(57)【要約】【課題】  電子線放出の変動が少ない磁気記録装置用磁気ヘッドを提供する。【解決手段】  記録媒体に対して電子を放出することにより記録媒体の記録部を加熱昇温した状態で磁気的に情報を記録する磁気記録装置用磁気ヘッドは、記録媒体に対向し記録媒体に磁束を供給する記録磁極表面を有する記録磁極と、記録磁極に形成された電子放出源と、を備える。電子放出源は、記録磁極に形成され記録磁極表面に開口する開口を有する凹部と、各々が凹部の底から開口に向け伸長する複数のカーボンナノチューブの束と、を有する【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に対して電子を放出することにより前記記録媒体の記録部を加熱昇温した状態で磁気的に情報を記録する磁気記録装置用磁気ヘッドであって、前記記録媒体に対向し前記記録媒体に磁束を供給する記録磁極表面を有する記録磁極と、前記記録磁極に形成された電子放出源と、を備え、前記電子放出源は、前記記録磁極に形成され前記記録磁極表面に開口する開口を有する凹部と、各々が前記凹部の底から前記開口に向け伸長する複数のカーボンナノチューブの束と、を有することを特徴とする磁気記録装置用磁気ヘッド。
【請求項２】
前記電子放出源は、供給される磁束の横断面の中央ないし該中央から１０〜１００ｎｍ変位して設けられたことを特徴とする請求項１記載の磁気記録装置用磁気ヘッド。
【請求項３】
前記開口の周囲の前記記録磁極表面に形成され、又は／かつ、前記カーボンナノチューブの束を囲む絶縁膜を有することを特徴とする請求項１又は２記載の磁気記録装置用磁気ヘッド。
【請求項４】
前記カーボンナノチューブの束に接続された電力供給線を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気記録装置用磁気ヘッド。
【請求項５】
前記複数のカーボンナノチューブの自由端が前記開口の部分に位置することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気記録装置用磁気ヘッド。
【請求項６】
前記カーボンナノチューブの前記記録媒体に近いいずれかの前記カーボンナノチューブの自由端が電子放出点を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の磁気記録装置用磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録装置用磁気ヘッドに関し、特に記録媒体に対して電子を放出することにより前記記録媒体の記録部を加熱昇温した状態で磁気的に情報を記録する熱アシスト磁気記録装置用磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱アシスト磁気記録装置用磁気ヘッドとして、特許文献１及び２に開示された装置がある。
【０００３】
特許文献１には、熱アシスト磁気記録装置の構成例として、電子線放出源（エミッタコーン）を記録磁極よりもリーディングエッジ側に設けた構成例、及び、磁極の表面を荒らす、又は、磁極の表面に少なくとも１つの突起を設け電子を放出させる構成例が開示されている。特許文献２には、磁気記録媒体を光ビームないし電子ビームの熱源を用いて加熱昇温した状態で磁気情報を記録する熱アシスト磁気記録装置の構成例として、半導体発光源ないしエミッタコーンを記録磁極のリーディングエッジ側に設けた構成例が開示されている。磁気記録装置によれば、磁性体を電子線により温度を上げ、キュリー点以上とし、冷却するときの外部磁場によって磁区を形成し記録を行うことができる。
【０００４】
特許文献１及び２には、エミッタコーンを記録磁極のリーディングエッジ側に設けた構成例が開示されている。しかしながら、エミッタコーンを特許文献１に開示されている方法で形成しようとすると、「例えば、トラック幅をＴｗとし、作成する電子放出源の高さをＨｅとおく時、孔のトラック幅方向の長さはＴｗ＋２ｎＨｅ程度、孔のトラック方向の長さは２ｎＨｅ程度するのが、効率的な電界放出が起こる先鋭な先端形状を得る上で好ましい。」との記述（段落００８０）があるので、記録磁極のリーディングエッジ端面からエミッタコーン先端までの距離は少なくてもエミッタコーンの高さ以上は離れてしまうことになる。特許文献１の具体例ではエミッタコーンの高さは２５０ｎｍ（段落００８１）である。よって、特許文献１の構成例では記録媒体上の電子線照射位置（すなわち温度上昇位置）と記録用磁力線印加位置が大きくずれることになる。さらに、エミッタコーンをトラック方向に複数個設けようとすれば、上記の位置ずれ量はさらに拡大する。また、エミッタコーンの形成には、レジスト埋め込み工程、薄膜形成工程、コーン形成穴をレジスト上に形成する工程、エミッタコーン材料の蒸着又はスパッタリング工程、レジスト除去工程、と複雑な工程を経なければならない。作製工程が複雑であると歩留まり低下やコストアップの要因になり好ましくない。
【０００５】
一方で、特許文献１に開示されている他の構成例である、磁極の表面を荒らす構成例や磁極の表面に少なくともひとつの突起を設け電子を放出させる構成例を採用すると、記録媒体上の電子線照射位置（すなわち温度上昇位置）と記録用磁力線印加位置を一致させることができるが、この構成例では、必然的に、磁気ヘッド表面に凹凸ができるため、磁気ヘッド浮上量が１０〜２０ｎｍの領域になるとヘッドクラッシュが発生する原因となりかねない問題点がある。また、磁極の表面を荒らす場合には、磁極表面のどの位置から電子線が放出されるか制御することは困難である。
【０００６】
磁極の表面を荒らす構成例や磁極の表面に少なくともひとつの突起を設け電子を放出させる構成例以外の先行技術においては、記録媒体上に存在する記録ビットからの漏れ磁界や記録磁極からの漏れ磁界は、電子線の流れに対して並行ではなく横切る成分を持つため、電子線放出素子に電子を加速する構成を設けない場合には、電子線は磁界によって外力を受け、記録媒体上の電子線照射位置（すなわち温度上昇位置）と記録用磁力線印加位置の相対的位置関係は変動することになる。これは、温度上昇領域の分布によって決まる記録ビットの位置が変動することを意味するので、再生信号の時間軸揺らぎ（ジッタ）やトラック蛇行が生じる原因になる。
【特許文献１】特開２００１−２５０２０１号公報
【特許文献２】特開２００１−１８９００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、電子線放出の変動が少ない磁気記録装置用磁気ヘッドを提供することが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の磁気記録装置用磁気ヘッドは、記録媒体に対して電子を放出することにより前記記録媒体の記録部を加熱昇温した状態で磁気的に情報を記録する磁気記録装置用磁気ヘッドであって、前記記録媒体に対向し前記記録媒体に磁束を供給する記録磁極表面を有する記録磁極と、前記記録磁極に形成された電子放出源と、を備え、前記電子放出源は、前記記録磁極に形成され前記記録磁極表面に開口する開口を有する凹部と、各々が前記凹部の底から前記開口に向け伸長する複数のカーボンナノチューブの束と、を有することを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態の熱アシスト磁気記録装置の磁気ヘッド１０の概略構成を示す透視斜視図である。図２は図１の記録媒体を含めた記録トラック方向の線ＡＡの断面図である。
【００１１】
図１において、磁気ヘッド１０は、上流（リーディング）側から、磁気再生部１１から磁気記録部２０の順番に並ぶ構成となっている。ここで上流（リーディング）、下流（トレーリング）とは記録媒体６０が磁気ヘッド１０に対して上流側から下流側へ移動して記録再生を行うことに対応する意味である。なお、再生部の詳細な構造や電極取出し部の詳細な構造などは図１では省いてあるが、実際は存在する。
【００１２】
図１の磁気ヘッドの磁気記録部２０は記録磁極２１、記録磁界発生用の励磁コイル２２、リターン磁極２３、記録磁極及びリターン磁極の接続部２４、電子放出源２５、電力供給線２６を含み、これらは磁場、熱をシールドする絶縁埋め込み部２７内部に作り込まれている。電子放出源２５は記録磁極２１内部に形成されている。
【００１３】
記録磁極２１は磁極表面２１１があり、また、磁極表面２１１における磁気ヘッドのトラック方向の上流側端部をリーディングエッジと呼ぶ。
【００１４】
図１の磁気再生部１１は、絶縁埋め込み部２７内部又はシールドに作り込まれているＧＭＲ（ｇｉａｎｔ  ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）再生素子などの再生ヘッド１２を含む。再生ヘッドはＴＭＲ（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）再生素子でもよい。
【００１５】
磁気再生部１１及び磁気記録部２０は磁気ヘッド基板７０上に順に積層形成されている。
【００１６】
図１の記録媒体６０は、磁気記録層の垂直磁化薄膜６１及び軟磁性下地６２を含むが、基板、保護膜、潤滑膜は省いて示してある。
【００１７】
図３は、記録媒体に対向しこれに垂直に磁束を供給する記録磁極表面２１１を示す記録媒体側から見た斜視図である。記録磁極表面２１１に電子放出源２５が形成されている。電子放出源２５は、記録磁極表面２１１に開口する開口２１３を有する凹部２１４と、電力供給線２６に接続された各々が凹部２１４の底から開口２１３に向け伸長する複数のカーボンナノチューブＣＮＴの束と、を含んでいる。
【００１８】
磁気ヘッドにおいて、記録媒体の温度上昇領域を記録ビットの大きさにほぼ一致させ、微小な記録ビット形成を可能にするとともに、隣接トラックの記録ビットが誤消去されることを防止するためには、記録媒体上の電子線照射位置（すなわち温度上昇位置）と記録用磁力線印加位置を一致させること、より詳細には、カーボンナノチューブＣＮＴの束の電子線放出点と記録磁極のトラック方向長さの中心点が概略一致することが望ましい。概略一致とは、記録媒体の放熱特性と記録線速度に依存するが、電子線照射位置を完全一致点から相対移動方向上において１０〜１００ｎｍ変位した範囲を包含する。
【００１９】
実施形態の熱アシスト磁気記録装置用磁気ヘッドは以下の構成（１）〜（６）を有する。
【００２０】
（１）記録磁極表面２１１の中央付近（中央ないし相対移動方向上において１０〜１００ｎｍ変位した範囲も含む）に電子線放出源を設ける。
【００２１】
（２）電子線放出源は磁極表面に形成した窪みすなわち凹部２１４の中にその底部から窪みの側壁面に沿って開口２１３へ向けて配向成長させた複数のカーボンナノチューブＣＮＴの束（複数本が束ねられた状態）とする。窪みの開口２１３すなわちカーボンナノチューブ形成範囲の形状は、幅は記録トラック幅以下であり、長さは記録磁極の長さ以下である。カーボンナノチューブは記録磁極表面をＦＩＢ（収束イオンビーム）などのエッチングにより形成した窪み底部からＣＶＤ（化学気相成長）により直接形成する。
【００２２】
（３）電子線の放出点が窪みの中に形成した複数のカーボンナノチューブの先端（自由端）だけになるように、窪みの周囲の記録磁極表面は絶縁膜８０で保護する。これにより、誤放電が起きないようにできる。実際には複数のカーボンナノチューブからなる束のうち、記録媒体表面との距離が最も近い１本のカーボンナノチューブから電子線が放出される。
【００２３】
（４）記録ビットの大きさは記録媒体上の温度上昇領域の面積によって決まるので、記録磁極の幅はトラック幅に略等しいか広くする。これにより、加工が容易となる。
【００２４】
（５）カーボンナノチューブの高さを揃え、その長さと窪みの深さを一致させる。これにより、磁気ヘッド表面に凹凸が無くなりヘッドクラッシュ防止になる。カーボンナノチューブの長さはＣＶＤによる形成条件の制御や、スライダー完成後の研磨仕上げなどによって揃えることができる。
【００２５】
（６）電子を引き出すための引き出し電圧は複数のカーボンナノチューブの束と記録媒体との間で印加できる電力供給手段にて行われ、カーボンナノチューブ束には電力供給線が接続される。これにより構造が簡単となり、電子を加速するための加速電圧は印加せず電子加速機構をもたないようにする。
【００２６】
本実施形態では、複数のカーボンナノチューブを配向成長させるための磁極表面の窪みの幅と長さを適当に決定することによって、電子線放出点の位置を制御することが可能である。また、複数のカーボンナノチューブは窪みに沿って配向しているため、カーボンナノチューブの劣化に伴なう電子線放出点の移動も極わずかである。よって、恒常的に記録磁極の中央付近に電子放出点を置くことができるため、記録媒体上の電子線照射位置（すなわち温度上昇位置）と記録用磁力線印加位置を一致させることができる。この結果、記録媒体の温度上昇領域を記録ビットの大きさにほぼ一致させ、微小な記録ビット形成を可能にするとともに、隣接トラックの記録ビットが誤消去されることを防止することが可能である。
【００２７】
また、記録磁極からの磁力線と電子線の流れが平行になり、記録磁極からの印加磁界は記録媒体からの漏れ磁界を無視しうるだけ大きいため加速電圧を印加しなくても電子線が記録磁極からの印加磁界によって揺らぐことがなく、再生信号の時間軸揺らぎ（ジッタ）やトラック蛇行が生じない。よって、電子加速機構を省略した低コストの磁気ヘッド構成が採用可能になる。
【００２８】
また、記録磁極の表面と電子線放出源である複数のカーボンナノチューブの先端はほぼ一致した高さにあるため、磁気ヘッドの浮上を妨げることが無く、また１０〜２０ｎｍ程度の極小浮上量であってもヘッドクラッシュを発生させる原因にならない。
【００２９】
さらに、本発明のヘッド作製工程は、通常の薄膜積層磁気ヘッド作製工程に対して、電子放出源への電力供給線を追加する工程と、磁気ヘッド切り出し後にＦＩＢ装置（他にはレジストプロセスでも可能）によってカーボンナノチューブ形成用の窪みを記録用磁極の中央付近に形成し、ＦＩＢ−ＣＶＤ装置によって、窪みの底面にカーボンナノチューブ形成用のＮｉなどの触媒を付加する工程（例えば、ＧａイオンビームアシストＣＶＤ、反応ガスはＮｉ（Ｃｏ）６）と、同じくＦＩＢ−ＣＶＤ装置（他にはＥＢ−ＣＶＤ装置、熱ＣＶＤ装置）によって窪み内部に複数のカーボンナノチューブを配向成長させる工程が増加する。しかしながら、単一のＦＩＢ装置内部で工程が完結できるため、加工位置決めなどの問題が生ぜず、先行技術に開示された熱アシスト磁気記録用の磁気ヘッドの作製方法と比較した場合にはプロセスは単純である。
【００３０】
本実施形態では、以下の効果（１）〜（４）が得られる。
【００３１】
（１）電子放出源のーボンナノチューブの数本を束ねたカーボンナノチューブ束は記録磁極内部にあって、かつ、記録媒体と対向する記録磁極表面の略中央ないし相対移動方向上において所定範囲内に変位させて形成するので、記録媒体加熱用エネルギー線照射位置（すなわち温度上昇位置）と記録用磁力線印加位置が略一致する。
【００３２】
（２）複数のカーボンナノチューブの高さと記録磁極表面位置が略一致するので、浮上安定化のためのスライダー形状の新たな工夫が不要となる。
【００３３】
（３）記録媒体上の温度上昇領域を小さく制限することができ、微細な記録ビットが形成可能になる。記録磁極の幅は記録トラック幅と略等しい、あるいは、広く設定できる。また、記録済みの隣接トラックの情報ビットを誤消去することがない。
【００３４】
（４）記録磁極からの磁力線と電子線の流れが平行になり、また、記録磁極からの印加磁界は記録媒体からの漏れ磁界を無視しうるだけ大きいため加速電圧を印加しなくても電子線が記録磁極からの印加磁界によって揺らぐことがなく、再生信号の時間軸揺らぎ（ジッタ）やトラック蛇行が生じない。よって、電子加速機構を省略した低コストの磁気ヘッド構成が採用可能になる。
【００３５】
他の実施例としては、図４及び図５に示すように、絶縁膜８０に代えて、電力供給線２６の一部と電子線放出源２５である複数のカーボンナノチューブＣＮＴを囲繞して記録磁極２１から電気的に絶縁する絶縁管８１を設けた以外、図３及び図２に示す構成と同一の磁気ヘッドが挙げられる。これにより、誤放電が防止される。記録磁極表面を絶縁膜で保護する必要がなくなるため、絶縁膜による印加磁界の減衰を考慮しないで済むようになる。
【００３６】
なお、記録媒体を載置したスピンドルモータを回転させることによって、カーボンナノチューブを有する磁気ヘッド１０と記録媒体６０とを相対的に移動させることができ、所定のトラッキングにより高速で連続的にデータ信号の記録及び再生を行うことが可能となる。
【００３７】
更に、図６を参照して、複数のカーボンナノチューブＣＮＴを記録磁極の凹部２１４の中にその底部から窪みの側壁面に沿って開口２１３へ向けて配向成長させる方法の例を説明する。
【００３８】
まず、図６（ａ）に示すように、磁極表面２１１上に電力供給線２６上に開口のあるレジストパターンマスクＭを形成し、レジストパターン開口部に露出している磁極表面２１１を所定深さまでエッチングを実行する。これにより、エッチング後、カーボンナノチューブ成長領域に対応する凹部２１４が形成される。
【００３９】
次に、図６（ｂ）に示すように、マスクＭ及びその開口を通して触媒金属イオンＭＩをスパッタなどで凹部２１４の底に堆積させる。
【００４０】
次いで、マスクＭを除去洗浄し、図６（ｃ）に示すように凹部２１４の底に触媒金属イオンＭＩを残し、凹部２１４以外の領域のものを除去する。
【００４１】
続いて、図６（ｄ）に示すように凹部２１４の底の触媒金属イオンＭＩを触媒とするＣＶＤ法により、磁極表面２１１上にカーボンナノチューブＣＮＴを成長させることができる。
【００４２】
また、スパッタなどで凹部２１４の底に触媒金属イオンを堆積させる以外に、イオン注入法で凹部２１４の底に注入できる。さらに、例えばＦＩＢを用いるような注入手法を用いれば、凹部２１４の底のみにイオン注入することが可能であり、カーボンナノチューブ成長領域以外の領域のマスク膜中に残存する金属イオンを除去する工程を省くことができる。
【００４３】
その後、磁極表面２１１の研磨工程によれば、電子放出源の形成が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態の熱アシスト磁気記録装置の磁気ヘッドの概略構成を示す透視斜視図である。
【図２】図２は図１の線ＡＡの断面図である。
【図３】記録磁極表面を示す部分斜視図である。
【図４】他の実施形態の熱アシスト磁気記録装置の磁気ヘッドの記録磁極表面を示す部分斜視図である。
【図５】他の実施形態の熱アシスト磁気記録装置の磁気ヘッドの概略構成を示す断面図である。
【図６】カーボンナノチューブ成長方法を説明する記録磁極の部分断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  磁気ヘッド
１１  磁気再生部
１２  再生ヘッド
２０  磁気記録部
２１  記録磁極
２２  記録磁界発生用の励磁コイル
２３  リターン磁極
２４  記録磁極とリターン磁極の接続部
２５  電子放出源
２６  電力供給線
２７  絶縁埋め込み部
７０  磁気ヘッド基板
８０  絶縁膜
８１  絶縁管
２１１  磁極表面
２１３  開口
２１４  凹部
ＣＮＴ  カーボンナノチューブ
【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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