(57)【要約】【課題】改良型積層主磁極を備えた垂直磁気記録書き込みヘッドを提供する。【解決手段】垂直磁気記録書き込みヘッドは、基板上に形成される改良型の反強磁性結合された積層主磁極（ＭＰ）を有する。このＭＰは、２つの強磁性の多層を有し、その２つの多層のそれぞれは、少なくとも１つのＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏの強磁性の三層を含み、かつ、その２つの多層は、本質的にルテニウム（Ｒｕ）からなる反強磁性結合（ＡＦＣ）膜を横断して反強磁性結合される。さらに、このＭＰは、ＡＦＣ膜の直接上部、すなわちＡＦＣ膜の基板に面する側と反対側の面にＮｉＦｅ層を有しており、このＮｉＦｅ層は、ＲｕＡＦＣ膜と、上側の多層の下側のＦｅＣｏ層とに接触している。ＲｕＡＦＣ膜の直接下側にはＮｉＦｅ層は存在しないので、ＡＦＣ膜の基板に面する側は、下側の多層の上側のＦｅＣｏ層と直接接触している。【選択図】図４
2011222115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録層の磁化領域用の垂直磁気記録書き込みヘッドであって、
基板と、
前記磁気記録層に面する端部を有する、前記基板上の積層主磁極と、
を含み、
前記積層主磁極は、
前記基板上の第１のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層を含む第１強磁性多層と、
第２のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層を含む第２強磁性多層と、
前記第１強磁性多層と第２強磁性多層との間の反強磁性結合（ＡＦＣ）膜と、
前記ＡＦＣ膜の前記基板から離れた側の表面上にあり、かつ当該ＡＦＣ膜の表面と接触するＮｉＦｅ合金のＡＦＣ隣接層と、
を含み、
前記第１強磁性多層は前記基板と前記第２強磁性多層との間に配置され、
前記ＡＦＣ膜は、本質的にＲｕからなり、前記第１強磁性多層のＦｅＣｏ層上に当該ＦｅＣｏ層に接触して配置され、
前記第２強磁性多層のＦｅＣｏ層が、前記ＡＦＣ隣接層上に当該ＡＦＣ隣接層に接触して配置され、
前記ＡＦＣ隣接層は２５〜９５原子パーセントのＮｉを有し、かつその厚さが１０〜５０オングストロームである、
書き込みヘッド。
【請求項２】
前記ＡＦＣ隣接層の厚さが１３〜２５オングストロームである、
請求項１に記載の書き込みヘッド。
【請求項３】
前記ＲｕＡＦＣ膜の厚さが６．５〜９オングストロームである、
請求項１に記載の書き込みヘッド。
【請求項４】
前記積層主磁極が、同一の第１強磁性多層と第２強磁性多層とＡＦＣ膜とを有するがＡＦＣ隣接層を含まない比較対象の積層主磁極の残留磁気よりも、少なくとも１０％低い残留磁気を有し、当該比較対象の積層主磁極のＡＦＣ膜は、前記第１強磁性多層のＦｅＣｏ層と前記第２強磁性多層のＦｅＣｏ層との間に当該両方のＦｅＣｏ層に接触して配置されている、
請求項１に記載の書き込みヘッド。
【請求項５】
前記積層主磁極が、同一の第１強磁性多層と第２強磁性多層とＡＦＣ膜とを有するがＡＦＣ隣接層を含まない比較対象の積層主磁極の透磁率よりも、少なくとも３０％高い透磁率を有し、当該比較対象の積層主磁極のＡＦＣ膜は、前記第１強磁性多層のＦｅＣｏ層と前記第２強磁性多層のＦｅＣｏ層との間に当該両方のＦｅＣｏ層に接触して配置されている、
請求項１に記載の書き込みヘッド。
【請求項６】
前記基板と前記第１のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層との間にシード層をさらに含む、
請求項１に記載の書き込みヘッド。
【請求項７】
前記シード層が、Ｒｕと、ＮｉＣｒ合金と、ＮｉＣｒ／Ｒｕ二層との中から選択される、
請求項６に記載の書き込みヘッド。
【請求項８】
前記第１強磁性多層が、前記シード層と前記ＡＦＣ膜との間に、ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ多層を含む、
請求項６に記載の書き込みヘッド。
【請求項９】
前記第２のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層上にキャッピング層をさらに含む、
請求項１に記載の書き込みヘッド。
【請求項１０】
前記キャッピング層が本質的にＮｉＣｒ合金からなる、
請求項９に記載の書き込みヘッド。
【請求項１１】
前記第２強磁性多層が、前記ＡＦＣ膜と前記キャッピング層との間に、ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ多層を含む、
請求項９に記載の書き込みヘッド。
【請求項１２】
前記第１および第２のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層に含まれる各ＮｉＦｅ層が、２５〜９５原子パーセントのＮｉを有し、
前記第１および第２のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層に含まれる各ＦｅＣｏ層が、４０〜８０原子パーセントのＦｅを有する、
請求項１に記載の書き込みヘッド。
【請求項１３】
前記第１および第２のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層に含まれる各ＮｉＦｅ層の厚さが５〜１００オングストロームであり、
前記第１および第２のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層に含まれる各ＣｏＦｅ層の厚さが１００〜１０００オングストロームである、
請求項１に記載の書き込みヘッド。
【請求項１４】
前記基板と前記ＡＦＣ膜との間のすべてのＮｉＦｅ層の合計厚さが、前記ＡＦＣ膜より上方のすべてのＮｉＦｅ層の合計厚さの９０パーセントよりも大きく、１１０パーセントよりも小さい、
請求項１に記載の書き込みヘッド。
【請求項１５】
成形磁極をさらに含み、当該成形磁極が前記基板であり、かつ、当該成形磁極は、前記積層主磁極の端部から後退した端部を有する、
請求項１に記載の書き込みヘッド。
【請求項１６】
前記積層主磁極内に磁束を発生させるための導電コイルをさらに含む、
請求項１に記載の書き込みヘッド。
【請求項１７】
基板と、当該基板上の下地層と、当該下地層上の垂直記録層と、を含む回転可能な磁気記録ディスクと、
請求項１に記載の書き込みヘッドと、
を含む磁気記録ディスクドライブ。
【請求項１８】
磁気記録層の磁化領域用の垂直磁気記録書き込みヘッドであって、
成形磁極と、
前記磁気記録層に面する端部を有する、前記成形磁極上の積層主磁極と、
を含み、
前記積層主磁極は、
前記成形磁極上の第１のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層と、
前記第１のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層上の本質的にＲｕからなる反強磁性結合（ＡＦＣ）膜と、
前記ＡＦＣ膜の前記成形磁極から離れた側の表面上にあり、かつ当該ＡＦＣ膜の表面と接触するＮｉＦｅ合金のＡＦＣ隣接層と、
前記ＡＦＣ隣接層上の第２のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層と、
を含み、
前記ＡＦＣ膜は、前記第１のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層の前記成形磁極から最も離れた側のＦｅＣｏ層上に当該ＦｅＣｏ層に接触して配置され、前記ＡＦＣ膜の厚さは６．５〜９オングストロームであり、
前記ＡＦＣ隣接層は、２５〜９５原子パーセントのＮｉを有し、かつその厚さが１３〜２５オングストロームであり、
前記第２のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層の前記ＡＦＣ膜に最も近い側のＦｅＣｏ層は、前記ＡＦＣ隣接層上に当該ＡＦＣ隣接層層に接触して配置される、
書き込みヘッド。
【請求項１９】
前記成形磁極と前記第１のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層との間にシード層をさらに含む、
請求項１８に記載の書き込みヘッド。
【請求項２０】
前記第２のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層の上にキャッピング層をさらに含む、
請求項１８に記載の書き込みヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には垂直磁気記録システムに関し、より具体的には、磁気記録ディスクドライブに使用する垂直磁気記録書き込みヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録ハードディスクドライブのような垂直磁気記録システムにおいては、記録されたビットは、記録層内に、垂直方位または平面外方位において保存される。垂直磁気記録ディスクドライブにおける記録または書き込みヘッドは、成形磁極（ｓｈａｐｅｄ  ｐｏｌｅ）および記録層に書き込むための主磁極を含む書き込み磁極と、記録層からの磁束を戻すための１つ以上の戻り磁極とを含む。
【０００３】
主磁極は、通常、高モーメントの磁性材料から形成され、その最も一般的な例は鉄−コバルト（ＦｅＣｏ）合金である。高モーメント主磁極に関する問題点の１つは「書き込み後消去（ｅｒａｓｅ−ａｆｔｅｒ−ｗｒｉｔｅ）」、すなわち、書き込み後の情報の不適切な消去である。これは、高モーメント主磁極が、高い残留磁気生成磁化、つまり高い残留磁気を呈すること、すなわち磁界を取り去った後に残留する磁化を有することによるものである。残留磁気は、主磁極を、多層の強磁性層の積層体として構成することによって低減できることが知られている。一般的に行われる積層法の１つは、２つのＦｅＣｏ層の間における反強磁性結合（ａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ：ＡＦＣ）膜の使用である。反強磁性結合された２つのＦｅＣｏ層は、磁界が存在しなくなった場合、相互に実質的に相殺し合う反平行の磁化を有するので、低い残留磁気が結果的に得られるのである。
【０００４】
主磁極は、低残留磁気に加えて、素早く反応するために高い透磁率をも有するべきである。透磁率（μ）はＢｓ／Ｈ９５の比として定義される。ここでＢｓは飽和磁化であり、Ｈ９５は９５％飽和に必要な磁界である。しかし、反強磁性結合ＦｅＣｏ層を含む積層主磁極（ｌａｍｉｎａｔｅｄ  ｍａｉｎ  ｐｏｌｅ）の不利な点は、飽和磁界が増大すること、従って、透磁率が減少することである。
【０００５】
反強磁性結合された積層主磁極は、２つのＦｅＣｏ層間のＲｕＡＦＣ膜（特許文献１）、２つのＮｉＦｅ層間のＲｕＡＦＣ膜（特許文献２および特許文献３）および２つのＦｅＣｏ層間のＣｒＡＦＣ膜（特許文献４）によって記述されてきた。特許文献５は、ＡＦＣ膜を横断する結合強度を調整するための、ＲｕＡＦＣ膜とＦｅＣｏ層との間の非常に薄い（２〜４Å）ＮｉＦｅ膜を含む反強磁性結合された積層主磁極を記述している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，０５７，８５３号明細書
【特許文献２】米国特許第７，１５９，３０２号明細書
【特許文献３】米国特許第７，４３６，６２９号明細書
【特許文献４】米国特許第７，６５６，６１１  Ｂ２号明細書
【特許文献５】米国特許第７，０６４，９２４号明細書
【特許文献６】米国特許第７，００２，７７５  Ｂ２号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００６／２１５３１４Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
必要であるのは、低い残留磁気および高い透磁率の双方を兼ね備えた改良型積層主磁極を有する垂直磁気記録書き込みヘッドである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、改良型の反強磁性結合された積層主磁極（ＭＰ）を備えた垂直磁気記録書き込みヘッドに関する。このＭＰは、２つの強磁性の多層を有し、その２つの多層のそれぞれは、少なくとも１つのＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏの強磁性の三層を含み、かつ、その２つの多層は、本質的にルテニウム（Ｒｕ）からなる反強磁性結合（ＡＦＣ）膜を横断して反強磁性結合される。その２つの多層の下側の多層は、積層ＭＰが形成される基板とＡＦＣ膜との間にあり、上側の多層はＡＦＣ膜の上部に位置している。さらに、このＭＰは、ＡＦＣ膜の直接上部、すなわちＡＦＣ膜の基板に面する側と反対側の面にＮｉＦｅ層を有しており、このＮｉＦｅ層は、ＲｕＡＦＣ膜と、上側の多層の下側のＦｅＣｏ層とに接触している。しかし、ＲｕＡＦＣ膜の直接下側にはＮｉＦｅ層は存在しないので、ＡＦＣ膜の基板に面する側は、下側の多層の上側のＦｅＣｏ層と直接接触している。ＲｕＡＦＣ膜と、ＲｕＡＦＣ膜上部のＡＦＣ隣接ＮｉＦｅ層と、ＲｕＡＦＣ膜の直接下側にＮｉＦｅ層が存在しないこととの組み合わせによって、先行技術に比べて残留磁気が顕著に低減し、透磁率が顕著に増大したＭＰがもたらされる。
【０００９】
本発明の本質および利点をさらに理解するためには、添付の図面に基づく以下の詳細説明を参照するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】カバーを取り外した従来型の磁気記録ハードディスクドライブの概略的な上面図である。
【図２Ａ】先行技術の垂直磁気記録システムの側断面図であって、読み取りヘッドと、書き込みヘッドと、データトラックに平行な平面を通るように取られた記録媒体とを示す。
【図２Ｂ】図２Ａの方向線２Ｂ−２Ｂに見た図であって、記録層（ＲＬ）に記録されたデータのトラック幅（ＴＷ）を実質的に規定する主磁極（ＭＰ）の幅を示す。
【図２Ｃ】図２Ａにおける先行技術の書き込みヘッドの空気支持面（ＡＢＳ）の図であって、主磁極の先端を実質的に囲繞しかつ戻り磁極に接続されるラップアラウンドシールドを示す。
【図３】先行技術の積層ＭＰの拡大断面図である。
【図４】本発明による積層ＭＰの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、カバーを取り外した状態の従来型磁気記録ハードディスクドライブの概略図である。ディスクドライブは、磁気記録ディスク１０と、ディスクドライブハウジングまたはベース１８上に支持された回転ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）アクチュエータ１７とを包含する。ディスク１０は、ほぼ同心のデータトラックを含む磁気記録層（ＲＬ）を有する。ディスク１０は、回転中心１１を有し、ベース１８に取り付けられたスピンドルモータ（図示なし）によって、７０の方向に回転される。アクチュエータ１７は、軸１９の回りに回動し、剛性のアクチュエータアーム２０を含む。通常可撓のサスペンション２１は、撓み要素２３を含み、アーム２０の端部に取り付けられる。撓み部材２３には、ヘッドキャリアまたは空気支持スライダ２２が取り付けられる。スライダ２２のトレーリング表面２５上には、磁気記録読み取り／書き込みヘッド（図示なし）が形成される。撓み部材２３およびサスペンション２１は、スライダが、回転ディスク１０によって生成される空気支持部上で「縦揺れ（ｐｉｔｃｈ）」および「横揺れ（ｒｏｌｌ）」することを可能にする。通常、スピンドルモータによって回転されるハブの上に複数のディスクが積重ねられ、それぞれのディスク面に、別個のスライダおよび読み取り／書き込みヘッドが付属している。
【００１２】
図２Ａは、スライダ２２の一部分の側断面図であって、読み取りヘッド８０と、書き込みヘッド３０と、データトラックに平行な平面を通るように取られたＲＬ１６を含む記録媒体（ディスク１０）とを示す。図２Ａに示すように、「二重層（ｄｕａｌ−ｌａｙｅｒ）」媒体１０は、ディスクの基板１２上に形成される「軟磁性（ｓｏｆｔ）」すなわち相対的に低飽和保磁力の透磁性下地層（ＳＵＬ）１４の上の垂直磁気データ記録層（ＲＬ）１６を含む。このタイプの媒体が、磁気抵抗型（ＭＲ）読み取りヘッド８０および単磁極タイプの記録または書き込みヘッド３０と共に示されており、これらのヘッドは、ＲＬ１６上のデータトラックと平行な平面を通る断面において示されている。ＭＲ読み取りヘッド８０は、ＭＲシールドＳ１、Ｓ２間に配置されるＭＲセンサー８１を含む。
【００１３】
書き込みヘッド３０は、Ｐ２とも呼称される成形磁極３４からなるヨークと、Ｐ１とも呼称される第１磁束戻り磁極３５と、成形磁極３４および第１磁束戻り磁極３５を接続するヨークスタッド３７と、Ｐ３とも呼称される第２磁束戻り磁極３６と、成形磁極３４および第２磁束戻り磁極３６を接続するヨークスタッド３８と、成形磁極３４の回りに断面で示される薄膜コイル３９ａ、３９ｂとを含む。コイル３９ａ、３９ｂは、成形磁極３４の回りに巻き付けられたらせんコイルとして表現されているが、このコイルは、コイルがヨークの回りに巻き付けられ、コイルセグメントが実質的に同一平面内に位置するような周知の「パンケーキ（ｐａｎｃａｋｅ）型」コイルとしてもよい。成形磁極３４の上部にフレア主磁極（ＭＰ）４０が形成され、このフレア主磁極（ＭＰ）４０は、フレア部分４１と、ディスク１０の外表面に面する端部４３を含む磁極先端部４２とを有する。コイル３９ａ、３９ｂを通る書き込み電流が、ＲＬ１６を通り抜けるＭＰ４０からの磁界（破線６０で示される）を誘起し、その磁界がＭＰ４０の下部のＲＬ１６の領域を磁化することによって、ＲＬ１６への書き込みが行われる。磁界６０は、ＲＬ１６から、ＳＵＬ１４が提供する磁束戻り径路を通るように導かれて、磁束戻り磁極３５、３６に戻る。読み取りヘッド８０および書き込みヘッド３０は、スライダ２２のトレーリング表面２５上に堆積される一連の膜として形成される。スライダ２２は、ディスク１０に面する空気支持面（ＡＢＳ）を有する。磁極先端の端部４３は実質的にＡＢＳの位置にあり、第１および第２戻り磁極３５、３６は、それぞれ、実質的にＡＢＳの位置にあるので磁極先端の端部４３とほぼ同一平面にある端部３５ａ、３６ａを有する。ＭＰ４０は成形磁極３４の上に形成され、成形磁極３４はＡＢＳから後退した端部３４ａを有する。図２Ａにおいては、ディスク１０は、矢印７０で指示される方向に、記録ヘッドを通過して動く。ＲＬ１６は、垂直方向に記録または磁化された領域を有するように表現されているが、この場合、隣接する領域は、矢印で示すように反対向きの磁化方向を有する。反対向きに磁化される隣接領域の間の磁気転移は、ＭＲセンサー８１によって、記録されたビットとして検出可能である。図２Ａは、また、図２Ｂ、２Ｃにおいてさらに詳述する「ラップアラウンド（ｗｒａｐａｒｏｕｎｄ）」シールドの一部を形成するトレーリングシールド（ＴＳ）５０をも表現している。このトレーリングシールド（ＴＳ）５０はオプションである。
【００１４】
図２Ｂは、図２Ａの方向線２Ｂ−２Ｂに見た図である。図２Ｂは、ＭＰ４０の基板として機能する成形磁極３４を示している。成形磁極３４は、ＡＢＳから後退したその端部３４ａを有し、フレアＭＰ４０のフレア領域４１をよく表現している。ＭＰの先端部４２とフレア部分４１との間の領域はフレア点４４と呼ばれる。ＭＰ４０のフレア点４４は、磁束密度が最も高くかつＭＰ４０が飽和する点であるので、時に「チョーク（ｃｈｏｋｅ）」点とも呼称される。ＭＰ先端部４２は、フレア長さ（ＦＬ）と呼ばれる端部４３からフレア点４４までの「高さ（ｈｅｉｇｈｔ）」を有する。図２Ｂに示すように、ＭＰ先端部４２の両側の壁面は、トラック横断方向におけるその幅を規定し、その幅が、ＲＬ１６に記録されるデータのトラック幅（ＴＷ）を実質的に規定する。フレア領域４１の上部のＭＰ４０の領域は、フレア領域４１の下部のＭＰ先端部４２よりかなり幅が広く、フレア点４４は、ＭＰ４０の幅がＡＢＳから離れると共に拡大し始める移行点になっている。図２Ｂにおける角度θはフレア角度と呼ばれ、９０〜１８０°の間、通常約１２０〜１５０°の間の値である。図２Ｂは、さらに、ＭＰ先端部４２を全体的に囲繞するラップアラウンドシールドの一部を形成する側部シールド５２、５４をも表現している。このラップアラウンドシールドはオプションとして設けられる。
【００１５】
図２Ｃは、ディスク１０から見た書き込みヘッド３０を表現している。ＡＢＳは、媒体１０に面するスライダ２２の記録層対向表面であり、図２Ｃにおいては、通常実際のスライダには存在する薄い保護被膜なしに示されている。記録層対向表面というのは、薄い保護被膜でカバーされたスライダまたはヘッドキャリアの表面、被膜がなければヘッドキャリアの実際の外表面、あるいは、被膜の外表面を意味するものとする。また、「実質的に記録層対向表面に（位置する）（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ａｔ  ｔｈｅ  ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ−ｌａｙｅｒ−ｆａｃｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）」という表現は、実際に表面上にあるか、あるいは、表面から僅かに後退した位置にあることを意味するものとする。ディスク１０は、書き込みヘッド３０に対して、沿トラック方向と呼ばれる方向７０に動く。図２Ｃにおける破線はデータトラックの両側を表す。主磁極の先端部４２の端部４３の幅が、ＲＬ１６におけるデータトラックのトラック幅（ＴＷ）を実質的に規定する。成形磁極３４は、ＡＢＳから後退しているので破線で示されている。方向７０に垂直でかつＡＢＳの面に平行な方向は、トラック横断方向と呼ばれる。
【００１６】
側部シールド５２、５４およびＴＳ５０を含むラップアラウンドシールドは、本出願と同じ譲受人に譲渡された特許（特許文献６）に、従来型の垂直記録ヘッド用のシールドとして詳細に記述されている。シールド５０、５２、５４は、すべて、実質的に記録層対向表面に位置する端部を有する。シールド５０、５２、５４は、通常相互に連結され、ＭＰ先端部４２を実質的に囲繞して「ラップアラウンド（ｗｒａｐａｒｏｕｎｄ）」シールドを形成する。ＴＳ５０および側部シールド５２、５４は、ＭＰ先端部４２から、非磁性の間隙材料、通常アルミナによって分離される。非磁性の間隙材料によってＭＰ先端部４２から分離されたシールド５０、５２、５４を含むラップアラウンドシールドは、書き込み磁界の角度を変化させて、書き込み点における書き込み磁界の傾きを改善し、さらに、ＲＬの領域における書き込み中の磁界を遮蔽してトラックに所定外書き込みが行われないようにする。ラップアラウンドシールドは、戻り磁極３６に接続されているものとして示されているが、磁束導入（ｆｌｕｘ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ）材料によって戻り磁極３６またはヨークの他の部分のいずれにも接続されないことを意味する「フローティング（ｆｌａｏｔｉｎｇ）」シールドとしてもよい。書き込みヘッド３０の他の変形形態においては、ラップアラウンドシールドの代わりに、側部シールドなしのＴＳのみを用いることができる。このＴＳは、「フローティング（ｆｌａｏｔｉｎｇ）」としてもよいし、戻り磁極３６に接続してもよい。ＴＳを有する垂直磁気記録書き込みヘッドおよびその製造方法は、２００５年３月２５日に出願された係属中の米国出願第１１／０９０，４５６号であって、特許文献７として公刊されかつ本出願と同じ譲受人に譲渡された特許出願に記載されている。書き込みヘッド３０のヨークおよびシールドは、通常電気めっきによって形成される、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅおよびＮｉＦｅＣｏの各合金のような軟強磁性材料から形成される。成形磁極３４は、高モーメントのＦｅＣｏ合金のような高モーメント材料から形成される。
【００１７】
図２Ｃは、さらに、ＭＲシールドＳ１、Ｓ２の間に配置されるＭＲセンサー８１を含む磁気抵抗型（ＭＲ）読み取りヘッド８０をも表現している。図２Ｃに示すようなＭＲヘッド８０および書き込みヘッド３０を構成する膜は、空気支持スライダ２２の端部またはトレーリング表面２５である基板上に、一連の薄膜蒸着法、エッチング法およびリソグラフィーによるパターン生成法によって連続的に形成される。
【００１８】
図３は、成形磁極３４の一部分の上部に形成される先行技術の積層ＭＰ４０の拡大断面図である。成形磁極３４は、通常フォトマスクを通して電気めっきされる。続いて、マスクを取り外し、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のような非磁性の絶縁材料を堆積し、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）によって平坦化して、成形磁極材料３４の部分およびアルミナの部分４９を含む基板を形成する。引き続いて、積層ＭＰ４０の各層を、上記のように形成された基板上に全面膜としてスパッタ堆積する。この基板の一部分４９はアルミナであり、他の部分は成形磁極３４の材料である。積層ＭＰ４０を構成するすべての層を堆積した後、積層された層を一連のフォトリソグラフィーおよびイオンエッチングの各ステップによって処理して、フレア部分４１および磁極先端部４２を含む所望の形状のＭＰ４０（図２Ａ）を形成する。ＡＢＳラッピングによって磁極先端部の一部分を取り除き、磁極先端部の端部４３にＡＢＳを画定する。成形磁極３４の端部３４ａはＡＢＳから後退している。この後退は、設計に応じて、通常約１０００〜２０００ｎｍの範囲内である。仕上げられた先行技術の書き込みヘッドの典型的な形状を図２Ａに示す。ＭＰ４０は、例えばＲｕ、ＮｉＣｒ合金またはＮｉＣｒ／Ｒｕ二層のような、基板上の下部シード層１０２と、シード層１０２上の底部ＮｉＦｅ層１０３とを含む。ＭＰ４０は、また、ＮｉＣｒ合金のような上部キャッピング層１０４と、キャッピング層１０４のすぐ下の上部ＮｉＦｅ層１０５とを含む。ＭＰ４０は、さらに、ＡＦＣ膜１１０の両側に位置する２つの強磁性層を結合する反強磁性結合（ＡＦＣ）膜１１０を含む。シード層１０２とＡＦＣ膜１１０との間には、少なくとも１つの下部強磁性ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層１２０が配置され、ＡＦＣ膜１１０とキャッピング層１０４との間には、少なくとも１つの上部強磁性ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層１３０が配置される。それぞれの三層１２０、１３０においては、２つの相対的に厚い高モーメントのＦｅＣｏ層（１２０ａ、１２０ｂおよび１３０ａ、１３０ｂ）が、それよりかなり薄いＮｉＦｅ軟磁性層（１２０ｃおよび１３０ｃ）によって分離されている。図３においては、付加的なＦｅＣｏ層１２２および中間のＮｉＦｅ層１２３が、下部三層１２０とシード層１０２上の底部ＮｉＦｅ層１０３との間に配置され、付加的なＦｅＣｏ層１３２および中間のＮｉＦｅ層１３３が、ＡＦＣ膜１１０と上部ＮｉＦｅ層１０５との間に配置されている。ＡＦＣ膜１１０は、そのＡＦＣ膜１１０の両側の２つの強磁性多層１７０および１８０（それぞれ、ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層１２０、１３０を含む）を反強磁性結合するので、２つの強磁性多層のモーメントは反平行になり、ゼロ印加された磁界において相互に本質的に相殺し、その結果、ＭＰ４０の残留磁気が低くなる。先行技術のＭＰ４０は、本出願と同じ譲受人に譲渡された特許（特許文献４）に詳細に記述されている。特許文献４においては、ＡＦＣ膜はクロム（Ｃｒ）である。
【００１９】
本発明は積層ＭＰの改善に関する。図４は、本発明による積層ＭＰ２４０の拡大断面図である。ＭＰ２４０は、図３のＭＰ４０とほぼ同じであるが、ルテニウム（Ｒｕ）のＡＦＣ膜２１０と、ＡＦＣ膜２１０の上部にあり、かつＡＦＣ膜２１０および上部のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層の下部のＦｅＣｏ層２３０ａの両者と接触するＮｉＦｅ層２５０とを有する。しかし、ＲｕＡＦＣ膜２１０の底部（基板側）にはＮｉＦｅ層は存在しない。ＲｕＡＦＣ膜２１０と、特定の厚さのＡＦＣ隣接ＮｉＦｅ層２５０と、ＲｕＡＦＣ膜２１０の下側にＮｉＦｅ層が存在しないこととの組み合わせによって、図３に示す積層ＭＰのような先行技術に比べて、残留磁気が顕著に低減し、透磁率が顕著に増大したＭＰがもたらされるのである。
【００２０】
各ＦｅＣｏ層の厚さは好ましくは１００〜１０００Åの範囲内であり、また、そのＦｅＣｏ層は、好ましくは約４０〜８０原子パーセントのＦｅを有する高モーメント材料とする。２つの強磁性ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層内の各ＮｉＦｅ層の厚さは好ましくは５〜１００Åの範囲内であり、また、そのＮｉＦｅ層は、好ましくは約２５〜９５原子パーセントのＮｉを含む軟磁性材料とする。ＲｕＡＦＣ膜２１０は本質的にＲｕからなる。すなわち、ＲｕＡＦＣ膜２１０は、他のいかなる元素も意図的に添加されていないＲｕのみであることが望ましい。ＲｕＡＦＣ膜２１０の厚さは、好ましくは６．５〜９Åの範囲内である。ＡＦＣ膜２１０は、ＡＦＣ膜２１０の両側の２つの磁性多層２７０（ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層２２０を含む）および２８０（ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層２３０を含む）を反強磁性結合するので、２つの強磁性多層のモーメントは反平行になり、ゼロ印加された磁界において相互に本質的に相殺し、その結果、ＭＰ２４０の残留磁気が低くなる。ＡＦＣ隣接ＮｉＦｅ層２５０は、ＮｉおよびＦｅのみから本質的になる（Ｎｉは２５〜９５原子パーセントの範囲である）。また、ＡＦＣ隣接ＮｉＦｅ層２５０の厚さは、１０〜５０Åの間、好ましくは１３〜２５Åの間にしなければならないことが判明した。ＡＦＣ隣接ＮｉＦｅ層２５０が薄過ぎると、すなわち約１０Åより薄いと、残留磁気が容認し難いほど高くなり、透磁率が容認し難いほど低下するであろう。ＡＦＣ隣接ＮｉＦｅ層２５０が厚過ぎると、すなわち約５０Åより厚いと、Ｂｓ、従って透磁率が容認し難いほど低下するであろう。
【００２１】
本発明においては、ＡＦＣ膜２１０の上部の付加的なＮｉＦｅ層（層２３０ｃ、２３３および２０５）の厚さは、これらのＮｉＦｅ層とＡＦＣ隣接ＮｉＦｅ層２５０との合計厚さが、ＡＦＣ膜２１０の下部のＮｉＦｅ層（層２２０ｃ、２２３および２０３）の合計厚さと実質的に同じ（約１０％以内）になるように低減することができる。従って、一実施形態においては、層２２０ｃ、２２３および２０３の厚さがそれぞれ１５Åであり、ＡＦＣ隣接ＮｉＦｅ層２５０の厚さが１６Åであれば、層２３０ｃ、２３３および２０５のそれぞれの厚さを１０Åにすることが可能である。これによって、ＮｉＦｅ材料からの磁気モーメントへの寄与がＡＦＣ膜を横断して本質的に均等化され得ることになる。
【００２２】
本発明の発見の一部として、図３に示す構造に類似の積層構造と、同じ構造であるが１１．５ÅのＣｒＡＦＣ膜の代わりに７．８ÅのＲｕＡＦＣ膜を有する構造とを、透磁率および残留磁気について比較した。ＲｕＡＦＣ膜を含み、かつＲｕＡＦＣ膜の両側にＦｅＣｏ層が直接接触する構造は、同じ構造であるが１１．５ÅのＣｒＡＦＣ膜を有する構造よりも５０％高い透磁率を示した。しかし、ＲｕＡＦＣ膜を含む構造は遥かに高い残留磁気をも示した。これによって、Ｒｕを、主磁極の性能に実質的に影響を及ぼすことなく機能等価物としてＣｒの代わりに用いることは不可能であることが立証された。
【００２３】
続いて、７．８ÅのＲｕＡＦＣ膜を含む構造であって、ＲｕＡＦＣ膜の両側にＦｅＣｏ層が直接接触する有する構造を、同じ構造であるが、７．８ÅＲｕＡＦＣ膜の上に１６ÅのＮｉ８０Ｆｅ２０ＡＦＣ隣接層（図４の層２５０）を有する構造と比較した。この構造は、図４に示す本発明の構造と同様のものであり、Ｒｕ上にＮｉＦｅのＡＦＣ隣接層を有しない比較対象の構造よりも３０％高い透磁率と、１０％低い残留磁気とを示した。
【００２４】
ＡＦＣ膜の下部に付加的なＡＦＣ隣接ＮｉＦｅ層を用いることによって、透磁率および残留磁気におけるさらなる改善が得られるか否かを確認するため、７．８ÅのＲｕＡＦＣ膜２１０の上に１６ÅのＮｉ８０Ｆｅ２０ＡＦＣ隣接層２５０を有する図４の本発明の構造を、同じ構造であるが、１６ÅのＮｉ８０Ｆｅ２０ＡＦＣ隣接層が７．８ÅＲｕＡＦＣ膜の上ではなく下部に配置された構造と比較した。この構造は、本発明の構造に比べて予想外に高い残留磁気を示した（約３００％高い）。それゆえ、本発明においては、単一のＡＦＣ隣接ＮｉＦｅ層のみを使用すること、しかも、それをＲｕＡＦＣ膜の上部に配置することが決定的に重要である。
【００２５】
本発明においては、図４に示すように、少なくとも１つの下部強磁性多層（ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層２２０）がシード層２０２とＲｕＡＦＣ膜２１０との間に配置され、少なくとも１つの上部強磁性多層（ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層２３０）がＡＦＣ膜２１０とキャッピング層２０４との間に配置される。それぞれの三層２２０、２３０においては、２つの相対的に厚い高モーメントＦｅＣｏ層（２２０ａ、２２０ｂおよび２３０ａ、２３０ｂ）が、それよりかなり薄いＮｉＦｅ軟磁性層（２２０ｃおよび２３０ｃ）によって分離されている。しかし、下部および上部の強磁性多層は付加的なＦｅＣｏ層およびＮｉＦｅ層を含むことができる。図４においては、付加的なＦｅＣｏ層２２２と、中間のＮｉＦｅ層２２３と、底部ＮｉＦｅ層２０３とが、下部三層２２０とシード層２０２との間に配置され、付加的なＦｅＣｏ層２３２と、中間のＮｉＦｅ層２３３と、上部ＮｉＦｅ層２０５とが、ＡＦＣ膜２１０とキャッピング層２０４との間に配置されている。
【００２６】
以上、本発明を、好ましい実施形態を参照して具体的に提示し説明したが、当業者は、形態および詳細における種々の変更を、本発明の本質および範囲から逸脱せずになし得ることを理解するであろう。従って、以上開示した本発明は単に例示的なものであって、本発明は、添付の特許請求の範囲に規定される範囲内にのみ限定されると見做されるべきである。
【符号の説明】
【００２７】
１０  磁気記録ディスク
１１  回転中心
１２  ディスクの基板
１４  透磁性下地層
１６  データ記録層
１７  アクチュエータ
１８  ベース
１９  軸
２０  アーム
２１  サスペンション
２２  スライダ
２３  撓み部材
２５  トレーリング表面
３０  書き込みヘッド
３４  成形磁極
３４ａ  後退端部
３５  戻り磁極
３５ａ  端部
３６  戻り磁極
３６ａ  端部
３７  ヨークスタッド
３８  ヨークスタッド
３９ａ  コイル
３９ｂ  コイル
４０  主磁極
４１  フレア部分
４２  磁極先端部
４３  端部
４４  フレア点
４９  アルミナ部分
５０  トレーリングシールド
５２  側部シールド
５４  側部シールド
６０  磁界
７０  回転方向
８０  読み取りヘッド
８１  ＭＲセンサー
１０２、２０２  シード層
１０３、２０３  底部ＮｉＦｅ層
１０４、２０４  キャッピング層
１０５、２０５  上部ＮｉＦｅ層
１１０、２１０  ＡＦＣ膜
１２０、２２０  ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層
１２０ａ、２２０ａ  ＦｅＣｏ層
１２０ｂ、２２０ｂ  ＦｅＣｏ層
１２０ｃ、２２０ｃ  ＮｉＦｅ層
１２２、２２２  付加ＦｅＣｏ層
１２３、２２３  中間ＮｉＦｅ層
１３０、２３０  ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ／ＦｅＣｏ三層
１３０ａ、２３０ａ  ＦｅＣｏ層
１３０ｂ、２３０ｂ  ＦｅＣｏ層
１３０ｃ、２３０ｃ  ＮｉＦｅ層
１３２、２３２  付加ＦｅＣｏ層
１３３、２３３  中間ＮｉＦｅ層
１７０、２７０  強磁性多層
１８０、２８０  強磁性多層
２４０  主磁極
２５０  ＮｉＦｅ層
ＡＢＳ  空気支持面
ＦＬ  フレア長さ
ＲＬ  記録層
Ｓ１  シールド
Ｓ２  シールド
ＳＵＬ  透磁性下地層
ＴＷ  トラック幅
θ  フレア角度
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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