(57)【要約】【課題】  垂直磁気記録用単磁極ヘッドにおいて、ヨー角のある場合にも記録にじみが小さくかつ実効トラック幅の減少を防止する単磁極ヘッドおよびこれを搭載した磁気ディスク装置を提供する。【解決手段】  主磁極を少なくとも二つの部分で構成し、第１の部分４１は媒体移動方向４４の上流側から下流側に向けて幅が連続的に増加し、第２の部分４２は第１の部分の媒体移動方向の下流側の幅と同じ幅で形成され、媒体移動方向の上流側から下流側に向けて幅が同じになるようにする。【効果】  トラックエッジでの記録磁界の減少を防止し、記録にじみを抑制しながら実効トラック幅の拡大が図れるため、高トラック密度の磁気ディスク装置が提供できる。【選択図】  図４
2005183002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも主磁極を備えた磁気ヘッドにおいて、
磁気ヘッド浮上面における前記主磁極の輪郭線形状は、
リーディング側端部からトレーリング側に向かってトラック幅方向の長さが連続的に増加する第１の部分と、該第１の部分のトレーリング側に位置する第２の部分とを有し、
該第２の部分のトレーリング側端部のトラック幅方向の長さは、前記第１の部分と第２の部分が接する部分におけるトラック幅方向の長さ以上であり、
リーディング側からトレーリング側に向かう方向に対する前記第２の部分のトラック幅方向の長さの変化率は、前記第１の部分のトラック幅方向の長さの増加の割合とは異なり、前記第２の部分のトラック走行方向の長さは前記第１の部分のトラック走行方向の長さよりも小さいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
少なくとも主磁極を備えた磁気ヘッドにおいて、
磁気ヘッド浮上面における前記主磁極の輪郭線形状は、リーディング側端部からトレーリング側に向かってトラック幅方向の長さが連続的に増加する第１の部分と、該第１の部分のトレーリング側に位置する第２の部分とを有し、
該第２の部分のトレーリング側端部のトラック幅方向の長さは、前記第１の部分と第２の部分が接する部分におけるトラック幅方向の長さ以上であり、前記第２の部分のトラック走行方向の長さは前記第１の部分のトラック走行方向の長さよりも小さく、
前記第１の部分と第２の部分が接する部分におけるトラック幅方向の長さの変化率は、前記第１の部分のトラック幅方向への長さの増加の割合と異なることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気ヘッドにおいて、前記第２の部分のトレーリング側端部のトラック幅方向の長さは、前記第１の部分と第２の部分が接する部分におけるトラック幅方向の長さと等しいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１に記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１の部分は前記第２の部分とは異なる第１の磁性膜であり、前記第２の部分は前記第１の磁性膜のトレーリング側に形成された第２の磁性膜であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項３に記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１の磁性膜は、トラック幅方向の長さが磁気ヘッド浮上面におけるトラック幅方向の長さよりも大きくなる第１の位置を主磁極内部側に有し、前記第２の磁性膜は、トラック幅方向の長さが磁気ヘッド浮上面におけるトラック幅方向の長さよりも長くなる第２の位置を主磁極内部側に有し、浮上面に対する前記第１の位置と第２の位置は異なり、前記第１の位置と前記第１の磁性膜の浮上面側端部との距離をLy1、前記第２の位置と前記第２の磁性膜の浮上面側端部との距離をLy2とすると、Ly2＞Ly1であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項４に記載の磁気ヘッドにおいて、前記第２の磁性膜を構成する材料の飽和磁束密度Bs2は前記第１の磁性膜を構成する材料の飽和磁束密度Bs1よりも大きいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項４に記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１の磁性膜を構成する材料の飽和磁束密度Bs1は前記第２の磁性膜を構成する材料の飽和磁束密度Bs2よりも大きいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項８】
少なくとも主磁極を備えた磁気ヘッドと、磁気ディスク媒体と、該磁気ディスク媒体を一定方向に回転駆動する手段とを備えた磁気ディスク装置において、
磁気ヘッド浮上面における前記主磁極の輪郭線形状は、前記磁気ディスク回転方向の上流側から下流側に向かってトラック幅方向の長さが連続的に増加する第１の部分と、該第１の部分のディスク回転方向に対する下流側に位置する第２の部分とを有し、
該第２の部分のトレーリング側端部のトラック幅方向の長さは、前記第１の部分と第２の部分が接する部分におけるトラック幅方向の長さ以上であり、
前記磁気ディスク媒体の回転方向の上流側から下流側へ向かう方向に対する前記第２の部分のトラック幅方向の長さの変化率は、前記磁気ディスク媒体の回転方向の上流側から下流側へ向かう方向に対する前記第１の部分のトラック幅方向の長さの変化率とは異なり、前記第２の部分のトラック走行方向の長さは前記第１の部分のトラック走行方向の長さよりも小さいことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項９】
請求項８に記載の磁気ディスク装置において、前記第２の部分の磁気ディスク回転方向下流側端部のトラック幅方向の長さは、前記第１の部分と第２の部分が接する部分におけるトラック幅方向の長さと等しいことを特徴とする磁気ディスク装置。  
【請求項１０】
請求項８に記載の磁気ディスク装置において、前記第１の部分は前記第２の部分とは異なる第１の磁性膜であり、前記第２の部分は前記第１の磁性膜の磁気ディスク回転方向の下流側に形成された第２の磁性膜であることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の磁気ディスク装置において、更に、前記磁気ヘッドを搭載した磁気ヘッドスライダと、該磁気ヘッドスライダを磁気ディスク媒体上の任意の位置に位置決めするロータリーアクチュエータとを備え、
前記浮上面における前記第１の部分の輪郭線形状はトラック幅方向の長さが前記磁気ディスク回転方向の上流側から下流側に向かって連続的に増加する形状であり、前記第２の部分のディスク回転方向下流側の辺に対する垂線と、前記第１の部分のトラック幅方向側の辺とのなす角ｘは、ヨー角の最大値ｓ以上であることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の磁気ディスク装置において、前記磁気ディスク媒体は複数の記録トラックを備え、前記第２の部分の膜厚をｔ、ヨー角の最大値をｓ、前記複数の記録トラックのうちの任意のトラックの中心と、該記録トラックに隣接するトラックの中心との間隔をトラックピッチＴとするとき、ｔ≦０．２５・Ｔ／（ｓｉｎ（ｓ））を満たすことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の磁気ディスク装置において、前記第１の磁性膜と第２の磁性膜とは、トラック幅方向の長さが浮上面におけるトラック幅方向の長さよりも大きくなる位置を浮上面に対する法線方向の主磁極内部側に有し、前記位置と前記第１の磁性膜の浮上面側端部との距離をLy1、前記位置と前記第２の磁性膜の浮
上面側端部との距離をLy2とすると、Ly2＞Ly1であることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の磁気ディスク装置において、前記第２の磁性膜を構成する材料の飽和磁束密度Bs2は前記第１の磁性膜を構成する材料の飽和磁束密度Bs1よりも大きいことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の磁気ディスク装置において、前記第１の磁性膜を構成する材料の飽和磁束密度Bs1は前記第２の磁性膜を構成する材料の飽和磁束密度Bs2よりも大きいことを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録用磁気ヘッドの主磁極構造とその製造方法及びそれを搭載した磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスクの面記録密度を向上させるため、従来の面内磁気記録方式に代わって垂直磁気記録方式を用いることが考えられる。垂直磁気記録は、記録媒体に形成する記録磁化の向きを、膜面に対して垂直方向とするものであり、微細な記録磁化が熱的に安定となる利点がある。垂直磁気記録に用いられる磁気ヘッドは記録再生分離ヘッドが考えられ、再生ヘッドには磁気抵抗効果型ヘッドが用いられるが、記録ヘッドには主磁極と補助磁極からなる単磁極ヘッドを用いる必要がある。単磁極ヘッドでは、記録トラック幅に応じて加工された主磁極から記録に必要な磁界が発生される。このため、記録媒体に対向するヘッド表面での主磁極の形状が記録磁化分布に大きな影響を及ぼす。例えば図１（ａ）（ｂ）に示すように、主磁極１２の形状がトラック幅と磁極厚さにより規定された長方形の場合、記録トラック１１に直交する方向と主磁極のトラック幅方向のなす角、いわゆるヨー角が０°の場合（ａ）では、記録は主磁極の媒体移動方向１５に対して下流側の辺の幅に対応してなされ、記録にじみが生じないのに対して、ヨー角がついた場合（ｂ）では、主磁極の厚さ方向の辺に対応した記録にじみ１３が大幅に増えてしまう。これを防止する方法として、図１（ｃ）（ｄ）に示すように主磁極１２の形状を台形にする試みがなされている。すなわち、主磁極の、媒体移動方向１５の下流側の辺とこれに交わる側辺のなす角度を鋭角にした構造である。
この構造については、例えば、特願２０００−２８６８４２号明細書や、ダイジェスツ・オブ・ピー・エム・アール・シー２０００（２０００年）、１３１頁〜１３２頁（Digests  of  PMRC  2000  (2000)  pp131-132）において言及されている。
【０００３】
【特許文献１】特願２０００−２８６８４２号公報
【０００４】
【非特許文献１】ダイジェスツ・オブ・ピー・エム・アール・シー２０００（２０００年）、１３１頁〜１３２頁（Digests  of  PMRC  2000  (2000)  pp131-132）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術は、ヨー角がついた場合に記録にじみが小さくなるように考慮されたものであるが、磁極厚さがトラックエッジ部分で減少していくため、トラックエッジに近づくほどヘッドの記録能力が低下し、実効トラック幅が狭くなるという問題がある。これはトラック密度向上の妨げになる。本発明の目的は、記録にじみを抑制しながら、トラックエッジの記録能力を高め、実効トラック幅の減少を防ぐことにある。本発明の他の目的はこのようなヘッドを用いてトラック密度を向上させた磁気ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の主磁極は、浮上面における輪郭線形状が、媒体移動方向の上流側（即ちリーディング側）端部から媒体移動方向の下流側（即ちトレーリング側）に向かってトラック幅方向の長さが連続的に増加する第１の部分と、該第１の部分のトレーリング側に位置する第２の部分とを備えるように形成し、更に、第１の部分と第２の部分が接する領域のトラック幅方向の長さが、トレーリング側端部における第２の部分のトラック幅方向の長さと同じか短くなるように形成する。
【０００７】
このような輪郭線形状を備えた主磁極を持つ磁気ヘッドを用いることにより、記録にじみを抑制しながら、トラックエッジの記録能力を高め、実効トラック幅の減少を防ぐことができる。さらに、本発明の主磁極を備えた磁気ヘッドを搭載することによりトラック密度を向上させた磁気ディスク装置を提供できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、少なくとも二つの部分からなり、第１の部分は媒体移動方向の上流側から下流側に向けて幅が連続的に増加し、第２の部分は第１の部分の媒体移動方向の下流側の幅と同じ幅でかつ媒体移動方向の上流側から下流側に向けてほぼ等しい幅で形成された構造を有する主磁極を用いた結果、記録にじみを抑制しながら、トラックエッジの記録能力を高め、実効トラック幅の減少を防ぐことができる。第２の部分を形成する膜の飽和磁束密度を高くすることにより、記録磁界勾配が急峻になり、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。あるいは、第１の部分を形成する膜の飽和磁束密度を高くすることにより記録磁界の絶対値を増加させ、高保磁力の記録媒体に対して有効な記録能力が得られる。
本発明の主磁極の製造方法に従えば、多数の素子を作製した際のトラック幅のばらつきが少なく、トラック幅の公差を小さくすることができる。さらに、このようなヘッドを用いてトラック密度を向上させた磁気ディスク装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施例１）
図１８は本発明の実施形態の一例である磁気ディスク装置の概略図である。ロータリーアクチュエータ１８１に支持されたサスペンションアーム１８２の先端にスライダ１８３が固定されている。図では省略されているが、サスペンション先端部にはジンバルと呼ばれる支持具が取り付けられており、スライダはジンバルを介してサスペンションに固定されている。スライダの端部に設けられた磁気ヘッド素子部１８４により図の回転方向１８５に回転する垂直磁気記録媒体１８６に情報を記録再生する。磁気ヘッド素子部１８４における記録ヘッドには単磁極ヘッド、再生ヘッドには磁気抵抗効果型ヘッドを用いた。ロータリーアクチュエータ１８１が回転することによりヘッド素子１８４をディスクの異なる半径位置へと移動させ位置決めすることが可能となる。このとき、媒体上には同心円の記録トラック１８７が形成される。ひとつの記録トラックの半径とそれに隣接する記録トラックの半径の差がトラックピッチＴである。図２に示すように半径位置によってヘッドと記録トラックのなす角度すなわちヨー角２８がさまざまに変化する。また、ヨー角の最大値は、ロータリーアクチュエータの回転軸の中心と磁気ヘッドとの距離と、ロータリーアクチュエータの回転軸の中心と磁気ディスク媒体の回転中心との距離と、磁気ディスク媒体の記録領域の半径とにより定まる。図２（ａ）はヨー角は０°の場合を、図２（ｂ）はヨー角が０°でない場合をそれぞれ示している。
図３は垂直磁気記録の記録過程におけるヘッドと媒体の間の磁束の流れを示す模式図である。主磁極３１と補助磁極３２とコイル３３からなる記録ヘッドと、記録層３４と軟磁性裏打ち層３５を有する垂直記録媒体が相対して配置される。コイルに電流を流して励磁すると、主磁極先端と軟磁性裏打ち層の間に垂直方向の磁界が生じ、これにより垂直記録媒体の記録層に記録がなされる。軟磁性裏打ち層へ流れた磁束は補助磁極へと戻り磁気回路を作る。この際主磁極の形状によって記録磁化分布が決まるが、特に、媒体移動方向３６に対する下流側の主磁極端部によって記録がなされることがわかる。また、補助磁極３２と下部シールド３７の間に設けた磁気抵抗効果素子３８により再生がなされる。
図４は本実施例に用いた磁気ヘッドの主磁極の、媒体に対向する面における形状と、記録トラックの模式図を示したものである。図４（ａ）はヨー角は０°の場合を、図４（ｂ）はヨー角が０°でない場合をそれぞれ示している。
本発明の主磁極は、図４に示すように、浮上面における輪郭線形状が、リーディング側端部からトレーリング側に向かってトラック幅方向の長さが連続的に増加する第１の部分４１と、該第１の部分のトレーリング側に位置する第２の部分４２とを備えるように形成し、更に、第１の部分と第２の部分が接する領域のトラック幅方向の長さｗが、トレーリング側端部における第２の部分のトラック幅方向の長さと同じか短くなるように形成する。リーディング側からトレーリング側に向かう第２の部分のトラック幅方向の長さの変化する割合（変化率）は、第１の部分のリーディング側からトレーリング側に向かうトラック幅方向の長さの変化率とは異なっている。
第２の部分のトレーリング側の端辺の垂線と第１の部分のトラックエッジ側の側辺とのなす角度ｘは、第２の部分のトレーリング側の端辺と、媒体移動方向に直交する方向とがなす角（いわゆるヨー角）の最大値ｓに対して、ｘ≧ｓを満たす方がよい。第２の部分の厚さｔは、ヨー角の最大値ｓ、記録トラックの中心とこの記録トラックに隣接するトラックの中心との間隔をトラックピッチＴとするとき、ｔ≦０．２５・Ｔ／（ｓｉｎ（ｓ））を満たすことが好ましい。
本実施例では、主磁極は二つの部分からなっており、媒体移動方向４４の上流側に当たる第１の部分４１はリーディング側からトレーリング側に向けて幅が連続的に増加しており、この部分の厚さは３５０ｎｍ、トレーリング側の幅ｗは２５０ｎｍである。媒体移動方向４４の下流側に当たる第２の部分４２は第１の部分４１の媒体のトレーリング側の幅と同じ幅ｗで形成され、リーディング側からトレーリング側に向けて幅が同じである。すなわち、リーディング側からトレーリング側に向かう第２の部分４２のトラック幅方向の長さは変化せず、第１の部分のリーディング側からトレーリング側に向かうトラック幅方向の長さの変化は不連続となる。より具体的に説明すると、図４の（a）,（b）で、第１の部分においては、トラック幅方向の長さはリーディング側からトレーリング側へ向かう方向に対して連続的に増加しているので、トラック幅方向の長さの変化率はゼロでない一定値である。一方、第２の部分においてはトラック幅方向の長さは変化しないので、第２の部分のトラック幅方向の長さの変化率は０となる。第２の部分のトレーリング側の端辺の垂線と第１の部分のトラックエッジ側の側辺とのなす角度ｘは１０°である。本実施例に用いた磁気ディスク装置の最大ヨー角は１０°であった。これは、前記角度ｘと一致している。第２の部分の厚さｔは１００ｎｍとした。これは、ヨー角の最大値ｓ＝１０°、トラックピッチＴ＝３００ｎｍとするとき、ｔ≦０．２５・Ｔ／（ｓｉｎ（ｓ））を満たす。
主磁極の断面積は、媒体に対向する表面からこの面の法線方向に沿って磁極内部に向かう方向に距離Ｌｙの位置までは同じ断面積を保ち、表面からの距離がＬｙを超えるとその断面積を増加させる。このとき第１の部分を形成する膜のＬｙをＬｙ１、第２の部分を形成する膜のＬｙをＬｙ２とすると、Ｌｙ１≦Ｌｙ２とするのがよい。より大きな磁界強度を得るためには、第１の部分を形成する膜の飽和磁束密度Ｂｓ１を、第２の部分を形成する膜の飽和磁束密度Ｂｓ２以上とするのがよい。より大きな磁界勾配を得るためには第２の部分を形成する膜のＢｓ２を第１の部分を形成する膜のＢｓ１以上とするのがよい。
本実施例では、図５に示すように、主磁極の幅ｗを、媒体に対向する表面からこの面の法線方向に沿って磁極内部に向かう方向に距離Ｌｙの位置までは同じ幅を保ち、表面からの距離がＬｙを超えるとその幅を増加させた。このとき第１の部分と第２の部分とは同じ距離Ｌｙを有し、本実施例ではＬｙ＝５００ｎｍとした。第１の部分と第２の部分とは同じ飽和磁束密度Ｂｓを有しＢｓ＝１．６Ｔとした。このとき、ヘッド表面からの距離３０ｎｍの位置でトラック中心に沿う直線上での磁界強度分布を計算機シミュレーションにより見積もった結果が図６である。比較のため、主磁極の浮上面における輪郭線形状が、リーディング側からトレーリング側に向けて幅が連続的に増加している一つの部分からなり、主磁極の厚さが４５０ｎｍ、トレーリング側の幅は２５０ｎｍである他は全く同じ構成の磁気ヘッドについても計算した。この場合もトレーリング側の端辺の垂線とこの端辺に交差する側辺とのなす角度ｘは１０°である。本実施例のヘッドは比較例のヘッドに比べて約５％磁界強度が増加していた。これは磁極の断面積が異なることに起因するものであった。
図７はトラック中心から１２０ｎｍ離れた直線上、すなわちトラック端部での磁界強度分布を示す。本実施例のヘッドは比較例に比べて磁界強度が１８％増加していることがわかる。トラックエッジでの磁界強度が増加しているため、トラックエッジの記録能力が高くなり、有効なトラック幅の増加が図れる。これらのヘッドの実効トラック幅を見積もったところ、本実施例のヘッドで２４３ｎｍ、比較例では２２５ｎｍであった。本実施例のヘッドを用いることにより、実効トラック幅の拡大によってＳ／Ｎ比が改善され、本実施例の磁気ディスク装置が、所定のトラック密度で動作することが確認できた。
（実施例２）
実施例１と同様の磁気ディスク装置において、トラックピッチＴ＝２３０ｎｍ、ヨー角の最大値ｓ＝１３°とした。これに用いる単磁極ヘッドの主磁極の浮上面における輪郭線形状の模式図を図８に示す。リーディング側からトレーリング側に向けて幅が連続的に増加する第１の部分８１のトレーリング側の幅は１９０ｎｍとした。第１の部分の厚さは３５０ｎｍとした。第１の部分のトレーリング側に形成された第２の部分は、リーディング側からトレーリング側に向けて幅がわずかに増加していた。すなわち第２の部分のリーディング側の幅は１９０ｎｍ、トレーリング側の幅は２００ｎｍであった。この場合もリーディング側からトレーリング側に向かう第２の部分のトラック幅方向の長さの変化は、第１の部分のリーディング側からトレーリング側に向かうトラック幅方向の長さの変化とは不連続である。第２の部分８２の厚さｔは５０ｎｍとした。第２の部分のトレーリング側の端辺の垂線と、第１の部分のトラックエッジ側の側辺とのなす角度ｘは１５°とした。この場合、第１の部分８１の形状はほぼ三角形に近い形となっている。磁極幅ｗが同じである長さＬｙに関しては第１の部分のＬｙ１＝２２０ｎｍ、第２の部分のＬｙ２＝５００ｎｍとした。また本実施例では第１の部分の膜の飽和磁束密度Ｂｓ１を１．６Ｔ、第１の部分の膜のＢｓ２を２．０Ｔとした。比較のために第１の部分と第２の部分のＢｓがともに１．６Ｔのヘッドについても調べた。このとき、ヘッド表面からの距離３０ｎｍの位置でトラック中心に沿う直線上での磁界強度分布を計算機シミュレーションにより見積もった結果が図９である。磁界強度は両方のヘッドでほぼ同じであることがわかる。
図１０は、媒体移動方向の下流側での磁界強度分布において、横軸に磁界強度、縦軸にそのときの磁界勾配をプロットしたものである。この場合、第２の部分の膜のＢｓ２を２．０Ｔとしたヘッドで磁界勾配の絶対値が大きくなっていることがわかる。磁界勾配が大きくなることで記録再生時のＳ／Ｎ比の改善が図れる。
二つのヘッドで記録した場合のＳ／Ｎ比では第二層目のＢｓ２を２．０Ｔとした場合が、第２の部分の膜のＢｓ２が１．６Ｔの場合に比べて１．３ｄＢ改善されていた。
（実施例３）
実施例２と同様のヘッドにおいて、第１の部分の膜のＢｓ１を２．０Ｔ、第２の部分の膜のＢｓ２を１．６Ｔとした他は実施例２と同じ構成の磁気ヘッドについて調べた。図１１はヘッド表面からの距離３０ｎｍの位置でトラック中心に沿う直線上での磁界強度分布を計算機シミュレーションにより見積もった結果である。比較のために第１の部分の膜と第２の部分の膜のＢｓがともに１．６Ｔのヘッドの結果も示した。第１の部分の膜のＢｓが２．０Ｔのヘッドは磁界強度が約１５％増加していることがわかる。これにより保磁力の大きな記録媒体に対しても十分な記録ができる。本実施例のヘッドは保磁力４．７ｋＯｅの媒体に対して記録密度８８ｋＦＣＩで記録した上に記録密度７００ｋＦＣＩでオーバーライトした際、オーバーライト値３２ｄＢを示した。
（実施例４）
実施例１と同様のヘッドにおいて、第２の部分の厚さｔを１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍとした。本実施例では、ヨー角の最大値ｓ＝１５°である。第２の部分のトレーリング側の端辺の垂線と、第１の部分のトラックエッジ側の側辺とのなす角度ｘは１７°とした。トラックピッチＴ＝３００ｎｍとするとき、ｔ≦０．２５・Ｔ／（ｓｉｎ（ｓ））を満たすのはｔが１００ｎｍ、２００ｎｍの場合である。このとき、ヘッド表面からの距離３０ｎｍの位置でトラック中心に沿う直線上での磁界強度の最大値を見積もった結果が図１２である。第２の部分の厚さが厚いほど磁界強度が増加した。次にこれらのヘッドの記録にじみ量を見積もったところ図１３のようになった。装置の記録にじみの許容量がトラックピッチの２５％とすると、トラックピッチＴ＝３００ｎｍの場合の最大許容記録にじみ量は７５ｎｍである。したがってヨー角の最大値ｓ＝１５°のときの、第２の部分の厚さの許容最大値は０．２５・Ｔ／（ｓｉｎ（ｓ））＝２９０ｎｍである。ｔ＝３００ｎｍのヘッドは記録にじみ量が大きくオフトラックマージンが不足するためトラックピッチＴ＝３００ｎｍを実現できない。すなわち本発明の効果はｔ≦０．２５・Ｔ／（ｓｉｎ（ｓ））を満たす場合に有効に作用する。
（実施例５）
図１４は本実施例に用いた磁気ヘッドの主磁極の、媒体に対向する面における形状である。主磁極は三つの部分からなっており、最もリーディング側に当たる第１の部分１４１はリーディング側からトレーリング側に向けて幅が連続的に増加している。第１の部分の厚さは３５０ｎｍとした。第１の部分のトレーリング側の幅は１９０ｎｍである。
第１の部分のトレーリング側に形成された第２の部分１４２は、リーディング側の幅は第１の部分１４１のトレーリング側の幅と同じ幅で形成され、リーディング側からトレーリング側に向けて幅がわずかに増加していた。第２の部分の厚さｔ２は５０ｎｍとした。さらに第２の部分のトレーリング側に当たる第３の部分１４３は第２の部分１４２のトレーリング側の幅と同じ幅で形成され、リーディング側からトレーリング側に向けて幅が同じであった。この幅は２００ｎｍであった。第３の部分の厚さｔ３は５０ｎｍとした。この場合、リーディング側からトレーリング側に向かうトラック幅方向の長さの変化は、第１の部分と第２の部分の接する個所と、第２の部分と第３の部分の接する個所において不連続である。第３の部分のトレーリング側の端辺の垂線と第１の部分のトラックエッジ側の側辺とのなす角度ｘは１５°である。この場合、ヨー角の最大値ｓ＝１３°、第３の部分のトラック幅ｗ＝２００ｎｍ、トラックピッチＴ＝２３０ｎｍとするとき、第２の部分の厚さと第３の部分の厚さの合計ｔ´はｔ´≦０．２５・Ｔ／（ｓｉｎ（ｓ））を満たす。
第１の部分のＬｙをＬｙ１、第２の部分のＬｙをＬｙ２、第３の部分のＬｙをＬｙ３とすると、本実施例ではＬｙ１＝Ｌｙ２＝Ｌｙ３＝５００ｎｍとした。第１の部分の膜の飽和磁束密度Ｂｓと第２の部分の膜のＢｓは同じで１．８Ｔとし、第３の部分の膜のＢｓは２．０Ｔとした。このヘッドの記録にじみ量は約１８ｎｍと小さく、Ｓ／Ｎ比も実施例２のヘッドに比較してさらに０．７ｄＢ改善されていた。
（実施例６）
実施例１〜５で説明したような主磁極を作製する方法は、無機絶縁膜上にレジストパターンを形成する工程と、このレジストパターンをマスクとして無機絶縁膜を異方性エッチングし側壁が膜面に対して垂直な溝を形成する工程と、テーパーエッチングにより側壁が傾斜した溝を形成する工程と、レジストパターンを除去する工程と、この溝を含む無機絶縁膜上に磁性膜を形成する工程と、この磁性膜をケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）またはエッチングにより平坦化する工程を順次行う。
また、平坦化の工程において、無機絶縁膜に対して磁性膜がくぼんだ状態まで除去した後、別の磁性膜を形成する工程と、磁性膜上面を平坦化する工程をさらに順次行ってもよい。また、別の方法では、第一の無機絶縁膜上に別の材料からなる第二の無機絶縁膜を形成する工程と、第二の無機絶縁膜上にレジストパターンを形成する工程と、このレジストパターンをマスクとして第二の無機絶縁膜を異方性エッチングし側壁が膜面に対して垂直な溝を形成する工程と、第一の無機絶縁膜をテーパーエッチングにより側壁が傾斜した溝を形成する工程と、レジストパターンを除去する工程と、この溝を含む無機絶縁膜上に磁性膜を形成する工程と、この磁性膜をケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）またはエッチングにより無機絶縁膜に対して磁性膜がくぼんだ状態まで除去する工程と、別の磁性膜を形成する工程と、磁性膜上面を平坦化する工程を順次行う。
図１５に、本発明の磁気ヘッドの主磁極の製造工程の該略図を示す（但し、図の拡大倍率は均一では無い）。再生ヘッド部は省略している。（ａ）の無機絶縁膜１５１上にレジストパターン１５２を形成したところを（ｂ）に示す。無機絶縁膜は、従来用いられているＡｌ２Ｏ３を用いたが、他にＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＣ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２等が使用可能である。レジストパターンは、ＫｒＦエキシマレーザーステッパを用いて露光を行い、レジストとしては、東京応化工業（株）製ポジレジストＴＤＵＲ−Ｐ２０１を用いた。レジスト膜厚０．７μｍを用いた場合、０．２μｍが解像できた。このレジストパターンをマスクとして用いて、無機絶縁膜を異方性のエッチングを行ったところを（ｃ）に示す。
Ａｌ２Ｏ３を用いた場合は、エッチングガスとしてＢＣｌ３またはＢＣｌ３とＣｌ２またはＢＣｌ３とＡｒの混合ガスを用いれば良い。他にＡｌＮを用いた場合は、上記の塩素系ガスが良いが、エッチングしやすいＴａ２Ｏ５、ＴｉＣ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＳｉＣ等を用いた場合は、フッ素系のＣＨＦ３、ＣＦ４、ＳＦ６、Ｃ４Ｆ８等を用いることができる。エッチング深さは０．２μｍとした。（ｄ）続いて、エッチング条件を変更し、テーパエッチングを行う。Ａｌ２Ｏ３をエッチングする場合、例えばＢＣｌ３にＣＨＦ３を添加したものが使用できる。
エッチング後、レジストを除去したところを（ｅ）に示す。（ｆ）次に磁性膜１５３の形成を行う。めっき法を用いる場合は、めっき下地膜を形成後、電気めっきを行う。磁性材料としては、ＣｏＮｉＦｅ、ＦｅＮｉ、ＣｏＦｅＣｕ、ＦｅＣｏ等を使用できる。ここでは図示していないが、めっき下地膜後工程において、平坦化のためにＣＭＰを用いる場合はＣＭＰ用のストッパ膜を設け、エッチングを行う場合はエッチングストッパを設けることができる。平坦化工程において、膜厚の制御性が十分である場合は、このストッパ膜の形成工程を省略することも可能である。
ＣＭＰ用のストッパ膜としてはＣ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃｒ等の単層膜や合金膜積層膜が使用可能である。今回は、Ｃをスパッタしたものを用いた。Ｃは、化学的に安定なため、化学的には研摩されず、機械的に研摩された場合は、研摩廃液の色が黒色になるため、研摩の終点が検知しやすく、主磁極の膜厚制御性が向上する。
エッチングストッパ膜としては、貴金属類が反応性エッチングされないため使用可能で、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒの単層膜または積層膜または合金膜がよい。他にＣｒ、Ｎｉ等も反応性エッチングされないため、使用可能である。これらは、全てスパッタ法で形成可能である。次に磁性膜を形成したところを（ｆ）に示す。形成方法は、メッキでもスパッタ法でもどちらでもよい。電解メッキの場合は、メッキの下地膜を形成後、メッキする必要がある。スパッタ法の場合は、ｃ、ｄ及びｅの工程で形成した溝のアスペクト比が大きいため、指向性のよい方法、例えばロングスロースパッタ、コリメーションスパッタ法等を用いて、磁性膜の中に空隙が形成しないようにする必要がある。電解メッキ法を用いる場合、飽和磁束密度が１．６ＴのＦｅ５５Ｎｉ４５または、飽和磁束密度が２．２ＴのＣｏＮｉＦｅを用いることができる。
メッキ下地膜は、メッキ膜と同じ組成の磁性膜を用いても、非磁性膜を用いてもよい。（ｇ）に磁性膜上面の平坦化を行い、主磁極１５４を形成したところを示す。平坦化は、ＣＭＰ等の研摩法を用いれば、ストッパ膜で研摩をストップすることにより、膜厚を制御できると同時に上面の完全な平坦化が可能で、トラック幅となる溝の中全体で１ｎｍ以下の平坦化が可能であった。このときトラック幅は、（ｂ）の工程のレジストパターンと同じ０．２μｍが得られ、主磁極下部側面のテーパ角度は、（ｄ）の工程で形成したままの１０°であった。また、この平坦化工程において、エッチングを用いた場合は、一旦、レジストを塗布し、塩素系ガス、例えばＢＣｌ３またはＢＣｌ３とＣｌ２の混合ガスを用いて、エッチングを行い、（即ちいわゆるエッチバックにより）、平坦化を行うことが可能である。このときは、上記の貴金属類からなるストッパ膜やＮｉ、Ｃｒ等のストッパ膜が有効である。本実施例における製造方法に従えば、多数の素子を作製した際のトラック幅のばらつきが少なく、トラック幅の作製精度が高くなる利点があった。
以上、本発明の主磁極の製造方法に従えば、多数の素子を作製した際のトラック幅のばらつきが少なく、トラック幅の公差を小さくすることができる。
（実施例７）
本実施例は実施例６と同様の本発明の主磁極の製造工程において、図１６に示す通り（ａ）〜（ｆ）は、図１５と同様である。（ｇ）の工程において、例えばＣＭＰのスラリーの酸性度を高め、磁性膜が無機絶縁膜に対して、窪んだ形状、いわゆるディッシングした状態にする。（ｈ）の工程において、例えばスパッタ法で磁性膜１６４を形成する。このとき例えば、飽和磁束密度Ｂｓが２．４ＴのＦｅＣｏのような材料を用いることができる。上面に、高飽和密度の材料を用いることで、ヘッドからの磁界勾配をより急峻にすることが可能で、記録特性を向上させることができる。（ｉ）の工程において、今度は（ｇ）とは別のスラリーを用いて、磁性膜上面を平坦化し、主磁極１６５を得た。
（実施例８）
図１７に、本発明の主磁極の製造工程の該略図を示す（但し、図の拡大倍率は均一では無い）。再生ヘッド部は省略している。（ａ）には、無機絶縁膜１７１上に、別の材料からなる無機絶縁膜１７６を形成したところを示す。無機絶縁膜１７１にＡｌ２Ｏ３を用いた場合、無機絶縁膜１７６には、例えばＳｉＯ２を用いることができる。（ｂ）この上にレジストパターン１７２を形成したところを示す。（ｃ）では、レジストパターン１７２をマスクに無機絶縁膜１７６をエッチングしたところを示す。無機絶縁膜１７６にＳｉＯ２を用いた場合、エッチングガスとして、例えばＣＨＦ３、ＣＦ４等が使用でき、側面形状を垂直に形成できる。（ｄ）では、無機絶縁膜１７１を、例えばＢＣｌ３のガスを用いて、エッチングしたところを示す。本工程では、側面をテーパ形状にエッチングする。無機絶縁膜１７１と無機絶縁膜１７６で材料が異なっているため、エッチング条件を変えることで、形状制御を行いやすい。（ｅ）では、レジストパターン１７２を除去したところを示す。（ｆ）では、磁性膜１７３を形成したところを示す。（ｇ）において、図１６と同様に磁性膜を無機絶縁膜１７６からディッシングするように加工したところを示す。（ｈ）において、磁性膜１７４を形成したところを示す。（ｉ）において、磁性膜１７４の上面を平坦化し、主磁極１７５を得た。
（実施例９）
本発明の第９の実施例は、
無機絶縁膜上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記無機絶縁膜を異方性エッチングし側壁が膜面に対してほぼ垂直な溝を形成する工程と、テーパーエッチングにより側壁が傾斜した溝を形成する工程と、前記レジストパターンを除去する工程と、この溝を含む前記無機絶縁膜上に磁性膜を形成する工程と、前記磁性膜をケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）またはエッチングにより平坦化する工程を順次行うことにより主磁極を形成することを特徴とする単磁極ヘッドの製造方法にある。
【００１０】
また、無機絶縁膜上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記無機絶縁膜を異方性エッチングし側壁が膜面に対してほぼ垂直な溝を形成する工程と、テーパーエッチングにより側壁が傾斜した溝を形成する工程と、前記レジストパターンを除去する工程と、この溝を含む前記無機絶縁膜上に第一の磁性膜を形成する工程と、前記第一の磁性膜をケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）またはエッチングにより前記無機絶縁膜に対して前記第一の磁性膜がくぼんだ状態まで除去する工程と、前記第一の磁性膜を有する溝を含む前記無機絶縁膜上に第二の磁性膜を形成する工程と、前記第二の磁性膜の上面を平坦化する工程を順次行うことにより主磁極を形成することを特徴とする単磁極ヘッドの製造方法にある。
【００１１】
或いはまた、第一の無機絶縁膜上に別の材料からなる第二の無機絶縁膜を形成する工程と、前記第二の無機絶縁膜上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記第二の無機絶縁膜を異方性エッチングし側壁が膜面に対してほぼ垂直な溝を形成する工程と、前記第一の無機絶縁膜をテーパーエッチングにより側壁が傾斜した溝を形成する工程と、前記レジストパターンを除去する工程と、この溝を含む前記無機絶縁膜上に第一の磁性膜を形成する工程と、前記第一の磁性膜をケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）またはエッチングにより前記無機絶縁膜に対して前記第一の磁性膜がくぼんだ状態まで除去する工程と、前記第一の磁性膜を有する溝を含む前記無機絶縁膜上に第二の磁性膜を形成する工程と、前記第二の磁性膜上面を平坦化する工程を順次行うことにより主磁極を形成することを特徴とする単磁極ヘッドの製造方法、にある。
（実施例１０）
本発明の第１０の実施例は、
主磁極を有する記録素子と、再生素子とを備えた磁気ヘッドと、空気流入端と空気流出端とを備えたスライダとを有し、前記主磁極は、第１の部分と該第１の部分の空気流出端側に設けられた第２の部分とを備え、該第２の部分の厚さは第１の部分の厚さよりも小さく、磁気ヘッド浮上面における前記第１の部分の輪郭線形状は、トラック幅方向の長さが前記空気流入端側から空気流出端側にかけて連続的に増加する形状であることを特徴とする磁気ヘッドスライダである。
【００１２】
ヘッドスライダの概略図を図１９に示す。磁気ヘッドスライダ１９１は、浮上面１９２にレール１９６および１９７を備え、回転する垂直磁気記録媒体上に配置した際、空気流入端１９３から空気流出端１９４への気流により浮上させることができる。空気流出端側の端部に磁気ヘッド素子部１９５を備え、磁気ヘッド素子との情報の入出力を行うための電極１９８を設けている。
（実施例１１）
本発明の第１１の実施例は、
主磁極を有する記録素子と、再生素子とを備えた磁気ヘッドと、空気流入端と空気流出端とを備えたスライダと、該スライダを支持するサスペンションと、該サスペンションを支持するロータリーアクチュエータと、前記磁気ヘッドに対向して設けられた磁気ディスク媒体とを有し、前記主磁極は、第１の部分と該第１の部分の空気流出端側に設けられた第２の部分とを備え、該第２の部分の厚さは第１の部分の厚さよりも小さく、磁気ヘッド浮上面における前記第１の部分の輪郭線形状は、トラック幅方向の長さが前記空気流入端側から空気流出端側にかけて連続的に増加する形状であることを特徴とするヘッドディスクアッセンブリである。
また、請求項１９に記載のヘッドディスクアセンブリにおいて、前記磁気ディスク媒体は複数の記録トラックを備え、主磁極の前記第２の部分の厚さをｔ、ヨー角の最大値をｓ、前記複数の記録トラックのうちの任意のトラックの中心と、該記録トラックに隣接するトラックの中心との間隔をトラックピッチＴとするとき、ｔ≦０．２５・Ｔ／（ｓｉｎ（ｓ））を満たすことを特徴とするヘッドディスクアッセンブリ、にある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の主磁極形状と記録トラックを示す模式図である。
【図２】本発明の一実施例の磁気ディスク装置の概略図である。
【図３】垂直磁気記録の記録過程における磁束の流れを示す模式図である。
【図４】本発明の一実施例の主磁極形状と記録トラックを示す模式図である。
【図５】本発明の一実施例の主磁極構造を示した図である。
【図６】本発明の一実施例の磁界強度分布を示した図である。
【図７】本発明の一実施例の磁界強度分布を示した図である。
【図８】本発明の一実施例の主磁極構造を示す模式図である。
【図９】本発明の一実施例の磁界強度分布を示した図である。
【図１０】本発明の一実施例の磁界強度に対する磁界勾配の変化を示す図である。
【図１１】本発明の一実施例の磁界強度分布を示した図である。
【図１２】本発明の一実施例の磁界強度の膜厚依存性を示した図である。
【図１３】本発明の一実施例の記録にじみ量の膜厚依存性を示した図である。
【図１４】本発明の一実施例の主磁極構造を示す模式図である。
【図１５】本発明の一実施例の製造工程を示す概略図である。
【図１６】本発明の一実施例の製造工程を示す概略図である。
【図１７】本発明の一実施例の製造工程を示す概略図である。
【図１８】本発明の一実施例の磁気ディスク装置の概略図である。
【図１９】本発明の一実施例の磁気ヘッドスライダの概略図である。
【符号の説明】
【００１４】
１１、２６、４３、１８７…記録トラック、１２、１５４、１６５、１７５…主磁極、１３…記録にじみ、１４…記録不十分領域、１５、３６、４４…媒体移動方向、２１、１８１…ロータリーアクチュエータ、２２、１８２…サスペンションアーム、２３、１８３…スライダ、２４、１８４、１９５…磁気ヘッド素子部、２５、１８６…垂直磁気記録媒体、２７、１８５…ディスク回転方向、２８…ヨー角、３１…主磁極、３２…補助磁極、３３…コイル、３４…記録層、３５…軟磁性裏打ち層、３７…下部シールド、３８…磁気抵抗効果素子、４１、８１、１４１…主磁極の第１の部分、４２、８２、１４２…主磁極の第２の部分、８３、１４４…ヨー角０°のときの媒体移動方向、１４３…主磁極の第３の部分、１５１、１６１…無機絶縁膜、１５２、１６２、１７２…レジスト、１５３…磁性膜、１６３、１７３…第一の磁性膜、１６４、１７４…第二の磁性膜、１７１…第一の無機絶縁膜、１７６…第二の無機絶縁膜、１９１…磁気ヘッドスライダ、１９２…浮上面、１９３…空気流入端、１９４…空気流出端、１９６、１９７…レール、１９８…電極。
【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】
2005183002.tif 000015
【図１４】
2005183002.tif 000016
【図１５】
2005183002.tif 000017
【図１６】
2005183002.tif 000018
【図１７】
2005183002.tif 000019
【図１８】
2005183002.tif 000020
【図１９】
2005183002.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月25日(2005.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも主磁極を備えた磁気ヘッドにおいて、
磁気ヘッド浮上面における前記主磁極の輪郭線形状は、リーディング側端部からトレーリング側に向かってトラック幅方向の長さが連続的に増加する第１の部分と、該第１の部分のトレーリング側に位置する第２の部分とを有し、
前記第１の磁性膜は、トラック幅方向の長さが磁気ヘッド浮上面におけるトラック幅方向の長さよりも大きくなる第１の位置を主磁極内部側に有し、
前記第２の磁性膜は、トラック幅方向の長さが磁気ヘッド浮上面におけるトラック幅方向の長さよりも長くなる第２の位置を主磁極内部側に有し、浮上面に対する前記第１の位置と第２の位置は異なり、
前記第１の位置と前記第１の磁性膜の浮上面側端部との距離をLy1、前記第２の位置と前記第２の磁性膜の浮上面側端部との距離をLy2とすると、Ly2＞Ly1であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
該第２の部分のトレーリング側端部のトラック幅方向の長さは、前記第１の部分と第２の部分が接する部分におけるトラック幅方向の長さ以上であり、
前記第２の部分のトラック走行方向の長さは前記第１の部分のトラック走行方向の長さよりも小さく、
リーディング側からトレーリング側に向かう方向に対する前記第２の部分のトラック幅方向の長さの変化率は、前記第１の部分のトラック幅方向の長さの増加の割合とは異なることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
少なくとも主磁極を備えた磁気ヘッドと、磁気ディスク媒体と、該磁気ディスク媒体を一定方向に回転駆動する手段とを備えた磁気ディスク装置において、
磁気ヘッド浮上面における前記主磁極の輪郭線形状は、前記磁気ディスク回転方向の上流側から下流側に向かってトラック幅方向の長さが連続的に増加する第１の部分と、該第１の部分のディスク回転方向に対する下流側に位置する第２の部分とを有し、
前記第１の磁性膜と第２の磁性膜とは、トラック幅方向の長さが浮上面におけるトラック幅方向の長さよりも大きくなる位置を浮上面に対する法線方向の主磁極内部側に有し、
前記位置と前記第１の磁性膜の浮上面側端部との距離をLy1、前記位置と前記第２の磁性膜の浮上面側端部との距離をLy2とすると、Ly2＞Ly1であることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項４】
該第２の部分のトレーリング側端部のトラック幅方向の長さは、前記第１の部分と第２の部分が接する部分におけるトラック幅方向の長さ以上であり、
前記第２の部分のトラック走行方向の長さは前記第１の部分のトラック走行方向の長さよりも小さく、
前記磁気ディスク媒体の回転方向の上流側から下流側へ向かう方向に対する前記第２の部分のトラック幅方向の長さの変化率は、前記磁気ディスク媒体の回転方向の上流側から下流側へ向かう方向に対する前記第１の部分のトラック幅方向の長さの増加の割合とは異なることを特徴とする請求項３記載の磁気ディスク装置。