JPH07296341A - 情報記録再生用探針及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部（媒体）磁界を感知する磁気抵抗センサ
として有効に機能させ、空間分解能及び感度の高い情報
記録再生用探針を提供することを目的とする。 【構成】 磁性体に残留した局所磁化からの漏洩磁界
を、電流を流した状態の磁性膜１に印加することによ
り、該磁性膜１の電気抵抗の変化として検出する錐状若
しくは楔状の探針であって、上記磁性膜１は、上記探針
において少なくともその先端部を経由する電流経路とし
て付設されされていることを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報記録再生用探針及
びその作製方法に関する。詳しくは、磁性サンプルの磁
化分布情報を高速、高感度且つ空間分解能で分析可能な
探針及び高密度の磁気的記録情報を高速、高感度で検出
或いは再生することができる記録再生用探針及びその作
製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像その他の多次元情報処理の要
請が増大し、更に高速で高密度・大容量メモリの要求に
拍車をかけている。従来のコンピュータの代表的な外部
記録装置である磁気ディスク装置においても、高記録密
度化の要請からビットサイズはディスク周方向、トラッ
ク方向ともに微小化が進んでいる。記録密度の増大、記
録ビットサイズの微小化に伴い、記録ビットからの漏洩
磁界が微弱となるため、一定のＳ／Ｎ比を維持した再生
（検出）が益々困難となる。

【０００３】このような状況を打開するため、近年、外
部印加磁界により磁性薄膜の比抵抗（若しくは導電率）
が変化する種々の磁気抵抗効果を利用したヘッド、即
ち、磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドが記録再生用ヘッドとして
用いられ始めている。ＭＲヘッドは、印加磁界に応じて
磁気抵抗が変化し、これによって出力が発生する磁場応
答型ヘッドに近い特性を有し、磁性薄膜に印加する電流
を増加することにより、出力を増大できるアクティブヘ
ッドであるため、微小な記録ビットを高感度、高Ｓ／Ｎ
比で検出（再生）するのに有利とされている。

【０００４】従来、磁気センサとして用いられているＭ
Ｒヘッドの一例を図５に示す。同図に示すように、支持
体０３にセンサ部分として形成される磁性薄膜０１に
は、図中矢印で示す方向から外部印加磁界が加わり、そ
の外部印加磁界に応じて磁性薄膜０１の電気抵抗が変化
する。磁性薄膜０１は、トラック幅と同程度の幅を有
し、矢印で示すように、外部印加磁界の方向と同方向に
電流が流れるように、その上下に夫々形成された電極０
２１，０２２を介してリード０２，０２と接続してい
る。

【０００５】図５に示す例は、磁気抵抗ヘッドの中で
も、磁性薄膜０１に通電する電流の方向と外部印加磁界
の方向が一致した縦型ＭＲヘッド（センサ）と呼ばれる
ものである。尚、電流を磁性薄膜の横（水平）方向に流
し、外部印加磁界と電流の通電方向を直交させたヘッド
は横型ＭＲヘッド（センサ）と言う。

【０００６】横型ＭＲヘッドの場合は、センサ感受幅或
いは有効なトラック幅に出力が比例するため、ヘッドを
探針状として狭小トラックの記録ビット再生には不利で
ある。一方、縦型ＭＲヘッドの場合は、磁性薄膜を流れ
る電流密度が一定であれば、出力はセンサ感受幅（トラ
ック幅）に依存しないという特徴があるので、例えば、
磁性薄膜０１の幅を狭め探針状とすると、狭小トラック
に記録された記録ビットの再生に好都合である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述した縦型ＭＲヘッ
ドの場合、磁性薄膜０１の全長において最も多くの漏洩
磁束が集中するのは、磁気媒体面に対向する最下部であ
る。

【０００８】しかし、縦型ＭＲヘッドは平面（平坦）プ
ロセスを前提にしているため、磁性薄膜０１の最下部に
下部電極０２１を配置せざるを得ず、そのため、磁性薄
膜０１の最下部には充分な電流密度が得られなかった。
従って、従来の縦型ＭＲヘッドは、磁場センサとしての
効果が小さく、充分な出力が得られなかった。また、構
造上のヘッドのセンス位置、つまり、磁気媒体に対する
磁性薄膜０１までの距離が比較的長く必要となるので、
空間分解能も悪くかった。そのため、このような縦型Ｍ
Ｒヘッドを探針状として、微小ビットを検出しようと試
みても、下部電極部分の損失が大きいため、充分にその
機能を発揮できないという問題があった。

【０００９】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、外部（媒体）磁界を感知する磁気抵抗セン
サとして有効に機能させ、空間分解能及び感度の高い情
報記録再生用探針を提供することを目的とする。更に、
本発明の他の目的は、サブミクロンの精度を有するフォ
トマスクや非常に短波長の露光装置等フォトリソグラフ
ィに係わる装置を用いなくても、先鋭な感受帯を実現で
きる情報記録再生用探針を作製する方法を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の情報記録再生用探針に係る構成は磁性体に残留し
た局所磁化からの漏洩磁界を、電流を流した状態の磁性
膜に印加することにより、該磁性膜の電気抵抗の変化と
して検出する錐状若しくは楔状の探針であって、上記磁
性膜は、上記探針において少なくともその先端部を経由
する電流経路として付設されされていることを特徴とす
る。ここで、前記磁性膜は、上記探針先端部を除いて、
磁場シールド膜で上下を挟まれることも可能であり、ま
た、前記磁性膜に対して電流を誘導する膜を付設するこ
とも可能である。

【００１１】また、上記目的を達成する本発明の情報記
録再生用探針の作製方法に係る構成は錐状若しくは楔状
の母材に一様に磁性膜を付設する第一の工程と、前記磁
性膜を部分的に削除して、上記探針において少なくとも
その先端部を経由する電流経路となる磁性膜を残す第二
の工程とを含むことを特徴とする。ここで、前記磁性膜
を部分的に削除する方法として、機械研磨、収束イオン
ビーム等の方法を含む方法の中から、一つ若しくは複数
の方法を用いることができる。

【００１２】

【作用】錐状又は楔状の探針においては、外部磁性体か
らの漏洩磁界は探針先端に最も多く集中するため、磁気
抵抗効果を有する磁性膜を、探針先端を経由する電流経
路として付設し、この磁性膜に電流を流した状態とする
ことにより、磁性体に残留した局所磁化からの漏洩磁界
が該磁性膜の電気抵抗の変化として敏感に検出される。
また、磁気抵抗効果を有する磁性膜を、探針先端を経由
する電流経路として付設するには、先ず錐状若しくは楔
状の母材に一様に磁性膜を付設し、その後、前記磁性膜
を部分的に削除することにより容易に作製することがで
きる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。 〔実施例１〕本発明の第１の実施例に係る情報記録再生
用探針を図１に示す。同図に示すように、支持体４に
は、二本の電極リード２が形成されると共にそれら電極
リード２にまたがるように楔状母材３が載置されてい
る。この楔状母材３は、その図中Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂで切断
した縦断面が二等辺三角形状をなすように上部ほど細く
なり、その先端部の幅が再生トラック幅と一致してい
る。

【００１４】楔状母材３には、磁気抵抗効果を有する磁
性膜１が電流経路として部分的に付設されている。磁性
膜１は、楔状母材３の先端部を含み、楔状母材３の四つ
の側面のうち、向かい合う二つの側面の底辺に至る領域
に形成されている。楔状母材３の残りの二つの側面に
は、磁性膜は付設されていない。

【００１５】磁性膜１と各電極リード２との間に、導電
性接合膜２３が介設されている。この導電性接合膜２３
は、電極リード２と磁性膜１との間の電気的な接続を採
るだけではなく、機械的な接続をも採っている。従っ
て、何れか一方の電極リード２から導電性接合膜２３を
通じて磁性膜１に、図１中に矢印で示す方向に電流を流
した状態とすると、磁性体５に残留した局所磁化からの
漏洩磁束により、磁性膜１の電気抵抗が変化することに
なる（図２（ａ）参照）。

【００１６】上記構成を有する本実施例では、磁性膜１
に電流を流した状態とすると、漏洩磁束が最も多く集中
する探針先端を経由して電流が流れるため、漏洩磁束の
変化に対して磁性膜１の電気抵抗が敏感に変化すること
になる。しかも、磁性膜１の断面積は探針先端ほど小さ
くなるため、これに応じて電流密度が高くなり、探針先
端ほど磁場に対する感度が高くなる。このように感度が
高くなることは、空間分解能も向上させる観点から好都
合である。

【００１７】更に、図２（ａ）に示すように、先端部近
傍を除いて磁性膜１の表面に導電膜２４を付けるように
しても良い。このようにすると、導電膜２４を通じて、
先端部分の磁性膜１に対して電流を効率的に誘導するこ
とができる。

【００１８】尚、導電膜２４から露出する磁性膜１の領
域、つまり、先端部からの磁性膜１の長さは長ければ長
いほど、出力が大きくなるが、逆に広範囲の磁界を拾
い、空間分解能が劣化する。そのため、磁性膜１の領域
は、出力と空間分解能との兼ね合いで適切な値を選択す
るようにすると良い。

【００１９】この探針は、次のような手順により作成さ
れる。先ず、楔状母材３を探針の最終形態に近い形状と
なるように研磨等の手段により成形する。次に、楔状母
材３の全表面にわたり、磁性膜１、導電膜２４を順次、
蒸着その他の手段により一様に付設する。そして、探針
の両側面を機械（平面）研磨その他の手段により剥離す
ることにより、側面に付着した余分な膜を削除すると同
時に、探針先端を所望のトラック幅に仕上げる。

【００２０】尚、磁性膜１が磁性体５に対してＶ字状に
別れるため、空間分解能が劣ると考えられるときには、
図２（ｂ）に示すように、探針先端で磁性膜１と導電膜
２４とを接合する構成とすることもできる。即ち、磁性
膜１は楔状母材１の一つの側面にのみ形成し、その向か
い合う側面には導電膜２４を形成するのである。このよ
うな構成は、実現することにやや高度の技術を要する
が、空間分解能を上げることができる利点がある。

【００２１】ここで、磁性膜は、それ全体が感受帯であ
るので、検出しようとする探針先端近傍に位置する記録
ビット以外のビット、その他の磁性体の部分から発せら
れる磁束によっても、当然に磁気抵抗が変調されるた
め、これらは検出（読み出し）信号に重畳されるノイズ
となる。

【００２２】そこで、図２（ｃ）に示すように、探針先
端以外の媒体記録ビット磁性サンプルドメインからの磁
界を遮断するための磁場シールド膜（軟磁性膜）１１を
設けるようにしても良い。即ち、図２（ｃ）及びその一
点鎖線で囲んだ先端部を拡大した図２（ｄ）に示すよう
に、先端部を除いて磁性薄膜１ａを非磁性・絶縁膜１２
で上下に挟み、更にその上下を磁場シールド膜１１で上
下に挟んだ構造としたものである。その他の構造は、図
２（ｂ）の構成と基本的に同一である。

【００２３】このような構造とすると、センサとなる磁
性薄膜１ａを磁気的な絶縁層である磁場シールド膜１１
で挟み込むことによって、探針先端以外からの磁束がシ
ールドされ、探針の出力信号におけるＳ／Ｎ比を向上さ
せることができる。尚、上記実施例では、不要な磁性
膜、導電膜の削除若しくは剥離の方法の具体例として、
一般的な方法である機械（平面）研磨による方法を示し
たが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、図３
に示す他の実施例に示すように収束イオンビームを利用
しても良い。

【００２４】〔実施例２〕本発明の第２の実施例に係る
情報記録再生用探針を図３（ａ）（ｂ）に示す。本実施
例は、先端をやや傾斜してカットした角錐状母材３ａを
用いるものである。

【００２５】即ち、角錐状母材３ａは、その図中Ａ−
Ａ，Ｂ−Ｂ断面で切断した断面形状を図３（ｂ）に示す
ように上部ほど幅が狭くなるような形状をなしており、
その四つの側面のうちの一つに磁気抵抗効果を有する磁
性膜１が付設されると共に、その磁性膜１に向かい合う
側面から先端面にわたり導電膜２４が付設されている。
この為、磁性膜１と導電膜２４とが探針の先端において
接合した状態となっている。

【００２６】本実施例では、角錐状母材３ａの先端がカ
ットされた形状であるため、先端の鋭さを鈍化させ、磁
気的な空間分解能を損なうことなく、探針先端の機械的
強度を増加させ、記録媒体との接触等に伴う損傷を軽減
することができる利点がある。

【００２７】〔実施例３〕本発明の第３の実施例に係る
情報記録再生用探針を図４（ａ）（ｂ）に示す。本実施
例では、円錐状のティップ母材３ｂを用いるものであ
る。即ち、支持体４には、二本の電極リード２が形成さ
れると共にそれら電極リード２にまたがるように円錐状
のティップ母材３が載置されている。

【００２８】このティップ母材３には、図３（ｂ）に真
上から見た状態を示すように、頂点を含む領域に対称的
に磁気抵抗効果を有する磁性膜１が電流経路として付設
され、一方の電極リード２から磁性膜１を通り、探針の
先端及びその近傍を経由して、他方の電極リード２へと
通電可能な状態となっている。また、探針頂部では、電
流経路が狭く絞られている。

【００２９】磁性膜１をティップ母材３ｂに付設する方
法としては、収束イオンビームを利用すると好都合であ
る。即ち、円錐状のティップ母材３ｂに磁気抵抗効果を
有する磁性膜１をほぼ一様に形成した後、指向性の強い
エッチングビーム（収束イオンビーム）を探針の頂点近
傍から底辺至る経路にそってその側面に二箇所に照射
し、磁性膜１を剥離する。

【００３０】このような構成とすると、例えば、図中左
側の電極リード２から印加された電流は、磁性膜１を通
り、探針の先端及びその近傍を経由して、図中右側の電
極リード２へ至る経路で流れる。ここで、探針頂部で
は、電流経路が狭く絞られるため、電流密度が増加する
と共に、探針先端近傍ほど記録媒体からの漏洩磁束が大
きいことから、記録ビットの磁界によって効率良く探針
の磁性膜１の磁気抵抗が変調されることになる。

【００３１】更に、エッチングビームは、ミクロンから
サブミクロン以下のオーダに収束することができるた
め、機械加工による剥離では実現困難なより微小な磁性
探針を加工して、これにより高い空間分解能を実現する
ことが可能となる。

【００３２】尚、以上の説明において、強磁性体の異方
性磁気抵抗効果（配向効果）を基に説明したが、本発明
はこれに限るものではなく、外部磁界を加えることで強
磁性体の自発磁化の大きさが変わり、これによる抵抗変
化が発現する強制効果を用いても良いし、また、常磁性
体と強磁性体の多層膜による電気抵抗効果や巨大磁気抵
抗効果を用いても良く、更に、電流を通電した状態で外
部磁界によって抵抗率若しくは導電率変化を生じる薄膜
をも利用できるものである。

【００３３】また、さきに述べた抵抗率若しくは導電率
は、直流のみならず交流、特に高周波電流に対する抵抗
率（一般にはインピーダンス）変化としても同様な効果
を期待することができる。更に、磁気抵抗効果を有する
磁性薄膜のうち、軟磁気特性を有するものについては、
磁性膜にコイルを巻いた構成としたり、補助励磁コイル
を磁気媒体を挟んで対向させることで、記録ヘッドとし
て用いることも原理的に可能である。

【００３４】尚、上記実施例では、探針の形状の具体例
として、角錐、楔形、円錐等を上げたが、本発明はこれ
に限るものではなく、例えば、楕円錐、長円錐等でも同
様な効果を期待できる。

【００３５】

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は、錐状若しくは楔状の探針母材表面
に、磁性膜を少なくともその先端部を経由する電流経路
として形成したので、外部磁界を最も敏感に感知する探
針先部を磁気抵抗センサとして有効に機能させることが
でき、空間分解能及び感度の高い情報記録再生用探針を
実現することができる。また、サブミクロンの精度を有
するフォトマスクや非常に短波長の露光装置などフォト
リソグラフィに係わる装置を用いなくても、先鋭な感受
帯を実現できる情報記録再生用探針を作成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る情報記録再生用探
針を示す斜視図である。

【図２】同図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明の第１
の実施例に係る情報記録再生用探針の詳細断面図であ
る。

【図３】同図（ａ）（ｂ）は本発明の第２の実施例に係
る情報記録再生用探針を示す斜視図、断面図である。

【図４】同図（ａ）（ｂ）は本発明の第３の実施例に係
る情報記録再生用探針を示す斜視図、上面図である。

【図５】従来の情報再生用探針（ヘッド）の構成を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１ 磁性膜 １ａ 磁性薄膜 ２ 電流リード ３，３ａ，３ｂ 母材 ４ 支持体 ５ 記録媒体 １１ 磁場シールド膜 １２ 非磁性・絶縁膜 ２１，２２ 電極 ２３ 導電性接合膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田子 章男 東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体に残留した局所磁化からの漏洩磁
   界を、電流を流した状態の磁性膜に印加することによ
   り、該磁性膜の電気抵抗の変化として検出する錐状若し
   くは楔状の探針であって、上記磁性膜は、上記探針にお
   いて少なくともその先端部を経由する電流経路として付
   設されされていることを特徴とする情報記録再生用探
   針。
2. 【請求項２】 前記磁性膜は、上記探針先端部を除い
   て、磁場シールド膜で上下を挟まれることを特徴とする
   請求項１記載の情報記録再生用探針。
3. 【請求項３】 前記磁性膜に対して電流を誘導する膜を
   付設することを特徴とする請求項１又は２記載の情報記
   録再生用探針。
4. 【請求項４】 錐状若しくは楔状の母材に一様に磁性膜
   を付設する第一の工程と、前記磁性膜を部分的に削除し
   て、上記探針において少なくともその先端部を経由する
   電流経路となる磁性膜を残す第二の工程とを含むことを
   特徴とする情報記録再生用探針の作製方法。
5. 【請求項５】 前記磁性膜を部分的に削除する方法とし
   て、機械研磨、収束イオンビーム等の方法を含む方法の
   中から、一つ若しくは複数の方法を用いることを特徴と
   する請求項４記載の情報記録再生用探針の作製方法。