(57)【要約】【課題】主磁極近傍に再生素子を配置することで、記録素子と再生素子の間隔を短縮することができるが、主磁極から発生した磁界が磁気抵抗効果膜の自由層及び固定層の磁化状態に影響を及ぼし、磁化方向が回転したり、磁壁が発生し、再生特性が劣化する。【解決手段】主磁極２２及びヨーク２３は、副磁極２１及び磁気ディスク２の軟磁性裏打ち層３とともに磁気回路を構成し、励磁用コイル２５により磁化されることで記録磁界が記録層４に印加されて情報ビットが記録される。この主磁極２２が発生する磁界分布を急峻にするために、強磁性体からなるトレーリングシールド２４が主磁極２２のトレーリング側に隣接して配置されている。このトレーリングシールド２４と主磁極２２の間にはビット情報を再生するための再生素子（磁気抵抗効果素子）１１が設けられている。【選択図】図１
2008198326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主磁極と、該主磁極を励磁するためのコイルと、前記主磁極のトレーリング側に配置されたトレーリングシールドと、前記主磁極と前記トレーリングシールドの間に配置された再生素子とを有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
前記再生素子は、膜厚方向にセンス電流を流す磁気抵抗効果膜を含むことを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記磁気抵抗効果膜は、少なくとも２層の強磁性金属層およびそれらに挟まれた非磁性金属層を含む巨大磁気抵抗効果膜か、少なくとも２層の強磁性金属層およびそれらに挟まれた高抵抗非磁性層を含むトンネル型磁気抵抗効果膜であることを特徴とする請求項２記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記再生素子は、前記主磁極および前記トレーリングシールドを介してセンス電流が供給されることを特徴とする請求項２記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
さらに前記主磁極と前記再生素子のトラック幅方向両脇に配置されたサイドシールドを有することを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記主磁極と前記トレーリングシールドは、前記再生素子の上下の磁気シールドを兼用
していることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記再生素子は、固定層と、自由層と、前記固定層と自由層の間に配置された非磁性金
属層と、前記自由層に積層された反強磁性層とを有することを特徴とする請求項１記載の
磁気ヘッド。
【請求項８】
前記再生素子は、固定層と、自由層と、前記固定層と自由層の間に配置された高抵抗非
磁性と、前記自由層に積層された反強磁性層とを有することを特徴とする請求項１記載の
磁気ヘッド。
【請求項９】
前記主磁極のトラック幅方向の両側面と、前記再生素子のトラック幅方向の両側面が、
連続した面であることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】
さらに前記主磁極のリーディング側に配置された副磁極を有することを特徴とする請求
項１記載の磁気ヘッド。
【請求項１１】
さらに前記主磁極のリーディング側とトレーリング側に配置された２個の副磁極を有す
ることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項１２】
垂直磁気記録媒体と、
主磁極と、該主磁極を励磁するためのコイルと、前記主磁極のトレーリング側に配置さ
れたトレーリングシールドと、前記主磁極と前記トレーリングシールドの間に配置された
再生素子とを有する磁気ヘッドと、を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１３】
前記磁気ヘッドの再生素子は、膜厚方向にセンス電流を流す磁気抵抗効果膜を含むこと
を特徴とする請求項１２記載の磁気ディスク装置。
【請求項１４】
前記再生素子は、前記主磁極および前記トレーリングシールドを介してセンス電流が供
給されることを特徴とする請求項１３記載の磁気ディスク装置。
【請求項１５】
前記磁気ヘッドは、さらに前記主磁極と前記再生素子のトラック幅方向両脇に配置され
たサイドシールドを有することを特徴とする請求項１２記載の磁気ディスク装置。
【請求項１６】
前記磁気ヘッドの主磁極とトレーリングシールドは、前記再生素子の上下の磁気シール
ドを兼用していることを特徴とする請求項１２記載の磁気ディスク装置。
【請求項１７】
前記磁気ヘッドの再生素子は、固定層と、自由層と、前記固定層と自由層の間に配置さ
れた非磁性金属層と、前記自由層に積層されたバイアス層とを有することを特徴とする請
求項１２記載の磁気ディスク装置。
【請求項１８】
前記磁気ヘッドの再生素子は、固定層と、自由層と、前記固定層と自由層の間に配置さ
れた高抵抗非磁性と、前記自由層に積層されたバイアス層とを有することを特徴とする請
求項１２記載の磁気ディスク装置。
【請求項１９】
前記自由層は、前記主磁極の記録位置に近接して配置されていることを特徴とする請求
項１７記載の磁気ディスク装置。
【請求項２０】
前記自由層は、前記主磁極の記録位置に近接して配置されていることを特徴とする請求
項１８記載の磁気ディスク装置。
【請求項２１】
前記垂直磁気記録媒体は、ユーザデータが磁気的に記録されるトラックと、該トラック間の非磁性領域と、サーボ信号領域を有するパターン媒体であることを特徴とする請求項１２記載の磁気ディスク装置。
【請求項２２】
前記磁気ヘッドの再生素子は、膜厚方向にセンス電流を流す磁気抵抗効果膜を含み、前記主磁極および前記トレーリングシールドを介してセンス電流が供給され、前記磁気ヘッドの主磁極とトレーリングシールドは、前記再生素子の上下の磁気シールドを兼用していることを特徴とする請求項２１記載の磁気ディスク装置。
【請求項２３】
前記垂直磁気記録媒体は、ユーザデータが磁気的に記録されるビット部分と、該ビット部分間の非磁性領域と、サーボ信号領域を有するパターン媒体であることを特徴とする請求項１２記載の磁気ディスク装置。
【請求項２４】
さらに、再生専用ヘッドを有することを特徴とする請求項１２記載の磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッド及び磁気記録再生装置に係り、特に高密度磁気記録を実現する垂
直記録用薄膜磁気ヘッド及びこれを用いた磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報処理技術の発達に促され、様々な分野でディジタル化が急速に進行しつつある。従
来からハードウェアの代表格であったパーソナルコンピュータやサーバに加え、家電・オ
ーディオ・医療機器などでも大量のディジタルデータを貯える必要性が高まってきた。こ
れら膨大なデータを蓄えるため、不揮発性ファイルシステムの中核である磁気ディスク装
置（ＨＤＤ）にはこれまで以上に急速な大容量化が求められている。磁気ディスク装置の
大容量化とは、面記録密度すなわち媒体上に記録するビット密度をより高めることを意味
する。この面記録密度増大のためには（１）高ＳＮＲ化（媒体結晶粒小径化、再生ヘッド
高感度化）、（２）耐熱減磁性維持（媒体磁気異方性エネルギーＫｕ増大）、（３）可記
録性確保（狭トラックでの記録ヘッド磁界増大）の３者を同時に満足させる必要がある。
【０００３】
ＨＤＤの誕生以来採用され続けてきた面内記録方式は、磁極ギャップから漏れ出る僅か
な磁束を記録磁界として利用するため、約１００Ｇｂ／ｉｎ２の面記録密度で特に上記（
３）が限界を迎えた。これを打破するために提案されているのが垂直記録方式である。垂
直記録方式は媒体記録層の磁化を膜面に垂直に形成する方式であり、記録原理も従来の面
内磁気記録媒体の場合とは異なる（非特許文献１）。特に媒体記録層と基板の間に軟磁性
裏打ち層を設けるとともに単磁極型の記録素子を用いる構成では、磁極からの磁束が直接
記録層へ流入するので面内記録方式に比べて大きな記録磁界を得る事が可能である。また
垂直磁気記録方式は隣接する磁化同士が向き合わずに反平行配列となるため反磁界の影響
を受けない。そのため磁化遷移領域を非常に狭くできることが期待され、高ＳＮＲ化によ
り線記録密度を高めやすい。更に、媒体薄膜化への要求が面内記録ほど強くないため熱減
磁に対しても高い耐性を確保できることが知られている。
【０００４】
従来から垂直磁気記録を実現するための磁気ヘッドが種々提案されている。特許文献１
及び特許文献２には、主磁極と副磁極の間に再生素子を配置する構成、あるいは主磁極を
構成する多層磁性体の中に再生素子を配置する構成が開示されている。特許文献３には、
主磁極のトレーリング側での記録磁界分布を急峻化させるために、図１７に示すように、
主磁極２２に近接させてトレーリングシールドと呼ばれる強磁性体片２４を配置する記録
ヘッド構造が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５０７３８３６号明細書
【特許文献２】特開昭６２−２６２２１３号公報
【特許文献３】特開平２００６−２７７８３４号公報
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．５，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  １９８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
垂直記録方式の問題点として、まず装置全体の観点から見ると記録再生間距離の増大を
挙げることができる。図１７に示された単磁極型記録素子では、記録磁界を発生する主磁
極が媒体対向面と垂直すなわち基板面と平行に形成されている。従って一般に図１８に示
すように、上部磁極６０が再生素子１１方向に湾曲している面内記録用の記録素子にくら
べて、記録素子２２と再生素子１１の間隔は大きくなる。このため記録トラックのサーボ
データ領域に隣接してデータを書き込まない予備領域を広く設ける必要があり、装置とし
ての記憶容量を制限している。このような課題を解決するために、特許文献１及び特許文
献２では、主磁極近傍に再生素子を配置することで、記録素子と再生素子の間隔を短縮す
ることが提案されている。しかしながら、主磁極の近傍に磁気抵抗効果素子からなる再生
素子を配置した場合には、主磁極から発生した磁界が磁気抵抗効果膜の自由層及び固定層
の磁化状態に影響を及ぼし、磁化方向が回転したり、磁壁が発生したりする。したがって
、磁気抵抗効果素子の再生特性が劣化するという問題が生じる。
【０００７】
また、記録素子−再生素子間隔の増大は、垂直記録、面内記録にかかわらず、記録性能
を決める重要な寸法である、記録素子スロートハイトの浮上面加工工程でのばらつきも増
大してしまう。これは浮上面加工の終点検知をするためのパターンが、再生素子と同一の
レイヤに形成されるためである。このためヘッド歩留まりを圧迫し、コスト増大要因とな
っている。
【０００８】
ヘッド製造コストという観点では、特許文献３に記載されるような、主磁極の近傍にト
レーリングシールドを配置する構成では、トレーリングシールドの効果は、トレーリング
シールドの厚み及び主磁極とトレーリングシールドの間隔に強く依存しており、これらを
高精度に決められるような製造プロセスが必要となる。このため、通常の製膜・リソグラ
フィ技術以外にＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）
を用いた平坦化手法等にも、従来よりも格段に高い加工精度が要求されている。従ってこ
れに応じた製造プロセスの複雑化・工程数の増大は避けられない。
本発明の目的は、記録再生性能を低下させることなく、記録素子と再生素子の間隔を小
さくした磁気ヘッドを提供することである。
本発明の他の目的は、高密度記録に見合った記憶容量を有する磁気ディスク装置を提供
することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の磁気ヘッドにおいては、主磁極と、主磁極を励磁
するためのコイルと、主磁極のトレーリング側に配置されたトレーリングシールドと、再
生素子とを有し、主磁極とトレーリングシールドの間に再生素子を配置するものである。
前記主磁極と再生素子のトラック幅方向両脇にサイドシールドを配置することが望まし
い。
前記再生素子は、少なくとも２層の強磁性金属層およびそれらに挟まれた非磁性金属層
を含む巨大磁気抵抗効果膜か、少なくとも２層の強磁性金属層およびそれらに挟まれた高
抵抗非磁性層を含むトンネル型磁気抵抗効果膜を含むことが望ましい。
これにより記録再生性能を低下させることなく、記録素子と再生素子の間隔（Ｗ−Ｒギ
ャップ）を従来の５〜１０μｍから数ｎｍ未満と非常に小さくできるのに加え、再生トラック幅加工や再生シールド形成工程が不要となる。
【００１０】
上記他の目的を達成するために、本発明の磁気ディスク装置においては、垂直磁気記録
媒体と磁気ヘッドとを有し、磁気ヘッドは主磁極と、主磁極を励磁するためのコイルと、
主磁極のトレーリング側に配置されたトレーリングシールドと、主磁極とトレーリングシ
ールドの間に配置された再生素子と、を有するものである。
前記垂直磁気記録媒体は、ユーザデータが磁気的に記録されるトラックと、トラック間の非磁性領域と、サーボ信号領域を有するディスクリートトラック媒体である。
また、前記垂直磁気記録媒体は、ユーザデータが磁気的に記録されるビット部分と、ビット部分間の非磁性領域と、サーボ信号領域を有するビットパターン媒体であってもよい。
この構成により、記録フォーマット効率を低下させることなく、高密度記録に見合った
記憶容量を実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高密度記録磁気ヘッドにおいて、記録再生性能を低下させることなく
、記録素子と再生素子の間隔を小さくすることができる。
また、本発明によれば、磁気ディスク装置において、高密度記録に見合った記憶容量を
実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例による垂直記録磁気ヘッド（以下、磁気ヘッドという）及び磁気
ディスク装置について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は磁気ヘッド１の断面図である。主磁極２２及びヨーク２３は、副磁極２１および
磁気記録媒体（以下、磁気ディスクという）２の軟媒体磁性裏打ち層３とともに磁気回路
を構成し、励磁用コイル（以下、コイルという）２５により磁化されることで記録磁界が
記録層４に印加されて情報ビットが記録される。この主磁極２２が発生する磁界分布を急
峻にするために、強磁性体からなるトレーリングシールド２４が主磁極２２のトレーリン
グ側に隣接して配置されている。このトレーリングシールド２４と主磁極２２の間にはビ
ット情報を再生するための再生素子（磁気抵抗効果素子）１１が設けられている。またト
レーリングシールド２４と主磁極２２は電流源ないし電圧源１３に接続されており、再生
動作中は磁気抵抗効果素子１１にセンス電流１４を供給している。センス電流１４は磁気
抵抗効果素子１１を構成する多層薄膜の膜面に対して実質的に垂直方向に流れる。
【００１３】
図２は磁気抵抗効果素子１１周辺を媒体対向面（ＡＢＳ）からみた図である。主磁極２
２と磁気抵抗効果素子１１は、トラック幅（ＴＷ）方向の両側面が連続した面を有してお
り、ほぼ同じトラック幅（ＴＷ）に加工されている。ここで、トラック幅（ＴＷ）は、１
００ｎｍ以下である。このような形態を実現する製造プロセスとして考えられるのは、主
磁極膜と磁気抵抗効果膜等を連続製膜し、これらを一回のエッチング工程で加工する方法
である。これにより記録素子と再生素子のトラック幅を別々に加工する必要がなくなり、
関連する工程を削減することが可能となる。
【００１４】
磁気抵抗効果素子１１は、少なくとも２層の強磁性金属膜とそれらに挟まれた非磁性金
属膜からなるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果膜か、少なくとも２層の強磁性金属膜とそれらに
挟まれた非磁性高抵抗膜からなるトンネル型磁気抵抗効果膜を含んでいる事が望ましい。
更に磁気抵抗効果素子１１は上記２種類の磁気抵抗効果膜が媒体からの磁界に対して線形
応答を示すように適当なバイアスを設定するための手段としての反強磁性膜と、磁気抵抗
効果膜と主磁極２２及びトレーリングシールド２４間に電気的接触を保つための金属膜を
含んでいる。
【００１５】
図３に、磁気抵抗効果素子１１の層構成の一例を示す。反強磁性層５１と、固定層５２
と、非磁性層５３と、第１強磁性層５５，Ｒｕ層５６，第２強磁性層５７からなる自由層
５４と、反強磁性層（以下、バイアス層という）５８が積層されたものである。固定層５
２はＲｕ層を介して２枚の強磁性層が積層されたものである。図４に固定層５２と自由層
５４の磁化方向を示す。固定層５２は反強磁性層５１との交換結合磁界により磁化方向が
トラック幅方向に垂直な方向６２に固定されている。第１強磁性層５５と第２強磁性層５
７はＲｕ層５６により反強磁性結合しており、第２強磁性層５７はバイアス層５８との交
換結合磁界によりトラック幅方向６３に磁化され、第１強磁性層５５は第２強磁性層５７
の磁化方向６３と反平行方向６１に磁化されている。固定層５２の磁化方向６２と第１強
磁性層５５の磁化方向６１との成す角度により磁気抵抗効果素子１１の出力が変化する。
図３に示す磁気抵抗効果素子１１がＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果膜の場合は、非磁性層５３
は非磁性金属膜（Ｃｕ等）であり、トンネル型磁気抵抗効果膜の場合は非磁性層５３は非
磁性高抵抗膜（Ａｌ２０３等）である。
【００１６】
上記、本実施例の磁気ヘッド構造によれば、トレーリングシールド２４があるので、主
磁極２２で発生した磁束は、主として軟磁性裏打ち層３に流入してトレーリングシールド
２４に戻るので、磁気抵抗効果素子１１に流入する漏れ磁束は無視できる程度に少なくな
る。したがって、磁気抵抗効果素子１１の固定層５２の磁化方向６２と自由層５４の磁化
方向６１に与える影響は実質的に皆無になるので、磁気抵抗効果素子１１の再生特性を低
下させることなく、主磁極２２と磁気抵抗効果素子１１の距離を縮めることができる。
【００１７】
主磁極２２と磁気抵抗効果素子１１の距離を縮めることにより、記録性能を決める重要
な寸法である主磁極２２のスロートハイト（約５０ｎｍ）と、再生性能を決める磁気抵抗
効果素子１１のセンサハイト（約１００ｎｍ）を、同一の研磨終点検知パターンにより高
精度に加工することができる。図５は主磁極２２をトレーリング側から見た図であるが、
主磁極２２のスロートハイト（ＴＨ）を示している。図６（ａ）に従来の磁気ヘッドの浮
上面研磨加工における研磨終点検知パターンＱを浮上面側からみた図を示すが、研磨終点
検知パターンＱは磁気抵抗効果素子１１の製膜時に同じレイヤに同時に形成されている。
これは、磁気抵抗効果素子１１が微細形状であり、センサハイトを高精度に仕上げる必要
があるためである。しかしながら、磁気抵抗効果素子１１と主磁極２２との距離が大きい
場合には、主磁極２２のスロートハイト（ＴＨ）の寸法精度を高精度に加工することは困
難である。図６（ｂ）に本実施例の磁気ヘッド１の浮上面研磨加工における加工終点検知
パターンＰを示すが、主磁極２２と磁気抵抗効果素子１１が連続して製膜されるために、
これらと同時に形成された研磨終点検知パターンＰは、磁気抵抗効果素子１１と主磁極２
２の研磨終点検出に使用することができる。したがって、センサハイトとスローとハイト
（ＴＨ）の両方を共通の研磨終点検知パターンＰで高精度に加工することが可能となる。
【００１８】
また、磁気抵抗効果素子１１は強磁性体（主磁極２２とトレーリングシールド２４）に
挟まれたシールド型再生素子として動作するため、図１７に示した従来技術による垂直記録用薄膜磁気ヘッドと比較すると、再生素子専用の上下の磁気シールド１２は不要となり、
製造工程を削減することができる。
【００１９】
さらに、上記したように、主磁極２２と磁気抵抗効果素子１１は、主磁極膜と磁気抵抗
効果膜等を連続製膜し、これらを一回のエッチング工程でほぼ同じトラック幅（ＴＷ）に
加工するので、記録素子と再生素子のトラック幅を別々に加工する必要がなくなり、関連
する工程を削減することが可能となる。
【００２０】
図７に、面内記録用薄膜磁気ヘッド、従来技術による単磁極型垂直記録用薄膜磁気ヘッ
ド、トレーリングシールド付き垂直記録用薄膜磁気ヘッドと、上記実施例による磁気ヘッ
ド１のウエファ工程中での工程数を比較したものである。より高い面記録密度に対応する
ために、ヘッド構造はだんだんと複雑化してきており、これに応じて工程数は単調に増加
する傾向にあったことは明らかである。これに対して、実施例による磁気ヘッド１では、
工程数は、面内記録用薄膜磁気ヘッドより少なく、従来技術のトレーリングシールド付き
垂直記録用薄膜磁気ヘッドに対しては約半分にまで削減することができる。したがって、
高い記録再生性能を保ちながら製造コストを大幅に低減する事が出来るようになった。
【００２１】
次に図８を参照して、主磁極２２とトレーリングシールド２４の間に配置される磁気抵
抗効果素子１１の素子高さを決める方法について説明する。図８（ａ）は上記実施例にお
いて適用したもので、磁気抵抗効果素子１１には特に素子高さ加工を施していない。しか
しながらセンス電流のデプス方向への分布は、センス電流が供給されるトレーリングシー
ルド２４のデプスによって制限されるため、媒体からの磁束が入らない部分へのセンス電
流の分流によって再生出力感度が低下する恐れはほとんどない。図８（ｂ）は、磁気抵抗
効果素子１１の素子高さを、トレーリングシールド２４と同じになるように、ドライエッ
チングにより加工した例である。この場合は、素子高さが正確に規定されるので、磁気抵
抗効果素子１１の再生出力感度のばらつきは少ない。図８（ｃ）は、図８（ｂ）と同様に
素子高さ加工を行うが、主磁極２２近傍に少し残る程度に加工する例である。この場合は
、エッチング加工により主磁極２２を損傷することがないという効果がある。また、再生
出力感度は図８（ａ）と同様に低下することはない。図８（ｄ）は、磁気抵抗効果素子１
１を形成した段階でドライエッチングにより素子高さ加工を行い、レジスト２９を形成し
た後、トレーリングシールド２４をめっき等により形成する例である。この場合は、図８
（ｃ）の効果と図８（ａ）の効果を奏することができる。
【００２２】
上記実施例においては、トレーリングシールド２４を有する構成であるが、図９に示す
ように、主磁極２２と磁気抵抗効果素子１１のトラック幅方向の両脇に、サイドシールド
（ＳＳ）２７，２７′を配置することもできる。この構成にすると、図１０に示すように、記録時のオフトラックプロファイルの広がり（記録にじみ）を軽減し、再生時の再生感度の広がり（読みにじみ）を軽減することができる。
【００２３】
また、上記実施例においては、副磁極２１を主磁極２２のリーディング側に１個、コイ
ル２５を１個配置した構成であるが、図１１に示すように、主磁極２２のトレーリング側
に、第２副磁極２１′と第２コイル２５′を配置することもできる。この構成の磁気ヘッド４０によれば、主磁極２２が発生する記録磁界を大きくすることができ、戻り磁束の影響を軽減することができる。
【００２４】
次に上記実施例による磁気ヘッド１を搭載した磁気ディスク装置について説明する。図
１２は、磁気ディスク装置の平面図であり、図１３は制御系を含むブロック構成図である
。磁気ヘッド１を搭載したスライダ３１はサスペンションアーム３２により支持され、ア
クチュエータ３３により磁気ディスク２上の所望の位置（トラック）に位置決めされる。
磁気ディスク２はスピンドルモータ３５により回転が制御され、その上にあるサーボ領域
３７にはあらかじめ位置を示す信号（サーボ信号）が記録されており、磁気ヘッド１が読
み取ったサーボ信号を機構制御系４５で処理したうえでアクチュエータ３３にフィードバ
ックすることで閉ループ制御が行われる。外部インターフェイス４４を通して入力された
ユーザデータは、コントローラ４３及びデータ符号・復号回路４２で磁気記録系に好適な
方法で符号化・整形されて記録再生アンプ４１において記録電流波形に変換され、この電
流が磁気ヘッド１の記録素子を励磁することで磁気ディスク２のユーザデータ領域にビッ
トが書き込まれる。逆に書き込まれたビットから出る漏洩磁界は、磁気ヘッド１の再生素
子がセンスすることで電気的信号に変換され、記録再生アンプ４１及びデータ符号・復号
回路４２で磁気記録系に好適な方法で波形整形・復号化処理を経てユーザデータが再現さ
れる。記録電流における極性反転のタイミングを与えるクロック信号は、コントローラ４
３ないしその周辺回路において独立に発生され、これが記録再生アンプ４１に送り込まれ
る。
【００２５】
図１４は磁気ヘッド１により、実際に磁気ディスク媒体にビット情報を記録したときの
様子を示したものである。グラフ横軸の座標原点０は主磁極２２のトレーリング側エッジ
直下としてある。ビット情報は媒体磁化が正から負へ切り替わる位置に記録されると考え
ることができ、図１４からわかるように実際に媒体上で記録される瞬間における位置は、
主磁極トレーリング側エッジより更に数１０ｎｍほどトレーリング側にずれた位置にある
。このため実際の記録位置と再生位置がほとんど重なるように、磁気抵抗効果素子１１が
含む、媒体磁界に応答して磁化が回転する自由層５４の位置を設定する事が可能となる。
なおこのとき自由層５４の位置は必ずしも主磁極２２とトレーリングシールド２４の中心
にある必要はなく、記録磁界の影響、磁気抵抗効果膜の性能や再生特性を考慮して適当な
範囲で最適化することができる。
【００２６】
図１５に、従来から使用されている磁気ディスク２の記録トラックのフォーマットを示す。記録トラックを構成するセクタには、ユーザデータ領域（ＤＡＴＡ）とサーボ領域３７が設けられ、サーボデータ領域３８は、ギャップ（ＧＡＰ）１、サーボＡＧＣ（ＡＧＣ）、サーボマーク（ＳＡＭ）、アドレス部（ＡＤＲ）、バースト信号（ＢＳＴ）、ギャップ（ＧＡＰ）２で構成される。このトラックフォーマットは、図１６（ａ）に示すように従来の磁気ヘッドで記録・再生する場合のフォーマットであり、主磁極２２と磁気抵抗効果素子１１の間が広いため、ユーザデータ領域の後にＧＡＰ１を必要とする。これに対して上記実施例による磁気ヘッド１の場合は、図１６（ｂ）に示すように主磁極２２と磁気抵抗効果素子１１が非常に近接した位置に配置されるので、サーボデータ領域３８′にＧＡＰ１を必要としない。このように記録位置と再生位置を非常に近接させることが可能になった結果、従来、ユーザデータ領域とサーボデータ領域の境界に設ける必要があった予備領域（ＧＡＰ１）がほぼ不要となるため、フォーマット効率を向上させることが可能となり、面記録密度を高めた分以上に装置としての記憶容量を増大させることができる。
【００２７】
この磁気ディスク装置で記録再生性能を調べたところ、１．５ＭＢＰＩ（ＭＢＰＩ：ビ
ット数が１インチあたり１０の６乗）という非常に高い線記録密度においても約１０−４
という実用的なビットエラーレート特性が得られた。結果として、線記録密度１．６ＭＢ
ＰＩ、トラック密度３２０ｋＴＰＩ（ｋＴＰＩ：トラック数が１インチあたり１０の３乗
）、すなわち面記録密度として１平方インチあたり５１２ギガビットを実現することができた。また、上述のように高い記録再生性能を損なうことなくヘッドの製造コストを低く抑え、同時にフォーマット効率も高めることができるため、小型大容量の磁気ディスク装置を安価に提供することができるようになった。
【００２８】
図１９に、あらかじめ画定されたユーザデータが磁気的に記録されるトラック６５と、トラック間の非磁性領域６６と、サーボ信号領域３８からなるパターン媒体（ディスクリートトラック媒体）と、図１７に示した従来構造の磁気ヘッドとを組み合わせた磁気ディスク装置におけるヘッド・媒体部分の模式図を示す。ディスクリートトラック媒体のトラック６５と非磁性領域６６は、リソグラフィ等により分離形成される。図１９には、サーボ信号領域３８の信号を読み込むことで位置決めされた再生素子１１が、トラック上の情報を読み込んでいる状態が示されている。このとき一般に信号書き込み用主磁極２２はトラック上にはない。これはヘッド作製工程におけるパターン位置合わせ精度によるものである。
【００２９】
したがって記録時にはあらかじめ学習しておいた記録−再生オフセット量７０の分だけヘッドを半径方向にオフセットさせて主磁極２２がオントラックしている状態で記録動作をおこなう。このオフセット量７０はヘッド一本一本で異なりまた半径位置によっても変化するため、全ディスク装置の全ヘッドについてすべてのゾーンでのオフセット値を学習する必要があり、このことはディスク装置組立工程を複雑かつ高コストにするものであった。
【００３０】
図２０に、同様のパターン媒体と上記実施例による磁気ヘッド１を組み合わせた場合を示している。再生素子１１がオントラック状態であれば自動的に主磁極２２もオントラック状態であり、前記した学習工程はまったく不要となり、ディスク装置を組み立てる時間とコストを大幅に削減することが出来る。また、記録−再生オフセットの補正が不要なので、サーボ信号領域３８とデータ領域６４間に設ける予備領域が小さくて済み、位置決め精度も向上する。
【００３１】
なお、上記の説明ではパターン媒体はトラックのみをパターニングしたいわゆるディスクリートトラック媒体の形態を有しているが、ビット位置まであらかじめパターニングしたいわゆるビットパターン媒体を用いた場合もまったく同様の効果が得られる。ビットパターン媒体は、ユーザデータが磁気的に記録されるビット部分と、ビット部分間の非磁性領域と、サーボ信号領域からなるパターン媒体である。更に、パターニングを施さない媒体においても、サーボ信号のトラックピッチとデータ部分のトラックピッチが異なる磁気ディスク装置においては、上記実施例による磁気ヘッドを適用することでやはり製造工程の大幅な短縮と低コスト化、ならびに記憶容量の増大と位置決め精度の向上が可能となる。
【００３２】
ところで、データ再生のために再生素子に必要とされる仕様と、サーボ信号再生に必要な仕様は異なる場合がある。これに対応する磁気ヘッドならびに磁気ディスク装置を構成するのが本発明の目的である。図２１は上記実施例による磁気ヘッド１に再生専用の素子１１′を有する再生専用ヘッド１００を組み合わせた薄膜磁気ヘッドを浮上面側から見た模式図である。インギャップの再生素子１１と再生専用素子１１′は一般に素子幅や感度などにおいて異なる仕様とすることができる。この場合も従来の磁気ヘッド同様に素子間のオフセット７０が存在するが、図２２に示すように記録時はインギャップの再生素子１１で位置決めすることで自動的に主磁極がオントラック状態となり、再生時には再生専用素子１１′で位置決めすればよい。このような構成によりデータ再生用素子１１′の信号／雑音比を高めることができ、磁気ディスクドライブのビット誤り率をさらに低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例による磁気ヘッドの断面図である。
【図２】図１に示す磁気ヘッドの磁気抵抗効果素子周辺をＡＢＳからみた図である。
【図３】磁気抵抗効果素子の層構成を示す図である。
【図４】図３に示す磁気抵抗効果素子の磁化方向を模式的に示す図である。
【図５】主磁極のスロートハイト（ＴＨ）を示す図である。
【図６】主磁極と研磨終点検知パターンの関係を示す図である。
【図７】本発明の効果を示す図であり、ウエファ工程数を示す図である。
【図８】磁気抵抗効果素子の素子高さを決める方法を説明するための図である。
【図９】主磁極と磁気抵抗効果素子の両脇にサイドシールドを配置する構成を示す図である。
【図１０】サイドシールドの効果を示す図である。
【図１１】図１に示す磁気ヘッドの変形例を示す図である。
【図１２】実施例による磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置の平面図である。
【図１３】実施例による磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置の制御系を含むブロック構成図である
【図１４】実施例による磁気ヘッドの記録位置と再生位置の関係を示す図である。
【図１５】磁気ディスク上の記録トラックのフォーマットを示す図である。
【図１６】フォーマット効率を説明するための図である。
【図１７】従来のトレーリングシールド付き垂直記録磁気ヘッドの断面図である。
【図１８】従来の面内記録用磁気ヘッドの断面図である。
【図１９】従来のトレーリングシールド付き垂直記録磁気ヘッドとパターン媒体の組み合わせを示した模式図である。
【図２０】本発明の実施例による磁気ヘッドとパターン媒体の組み合わせを示した模式図である。
【図２１】図１に示す磁気ヘッドに再生専用ヘッドを組み合わせたヘッドを浮上面からみた模式図である。
【図２２】図２１のヘッドとパターン媒体の組み合わせを示した模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
１，４０…磁気ヘッド、２…磁気ディスク、３…軟磁性裏打ち層、
４…記録層、１１…磁気抵抗効果素子、１３…電流源、１４…センス電流方向、
２１…副磁極、２１′…第２副磁極、２２…主磁極、２３…ヨーク、
２４…トレーリングシールド、２５…コイル、２５′…第２コイル、
２７，２７′…サイドシールド、３１…スライダ、３２…サスペンション、
３３…アクチュエータ、３５…スピンドルモータ、３７…サーボ領域、
３８，３８′…サーボ信号領域、４１…記録再生プリアンプ、
４２…データ符号・復号回路、４３…コントローラ、４４…外部インターフェイス、
４５…機構制御回路、５１…反強磁性層、５２…固定層、５３…非磁性層、
５４…自由層、５５…第１強磁性層、５６…Ｒｕ層、５７…第２強磁性層、
５８…バイアス層、６１…自由層磁化方向、６２…固定層磁化方向、
６４…データ領域、６５…トラック、６６…非磁性領域、１００…再生専用ヘッド。
【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】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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