WO2004003892A1 - 薄膜磁気ヘッド、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

磁気ヘッド（１）は、基板（２）上に主磁極（４）を挟んで２つのリターンパスヨーク（８ａ、８ｂ）、および２つのコイル（６ａ、６ｂ）を堆積し、堆積方向に沿って延びた端面を研磨して対向面（１２）を形成し、対向面（１２）に補助ヨーク（１０）を形成して構成される。補助ヨーク（１０）は、主磁極（４）の先端面（４ａ）を対向面（１２）に露出せしめるための矩形の開口を有する。開口の端面（１０ａ）は、主磁極（４）に非接触状態で所定の隙間を介して対向している。

Description

明 細 書

薄膜磁気ヘッ ド、 およびその製造方法

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 う磁気へッ ドに係 り 、 特に、 ハ ー ドディ スク ドライブ装置 （以下、 単に H D D 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へッ ド、 および その製造方法に関する。

背景技術

従来、 薄膜磁気ヘッ ドと して、 例えば、 H D Dの磁気ディ ス ク に対するデータの書き込みおよびノ或いは読み出 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。

通常、 この種の磁気へッ 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に沿って 延びた端面を研磨する 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 に磁気へッ ド がサスペンショ ンアームの先端に取り付け られる。

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 カ 有効 で あ る こ と が 、 The Institute of Electrical and Electronic s Engineers ( IEEE ) 力、 ら 宪 行 さ れ て い る 文 献 ( IEEE Transactions on Magnetics, vol.38， No.1 , pp.163- 168, January 2002) に記載されてレ、る。

反面、 狭いギャ ップを介して対向する主磁極と リ ターンョ ーク の対向部分の長さ （ T H ; ス ロー トハイ ト） （本発明の ヨークノヽィ ト ； Y Hに相当する） が 1 O O n mを超えて長く なる と、 磁気へッ 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。

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 T Hを短く する必要がある。

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に沿って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 T H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 T Hを数 1 0 n m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 1 0 n m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。

発明の開示

こ の発明の 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。

上記目的を達成するため、 本発明の薄膜磁気へッ 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に形成された磁性薄 膜からなる補助ヨーク と、 を備えている。

上記発明による と、 主磁極に所定の隙間を介して配置され た捕助ヨークの主磁極に対向する対向部分の長さが、 補助ョ 一クの膜厚に依存するため、 対向部分の長さを数 1 0 n mォ ーダ一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。

また、 本発明の薄膜磁気へッ ドは、 磁気記録媒体に対向す る対向面に露出 した先端を有する磁気ヨーク と、 こ の磁気ョ 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、 上記磁気ヨーク の先端に所定の隙間を介して非 接触状態で上記対向面に形成された磁性薄膜からなる捕助ョ ーク と、 を備えている。

また、 本発明の薄膜磁気へッ 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 向に沿った端面を研磨して、 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びた磁性薄膜からなる補助 ヨーク を該対向面に形成する捕助 ヨーク形成工程と、 を備え ている。

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 に所定の隙間を介 して非接触状態で該対向面と面一に延びた 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、 を備えている。

図面の簡単な説明

図 1 Aは、 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。

B は、 図 1 Aの要部を部分的に拡大して示す部分拡大 図。

図 2 Aは 図 1 Aの磁気へッ ドの断面図。

図 2 B は 図 2 Aの要部を部分的に拡大して示す部分拡大 図。

図 3 は、 磁気へッ 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 は、 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 は、 主磁極に対する補助ヨ ーク の対向面数と最大磁界 強度との関係を示すグラフ。

図 6 は、 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 は、 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 Aは、 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。

図 8 Bは、 図 8 A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 Aは、 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。

図 9 Bは、 図 9 A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 1 0 Aおよび図 1 0 Bは、 補助ヨーク の製造方法の第 1 の例を説明するための説明図。

図 1 1 A〜図 1 1 Cは、 捕助ヨークの製造方法の第 2 の例 を説明するための説明図。

図 1 2 Aおよび図 1 2 Bは 補助ヨーク の製造方法の第 3 の例を説明するための説明図

図 1 3 Aおよび図 1 3 Bは 捕助ヨーク の製造方法の第 4 の例を説明するための説明図

図 1 4 Aおよび図 1 4 Bは 捕助ヨーク 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 1 5 は、 図 1 2 Aおよび図 1 2 B を用いて説明 した方法 によ り製造した補助ヨークの厚さ 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 1 6 は、 この発明の第 2 の実施の形態に係る磁気へッ ド を示す断面図。

図 1 7 は、 図 1 6 の変形例を示す図。

図 1 8 は、 この発明の第 3 の実施の形態に係る磁気へッ ド を示す断面図。

図 1 9 は、 図 1 8 の変形例を示す図。

図 2 0 は、 この発明の第 4の実施の形態に係る磁気へッ ド を示す断面図。

図 2 1 は、 図 2 0 の変形例を示す図。

図 2 2 は、 図 2 の磁気へッ ドと 図 1 8 の磁気へッ 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へ ッ ドを示す断面図。 - .

図 2 3 は、 図 1 6 の磁気へッ ドと図 2 0 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 へッ ドを示す断面図。

発明を実施するための最良の形態

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。

図 1 A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 I B には、 図 1 Aの要部を部分的に拡大し た部分拡大図を示してある。 また、 図 2 Aには、 こ の磁気へ 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。 さ らに、 図 2 B には、 図 2 Aの 要部を部分的に拡大した部分拡大図を示 してある。 尚、 図 1 Aでは、 図示簡略化のため、 コイルの図示を省略してある。

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。 本実施の形態の磁気へッ ド 1 は、 例えば、 軟磁性層を有する二層膜構造を有する垂直磁 気記録方式の磁気ディ スク （図示せず） に情報を記録する記 録へッ ドと して機能する。

本実施の形態の磁気へ ッ ド 1 は、 例 えばアルテ ィ ッ ク ( Al₂0₃ - T iC ) 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。 本実施の形態では、 材料の堆積方向が ト ラ ック方向 と一致している。 基板 2 上に 堆積される堆積物は、 例えば鉄シ リ コ ン窒素 （F e S iN ) な ど の磁性薄膜カゝらなる主磁極 4、 銅製の 2つのコイル 6 a 、 6 b 、 例えばコ バル ト ジル コ ンニオブ （ CoZ rNb } な どの磁性 薄膜からなる 2 つの リ ターンパス ヨーク 8 a 、 8 b等を含む。 2 つの コ イ ル 6 a 、 6 b は、 主磁極 4 を堆積方向に沿って挟 む位置関係で主磁極 4 から離間 して設け られ、 2 つの リ ター ンパス ヨーク 8 a 、 8 b は、 コ イ ルを挟む位置関係で離間 し て設けられている。 主磁極 4 と 2つの リ ター ンパス ヨーク 8 a 、 8 b との間の 距離は、 1 0 0 0 η π！〜 5 0 0 0 n mに設定する こ とが望ま し く 、 本実施の形態では約 3 6 0 0 n m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 8 a 、 8 b との間には、 それぞれ、 コイル 6 a 、 6 b が配置されている。 また、 2つ の リ ター ンパス ヨーク 8 a 、 8. b 間には、 主磁極 4およぴコ ィ ル 6 a 、 6 b を 封入す る よ う に 、 例 え ば ア ル ミ ナ ( A1₂0₃) や酸化珪素 （Si0₂) な どの絶縁層 7 が設け られて いる。

上述した堆積物および基板 2 は、 堆積方向に沿って延びた 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 1 2 を有する。 言い換える と、 こ の磁気ヘ ッ ド 1 の対向面 1 2 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 1 2 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。

ま た.、 こ の対 向 面 1 2 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 1 0 が設け ら れている。 本実施の形態の補助ヨ ーク 1 0 は、 絶縁層 7 をェ ツチング して設け られてお り 、 その表面が、 基板 2の端面、 主磁極 4 の先端面 4 a 、 およびリ ター ンノ ス ヨーク 8 a 、 8 b の端面と と もに対向面 1 2 を形成する よ う に、 堆積方向に 沿って延設されている。

こ の補助 ヨーク 1 0 は、 図 1 B に示すよ う に、 主磁極 4 が 対向面 1 2 に露出 した矩形の先端面 4 a (先端） を非接触状 態で囲む矩形の開口 を有する。 言い換える と、 こ の矩形の開 口は、 補助ヨーク 1 0 の厚さ に相当する 4 つの開 口端面 1 0 a を有し、 全ての開口端面 1 0 a が主磁極 4 に非接触状態で 対向 している。

補助ヨ ーク 1 0 は、 主磁極 4、 リ ターンパス ヨーク 8 a 、 8 b 、 およびコイル 6 a 、 6 b と と もに磁気回路を形成する。 つま り 、 主磁極 4 の先端面 4 a に近い側面 4 b と補助ョ ー ク 1 0 の開 口端面 1 0 a 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、 1 0 n m〜 2 0 0 n mに設定する こ と が望ま しく 、 本実施の形態 では分離長を 1 0 0 n mに設定した。 以下、 この矩形枠状の 磁気ギャ ップを開口部 2 0 とする。

図 2 Aおよび図 2 B では、 図示簡単化のため、 各コイル 6 a 、 6 b を 1 回巻で図示してあるが、 2 つの コィノレ 6 a 、 6 b はそれぞれ 3 回卷にされ、 その中心で接続されている。 そ して、 各コイル 6 a 、 6 b 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を印加する こ とで主磁極 4が励磁さ れ、 主磁極 4 の先端面 4 a に強い記録磁界が生じる。

尚、 上述した対向面 1 2 には、 通常、 ダイ ヤモン ドライ ク カーボン （ D L C ) 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。

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 の側面 4 b と補助ョー ク 1 0 の開 口端面 1 0 a と の間の隙間、 すなわち開口部 2 0 の分離長を、 主磁極 4 の全周に亘つて一定に した。

図 3 には、 上述した構造の磁気ヘッ ド 1 の分離長を種々変 更 した場合における ト ラ ック方向に沿つた磁界強度分布から 求めた磁界強度と磁界勾配と の関係を示してある。 これによ る と、 補助ヨーク 1 0 の無い従来構造の磁気へッ ド （すなわ ち、 分離長が 1 0 0 0 n m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 1 0 を取 り付けて、 分離長を 2 0 0 n m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。

しかし、 分離長が 2 0 n m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 と力ゝら、 分離長が l O n mよ り 小さ い領域は不適当である と言える。

図 4 には、 上述した構造の磁気ヘッ ド 1 の捕助ヨーク 1 0 の厚さを種々変更した場合における磁界強度と磁界勾配と の 関係を示 してある。 これによる と、 補助ヨーク 1 0 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 1 0 の厚みを少なく ても 2 0 0 n m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。

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 5 0 n m、 捕助ヨーク 1 0 の 厚み 2 0 n m) では、 図 5 に示すよ う に、 主磁極 4 の先端面 4 a の 4辺全てを取り 囲むよ う に開口部 2 0 を形成しても、 最大磁界強度は補助 ヨ ーク 無 し （対向面数 0 ) に対して 1 5 %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。

なお、 磁気へッ 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の 側面 4 b と補助 ヨーク 1 0 の開 口端面 1 0 a との間の隙間に 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 4 a の 4辺全てに関 して微小な隙間を形成しても問題な レヽ ₀

次に、 上述した磁気へッ 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。

図 6 には、 分離長をパラ メ ータ と した場合における、 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。

従って、 主磁極 4 の先端面 4 a の 4辺全てに関 して比較的 狭い隙間を介して 4つの端面 1 0 a が取り 囲むよ う に補助ョ ーク 1 0の矩形の開 口 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 も図る こ と ができ、 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。

本発明者等による計算による と、 上述した矩形枠状の開口 部 2 0 を設ける こ と による効果は、 補助ヨーク 1 0 が 2つの リ ターンパス ヨーク 8 a、 8 b 間を丁度連絡する大き さ （外 形寸法 ： 幅 2.4 /i mX長さ 25 μ ηι) を有する場合における も のである と言える。 しかし、 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 2.4 μ m X長さ 2.4 m) でも、 得られる磁界急峻性にさ ほど変化は無いこ と がわ かった。 また、 更に縮小して、 補助ヨーク を リ ターンパス ョ ーク から分離させた場合 （外形寸法 ： 幅 1.6 mX長さ 1.4 m) でも、 大きな劣化は見られないこ とがわかった。

以上の結果力ゝら、 補助ヨーク 1 0 のサイズを逆に 2つの リ ター ンパス ヨーク 8 a 、 8 b 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 の形態の磁気へッ ド 1 は、 補助 ヨーク 1 0 の外形寸法やリ タ ー ンパス ヨーク 8 a 、 8 b 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、 補助ョ ーク 1 0 の膜厚、 および開 口部 2 0 の寸法、 すなわち分離長 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。

また、 開 口部 2 0 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。

図 8 Aには、 上述 したよ う に、 主磁極 4 の先端面 4 a の周 囲に一定の隙間を形成するための矩形枠状の開口部 2 0 を図 示してあ り 、 図 8 B には、 この形状の開口部 2 0 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 2 0 ' を図示してあ り 、 図 9 Bには、 この開 口部 2 0 ' 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。

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、 補助ョ 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。

次に、 上記構造の磁気ヘッ ド 1 の製造方法について、 図 1 O A乃至図 1 4 B を参照 していく つかの例をあげて説明する。 まず、 図 1 O Aおよび図 1 0 B に示すよ う に、 基板 2 上に 一方の リ ター ンパス ヨーク 8 a の層を形成し、 絶縁層 7 を介 してコ イ ル 6 a 、 主磁極 4 、 コ ィ ノレ 6 b 、 およびも う一方の リ ター ンパス ヨーク 8 b を順次堆積する。 リ ター ンパス ョー ク 8 b の外側には、 必要に応じて保護層 9 を形成する。 そ し て、 各層の堆積方向に沿って延びた対向面 1 2 を研磨加工に よ り形成する。 この後、 研磨加工を施した対向面 1 2 に磁性薄膜を被着 し て補助ヨーク 1 0 を形成する。 以下、 補助 ヨ ーク 1 0 を対向 面 1 2 に被着形成する方法について説明す る。

第 1 の例では、 まず、 図 1 O Aに示すよ う に、 対向面 1 2 にフォ ト レジス ト 1 4 をパターユングし、 イオンビームエツ 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 1 0 と 同 じ形状で且つ補助ヨーク 1 0 の厚み と 同 じ深さ の溝 1 6 を形成する。

この後、 図 1 0 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 1 6 内に磁性薄膜を埋め込み 形成して補助ヨ ーク 1 0 を形成する。

本例のよ う に補助ヨーク 1 0 を形成する こ とで、 補助 ョー ク 1 0 が主磁極 4 に対向する端面 1 0 a の 長さ （すなわち補 助ヨ ーク 1 0 の厚さ） を n m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。

第 2 の例では、 まず、 図 1 1 Aに示すよ う に、 対向面 1 2 に捕助ヨ ーク 1 0用の磁性薄膜 1 0 ' を被着形成 し、 その後、 図 1 1 B に示すよ う に、 フ ォ ト レジス ト 1 8 をパターユング し、 これをマスク と してイオンビームエ ツ チングあるいは反 応性イオンエッチングによ り 、 図 1 1 C に 示すよ う に、 上記 磁性薄膜 1 0 ' に開 口部 2 0 を形成する。

本例によ り補助ヨーク 1 0 を製造した場合、 主磁極 4 の先 端面 4 a にも補助ヨーク 1 0 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、 分離長の精度を高 める こ と ができ る。 つま り 、 主磁極 4 と補助ヨーク 1 0 との 間の隙間は、 レジス ト 1 8 の形状に依存して高精度に形成で き る。

第 3 の例では、 図 1 2 Aに示すよ う に、 対向面 1 2 に補助 ヨーク 1 0用の磁性薄膜 1 0 ， を堆積した後、 図 1 2 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 いて開口部 2 0 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 1 0 を形成でき る。 本例では、 上述した 第 2 の例のよ う なフォ ト レジス ト 1 8 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。

第 4の例では、 図 1 3 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 1 2 に開口部 2 0 に対 応する形状のフォ ト レジス ト 2 2 を形成し、 その上から、 図 1 3 B に示すよ う に、 補助 ヨーク 1 0用の磁性薄膜 1 0 ' を 堆積して リ フ トオフを行 う こ と で、 開口部 2 0 を有する補助 ヨーク 1 0 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。

と ころで、 上述した第 1 の例 （図 1 0 Aおよび図 1 0 B ) では 2 つの リ ターンパス ヨ ーク 8 a 、 8 b 間に補助ヨーク 1 0 を形成し、 第 2から第 4 の例では対向面 1 2 の全面にわた つて補助ヨ ーク 1 0 を形成 したが、 上述したよ う に、 補助ョ ーク 1 0 の外形寸法が、 本発明の磁気へッ ド 1 の特性に与え る影響が極めて小さいため問題はない。 言い換える と、 補助 ヨーク 1 0 の外径寸法は、 上述 した各例に限定される もので もない。

また、 上述した第 1 の例では、 補助ヨーク 1 0 が絶縁層 7 に埋め込み形成されるため、 磁気ヘッ ド 1 の対向面 1 2 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 1 4 Aに示すよ う に補助ヨーク 1 0 の寸法が対向面 1 2 の 全面をカバーしない場合、 対向面 1 2 と の間に補助ヨーク 1 0 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 1 4 B に示すよ う に、 非磁性材料 2 4 をその凹部に被着 して前記の段差を解消する こ とが可能 である。

更に、 磁気ヘッ ド 1 の浮上特性や磨耗等の観点から、 捕助 ヨーク 1 0 に対して最適になる よ う に上記非磁性材料 2 4 の 寸法、 位置を決める こ とができ る。

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 1 0 を磁気へッ ド 1 の対向面 1 2 に被着形成するため、 補助ヨーク 1 0 の膜厚を例えば 2 0 0 n m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 1 0 と 主磁極 4 の先端と を同時に形成可能なため、 主磁極 4 と捕助 ヨーク 1 0 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 1 0 との間の位置あわせ精 度が緩和される特徴も有する。

図 1 2 Aおよび図 1 2 Bで説明 した第 3 の例によ り製造し た補助ヨーク 1 0 を有する磁気へッ 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 1 5 に示す。 これによ る と、 補助ョ ーク 1 0 を持たない以外は全く 同 じ構造の従来型磁気へッ ド (補助ヨーク厚み 0 ) と比較して、 補助ヨ ーク 1 0 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。

次に、 この発明の第 2 の実施の形態に係る磁気へッ ド 3 0 について、 図 1 6 および図 1 7 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。

本実施の形態の磁気へッ ド 3 0 は、 図示 しない磁気ディ ス ク に対向する対向面 1 2 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 、 この磁気へ ッ ド 3 0 の対向面 1 2 は、 基板 2 と略平行な面と なる。

こ の磁気ヘッ ド 3 0 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 1 2 に、 補助 ヨーク 1 0 をさ らに堆積した所謂水平型 （プ レーナ一） 薄膜単磁極磁気へッ ドである。 補助ヨーク 1 0 は、 主磁極 4 と の間に隙間を形成するための開 口部 2 0 を有し、 その表面が、 主磁極 4 の先端面 4 a 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。

捕助ヨーク 1 0 を形成する方法と して、 例えば、 図 1 6 に 示すよ う に、 予め補助ヨーク 1 0 と同 じ形状の溝を対向面 1 2 に形成した後、 補助ヨーク 1 0 を形成する方法と、 図 1 7 に示すよ う に、 対向面 1 2上に主磁極 4 の先端面 4 a の領域 も含めて磁性薄膜を成膜して補助ヨーク 1 0 を形成する方法 とがある。 捕助ヨーク 1 0 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。

補助ヨーク 1 0 を形成した後、 必要に応 じて、 補助ヨーク 1 0 の作る膜厚方向段差の解消、 磁気ヘッ ド 3 0 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 D L Cな どの保護膜が形成される。

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、 第 1 の実施の形態で説明 したよ う な補助ヨーク形成前の研磨工程 が不要と な り 、 堆積プロセス中に同時に捕助ヨーク 1 0 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。

次に、 この発明の第 3 の実施の形態に係る磁気へッ ド 4 0 について、 図 1 8 および図 1 9 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 用の磁気へッ ドに本発明を適用 した場合について説明する。

この磁気へッ ド 4 0 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 4 8 を介 して （異方性、 巨大、 ト ンネ ル） 磁気抵抗効果素子 4 6 に導く 従来構造の磁気抵抗効果型 薄膜磁気へッ ドの対向面 5 2 に、 補助 ヨーク 5 0 を配置 した 構造を有する。 こ の磁気ヘッ ド 4 0 は、 図 1 8 に示すよ う に、 磁気ヨーク 4 8 と磁気抵抗効果素子 4 6 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 5 2 が、 磁気ヨーク 4 8 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 5 2 に、 磁気ヨーク 4 8 の先端部 4 8 a、 4 8 b と の間 こ隙間を介 して、 磁気ヨーク 4 8 の先端面と 同一平面上 に磁†生薄膜からなる補助ヨーク 5 0 が形成される。

捕助 ヨ ーク 5 0 を形成する際、 図 1 8 に示すよ う に、 予め、 補助 ヨ ーク 5 0 と 同 じ形状の溝を対向面 5 2 に形成した後、 補助 ヨ ーク 5 0 を形成する方法と、 図 1 9 に示すよ う に、 対 向面 5 2 上に磁気ヨーク 4 8 の先端面領域も含めて磁性薄膜 を製膜して補助 ヨーク 5 0 を形成する方法と がある。 こ こで も、 補助 ヨ ーク 5 0 の製造方法については説明を省略する。 こ の後、 必要に応 じて、 捕助ヨーク 5 0 の作る膜厚方向段 差の角罕消、 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 D L Cな どの保護膜が形 成さ れる。

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、 3 0 に関 して記録磁界の急峻化を実現する磁 極構造は、 記録用の単磁極へッ ドの主磁極 4 を再生用ヨーク 型磁気抵抗効果へッ ドの磁気ヨーク 4 8 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 4 8 の先端部の トラ ッ ク 幅方向側面に存在する捕助ヨーク 5 0 は、 磁気的シ - J 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 4 8 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 4 8 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 5 0 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。

従って、 磁気ヨーク 4 8 の先端部の周囲全てを比較的狭い 分離長で隔てて取り 囲むよ う に補助ヨーク 5 0の開口部 5 0 a 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。

次に、 この発明の第 4の実施の形態に係る磁気ヘッ ド 6 0 について、 図 2 0および図 2 1 を参照 して説明する。 この磁 気ヘッ ド 6 0 は、 上述したプレーナ一構造を有する記録用の 磁気へッ ドと 同様に、 図示 しない磁気ディ スクに対向する対 向面 6 1 に垂直な方向に複数層の薄膜が堆積されて製造され る。

この磁気ヘッ ド 6 0 は、 図 2 0 に示すよ う に、 基板 6 2上 に （異方性、 巨大、 ト ンネル） 磁気抵抗効果素子 6 3、 磁気 ヨーク 6 4 a、 6 4 b、 絶縁層 6 5 を堆積し、 この堆積物が 磁気ディ スク に対向する対向面 6 1 に、 磁気ヨーク 6 4 a、 6 4 b と の間に隙間を介して、 磁気ヨーク 6 4の先端面と 同 一平面上に磁性薄膜からなる補助 ヨーク 6 6 を形成する こ と によ り 製造される。

補助ヨーク 6 6 を形成する方法と して、 図 2 0 に示すよ う に、 予め、 補助ヨーク 6 6 と 同 じ形状の溝を対向面 6 1 に形 成した後、 補助ヨーク 6 6 を形成する方法と、 図 2 1 に示す よ う に、 対向面 6 1 上に磁気ヨーク 6 4 の先端面領域も含め て磁性薄膜を成膜して補助ヨーク 6 6 を形成する方法と があ る。 この後、 必要に応じて、 捕助ヨーク 6 6 の作る膜厚方向 段差の解消、 磁気へッ ド 6 0 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 D L Cなどの保護膜を形 成する。

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ェ 程が不要と な り 、 各層を堆積するプロセス中に補助ヨーク 6 6 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。

次に、 この発明の第 5 の実施の形態に係る磁気へッ ド 7 0 について、 図 2 2 を参照 して説明する。 この磁気ヘッ ド 7 0 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へッ ド 4 0 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 7 0 は、 磁気ディ ス ク に対する情報の記録および再生を行な う記録再生用へッ ドである。

この磁気ヘッ ド 7 0 を製造する場合、 上述した第 3 の実施 の形態の磁気へッ ド 4 0 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 の実施の形態の磁気へッ ド 1 を作 製する。 各磁気ヘッ ド 1 、 4 0 の詳細な製造方法については 説明を省略する。

本実施の形態では、 2つの磁気ヘッ ド 1 、 4 0 の補助ョー ク 1 0、 5 0 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 1 2 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ユングを施すこ と で、 記 録用の磁気へッ ド 1 と再生用の磁気へッ ド 4 0 の捕助 ヨ ーク 1 0 、 5 0 を同時に一括して形成する。 補助ヨーク 1 0 、 5 0 の製造方法についても こ こでは説明を省略する。

以上のよ う に、 本実施の形態による と、 記録用の磁気へッ ド 1 の補助ヨーク 1 0 と再生用の磁気へッ ド 4 0 の捕助ョー ク 5 0 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 る記録用の磁気へッ 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 の磁気へッ ドを提供でき る。

次に、 この発明の第 6 の実施の形態に係る磁気へッ ド 8 0 について、 図 2 3 を参照 して説明する。 この磁気ヘッ ド 8 0 は、 上述 した第 2 の実施の形態の磁気へッ ド 3 0 と上述 した 第 4 の実施の形態の磁気へッ ド 6 0 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 8 0 も、 記録 再生へッ ドである。

この磁気ヘッ ド 8 0 を製造する場合、 2 つの磁気ヘッ ド 3 0、 6 0 を同時並行して製造する。 この磁気ヘッ ド 8 0 も、 上述 した第 5 の実施の形態の磁気ヘッ ド 7 0 と 同様に、 補助 ヨーク 1 0 、 6 6 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、 補助ョーク を形成する前の研磨工程が不要になる こ と に加え て、 補助ヨーク 1 0 、 6 6 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。

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。

産業上の利用可能性

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。

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へッ 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。

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。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 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³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 対向面に形成された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。

2 . 上記補助ヨーク は、 上記主磁極の先端および上記リ タ ーンパス ヨーク の先端と上記対向面で面一に形成されている こ と を特徴とする請求項 1 に記載の薄膜磁気へッ ド。

3 . 上記捕助ヨーク の膜厚が 5 n m〜 2 0 0 n mであ り 、 上記主磁極と補助ヨーク との間の隙間が 1 0 n m〜 .2 0 0 n mである こ と を特徴とする請求項 1 に記載の薄膜磁気へッ ド。

4 . 上記捕助ヨーク 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 または 3 に記載の薄膜磁気 へ ッ ド

5 . 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 または 2 に記載の薄膜磁気へッ ド。

6 . 上記捕助 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 に記載の薄膜磁気へッ ド。

7 . 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、

上記磁気ヨーク の先端に所定の隙間を介して非接触状態で 上記対向面に形成された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へッ ド。

8 . 上記補助ヨーク は、 上記磁気ヨ ークの先端と上記対向 面で面一に形成されている こ と を特徴とする請求項 7 に記載 の薄膜磁気へッ ド。

9 . 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 7 または 8 に記載の薄膜磁気へッ ド。

1 0 . 請求項 1 に記載の薄膜磁気へッ ドと請求項 7 に記載 の薄膜磁気へッ ドを同一基板上に一括 して形成 したこ と を特 徴とする薄膜磁気へッ ド。 -- 1 1 . 請求項 1 に記載の薄膜磁気ヘッ ドの補助ヨーク 、 お よび請求項 7 に記載の薄膜磁気へッ ドの補助 ョ ーク は、 上記 基板と略平行に同時に設け られる こ と を特徴と する請求項 1 0 に記載の薄膜磁気へッ ド。

1 2 . 磁性薄膜からなる主磁極、 磁性薄膜か らなる リ タ一 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沿った端面を 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ェ 程と、

上記主磁極に所定の隙間を介して非接触状態で上記対向面 と面一に延びた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、

を備えている こ と を特徴とする薄膜磁気へッ ドの製造方法。

1 3 . 上記補助ヨーク形成工程は、

上記研磨工程で形成した上記対向面上に磁性薄膜を形成す る工程と 、

該磁性薄膜に上記隙間を形成する工程と、

をさ らに備えている こ と を特徴とする請求項 1 2 に記載の 薄膜磁気へッ ドの製造方法。

1 4 . 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 1 2 または 1 3 に記載の薄膜磁気へッ ドの製造方法。

1 5 . 上記補助ヨークの膜厚が 5 n m〜 2 0 0 n mであ り 、 上記主磁極と補助ヨーク と の間の隙間が 1 0 n m〜 2 0 0 n mである こ と を特徴とする請求項 1 2 に記載の薄膜磁気へッ ドの製造方法。

1 6 . 主磁極、 リ ター ンパス ヨーク、 およびコィノレを絶縁 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、 上記主磁極に所定の隙間を介 して 非接触状態で該対向面と面一に延びた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捕助ョ ーク形成工程と、

を備えている こ と を特徴とする薄膜磁気へッ ドの製造方法。 1 7 . 上記補助ヨーク形成工程は、

上記対向面上に磁性薄膜を堆積する工程と、

該磁性薄膜に上記隙間を形成する工程と、

をさ らに備えている こ と を特徴とする請求項 1 6 に記載の 薄膜磁気へッ ドの製造方法。

1 8 . 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 1 6 または 1 7 に記載の薄膜磁気へッ ドの製造方法。

1 9 . 上記補助ヨーク の膜厚；^ 5 n m〜 2 0 0 n mであ り 、 上記主磁極と捕助ヨーク と の間の隙間が 1 0 n m〜 2 0 0 n mである こ と を特徴とする請求項 1 6 に記載の薄膜磁気へッ ドの製造方法。