(57)【要約】  【課題】本発明は、磁気抵抗素子をリード素子とする薄膜磁気ヘッドの磁気シールド層に生ずる還流磁区の制御、特に、磁区の数と磁区の磁化方向を制御する技術を提供し、薄膜磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向面側に位置する磁気シールド層の還流磁区による磁化方向を揃えて、磁気抵抗素子のリード出力に与えるバラツキを除くことを目的とする。  【解決手段】リードヘッドの磁気抵抗素子を挟む磁気シールド層を有する薄膜磁気ヘッドの製造工程において、薄膜磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向面に対して磁場印加角度が２０度以上８５度以下の傾きをもち、かつ、磁気シールド層の磁気抵抗素子を挟む面と略平行な方向に磁場強度２００エルステッド以上１０００エルステッド以下なる磁場印加を磁気シールド層に行うことにより、磁気シールド層の磁区制御を行う。  【選択図】図１
2008234710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードヘッドの磁気抵抗素子を挟む磁気シールド層を有する薄膜磁気ヘッドの製造工程において、
前記薄膜磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向面に対して磁場印加角度が２０度以上８５度以下の傾きをもち、かつ、前記磁気シールド層の前記磁気抵抗素子を挟む面と略平行な方向に磁場強度２００エルステッド以上１０００エルステッド以下なる磁場印加を前記磁気シールド層に行うことにより、
前記磁気シールド層の磁区制御を行うことを特徴とする薄膜磁気ヘッドにおける磁気シールド層の磁区制御方法。
【請求項２】
前記磁気シールド層の磁区制御は前記磁気シールド層の磁区の数と磁区の方向を制御することを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッドにおける磁気シールド層の磁区制御方法。
【請求項３】
前記磁場印加は前記薄膜磁気ヘッドの製造工程内の最終磁場印加工程において行うことを特徴とする請求項１および請求項２における薄膜磁気ヘッドにおける磁気シールド層の磁区制御方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１の磁気シールド層の磁区制御方法を適用した
薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項４における薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗素子を磁気シールドするシールド部を備えた薄膜磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のハードディスクの大容量化、高密度化に伴い、磁気ディスク記録媒体の記録密度の増加とともに磁気ヘッドの小型化、高性能化が求められている。
【０００３】
巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果を利用した巨大磁気抵抗素子（以下、ＧＭＲ素子と呼ぶ）や、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果を利用したトンネル磁気抵抗素子（以下、ＴＭＲ素子と呼ぶ）などの磁気抵抗素子をリードヘッドとして備える磁気ヘッドの開発、さらに、ディスク記録媒体については、面内磁気記録方式から垂直磁気記録方式へと技術面においての変化が急速に進んでいる。
【０００４】
面内磁気記録方式は磁気記録媒体の磁化方向が磁気記録媒体の表面と平行な面内にあり、垂直磁気記録方式は磁気記録媒体の磁化方向が磁気記録媒体の表面と垂直となっている。
【０００５】
いずれの場合も、一般的に、磁気抵抗素子をリードヘッドとして備える薄膜磁気記録再生ヘッドにおいては、磁気記録媒体に書き込まれた磁気的情報を読み出すための磁気抵抗素子を２枚の磁気シールド層で挟み、隣接して捲線を備えたインダクタンス型ライトヘッドを備えた構造となっている。  
【０００６】
これらの磁気シールド層は、磁気記録媒体における読み出し対象領域にある記録ビット以外の領域からの磁界、あるいはライトヘッドの捲線に通電することによってライトヘッドを構成する磁気回路が励磁されて発生する漏れ磁界が、磁気抵抗素子にできるだけ影響を与えないようにするために設けられている。
【０００７】
例えば、磁気シールド層は磁歪がゼロに近い軟磁性膜で形成され、形状は幅数十μｍ、高さ数十μｍの長方形または正方形、厚さは数μｍのものである。
【０００８】
磁気抵抗素子を用いたリードヘッドの製作過程において、室温または室温から３００℃程度の温度範囲において磁場印加が行われる。磁場印加中は磁気シールド層の磁化は磁場印加の方向と同一方向に向いているが、磁場印加後は磁壁ができ還流磁区を形成する。
【０００９】
磁気シールド層が上記の形状寸法の場合、還流磁区の形状と磁化方向の異なる何種類かのパターンの還流磁区が形成される。
【００１０】
高密度記録が進み磁気シールド層と磁気抵抗素子との距離がより近接すると、磁気抵抗素子を両側から挟んでいる、磁気ヘッドの浮上面側に位置する磁気シールド層の還流磁区による磁化方向が磁気抵抗素子のリード出力に影響を与え、これが磁気ヘッドの製造歩留り悪化の要因となっていた。
【００１１】
これに関連する対応策の１つとして、例えば、特許文献１に記載されている方法が知られている。特許文献１においては、磁気シールド層の残留磁化が、磁気シールド層の磁区境界を磁極として、ハードバイアス層において形成する磁場の方向は、磁気シールド層の残留磁化の方向とは逆方向になる。したがって、もし磁気シールド層の残留磁化の方向がハードバイアス層の磁化方向と同じであれば、磁気シールド層の残留磁化がハードバイアス層において形成する磁場の方向はハードバイアス層の磁化方向とは逆方向になる。その結果、ハードバイアス層の磁化は高エネルギー状態（不安定状態）に遷移し、磁化が実効的に弱められてしまう。ハードバイアス層の磁化が実効的に弱められてしまうため、ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子の読み取り特性が劣化すると理由付けをしている。
【００１２】
そこで、特許文献１においては、上記のように、ハードバイアス層の磁化方向とは逆方向に、ハードバイアス層の保磁力よりも小さく、磁気シールド層の保磁力よりも大きい磁場を印加し、磁気シールド層をハードバイアス層の磁化方向とは逆方向に着磁する方法を提示している。この磁場は、ハードバイアス層の保磁力よりも小さいので、ハードバイアス層の磁化方向まで反転させることはなく、この磁気シールド層の着磁により、磁気シールド層の残留磁化がハードバイアス層において形成する磁場の方向はハードバイアス層の磁化方向と同じになり、ハードバイアス層の磁化は低エネルギー状態（安定状態）に遷移し、磁化が実効的に強められ、ハードバイアス層の磁化が実効的に強められることにより、ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子の読み取り特性が改善されることになるとしている。
【００１３】
しかし、上記の方法においても、磁気抵抗素子を用いたリードヘッドの製作過程において、室温または室温から３００℃程度の温度範囲において磁場印加が行われると、磁場印加後は磁気シールド層には磁壁ができて還流磁区を形成し、磁区の大きさと形状の異なる何種類かのパターンの還流磁区が形成され、磁気ヘッドの浮上面側に位置する磁気シールド層の還流磁区による磁化方向が磁気抵抗素子のリード出力に影響を与えてしまうことになる。
【特許文献１】特開２００５−３３９６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明においては、磁気シールド層に生ずる還流磁区の制御、特に、磁区の数と磁区の磁化方向を制御する技術を提供し、薄膜磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向面側に位置する磁気シールド層の還流磁区による磁化方向を揃えて、磁気抵抗素子のリード出力に与えるバラツキを除くことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の請求項１に記載の発明は、リードヘッドの磁気抵抗素子を挟む磁気シールド層を有する薄膜磁気ヘッドの製造工程において、前記薄膜磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向面に対して磁場印加角度が２０度以上８５度以下の傾きをもち、かつ、前記磁気シールド層の前記磁気抵抗素子を挟む面と略平行な方向に磁場強度２００エルステッド以上１０００エルステッド以下なる磁場印加を前記磁気シールド層に行うことにより、前記磁気シールド層の磁区制御を行うことを特徴とする薄膜磁気ヘッドにおける磁気シールド層の磁区制御方法である。
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、リードヘッドとして磁気抵抗素子を用いた薄膜磁気ヘッドの製造、組立て、および検査試験工程内における磁場印加あるいは最終工程において、磁気シールド層以外の、例えば、磁気抵抗素子を構成する各層や磁気抵抗素子にバイアス磁界を加えるための強磁性層に磁気的な影響を及ぼさない磁場強度、すなわち、２００エルステッド以上１０００エルステッド以下にて、薄膜磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向面に対して磁場印加角度が２０度以上８５度以下の傾きをもち、かつ、前記磁気シールド層の前記磁気抵抗素子を挟む面と略平行な方向に磁場印加を前記磁気シールド層に対して行う。
【００１７】
後述するように、発明者は、磁気シールド層内の磁気記録媒体との対向面と平行または反平行な磁化方向をもつ磁区であって、周辺部に生ずる磁区よりも大きな磁区に注目すると、上記のような角度をつけて、かつ上記のような磁場強度をシールドに印加することにより、磁気シールド層内の中央部に形成される磁区は２本磁区の割合が減少し、３本磁区の割合が増加することを見出した。磁気シールド層の形状、組成、磁場印加角度、磁場強度等の各種条件を最適化することにより、磁気シールド層内の中央部に形成される磁区のほぼ１００％を３本磁区にすることが可能となり、これにより磁区方向を一方向に揃えることができることが分かった。
【００１８】
さらに、３本磁区になる場合、３本磁区の真ん中の１本の磁区の方向は、印加された磁界に対し、磁気シールド層内の磁気記録媒体との対向面と平行な成分と逆方向になることを見出した。
【００１９】
発明者は、その原因を調べてみた。磁気シールド層の形状、組成、磁場印加角度、磁場強度等の各種条件を一定にして、磁気シールド層へ磁場を印加し、徐々に印加磁場を徐々に弱めて断続的に磁気シールド層内の磁区の形成状況を観察した結果、印加磁場と逆方向の磁化方向をもつ磁区の成長具合に注目することにより、磁場を取り去った時の磁気シールド層内の磁区が形成されるまでの過程を定性的ではあるが把握した。
【００２０】
磁気シールド層の形状、組成、磁場印加角度、磁場強度等の各種条件を変化させることにより、磁場を取り去った時の磁気シールド層内の磁区が形成されるまでの過程は異なってくることが予想される。
【００２１】
これにより、磁気シールド層内の磁気記録媒体との対向面と平行な方向に対して２０度以上８５度以下の傾きをもって、方向を決めて磁場印加を行い、全ての磁気シールド層内を３本磁区とすれば、３本磁区であって、かつ、一定の磁化方向をもった磁気シールドとすることができることが分かった。
【００２２】
すなわち、従来は磁気シールド層内の磁区の数を制御する方法として、磁気シールド層の形状、サイズ、そして磁気シールド層の組成の最適化を行っていたが、完全な制御は難しく２本磁区、３本磁区が混在していた。
【００２３】
しかし、本発明によれば、薄膜磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向面側に位置する磁気シールド層の還流磁区による磁化方向を揃えて、磁気抵抗素子のリード出力に与えるバラツキを除くことが可能となる。
【００２４】
ここで、薄膜磁気ヘッドは、磁気テープ装置用のものでも、あるいは、磁気ディスク装置用のものであってもよく、ＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッドであったり、面内磁気記録用、垂直磁気記録用どちらの薄膜磁気ヘッドであっても構わない。
【００２５】
また、リードヘッドの磁気抵抗素子を挟む磁気シールド層は単層であっても、多層であってもよい。
【００２６】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記磁気シールド層の磁区制御は前記磁気シールド層の磁区の数と磁区の方向を制御することを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッドにおける磁気シールド層の磁区制御方法である。
【００２７】
請求項２記載発明によれば、磁気シールド層の磁区制御といった場合には、磁区の形状、大きさ、数、磁化の方向の制御等が考えられるが、磁区の数と磁区の方向に焦点を絞り、制御項目を必要最小限に限定し、制御がより容易にできるようにした。
【００２８】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記磁場印加は前記薄膜磁気ヘッドの製造工程内の最終磁場印加工程において行うことを特徴とする請求項１および請求項２における薄膜磁気ヘッドにおける磁気シールド層の磁区制御方法である。
【００２９】
請求項３記載の発明によれば、磁気シールド層の磁区制御を磁気抵抗素子を構成する各層や磁気抵抗素子にバイアス磁界を加えるための強磁性層に磁気的な影響を及ぼさない磁場強度で行うため、本発明による磁気シールド層の磁区制御を、例えば、室温または室温から３００℃程度の温度範囲において強い磁場印加が行われる前の工程で行っても意味がなくなる。
【００３０】
このため、本発明による磁気シールド層の磁区制御のための磁場印加は、薄膜磁気ヘッドの製造工程内で行われる一連の磁場印加の最後に行う。
【００３１】
ここで、薄膜磁気ヘッドの製造工程には、成膜工程、加工工程、検査工程、試験工程を含むものとする。
【００３２】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１の磁気シールド層の磁区制御方法を適用した薄膜磁気ヘッドである。
【００３３】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４における薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明では磁気シールド層の形状および組成において柔軟性をもって、磁区の数、磁化方向を同時に制御することが可能である。
【００３５】
本発明により、磁気シールド層内の磁気記録媒体との対向面と平行な磁化方向をもつ磁区について、例えば、３本にすることにより磁化方向を一定にできるため、リード素子特性が安定する。これによりヘッド製造歩留りが向上する。
【００３６】
また、磁気シールド層の磁区制御をすることにより、磁気シールド層の磁化方向が他に与える影響の度合いや磁気シールド層に起因の不良解析に役立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、本発明の説明図である。図はリードライト一体型の、例えば、ハードディスク装置に用いられる浮上型の薄膜磁気ヘッドを例として、特に、磁気抵抗素子をリード素子としたリードヘッドの部分を説明するための図である。
【００３８】
薄膜磁気ヘッド１００を構成する下部シールド（以下同様に、磁気シールド層を単にシールドと呼ぶ）１０１と、例えば、アルミナによる非磁性絶縁層１０２を介して磁気抵抗素子１０３が、上部シールド１０４との間に挟まれ、リードヘッドを形成している。
【００３９】
下部シールド１０１と上部シールド１０４とは磁歪がゼロに近い、例えば、ＮｉＦｅメッキによる軟磁性膜で形成され、形状は幅数十μｍ、高さ数十μｍの長方形または正方形であって、厚さは数μｍのものである。ここで、磁気抵抗素子１０３からリード出力を取り出すリード線は図示が省略されている。
【００４０】
Ｚ方向に垂直な面に、図示されていない磁気記録媒体の記録面が配置され、磁気記録媒体の記録面に近接した位置に磁気抵抗素子１０３は配置されている。磁気抵抗素子１０３の内部構造の図示は省略してあるが、例えば、ＧＭＲヘッドやＴＭＲヘッドに用いられる磁気抵抗素子であって、長手方向に左右、磁気抵抗素子にバイアス磁界を与えるためのハードバイアス層と呼ばれる強磁性体を備えている。
【００４１】
下部シールド１０１の上に非磁性絶縁層１０２に囲まれて、磁気抵抗素子１０３が中央に位置し、上側に上部シールド１０４が形成され、その上にはライトヘッドの補助磁極１０５、ライトギャップ１０６を介して主磁極１０７が配置され、補助磁極１０５と主磁極１０７とは図示されていない図の内部後方で接続され、同様に図示されていない図の内部後方で主磁極１０７の周囲にはライトコイル（図２に示すライトコイル１０９）が形成されている。
【００４２】
本発明においては、薄膜磁気ヘッド１００の磁気記録媒体との対向面の方向Ｙに対して磁場印加角度θが２０°以上８５°以下の傾きをもち、かつ、下部シールド１０１と上部シールド１０４が磁気抵抗素子１０３を挟む面と略平行な方向に磁場強度２００エルステッド以上１０００エルステッド以下なる磁場印加を行う。
【００４３】
従来技術ではシールドの磁区の数を制御する方法として、シールドの形状、サイズ、組成の最適化を行っていたが、制御は難しく、例えば、２本磁区、３本磁区が混在していた。また、従来においても各種の磁場印加が実施されていたが、薄膜磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向面に対して磁場印加方向は水平方向に限られ、目的も磁区の数、磁化方向を同時に制御するものではなかった。
【００４４】
これに対し、本発明においては、以下に述べていくように、上記の磁場印加方向を水平方向とせずに角度をもたせて磁場印加することにより、格別の効果が得られる。
【００４５】
図２は、薄膜磁気ヘッドの外観図例を示す。図２においては、図１に示されていない磁気記録媒体との位置関係、薄膜磁気ヘッドの断面外観図を示しており、図１と同じ符号を持つ部分は図１と同じものを指す。
【００４６】
図において、薄膜磁気ヘッド１００は、例えば、磁気ディスク装置に用いられる浮上型ヘッドであり、面内磁気記録用、垂直磁気記録用どちらのタイプのものでもよく、対向する磁気記録媒体２００も、面内磁気記録用、垂直磁気記録用どちらのタイプのものでもよいが、薄膜磁気ヘッド１００と磁気記録媒体２００は、面内磁気記録用、垂直磁気記録用に各々対応したものでなければならないことはもちろんである。
【００４７】
磁気記録媒体２００は、ＸＹ面と平行に位置し、例えば、ガラス製の基板２００−１の上に軟磁性高透磁率材料からなる裏打ち層２００−２が設けられ、その上に磁気記録層２００−３を配してある。
【００４８】
図３は、シールドの磁区のタイプ例を示す。本発明におけるシールドの大きさ、形状であると、室温または室温から３００℃程度の温度範囲において磁場印加が行われた場合、磁場印加中はシールドの磁化は磁場印加の方向と同一方向に向いているが、磁場印加後は磁壁ができ還流磁区を形成する。
【００４９】
調査の結果、ａ）２本磁区（左回り）、ｂ）２本磁区（右回り）、ｃ）３本磁区の３つのタイプが検出された。検出は、後述する偏光顕微鏡を用いてシールドの磁区観察により得られた結果をもとにしている。
【００５０】
まず、２本磁区というのは、図のように長手方向に主たる２つの磁区、左右に小さな２つの磁区があり、還流磁区を形成している。磁区観測図３１は偏光顕微鏡による観察結果であり、磁区の向きの違いにより光の反射量が異なって濃淡が生じている。
【００５１】
磁区模型図３２は、シールドの磁区を観察して磁区形状と磁区内の磁化方向を示したものである。ａ）においては、還流磁区内の磁化方向が図に向かって左まわりとなっている。
【００５２】
ｂ）においては、２本磁区であるが、磁区観測図３３と還流磁区内の磁化方向が図に向かって右まわりとなっている磁区模型図３４が得られた。
【００５３】
ｃ）においては、磁区観測図３５に示されているごとく３本磁区となっており、磁区内の磁化方向は磁区模型図３６に示す通りである。この場合、前述のとおり、印加磁界を図の右上から左下に向かって、図の水平線に対し２０度以上８５度以下の傾きをもって印加されたことが分かる。
【００５４】
２本磁区の場合、シールドの形成条件が同じであっても、その磁化方向は左回りのものと右回りのものが存在するが。３本磁区の場合、その磁化方向はシールド形成条件が同じである限り、磁場印加方向に依存し一方向に揃う。
【００５５】
高密度記録が進みシールドとリード素子（磁気抵抗素子)の間の距離がより近接する状況下では、リード素子の直上、直下における磁気記録媒体側のシールド磁化方向がリード素子(磁気抵抗効果型素子)の出力に影響し、シールドの磁化方向によりリード素子の出力が変化する。よって、シールドの磁区が一方向となるようにするには３本磁区の構造が望ましいが、実際は２本磁区、３本磁区のものが混在し、２本磁区のものの中に磁化方向が逆向きとなるものが発生するため、これが磁気ヘッドの製造歩留り悪化の要因となっていた。
【００５６】
図４は、本発明の磁場印加角度による磁区のタイプ変化を示す一例である。図において、磁場印加角度は図１におけるθであり、磁場印加強度は約６００エルステッドの場合である。
【００５７】
磁場印加強度を一定とし、θを０°から次第に６０°へと変化させていくと、はじめに
２本磁区（左回り、右回りが混在）のものが、２０°を超えたところから３本磁区に変化していき、この例では約６０°までに１００％の２本磁区のものが３本磁区に変化しているのが分かる。
【００５８】
このように、本発明を適用することにより、２本磁区をもつシールドの割合が減少し、
３本磁区をもつシールドの割合が増加する。各種条件、例えば、シールド形状、組成、磁場印加角度、磁場強度を最適化することにより、シールドのほぼ１００％を３本磁区にすることが可能である。これにより磁区方向を一方向に揃えることが可能となり、歩留りも向上する。
【００５９】
図５は、本発明によるシールドの観察装置の一例を示す図である。図３、図４で示した磁区観測図を得、また、磁区内の磁化方向を確認するための装置の一例である。
【００６０】
図において、シールドの観察装置は、装置台５０に、偏光顕微鏡５１、偏光顕微鏡５１により観察されたデータの処理および制御を行う制御部５２、被観察物である試料５３、試料５３に外部から磁界を印加するための外部磁界印加コイル５４、試料５３を載せる試料台５５を有する。
【００６１】
偏光顕微鏡５１は、内部には、図示を省略してあるが、例えば、ポラライザにより生成した偏光光を試料５３に当て、偏光変化した反射光の偏光状態を検出し、試料５３の表面の磁化分布を輝度分布として内蔵されたＣＣＤカメラ（図示省略）で観測し、ＣＰＵを内蔵した制御部５２により画像として処理する磁気光学カー効果を用いた画像処理機能を備えた偏光顕微鏡である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の説明図
【図２】薄膜磁気ヘッドの外観図例
【図３】シールドの磁区のタイプ例
【図４】本発明の磁場印加角度による磁区のタイプ変化を示す一例
【図５】本発明によるシールドの観察装置の一例を示す図
【符号の説明】
【００６３】
３１、３３、３５  磁区観測図
３２、３４、３６  磁区模型図
５１              偏光顕微鏡
５２              制御部
５３              試料
５４              外部磁界印加コイル
５５              試料台
１００          薄膜磁気ヘッド
１０１          下部シールド
１０２          非磁性絶縁層
１０３          磁気抵抗素子
１０４          上部シールド
１０５          補助磁極
１０６          ライトギャップ
１０７          主磁極
１０８          非磁性絶縁層
１０９          ライトコイル
２００          磁気記録媒体
【図１】
2008234710.tif 000003
【図２】
2008234710.tif 000004
【図３】
2008234710.tif 000005
【図４】
2008234710.tif 000006
【図５】
2008234710.tif 000007