(57)【要約】    【課題】垂直磁気記録に特有の問題であるポールイレーズを解消した垂直磁気記録素子を提供する。    【解決手段】軟磁性膜１１１は、垂直記録磁界を生じさせる方向に磁化困難軸を有し、垂直記録磁界の方向と直交する方向に磁化容易軸を有している。磁気バイアス膜１１２は、軟磁性膜１１１に対して、磁化容易軸方向の磁気バイアスを加えるための膜であり、軟磁性膜１１１に接し、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向において、軟磁性膜１１１の両側に形成されている。【選択図】      図４
2005174449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性膜と、磁気バイアス膜とを含む記録磁極膜を有する垂直磁気記録素子であって、
前記軟磁性膜は、垂直記録磁界を生じさせる方向に磁化困難軸を有し、前記垂直記録磁界の方向と直交する方向に磁化容易軸を有しており、
前記磁気バイアス膜は、前記軟磁性膜に対して、磁化容易軸方向の磁気バイアスを加えるものであって、前記軟磁性膜に接し、前記軟磁性膜の前記磁化容易軸方向において、前記軟磁性膜の両側に拡がっている
垂直磁気記録素子。
【請求項２】
請求項１に記載された垂直磁気記録素子であって、
前記磁気バイアス膜は、前記垂直記録磁界の方向と直交する方向の長さをａ１とし、前記垂直記録磁界の方向の長さをｂ１としたとき、
ａ１／ｂ１  ≧  １
を満たす垂直磁気記録素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された垂直磁気記録素子であって、
前記軟磁性膜は、記録用磁極端を有し、
前記磁気バイアス膜は、前記記録用磁極端と接している
垂直磁気記録素子。
【請求項４】
請求項３に記載された垂直磁気記録素子であって、
前記磁気バイアス膜は、前記記録用磁極端でのみ、前記軟磁性膜と接している
垂直磁気記録素子。
【請求項５】
請求項３に記載された垂直磁気記録素子であって、
前記軟磁性膜は、更に、ヨーク部を有し、
前記磁気バイアス膜は、前記ヨーク部と接している
垂直磁気記録素子。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載された垂直磁気記録素子であって、
前記磁気バイアス膜は、前記軟磁性膜の膜厚方向で見て、その上端側に備えられている
垂直磁気記録素子。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れかに記載された垂直磁気記録素子であって、
前記磁気バイアス膜は、前記軟磁性膜の膜厚方向で見て、その下端側に備えられている
垂直磁気記録素子。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載された垂直磁気記録素子であって、
前記軟磁性膜の膜厚をα１としたとき、
１００ｎｍ  ≦  α１  ≦  ５００ｎｍ
を満たす垂直磁気記録素子。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載された垂直磁気記録素子であって、
前記磁気バイアス膜は、硬磁性膜を含む垂直磁気記録素子。
【請求項１０】
請求項９に記載された垂直磁気記録素子であって、
前記硬磁性膜は、その膜面が前記軟磁性膜と接している
垂直磁気記録素子。
【請求項１１】
請求項９に記載された垂直磁気記録素子であって、
前記硬磁性膜は、前記軟磁性膜の両側に、互いに分離して備えらている
垂直磁気記録素子。
【請求項１２】
請求項９乃至１１の何れかに記載された垂直磁気記録素子であって、
前記硬磁性膜は、面内磁気異方性を有する材料である
垂直磁気記録素子。
【請求項１３】
請求項９乃至１２の何れかに記載された垂直磁気記録素子であって、
前記硬磁性膜は、面内方向保磁力が１５００×７９．６（Ａ／ｍ）以上である
垂直磁気記録素子。
【請求項１４】
請求項９乃至１３の何れかに記載された垂直磁気記録素子であって、
前記硬磁性膜は、
ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＲＣｏ（Ｒ：希土類金属）、ＣｏＮｉＰｔ、
ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＰｔ、ＮｄＦｅＢ、Ｃｏ−γＦｅ2Ｏ3、ＦｅＰｔＣｕ、Ｂａ−Ｆｅ2Ｏ3、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一種を含有する
垂直磁気記録素子。
【請求項１５】
請求項９乃至１４の何れかに記載された垂直磁気記録素子であって、
前記硬磁性膜の残留磁束密度と膜厚の積（磁気膜厚）をＢｒｔとしたとき、
２．５  （Ｔ・ｎｍ）  ≦  Ｂｒｔ  ≦  ８０  （Ｔ・ｎｍ）
である垂直磁気記録素子。
【請求項１６】
請求項１乃至８の何れかに記載された垂直磁気記録素子であって、
前記磁気バイアス膜は、反強磁性膜を含み、前記反強磁性膜は、前記軟磁性膜と交換結合する
垂直磁気記録素子。
【請求項１７】
請求項１６に記載された垂直磁気記録素子であって、
前記反強磁性膜は、その膜面が、前記軟磁性膜と接している
垂直磁気記録素子。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載された垂直磁気記録素子であって、
前記反強磁性膜は、膜厚が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である
垂直磁気記録素子。
【請求項１９】
請求項１乃至８の何れかに記載された垂直磁気記録素子であって、
前記磁気バイアス膜は、反強磁性膜と、強磁性膜とを含み、前記反強磁性膜及び前記強磁性膜は交換結合する
垂直磁気記録素子。
【請求項２０】
請求項１９に記載された垂直磁気記録素子であって、
前記磁気バイアス膜は、その膜面が前記軟磁性膜と接している
垂直磁気記録素子。
【請求項２１】
請求項1９に記載された垂直磁気記録素子であって、
前記磁気バイアス膜は、前記軟磁性膜の両側に、互いに分離して備えらている
垂直磁気記録素子。
【請求項２２】
請求項１９乃至２１の何れかに記載された垂直磁気記録素子であって、
前記反強磁性膜は、膜厚が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である
垂直磁気記録素子。
【請求項２３】
請求項１９乃至２２の何れかに記載された垂直磁気記録素子であって、
前記強磁性膜は、膜厚が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である
垂直磁気記録素子。
【請求項２４】
垂直磁気記録素子と、スライダとを含む薄膜磁気ヘッドであって、
前記垂直磁気記録素子は、請求項１乃至２３の何れかに記載されたものでなり、
前記スライダは、前記垂直磁気記録素子を支持する
薄膜磁気ヘッド。
【請求項２５】
薄膜磁気ヘッドと、ヘッド支持装置とを含む磁気ヘッド装置であって、
前記薄膜磁気ヘッドは、請求項２４に記載されたものでなり、
前記ヘッド支持装置は、前記薄膜磁気ヘッドを支持する
磁気ヘッド装置。
【請求項２６】
磁気ヘッド装置と、磁気ディスクとを含む磁気記録再生装置であって、
前記磁気ヘッド装置は、請求項２５に記載されたものでなり、
前記磁気ディスクは、前記磁気ヘッド装置との協働により、磁気記録の記録及び読み出しを行う
磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードティスクドライフ（以下ＨＤＤと称する）の記録容量の向上には、磁気ヘッドの磁極幅を狭くしてトラック密度を高密度化させると同時に、媒体の保磁力を高めて記録分解能を向上させなければならない。高い保磁力の媒体に対して、十分なオーバーライト特性を確保するためには、高い飽和磁束密度を有する材料、例えば、FeCo系の材料やCoNiFeの3元系合金膜、FeC、FeNといった高飽和磁束密度を有する材料を記録磁極に用いる必要がある。
【０００３】
垂直磁気記録ヘッドにおいても同様で、このような高飽和磁束密度の材料を記録磁極に用いることにより、記録能力の向上を図ることができる。しかしながら、垂直磁気記録用ヘッドにおいては、記録磁極によって磁気記録媒体に記録された信号が、記録時以外に消去されてしまう問題があり、この問題をポールイレーズと言う。
【０００４】
垂直磁気記録ヘッドにおいて、記録用軟磁性膜は、磁化困難軸をＡＢＳ方向へ向け、磁化回転モードにより記録を行っている。つまり、ＡＢＳ方向への残留磁化をできるだけ小さくすることによって、記録動作をしていない時に余分な磁束を出さないようにしている。
【０００５】
しかし、トラック幅の狭小化により、記録磁極の先端が針状となるため、形状異方性の効果で、磁区の構造が不安定となり、磁壁のトラッピングによって記録動作が終了しても磁化の方向がＡＢＳ方向を向いたままで、磁束が媒体に漏れ、ポールイレーズが発生する。また、磁性材料の飽和磁束密度が大きくなればなるほど、ポールイレーズを誘発しやすい。
【０００６】
また、垂直記録方式では、媒体からの漏れ磁界が大きく、その垂直成分によってポール先端部の磁化方向がＡＢＳ方向へ向きやすく、ポールイレーズの一因となっている。
【０００７】
従来、磁区構造を安定化させる手段としては、異なる種類の磁性膜および磁性膜と非磁性膜を数層から数十層積層させた軟磁性多層膜が知られている。また、シールド部分に硬磁性薄膜を配置した構造の長手記録用ヘッドの公知例として、例えば、特許文献１は、下部シールドの一部に磁気バイアス膜として硬磁性膜を配置し、その静磁界によって記録磁極の磁区を安定させている。
【０００８】
しかしながら、この様な構造では、磁気バイアス膜と記録用軟磁性膜との距離が大きすぎるため、垂直記録用ヘッドのポールイレーズを解消するためには十分でない。つまり、より大きなバイアス磁界を軟磁性膜に与えて、積極的に磁区構造を安定化させる必要がある。
【０００９】
以上より、垂直磁気記録方式においては、軟磁性膜の磁区構造を安定化させるだけではポールイレーズを完全に解消できない。
【００１０】
また、将来の記録密度の向上において、磁極幅をさらに狭くしていったときには、その形状異方性効果がより支配的になって、磁極先端部が媒体面方向に大きな残留磁化を持ち易くなることから、より大きな問題となる事が予測される。
【特許文献１】特開平７−５７２１８号公報
【特許文献２】特開２００１−２９１２１２号公報
【特許文献３】特開２００３−２９６９０６号公報
【特許文献４】特開２００３−３１７２１２号公報
【非特許文献１】日本応用磁気学会誌Vol.27、No.3、2003、124P〜127P
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、垂直磁気記録に特有の問題であるポールイレーズを解消した垂直磁気記録素子、この垂直磁気記録素子を用いた薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明に係る垂直磁気記録素子は、軟磁性膜と、磁気バイアス膜とを含む記録磁極膜を有する。
【００１３】
前記軟磁性膜は、垂直記録磁界を生じさせる方向に磁化困難軸を有し、前記垂直記録磁界の方向と直交する方向に磁化容易軸を有している。
【００１４】
磁気バイアス膜は、軟磁性膜に対して、磁化容易軸方向の磁気バイアスを加えるものであって、軟磁性膜に接し、軟磁性膜の磁化容易軸方向において、軟磁性膜の両側に拡がっている。
【発明の効果】
【００１５】
上述したように、本発明に係る垂直磁気記録素子において、記録磁極膜は、軟磁性膜を含んでおり、軟磁性膜は、垂直記録磁界の方向に磁化困難軸を有し、垂直記録磁界の方向と直交する方向に磁化容易軸を有している。
【００１６】
このため、コイル膜に書き込み電流を供給することにより、軟磁性膜の磁化方向を、磁化容易軸の方向から磁化困難軸の方向に回転させ、それによって発生する垂直記録磁界により、垂直磁気記録媒体に記録を行うことができる。
【００１７】
しかも、本発明に係る垂直磁気記録素子において、記録磁極膜は、磁気バイアス膜を含んでいる。磁気バイアス膜は、軟磁性膜に対して、磁化容易軸方向の磁気バイアスを加える。このため、軟磁性膜は、記録動作をしていないときは、磁気バイアス膜による磁気バイアスを受けて、垂直記録磁界の方向と直交する磁化容易軸の方向に、安定に磁化されることになる。しかも、磁気バイアス膜が、軟磁性膜に接し、軟磁性膜の磁化容易軸方向において、軟磁性膜の両側に拡がっているから、軟磁性膜は、確実に磁化される。
【００１８】
したがって、本発明によれば、記録動作をしていない時に発生する残留磁束によるポールイレーズの問題を、確実に解消することができる。
【００１９】
本発明は、更に、上記垂直磁気記録素子を用いた薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置についても開示する。
【００２０】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単なる例示に過ぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
１．垂直磁気記録素子
（１）磁気バイアス膜が硬磁性膜である実施例
図１は本発明に係る垂直磁気記録素子の一実施例を示す平面図、図２は図１の２−２線に沿った断面図、図３は図１、図２に示した垂直磁気記録素子の端面図である。本発明に係る垂直磁気記録素子は、主として、浮上型薄膜磁気ヘッドに適用されるものであるが、それに限定されるものでなく、磁気記録分野において、高密度記録用として、広く用いることができる。
【００２２】
図２の記録素子部１は、間隔を隔てて配置された第１のシールド膜２１及び第２のシールド膜２２によって磁気シールドされている。記録素子部１、第１のシールド膜２１及び第２のシールド膜２２の周りを埋める白色表示部分は、例えば、金属酸化物、又は、有機絶縁材料で構成された絶縁膜である。垂直磁気記録素子は、磁気記録媒体と対向する媒体対向面１０を有している。媒体対向面１０は、薄膜磁気ヘッドでは、空気ベアリング面（以下ＡＢＳと称する）として用いられる。
【００２３】
記録素子部１は、記録磁極膜１１と、補助磁極膜１２と、リターンヨーク膜１３と、コイル膜１４と、連結部１５とを含んでいる。記録磁極膜１１は、図１に示したように、先端が極めて細く絞り込まれた記録用磁極端Ｐ１となっていて、その後方にヨーク部ＹＫが拡がっている。記録用磁極端Ｐ１は、先端面が媒体対向面１０の面上にある。補助磁極膜１２は、記録磁極膜１１のヨーク部ＹＫに隣接して設けられ、ヨーク部ＹＫに磁気飽和を生じさせることなく、磁束を記録用磁極端Ｐ１に集中させる。
【００２４】
リターンヨーク膜１３は、記録磁極膜１１及び補助磁極膜１２から間隔を隔てて配置され、媒体対向面１０を基準として、その後方側で、連結部１５により、補助磁極膜１２に結合されている。記録磁極膜１１の記録用磁極端Ｐ１から出た磁束は、広く拡がるリターンヨーク膜１３に集められる。
【００２５】
コイル膜１４は、補助磁極膜１２とリターンヨーク膜１３との間において、連結部１５の周りを渦巻き状に回るように配置されている。コイル膜１４の配置は、図示の渦巻き状配置のほか、リターンヨーク膜１３の周りを周回するヘリカル状など、他の態様、構造をとることもできる。
【００２６】
図４は垂直磁気記録素子の記録磁極膜の一実施例を示す端面拡大図、図５は図４に示した記録磁極膜について、軟磁性膜１１１と、磁気バイアス膜１１２との関係を示す平面図である。図示された記録磁極膜１１は、軟磁性膜１１１と、磁気バイアス膜１１２と、絶縁膜１１５、１１６、１１７とを含む。
【００２７】
図４において、軟磁性膜１１１は、例えば、ＦｅＣｏＺｒＯ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＦｅ、ＦｅＮｉＦｅ、ＦｅＣｏＮ、ＦｅＮ等、周知の材料組成によって構成することができる。
【００２８】
磁気バイアス膜１１２は、軟磁性膜１１１に対して、磁化容易軸方向の磁気バイアスを加える。このような磁気バイアス膜１１２は、例えば、面内磁気異方性を有する材料である。図示の実施例において、磁気バイアス膜１１２は硬磁性膜であり、磁化の方向が垂直記録磁界の方向と直交する方向へ向いている。
好ましくは、磁気バイアス膜１１２は、面内方向保磁力が１５００×７９．６（Ａ／ｍ）以上である。面内方向保磁力が１５００×７９．６（Ａ／ｍ）以下となると、ポールやヨーク部分からの漏れ磁界によって、硬磁性膜の磁化がＡＢＳ方向へ向き、磁気バイアスを与えられなくなるおそれがあるからである。
【００２９】
また、硬磁性膜１１２は、残留磁束密度と膜厚の積（磁気膜厚）をＢｒｔとしたとき、
２．５  （Ｔ・ｎｍ）  ≦  Ｂｒｔ  ≦  ８０  （Ｔ・ｎｍ）
を満すことが好ましい。２．５（Ｔ・ｎｍ）より小さい場合、十分に大きな磁気バイアスを加えられないからであり、８０（Ｔ・ｎｍより大きい場合、磁気バイアス膜自身からの漏れ磁束により、媒体を磁化してしまう恐れがあるからである。
【００３０】
硬磁性膜でなる磁気バイアス膜１１２としては、例えば、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＲＣｏ（Ｒ：希土類金属）、ＣｏＮｉＰｔ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＰｔ、ＮｄＦｅＢ、Ｃｏ−γＦｅ2Ｏ3、ＦｅＰｔＣｕ、Ｂａ−Ｆｅ2Ｏ3、及び、これらの組合せからなる群から選択された少なくとも一種を用いることができる。
【００３１】
磁気バイアス膜１１２は、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成されており、軟磁性膜１１１に接し、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向において、軟磁性膜１１１の両側に拡がっている。
【００３２】
図示実施例において、磁気バイアス膜１１２は２つであり、それぞれは、軟磁性膜１１１の膜厚方向で見て、その下端側（図において）の側面に接している。磁気バイアス膜１１２は、軟磁性膜１１１の記録用磁極端Ｐ１のうち、媒体対向面１０の近傍でのみ、軟磁性膜１１１と接している。
【００３３】
図６は、記録動作をしていないときの軟磁性膜１１１の磁区構造を示す図である。軟磁性膜１１１は、垂直記録磁界を生じさせるＹ方向に磁化困難軸Ｙを有し、垂直記録磁界の方向と直交するＸ方向に磁化容易軸Ｘを有している。軟磁性膜１１１のヨーク部ＹＫは面積が広いから、磁化容易軸Ｘの方向に磁化ＭＸ１、Ｍｘ２され、安定した磁壁が生じる。軟磁性膜１１１の記録用磁極端Ｐ１も、磁化容易軸Ｘの方向に磁化されるはずであるが、記録用磁極端Ｐ１は高密度記録に対応した狭小トラック幅となるように設計されており、針状となっている。このため、形状異方性の効果で、記録用磁極端Ｐ１の磁区の構造が不安定となり、記録動作が終了しても、磁壁のトラッピングによって、記録用磁極端Ｐ１の一部の磁化の方向がＦｙ方向を向いたままになるため、磁束が媒体に漏れ、ポールイレーズが発生していたのである。
【００３４】
磁気バイアス膜１１２は、上述したポールイレーズの問題を解決する手段として用いられている。すなわち、磁気バイアス膜１１２は、軟磁性膜１１１に対して、磁化容易軸Ｘの方向の磁気バイアスを加え、軟磁性膜１１１を磁化容易軸Ｘの方向に磁化する機能を有する。
【００３５】
このため、記録動作をしていないときは、軟磁性膜１１１は、磁気バイアス膜１１２による静磁界を受けて、垂直記録磁界の方向と直交する磁化容易軸Ｘの方向に、安定に磁化されることになる。
【００３６】
しかも、図４に示したように、磁気バイアス膜１１２は、軟磁性膜１１１に接し、Ｘ方向において、軟磁性膜１１１の両側に拡がっている。このため、磁気バイアス膜１１２に生じる静磁界Ｆ１がバイアス磁界として軟磁性膜１１１に印加され、軟磁性膜１１１は、静磁界Ｆ１と平行となる方向（Ｆｘ）に、確実に磁化される。
【００３７】
したがって、本発明によれば、記録動作をしていない時に発生する残留磁束によるポールイレーズの問題を、確実に解消することができる。
【００３８】
また、図４、図５に示した実施例において、軟磁性膜１１１は、膜厚をα１としたとき、
１００ｎｍ  ≦  α１  ≦  ５００ｎｍ
であることが好ましい。
【００３９】
１００ｎｍ以下であると十分に大きなな記録磁界を生じさせることができず、媒体へ信号を記録する能力が低下するおそれがあるからである。また、５００ｎｍ以上であると、記録用軟磁性膜の磁気膜厚が大きくなり、本発明で用いる磁気バイアス膜の効果が低下するおそれがあるからである。
【００４０】
更に、磁気バイアス膜１１２は、軟磁性膜１１１が垂直記録磁界を生じさせる方向と直交する方向の長さをａ１とし、垂直記録磁界の方向の長さをｂ１としたとき、
ａ１／ｂ１  ≧  １
を満たすことが好ましい。静磁界Ｆ１を安定させ、軟磁性膜を確実に磁化することができるからである。例えば、ａ１／ｂ１＜１となると、Ｘ方向の反磁界係数が増加し、Ｘ方向の安定した磁区構造を取ることができなくなるおそれがある。
【００４１】
図７は上述した垂直磁気記録素子を用いて磁気記録媒体３に垂直磁気記録を行う場合の動作を説明する図である。図示の垂直磁気記録素子では、記録磁極膜１１は、コイル膜１４に書き込み電流を供給することにより、軟磁性膜１１１の磁化方向を、ＸからＹの方向に回転させ、それによって発生する記録磁界Ｆφにより、垂直磁気記録媒体３に記録している。
【００４２】
垂直磁気記録媒体３は、基板３３の上に、軟磁性層３２を設け、その上に記録層３１を設けた構造を有する。記録磁極膜１１のポール部記録用磁極端Ｐ１から出た記録磁界Ｆφは、記録層３１をとおり、これを、膜面と垂直となる方向に磁化するとともに、更に、軟磁性層３２をとおり、リターンヨーク膜１３によって吸収される。
【００４３】
次に、図８〜図２２を参照し他の実施例について説明する。図８〜図２１に示した垂直磁気記録素子において、磁気バイアス膜は、硬磁性膜である。図８〜１２は集積面からみたポール部分の構造で、図１３〜２１はポール部分の断面の構造を示している。これらの図において、先に説明した図面に現れた構成部分と同一の部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。
【００４４】
まず、図８に示した垂直磁気記録素子は、軟磁性膜１１１の記録用磁極端Ｐ１の全体が、磁気バイアス膜１１２と接している。
【００４５】
次に、図９に示した垂直磁気記録素子は、軟磁性膜１１１のうち、媒体対向面１０からヨーク部ＹＫの一部までの部分が、磁気バイアス膜１１２と接している。
【００４６】
図１０に示した垂直磁気記録素子は、軟磁性膜１１１のうち、媒体対向面１０の反対側の面を除く全ての部分が、磁気バイアス膜１１２と接している。
【００４７】
図１１に示した垂直磁気記録素子は、軟磁性膜１１１の全体が、磁気バイアス膜１１２と接している。
【００４８】
図１２に示した垂直磁気記録素子は、軟磁性膜１１１の記録用磁極端Ｐ１のうち、媒体対向面１０以外の部分でのみ、磁気バイアス膜１１２と接している。磁気バイアス膜１１２は媒体対向面１０に露出していない。このような構造であると、耐磨耗性が向上する。
【００４９】
図１３に示した垂直磁気記録素子は、磁気バイアス膜１１２が、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成されており、軟磁性膜１１１は、磁気バイアス膜１１２の間に形成され、磁気バイアス膜１１２を分離している。磁気バイアス膜１１２の横断面は、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の下端側に接している。
【００５０】
図１４及び図１５に示した垂直磁気記録素子は、磁気バイアス膜１１２が、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成されており、軟磁性膜１１１は、磁気バイアス膜１１２の間に形成され、磁気バイアス膜１１２を分離している。磁気バイアス膜１１２の横断面は、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の上端側に接している。
【００５１】
図１６及び図１７に示した垂直磁気記録素子は、磁気バイアス膜１１２が、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成されており、磁気バイアス膜１１２の膜面が、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の下端側に接している。
【００５２】
図１８及び図１９に示した垂直磁気記録素子は、磁気バイアス膜１１２が、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成されており、磁気バイアス膜１１２の膜面が、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の上端側に接している。
【００５３】
図８〜図１９に示した垂直磁気記録素子は、実質的に、図１〜図５に示した垂直磁気記録素子と同様の構成を有するので、同様の作用効果を奏する。
【００５４】
図２０、図２１に示した垂直磁気記録素子において、記録磁極膜１１は、軟磁性膜１１１と、磁気バイアス膜１１２、１１３と、絶縁膜１１５、１１６、１１７とを含む。
【００５５】
図２０、図２１において、磁気バイアス膜１１２、１１３は、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成されている。磁気バイアス膜１１２は、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の下端側に接している。磁気バイアス膜１１３は、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の上端側に接している。すなわち、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の両端側に設けられている。
【００５６】
図２０、図２１に示した垂直磁気記録素子は、２つの磁気バイアス膜１１２、１１３を有しているので、軟磁性膜１１１の上端側及び下端側の２箇所にバイアス磁場が印加される。このため、軟磁性膜１１１の上端側及び下端側の一方にバイアス磁場を印加する場合よりも、安定にバイアス磁場を印加することができる。
【００５７】
（２）磁気バイアス膜が反強磁性膜である実施例
図２２、図２３に示した垂直磁気記録素子は、磁気バイアス膜１１２が反強磁性膜である。反強磁性膜１１２は、例えば、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＯ、α−Ｆｅ2Ｏ3等によって構成できる。反強磁性膜は、例えば、膜厚が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。反強磁性膜の膜厚が５ｎｍより小さい場合、軟磁性膜に対して十分な大きさの交換結合磁界を得ることができなくなるおそれがあり、反強磁性膜の膜厚が５０ｎｍより大きい場合、反強磁性膜の磁化の向きが不揃いとなり、交換結合磁界が小さくなるおそれがあるからである。
【００５８】
図２２において、磁気バイアス膜１１２は、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成されており、膜面が、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の上端側に接している。
【００５９】
この構造によれば、軟磁性膜１１１及び磁気バイアス膜１１２の交換結合によって生じる交換結合磁界Ｆ１が、軟磁性膜１１１に印加され、軟磁性膜１１１が、交換結合磁界Ｆ１と平行となる方向Ｆｘに磁化する。図２２に示した垂直磁気記録素子は、実質的に、図１〜図５に示した垂直磁気記録素子と同様の構成を有するので、同様の作用効果を奏する。
【００６０】
図２３において、磁気バイアス膜１１２は、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成されており、磁気バイアス膜１１２の膜面が、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の下端側に接している。
【００６１】
図２３に示した垂直磁気記録素子は、図２２に示した垂直磁気記録素子と同様の構成を有するので、同様の作用効果を奏することができる。
【００６２】
図２４に示した垂直磁気記録素子において、記録磁極膜１１は、軟磁性膜１１１と、磁気バイアス膜１１２、１１３と、絶縁膜１１５、１１６、１１７とを含む。磁気バイアス膜１１２、１１３は、反強磁性膜である。
【００６３】
磁気バイアス膜１１２、１１３は、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成されている。磁気バイアス膜１１２は、膜面が、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の下端側に接している。磁気バイアス膜１１３は、膜面が、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の上端側に接している。すなわち、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の両端側に設けられている。
【００６４】
図２４に示した垂直磁気記録素子は、２つの磁気バイアス膜１１２、１１３を有しているので、軟磁性膜１１１の上端側及び下端側の２箇所で交換結合磁界が得られ、バイアス磁場が印加される。このため、軟磁性膜１１１の上端側及び下端側の一方にバイアス磁場を印加する場合よりも、安定にバイアス磁場を印加することができる。
【００６５】
（３）磁気バイアス膜が、反強磁性膜と強磁性膜とを積層させた膜である実施例
図２５〜図３３に示した垂直磁気記録素子において、磁気バイアス膜１１２は、反強磁性膜１２１及び強磁性膜１２２を互いに積層させた膜であり、反強磁性膜１２１と強磁性膜１２２とが交換結合している。強磁性膜１２２は、軟磁性を有することが好ましい。
【００６６】
磁気バイアス膜１１２は、強磁性膜１２２の磁化が垂直記録磁界の方向と直交する方向へ向いている。磁気バイアス膜１１２は、反強磁性膜１２１上に強磁性膜１２２を積層した構成でも、強磁性膜１２２上に反強磁性膜１２１を積層した構成でもよい。
【００６７】
磁気バイアス膜１１２の反強磁性膜１２１は、例えば、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＮｉＯ、ＦｅＯ、α−Ｆｅ2Ｏ3等によって構成できる。
【００６８】
反強磁性膜１２１の膜厚は、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。膜厚が５ｎｍより小さい場合、強磁性膜１２２に対して十分な大きさの交換結合磁界を得ることができないおそれがあり、膜厚が５０ｎｍより大きい場合、反強磁性膜１２１の磁化の向きが不揃いとなり、交換結合磁界が小さくなるおそれがあるからである。
【００６９】
強磁性膜（軟磁性膜）１２２は、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＣｏＺｒＯ、ＦｅＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＦｅ、ＦｅＮｉＦｅ、ＦｅＣｏＮ、ＦｅＮ等によって構成することができる。
【００７０】
強磁性膜１２２の膜厚は、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚がｌｎｍより小さい場合、十分なバイアス磁界を加えられないおそれがあり、５０ｎｍより大きい場合、交換結合力が弱まり、強磁性膜１２２を垂直記録磁界の方向と直交する方向へ確実に磁化させることができないおそれがあるからである。
【００７１】
図２５、図２６に示した垂直磁気記録素子において、磁気バイアス膜１１２は、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成され、磁気バイアス膜１１２を分離している。軟磁性膜１１１は、磁気バイアス膜１１２の間に形成されている。磁気バイアス膜１１２の横断面は、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の下端側に接している。
【００７２】
この構造によれば、反強磁性膜１２１及び強磁性膜１２２の交換結合によって生じる交換結合磁界Ｆ１が、軟磁性膜１１１に印加され、軟磁性膜１１１が、交換結合磁界Ｆ１と平行となる方向Ｆｘに磁化する。
【００７３】
図２７及び図２８に示した垂直磁気記録素子は、磁気バイアス膜１１２が、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成されており、軟磁性膜１１１は、磁気バイアス膜１１２の間に形成されている。磁気バイアス膜１１２の横断面は、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の上端側に接している。
【００７４】
図２９、図３０及び図３１に示した垂直磁気記録素子は、磁気バイアス膜１１２が、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成されており、磁気バイアス膜１１２の膜面が、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の下端側に接している。
【００７５】
図３２及び図３３に示した垂直磁気記録素子は、磁気バイアス膜１１２が、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成されており、磁気バイアス膜１１２の膜面が、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の上端側に接している。
【００７６】
図２５〜図３３に示した垂直磁気記録素子は、実質的に、図１〜図５に示した垂直磁気記録素子と同様の構成を有するので、同様の作用効果を奏する。
【００７７】
図３４、図３５に示した垂直磁気記録素子において、磁気バイアス膜１１２、１１３のそれぞれは、反強磁性膜１２１及び強磁性膜１２２を互いに積層させた膜である。
【００７８】
図３４、図３５において、磁気バイアス膜１１２、１１３は、軟磁性膜１１１の磁化容易軸方向に沿って形成されている。磁気バイアス膜１１２は、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の下端側に接している。磁気バイアス膜１１３は、膜厚方向で見て軟磁性膜１１１の上端側に接している。
【００７９】
図３４、図３５に示した垂直磁気記録素子は、２つの磁気バイアス膜１１２、１１３を有しているので、軟磁性膜１１１の上端側及び下端側の２箇所にバイアス磁場が印加される。このため、軟磁性膜１１１の上端側及び下端側の一方にバイアス磁場が印加される場合よりも、安定にバイアス磁場を印加することができる。
【００８０】
上述した図１〜図３５では、磁気バイアス膜１１２、１１３を用いて、Ｘ方向（図３参照）のバイアス磁場を印加した実施例を示したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明では、例えば、磁気バイアス膜１１２、１１３を用いて、磁化困難軸Ｙと直交するＺ方向（図３参照）のバイアス磁場を印加してもよい。また、図示された実施例の組み合わせが可能であることはいうまでもない。
【００８１】
２．垂直磁気記録素子の製造方法
図３６〜図６４は、本発明に係る垂直磁気記録素子の製造方法の一実施例を示す工程図である。図３６〜図６４に示した製造方法は、例えば、ウエハー上で実行できる。図３６〜図４７は、図４に示した垂直磁気記録素子の製造方法の一実施例を示す工程図である。
【００８２】
図示の製造方法では、まず、図３６、図３７に示すように、ウエハー上に形成された絶縁膜１１５上に、スパッタ法で、Ｓｅｅｄ膜２６０（下地膜）を付着させる。
【００８３】
次に、図３８に示すように、Ｓｅｅｄ膜２６０の上に，フォトレジスト膜RS1を塗布する。図示の実施例では、ポジのフォトレジストを用いているが、ネガのフォトレジストを用いてもよい。フォトレジスト膜RS1の塗布は、例えば、スピンコート法を用いて、実行することができる。
【００８４】
次に、図３９に示すように、マスクＭＳＫを用いてフォトレジスト膜RS1を露光し、現像する。これにより、図４０に図示するように、所定のパターンを有するレジストフレームFR1が形成される。
【００８５】
次に、図４１に示すように、Ｓｅｅｄ膜２６０上であって、レジストフレームFR1が形成されていない部分に、めっきで軟磁性膜１１１を形成する。
【００８６】
次に、図４２、図４３に示すように、レジストフレームFR1を除去した後、ドライエッチング（ミリング）を施し、余分なＳｅｅｄ膜２６０を除去する。ここで、軟磁性膜１１１をオーバーミリングすることで、さらに磁極幅を細く形成する。ドライエッチングとしては、例えば、ＩＢＥ（Ion Beam Etching）や、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を挙げることができる。以下の図においては、Ｓｅｅｄ膜２６０の図示は省略する。
【００８７】
次に、図４４に示すように、スパッタ法を用いて、絶縁膜１１５上に、磁気バイアス膜１１２を形成した後、図４５に示すように、スパッタ法を用いて、絶縁膜１１６を形成する。
【００８８】
次に、図４６に示すように、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）を用いて、絶縁膜１１６及び軟磁性膜１１１の表面を研磨し、平坦化する。そして、図４７に示すように、スパッタ法を用いて、絶縁膜１１７を形成する。
【００８９】
図４８〜図５２は、図１３に示した垂直磁気記録素子の製造方法の一実施例を示す工程図である。図において、図３６〜図４７に現れた構成部分と同一の部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。
【００９０】
図示の製造方法では、まず、図４８に示すように、絶縁膜１１５上に軟磁性膜１１１が形成され、図４９に示すように、スパッタ法を用いて、磁気バイアス膜１１２を形成する。ここでは軟磁性膜１１１に対してオーバーミリングを施さない。
【００９１】
次に、図５０に示すように、スパッタ法を用いて、絶縁膜１１６を形成し、図５１に示すように、ＣＭＰを用いて、絶縁膜１１６及び軟磁性膜１１１の表面を研磨し、平坦化する。そして、図５２に示すように、スパッタ法を用いて、絶縁膜１１７を形成する。
【００９２】
次に、図５３〜図５８は、図１４に示した垂直磁気記録素子の製造方法の一実施例を示す工程図である。図において、図３６〜図５２に現れた構成部分と同一の部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。
【００９３】
図示の製造方法では、まず、図５３に示すように、絶縁膜１１５上に、軟磁性膜１１１及び絶縁膜１１６が形成され、図５４に示すように、ＣＭＰを用いて、絶縁膜１１６及び軟磁性膜１１１の表面を研磨し、平坦化する。
【００９４】
次に、図５５に示すように、軟磁性膜１１１上に、レジストフレームＦＲ２が形成され、図５６に示すように、スパッタ法を用いて、絶縁膜１１６及びレジストフレームＦＲ２上に、磁気バイアス膜１１２を形成する。
【００９５】
次に、図５７に示すように、レジストフレームＦＲ２を除去し、図５８に示すように、スパッタ法を用いて、絶縁膜１１７を形成する。
【００９６】
次に、図５９〜図６４は、図１５に示した垂直磁気記録素子の製造方法の一実施例を示す工程図である。図において、図３６〜図５８に現れた構成部分と同一の部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。
【００９７】
図示の製造方法では、まず、図５９に示すように、絶縁膜１１５上に、表面が平坦化された軟磁性膜１１１及び絶縁膜１１６が形成され、図６０に示すように、軟磁性膜１１１上に、レジストフレームＦＲ３が形成される。
【００９８】
次に、図６１に示すように、レジストフレームＦＲ３及び絶縁膜１１６に、ドライエッチング（ミリング）を施す。次に、図６２に示すように、スパッタ法を用いて、軟磁性膜１１１、絶縁膜１１６及びレジストフレームＦＲ３上に、磁気バイアス膜１１２を形成する。次に、図６３に示すように、レジストフレームＦＲ３を除去し、図６４に示すように、スパッタ法を用いて、絶縁膜１１７を形成する。
【００９９】
図４、図１３〜図１５に示した垂直磁気記録素子以外の垂直磁気記録素子については、図３６〜図６４を用いて説明した製造方法の基本的技術思想及び教示に基づいて、容易に製造し得るので、製造方法の詳細な説明を省略する。
【０１００】
３．薄膜磁気ヘッド
図６５は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面側の平面図、図６６は図６５に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図、図６７は図６５、図６６に示した薄膜磁気ヘッドの素子部分の拡大断面図である。何れの図面においても、寸法、プロポーション等は、図示の都合上、誇張されまたは省略されている。
【０１０１】
図示された薄膜磁気ヘッドは、スライダ基体５と、電磁変換素子３、４とを含む。スライダ基体５は、例えば、アルティック（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）等のセラミック材料からなり、媒体対向面に浮上特性制御用の幾何学的形状を有している。そのような幾何学的形状の代表例として、実施例では、スライダ基体５の基底面５０に、第１の段部５１、第２の段部５２、第３の段部５３、第４の段部５４、及び、第５の段部５５を備える例を示してある。基底面５０は、矢印Ａで示す空気の流れ方向に対する負圧発生部となり、第２の段部５２及び第３の段部５３は、第１の段部５１から立ち上がるステップ状の空気軸受けを構成する。第２の段部５２及び第３の段部５３の表面は、ＡＢＳ１０となる。
【０１０２】
第４の段部５４は、基底面５０からステップ状に立ち上がり、第５の段部５５は第４の段部５４からステップ状に立ちあがっている。電磁変換素子３、４は第５の段部５５に設けられている。
【０１０３】
図６７を参照すると、スライダ基体５の端面には絶縁膜５０１が設けられている。絶縁膜５０１は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、ＳｉＯ2等の絶縁材料からなり、１〜５μｍの厚みである。
【０１０４】
電磁変換素子１、３は、再生素子を構成するＭＲ素子３と、記録素子となる垂直磁気記録素子１とを含む。再生素子を構成するＭＲ素子３は、ＳＶ膜またはＴＭＲ膜を含んでいる。
【０１０５】
垂直磁気記録素子１は、図１〜図２２に示した本発明に係る垂直磁気記録素子であり、記録用磁極端Ｐ１がＡＢＳ１０に面している。垂直磁気記録素子１は、ＭＲ素子３と近接して配置され、保護膜４３によって覆われている。
【０１０６】
垂直磁気記録素子１は、既に、図１〜図２２を参照して説明したように、記録磁極膜１１と、補助磁極膜１２と、リターンヨーク膜１３と、コイル膜１４と、第１のシールド膜２１と、第２のシールド膜２２とを含む。ここでリターンヨーク膜１３は第１のシールド膜の機能も兼ね備えている。
【０１０７】
記録磁極膜１１の記録用磁極端Ｐ１は、端面がＡＢＳ１０に位置している。コイル膜１４は、絶縁膜４２によって支持された状態で、絶縁膜４４内に設けられている。ＭＲ素子３は、垂直磁気記録素子１を構成するリターンヨーク膜１３と、スライダ基体５との間に配置されている。
【０１０８】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、図１〜図２２で説明した垂直磁気記録素子１を書き込み素子として用いているから、垂直磁気記録に特有の問題であるポールイレーズを解消することができる。
【０１０９】
図６８は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの別の実施例を示す正面断面図である。図において、図６７に表れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例では、第２のシールド膜２２は、コイル膜１４の周りを絶縁する絶縁膜４４の上に形成してある。ここで、第２のシールド膜はリターンヨーク膜１３の機能も兼ね備えている。ハッチング領域以外の白色領域の大部分は、無機絶縁材料によって形成された絶縁膜である。
【０１１０】
図６９は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの更に別の実施例を示す正面断面図である。図において、図６７、図６８に表れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例では、第２のシールド膜２２は、コイル膜１４の周りを絶縁する絶縁膜４４の上に形成されており、先端部に補助磁性膜２３を有する。ここで、第２のシールド膜はリターンヨーク膜１３の機能も兼ね備えている。
【０１１１】
図７０は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの更に別の実施例を示す正面断面図、図７１は図７０に示した薄膜磁気ヘッドのＡＢＳ側から見た図である。図において、図６７〜図６９に表れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例では、補助磁極膜１２を、記録磁極膜１１の磁極端Ｐ１から、若干後退させた位置まで延ばすとともに、磁極端Ｐ１の周りに、ＡＢＳ１０と平行するように、第２のシールド膜２２を設けてある。第２のシールド膜２２と、記録磁極膜１１及び補助磁極膜１２との間には、絶縁膜４３が介在している。ここで、第２のシールド膜はリターンヨーク膜１３の機能も兼ね備えている。
【０１１２】
図６８〜図７０に示した実施例の場合も、図１〜図２２で説明した垂直磁気記録素子１を書き込み素子として用いているから、垂直磁気記録に特有の問題であるポールイレーズを解消することができる。
【０１１３】
４．磁気ヘッド装置
図７２は本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図、図７３は図７２に示した磁気ヘッド装置の底面図である。図示された磁気ヘッド装置は、図６５〜図７０に示した薄膜磁気ヘッド４００と、ヘッド支持装置６とを含む。ヘッド支持装置６は、金属薄板でなる支持体６１の長手方向の一端にある自由端に、同じく金属薄板でなる可撓体６２を取付け、この可撓体６２の下面に薄膜磁気ヘッド４００を取付けた構造となっている。
【０１１４】
具体的には、可撓体６２は、支持体６１の長手方向軸線と略平行して伸びる２つの外側枠部６２１、６２２と、支持体６１から離れた端において外側枠部６２１、６２２を連結する横枠６２３と、横枠６２３の略中央部から外側枠部６２１、６２２に略平行するように延びていて先端を自由端とした舌状片６２４とを有する。横枠６２３のある方向とは反対側の一端は、支持体６１の自由端付近に溶接等の手段によって取付けられている。
【０１１５】
支持体６１の下面には、例えば半球状の荷重用突起６２５が設けられている。この荷重用突起６２５により、支持体６１の自由端から舌状片６２４へ荷重力が伝えられる。
【０１１６】
薄膜磁気ヘッド４００は、舌状片６２４の下面に接着等の手段によって取付けられている。薄膜磁気ヘッド４００は、ピッチ動作及びロール動作が許容されるように支持されている。
【０１１７】
本発明に適用可能なヘッド支持装置６は、上記実施例に限定するものではなく、これまで提案され、またはこれから提案されることのあるヘッド支持装置を、広く適用できる。例えば、支持体６１と舌状片６２４とを、タブテープ（ＴＡＢ）等のフレキシブルな高分子系配線板を用いて一体化したもの等を用いることもできる。また、従来より周知のジンバル構造を持つものを自由に用いることができる。
【０１１８】
５．磁気記録再生装置
図７４は図７２、図７３に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の斜視図である。図示された磁気記録再生装置は、軸７０の回りに回転可能に設けられた磁気ディスク７１と、磁気ディスク７１に対して情報の記録及び再生を行う薄膜磁気ヘッド７２と、薄膜磁気ヘッド７２を磁気ディスク７１のトラック上に位置決めするためのアッセンブリキャリッジ装置７３とを備えている。
【０１１９】
アセンブリキャリッジ装置７３は、軸７４を中心にして回動可能なキャリッジ７５と、このキャリッジ７５を回動駆動する例えばボイスコイルモータ(VCM)からなるアクチュエータ７６とから主として構成されている。
【０１２０】
キャリッジ７５には、軸７４の方向にスタックされた複数の駆動アーム７７の基部が取り付けられており、各駆動アーム７７の先端部には、薄膜磁気ヘッド７２を搭載したヘッドサスペンションアッセンブリ７８が固着されている。各ヘッドサスペンションアセンブリ７８は、その先端部に有する薄膜磁気ヘッド７２が、各磁気ディスク７１の表面に対して対向するように駆動アーム７７の先端部に設けられている。
【０１２１】
駆動アーム７７、ヘッドサスペンションアッセンブリ７８及び薄膜磁気ヘッド７２が、図７２、図７３を参照して説明した磁気ヘッド装置を構成する。薄膜磁気ヘッド７２は、図１〜図２２に示した垂直磁気記録素子を書き込み素子として用いており、図６５〜図７１に示したような構造を有する。従って、図７４に示した磁気記録再生装置は、図１〜図２２を参照して説明した作用効果を奏する。
【０１２２】
６．実験データ
次に、図１〜図３５の何れかに示した垂直磁気記録素子を有する薄膜磁気ヘッドを製造した。この薄膜磁気ヘッドは、図６５、図６６、図７０、及び、図７１に示した構造を有する。得られた薄膜磁気ヘッドを用いて、図７２、図７３に示す磁気ヘッド装置を組み立て、この磁気ヘッド装置を用いて、図７４に示した磁気記録再生装置を構成した。そして、この磁気記録再生装置を用いて、垂直磁気記録媒体に対するヘッドのポールイレーズ特性を測定した。その詳細を以下に示す。
【０１２３】
（１）薄膜磁気ヘッドの製造
基板にはアルテック基板（AlTiC基板）を用い、ＧＭＲ素子およびリードシールドを形成した後、記録磁極膜を作製した。記録磁極膜の作製は、軟磁性膜、及び、磁気バイアス膜１１２を、ＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。そして、形成された軟磁性膜１１１に、ハードマスクを用いてパターニングし、現像、露光、反応性イオンエッチングを行い、記録磁極膜１１を得た。また、記録磁極膜１１にめっき膜を用いた場合は、フォトマスクを用いてパターニングし、現像、露光を行った後、パターンメッキして記録磁極膜１１を得た。
【０１２４】
最後に、ヘッドのトランスバース方向に、常温大気中で3000×79.6（Ａ/ｍ）の磁場で３０秒間の着磁処理を行い、実施例１〜１２のサンプルを得た。実施例１〜１２における記録磁極膜の軟磁性膜１１１の組成、作製法、膜厚、飽和磁束密度、磁気バイアス膜１１２の対応図、組成、膜厚、保磁力、磁気膜厚、並びに、振幅劣化割合を、表1に示した。また、磁気バイアス膜１１２を持たないサンプルを、比較例１〜４として示した。
【０１２５】
（２）特性測定方法
磁気特性の測定には、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いた。膜厚の測定には、表面粗さ測定計を用いた。ポールイレーズ発生の評価にはスピンスタンド(AgiIent製:E5022)を用い、保磁力が3300×79.6 (A/m）の垂直磁気記録用媒体を用いた。評価媒体に対して1周を７５セクタに分割し、高周波の信号を全てのセクタに１回記録した後、低周波の信号を各セクタの先頭にセクタ長さの３０分の1の長さで重ね書き(オーバーライト)し、高周波信号の振幅を測定し、これを１００回繰り返した。この時、記録トラックの隣接トラックは、両側３０μｍにわたってＤＣ+、ＤＣ-、ＡＣ消去した。それぞれの条件において、高周波信号の出力信号の振幅が１０％以上低下したものを「ポールイレーズ有り」と定義する。測定結果を、表１に示してある。
【０１２６】
【表１】
2005174449.tif 000003
表１において、軟磁性膜の製法欄の「Ｓ」はスパッタ法を示しており、「Ｍ」は、めっき法を示している。また、実施例１、２、４、５、６、９の垂直磁気記録素子は、図４に示した端面図と同様であり、実施例３、７、８の垂直磁気記録素子は、図１４に示した端面図と同様であり、実施例１０の垂直磁気記録素子は、図２２に示した端面図と同様であり、実施例１１の垂直磁気記録素子は、図２３に示した端面図と同様であり、実施例１２の垂直磁気記録素子は、図２８に示した端面図と同様である。
【０１２７】
また、実施例１、３、９の垂直磁気記録素子は、図８に示した透視平面図と同様であり、実施例２，４、５、１０の垂直磁気記録素子は、図１０に示した透視平面図と同様であり、実施例６、１２の垂直磁気記録素子は、図５に示した透視平面図と同様であり、実施例７、８、１１の垂直磁気記録素子は、図１１に示した透視平面図と同様である。
【０１２８】
表１を参照すると、比較例１〜４は、振幅劣化割合が１９〜６７％であり、基準値１０％を満たしていない。
【０１２９】
特に、比較例１は、振幅劣化割合が６７％であり、基準値１０％を大幅に越えている。
【０１３０】
これに対して、実施例１〜１２は、振幅劣化割合が０〜９％であり、基準値１０％を満たしている。このため、実施例１〜１２の垂直磁気記録素子は、垂直磁気記録に特有の問題であるポールイレーズを解消することができる。
【０１３１】
また、実施例１は、振幅劣化割合が０％であり、実施例２〜１２よりも更に優れた特性を有することが確かめられた。この理由は、以下のように考えられる。
【０１３２】
まず、実施例１は、磁気膜厚が３２（Ｔ・ｎｍ）であり、最も好ましい値に設定されている。このため、若干小さな磁気膜厚２．５、２０（Ｔ・ｎｍ）を有する実施例６、９に較べて、良好な特性を有している。
【０１３３】
また、実施例１は、保磁力が２１００×７９．６（Ａ／ｍ）であり、最も好ましい値に設定されている。このため、若干小さな保磁力１５００×７９．６（Ａ／ｍ）を有する実施例８に較べて、良好な特性を有している。
【０１３４】
更に、実施例１は、図４に示すように磁気バイアス膜が下端側に配置されている。このため、図１４に示すように磁気バイアス膜が上端側に配置された実施例３に較べて、磁気バイアスを強く効かせることができるから、良好な特性を得ることができる。
【０１３５】
実施例１は、図８に示すように、ａ１／ｂ１が大きく設定されている。このため、図１０、図１１に示すようにａ１／ｂ１が小さく設定された実施例２、４、５、７、８に較べて、磁区が安定するから、良好な特性を得ることができる。
【０１３６】
そして、実施例１は、磁気バイアス膜が硬磁性膜で構成されている。このため、磁気バイアス膜が反強磁性膜で構成された実施例１０、１１、又は、磁気バイアス膜が反強磁性膜及び強磁性膜で構成された実施例１２と較べて、磁気バイアスを強く効かせることができるから、良好な特性を得ることができる。
【０１３７】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明に係る垂直磁気記録素子の一実施例を示す平面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】図１、図２に示した垂直磁気記録素子の端面図である。
【図４】垂直磁気記録素子の記録磁極膜の一実施例を示す端面拡大図である。
【図５】図４の透視平面図である。
【図６】記録動作をしていないときの軟磁性膜の磁区構造を示す図である。
【図７】垂直磁気記録素子を用いて磁気記録媒体に垂直磁気記録を行う場合の動作を説明する図である。
【図８】本発明に係る垂直磁気記録素子の別の一実施例を示す透視平面図である。
【図９】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す透視平面図である。
【図１０】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す透視平面図である。
【図１１】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す透視平面図である。
【図１２】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す透視平面図である。
【図１３】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図１４】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図１５】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図１６】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図１７】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図１８】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図１９】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図２０】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図２１】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図２２】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図２３】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図２４】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図２５】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図２６】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図２７】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図２８】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図２９】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図３０】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図３１】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図３２】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図３３】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図３４】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図３５】本発明に係る垂直磁気記録素子の更に別の一実施例を示す端面図である。
【図３６】本発明に係る垂直磁気記録素子の製造方法の一実施例を示す工程図である。
【図３７】図３６に示した工程の後の工程を示す図である。
【図３８】図３７に示した工程の後の工程を示す図である。
【図３９】図３８に示した工程の後の工程を示す図である。
【図４０】図３９に示した工程の後の工程を示す図である。
【図４１】図４０に示した工程の後の工程を示す図である。
【図４２】図４１に示した工程の後の工程を示す図である。
【図４３】図４２に示した工程の後の工程を示す図である。
【図４４】図４３に示した工程の後の工程を示す図である。
【図４５】図４４に示した工程の後の工程を示す図である。
【図４６】図４５に示した工程の後の工程を示す図である。
【図４７】図４６に示した工程の後の工程を示す図である。
【図４８】本発明に係る垂直磁気記録素子の製造方法の一実施例を示す別の工程図である。
【図４９】図４８に示した工程の後の工程を示す図である。
【図５０】図４９に示した工程の後の工程を示す図である。
【図５１】図５０に示した工程の後の工程を示す図である。
【図５２】図５１に示した工程の後の工程を示す図である。
【図５３】本発明に係る垂直磁気記録素子の製造方法の一実施例を示す更に別の工程図である。
【図５４】図５３に示した工程の後の工程を示す図である。
【図５５】図５４に示した工程の後の工程を示す図である。
【図５６】図５５に示した工程の後の工程を示す図である。
【図５７】図５６に示した工程の後の工程を示す図である。
【図５８】図５７に示した工程の後の工程を示す図である。
【図５９】本発明に係る垂直磁気記録素子の製造方法の一実施例を示す更に別の工程図である。
【図６０】図５９に示した工程の後の工程を示す図である。
【図６１】図６０に示した工程の後の工程を示す図である。
【図６２】図６１に示した工程の後の工程を示す図である。
【図６３】図６２に示した工程の後の工程を示す図である。
【図６４】図６３に示した工程の後の工程を示す図である。
【図６５】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面側の平面図である。
【図６６】図６５に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図である。
【図６７】図６５、図６６に示した薄膜磁気ヘッドの素子部分の拡大断面図である。
【図６８】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの別の実施例を示す正面断面図である。
【図６９】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの更に別の実施例を示す正面断面図である。
【図７０】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの更に別の実施例を示す正面断面図である。
【図７１】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの更に別の実施例を示す正面断面図である。
【図７２】本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図である。
【図７３】図７２に示した磁気ヘッド装置の底面図である。
【図７４】図７２、図７３に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の斜視図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１１                    記録磁極膜
１１１                    軟磁性膜
１１２                    磁気バイアス膜
１１５、１１６、１１７    絶縁膜
【図１】
2005174449.tif 000004
【図２】
2005174449.tif 000005
【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】
2005174449.tif 000010
【図８】
2005174449.tif 000011
【図９】
2005174449.tif 000012
【図１０】
2005174449.tif 000013
【図１１】
2005174449.tif 000014
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
2005174449.tif 000051
【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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