(57)【要約】【課題】高い耐食性、素子通電時信頼性、高周波発振効率、強い高周波磁界を有するＳＴＯ、ＳＴＯセンサ素子、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッド、及び該磁気ヘッドを搭載した大容量、高信頼磁気記憶装置を提供する。【解決手段】下地層、下地層の上に設けられた第１の磁性層、第１の磁性層の上に設けられた非磁性中間層、非磁性中間層の上に設けられた第２の磁性層を有するＳＴＯにおいて、非磁性中間層を、Ｃｕ，Ａｇ及びＡｕからなる第１の群から選ばれた少なくとも１種の元素を５０ａｔ％以上含む非磁性合金で構成する。更に、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒからなる第２の群から選ばれ、第１の群の元素とは重複しない少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上含ませる。【選択図】図４
2014049145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直磁気記録媒体に情報を記録するための記録磁界を発生する記録磁極と、
前記記録磁極と隣接して設けられた高周波磁界発振素子とを備え、
前記高周波磁界発振素子は、下地層と、前記下地層の上に設けられた第１の磁性層と、前記第１の磁性層の上に設けられた非磁性中間層と、前記非磁性中間層の上に設けられた第２の磁性層とを有し、
前記非磁性中間層は、Ｃｕ，Ａｇ及びＡｕからなる第１の群から選ばれた少なくとも１種の元素を５０ａｔ％以上含む非磁性合金からなることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
前記非磁性中間層は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒからなる第２の群から選ばれ、前記第１の群の元素とは重複しない少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上含むことを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
前記非磁性中間層は、前記第１の群から選ばれた元素を２種以上含むことを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項４】
請求項２記載のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層の少なくとも一層がホイスラー合金からなることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項５】
請求項２記載のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層の少なくとも一層が、下記(a)の磁性薄膜と下記(b)の磁性薄膜を少なくともそれぞれ２層積層した磁性人工格子薄膜であることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド。
(a)Ｃｏに０．１ａｔ％以上２０ａｔ％以下のＦｅを添加したＣｏＦｅ合金薄膜、もしくは当該ＣｏＦｅ磁性合金を少なくとも５０％以上と、Ｃｕを除いた前記第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、単独で２５ａｔ％以下含む磁性合金薄膜
(b)Ｆｅに０．１ａｔ％以上７０ａｔ％以下のＣｏを添加したＦｅＣｏ磁性合金薄膜、もしくは当該ＦｅＣｏ磁性合金を少なくとも５０ａｔ％以上含み、Ｃｕを除いた前記第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、単独で２５ａｔ％以下含む磁性合金薄膜
【請求項６】
請求項１記載のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
前記下地層が、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒからなる第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を５０ａｔ％以上含み、それと重複しない少なくとも１元素を０．１ａｔ％以上含むことを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項７】
請求項２記載のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
前記第２の磁性層に接し、非磁性中間層と反対側にキャップ層を有し、
前記キャップ層は、前記第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を５０ａｔ％以上含み、それと重複しない少なくとも１元素を更に０．１ａｔ％以上含む薄膜であることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項８】
請求項１記載のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
前記第１の磁性層と第２の磁性層の一方は膜面に垂直方向に磁気異方性軸を有するスピン注入層、他方は実効的に膜面内に磁化容易面を有する高周波磁界発生層であり、
前記高周波磁界発生層から前記スピン注入層側に電流を流すことを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項９】
垂直磁気記録媒体に情報を記録するための記録磁界を発生する記録磁極と、
前記記録磁極と隣接して設けられた高周波磁界発振素子とを備え、
前記高周波磁界発振素子は、下地層と、前記下地層の上に設けられた第１の磁性層と、前記第１の磁性層の上に設けられた非磁性中間層と、前記非磁性中間層の上に設けられた第２の磁性層とを有し、
前記非磁性中間層は、隣接する前記第１の磁性層及び第２の磁性層との格子定数のミスマッチが４％以下であることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
請求項９記載のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、
前記格子定数のミスマッチが１．５％以下であることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
請求項９記載のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、前記下地層と前記第１の磁性層との格子定数のミスマッチが４％以下であることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１２】
垂直磁気記録媒体に情報を記録するための記録ヘッドと、一対の磁気シールド層の間に配置された磁気再生素子を備える再生ヘッドとを有し、
前記磁気再生素子は、下地層と、前記下地層の上に設けられた第１の磁性層と、前記第１の磁性層の上に設けられた非磁性中間層と、前記非磁性中間層の上に設けられた第２の磁性層とを有し、
前記非磁性中間層は、Ｃｕ，Ａｇ及びＡｕからなる第１の群から選ばれた少なくとも１種の元素を少なくとも５０ａｔ％以上含む非磁性合金からなることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッド。
【請求項１３】
請求項１２記載のマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドにおいて、
前記非磁性中間層は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒからなる第２の群から選ばれ、前記第１の群の元素とは重複しない少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上含む非磁性合金からなることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッド。
【請求項１４】
請求項１２記載のマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドにおいて、
前記非磁性中間層は、前記第１の群から選ばれた元素を２種以上含むことを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッド。
【請求項１５】
請求項１２記載のマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドにおいて、
前記前記非磁性中間層は、それに隣接する前記第１の磁性層及び前記第２の磁性層との格子定数のミスマッチが４％以下であることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッド。
【請求項１６】
請求項１２記載のマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドにおいて、
前記第１の磁性層及び第２の磁性層の少なくとも一層がホイスラー合金であること、又は下記(1)の磁性薄膜と下記(２)の磁性薄膜を少なくともそれぞれ２層積層した磁性人工格子薄膜であることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッド。
(1)Ｃｏに０．１ａｔ％以上２０ａｔ％以下のＦｅを添加したＣｏＦｅ合金薄膜、もしくは当該ＣｏＦｅ合金を少なくとも５０％以上とＣｕを除いた前記第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、単独で２５ａｔ％以下含む磁性合金薄膜
(2)Ｆｅに０.１ａｔ％以上７０ａｔ％以下のＣｏを添加したＦｅＣｏ合金薄膜、もしくは当該ＦｅＣｏ合金を少なくとも５０ａｔ％以上含み、Ｃｕを除いた前記第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、単独で２５ａｔ％以下含む磁性合金薄膜
【請求項１７】
請求項１２記載のマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドにおいて、
前記非磁性中間層が、トンネルバリア層と非磁性合金層とで構成されていることを特徴とする前記高周波発振素子もしくは前記磁気再生素子。
【請求項１８】
請求項１６記載のマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドにおいて、
前記磁気再生素子は、前記一対の磁気シールド層の素子高さ方向奥側に配置されていることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッド。
【請求項１９】
垂直磁気記録媒体と、
前記垂直磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、
前記垂直磁気記録媒体に対して情報の記録再生を行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記垂直磁気記録媒体に対して位置決めするヘッド駆動部と、
前記磁気ヘッドの動作を制御・処理する処理部とを備え、
前記磁気ヘッドは、
記録磁界を発生する記録磁極と、
前記記録磁極と隣接して設けられた高周波磁界発振素子とを備え、
前記高周波磁界発振素子は、下地層と、前記下地層の上に設けられた第１の磁性層と、前記第１の磁性層の上に設けられた非磁性中間層と、前記非磁性中間層の上に設けられた第２の磁性層とを有し、
前記非磁性中間層は、Ｃｕ，Ａｇ及びＡｕからなる第１の群から選ばれた少なくとも１種の元素を５０ａｔ％以上含む非磁性合金からなる
ことを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の磁気記憶装置において、
前記非磁性中間層は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒからなる第２の群から選ばれ、前記第１の群の元素とは重複しない少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上含むことを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項２１】
請求項１９記載の磁気記憶装置において、
前記下地層が、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒからなる第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を５０ａｔ％以上含み、それと重複しない少なくとも１元素を０．１ａｔ％以上含むことを特徴とする磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い耐食性及び素子通電時信頼性を有するＳＴＯセンサ素子、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッド、及び該磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネット環境の進化、クラウドコンピューティングの浸透などによるデータセンタの増設などにより、生成される情報量が近年急増している。記録密度が最も高く、ビットコストに優れた磁気ディスク装置（ＨＤＤ）などの磁気記憶装置が“ビッグデータ時代”のストレージの主役であることは間違いない。このためには、磁気記憶装置の大容量化と、それを支える高記録密度化が必須である。
【０００３】
新たな高記録密度化磁気記録技術として、マイクロ波帯の高周波磁界を磁気記録媒体に印加して媒体磁化の歳差運動を励起し、スウィッチング磁界を下げながら磁気異方性の大きな垂直磁気記録媒体に磁気記録を行うマイクロ波アシスト磁気記録方式（ＭＡＭＲ：Microwave Assisted Magnetic Recording）が提案されている。近年、直流電源に駆動されてスピン注入層から注入されるスピンのスピントルクによって、高周波磁界発生層（ＦＧＬ：Field Generation Layer）のスピンを高速回転して高周波磁界を発生する、スピントロニクス技術を応用した実用的な微小構造のスピントルク型高周波発振素子（ＳＴＯ：Spin Torque Oscillator）が特許文献１などで提案された。ここで、スピン注入層とＦＧＬは、例えば、Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｒｕ等の貴金属、もしくはＣｒ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｗ等の非磁性遷移金属からなる導電性中間層を介して積層される（特許文献２）。また特許文献３には、数原子層レベルの膜厚のＣｏ，Ｎｉ層を、基板上にＣｏ層の厚さよりもＮｉ層の厚さが大きくなるように積層した［Ｃｏ／Ｎｉ］磁性人工格子からなるスピン注入層の下地として、下部Ｔａ層とその上に形成されｆｃｃ［１１１］結晶構造又はｈｃｐ［００１］結晶構造を有する金属層を含む複合シード層を用いるマイクロ波アシスト記録用スピントロニクス素子が開示されている。
【０００４】
さらに特許文献４では、高周波磁界発振素子から、磁化反転させたい磁気記録媒体の磁化の歳差運動方向と同じ方向に回転する高周波磁界（円偏光磁界）を、記録磁界極性に応じて発生させることで磁化反転をさらに効率よく誘起する方法も開示され、マイクロ波アシスト磁気記録方式を実用化すべく研究開発が活発になっている。
【０００５】
また再生素子においても、スピントルク効果による発振周波数が外部磁界の大きさに依存して変化する現象を利用して、周波数変化を検出することで、磁気記録媒体からの記録磁化状態を、微細化による磁気的熱雑音によるＳ／Ｎ低下を低減して検出するＳＴＯセンサが提案されている。例えば、特許文献５には、高周波発振素子と、その発振をロックするためにその発振周波数に近い周波数で発振する第２の発振素子をその近傍に備えるＳＴＯセンサにおいて、高周波発振層の膜面に対して垂直に通電した時に、高周波発振素子及び第２の発振素子の両端に発生する高周波発振信号を取得する再生素子が提案され、また特許文献６には、磁化自由層（フリー層）を非磁性層を介して積層するＳＴＯセンサが提案されている。さらに特許文献７には、非磁性中間層を介して、面内磁化容易軸を有しそれらが互いに直交する２層の磁性膜を積層するＳＴＯセンサも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７６１６４１２号明細書
【特許文献２】特開２００９−７０５４１号公報
【特許文献３】特開２０１１−３８６９号公報
【特許文献４】特許第４２５５８６９号公報
【特許文献５】特許第４７９９３４８号公報
【特許文献６】特許第４８３６５５３号公報
【特許文献７】米国特許公開２０１１／０００７４３１Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現状の垂直磁気記録方式において高記録密度化、大容量化を目指し、垂直磁気記録媒体の一層の高異方性エネルギー化、高保磁力化と、それに記録可能な主磁極・シールド型磁気ヘッドの記録磁界強度の改善が進んでいる。しかし記録密度が５００ｋＴＰＩ、１Ｔｂ／ｉｎ2に近づくと、現状方式では狭トラック磁気記録を行なう上で実用上の限界があった。
【０００８】
そこでこの問題を解決するため、本発明者らは次世代の磁気記録ヘッドとして期待されるマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドについて、その構造、構成材料や磁気ヘッド製造工程に関し鋭意検討を行なった。その結果、結晶格子の軸対称性が高く磁化の高速回転が容易なＣｏ基磁性材料による磁性人工格子、もしくはスピン分極率が高く、キュリー温度が室温以上のハーフメタルであるＣｏ基のホイスラー合金をスピン注入層と高周波磁界発生層に用いることが好ましいことが明らかになった。特にＳＴＯを記録磁極のギャップ内に設けるインギャップ型ＳＴＯにおいては、１０ｋＯｅ程度のギャップ内の記録磁界でスピン注入層と高周波磁界発生層の磁化が反転する事が望ましく、上記のＣｏ基磁性材料はこれに適した磁気特性、保磁力を容易に具備できるために特に好ましいと考えられることがわかった。
【０００９】
そこで実際に、ＣｏとＮｉを用いた［Ｃｏ／Ｎｉ］磁性人工格子やＣｏ基のホイスラー合金と、特許文献２記載のＣｕ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｒｕ等の貴金属もしくはＣｒ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｗ等の非磁性遷移金属からなる導電性中間層を用いてＳＴＯ及びマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを試作し、その特性を総合的に評価した。ここで［Ａ／Ｂ］は、ＡとＢの磁性人工格子を表わす。その結果、非磁性中間層材料としてＣｕやＡｇを用いた場合にはＳＴＯの発振効率が高く、マイクロ波アシスト性能も良好であるが、磁気ヘッドが腐食しやすく、ＳＴＯを駆動する上で必要な１０8ないし１０9Ａ／ｃｍ2程度と高い電流密度の通電時に、ＳＴＯ駆動時間と共にエレクトロマイグレーションによって信頼性が劣化するという課題があることが明らかになった。一方、スピン透過率の高いＡｕや、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ等の貴金属やＣｒ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｗ等の非磁性遷移金属の場合には、耐食性の観点では特性が大きく改善されるものの、ＳＴＯの発振効率、マイクロ波アシスト効果が低く、特に貴金属ではＣｕ，Ａｇと同様に通電信頼性が低いという問題があることが判明した。また下地層、キャップ層についても同様の問題があった。
【００１０】
一般に、特性改善のために新たな元素を添加することがよく行なわれてきた。しかし、ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）ヘッドなどの従来技術においては、ＳＴＯとほぼ同じ構造でしかも同じく１０8ないし１０9Ａ／ｃｍ2程度と高い電流密度を通電する構造であるにも関わらず、Ｃｕ中間層を介して２層の磁性膜を積層するという比較的単純な構造が用いられていた。これは、（１）磁性層がＮｉＦｅ薄膜などであり、磁性人工格子やＣｏ基のホイスラー合金を用いようとする本発明に比べ、エレクトロマイグレーションに対する耐性が元来高い、（２）ＧＭＲ効果のように磁性層と導電性中間層の界面でのスピンの散乱現象を利用するスピントロニクス素子においては、元素を添加することで欠陥やスピン電子の散乱が助長され、再生特性が劣化することはあっても、改善される事はなかったために、中間層に元素を添加し合金化して改善を図ろうとする検討はほとんど行なわれていなかった。
【００１１】
しかし、ＳＴＯにおいては磁性人工格子やＣｏ基のホイスラー合金といった、これまで実用化されたことの無い材料を使いこなすことが必要で、本発明において、中間層の合金化についてもあえて検討することとした。そこでまず、ＳＴＯの発振効率、マイクロ波アシストヘッドの特性が中間層材料や下地層に依存する原因の解明を行なった。
【００１２】
まず磁気特性に関し、下地層の効果についてＣｏ基合金薄膜についてＣｏＣｒを例に系統的な検討を行なった。図１にその結果を示す。すなわち、ガラス基板上で組成を適正化したＣｏＣｒ合金垂直磁気薄膜に対して、ＴｉにＣｒを添加した下地層を介して磁性膜を製膜すると、Ｃｒ添加量２０ａｔ％程度でＣｏＣｒ膜の垂直配向度が大きく改善され（面内角型比が低下）、下地にさらにＣｒを添加すると面内配向度が高まり（面内角型比が向上）、８０ａｔ％程度で最大となる。この原因を明らかにするために、ＴｉＣｒ合金薄膜、ＣｏＣｒ薄膜の組織をＸ線回折、透過型電子顕微鏡などによって分析した結果、Ｔｉは、ＣｏやＣｏＣｒ合金と同様に六方晶系ｈｃｐの結晶構造をしているが、その金属原子半径がＣｏやＣｏＣｒよりも大きく、ＣｏやＣｏＣｒ合金との格子整合性が低いため、ｃ軸配向するＴｉ薄膜の上にはＣｏＣｒ薄膜はヘテロエピタキシャル成長し難いことが確認された。このためＴｉ薄膜の上には、ＣｏＣｒのｃ軸がきれいにヘテロエピタキシャル成長せず、また格子欠陥も生じるため、ＣｏＣｒ結晶粒の結晶性、垂直配向性が劣化し、その面内残留磁化Ｍｒが大きくなる。ところが、Ｔｉに固溶しにくく、金属原子半径も小さなＣｒを添加すると、ｃ軸配向したＴｉＣｒ結晶粒だけが成長するようになり、しかもその格子定数が小さくなり、ＣｏＣｒの格子定数と等しくなる（格子整合性の高い）Ｃｒ２０ａｔ％近傍の組成でＣｏＣｒがヘテロエピタキシャル成長して垂直配向性が改善され、その面内残留磁化Ｍｒが最も小さくなる。一方、ＣｒにＴｉを２０ａｔ％程度添加すると、ＣｒＴｉ合金下地膜の結晶粒の面内配向性が向上すると共にＣｏＣｒとの格子定数の整合性も高まり、ＣｏＣｒがより面内に配向し易く、面内残留磁化Ｍｒが最大となることも確認された。
【００１３】
原子層レベルのＣｏ基合金極薄磁性膜と極薄中間層との積層体である磁性人工格子についても同様の検討を行った。その結果、磁性薄膜の膜厚を数原子層程度に薄くすることにより、Ｃｏ基合金薄膜はｆｃｃ配向し、さらにその格子間隔（格子ひずみ）がより変化し易くなり、下地膜の結晶格子と整合してその原子間隔が０．３８ｎｍよりも大きくなると、中間層との界面で垂直磁気異方性が発現し、原子間隔の広がりと共にＣｏ基磁性膜全体として垂直磁気異方性が大きくなることも確認された。逆に０．３８ｎｍよりも原子間隔が小さくなると、界面で面内磁気異方性が発現した。
【００１４】
以上の結果から、Ｃｏ基磁性合金材料は磁性層の組成を最適化しても、下地材料や中間層との格子定数の整合性が低いと、その結晶成長、結晶配向性が乱れやすく、格子欠陥が生じやすくなるだけでなく、磁気異方性、磁気特性が劣化し、当初設計したマイクロ波の発振に必要な磁気特性が得られない、ということが判明した。すなわち、格子定数の整合性を確保する事が極めて重要な課題であることが明らかになった。
【００１５】
上記金属元素の格子定数の整合性については、図１で説明したように、格子定数の異なる第２の元素をその結晶構造や固溶性を考慮して添加することで対応でき、これらにより添加元素を注意深く選定すれば磁気特性、耐食性を改善できると考えられる。一方、ＳＴＯの発振効率に影響を与えるＳＴＯへのスピン注入効率や、ＳＴＯの通電信頼性などの電気的特性に関しては前記のように合金化に伴う高周波発振出力や周波数の劣化が懸念される。そこで、本発明において、磁性膜との格子整合性が向上することによるその膜質、結晶性の向上と、これに伴う電気特性の向上や下地層やキャップ層も同時にその性能を改善することで、スピン散乱長やエレクトロマイグレーション耐力をＳＴＯ全体として調整することとした。
【００１６】
本発明の目的は、ＳＴＯにおいて、非磁性中間層さらには下地膜及びキャップ層材料に新たな元素を添加して合金化することにより、高い格子整合性、耐食性、通電信頼性、適切なスピン散乱長、高いスピン注入効率を実現し、高い高周波発振効率を実現することにある。これにより、強い高周波磁界を高い信頼性で発生できるマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを提供するとともに、さらにこれらを用いた高い記録密度を有する大容量磁気記憶装置を高い製造歩留りで提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明では、ＳＴＯのスピン注入層と高周波磁界発生層の間に挟まれた非磁性中間層をＣｕ，Ａｇ及びＡｕからなる第１の群から選ばれた少なくとも１種の元素を５０ａｔ％以上含む非磁性合金から構成する。非磁性中間層は、更に好ましくは、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒからなる第２の群から選ばれ、第１の群の元素とは重複しない少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上含む。非磁性中間層とスピン注入層及び高周波磁界発生層との格子定数のミスマッチは４％以下、より望ましくは１．５％以下である。
【００１８】
また、ＳＴＯの下地層を、前記第２の群からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を５０ａｔ％以上含み、それと重複しない少なくとも１元素を更に０．１ａｔ％以上含む合金で構成する。下地層と下地層に隣接する磁性層との格子定数のミスマッチは４％以下である。
磁気再生素子として用いられるＳＴＯに対しても、上記条件を適用する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、長時間の高電流密度及び腐食性環境下においても高い信頼性を有し、発振効率の高いＳＴＯ素子、記録再生特性に優れたマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッド、及び、高保磁力の垂直磁気垂直磁気記録媒体に対しても優れた記録再生が可能な大容量・高信頼性の磁気記憶装置を、高い信頼性及び製造歩留りで提供することができる。
上記した以外の、課題、構成、手段及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ＣｏＣｒ合金薄膜に対してＴｉＣｒ下地層が及ぼす影響を示す図。
【図２】マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと垂直磁気記録媒体の例を示す概念図。
【図３】非磁性中間層の耐食性における添加物組成依存性を示す図。
【図４】マイクロ波アシスト効果（相対出力）と格子不整合性の関係を示す図。
【図５】磁性薄膜の耐食性における添加物膜組成依存性を示す図。
【図６】Ｃｏ基合金の異方性磁界Ｈｋと添加物の効果を示す図。
【図７】［Ｃｏ基合金／Ｎｉ基合金］におけるＣｏ基合金、Ｎｉ基合金比と異方性磁界Ｈｋとの関係を示す図。
【図８】マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの記録ギャップ近傍の構造例を示す図。
【図９】マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの記録ギャップ近傍の構造例を示す図。
【図１０】ＳＴＯの断面模式図。
【図１１】マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの記録ギャップ近傍の構造例を示す図。
【図１２】ＳＴＯの断面模式図。
【図１３】マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと垂直磁気記録媒体の例を示す概念図。
【図１４】（ａ）はＡＢＳ面から見た構造を示す図、（ｂ）は磁気ヘッド記録ギャップ近傍の断面図。
【図１５】ＳＴＯ型磁気センサの断面模式図。
【図１６】ＳＴＯ型磁気センサの断面模式図。
【図１７】ＳＴＯ型磁気センサを搭載した引き込み型再生ヘッドの概念図。
【図１８】磁気記憶装置の構成例を示す概念図。
【図１９】ＭＷＷの評価結果の一例を示す図。
【図２０】ＭＲＷの評価結果の一例を示す図。
【図２１】オフトラック特性（ＯＴＣ）の評価結果の一例を示す図。
【図２２】ＭＣＷ（７４７曲線）の評価結果の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２２】
［実施例１］
（マイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッド）
本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドは、図２に示すように、垂直磁気記録媒体３０上をクリアランス０１で矢印１００方向に走行するスライダ５０上に形成された、再生ヘッド部１０、記録ヘッド部２０、及びクリアランス制御用の熱膨張素子部（ＴＦＣ）０２などから構成される。
【００２３】
スライダ５０は、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣセラミックスなどからなり、磁気ヘッド磁極部の浮上量が磁気記録媒体全周に亘って５〜１０ｎｍ程度になるように、そのＡＢＳ面に負圧が発生するようにエッチング加工したもので、素子駆動用配線を有するサスペンションに搭載され、ＨＧＡ（Head Gimbal Assembly）として磁気記憶装置に組み込まれる。なお、本実施例では、スライダを０．８５ｍｍ×０．７ｍｍ×０．２３ｍｍ程度のフェムト型としたが、用途に応じてその高さを０．２ｍｍ程度とした薄型フェムト型や、その長さを１ｍｍ程度としたロングフェムト型などとしてもよい。本実施例では、磁気記録再生ヘッドは再生ヘッド部１０が先頭で記録ヘッド部２０が後方になる向きに磁気記録媒体３０が相対的に移動する構成としているが、逆構成であったとしてもよい。
【００２４】
クリアランス制御用のＴＦＣ０２は、ＮｉＣｒ，Ｗなどの高比抵抗、高熱膨張材料からなり、アルミナ膜などで絶縁した５０〜１５０Ω程度の発熱抵抗体薄膜で構成され、記録ヘッド部２０、再生ヘッド部１０と垂直磁気記録媒体３０とのクリアランスを０．５〜２ｎｍ程度に調整するものである。ＴＦＣは２ヶ所以上に設けてもよく、この場合、それぞれの配線接続は独立でも直列でもよい。なお、投入電力入力用の配線は省略した。ヘッド保護層５１はＣＶＤＣ（Chemical Vapor Deposition Carbon）、ＦＣＡＣ（Filtered Cathodic Arc Carbon）などからなり、底面５２は磁気ヘッドの浮上面（ＡＢＳ：Air Baring Surface）である。なお、ヘッド保護層５１は無くてもよい。
【００２５】
（記録ヘッド部）
記録ヘッド部２０は、記録ギャップ２５内に設けられた高周波磁界発振素子部（ＳＴＯ）４０、記録ギャップ部２５で記録磁界２１及び強く均一なＳＴＯ発振制御磁界２６（以下、発振制御磁界）を発生するため、ＳＴＯよりも幅を広くした第１、第２の記録磁極２２，２４、記録磁極を励磁するためのコイル２３、ＳＴＯ駆動用電源４４などから構成される。ここで第１、第２の記録磁極２２，２４は、記録ギャップ部２５近傍で体積を大きく、磁気的に略対称なリング型構造とした。ＳＴＯの高周波磁界４７の回転方向、発振周波数などは、発振制御磁界２６などで制御される。本リング型磁極構造では、ＳＴＯ駆動磁界がＳＴＯ膜面に均一かつ垂直に入射するため、理想的な状態で滑らかに高周波磁界発生層（ＦＧＬ）の磁化が回転し、従来の主磁極・シールド型磁極構造に比べ、１０〜２０％強い高周波発振磁界が安定して得られ、特に好ましい。なお本構造では記録磁界が記録ギャップ部に集中しているため、磁気記録は記録ギャップで決まり、垂直磁気記録媒体が記録可能であれば、それに静止記録するとその記録跡（フットプリント）は略記録ギャップの形状となる。なおコイル２３は、Ｃｕ薄膜などを用いて第２の記録磁極２４を巻くように形成した例を示したが、記録磁極の後端部２７や第１の記録磁極２２などを周回するように形成してもよく、またさらに多層巻き線としてもよい。また記録ギャップ２５は、スパッタリング法やＣＶＤ法で製膜されるＡｌ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2膜などの非磁性薄膜で形成される。
【００２６】
記録ギャップ長ＧLは、ＳＴＯ４０の厚さ、記録ギャップ内のＳＴＯ発振制御磁界２６の均一性、強度、記録磁界２１の強度及び記録磁界勾配、トラック幅、ギャップデプスＧdなどを考慮して決めた。ギャップデプスＧdは記録磁極のトラック幅やギャップ長以上にすることが磁界の均一性の観点で好ましく、トレーリング側（ヘッド走行方向の後部）の第１の記録磁極２２のトラック幅を４０〜２５０ｎｍ、ギャップデプスを４０〜７００ｎｍ、ギャップ長を２０〜２００ｎｍとした。均一で強い記録ギャップ内磁界などを確保するため、ギャップ部近傍での各磁極の磁性層膜厚を４０ｎｍ〜３μｍとした。また、周波数応答を高めるために、ヨーク長ＹＬは短く、コイル巻き線数は小さいことが好ましく、ヨーク長を０．５〜１０μｍ、コイル巻き線数を２〜８とした。特に、サーバ、エンタプライズ用途などの高速転送対応磁気記憶装置の磁気ヘッドにおいては、ヨーク長を４μｍ以下とし、さらに必要に応じて比抵抗の高い磁性もしくは非磁性中間層を介して高飽和磁束磁性薄膜を積層する多層構造とするのが好ましい。
【００２７】
第１の記録磁極２２は、ＦｅＣｏＮｉ，ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ合金などの高飽和磁束軟磁性膜を、メッキ法、スパッタ法、イオンビームデポジション法などの薄膜形成プロセスで単層もしくは多層製膜したもので、記録素子の幅ＴWWは、目標とする記録磁界や記録密度に応じて設計して半導体プロセスで加工され、その大きさは３０ｎｍ〜２００ｎｍ程度である。記録ギャップ部近傍の磁極形状は、記録ギャップ面に対して平行かつ平坦な膜構造でも、ＳＴＯの周囲を囲った構造でもよい。なお、記録磁界強度を高めるために記録ギャップ部近傍には高飽和磁束材料を用い、その形状を記録ギャップ部に向かって絞り込むような構造とすることが特に好ましい。第２の記録磁極２４も第１の記録磁極２２と同様に、ＣｏＮｉＦｅ合金やＮｉＦｅ合金などの軟磁性合金薄膜で形成し、形状を制御した。
【００２８】
（ＳＴＯの構造）
ＳＴＯ４０は、ＣｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅなどの軟磁性合金、ＣｏＰｔ，ＣｏＣｒなどの硬磁性合金、Ｃｏ0.6Ｆｅ0.4などの負の垂直磁気異方性を有する磁性合金、ＣｏＭｎＧｅなどのホイスラー合金、あるいは［ＣｏＦｅ／Ｆｅ］、［ＣｏＮｉ／ＮｉＦｅ］などからなる磁性人工格子などからなる高周波磁界発生層（ＦＧＬ）４１、非磁性合金中間層４２、ＦＧＬにスピントルクを与えるためのスピン注入層４３、下地層４５、及びキャップ層４６などから構成される。ＳＴＯの駆動電源や電極部を模式的に符号４４で表したが、記録磁極２２，２４を、例えば記録ヘッド後端部２７で磁気的には結合し、電気的には絶縁せしめ、さらにギャップ部ではそれぞれをＳＴＯ側面と電気的に接続することで、記録磁極２２，２４に電極を兼用させてもよい。特別な場合を除き、ＳＴＯには駆動電源（電圧源もしくは電流源）４４により、スピン注入層側から直流電流を流し、ＦＧＬのマイクロ波発振を駆動する。図では定電流駆動を例としたが、定電圧駆動であれば電流密度を一定とできるので信頼性を確保する上で好ましい。
【００２９】
（ＳＴＯの非磁性中間層）
非磁性中間層４２については、ＳＴＯに高い高周波発振効率、耐食性、耐マイグレーション特性を与えるべく、その材料、組成を適正化すると共に、その膜厚を０．２〜４ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００３０】
ここで非磁性中間層の材料組成については、以下のように検討した。すなわち、まずＣｕ，Ａｇ，Ａｕ、もしくはこれらの合金からなるターゲット上に有効面積比率を０〜３０％の範囲で変えてＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｂ，Ｂｉ，Ｎｄ，Ｃ，Ｒｅなどのペレットを設置し、これをスパッタリングすることで膜厚１００ｎｍの合金薄膜として評価した。なお薄膜の組成は高周波誘導結合プラズマを光源とした発光分析法（ＩＣＰ発光分析：Inductively Coupled Plasma）などで分析した。
【００３１】
電気抵抗などの電気的な特性は、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｂ，Ｂｉ，Ｎｄ，Ｃを添加するとその劣化が激しく、またＳｎ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｇａは、ＳＴＯとして必要とされる１０9Ａ／ｃｍ2程度の高い電流密度の通電時及び加熱時の膜構造の変化が大きく、好ましくなかった。そこでこれら以外の添加物について、特性試験前後における反射率の変化を腐食度として定量的に評価する事で、その耐食性について評価することとした。ここで耐食性試験については、温度８５℃、湿度１００％の雰囲気中に３日間暴露する高温高湿試験、及び０．１ｍｏｌ％の塩水噴霧試験（１日間）を行なった。
【００３２】
まずＣｕ，Ａｇをベース材料とし、これらの格子定数を制御するため、添加元素の組成を４０ａｔ％まで変えたＡｇＣｕ，ＣｕＡｇ合金ターゲットを作成した。次いでこの合金ターゲットに、厚さ１ｍｍ、大きさ７ｍｍ角のＰｄ，Ｔｉ，Ｔａ，Ａｌ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｚｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｖ金属ペレットを、その有効面積比を調整して設置し、スパッタアップ法でこれらの元素を含む合金薄膜を製膜した。
【００３３】
図３に、その耐食性の組成依存性を示す。ここで反射率の変化を腐食度とし、耐食性の指標として用いた。Ｐｄ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ｚｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｖを０．１ａｔ％以上含有せしめることで、高温高湿試験に対して、Ａｌ，Ｃｏを添加した比較例に比べ、耐食性が改善されることが確認された。また同様にＣｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅ，Ｏｓ，Ｐｔのペレットを用いて合金薄膜を作成し、塩水噴霧試験によりその耐食性を評価したところ、Ｃｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｏｓ，Ｐｔを０．１ａｔ％以上添加した合金薄膜において顕著な耐食性改善効果が認められた。いずれも上記で２種以上の元素を合計で０．１ａｔ％以上添加しても同様の効果が得られた。
【００３４】
同様に上記合金薄膜に対して、通電時の抵抗率の変化を測定してエレクトロマイグレーション耐力を評価し、さらに引っかき試験により密着度、機械的強度を評価した。その結果、合計で０．１ａｔ％以上の添加によりエレクトロマイグレーションや機械的特性においても改善効果が認められた添加元素は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ａｕであり、これらの合金薄膜においては高温高湿、塩水噴霧の両耐食性試験においても優れた耐食性改善効果があることが確認された。ただし、いずれも上記添加元素を２５ａｔ％よりも多く添加すると、電子散乱長が短くなり、電気抵抗が大きくなりすぎるので、添加量は１０ａｔ％以下とすることが好ましかった。Ａｕについても、Ｃｕ，Ａｇや、これらの合金と同様であった。すなわち、機械的、エレクトロマイグレーションなどの電気的特性に関する信頼性の点で、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕからなる第１の群の元素に、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒからなる少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、２５ａｔ％以下添加することが有効であった。なお、第１の群の元素については、ＣｕにＡｕ，ＡｇにＡｕを添加した場合に、０．１ａｔ％以上の全組成で同様の耐食性向上効果が認められた。
【００３５】
そこで次に、非磁性中間層の組成を変えて形成したＳＴＯを搭載した、本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッド（後半で説明する）のマイクロ波アシスト記録特性を評価した。すなわち、Ｃｏ2Ｆｅ（Ｇｅ0.5Ｇａ0.5）ホイスラー合金薄膜に対し、Ａｇ1-xＣｕx合金，Ａｇ1-x-yＣｕxＡｕy合金，Ｃｕ1-xＡｕx合金，Ｃｕ1-xＡｇx合金を非磁性中間層として、実施例２に示すマイクロ波アシスト記録ヘッドを作成し、その特性を評価した。ここで、添加元素の組成ｘ，ｙを０．００１〜０．３５（０．１〜３５ａｔ％）の範囲で変えて磁気ヘッドを試作した。図４にＡｇ1-x-yＣｕxＡｕy合金を例に、その典型的な結果を示すが、磁性層と非磁性中間層との格子定数の不整合性（ミスマッチ）を４％以下（出力で最大出力の９０％以上）、より望ましくは１．５％以下（最大出力）とすれば、ばらつきを加味しても特に良好なアシスト効果が得られることが判明した。ここで格子定数の差は、Ｘ線回折、電子顕微鏡などを用いた分析などで確認した。
【００３６】
上記効果は図１に示したように、磁性層の配向性、結晶構造の完全性が高まり磁気特性が向上すること、及び、上記第１の群のＣｕなどの単体金属からなる非磁性導電体においては、Ｃｏ基磁性体に比べその電気抵抗率ρは約１／１０と小さいがスピン散乱長λが約１００倍と大きく、スピン注入抵抗λρが磁性体の１０倍程度と大きく効率的なスピン注入ができないのに対し、上記合金化によりスピン散乱長が減少、スピン注入抵抗λρが磁性体と同程度になり、スピン注入効果が高まるためである。本効果は、非磁性中間層において、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕからなる第１の群の元素に、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒからなる第２の群の元素で、第１の群の元素と重複しない元素を０．１ａｔ％以上添加して耐食性を確保した上記合金全てにおいて認められた。なおこの場合においても、添加量は２５ａｔ％以下とすることが好ましかった。
【００３７】
さらに、ＳＴＯのスピン注入層、高周波磁界発振層を構成する磁性材料、すなわち、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ及びＣｏ基合金，Ｆｅ基合金，Ｎｉ基合金などにおいても同様の検討を行い、Ｃｕを除いた前記第２の群の元素、すなわちＡｇ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒからなる元素を上記のように添加することで耐食性、磁気特性、高周波発振特性をバランスよく改善できることを確認した。例えばＣｏＮｉＦｅ合金にこれらの元素Ｇを５ａｔ％添加した磁性薄膜に対し、４０℃で１ｍｏｌ％の塩水による加速噴霧試験を行ない、腐食によるその飽和磁化の減少量を評価した結果を図５に示す。比較例の無添加、及びＣｕを５ａｔ％添加した場合に比べ、本実施例の磁性薄膜は優れた耐食性を示すことが確認された。図６に、添加元素Ｇ添加前後の上記磁性膜における異方性磁界Ｈｋの相対変化を示すが、本実施例の磁性薄膜においては、添加前の磁性膜の７０％以上の異方性磁界Ｈｋを確保でき、ＳＴＯ用の材料として好ましいことを確認した。なおＶ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｐｔ，Ｒｈを添加した場合に異方性磁界Ｈｋの向上も認められ、特に好ましかった。
【００３８】
同様にＮｉ基合金，Ｆｅ基合金に対しても、Ｃｕを除いた上記第２の群の元素を合計で０．１ａｔ％以上添加すれば上記の効果が認められた。ただし、Ｃｏ基合金，Ｎｉ基合金，Ｆｅ基合金いずれの磁性合金においても、上記元素の添加量を１５ａｔ％よりも多くすると飽和磁化、磁気異方性磁界が減少し、さらに２５ａｔ％よりも多くすると電気抵抗などの電気的特性も含めてこれらが著しく劣化するので、総合的に添加量を２５ａｔ％よりも多くするのは好ましくなかった。以上から、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉもしくはこれらの合金を５０ａｔ％含み、Ｃｕを除いた上記第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、元素単独で２５ａｔ％以下添加量せしめることで、その膜構造、耐食性、磁気特性、電気的特性に関して、ＳＴＯ用の磁性材料に適した総合的な特性が得られることを確認した。
【００３９】
また後に詳細に説明するように、非磁性下地層、非磁性キャップ層についても、同様の材料、組成の検討を行ない、同様の効果を確認した。以上の合金材料を用いてＳＴＯとすることで、後で詳細に説明するように、優れたマイクロ波アシスト記録効果が得られた。
【００４０】
（ターゲット材料）
マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの作成に当たり、上記材料を合金ターゲットとする必要があり、本実施例では溶解鋳造法、焼結法によって合金ターゲットを製造した。
【００４１】
すなわち、Ｃｕ，Ａｇ及びＡｕからなる第１の群からなる元素を少なくとも５０ａｔ％以上と、これと重複しない前記第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上含むように、各元素を適宜秤量して高周波溶解炉中で溶融、混合して合金とする。これを鋳型に鋳込んで凝固、インゴットとし、これを鍛造、圧延、熱処理などの処理を行なった後に、所定の形状に成形し、必要に応じてバックプレートを設けてスパッタリングターゲットとした。
【００４２】
製膜はこれらの合金ターゲットを用いてＤＣマグネトロンスパッタリング法により行なったが、主たる元素よりも原子量の大きな元素は、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより、より大きな放出角すなわち、よりターゲット面に平行になるようにスパッタリングされ、ターゲットに相対して設置された基板上に製膜される膜組成は、ターゲット組成に比べ主たる元素の割合が組成比で１〜２ａｔ％程度の割合で高くなった。この割合はガス圧、投入電力などの製膜条件や元素によって異なり、また軽元素の場合には逆の傾向が認められた。ＳＴＯの発振効率は特に非磁性中間層の特性に強く依存するため、量産時に安定した性能を得るためには、所定の組成を有する非磁性合金薄膜形成用のターゲット合金の組成を、非磁性合金薄膜の組成に対して適切に調整しておくことが好ましかった。
【００４３】
（ＳＴＯの構成）
ＳＴＯ４０は、ＣｏＦｅＡｌＳｉ，ＣｏＦｅＧｅ，ＣｏＭｎＧｅ，ＣｏＦｅＡｌ，ＣｏＦｅＳｉ，ＣｏＭｎＳｉなどのＣｏ基ホイスラー合金、あるいは［ＣｏＦｅ／ＦｅＣｏ］，［ＣｏＦｅＧｅ／ＣｏＭｎＧｅ］などの磁性人工格子などからなり、磁化が自由に回転する磁化自由層（フリー層）としての高周波磁界発生層（ＦＧＬ）４１と、Ｃｕ，Ａｇ及びＡｕからなる第１の群から選ばれた少なくとも１種の元素を少なくとも５０ａｔ％以上含む合金層を少なくとも一層含み、磁性層との格子定数のミスマッチを４％以下、より望ましくは１．５％以下として磁性膜の格子ひずみ、磁気異方性を制御する非磁性合金中間層４２と、ＣｏＰｔ，ＣｏＣｒ，ＣｏＣｒＰｔ，Ｌ１2−Ｃｏ3Ｐｔ基合金，Ｌ１2−（ＣｏＣｒ）3Ｐｔ基合金，Ｌ１1−Ｃｏ0.5Ｐｔ0.5基合金，ｍ−Ｄ０19型Ｃｏ0.8Ｐｔ0.2基合金，Ｌ１0型ＦｅＰｔなどの硬磁性合金や、［Ｃｏ／Ｉｒ］，［Ｃｏ／Ｎｉ］，［ＣｏＮｉＴａ／Ｐｄ］，［Ｃｏ／Ｐｔ］など硬磁性の磁性人工格子などからなり、膜面に垂直方向に磁気異方性軸を持たせたスピン注入層４３などから構成される。
【００４４】
スピン注入層４３は、直流電流印加時に、ヘッド磁界によってその磁化の方向を変えて常にＦＧＬにスピントルクを与え、その発振を安定せしめる磁化固定層（ピン層）として機能する。磁性人工格子膜は磁気特性設計の自由度が高いので、スピン注入層に磁性人工格子膜を用いることが好ましいが、Ｐｔ，Ｃｒ，Ｉｒ，Ｐｄなどの元素は単体ではスピン消極材料でスピントロニック素子の機能を抑制しやすいこと、及び、適切な磁気特性を具備せしめることが望ましいことから、その構成として、Ｃｏを少なくとも５０％以上と、Ｃｕを除く前記第２の添加物群、すなわちＡｇ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒから選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上含む磁性合金薄膜と、これと同様に、Ｆｅ及びＮｉからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を少なくとも５０ａｔ％以上含み、Ｃｕを除く前記第２の添加物群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上含む磁性合金薄膜を少なくとも２層積層することが特に好ましい。
【００４５】
例えば、添加物として５ａｔ％のＰｔ，Ｒｈを用い、膜厚をそれぞれ０．２ｎｍ，０．４ｎｍ，０．６ｎｍ，０．８ｎｍとしたＣｏＰｔ合金とＮｉＲｈ合金をそれぞれ２層〜２５層、膜厚２ｎｍのＰｔ、膜厚２ｎｍのＴｉＣｒ合金層を介してガラス基板上に製膜し、その特性をＸ線回折装置及び試料振動型磁力計（Vibrating Sample Magnetometer：ＶＳＭ）を用いて評価したところ、いずれもｆｃｃ（１１１）配向しており、しかも、この［ＣｏＰｔ／ＮｉＲｈ］磁性人工格子膜は、図７に示すように異方性磁界Ｈｋが６．７ｋＯｅ以上の垂直磁化膜となっており、特にＮｉ基合金磁性層とＣｏ基合金磁性層との膜厚比を１以上（平均化した時のＮｉ基合金の組成が多い）とした場合に大きな異方性磁界Ｈｋが得られ、異方性磁界Ｈｋが１３ｋＯｅ以上となり、好ましい垂直磁化膜となっていることを確認した。なお、図７では膜厚３ｎｍの例を示したが、膜厚をかえても同様であった。また添加物として、Ｐｔ，Ｒｈ以外にも前記のＣｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｃｏ，Ｉｒ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｂ，Ｂｉ，Ｎｄ，Ｃ，Ｒｅについても検討したが、飽和磁化、垂直磁気異方性などの磁気特性、膜構造、耐食性、スピン注入効率などの観点で、前記のように、少なくともＣｕを除く前記第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、単独で２５ａｔ％以下添加することが好ましかった。
【００４６】
なお下地膜としてＴａ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｐｔなどの単体金属を用いた場合についても検討したが、図１と同様に、ＴｉＣｒ，ＰｔＴｉ合金などの合金薄膜を用いた場合には、これら単体金属下地による比較例に比べ２０％程度高い垂直磁気異方性が得られ好ましかった。
【００４７】
上記はガラス基板上に下地膜を製膜し、さらに磁性膜を製膜した場合の効果であるが、実ヘッド構造を模擬して、ガラス基板上にまずＦｅＣｏ，ＣｏＦｅやＣｏＮｉＦｅなどの記録ヘッド磁極薄膜を製膜し、その上にさらにこれらの合金下地、磁性人工格子膜を製膜した場合などに対しても、同様に安定した磁気性能などが得られ、数％から１０％程度の配向性劣化、特性劣化が認められた、比較例の単体金属下地膜に比べ好ましかった。
【００４８】
ＦＧＬ４１は、ＦｅＣｏ，ＣｏＮｉＦｅ，ＮｉＦｅなどの軟磁性合金、ＣｏＰｔ，ＣｏＣｒなどの硬磁性合金、ＴｂＦｅＣｏなどのＲｅ−ＴＭ系アルモファス系硬磁性合金、Ｃｏ0.6Ｆｅ0.4，Ｃｏ0.99Ｆｅ0.01，Ｃｏ0.8Ｉｒ0.2などの負の垂直磁気異方性を有し実効的に膜面内に磁化容易面を有するＣｏ基磁性合金、ＣｏＦｅＡｌＳｉ，ＣｏＦｅＧｅ，ＣｏＭｎＧｅ，ＣｏＦｅＡｌ，ＣｏＦｅＳｉ，ＣｏＭｎＳｉなどの軟磁性Ｃｏ基ホイスラー合金、あるいは［Ｃｏ／Ｆｅ］，［Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15／Ｆｅ0.7Ｃｏ0.3］，［Ｃｏ／Ｉｒ］，［ＣｏＦｅＧｅ／ＣｏＭｎＧｅ］など負の垂直磁気異方性を有し実効的に膜面内に磁化容易面を有するＣｏ基磁性人工格子などからなる。その膜厚については、厚い方が高い高周波磁界が得られるが、逆に厚くなりすぎると磁区構造、磁化が乱れ易くなるので、１〜１００ｎｍとすることが好ましい。ここで強いＳＴＯ制御磁界２６をＦＧＬに印加することにより、軟磁性材料、硬磁性材料、もしくは負の垂直磁気異方性材料のいずれの材料でも安定して発振するようになることが確認され、負の垂直磁気異方性を有する材料において特に安定した良好な発振が得られた。
【００４９】
ＦＧＬの幅ＷFGLについては、目標とする記録磁界や、記録密度に応じて設計及び加工すればよく、その大きさを５ｎｍ〜５０ｎｍとした。またＦＧＬの高さをその幅よりも大きくせしめることで、垂直磁気記録媒体のより深くからの記録磁界とその余分の高さの素子部分とで磁束の閉磁路が形成され易くなり、垂直磁気記録媒体のより深部にまで高周波磁界成分を届かせることができ、アシスト効果を高めることができるので特に好ましい。なお後述のように瓦記録（ＳＭＲ：Shingled Magnetic Recording）方式と併用する場合には、ＷFGLは記録トラック幅の２〜３倍とすることが好ましかった。このようにＷFGLが大きい場合には、制御磁界をより強くすることが好ましい。
【００５０】
なお上記で、ＦＧＬ４１の高周波磁化回転を安定化させるためスピン注入層４３と同様の構成の回転ガイド強磁性層をＦＧＬ４１に隣接して設けてもよく、またスピン注入層４３とＦＧＬ４１の積層順を逆にしてもよい。
【００５１】
（ＳＴＯ非磁性下地層）
非磁性下地層４５に関しては、非磁性中間層４２と同様に、スピン注入層４３や高周波磁界発生層４１の膜質・膜特性の制御や発振効率、信頼性、通電効率を高めるために、ＳＴＯを構成する磁性層との格子整合性を確保することが好ましく、ＳＴＯを構成する磁性層、非磁性合金中間層と格子定数のミスマッチを４％以下、より好ましくは１．５％以下とすることが好ましい。
【００５２】
下地層材料としては、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ及び前記のＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｂ，Ｂｉ，Ｎｄ，Ｃ，Ｒｅについて検討した。その結果、前記第２の群の元素からなる単層もしくは積層薄膜が適用可能であることを確認したが、本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドのように、ＦｅＣｏやＣｏＦｅＮｉなどから成る記録磁極上にＳＴＯを形成する場合には、ＳＴＯの結晶配向性が劣化し易い。このため、前記の非磁性合金中間層４２材料に要求される特性のなかで、基板材料によらずＳＴＯ膜の配向性を高める特性に優れることが特に重要で、ＴｉＣｒ，ＴａＣｒ，ＣｕＮｂ，ＲｕＴｉ，ＰｔＣｕ，ＣｕＨｆ，ＣｒＺｒなど、前記第２の添加物群の少なくとも１元素を５０ａｔ％以上含み、これらと重複しない第２の群の少なくとも１元素を０．１ａｔ％以上含む非磁性合金薄膜、もしくはこれらの積層薄膜とすることで、単体元素を用いて非磁性中間層を構成した場合に比べ、図１と同様に、著しい改善が認められ、好ましかった。なお上記で、５０ａｔ％以上の主要成分と重複しない第２の群の少なくとも１元素を２５ａｔ％よりも多く添加すると、電気抵抗など電気特性の劣化が大きくなるので、２５ａｔ％以下とすることが好ましかった。
非磁性下地層の膜厚は厚い方が好ましいが、記録ギャップ長との兼ね合いで適切な膜厚が設定され、１〜１５ｎｍとすれば良好な効果が得られた。
【００５３】
（ＳＴＯ非磁性キャップ層）
一方、ＳＴＯの最上層として設けられているキャップ層４６については、ダンピング定数などを抑制して高い高周波発振磁界を得るとともに、ＳＴＯのエレクトロマイグレーションを抑制し高い通電信頼性を確保できる材料、構成などとする事が好ましい。すなわち本実施例のように記録磁極を電極と共用する場合には、記録磁極からのスピンが磁化回転層に影響を与えないように、そのスピン注入抵抗を大きくすることが好ましく、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕなどのスピン散乱長の長い材料や前記非磁性中間層材料を少なくとも一層有する積層膜とすることが好ましい。もしくは、耐エレクトロマイグレーション特性の高いＮｂなどの高融点金属をキャップ層としたり、強いスピン散乱効果によって臨界電流密度（Ｊｃ）を低下せしめることができる薄いＲｕなどをキャップ層に用いてもよい。また上記の効果を併用すべく、非磁性下地層と同様に前記第２の群からなる単層もしくは積層薄膜が適用可能である。なおこれらの少なくとも１元素を５０ａｔ％以上含み、さらにこれと重複しない前記第２の添加物群からなる少なくとも１元素を少なくとも０．１ａｔ％以上含む非磁性合金薄膜、もしくはこれらの積層薄膜とすれば、下地層と同様に総合的により好ましかった。キャップ層の場合も、上記５０ａｔ％以上の主要成分と重複しない第２の群の少なくとも１元素を２５ａｔ％よりも多く添加すると、電気抵抗など電気特性の劣化が大きくなるので、２５ａｔ％以下とすることが好ましかった。
該非磁性キャップ層の膜厚は厚い方が好ましいが、記録ギャップ長との兼ね合いで適切な膜厚が設定され、１〜１５ｎｍとすれば良好な効果が得られた。
【００５４】
（再生ヘッド）
再生ヘッド部１０は、再生ヘッド部を記録ヘッドの記録磁界からシールドする磁気シールド層１１、再生センサ素子１２、再生分解能を高めるための上部、下部磁気シールド１３，１４などからなる。ここで上部、下部磁気シールド１３，１４の間隔Ｇsが再生ギャップ長となる。再生素子１２は媒体からの信号を再生する役割を担うもので、その構成としては、ＴＭＲ（Tunneling Magneto-Resistive）効果、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistance）効果、ないしはＥＭＲ（Extraordinary Magneto-Resistive）効果を有するもの、さらにはスピン分極率の高いＣｏ2ＭｎＧｅ，Ｃｏ2ＦｅＡｌなどのホイスラー合金膜を、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕもしくはこれらを主たる成分とする非磁性合金中間層で積層したＣｏ2Ｆｅ（Ａｌ0.5Ｓｉ0.5）／ＣｕＡｕ／Ｃｏ2Ｆｅ（Ａｌ0.5Ｓｉ0.5）もしくはＣｏ2Ｍｎ（Ｇｅ0.75Ｇａ0.25）／ＡｇＲｈ／Ｃｏ2Ｍｎ（Ｇｅ0.75Ｇａ0.25）などのシザーズ型や、差動型でもよい。
【００５５】
ここで非磁性合金中間層は、Ｃｕ，Ａｇ及びＡｕからなる第１の群から選ばれた少なくとも１種の元素を少なくとも５０ａｔ％以上と、前記第２の群から選ばれこれらと重複しない少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上含む非磁性合金材料とすることで、磁性層との格子定数のミスマッチを４％以下、より望ましくは１．５％以下としてホイスラー合金とのバンド構造との整合性を高めて高い磁気抵抗比、再生感度を得ると共に、その耐食性を確保できるので好ましい。良好なスピン電流伝導性、膜結晶配向性などを確保するため、添加量は２５ａｔ％以下とすることが好ましかった。
【００５６】
なお、金属合金中間層の場合にはその抵抗の絶対値が小さいため、通電信頼性を確保できる範囲の電流値では、磁気抵抗が大きく変化しても、１ｍＶ程度の再生出力を得にくい。さらに前記のように中間層とのスピン注入抵抗の抵抗不整合が生じてスピン注入効率も低下しやすいので、これを緩和するために、ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＧａＯ，Ｉｎ2Ｏ3などのトンネルバリア層を上記に積層、もしくはこれを挟んで非磁性中間層として用いると、特に好ましかった。
【００５７】
（ＳＴＯセンサ）
さらに、再生素子１２にはＳＴＯ効果を応用したＳＴＯセンサ素子を用いることもできる。ＳＴＯセンサ素子においては、ＳＴＯ記録素子とは異なり、非磁性中間層を介して積層したスピン注入層の磁化と磁化回転層の相対角度が、磁化回転によって大きく変化するように磁化の配向状態を設定することで、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）、すなわち出力を大きくした。すなわち、ＳＴＯ記録素子と同様の磁性材料を用い、スピン注入層６３の磁化容易軸７９を面内配向せしめ、さらに磁化回転層４１の磁化容易軸を膜面に垂直とすることで、磁化回転層の磁化６７を膜面に垂直な軸６８の周りに回転させる（図１６参照）、もしくはスピン注入層４３の磁化容易軸６８を膜面に垂直に配向せしめ、磁化回転層６１の磁化容易軸を膜面内に配向せしめることで、磁化回転層の磁化７７を膜面内の磁化容易軸７８の周りに高速回転するようにせしめた（図１５参照）。
【００５８】
ＳＴＯセンサ用の非磁性中間層としては、ＧａＯ，ＳｒＯ，ＴｉＯ，ＶＯ，ＭｇＯもしくはこれらから選ばれる２つ以上の化合物から構成される合金酸化物などによるトンネルバリア層を用いることができるが、ＭｇＯ薄膜，ＧａＯ薄膜、もしくは（ＭｇＧａ）Ｏ薄膜によるものが最適であった。これはＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＢなどを含む磁性薄膜とこれらの薄膜を（００１）面で接合することによって、バンド構造起因のスピンフィルター効果が発現し、大きな磁気抵抗効果が得られることによる。
【００５９】
ＳＴＯセンサにおいては、ＳＴＯ記録素子と同様に上部、下部シールド層１３，１４と電極を共用してＳＴＯセンサ素子に通電する事で図２の再生ヘッド１０を構成できる。本構成の再生ヘッドにおいて、ＳＴＯセンサ磁化回転層の磁化回転の周波数が漏れ磁束に比例して変化する（変調される）ことを利用し、１ビット遅延せしめた高周波発振波形と掛け合わせた波形をローパスフィルタで処理するなどの周波数変調検出方法により、記録磁化状態を算出することで、２０〜３０ｄＢ以上と非常に高いＳ／Ｎで垂直磁気記録媒体の磁化情報を検出できる。本ＳＴＯセンサはシザーズ型ヘッドと同様にその構成を単純にできるため、下地層、キャップ層を設けたＳＴＯセンサ素子厚に対応する再生ギャップ長Ｇs（図２参照）を１６ｎｍ程度以下にすることが可能で、媒体からの漏れ磁束を高い分解能で再生することが可能であった。
【００６０】
なお磁気シールドを電極と共用する場合には、通電時に磁気シールド材料から注入されるスピンが磁化回転層に影響を与えないように、下地層、キャップ層のスピン注入抵抗を大きくすることが好ましい。本実施例においては、前記非磁性合金中間層などのように、磁性材料に比べてスピン散乱長の長い材料を下地層、キャップ層とし、シールド層とＳＴＯセンサ素子との間に設けた。詳細については実施例６、７で説明する。
【００６１】
以上の再生センサ素子の素子幅、素子高さや図２のシールド間隔（再生ギャップ長Ｇs）は、目標とする記録トラック密度や記録密度に応じて設計及び加工され、例えば素子幅を５ｎｍ〜５０ｎｍ程度とした。なお、図２で再生出力の取り出し端子は図示を省略した。
【００６２】
（垂直磁気記録媒体）
図２に示した垂直磁気記録媒体３０は、ガラス，Ｓｉ，プラスチックスやＮｉＰメッキＡｌ合金などから構成される超平滑・耐熱非磁性基板３６上に、軟磁性下地層３５、第１、第２の磁性層３３，３４、保護層３２、及び潤滑層３１などを積層して構成される。軟磁性下地層３５は、ＦｅＣｏＴａＺｒなどからなる。第１、第２の磁性層３３，３４は、ＣｏＣｒＰｔ、Ｌ１2型Ｃｏ3Ｐｔ基規則合金、Ｌ１2型（ＣｏＣｒ）3Ｐｔ基規則合金、Ｌ１1型Ｃｏ0.5Ｐｔ0.5基規則合金、ｍ−Ｄ０19型Ｃｏ0.8Ｐｔ0.2基規則合金、［ＣｏＣｒ−ＳｉＯ2／Ｐｔ］や［ＣｏＢ／Ｐｄ］などの磁性人工格子、Ｌ１0型ＦｅＰｔ規則合金などを主な構成要素とし、ＳｉＯ2，ＴｉＯ2，Ｃ，Ｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｐｄなどを数体積％〜３５体積％添加物として適宜含有する、例えばＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2，Ｌ１0ＦｅＰｔ−Ａｇ−Ｃ，Ｌ１0ＦｅＰｔ−ＳｉＯ2などの高Ｈｋ磁性膜からなる。ここで、このような垂直磁気記録層においては、ターゲット材料に上記のＴｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｓｉ，Ａｌなどの適切な酸化物、炭化物、窒化物、硼化物もしくはそれらの混合物などを混入し、製膜条件を調整することで、これらからなる非磁性材料を結晶粒界に０．５〜２ｎｍ偏析させることにより、結晶粒間の磁気交換相互作用を制御した。保護層３２は、Ｃ，ＦＣＡＣなどからなる。
【００６３】
それぞれの層は、超高真空チャンバを有するマグネトロンスパッタリング設備、保護膜形成設備や、潤滑層形成設備などを用いて形成される。矢印３７，３８は、それぞれ垂直磁気記録媒体に記録された上向き、下向きの磁化を示す。磁性膜の平均的な異方性磁界を高めて高保磁力とすることで、従来の主磁極型磁気ヘッドからの磁界では充分な記録ができないようにせしめ、特に狭トラック磁気記録に適した構造とした。
【００６４】
なお、垂直磁気記録層の構造は２層構造に限るものではなく、高い保磁力を有するものであれば、単層、組成傾斜型膜構造、もしくは３層以上の多層構造としてもよい。さらに、磁気的な結合を制御するための中間層を必要に応じて各層の間に設けてもよい。ここで、その構成や垂直磁気記録の磁気特性が単層媒体に近い場合には、記録磁化印加状態でのその磁化の実効共鳴周波数とＳＴＯ４０の高周波磁界の発振周波数は大きくは違わないことが好ましい。また多層構造の場合には、最表層磁性層の異方性磁界Ｈｋを１５ｋＯｅよりも大きく、より好ましくは２０ｋＯｅよりも大きくし、隣接する下層よりも大きくすることによって、記録磁界に比べてスペーシング依存性の強いＳＴＯ高周波磁界からのエネルギー吸収を最も効率的に行う事ができ、特に好ましい。
【００６５】
さらに軟磁性下地層３５と基板３６との間に少なくとも一層の特性制御用の非磁性層を設け、また、磁性層３３，３４の結晶配向性、結晶粒径、磁気特性やその均一性などを高めるために、軟磁性下地層３５と磁性層３４との間にＲｕなどからなる少なくとも一層の特性制御用非磁性中間層や磁性中間層、更にそれに加えて非磁性中間層などを設けてもよい。更に軟磁性下地層３５は、その軟磁気特性や均一性を向上するためにＲｕ，Ｒｕ合金などを介した２層構造としてもよい。
【００６６】
図２には、基板３６の片面に磁性層３３，３４などを設けた例を示したが、これらを非磁性基板３６の両面に設けてもよい。また本実施例では、垂直磁気記録媒体３０において磁性層が連続膜である例を示したが、ディスクリートトラック膜や基板上に１０ｎｍ程度の磁性パターンを設けたパターン膜などでもよい。
【００６７】
本実施例では、図２に示した構成で、Ａｇを主たる構成要素とする非磁性合金中間層を用いた下記の構成のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド及び垂直磁気記録媒体を試作し、その特性を評価した。
・スライダ５０：薄型ロングフェムト型（１×０．７×０．２ｍｍ3）
・ヘッド保護膜（ＦＣＡＣ）：１．８ｎｍ
・再生ギャップ長Ｇs：１８ｎｍ
・センサ素子１２：ＣＰＰ−ＧＭＲ（Ｔrw＝３０ｎｍ）
・第１の記録磁極２２：ＦｅＣｏＮｉ（ＴWW＝８０ｎｍ）
・第２の記録磁極２４：ＣｏＦｅ
・ＳＴＯ記録素子４０：Ｃｕ0.99Ａｕ0.01（４ｎｍ）／Ｒｕ（６ｎｍ）／Ｃｏ2Ｆｅ（Ｇａ0.5Ｇｅ0.5）（１０ｎｍ）／Ａｇ1-x-yＣｕxＸy（２ｎｍ）／［Ｃｏ0.85Ｐｔ0.15／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2］（１０ｎｍ）／Ｔｉ0.8Ｃｒ0.2（１０ｎｍ）
・ＦＧＬ：ＷFGL＝３６ｎｍ、素子高さ＝４０ｎｍ
・媒体基板：３．５インチＮｉＰメッキＡｌ合金基板
・媒体構造：潤滑膜（１ｎｍ）／Ｃ（２ｎｍ）／（Ｃｏ0.5Ｐｔ0.5）−（ＣｒＳｉＴｉ）Ｏ2（２ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2Ｃ（１０ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）／Ｒｕ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）
【００６８】
ここでＳＴＯ記録素子は、Ｔｉ0.8Ｃｒ0.2下地上に［Ｃｏ0.85Ｐｔ0.15／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2］スピン注入層、Ａｇ1-x-yＣｕxＸy中間層、Ｃｏ2Ｆｅ（Ｇａ0.5Ｇｅ0.5）ＦＧＬ、Ｒｕ，Ｃｕ0.99Ａｕ0.01キャップ層を設けた構成とした。なお非磁性中間層の添加元素Ｘとして、Ａｕ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈを用い、組成ｘを０．１，０．１５，組成ｙを０．０１，０．０２とした。また素子にはスピン注入層側からＦＧＬ側に通電してＦＧＬを高速回転させ、高周波磁界を発振せしめた。
また、垂直磁気記録媒体磁性層３３，３４の異方性磁界Ｈｋは、それぞれ２２ｋＯｅ，１８ｋＯｅであった。
【００６９】
（本実施例の効果）
上記いずれの添加元素組成ｘ，ｙに対しても、Ｃｏ2Ｆｅ（Ｇａ0.5Ｇｅ0.5）ホイスラー合金層及び［ＣｏＰｔ／ＮｉＦｅ］磁性人工格子層と非磁性合金中間層の格子定数との整合性は、０．５％ないし１％であった。
【００７０】
磁気記録再生特性評価設備で上記のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと垂直磁気記録媒体の特性を評価したところ、磁気ヘッドの非磁性中間層として従来技術のＡｇを用いた場合に比べ、ＣｕとさらにＡｕ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈを添加した場合に、いずれの組成の組においても、それぞれ約１．３ｄＢ，約１ｄＢ，約１．２ｄＢ，約１．１ｄＢ高いＯ／Ｗが得られ、Ｓ／Ｎもいずれも約１ｄＢ良好なマイクロ波アシスト効果が得られた。
【００７１】
また、下地にＴｉＣｒ合金を用いることで、［ＣｏＰｔ／ＮｉＦｅ］磁性人工格子との格子不整合性は１．５％となり、従来技術のＲｕ／Ｔａ下地を用いた場合の３．５％に比べ格子整合性が高く、従来技術に比べ０．８ｄＢ高いＳ／Ｎが得られ、同様に良好なアシスト効果が得られた。なおキャップ層に上記組成のＣｕＡｕ／Ｒｕを用いる事で、Ｒｕ単層薄膜を用いた場合に比べスピン注入効率を５％改善できた。
【００７２】
さらに磁気ヘッドを、湿度９５％、温度６０℃の高温高湿試験によりその耐食性を２日間加速評価したところ、非磁性中間層として従来技術のＣｕ，Ａｇを用いた磁気ヘッドの場合にはマイクロ波アシスト記録時のＳ／Ｎがそれぞれ１ｄＢ，１．５ｄＢ劣化したのに対し、本実施例の磁気ヘッドではマイクロ波アシスト記録時のＳ／Ｎ劣化は認められなかった。また、６０℃における通電信頼性加速試験においてもマイクロ波アシスト記録時のＳ／Ｎ劣化は認められなかった。
【００７３】
ＣｕＡｕ／Ｒｕ合金キャップ層、ＴｉＣｒ合金下地層とＡｇＣｕＸ合金中間層とを全て併用した場合に最も良好な結果が得られたが、下地層、キャップ層の一方のみを合金化した場合にでも、合金化しない場合に比べてそれぞれ０．５ｄＢ、０．２ｄＢ程度良好なＳ／Ｎが得られた。
【００７４】
［実施例２］
本実施例では、強い高周波磁界の得られる磁性材料を用いたＳＴＯ構造と、図８に示す記録磁極構造としたマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドについて説明する。
【００７５】
（マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと磁気記録媒体）
図８において、図２と同様に、４０はＳＴＯ、１０は再生ヘッド部、１１はシールド層、１２は再生センサ素子、１３，１４は上部、下部磁気シールド、０２ａ，０２ｂはＴＦＣ素子部などを示す。本実施例においては、記録磁極２２，２４を同じ磁性材料で構成したが、記録磁極２２を周回する４ターンコイルを設けることで記録磁極２２の励磁効率を高めた。またクリアランス制御用として、抵抗８０ΩのＮｉＣｒ薄膜によるＴＦＣ０２ａをシールド層１１と上部磁気シールド層１３の間に、またＴＦＣ０２ｂをセンサ１２の略直上に配置し、記録時のＳＴＯ４０位置、再生時の再生センサ素子１２の制御性を向上した。なお記録ギャップ長ＧLは４５ｎｍ、磁極２２先端からＦＧＬ表面までの距離は１５ｎｍ、ＳＴＯ素子高さは６０ｎｍ、ＦＧＬ幅ＷFGLを５０ｎｍとした。
【００７６】
本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドにおいて、ＳＴＯ４０として、スピン注入層４３、ＦＧＬ４１に設計自由度の高い磁性人工格子材料を用い、磁性材料として、結晶格子の軸対称性が高く磁化容易軸の方向設定が容易なＣｏ基材料を用いた。すなわちスピン注入層、ＦＧＬとも、Ｃｏを少なくとも５０％以上と、実施例１で説明したように、Ｃｕを除いた前記第２の添加物群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、単独で２５ａｔ％以下含む磁性合金薄膜と、Ｆｅ及びＮｉからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を少なくとも５０ａｔ％以上含み、Ｃｕを除いた前記第２の添加物群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、単独で２５ａｔ％以下含む磁性合金薄膜を少なくとも２層以上積層した磁性人工格子薄膜で構成した。
【００７７】
高周波磁界の発振周波数、強度、発振安定性などは磁性膜の垂直磁気異方性の影響を強く受ける。従って、磁性人工格子薄膜の構成、飽和磁化、磁気異方性については、反磁界も含めた実効磁気異方性を、高周波磁界、マイクロ波アシスト記録に適するように最適化することが好ましい。本実施例ではスピン注入層として、垂直磁気異方性、耐食性及び通電時信頼性などの高い上記Ｃｏ基合金とＮｉ基合金による磁性人工格子とした。さらにＦＧＬについては、ＳＴＯからの高周波磁界はＦＧＬの飽和磁化に比例して高くなるため、ＦＧＬの材料としては飽和磁化Ｍｓが高いことが好ましく、本実施例では上記のＣｏ基合金とＦｅ基合金による磁性人工格子薄膜とした。
【００７８】
例えば、ＦＧＬのＣｏ基合金とＦｅ基合金の組成については、Ｃｏ基磁性膜の格子定数が大きくなると、Ｃｏの３ｄ電子の波動関数が対称となり、その界面における垂直磁気異方性が大きくなることを考慮し、以下のようにして決めた。
【００７９】
ＦｅにＣｏを添加した場合には、ｂｃｃ構造の組成領域で、Ｃｏ添加量３０ａｔ％でその飽和磁化は最大値２．４５Ｔとなり、またＣｏにＦｅを添加した場合には、ｆｃｃ構造の領域でＦｅ添加と共に飽和磁化は増大し、２２ａｔ％で２Ｔとなる。そこで、Ｃｏに２２ａｔ％以下のＦｅを添加したｆｃｃ構造のＣｏＦｅ合金と、Ｆｅに７８ａｔ％未満のＣｏを添加したｂｃｃ構造のＦｅＣｏ合金の膜厚を、それぞれ０．２ｎｍ，０．４ｎｍ，０．５ｎｍ，０．６ｎｍ，０．８ｎｍと、それぞれ２層〜２５層、膜厚２ｎｍのＣｕ、膜厚２ｎｍのＣｏＨｆ合金層を下地膜としてガラス基板上に製膜し、Ｘ線回折装置及び試料振動型磁力計（Vibrating Sample Magnetometer：ＶＳＭ）を用いて特性を評価した。その結果、全ての［ＣｏＦｅ／ＦｅＣｏ］磁性人工格子薄膜はいずれもｆｃｃ（１１１）配向し、負の垂直磁化膜となっていることを確認した。上記で、ＦｅにＣｏを添加したＦｅＣｏ磁性合金の場合には、０．１〜７０ａｔ％の添加量で特に好ましい特性が得られ、またＣｏにＦｅを添加したＣｏＦｅ磁性合金の場合には、０．１〜２０ａｔ％の添加量で、安定して上記の好ましい磁気異方性、飽和磁化などの磁気特性が得られた。
【００８０】
なお、従来技術であるＴａ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｐｔなどの単体金属を下地膜とした場合には、ガラス基板上に直接上記磁性人工格子薄膜を形成した場合と、磁気ヘッドと同様に、基板上にまずＣｏＦｅやＣｏＮｉＦｅなどの磁極材を製膜した上にこれらの下地層を介して上記磁性人工格子薄膜を製膜した場合に差があり、磁気ヘッドと同様の構成にしたときには磁気特性の再現性が低く好ましくなかったが、本実施例のＣｕ／ＣｏＨｆ合金下地によれば常に安定した磁気特性が得られ、好ましかった。
【００８１】
また、上記のＣｏＦｅ磁性合金、もしくはＦｅＣｏ磁性合金を５０ａｔ％とし、Ｃｕを除いた前記第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素Ｍを合計で０．１ａｔ％以上、元素単独で２５ａｔ％以下添加せしめることで、その膜構造、耐食性に関しても優れた特性が得られ特に好ましかった。そこでさらに上記添加元素０．１ａｔ％以上、元素単独で２５ａｔ％以下とした、[ＣｏＦｅＭ磁性合金／ＦｅＣｏ磁性合金],[ＣｏＦｅ磁性合金／ＦｅＣｏＭ磁性合金],[ＣｏＦｅＭ磁性合金／ＦｅＣｏＭ磁性合金]磁性人工格子薄膜を、各構成要素の薄膜をそれぞれ０．２ｎｍ，０．４ｎｍ，０．５ｎｍ，０．６ｎｍ，０．８ｎｍと、それぞれ２層〜２５層、膜厚２ｎｍのＣｕ、膜厚２ｎｍのＣｏＨｆ合金層を下地膜としてガラス基板上に製膜し、Ｘ線回折装置及び試料振動型磁力計（Vibrating Sample Magnetometer：ＶＳＭ）を用いて特性を評価した。その結果、これら全ての磁性人工格子薄膜はいずれもｆｃｃ（１１１）配向し、負の垂直磁化膜となっており、ＦＧＬとして好ましい磁気異方性、飽和磁化を保持したまま、高い耐食性、通電信頼性を示すことが確認された。なお上記で、磁性人工格子の各構成要素の膜厚を単一周期とした時にＦＧＬが最も安定に発振することが確認されたが、異なる膜厚を適宜組み合わせた、周期変調型人工格子としても同様の発振特性が得られた。
【００８２】
そこで次いで、非磁性中間層４２を、上記の両磁性人工格子層に対して格子整合性が高いＣｕ基合金などとし、非磁性下地層４５に関しては、磁性層４３、非磁性合金中間層と格子定数のミスマッチを４％以下、より好ましくは１．５％以下として、ＳＴＯを構成した。なお非磁性下地層の材料としては、実施例１と同様に単層もしくは積層非磁性合金薄膜とした。またキャップ層４６についても実施例１と同様に、非磁性下地層と同様の材料、構成とする事が好ましい。なお記録磁極を電極と共用する場合には、記録磁極からのスピンが磁化回転層に影響を与えないように、そのスピン注入抵抗を大きくすることが好ましく、実施例１と同様にＣｕ合金、Ａｇ合金などのスピン散乱長の長い材料との積層膜とすることが更に好ましかった。以上により、特に高い高周波磁界効率、通電信頼性、耐食性などを有するＳＴＯ素子を構成することが出来た。
【００８３】
再生センサ素子１２には、ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＧａＯなどをトンネルバリア層とし、Ｔrw３０ｎｍとしたＴＭＲセンサを用いた。
【００８４】
図２に示した垂直磁気記録媒体３０は、マイクロ波アシスト効果が最も強く働く最表面の磁性層３３の異方性磁界Ｈｋを２０ｋＯｅよりも大きくし、記録磁極２２からの記録磁界では十分な記録ができず、ＳＴＯ４０を同時に動作させることで始めて充分な記録ができるように磁性膜の構成元素や膜厚などを調整した。
【００８５】
上記構成の磁気ヘッドと垂直磁気記録媒体の実施例を下記に示す。
・スライダ５０：薄型ロングフェムト型（１×０．７×０．２ｍｍ3）
・ヘッド保護膜（ＦＣＡＣ）：１．８ｎｍ
・再生素子１２：ＴＭＲ（Ｔrw＝３０ｎｍ）
・再生ギャップ長Ｇs：１７ｎｍ
・第１の記録磁極２２：ＦｅＣｏＮｉ（ＴWW＝６０ｎｍ）
・第２の記録磁極２４：ＦｅＣｏＮｉ
・ＳＴＯ記録素子４０：Ａｇ0.95Ａｕ0.05（４ｎｍ）／Ｒｕ0.95Ｍｏ0.05（６ｎｍ）／［Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1／Ｆｅ0.8Ｃｏ0.2］（１０ｎｍ）／Ｃｕ1-x-yＡｇxＭy（２ｎｍ）／［Ｃｏ0.9Ｎｂ0.1／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2］（６ｎｍ）／Ｒｕ0.8Ｃｕ0.2（５ｎｍ）／Ｃｒ0.9Ｎｂ0.1（５ｎｍ）
・ＦＧＬの幅：ＷFGL＝３６ｎｍ
・媒体基板：３．５インチＮｉＰメッキＡｌ合金基板
・媒体構造：潤滑膜（１ｎｍ）／Ｃ（２ｎｍ）／ＣｏＰｔ−（ＳｉＴｉＣｒ）Ｏ2（３ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2Ｃ（１０ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）／Ｒｕ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）
【００８６】
ここでＳＴＯ記録素子として、スピン注入層にはＣｏ0.9Ｎｂ0.1，Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2をそれぞれ０．２ｎｍ，０．４ｎｍずつ積層した［Ｃｏ0.9Ｎｂ0.1／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2］磁性人工格子を、ＦＧＬにはＣｏに１０ａｔ％のＦｅを添加したＣｏＦｅ合金と、Ｆｅに２０ａｔ％未満のＣｏを添加したＦｅＣｏ合金をそれぞれ０．２ｎｍ，０．２ｎｍずつ積層し、負の垂直磁気異方性を有する［Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1／Ｆｅ0.8Ｃｏ0.2］磁性人工格子を、さらに非磁性合金中間層には、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｔａを添加元素ＭとしたＣｕ1-x-yＡｇxＭyを用いた。組成ｘは０．１，０．２、組成ｙは０．０１，０．０２とした。
また垂直磁気記録媒体磁性層３３，３４の異方性磁界Ｈｋはそれぞれ２０ｋＯｅ，１９ｋＯｅとした。
【００８７】
（本実施例の効果）
非磁性合金中間層Ｃｕ1-x-yＡｇxＭyは、いずれの添加元素Ｍ、組成ｘ，ｙに対しても、［ＣｏＦｅ／ＦｅＰｔ］及び［ＣｏＮｂ／ＮｉＦｅ］磁性人工格子磁性層の格子定数との整合性は１〜１．５％であった。さらに磁気記録再生特性評価設備でこれらのマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドと垂直磁気記録媒体の特性を評価したところ、磁気ヘッドの非磁性中間層として従来技術のＣｕを用いた場合に比べ、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｏｓ，Ｔａを添加した場合に、いずれも約１．５ｄＢ程度高いＳ／Ｎが得られ、良好なマイクロ波アシスト効果が得られた。また下地にＲｕＣｕ／ＣｒＮｂ合金下地を用いることで、［ＣｏＮｂ／ＮｉＦｅ］磁性人工格子との格子不整合性は２％となり、Ｒｕ／Ｔａ，Ｔｉ／Ｔａ下地を用いた従来技術の５％に比べ格子整合性が高く、Ｒｕ／Ｔａ，Ｔｉ／Ｔａ下地を用いた場合に比べ０．７ｄＢ高いＳ／Ｎが得られ、良好なアシスト効果が得られた。またキャップ層にＡｇＡｕ／ＲｕＭｏ積層膜を用いる事で、従来技術のＴａ単層膜を用いた場合に比べ臨界電流を５％、平均通電寿命を１０％改善できた。
【００８８】
さらに磁気ヘッドを、湿度８５％、温度５０℃の高温高湿試験によりその耐食性を２日間評価したところ、本実施例の磁気ヘッドではマイクロ波アシスト記録時のＳ／Ｎなどにおける特性劣化は認められなかった。
【００８９】
なおＡｇＡｕ／ＲｕＭｏ合金キャップ層、ＲｕＣｕ合金下地層、ＣｕＡｇＭ合金中間層を全て併用した場合に最も良好な結果が得られたが、下地層、キャップ層の一方のみを合金化した場合にでも、合金化しない場合に比べてそれぞれ０．７ｄＢ、０．３ｄＢ程度良好なＳ／Ｎが得られた。
【００９０】
［実施例３］
本実施例では、膜面に垂直方向に磁気異方性軸を有する硬磁性材料で構成したスピン注入層４３と、実効的に膜面内に磁化容易面を有するＦＧＬ４１により、両層の磁化が記録ギャップ内の磁化反転に追従して瞬時に高速回転して高い周波数でもより安定に発振することが可能な、図１０に示す構成のＳＴＯを有し、記録磁極構造を図９に示すものとしたマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドについて説明する。
【００９１】
（磁気ヘッド及び垂直磁気記録媒体）
図９に示したマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドにおいて、図２と同様に４０はＳＴＯ、１０は再生ヘッド部、１１はシールド層、１２は再生センサ素子、１３，１４は上部、下部磁気シールド、０２ａ，０２ｂはＴＦＣ素子部などを示す。ただし本実施例では、記録磁極２２を２層構造とし、記録ギャップ近傍を高磁束密度材料で構成することで、記録磁界強度、記録磁界勾配を高めるとともに、クリアランス制御用として、抵抗８０ΩのＮｉＣｒ薄膜によるＴＦＣ０２ａを再生素子１２とＳＴＯ４０の略中央に配置することを主な特徴とする。ここで記録ギャップ長ＧLは４５ｎｍ、磁極２２先端からＦＧＬ表面までの距離は１５ｎｍ、ＳＴＯ素子高さは７５ｎｍ、ＦＧＬ幅ＷFGLを５０ｎｍ、磁極コア後部を周回するコイルは４ターンとした。
【００９２】
更に本マイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドに搭載したＳＴＯは、図１０の断面模式図に示すように、ＦｅもしくはＦｅ0.8Ｃｏ0.2などのＦｅ基合金と、ＣｏもしくはＣｏ0.94Ｆｅ0.01Ｐｔ0.05などのＣｏ基合金との磁性人工格子薄膜のように、負の異方性磁界を持つ磁性材料からなり、実効的に膜面内に磁化容易面を有するようにせしめたＦＧＬ４１と、ＮｉもしくはＮｉ0.99Ｒｈ0.01，Ｎｉ0.9Ｆｅ0.1などのＮｉ基合金と、ＣｏもしくはＣｏ0.9Ｐｔ0.1などのＣｏ基合金との磁性人工格子のように、膜面に垂直方向に磁気異方性軸を有する硬磁性薄膜からなる垂直磁化層であるスピン注入層４３と、さらにこれらをＣｕ1-x-yＡｕxＭyなどのＣｕ基非磁性中間層４２を挟んで積層した構成とした。なおここで添加元素Ｍは、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ、及びＲｈなどの、実施例１で説明した第２の群の添加元素である。
【００９３】
ＦＧＬ４１、スピン注入層４３の磁化容易軸６８はいずれも膜面に垂直であり、ＦＧＬでは、材料起因の磁気異方性磁界の大きさとスピン注入層４３の膜面垂直方向の実効反磁界が逆方向でほぼ拮抗するように設計することで、実効的に負の異方性磁界を有するようにせしめた。さらに両層の磁化６６，６７が、磁化反転に追従して瞬時に高速大回転に至るように、ＦＧＬ側からスピン注入層側に電流を流した。この時、磁化６６，６７は、約１８０度の位相ずれを保って高速回転するので、非磁性中間層４２は磁化６６，６７が反強磁性的に結合すように材料、膜厚を調整することが望ましい。さらにスピン注入層は、Ｃｏ基合金磁性層をＮｉ基合金磁性層よりも厚くし、材料に起因する磁気異方性磁界とＦＧＬの膜面垂直方向の実効反磁界とが逆方向でほぼ拮抗するようにせしめることが好ましい。発振周波数（ラーモア周波数）は、単独で評価した場合には、ＦＧＬの方がスピン注入層よりも低いが、本構造で動作させた場合には同一の周波数で、記録ギャップ内磁界の極性反転に直ちに追従して発振する。
【００９４】
これは本構造とすることにより、配向性が高く負の磁気異方性を有するＦＧＬ層においては、膜面に略垂直な記録ギャップ内磁界の極性反転に対して、強い垂直異方性を有する従来のＦＧＬにおけるような保磁力を伴う磁化反転機構には従わず、回転磁化の傾斜角度を僅かに変え、ほぼ回転面内に留まって、磁化反転に対して追従性良く高速回転をすることが可能となる。本実施例の、垂直磁気異方性を有するスピン注入層においてもその配向性が高いため、ＦＧＬとの相互作用が均質でその磁化は磁化回転面内にほぼ留まっており、記録ギャップ内の磁界極性反転前後で磁気異方性軸との相対角度はほとんど変化しない。このため、垂直磁気異方性を有するスピン注入層は、保磁力の値で磁化反転する通常の磁化反転機構とは異なり、記録ギャップ内磁界の極性反転に直ちに追従して高周波発振することが可能となるためである。同様の効果は、更にもう一層の中間層を介してスピン注入層を積層した３層磁性層構造でも認められた。但し３層の場合には、ＦＧＬと共に約１８０度の位相差を伴って高速回転するスピン注入層は、２層の一方、もしくは２層となる。  
【００９５】
本効果は、ＳＴＯ駆動磁界がＳＴＯ膜面に垂直に入射する本実施例のリング型磁極構造において顕著であったが、実施例９のような主磁極、シールド型の記録磁極構造の磁気ヘッドでも認められた。
【００９６】
さらに非磁性金属下地層４５及びキャップ層４６をＳＴＯの両側に設け、記録ヘッド後端部で記録磁極２２，２４を磁気的に結合させ、電気的には実質的に絶縁せしめることで、電極と兼用した磁極によりＳＴＯに通電できるようにした。この場合、通電時に記録磁極から注入されるスピンが磁化回転層に影響を与えないように、そのスピン注入抵抗を大きくすることが好ましく、Ｃｕ合金，Ａｇ合金などのスピン散乱長の長い材料と高融点耐マイグレーション材料との積層膜とすることが更に好ましい。また電源４４を定電圧とすることで、ＳＴＯ素子寸法がばらついても、ＳＴＯ素子に流れる電流密度を一定とできるので好ましかった。
【００９７】
下地層４５に関しては、ダンピング定数を小さくして高い高周波発振磁界を得るとともに、磁性層４３、非磁性合金中間層４２と格子定数のミスマッチを４％以下、より好ましくは１．５％以下とすることが好ましく、ここでその材料としては、ＴｉＣｕ，ＮｂＴｉ，ＯｓＴａ，ＲｕＴｉ，ＣｕＨｆなどの単層もしくは積層非磁性合金薄膜とした。またキャップ層４６については、ダンピング定数を小さくして高い高周波発振磁界を得るとともに、ＳＴＯ４０のエレクトロマイグレーションを抑制して高い通電信頼性を確保するために、Ｐｔ，Ｒｕなどの高融点材料をベースとして下地層と同様の合金材料、構成とする事が好ましい。また記録磁極を電極と共用する場合には、記録磁極からのスピンが磁化回転層に影響を与えないように、そのスピン注入抵抗を大きくすることが好ましく、Ｃｕ合金，Ａｇ合金などのスピン散乱長の長い材料との積層膜とすることが更に好ましい。
【００９８】
再生センサ素子１２は、Ａｇ合金を介してホイスラー合金を２層積層することで、その格子定数の整合性を高め、高い磁気抵抗効果の得られたシザーズ型とし、センサ幅Ｔrwを３８ｎｍとした。
【００９９】
垂直磁気記録媒体は、実施例１と同様に、マイクロ波アシスト効果が最も強く働く表面側の磁性層３３の異方性磁界Ｈｋを大きくし、記録磁極２２からの記録磁界では十分な記録ができず、ＳＴＯ４０を同時に動作させることで始めて充分な記録ができるように磁性膜の構成元素や膜厚などを調整した。
【０１００】
以下に、磁気ヘッドと磁気記録媒体の諸元の詳細を示す。
・スライダ５０：薄型ロングフェムト型（１×０．７×０．２ｍｍ3）
・ＦＣＡＣ５１：１．８ｎｍ
・再生ギャップ長Ｇs：１６ｎｍ
・再生素子１２：Ｃｏ2Ｆｅ（Ｇａ0.5Ｇｅ0.5）／Ａｇ0.79Ｃｕ0.2Ａｕ0.01／Ｃｏ2Ｆｅ（Ｇａ0.5Ｇｅ0.5）（Ｔrw＝３０ｎｍ）
・第１の記録磁極２２：ＣｏＦｅ（ＴWW＝５０ｎｍ）
・第２の記録磁極２４：ＦｅＣｏＮｉ
・ＳＴＯ記録素子４０：Ｃｕ0.99Ｐｔ0.01（２ｎｍ）／Ｃｒ0.9Ｔｉ0.1（２ｎｍ）／［Ｃｏ0.80Ｆｅ0.19Ｐｔ0.01／Ｆｅ0.99Ｒｈ0.01］（１２ｎｍ）／Ｃｕ0.99-yＡｕ0.01Ｍy（４ｎｍ）／［Ｃｏ0.95Ｔａ0.05／Ｎｉ0.95Ｒｕ0.05］（４ｎｍ）／Ｃｕ0.95Ｈｆ0.05（２ｎｍ）／Ｒｕ0.9Ｔｉ0.1（２ｎｍ）
・ＦＧＬの幅：ＷFGL＝５０ｎｍ
・媒体基板：２．５インチＮｉＰメッキＡｌ合金基板
・媒体構造：潤滑層（１ｎｍ）／Ｃ（２ｎｍ）／（（Ｃｏ0.9Ｃｒ0.1）3Ｐｔ）−Ｂ（２ｎｍ）／（Ｃｏ3Ｐｔ）−（ＳｉＣｒＴａ）Ｏ2（８ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）／Ｒｕ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）
【０１０１】
本実施例においては、スピン注入層を［Ｃｏ0.95Ｔａ0.05／Ｎｉ0.95Ｒｕ0.05］磁性人工格子、ＦＧＬを負の異方性磁界を持つ磁性材料からなり実効的に膜面内に磁化容易面を有する［Ｃｏ0.80Ｆｅ0.19Ｐｔ0.01／Ｆｅ0.99Ｒｈ0.01］磁性人工格子、非磁性中間層をＣｕ0.99-yＡｕ0.01Ｍyとした。添加元素Ｍは、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｒｈ，及びＴａとし、組成ｙは０．０２，０．０３とした。また本構造においては、ＦＧＬ側からスピン注入層側に電流を流し、両層の磁化が、磁化反転に追従して瞬時に高速大回転に至るようにした。
また、垂直磁気記録媒体磁性層３３，３４を規則化合金で形成し、その異方性磁界Ｈｋをそれぞれ２４ｋＯｅ，２２ｋＯｅとした。
【０１０２】
（本実施例の効果）
上記の添加元素及び組成の非磁性中間層は、［ＣｏＦｅＰｔ／ＦｅＲｈ］及び［ＣｏＴａ／ＮｉＲｕ］磁性人工格子磁性層の格子定数との整合性は約１．５％であり、磁気ヘッドの非磁性中間層として従来技術のＣｕを用いた場合に比べて、約１ｄＢ高いＳ／Ｎが得られ、良好なマイクロ波アシスト効果が得られた。特に膜厚を４ｎｍとしたことで［ＣｏＦｅＰｔ／ＦｅＲｈ］と［ＣｏＴａ／ＮｉＲｕ］とが反強磁性的に結合し、膜厚を２ｎｍとした場合に比べ、１０％程度小さな電流でも同じマイクロ波アシスト効果が得られ、高いスピン注入効率が得られた。本効果は、ＣｕＲｕ，ＡｇＲｕ，ＡｕＲｕなど本発明の合金で同様に認められた。
【０１０３】
ＦＧＬからスピン注入層側に電流を流すことで、ＦＧＬだけでなくスピン注入層の磁化も高速で回転する本構成のＳＴＯは、ＳＴＯ直下で直線偏光に近いが１０％程度高い高周波発振磁界強度、１０〜２０％程度高い磁界勾配を有することがＬＬＧシミュレーションにより確認されており、実際、磁性層の総膜厚を同じ１６ｎｍとした実施例２の構成の磁気ヘッドに比べ、約１．５ｄＢ高いＳ／Ｎが得られ、良好なマイクロ波アシスト効果が得られた。
【０１０４】
さらに磁気ヘッドを、湿度９５％、温度６０℃の環境下に置いた、２日間の高温高湿試験によりその耐食性を評価したところ、非磁性中間層として従来技術のＣｕを用いた磁気ヘッドでは記録時のＳ／Ｎが１．５ｄＢ程度が劣化するものが２０％程度発生したが、本発明の非磁性合金中間層を用いた磁気ヘッドにおいは、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｒｈ、及びＴａのいずれの添加元素に対しても記録時のＳ／Ｎ劣化は全く認められなかった。さらに５０℃、１０9Ａ／ｃｍ2の通電加速信頼性試験においても、従来技術のＣｕを非磁性中間層とした磁気ヘッドに比べ３倍以上高い信頼性を有することが確認された。
【０１０５】
またＣｕＰｔ／ＣｒＴｉ合金キャップ層、ＣｕＡｕＭ合金中間層、ＣｕＨｆ／ＲｕＴｉ合金下地層を全て併用した場合に最も良好な結果が得られたが、どちらか一方のみを合金化した場合でも、合金化しない場合に比べて約０．４ｄＢ良好なＳ／Ｎが得られ、２種を合金化場合にはその中間的な結果が得られた。
【０１０６】
［実施例４］
本実施例では、図１１に示す記録磁極構造とし、更に実施例１と基本的に同じ磁化配列とするが、図１２の断面模式図に示すように非磁性中間層を２層としたＳＴＯ構成の例について説明する。
【０１０７】
（マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと磁気記録媒体）
図１１に示したマイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドにおいて、図２と同様に４０はＳＴＯ、１０は再生ヘッド部、１１はシールド層、１２は再生センサ素子、１３，１４は上部、下部磁気シールド、０２ａ，０２ｂはＴＦＣ素子部などを示す。ただし本実施例では、記録磁極２２を磁極先端と後部のみで高飽和磁束密度材料とし、巻き線数を３ターンとして磁極のインダクタンスを小さくして高周波記録特性を高めるとともに、クリアランス制御用として、抵抗８０ΩのＮｉＣｒ薄膜によるＴＦＣ０２ａを再生素子１２の略直上に配置し、０２ｂをＳＴＯ４０の略直上に配置することを主な特徴とする。
【０１０８】
本マイクロ波アシスト磁気記録再生ヘッドに搭載したＳＴＯ４０は、図１２に示す構成とした。すなわち、非磁性合金中間層４２を、実施例１のようにスピン注入層として機能する下部磁性層４３との格子整合性が高い第１の非磁性中間層４８と、ＦＧＬである上部磁性層４１との格子整合性が高い第２の非磁性中間層４９の少なくとも２層の構成とした。同様に本構成のＳＴＯにおいては、実施例１と同様に、スピン注入層側から通電してＳＴＯを駆動する事により、ＦＧＬ４１の磁化６７を高速回転せしめるもので、高い格子整合性によって磁性膜の結晶配性、磁気特性の均一性が向上するので、強い円偏光の高周波発振磁界を得ることができる。ここで記録ギャップ長ＧLは４５ｎｍ、磁極２２先端からＦＧＬ表面までの距離を１５ｎｍ、ＳＴＯ素子高さを５５ｎｍ、ＦＧＬ幅ＷFGLを３６ｎｍとした。
【０１０９】
ＳＴＯ４０において、下部磁性層４３を格子定数のより大きなＣｏ2Ｍｎ（Ｇａ0.5Ｇｅ0.5）合金、上部磁性層４１を［Ｃｏ／Ｎｉ］磁性人工格子、もしくはＣｏ0.8Ｉｒ0.2，Ｃｏ0.99Ｆｅ0.01，Ｃｏ0.9Ｐｔ0.1などのＣｏ基合金と、Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2，Ｎｉ0.8Ｃｏ0.2などのＮｉ基合金のよる［Ｃｏ基合金／Ｎｉ基合金］磁性人工格子などとし、第１、第２の非磁性中間層４８，４９を、両磁性層に対して格子整合性が高いＣｕＡｇＡｕ合金、ＡｇＣｕＱ合金とした例を下記に示す。これら第１、第２の非磁性中間層４８，４９の格子整合性が高いことがより好ましい。
下地層４５、キャップ層４６については、実施例１ないし３と同様とした。
【０１１０】
また図２に示した垂直磁気記録媒体３０は、マイクロ波アシスト効果が最も強く働く表面側の磁性層３３の異方性磁界Ｈｋを大きくし、記録磁極２２からの記録磁界では十分な記録ができず、ＳＴＯ４０を同時に動作させることで始めて充分な記録ができるように磁性膜の構成元素や膜厚などを調整した。
・スライダ５０：薄型ロングフェムト型（１×０．７×０．２ｍｍ3）
・ヘッド保護膜（ＦＣＡＣ）：１．８ｎｍ
・再生ギャップ長Ｇs：１７ｎｍ
・センサ素子１２：ＴＭＲ（Ｔrw＝３０ｎｍ）
・第１の記録磁極２２：ＣｏＦｅ（ＴWW＝１００ｎｍ）
・第２の記録磁極２４：ＦｅＣｏＮｉ
・ＳＴＯ記録素子４０：Ａｇ0.95Ｚｒ0.05（２ｎｍ）／Ｃｕ0.95Ｎｂ0.05（２ｎｍ）／Ｃｏ2Ｍｎ（Ｇａ0.5Ｇｅ0.5）（１２ｎｍ）／Ａｇ0.79Ｃｕ0.2Ｑ0.01（１ｎｍ）／Ｃｕ0.79Ａｇ0.20Ａｕ0.01（１ｎｍ）／［Ｃｏ0.97Ｉｒ0.03／Ｎｉ0.98Ｐｔ0.02］（４ｎｍ）／Ｃｕ0.80Ｐｄ0.20（４ｎｍ）
・ＦＧＬの幅：ＷFGL＝３６ｎｍ
・媒体基板：２．５インチガラス基板
・媒体構造：潤滑膜（１ｎｍ）／Ｃ（２ｎｍ）／［ＣｏＰｔ／ＰｔＳｉ］（３ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2Ｃ（１２ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）／Ｒｕ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）
【０１１１】
本実施例のＳＴＯにおいて、スピン注入層を［Ｃｏ0.97Ｉｒ0.03／Ｎｉ0.98Ｐｔ0.02］磁性人工格子、ＦＧＬをＣｏ2Ｍｎ（Ｇａ0.5Ｇｅ0.5）ホイスラー合金薄膜、非磁性中間層をＣｕ0.79Ａｇ0.20Ａｕ0.01とＡｇ0.79Ｃｕ0.2Ｑ0.01の２層構造とした。添加元素Ｑは、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｒｈ、及びＴａとし、組成ｙは０．０１，０．０２とした。また本構造においては、ＦＧＬ側からスピン注入層側に電流を流し、両層の磁化が、磁化反転に追従して瞬時に高速大回転に至るようにした。スライダ５０には、クリアランス制御用に、抵抗８０ΩのＮｉＣｒ薄膜によるＴＦＣ０２ａ，０２ｂを配置した。
また垂直磁気記録媒体磁性層３３は異方性磁界Ｈｋが２１ｋＯｅの磁性人工格子［ＣｏＰｔ／ＰｔＳｉ］とした。磁性層３４の異方性磁界Ｈｋは１５ｋＯｅであった。
【０１１２】
（本実施例の効果）
上記いずれの添加元素Ｑ、組成に対しても［ＣｏＩｒ／ＮｉＰｔ］磁性人工格子とＣｕ0.79Ａｇ0.20Ａｕ0.01非磁性合金中間層、Ｃｏ2Ｍｎ（Ｇａ0.5Ｇｅ0.5）ホイスラー合金とＡｇ0.79Ｃｕ0.2Ｘ0.01非磁性中間層、Ｃｕ0.79Ａｇ0.20Ａｕ0.01とＡｇ0.79Ｃｕ0.2Ｍ0.01の両非磁性合金中間層の格子定数の整合性はいずれも０．５〜１％であり、磁気記録再生特性評価設備で上記のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと垂直磁気記録媒体の特性を評価したところ、磁気ヘッドの非磁性中間層として従来技術のＡｇを用いた場合に比べ、添加元素Ｑとして、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｒｈ、及びＴａを添加した場合に、それぞれ１．２ｄＢ，１ｄＢ，１ｄＢ，１ｄＢ，０．８ｄＢ高いＳ／Ｎが得られ、良好なマイクロ波アシスト効果が得られた。
【０１１３】
磁気ヘッドを、湿度９５％、温度６０℃の高温高湿試験によりその耐食性を２日間評価したところ、実施例１ないし３と同様に、本実施例の磁気ヘッドではマイクロ波アシスト記録時のＳ／Ｎ劣化は認められず、更に６０℃、１０9Ａ／ｃｍ2の通電加速信頼性試験においても、従来技術であるＡｇを非磁性中間層とした磁気ヘッドに比べ４倍以上長い平均通電寿命を有することが確認された。
【０１１４】
なお、本実施例の２層非磁性中間層を実施例３のＳＴＯ構造に適用し、素子にＦＧＬ側からスピン注入層側に通電してＦＧＬとスピン注入層を逆位相で高速回転せしめようにした。この場合も、磁性層と中間層との高い格子整合性によって磁性膜の結晶配性、磁気特性が向上するので、ＳＴＯ直下で実施例３に比べ、ＳＴＯ膜垂直方向のより強い高周波磁界成分を有する直線偏光を発振せしめることができ、このためマイクロ波アシスト記録時に、実施例３の場合に比べて０．４ｄＢ高いＳ／Ｎを得る事ができた。
【０１１５】
［実施例５］
本実施例では、記録磁極を図２のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドとは別の構成である図１３、図１４に示す主磁極・補助磁極型の構造としたマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドについて説明する。
【０１１６】
（マイクロ波アシスト磁気記録ヘッド）
図１３は、本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと垂直磁気記録媒体の例を示す概念図である。また、図１４（ａ）は記録ヘッドのギャップ部近傍の下面模式図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＡＡ’ 断面模式図である。本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドは、記録磁極以外の基本的な構成は実施例１〜４（図２）と同様であり、例えば、５０はスライダ、５１はヘッド保護層、５２は浮上面、４０はＳＴＯ、１０は再生ヘッド部、１１はシールド層、１２は再生センサ素子、１３，１４は上部、下部磁気シールド、０２ａ，０２ｂはＴＦＣ素子部などである。ＳＴＯ４０は図２に示した構造と同様（ただし４１と４３は積層順を変更）であり、図１３では下地層４５とキャップ層４６を省略して示した。
【０１１７】
記録ヘッド部２０は、図１４（ａ）にＡＢＳ面から見た磁極部構造を示すように、ＳＴＯと略同じ幅にエッチングして高周波磁界と略同じ幅の垂直記録磁界１２１を発生するようにＳＴＯ部で整形された幅広記録磁極（主磁極）１２２、高周波磁界発振素子４０の磁化回転方向などを制御するためのシールド磁極１２４及び、記録磁極を励磁するためのＣｕなどからなるコイル２３で構成される。磁気ギャップ１２５は、記録磁極１２２とシールド磁極１２４との間に設けられ、発振制御磁界１２６は高周波磁界発振素子４０の磁化方向及び磁化回転方向などを制御する。
【０１１８】
本実施例では、図１４（ａ）に示すように、まず記録磁極１２２において、ＦｅＣｏＮｉ，ＣｏＦｅ合金などの高飽和磁束軟磁性膜をメッキ法もしくはスパッタ法などで製膜し、ベベル角θが１０〜２０度の略台形状であって、ＡＢＳ面に近づくにつれその断面積が小さくなるように形成した。ＳＴＯ制御磁界１２６をより強くするため、磁極を１〜４０ｎｍ程度、より好ましくは５〜２０ｎｍの深さｄでＳＴＯ幅、より好ましくはＳＴＯと略同一形状にエッチングした。さらに本実施例では、図１３及び図１４（ａ）（ｂ）に示すように、主磁極を磁気ヘッド走行方向、トラック方向の４方向から絞り込み、強い記録磁界が得られる構造とした。このように、主磁極１２３をその４面とも絞り込んだため、ＳＴＯを形成すべき面は、図１４（ｂ）に示すように１０ないし２０度の角度βだけ傾斜している。このように傾斜した面にＦＧＬ４１を含む高周波発振素子ＳＴＯを形成すると、一般に傾斜方向に垂直な方向に磁気異方性が発生し、ＳＴＯの高周波発振効率が１０〜２０％劣化する。このため本実施例では、図１４（ａ）（ｂ）に示したように、主磁極１２２上に非磁性充填層４５を形成し、それを平坦化して実施例１ないし４と同様にＳＴＯを形成した。このようにＳＴＯがＡＢＳ面５２に対して垂直になるように形成することで、従来型の主磁極・補助磁極型磁極構造に比べ、ＳＴＯ駆動磁界１２６の磁界分布と強度、記録磁界１２１の強度と印加角度、及び高周波磁界４７の印加位置と記録磁界１２１の印加位置、などをバランス良く制御することが可能となり、主磁極・補助磁極型磁極でも、強い高周波磁界が安定して得られることを確認した。なお本磁極構造によれば、実施例１の磁極構造とは異なり、記録磁極だけで記録が可能な磁気記録媒体に対して、磁極のフットプリントは、最も強い記録磁界が集中する主磁極領域で決まる。
【０１１９】
台形状の記録磁極の広い側の記録素子の幅ＴWW（図１６（ａ））は、目標とする記録磁界や、記録密度に応じて設計及び加工され、その大きさは１６０ｎｍ〜１０ｎｍ程度である。また、記録磁極１２２は、シールド磁極１２４も含めてＣｏＮｉＦｅ合金やＮｉＦｅ合金などの軟磁性合金薄膜で形成され、非磁性層を介してその周囲を囲った、いわゆるＷＡＳ構造（Wrap Around Structure）としてもよい。なお図１４で、スピン注入層４３とＦＧＬ４１の積層順は逆にしてもよいが、ＳＴＯは主磁極近傍に設置する事が好ましいので、図１４に示したように、非磁性充填材は下地層と同じ材料を用い、さらにＦＧＬ４１をこの下地層４５上に最初に形成し、その上に非磁性中間層４２、スピン注入層４１、キャップ層４６を順次積層するＳＴＯ構造とすることが最も好ましい。
【０１２０】
垂直磁気記録媒体１３０は、磁性層を１３３，１３９，１３４の３層とし、マイクロ波アシスト効果が最も強く働く最表面の異方性磁界Ｈｋを大きくし、記録磁極からの記録磁界では十分な記録ができず、ＳＴＯ４０を同時に動作させることで始めて充分な記録ができるように磁性膜の構成元素、膜厚などを調整した。
【０１２１】
以下に、本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド及び垂直磁気記録媒体の構成と諸元を示す。
・スライダ５０：薄型ロングフェムト型（１×０．７×０．２ｍｍ3）
・ＦＣＡＣ５１：１．８ｎｍ
・再生ギャップ長Ｇs：１７ｎｍ
・再生素子１２：ＴＭＲ（Ｔrw＝２９ｎｍ）
・第１の記録磁極１２２：ＦｅＣｏＦｅ（ＴWW＝６０ｎｍ）、ｄ＝１５ｎｍ、θ＝１５°、β＝１５°
・第２の記録磁極１２４：ＦｅＣｏＮｉ
・ＳＴＯ記録素子４０：Ｃｕ0.99Ａｕ0.01（２ｎｍ）／Ｒｈ（２ｎｍ）／［Ｃｏ0.95Ｐｔ0.05／Ｎｉ0.95Ｐｔ0.05］（３ｎｍ）／Ｃｕ0.98Ｌ0.01（２ｎｍ）／［Ｃｏ0.85Ｆｅ0.10Ｖ0.05／Ｆｅ0.85Ｃｏ0.10Ｒｕ0.05］（１３ｎｍ）／Ｔｉ0.95Ｖ0.05（４ｎｍ）
・ＦＧＬの幅：ＷFGL＝３５ｎｍ
・媒体基板：３．５インチＮｉＰメッキＡｌ合金基板
・媒体構造：潤滑層（１ｎｍ）／Ｃ（２ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ−（ＳｉＴｉ）Ｏ2Ｂ（４ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ−（ＳｉＴａ）Ｏ2（４ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2Ｃ（４ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）／Ｒｕ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）
【０１２２】
上記で、記録磁極を図１３及び図１４に示した４面絞り構造の主磁極・補助磁極型とし、ＳＴＯ記録素子をＴｉ0.95Ｖ0.05下地層、［Ｃｏ0.85Ｆｅ0.10Ｖ0.05／Ｆｅ0.85Ｃｏ0.10Ｒｕ0.05］磁性人工格子ＦＧＬ、Ｃｕ0.98Ｌ0.01中間層、［Ｃｏ0.95Ｐｔ0.05／Ｎｉ0.95Ｐｔ0.05］磁性人工格子スピン注入層、さらにＲｈ，Ｃｕ0.99Ａｕ0.01積層キャップ層で構成した。なお、非磁性中間層の添加元素Ｌは、Ｖ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒとした。また磁気ヘッドスライダ５０には、クリアランス制御用に、抵抗８０ΩのＮｉＣｒ薄膜によるＴＦＣ０２ａ，０２ｂを図１３のように配置した。
垂直磁気記録媒体において、磁性層最上層１３３、中間層１３９、最下層１３４の異方性磁界Ｈｋは、それぞれ２１ｋＯｅ，１６ｋＯｅ，１８ｋＯｅとした。
【０１２３】
（本実施例の効果）
いずれの添加元素Ｌに対しても［ＣｏＦｅＶ／ＦｅＣｏＲｕ］，［ＣｏＰｔ／ＮｉＰｔ］磁性人工格子とＣｕ0.98Ｌ0.01非磁性中間層との格子定数の整合性は、いずれも１．０〜１．５％であり、磁気記録再生特性評価設備で上記のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと垂直磁気記録媒体の特性を評価したところ、磁気ヘッドの非磁性中間層として従来技術のＣｕを用いた場合に比べ、上記添加物を添加した場合に、いずれも実施例２と同様に、約１．５ｄＢ高いＳ／Ｎが得られ、良好なマイクロ波アシスト効果が得られた。
【０１２４】
さらに磁気ヘッドを、湿度９０％、温度８０℃の高温高湿試験によりその耐食性を１日間評価したところ、実施例１と同様に、本発明の磁気ヘッドでは記録時のＳ／Ｎ劣化は認められなかった。また従来技術のＣｕを下地層、中間層とした比較例に対し、本実施例の磁気ヘッドにおいても、実施例２と同様に、そのスピン注入効率が約２０％向上していることを確認できた。
【０１２５】
［実施例６］
本実施例では、ＳＴＯを再生センサとして用いた。図１５の断面模式図に示すように、ＳＴＯセンサ素子１２を図１３に示したマイクロ波アシスト磁気ヘッドの再生ヘッド部１２に組み込み、その他は実施例５（図１３）と同様としてマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを形成した。
【０１２６】
（ＳＴＯセンサ）
図１５に示した本実施例のＳＴＯセンサは、非磁性合金中間層４２、磁化回転層６１と、回転層の磁化７７にスピントルクを与えるためのスピン注入層４３などから構成される。ここで矢印６６はスピン注入層４３において垂直配向した磁化、矢印７７は磁化回転層６１において面内の回転軸を中心に回転する磁化を表す。また下地層４５、キャップ層４６には、実施例１と同様に、スピン散乱長が長く、耐食性、耐エレクトロマイグレーション特性に優れた、Ｃｕ合金、Ａｇ合金、Ａｕ合金などを用いた。
【０１２７】
再生用ＳＴＯセンサにおいては、記録用の高周波発振素子とは異なり、スピン注入層の磁化６６と平行、反平行の成分を持つように磁化回転層６１の磁化を高速で回転（高周波発振）するようにせしめ、磁化回転時の磁気抵抗変化率を極大化して、大きな再生出力が得られるようした。ここで、その回転周波数が、磁気記録媒体に記録された磁化情報からの漏れ磁界によって変化することを利用して記録情報を検出する。このため、ＳＴＯセンサにおいて、従来のＴＭＲ、ＣＰＰ−ＧＭＲセンサなどに比べて磁性膜の磁気異方性エネルギーを大きくでき、素子微細化による熱揺らぎノイズ（マグノイズ）を抑制できるので、再生トラック幅を２０ｎｍ以下としても３０ｄＢ程度の高い再生Ｓ／Ｎを得る事ができる。
【０１２８】
本実施例においては、磁化回転層６１を、Ｃｏ2ＭｎＧｅ，Ｃｏ2ＦｅＡｌなどのホイスラー合金、ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅなどの磁性材料で構成し、磁化容易軸７８が磁化回転層６１の膜面内にある面内一軸磁気異方性磁性層とした。ここで磁性材料としては、スピン偏極率が高く、特に高い磁気抵抗変化率が得られるＣｏ2ＭｎＧｅ，Ｃｏ2ＦｅＡｌなどのホイスラー合金膜を用いることが好ましく、さらにその磁気異方性磁界、その磁化容易軸の方向を以下のように適正化することが好ましい。すなわち、その磁化容易軸７８を、（１）媒体面に対して略垂直に設置して磁化回転軸方向に垂直磁気記録媒体からの磁界が印加されるようにして、周波数変化に対する検出感度を最大にする、もしくは、（２）媒体面に対して数度ないし６０度程度傾けて設置して磁界方向の透磁率を高め、磁気記録媒体からの漏れ磁界を軟磁性体磁化回転層６１に効率的に吸い込むようにせしめて磁束利用率を高める、ことなどにより、高い再生感度を得るようにすることが好ましい。さらに高周波磁界発振素子の高さをその幅よりも大きくせしめることで、垂直磁気記録媒体のより深くからの記録磁界とその余分の高さの素子部分とで磁束の閉磁路が形成され易くなり、垂直磁気記録媒体のより深部からの磁界成分を検知でき、再生感度を一層高めることができるので特に好ましい。またホイスラー合金の高周波発振性能を確保するためには、磁性膜の結晶欠陥、規則度の制御が重要であり、本発明者らの検討によれば、非磁性中間層との格子整合性を確保する事が特に重要であった。
【０１２９】
そこで、実施例１と同様に、非磁性合金中間層４２を、Ｃｕ，Ａｇ及びＡｕからなる第１の群から選ばれた少なくとも１種の元素を少なくとも５０ａｔ％以上と、これらと重複せず、前記第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を、合計で０．１ａｔ％以上、単独で２５ａｔ％以下含む非磁性合金とし、ホイスラー合金などの磁性層との格子定数のミスマッチを４％以下、より望ましくは１．５％以下として磁性膜の格子ひずみ、磁気異方性を制御した。
【０１３０】
なお、スピン注入層４３としては、磁化回転層６１の発振を安定させるために垂直磁気異方性を持った硬磁性材料を用いた。すなわち、実施例１と同様に、［Ｃｏ／Ｐｔ］，［Ｃｏ／Ｎｉ］，［Ｃｏ／Ｐｄ］，［ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄ］などの磁性人工格子薄膜、ＣｏＣｒＰｔなどの垂直磁性膜を用いた。該磁性薄膜は、実施例１の図５、図７で説明したように、Ｃｏを少なくとも５０％以上と、前記第２の添加物群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、単独で２５ａｔ％以下含む磁性合金薄膜と、Ｆｅ及びＮｉからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を少なくとも５０ａｔ％以上含み、前記第２の添加物群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、単独で２５ａｔ％以下含む磁性合金薄膜を少なくとも２層以上積層した磁性人工格子薄膜であることが好ましい。なおスピン注入層４３とＦＧＬ４１の積層順は逆にしてもよく、また記録磁極を図２に示したリング型構造としてもよい。
【０１３１】
（垂直磁気記録媒体）
垂直磁気記録媒体１３０は、磁性層を１３３，１３９，１３４の３層とし、マイクロ波アシスト効果が最も強く働く最表面の異方性磁界Ｈｋを大きくし、記録磁極からの記録磁界では十分な記録ができず、ＳＴＯ４０を同時に動作させることで始めて充分な記録ができるように磁性膜の構成元素、膜厚などを調整した。
【０１３２】
本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド及び垂直磁気記録媒体の構成と諸元を以下に示す。
・スライダ５０：薄型ロングフェムト型（１×０．７×０．２ｍｍ3）
・ＦＣＡＣ５１：１．８ｎｍ
・再生トラック幅Ｔrw：２８ｎｍ
・再生ギャップ長Ｇs：１４ｎｍ
・ＳＴＯセンサ素子１２：Ｃｕ0.95Ｎｉ0.05（１．５ｎｍ）／Ｃｏ2Ｍｎ（Ｇａ0.5Ｇｅ0.5）（４ｎｍ）／Ｃｕ1-a-bＡｕaＲb（２ｎｍ）／ＭｇＯ（１ｎｍ）／［Ｃｏ1-x-yＰｔxＱy／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.15Ｒｕ0.05］（４ｎｍ）／Ｃｕ0.85Ｎｂ0.15（１．５ｎｍ）（Ｔrw＝３０ｎｍ、素子高さ＝４０ｎｍ）
・第１の記録磁極１２２：ＦｅＣｏＦｅ（ＴWW＝６０ｎｍ）、ｄ＝１５ｎｍ、θ＝１５°
・第２の記録磁極１２４：ＦｅＣｏＮｉ
・ＳＴＯ記録素子４０：Ｃｕ0.98Ｎｉ0.02（２ｎｍ）／Ｒｕ（２ｎｍ）／［Ｃｏ0.99Ｉｒ0.01／Ｆｅ0.99Ｚｒ0.01］（１３ｎｍ）／Ｃｕ0.99Ａｕ0.01（２ｎｍ）／［Ｃｏ0.96Ｐｔ0.03Ｃｒ0.01／Ｎｉ0.98Ｎｂ0.02］（３ｎｍ）／Ｃｒ0.9Ｐｔ0.1（４ｎｍ）
・ＦＧＬの幅：ＷFGL＝３４ｎｍ
・媒体基板：３．５インチＮｉＰメッキＡｌ合金基板
・媒体構造：潤滑層（１ｎｍ）／Ｃ（２ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ−（ＳｉＴｉ）Ｏ2Ｂ（４ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ−（ＳｉＴａ）Ｏ2（４ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2Ｃ（４ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）／Ｒｕ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）
【０１３３】
ＳＴＯセンサ１２は、Ｃｕ0.99Ｎｂ0.01による下地層、［Ｃｏ1-x-yＰｔxＱy／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.19Ｖ0.01］磁性人工格子によるスピン注入層、ＭｇＯ薄膜によるトンネルバリア層、Ｃｕ1-a-bＡｕaＲbによる非磁性中間層、ホイスラー合金Ｃｏ2Ｍｎ（Ｇａ0.5Ｇｅ0.5）による磁化回転層、Ｃｕ0.95Ｎｉ0.05によるキャップ層で構成した。
【０１３４】
ここで、磁性層における添加元素ＱはＶ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｐｔ，Ｒｈとし、組成ｘを０．１，０．１５、組成ｙを０．０１，０．０２とし、また非磁性中間層における添加元素Ａｕの組成ａを０．１，０．１５、添加元素Ｒの組成ｂを０．０１，０．０２とし、さらにＳＴＯセンサ幅（再生トラック幅）Ｔrwを１５ｎｍとした。またトンネルバリア層をＭｇＯの替わりにＧａＯとしたり、Ｃｕ1-a-bＡｕaＲbとトンネルバリア層との積層順を変えてもよい。また磁気ヘッドスライダ５０には、クリアランス制御用に、抵抗８０ΩのＮｉＣｒ薄膜によるＴＦＣ０２ａ，０２ｂを図１３のように配置した。
なお垂直磁気記録媒体において、磁性層最上層１３３、中間層１３９、最下層１３４の異方性磁界Ｈｋは、それぞれ２０ｋＯｅ，１９ｋＯｅ，１８ｋＯｅであった。
【０１３５】
（本実施例の効果）
添加元素Ｑ、その組成ｙ、及びＰｔの組成ｘ、添加元素Ｒ、その組成ｂ及びＡｕ組成ａに対しても、［Ｃｏ1-x-yＰｔxＱy／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.19Ｖ0.01］磁性人工格子、Ｃｕ1-a-bＡｕaＲbによる非磁性中間層、及びホイスラー合金ＣＯ2Ｍｎ（Ｇａ0.5Ｇｅ0.5）との格子定数の整合性は１〜３．５％であり、組成（ａ，ｘ）の組み合わせが（０．０２，０．０２）の時に１〜２％と特に良好であった。
【０１３６】
磁気記録再生特性評価設備で上記のホイスラー合金を用いたＳＴＯセンサを具備したマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにより垂直磁気記録媒体の特性を評価したところ、垂直磁気記録媒体の記録磁化からの磁界に応じてその発振周波数が変調されるＳＴＯセンサの再生波形を、１ビット遅延せしめた再生波形と掛け合わせ、それをローパスフィルタで処理することにより、再生トラック幅Ｔrwを１５ｎｍとしても、非磁性中間層として従来技術のＣｕを用いた場合に比べ、上記添加物を添加した場合に３ｄＢ高い、３０ｄＢと非常に高いＳ／Ｎで垂直磁気記録媒体の磁化情報を高い分解能で再生できた。
【０１３７】
更に再生素子に実施例５で説明した従来技術による再生ギャップ長Ｇs１７ｎｍのＴＭＲセンサを用いた場合と比べ、再生素子にＧs１４ｎｍのＳＴＯセンサ素子を用いた場合には、再生時の記録信号分解能、信号品質（Ｓ／Ｎ）が向上し、約１０％高い記録密度が実現できた。
【０１３８】
磁気ヘッドを、湿度９５％、温度６０℃の高温高湿試験によりその耐食性を２日間評価したところ、実施例１と同様に、本発明の磁気ヘッドではマイクロ波アシスト記録時のＳ／Ｎ劣化、特に再生時の出力劣化は認められず、更にＳＴＯセンサに対する６０℃、１０9Ａ／ｃｍ2の通電加速信頼性試験においても再生出力は全く劣化せず、高い信頼性を有することが確認された。
【０１３９】
上記の結果はＳＴＯセンサ素子１２でＭｇＯの替わりにＧａＯを用いても同様であった。また中間層との界面にＣｏＦｅＢ，Ｃｏ，ＮｉＦｅなどからなるスピン界面状態制御層を設けることで、５％程度高い磁気抵抗効果を得ることができ、センス電流を５％程度低減することもでき、素子寸法ばらつきに対する通電寿命マージンを拡大できた。
【０１４０】
またＳＴＯをセンサに用いた場合においても、合金下地層、合金キャップ層、合金中間層、磁性層合金化を全て併用した場合に最も良好な結果が得られたが、合金中間層のみを用いた場合に最も効果が大きく、合金磁性層、合金下地層、合金キャップ層の合金化効果がそれに続き、これらの層の一つを合金化した場合にでも、合金化しない場合に比べて０．５〜１ｄＢ程度良好な結果が得られた。
【０１４１】
［実施例７］
本実施例では、スピン注入層を面内一軸磁気異方性磁性薄膜とし、実施例１のＳＴＯと同様の構成の非磁性中間層、磁化回転層を用いたＳＴＯセンサ素子について説明する。また、そのＳＴＯセンサに適した再生ヘッド構造の実施例を示す。
【０１４２】
（ＳＴＯセンサ）
図１６に断面模式図を示す本実施例のＳＴＯセンサにおいては、図１５に示した実施例６のＳＴＯセンサとはスピン注入層、回転磁化層の垂直、面内の磁化配列を変更し、スピン注入層６３の磁化７６を面内配向せしめ、磁化回転層４１の磁化６７が膜面に垂直な回転軸（磁化容易軸）６８を中心に回転するようにせしめた。
【０１４３】
磁化回転層４１としては、Ｃｏ0.6Ｆｅ0.4，Ｃｏ0.99Ｆｅ0.01，Ｃｏ0.8Ｉｒ0.2、あるいは［Ｃｏ／Ｆｅ］などのＣｏ基磁性人工格子などからなり、負の垂直磁気異方性を有する薄膜を用いる。この構成においては、磁化容易軸６８がその膜面に垂直に配向し、膜面内に磁化容易面を有するために、スピン注入層６３からのスピン注入及びスピントルクを受けて、その磁化６７は磁化容易軸６８を回転軸として高速回転する。
【０１４４】
本発明者らの検討によれば、スピン偏極率は実施例６のホイスラー合金には劣るが、負の垂直磁気異方性を有する［ＣｏもしくはＣｏ基合金／ＦｅもしくはＦｅ基合金］磁性人工格子においては、ホイスラー合金などに比べて磁区構造が出来にくく、外部磁界に対する磁化の発振状態が安定であり、磁化回転層４１として外部磁界に対する高周波発振周波数変化の線形応答性が特に良好であるという特徴があることを見出した。ここで、Ｃｏ薄膜もしくはＣｏ基合金薄膜、ならびに、Ｆｅ薄膜もしくはＦｅ基合金磁性合金薄膜としては、下記(1)の磁性薄膜と下記(2)の磁性薄膜を少なくともそれぞれ２層積層した磁性人工格子薄膜とすることが好ましい。
(1)Ｃｏに０．１ａｔ％以上２０ａｔ％以下のＦｅを添加したＣｏＦｅ合金薄膜、もしくはこのＣｏＦｅ合金を少なくとも５０％以上と、Ｃｕを除いた前記第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、単独で２５ａｔ％以下含む磁性合金薄膜、
(2)Ｆｅに０．１ａｔ％以上７０ａｔ％以下のＣｏを添加したＦｅＣｏ合金薄膜、もしくはこのＦｅＣｏ合金を少なくとも５０ａｔ％以上含み、Ｃｕを除いた前記第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、単独で２５ａｔ％以下含む磁性合金薄膜。
【０１４５】
これは以下の理由による。すなわち、ＳＴＯ再生素子としては、磁化回転層４１の磁化回転時の磁気抵抗変化、再生出力が大きいことが好ましい。上記で、Ｃｏに０．１ａｔ％以上２０ａｔ％以下のＦｅを添加したＣｏＦｅ合金薄膜、Ｆｅに０．１ａｔ％以上７０ａｔ％以下のＣｏを添加したＦｅＣｏ合金薄膜を [ＣｏＦｅ合金／ＦｅＣｏ合金]磁性人工格子薄膜とすることで、[Ｃｏ／Ｆｅ] 磁性人工格子薄膜に比べて１〜２０％程度高い磁気抵抗効果、再生出力が得られる。例えば、Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1，Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1合金を、いずれもそれぞれ０．２ｎｍ，０．４ｎｍ，０．５ｎｍ，０．６ｎｍ，０．８ｎｍとして２層〜２５層形成した[ＣｏＦｅ合金／ＦｅＣｏ合金]磁性人工格子薄膜を、膜厚２ｎｍのＣｕ0.99Ａｕ0.01、膜厚２ｎｍのＣｒ0.99Ｔｉ0.01を下地膜としてガラス基板上に製膜し、さらにその上にＣｕ0.99Ａｇ0.01（２ｎｍ）／ＭｇＯ（１ｎｍ）を介して、Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1（２ｎｍ）／Ｒｕ（４ｎｍ）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（２ｎｍ）を製膜して、これらの磁気抵抗効果を評価した。その結果、いずれの試料においても、合金化による磁性層の電子構造の変化を反映し、同様の構成で製膜した[Ｃｏ／Ｆｅ]磁性人工格子薄膜に比べ、１０〜２０％高い磁気抵抗効果が得られることを確認した。
【０１４６】
さらにこれらのＣｏＦｅ合金、ＦｅＣｏ合金に、Ｃｕを除いた前記第２の群から選ばれた少なくとも１種の元素を合計で０．１ａｔ％以上、単独で２５ａｔ％以下添加することで、比抵抗は増大するが、実施例１で説明したように高い通電寿命が得られ、いずれの非磁性元素を添加した場合にも１５％以上大きなセンス電流を通電でき、全体として５〜１０％高い再生出力を得ることができた。さらに実施例１で説明したように、Ｃｕを除いた前記第２の群の非磁性元素を添加することにより、実用上問題のないレベルの高い耐食性が得られる。以上から、上記の本実施例の構成により、信頼性を含めた総合特性に優れたＳＴＯセンサ用の磁性人工格子薄膜が得られることが確認された。なお中間層との界面にＣｏＦｅＢ，Ｃｏ，ＮｉＦｅなどからなるスピン界面状態制御層を設けることで、より高い磁気抵抗効果、再生出力が得られ、更に好ましかった。
【０１４７】
上記スピン注入層６３としては、ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅなどの面内一軸磁気異方性軟磁性薄膜を用いることが好ましく、さらに外部磁界に対する安定性を確保するため、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ／ＣｕＡｕ／ＣｏＦｅのように少なくとも１層のＣｏ基磁性膜ともう１層の磁性層を反強磁性的に結合せしめた積層膜とすることが特に好ましい。スピン注入層４３と磁化回転層４１、非磁性下地層４５、キャップ層４６の積層順は逆にしてもよい。
【０１４８】
上記磁性層は、Ｃｕ，Ａｇ及びＡｕからなる第１の群から選ばれた少なくとも１種の元素を少なくとも５０ａｔ％以上含む合金層を少なくとも一層含み、磁性層との格子定数のミスマッチ（格子不整合性）を４％以下、より望ましくは１．５％以下とした非磁性合金中間層４２により、格子ひずみ、スピン散乱長が長く、耐食性、耐エレクトロマイグレーション特性、及び磁気異方性などを実施例１で説明したように制御でき、高いスピン注入効率、高い再生出力を得ることができる。ここで非磁性下地層４５、キャップ層４６に、実施例１と同様に、Ｃｕ合金、Ａｇ合金、Ａｕ合金などを用いることが好ましい。
【０１４９】
（再生ヘッド）
次に図１７を用いて、ＳＴＯセンサ素子１２を再生ヘッド１０の後部（素子高さ方向奥側）に設けた引き込み型再生ヘッドの構造について説明する。
【０１５０】
前記ＳＴＯセンサにおいて、面内一軸磁気異方性磁性薄膜であるＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＮｉＦｅなどからなるスピン注入層６３は、その透磁率が高くその磁気抵抗が小さい。さらに再生ヘッド１０の後部の断面積、及びＳＴＯセンサ素子の面積を図２の再生ヘッド構造よりも大きくすることで、その磁気抵抗を更に低減でき、媒体からの漏れ磁束の検知効率、すなわち再生感度を高める事ができる。ここでスピン注入層や上部、下部シールド層を多層膜として透磁率を３０％以上更に高めることもでき、この場合に１０％程度高い再生出力が得られ、好ましかった。
【０１５１】
以上により、図１７に示した本構造の再生ヘッドのように、ＳＴＯセンサ素子を再生ヘッドの後部に設けても、磁化回転層の回転軸方向に媒体からの磁界を効率よく集束し、その発振周波数の変化から媒体からの磁束、すなわち記録磁化状態を高感度に検知することができる。
【０１５２】
実施例１（図２）、実施例９（図１３）に示した再生ヘッド構造では、再生素子１２の総膜厚を１０ｎｍよりも小さくすることは困難なため、再生ギャップ長Ｇsを１０ｎｍよりも小さくできなかった。しかし、本構造のように再生センサを磁気ギャップとは別の場所に設置することで、磁気特性、耐マイグレーション信頼性などを確保する上で必要な、１０ｎｍ程度以上の再生センサの膜厚を確保した上で、再生ギャップ長Ｇsを１ｎｍにまで低減することが可能となった。このため、短いビット長で記録された媒体磁化状態を高い分解能で再生でき、高記録密度対応の再生ヘッドとして特に好適であった。なおＧsを大きくし過ぎるとギャップロスのために感度が低下するため、２５ｎｍ以下とすることが好ましい。
【０１５３】
（磁気記録媒体）
図２に示した垂直磁気記録媒体３０においては、最表面側の磁性層３３の異方性磁界Ｈｋを大きくし、記録磁極２２からの記録磁界では十分な記録ができず、ＳＴＯ４０を同時に動作させることで始めて充分な記録ができるように磁性膜の構成元素や膜厚などを調整した。ここで磁性層３３，３４の異方性磁界Ｈｋは、それぞれ１８ｋＯｅ，１７ｋＯｅであった。
【０１５４】
本実施例の磁気ヘッドと垂直磁気記録媒体の構成を下記に示す。
・スライダ５０：薄型ロングフェムト型（１×０．７×０．２ｍｍ）
・ヘッド保護膜（ＦＣＡＣ）：１．８ｎｍ
・再生トラック幅Ｔrw：２８ｎｍ
・再生ギャップ長Ｇs：１０ｎｍ
・ＳＴＯセンサ素子１２：Ａｇ0.99Ａｕ0.01（１ｎｍ）／［（Ｃｏ0.8Ｆｅ0.2）1-aＡa／（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）1-bＢb］（３ｎｍ）／Ｃｕ1-x-yＡｇxＱy（２ｎｍ）／ＭｇＯ（１ｎｍ）／Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1Ｒｈ0.02（２ｎｍ）／Ｒｕ（４ｎｍ）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2Ｔａ0.02（２ｎｍ）／Ｃｕ0.98Ａｕ0.02（２ｎｍ）
・第１の記録磁極２２：ＦｅＣｏＮｉ（ＴWW＝６０ｎｍ）
・第２の記録磁極２４：ＦｅＣｏＮｉ
・ＳＴＯ記録素子：Ａｇ0.99Ｎｉ0.01（５ｎｍ）／Ｔａ0.99Ｍｏ0.99（５ｎｍ）／［Ｃｏ0.75Ｆｅ0.25／Ｆｅ0.99Ｐｔ0.01］（８ｎｍ）／Ｃｕ1-x-yＡｇxＬy（２ｎｍ）／［Ｃｏ0.9Ｐｔ0.1／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2］（７ｎｍ）／Ｒｕ0.9Ｃｒ0.1（１０ｎｍ）
・ＦＧＬの幅：ＷFGL＝３４ｎｍ
・媒体基板：３．５インチＮｉＰメッキＡｌ合金基板
・媒体構造：潤滑膜（１ｎｍ）／Ｃ（２ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ−（ＳｉＴｉ）Ｏ2（２ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2Ｃ（１０ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）／Ｒｕ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）
【０１５５】
上記でＳＴＯセンサは、Ｃｕ0.98Ａｕ0.02下地層、Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1Ｒｈ0.02／Ｒｕ／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2Ｔａ0.02積層スピン注入層、ＭｇＯトンネルバリア層、Ｃｕ1-x-yＡｇxＱy中間層、［（Ｃｏ0.8Ｆｅ0.2）1-aＡa／（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）1-bＢb］磁化回転層、Ａｇ0.99Ａｕ0.01キャップ層で構成した。ここで、添加元素Ａ，Ｂ，Ｑを、Ａｕ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｖ，Ｔａとし、組成ｘを０．０５，０．１、組成ａ，ｂ，ｙをいずれも０．０１，０．０２とし、ＳＴＯセンサ幅（再生トラック幅）Ｔrwを１５ｎｍとした。
【０１５６】
（本実施例の効果）
いずれの添加元素、組成に対しても、Ｃｏ0.88Ｆｅ0.1Ｒｈ0.02／Ｒｕ／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.18Ｔａ0.02積層スピン注入層、Ｃｕ1-x-yＡｇxＱy中間層、及び［（Ｃｏ0.8Ｆｅ0.2）1-aＡa／（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）1-bＢb］磁化回転層との格子定数の整合性は、１〜１．５％と特に良好であった。
【０１５７】
実施例６と同様にＳＴＯセンサの再生波形を処理する事で、再生トラック幅Ｔrwを１５ｎｍとしても３０ｄＢと非常に高いＳ／Ｎで垂直磁気記録媒体の磁化情報を高い分解能で再生できた。ここで非磁性中間層として従来技術のＡｇ，Ｃｕを用いた場合に比べ、上記添加物を添加した場合に、それぞれ３ｄＢ，１．５ｄＢ高いＳ／Ｎが得られた。
【０１５８】
特に本実施例の再生ヘッド（図１７）において、高周波発振層の磁化が膜面内で大回転し易く（φ〜９０°）、またＧsを小さくできたので実施例６（図１５）に比べ、再生分解能がさらに５ポイント、Ｓ／Ｎが２ｄＢ高くなり、特に優れた再生特性を示した。
【０１５９】
さらに磁気ヘッドを、湿度９５％、温度６０℃の高温高湿試験によりその耐食性を２日間評価したところ、実施例１と同様に、本発明の磁気ヘッドではマイクロ波アシスト記録時のＳ／Ｎ劣化、特に再生時の出力劣化はともに認められなかった。なお実施例６と同様に、６０℃、１０9Ａ／ｃｍ2としたＳＴＯセンサに対する通電加速信頼性試験においても再生出力、抵抗値などに劣化は認められず、高い信頼性を有することが確認された。
【０１６０】
［実施例８］
実施例１〜７のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを搭載した磁気記憶装置の実施例について図１８を用いて説明する。
【０１６１】
（磁気記憶装置）
図１８に示す磁気記憶装置は、スピンドルモータ５００、垂直磁気記録媒体５０１、高剛性アーム５０２、ＨＧＡ（以下、磁気ヘッドと略称することがある）５０５、ＨＳＡ（Head Stack Assembly）５０６、ヘッド駆動制御装置（Ｒ／Ｗ−ＩＣ）５０８、Ｒ／Ｗチャネル５０９、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５１０、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）５１１、バッファメモリを制御するバッファメモリ制御部５１６、ホストインタフェース制御部５１７、ＲＡＭなどを用い制御プログラム及び制御データ（パラメータテーブル）を格納するメモリ部５１８、フラッシュメモリやＦＲＯＭなどを用い制御プログラムや制御データ（パラメータテーブル）を格納する不揮発性メモリ部５１９、ＶＣＭ（Voice Coil Motor）駆動制御部、ＳＰＭ（Spindle Motor）駆動制御部などから構成されるコンボドライバ５２０、ＭＰＵのバス５１５などから構成される。
【０１６２】
ＨＧＡ５０５は、ＳＴＯ、記録再生素子、ＴＦＣなどを有するスライダ５０３と高剛性サスペンション５０４を具備する。ヘッド駆動制御装置５０８は、ＳＴＯを駆動するための駆動信号（駆動電流又は駆動電圧信号）を生成するＳＴＯ駆動制御機能や記録アンプ、再生プリアンプなどを有する。Ｒ／Ｗチャネル５０９は、記録変調部、及び順方向誤り訂正符号の一種であるリードソロモン符号を用いたＲＳ（Reed Solomon）チャネル、もしくは最新のＬＤＰＣ（low density parity check）符号を用いた非ＲＳ（Non Reed-Solomon）チャネルなどの信号処理、再生復調部として機能する。
【０１６３】
ＨＧＡ５０５は、ヘッド駆動制御装置５０８に対して信号線接続されており、上位装置となるホスト（図示せず）からの記録命令、再生命令に基づくヘッドセレクタ信号で一つの磁気ヘッドを選択して記録、再生を行う。Ｒ／Ｗチャネル５０９、ＭＰＵ５１０、ＨＤＣ５１１、バッファメモリ制御部５１６、ホストインタフェース制御部５１７、メモリ５１８は一つのＬＳＩ（ＳｏＣ：System on Chip）５２１として構成される。５１２はこれと駆動制御部、不揮発性メモリなどを搭載した制御ボードである。なお、必要に応じて高剛性サスペンションや高剛性アームには、振動吸収・抑制体などで構成され、一層の振動抑制を目的とするダンパが貼り付けられる。さらに、高剛性サスペンション５０４やスライダ５０３に、圧電素子、電磁素子、熱変形素子などによる位置微動調整機構（デュアルアクチュエータ、マイクロステージアクチュエータ）を設けることで、高トラック密度時の高速、高精度位置決めが可能となるので好ましい。
【０１６４】
ＭＰＵ５１０は、磁気記憶装置の主制御装置であり、記録再生動作や磁気ヘッドの位置決めに必要なサーボ制御などを行う。たとえば、ＭＰＵは、ヘッド駆動制御装置５０８に含まれるレジスタ５１４にその動作に必要なパラメータを設定する。各種レジスタには、後述のように、所定の温度、垂直磁気記録媒体領域毎のクリアランス制御値（ＴＦＣ投入電力値に相当）、ＳＴＯ駆動電流値、予備電流値、記録磁極を励磁して記録磁界を発生させるためにコイルに流すバイアス記録電流値、それらのオーバシュート量、タイミング時間、環境変化に対する時定数などが、必要に応じて独立に設定される。
【０１６５】
Ｒ／Ｗチャネル５０９は信号処理回路であり、情報記録時にはディスクコントローラ５１１から転送された記録情報を符号化した信号５１３をヘッド駆動制御装置５０８に出力し、情報再生時には磁気ヘッド５０５から出力された再生信号をヘッド駆動制御装置５０８で増幅した後に、復号化した再生情報をＨＤＣ５１１に出力する。
【０１６６】
ＨＤＣ５１１は、垂直磁気記録媒体上に記録データ５１３を書き込む情報記録の開始（記録のタイミング）を指示するためのライトゲートをＲ／Ｗチャネル５０９に出力することなどにより、記録再生情報の転送制御、データ形式の変換、ＥＣＣ（Error Check and Correction）などの処理を行う。
【０１６７】
ヘッド駆動制御装置５０８は、ライトゲートの入力に応じて、少なくともＲ／Ｗチャネル５０９から供給される記録データ５１３に対応する少なくとも１種の記録信号（記録電流）を生成し、通電タイミングを制御されたＳＴＯ駆動信号とともに磁気ヘッドに供給する駆動集積回路で、少なくとも、ヘッド駆動回路、ヘッド駆動電流供給回路、ＳＴＯ遅延回路、ＳＴＯ駆動電流供給回路、ＳＴＯ駆動回路などを含み、ＭＰＵから記録電流値、ＳＴＯ駆動電流値、ＴＦＣ投入電力値、動作タイミングなどが設定されるレジスタを有する。ここで各レジスタ値は、垂直磁気記録媒体の領域、環境温度、気圧などの条件毎に変化させることができる。さらに、ホストシステムとのインターフェースを構成し、磁気記憶装置のメイン制御装置として記録再生動作（記録再生データの転送など）制御、磁気ヘッドの位置決めサーボ制御を実行するＭＰＵからの直接の命令でバイアス記録電流を磁気ヘッドに供給し、さらにＨＤＣから出力されるライトゲートのタイミングにあわせて記録動作を開始する機能も持たせることが好ましい。これらにより、磁気記憶装置の動作を指示するＭＰＵや情報記録を指示するライトゲートの入力に応じてバイアス記録電流や記録信号を供給する手段とＳＴＯ駆動制御手段の動作タイミング、それらの電流波形と電流値、クリアランス制御電力、及び記録磁極への予備電流、記録電流などを自由に設定できる。また温度センサはＨＤＡ内などに設けられる。
【０１６８】
本実施例では、磁気記録媒体が２個、磁気ヘッドスライダが４個の場合を示したが、磁気記録媒体１個に対し磁気ヘッドスライダが１個でもよく、また磁気記録媒体、磁気ヘッドを目的に応じて複数個に適宜増やしてもよい。
【０１６９】
（磁気ヘッドの選別方法）
実施例１〜７で説明した磁気ヘッドにおいては、図２、図１３、図１４に示したように記録磁極幅とＳＴＯ幅が異なるが、記録はＳＴＯの幅で決まるように磁気ヘッド、垂直磁気記録媒体の材料、所定のパラメータ、特性としてあるが、製造工程のばらつきによってパラメータが仕様を満たさない場合もあるので、以下のように選別した。すなわちまずクリアランスを１．５ｎｍとしてマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにより、垂直磁気記録媒体に所定のゾーン、領域に磁気記憶装置と同じサーボ情報を記録した。次いでこのサーボ情報を用い、記録、再生時のクリアランスをそれぞれ１．５ｎｍ，１ｎｍとして、磁気ヘッドの記録再生特性を評価し、以下のように選別を行なった。
【０１７０】
まず、磁気ヘッドＨ0、ゾーンＺ1における、ＴＦＣ投入電力、バイアス記録電流、及びＳＴＯ駆動電流のそれぞれの最適値ＰTFC（０，１）、ＩWB（０，１）及びＩSTO（０，１）をヘッド駆動装置のレジスタに保管し、そのデータを用いてマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを駆動して、ゾーンＺ1の所定のトラックにおいて、サーボ情報を用い、所定の記録パターンを所定の周波数、所定の記録トラック環境で記録し、セクタ毎もしくはトラック一周で以下の特性評価を行なう。図１９に示すように、最高周波数の１０〜２０％程度の周波数で記録トラックを記録し（フルトラック）、そのプロファイルの半値幅から記録トラック幅ＭＷＷ（０，１）（Magnetic Write Width）を求め、更に図２０に示すように、上記周波数で記録した記録トラックを両側から部分的に消去し、その信号強度が１０〜３０％となる狭トラック（マイクロトラックと呼ぶ）を作成し、その半値幅から磁気再生トラック幅ＭＲＷ（０，１）（Magnetic Read Width）を求める。
【０１７１】
ここで、本発明の記録再生特性評価装置ではＬＤＰＣ符号を用いた非ＲＳチャネルを用いており、エラー訂正後のエラーレートしか測定できない。一般にエラー訂正後のエラーレートは発生確率が極めて小さい（１０-9程度）ので、選別試験などの短時間評価においてはエラーレートを正確に評価できない。そこで、図２１に示すように、隣接トラック記録時のセクタ不良率を用いてオフトラックマージンを以下の様に評価した。すなわち、中央の記録トラック（自己トラック）に対し、両方の、片側から攻め込み（スクウィーズ）量を変えながら、隣接トラックを所定の線記録密度ＢＰＩで記録し、エラー訂正後のセクタ不良率を測定し、このセクタ不良率とトラック位置の関係、いわゆるバスタブカーブを求め、セクタ不良率が５０％になるバスタブカーブ幅からオフトラック耐力ＯＴＣ（Off-track Capability）を評価する。次いで、図２２に示すように、ＯＴＣの隣接攻め込み間隔依存性を評価し（７４７曲線評価）、中央の記録トラックのオフトラック特性が変化しない限界の隣接トラック間隔を外挿して磁気コア幅ＭＣＷ（０，１）（Magnetic Core Width）を求める。なお評価法として、ＬＤＰＣ符号を用いた非ＲＳチャネルのエラーレート訂正能力を制限し、意図的にエラーが起こりやすい条件でエラーレートを評価してもよい。
【０１７２】
次いで必要に応じて隣接トラック干渉（ＡＴＩ）特性を評価し、ＭＷＷ３９ｎｍ、ＭＣＷ４２ｎｍ、ＭＲＷ１９ｎｍで、良好なエラーレートの記録が可能なマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを選別した。
【０１７３】
（磁気記憶装置の調整方法）
上記選別試験に合格したマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド４本及び垂直磁気記録媒体２枚を図１８に示した２．５型もしくは３．５型のＨＤＡもしくは磁気記憶装置に組み込み、サーボトラックライタもしくはセルフサーボライト方式により、所定のサーボ情報を記録した。
【０１７４】
上記サーボ情報記録工程では、特定の磁気ヘッドのトラック幅に従い、特定のトラックピッチでサーボトラックが形成される。ところが、本実施例のように磁気記憶装置には記録トラック幅の異なる複数の磁気ヘッドが搭載されており、上記トラックピッチは、異なる記録トラック幅を有するその他の磁気ヘッドに対する最適トラックピッチとは必ずしも一致しない。そこで、磁気記憶装置の製造工程で、それぞれの磁気ヘッドのスクウィーズ特性、隣接トラック干渉ＡＴＩ、７４７特性などを評価し、最適のデータトラックピッチ（トラックプロファイル）を決定し、前記サーボトラックプロファイルからの変換式を求め、この変換式にしたがって垂直磁気記録媒体データトラックプロファイルを決定する。このデータトラックは、サーボ情報とこの変換式を用いて位置決めされる磁気ヘッドにより、ユーザデータの記録再生が行われるもので、プリアンブル・サーボ部、５１２Ｂもしくは４ｋＢのデータ部、パリティ、ＥＣＣ及びＣＲＣ部、及びデータセクタギャップ部で較正される複数のデータセクタから構成される。
【０１７５】
最後に、所定の面記録密度を満たす範囲で、全磁気ヘッドにおいて、全ゾーンでのエラーレートが略均一となるように、磁気ヘッド、ゾーン毎にマージンを融通しあい、磁気記憶装置トータルとして最高のパフォーマンスが得られるように、それぞれのトラック密度、線記録密度プロファイルを決定（アダプティブフォーマット）し、そのパラメータを適宜メモリ部に保管して、所定の容量を有する磁気記憶装置とした。
【０１７６】
なお上記パラメータの値は、初期値として装置内常温（３０℃）での制御値が登録されるので、環境温度に応じてこれらの温度補正を行うようことが望ましい。
【０１７７】
（磁気記憶装置の制御）
以下、上記データを用いて磁気記憶装置に記録再生を行う制御方法について説明する。パソコンなどのホスト、上位システムからの情報の記録や再生の命令に従い、磁気記憶装置のメイン制御装置であるＭＰＵ５１０による制御で、垂直磁気記録媒体５０１が所定の回転数でスピンドルモータ５００により回転する。次いで、所定の情報の記録再生を行なう磁気ヘッドＨkが磁気記録媒体上にロードされ、垂直磁気記録媒体のサーボ情報からの再生信号を用いて媒体上の位置を検出する。その位置信号を基に目標位置までの軌跡を計算し、駆動制御部５２０のＶＣＭ駆動制御部がＶＣＭ５２２を制御し、高剛性ＨＳＡ５０６、磁気ヘッドＨＧＡ５０５を、垂直磁気記録媒体の所定のゾーンＺpにおける所定記録トラック上に高速・高精度に移動（シーク動作）させ、そのトラック位置に磁気ヘッドを追従（フォローイング）させる。そして、そのトラック上の所定のセクタＳjにおいて、ＭＰＵのファームウェアプログラムによって情報の記録再生を以下のように行なう。
【０１７８】
まず情報記録時には、ホストからの記録命令と記録データをホストインタフェース制御部５１７で受け取ると、記録命令をＭＰＵ５１０で解読し、必要に応じて受信した記録データをバッファメモリに格納する。ＲＳチャネルの場合には、ＨＤＣ５１１でＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）付加、ＲＬＬ符号変換（Run-Length Limited coding）後にＥＣＣ符号を付加し、Ｒ／Ｗチャネル５０９の記録変調系でパリティ付加、記録補償（ライトプリコンペ）などを行い記録データとする。また非ＲＳチャネルの場合には、ＨＤＣでＣＲＣを付加、ＲＬＬ符号変換後にＲ／ＷチャネルでＬＤＰＣが付加され、記録補償などを行ない記録データとする。
【０１７９】
次いで、ＨＤＣから垂直磁気記録媒体上のセクタＳjに磁気ヘッドＨk（５０３）により記録データ５１３を書き込むデータ記録の開始（記録のタイミング）を指示するためのライトゲートが、Ｒ／Ｗチャネル５０９に出力され、ライトゲートの入力に応じて、Ｒ／Ｗチャネル５０９から供給される記録データ５１３に対応する記録信号（記録電流）が生成され、通電タイミングを制御されたＳＴＯ駆動信号（駆動電流信号又は駆動電圧信号）とともに駆動信号がＦＰＣ配線５０７を通じて磁気ヘッドＨkの記録ヘッド部に供給され、垂直磁気記録媒体上の所定のゾーンの記録トラック内のセクタＳjにマイクロ波アシスト法で記録される。ここで、上記工程で求めた、磁気ヘッドＨk、ゾーンＺpにおける、ＴＦＣ投入電力、バイアス記録電流、及びＳＴＯ駆動電流のそれぞれの最適値をメモリ部からヘッド駆動装置のレジスタに保管し、そのデータを用いてマイクロ波アシスト記録ヘッドを駆動した。
【０１８０】
なお情報再生時には、ホストからの再生命令をホストインタフェース制御部５１７で受け取ると、記録時と同様に選択、位置決め、再生用にクリアランス制御された磁気ヘッドＨk（５０３）により再生信号が読み取られ、Ｒ／Ｗ−ＩＣで増幅され、ＲＳ符号を用いたＲＳチャネル、ＬＤＰＣ符号を用いた非ＲＳチャネルなどのＲ／Ｗチャネル５０９に伝送される。ここでＲＳチャネルの場合には、信号処理による復号化、パリティのデコードなどが行なわれ、次いでＨＤＣで、ＥＣＣによるエラー訂正、ＲＬＬデコード、ＣＲＣによるエラーの有無確認が行なわれる。一方、非ＲＳチャネルの場合には、エラーはＲ／Ｗチャネル内でＬＤＰＣにより訂正され、次いでＨＤＣで、ＲＬＬデコード、ＣＲＣによるエラーの有無確認が行なわれる。最後に、これらの情報はバッファメモリ５２１にバッファリングされ、ホストインタフェース制御部５１７からホストに再生データとして転送される。
【０１８１】
（本実施例の効果）
本実施例の磁気記憶装置において、実施例１，２，４〜７のＷFGLを３４〜３６ｎｍとしたいずれの磁気ヘッド及び磁気記録媒体に対しても、従来の垂直磁気記録技術では達成し得なかった１．０５ＭＴＰＩと、５００ｋＴＰＩ以上の高いトラック密度で装置が動作することを確認した。さらに本実施例の磁気記憶装置は、湿度９５％、温度５０℃の高温高湿試験によりその信頼性を２日間評価したところ、いずれも記録再生時のエラーレートの劣化は認められなかった。さらに実施例６と同様に、６０℃、１０9Ａ／ｃｍ2とした、ＳＴＯセンサに対する通電加速信頼性試験においても、高い信頼性を有することが確認された。
【０１８２】
さらに環境温度に応じて記録再生条件を適宜調整することで、−５℃から＋６５℃の広い温度範囲で耐食性、環境温度変化への追従性、連続記録再生信頼性、ＨＤＩ信頼性、エラーレートを確保できている事が確認できた。
【０１８３】
［実施例９］
本実施例では、幅広のＦＧＬを有するマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを用いて、その略１／２〜１／３の大きさのピッチで重ね記録を行なう、いわゆる瓦記録方式の磁気記憶装置について説明する。
【０１８４】
（磁気記憶装置及びその調整方法）
実施例３で説明したＷFGL５０ｎｍのマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと、サーボ情報を記録していない消磁状態の垂直磁気記録媒体を、それぞれ２．５型、３．５型磁気記憶装置に組み込み、３８ｎｍのトラックピッチＴＰopで瓦記録方式によりサーボパターンを記録し、実施例８と同様の方法で瓦記録方式の磁気記憶装置を組み立て、実施例８と同様に調整して瓦記録方式の磁気記憶装置とした。
【０１８５】
（本実施例の効果）
瓦記録方式により、幅広のＦＧＬによる強いマイクロ波アシスト記録を行なうことにより、ＷFGLを３６ｎｍとして同じトラックピッチの装置を構成した場合に比べ、装置のエラーレートを１桁高くでき、同じ装置容量とした場合にその装置歩留りを１０％程度高くできた。
【０１８６】
本磁気記憶装置において、環境温度に応じて記録再生条件を適宜調整することで、−５℃から＋６５℃の広い温度範囲で耐食性、環境温度変化への追従性、連続記録再生信頼性、ＨＤＩ信頼性、エラーレートを確保できている事が確認できた。
【０１８７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である
【符号の説明】
【０１８８】
０２：熱膨張素子部（ＴＦＣ）
１２：センサ素子
２２：第１の記録磁極
２４：第２の記録磁極
２６：ＳＴＯ発振制御磁界
３０：磁気記録媒体
４０：高周波発振素子部（ＳＴＯ）
４１：高周波磁界発生層（ＦＧＬ）
４３：スピン注入層
４７：高周波磁界
５０：スライダ
１００：ヘッド走行方向
１３０：磁気記録媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2014049145.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2014049145.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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