄとオフトラック位置での媒体面内磁界Hxzmaxの関係を示す図である。
【符号の説明】
１…基板、２…下部磁気シールド、３：再生ギャップ、４…再生素子、５…下部磁極主層、６…記録ギャップ層、７…コイル絶縁層、８…下層コイル、８'…上層コイル、９…上部磁極、１０…保護層、１１…上部磁極後端層、１２…上部磁極先端層、１３…浮上面、１４…記録媒体、１５…斜面、１６…第1の非磁性絶縁層、１７…上部磁極先端層、１８…上部磁極後端層、１９…第2の非磁性絶縁層、２０…上部磁極上層、２１…上部磁気シールド、２２…セパレート層、２３…下部磁極先端部、２４…下部磁極後端部、２５…非磁性絶縁層、２６…上部磁極上層後端層、２７…突起段差部、２８…下部磁極先端部上端面、２９…突起段差部、
Tw…トラック幅、Gd…ギャップ深さ、Lp2w…下部磁極先端部の幅、Lp2h…下部磁極先端部の高さ、Tr…トリム深さ、Ly…上部磁極先端層の磁極広がり位置、θ…上部磁極先端層の磁極開き角、Up1w…上部磁極先端層の最大幅、Up1L…上部磁極先端層の長さ、Up1t…上部磁極先端層の厚さ、Up1hbt…上部磁極先端層の記録ギャップ側の高Bs層の膜厚、Up2d…浮上面より上部磁極上層の先端までの距離、Up2fw…上部磁極上層先端の幅、Up2t…上部磁極上層の厚さ、Up2Ly…上部磁極上層の磁極広がり位置、φ…上部磁極上層の開き角、Up2w…上部磁極上層の最大幅、Up2s…上部磁極上層の立ち上がり位置、Lc…上部磁極先端層と上部磁極上層の接触長さ、Lp1w…下部磁極主層の幅、Lp1t…下部磁極の厚さ、Ilh…第１の非磁性絶縁層の厚さ、α…下部磁極先端部上端面の傾斜角、Bc…バックコンタクト位置、Stw…下部磁極先端部上の段差部の幅、Std…下部磁極先端部上の突起段差部の開始位置と浮上面との距離。

Claims

下部磁極と上部磁極を具備する記録部を有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
前記下部磁極は下部磁極主層と下部磁極先端部と突起段差部とを有し、
前記下部磁極先端部は前記下部磁極主層の前記上部磁極側の側面上に形成され、
前記突起段差部は前記下部磁極先端部の前記上部磁極側の側面上に形成され、
前記上部磁極は浮上面から第一の間隔離れた位置にトラック幅方向に幅が広がる第一の磁極広がり位置を有し、
前記突起段差部は、トラック幅方向の幅が前記下部磁極先端部の前記下部磁極主層と接する面のトラック幅方向の幅より小さく、浮上面から第二の間隔より離れた位置におけるトラック幅方向の幅が前記上部磁極のトラック幅方向の幅より大きく、
前記第一の間隔より前記第二の間隔が短い、ことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
前記下部磁極先端部は、前記突起段差部と接する面のトラック幅方向の幅が、前記下部磁極主層と接する面のトラック幅方向の幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
前記上部磁極は、前記第一の間隔より大きい浮上面からの間隔をおいてトラック幅方向に幅が広がる第二の磁極広がり位置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。
前記下部磁極先端部の磁性材料の飽和磁束密度は、前記下部磁極主層の磁性材料の飽和磁束密度以上であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。