(57)【要約】      （修正有）【課題】  記録磁界勾配を高めつつ、媒体上書き込まれる実効トラック幅を抑えた垂直磁気記録ヘッドを得る。【解決手段】  垂直記録用磁気ヘッドの主磁極12に、ギャップ膜を介してトレーリングサイドシールド13を設ける。主磁極のトレーリング側のギャップ間隔(Gt)とサイド側のギャップ間隔(Gs)を、Gt＜Gtとし、シールドの浮上面からの厚み(Gd)をスロートハイト以下とする。または、Gdの主磁極のサイド側よりをトレーリング側よりも薄くする。さらに浮上面加工時にシールドの剥離を防ぐために主磁極より離れた部分の厚さを厚くする。【選択図】  図６
2005190518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主磁極と、補助磁極と、前記主磁極のトラック幅方向側及びトレーリング方向側に配置されたトレーリングサイドシールドとを有し、
前記主磁極と前記トレーリングサイドシールドとのトレーリング方向のギャップ間隔Gtと、前記主磁極のトレーリング側の端部と前記トレーリングサイドシールドとのトラック幅方向のギャップ間隔Gsとが、Gs＞Gtを満たし、
前記トレーリングサイドシールドの前記主磁極に対向する部分の浮上面からの厚みGdが前記主磁極のスロートハイト以下であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極のトレーリング側に前記ギャップ間隔Gt だけ離れた位置でトラック幅方向に引いた直線に沿って見たとき、前記トレーリングサイドシールドの浮上面からの厚みは前記主磁極から離れた部分の厚みGdsが前記主磁極に対向する部分の厚みGdより大きいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記トレーリングサイドシールドの浮上面からの厚みは前記主磁極のトレーリング側で前記主磁極に対向する位置より、よりトレーリング側に離れた位置の方が厚いことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極は、浮上面のトレーリング側の幅がリーディング側の幅より広い形状を有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極は、浮上面で膜厚が最も薄くなるように、先端のリーディング側が浮上面方向にテーパー形状をなしていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記トレーリングサイドシールドは前記補助磁極と磁気的に接合していることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記トレーリングサイドシールドは接続磁極を介して前記補助磁極と磁気的に接合していることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項８】
請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記トレーリングサイドシールドは前記主磁極と前記補助磁極の間に配置されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記トレーリングサイドシールドは磁性層と非磁性層との多層膜からなることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１０】
請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極に対して前記補助磁極とは反対側に配置された一対の再生シールドと、前記一対の再生シールドの間に配置された磁気抵抗効果素子とを有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１１】
請求項1記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極に対して前記補助磁極と同じ側に配置された一対の再生シールドと、前記一対の再生シールドの間に配置された磁気抵抗効果素子とを有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１２】
主磁極と、補助磁極と、前記主磁極のトラック幅方向側及びトレーリング方向側に配置されたトレーリングサイドシールドとを有し、
前記主磁極と前記トレーリングサイドシールドとのトレーリング方向のギャップ間隔Gtと、前記主磁極のトレーリング側の端部と前記トレーリングサイドシールドとのトラック幅方向のギャップ間隔Gsとが、Gs＞Gtを満たし、
前記トレーリングサイドシールドの前記主磁極に対向する部分の浮上面からの厚みは、前記主磁極のトレーリング側から前記主磁極に対向する対向部の厚みGdより、トラック幅方向から前記主磁極に対向する対向部の厚みGdtの方が小さいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１３】
請求項1２記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極のトレーリング側に前記ギャップ間隔Gt だけ離れた位置でトラック幅方向に引いた直線に沿って見たとき、前記トレーリングサイドシールドの浮上面からの厚みは前記主磁極から離れた部分の厚みGdsが前記主磁極に対向する部分の厚みGdより大きいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１４】
請求項1２記載の磁気ヘッドにおいて、前記トレーリングサイドシールドの浮上面からの厚みは前記主磁極のトレーリング側で前記主磁極に対向する位置より、よりトレーリング側に離れた位置の方が厚いことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１５】
請求項1２記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極は、浮上面のトレーリング側の幅がリーディング側の幅より広い形状を有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１６】
請求項1２記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極は、浮上面で膜厚が最も薄くなるように、先端のリーディング側が浮上面方向にテーパー形状をなしていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１７】
請求項1２記載の磁気ヘッドにおいて、前記トレーリングサイドシールドは前記補助磁極と磁気的に接合していることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１８】
請求項1２記載の磁気ヘッドにおいて、前記トレーリングサイドシールドは接続磁極を介して前記補助磁極と磁気的に接合していることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１９】
請求項1２記載の磁気ヘッドにおいて、前記トレーリングサイドシールドは前記主磁極と前記補助磁極の間に配置されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２０】
請求項1２記載の磁気ヘッドにおいて、前記トレーリングサイドシールドは磁性層と非磁性層との多層膜からなることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２１】
請求項１２記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極に対して前記補助磁極とは反対側に配置された一対の再生シールドと、前記一対の再生シールドの間に配置された磁気抵抗効果素子とを有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２２】
請求項1２記載の磁気ヘッドにおいて、前記主磁極に対して前記補助磁極と同じ側に配置された一対の再生シールドと、前記一対の再生シールドの間に配置された磁気抵抗効果素子とを有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２３】
磁気記録層と軟磁性下地層とを備える磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、前記磁気記録媒体に対して記録動作及び再生動作を行う磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記記録媒体に対して駆動するアクチュエータとを含む磁気記録再生装置において、
前記磁気ヘッドは、主磁極と、補助磁極と、前記主磁極のトラック幅方向側及びトレーリング方向側に配置されたトレーリングサイドシールドと、前記主磁極に対して前記補助磁極とは反対側に配置された一対の再生シールドと、前記一対の再生シールドの間に配置された磁気抵抗効果素子とを有し、
前記主磁極と前記トレーリングサイドシールドとのトレーリング方向のギャップ間隔Gtと、前記主磁極のトレーリング側の端部と前記トレーリングサイドシールドとのトラック幅方向のギャップ間隔Gsとが、Gs＞Gtを満たし、
前記トレーリングサイドシールドの前記主磁極に対向する部分の浮上面からの厚みGdが前記主磁極のスロートハイト以下であることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２４】
磁気記録層と軟磁性下地層とを備える磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、前記磁気記録媒体に対して記録動作及び再生動作を行う磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記記録媒体に対して駆動するアクチュエータとを含む磁気記録再生装置において、
前記磁気ヘッドは、主磁極と、補助磁極と、前記主磁極のトラック幅方向側及びトレーリング方向側に配置されたトレーリングサイドシールドと、前記主磁極に対して前記補助磁極と同じ側に配置された一対の再生シールドと、前記一対の再生シールドの間に配置された磁気抵抗効果素子とを有し、
前記主磁極と前記トレーリングサイドシールドとのトレーリング方向のギャップ間隔Gtと、前記主磁極のトレーリング側の端部と前記トレーリングサイドシールドとのトラック幅方向のギャップ間隔Gsとが、Gs＞Gtを満たし、
前記トレーリングサイドシールドの前記主磁極に対向する部分の浮上面からの厚みGdが前記主磁極のスロートハイト以下であることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２５】
磁気記録層と軟磁性下地層とを備える磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、前記磁気記録媒体に対して記録動作及び再生動作を行う磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記記録媒体に対して駆動するアクチュエータとを含む磁気記録再生装置において、
前記磁気ヘッドは、主磁極と、補助磁極と、前記主磁極のトラック幅方向側及びトレーリング方向側に配置されたトレーリングサイドシールドと、前記主磁極に対して前記補助磁極とは反対側に配置された一対の再生シールドと、前記一対の再生シールドの間に配置された磁気抵抗効果素子とを有し、
前記主磁極と前記トレーリングサイドシールドとのトレーリング方向のギャップ間隔Gtと、前記主磁極のトレーリング側の端部と前記トレーリングサイドシールドとのトラック幅方向のギャップ間隔Gsとが、Gs＞Gtを満たし、
前記トレーリングサイドシールドの前記主磁極に対向する部分の浮上面からの厚みは、トラック幅方向から前記主磁極に対向する対向部の厚みGdtより、前記主磁極のトレーリング側から前記主磁極に対向する対向部の厚みGdの方が大きいことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２６】
磁気記録層と軟磁性下地層とを備える磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、前記磁気記録媒体に対して記録動作及び再生動作を行う磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記記録媒体に対して駆動するアクチュエータとを含む磁気記録再生装置において、
前記磁気ヘッドは、主磁極と、補助磁極と、前記主磁極のトラック幅方向側及びトレーリング方向側に配置されたトレーリングサイドシールドと、前記主磁極に対して前記補助磁極と同じ側に配置された一対の再生シールドと、前記一対の再生シールドの間に配置された磁気抵抗効果素子とを有し、
前記主磁極と前記トレーリングサイドシールドとのトレーリング方向のギャップ間隔Gtと、前記主磁極のトレーリング側の端部と前記トレーリングサイドシールドとのトラック幅方向のギャップ間隔Gsとが、Gs＞Gtを満たし、
前記トレーリングサイドシールドの前記主磁極に対向する部分の浮上面からの厚みは、トラック幅方向から前記主磁極に対向する対向部の厚みGdtより、前記主磁極のトレーリング側から前記主磁極に対向する対向部の厚みGdの方が大きいことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２７】
浮上面のトレーリング側の幅がリーディング側の幅より広い形状を有する主磁極と、補助磁極と、前記主磁極のトラック幅方向側及びトレーリング方向側に配置されたトレーリングサイドシールドとを有し、前記主磁極と前記トレーリングサイドシールドとのトレーリング方向のギャップ間隔Gtと、前記主磁極のトレーリング側の端部と前記トレーリングサイドシールドとのトラック幅方向のギャップ間隔Gsとが、Gs＞Gtを満たし、前記トレーリングサイドシールドの前記主磁極に対向する部分の浮上面からの厚みGdが前記主磁極のスロートハイト以下である磁気ヘッドの製造方法であって、
無機絶縁膜上に逆台形形状の主磁極を形成する工程と、
前記主磁極上に無機絶縁膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜を前記主磁極上の厚みが前記主磁極の側方の厚みより薄くなるようにエッチングする工程と、
めっき下地膜を形成する工程と、
上部にテーパーを形成したレジストパターンを形成する工程と、
前記トレーリングサイドシールド用の磁性膜をめっきする工程と、
レジストパターン、めっき下地膜及びめっき膜の不要部を除去する工程とを含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２８】
請求項２７記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記無機絶縁膜のエッチングにイオンミリングを用いることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体の記録・再生に用いられる磁気ヘッド及びそれを搭載した磁気記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置では、記録媒体上のデータは磁気ヘッドによって読み書きされる。磁気ディスクの単位面積当たりの記録容量を多くするためには、面記録密度を高密度化する必要がある。しかしながら、現状の面内記録方式では、記録されるビット長が小さくなると、媒体の磁化の熱揺らぎのために面記録密度があげられない問題がある。この問題を解決できる方法として、媒体に垂直な方向に磁化信号を記録する垂直記録方式がある。垂直記録方式においても、再生には巨大磁気抵抗効果型ヘッド（GMRヘッド）及び、さらに再生出力が大きいトンネル型巨大磁気抵抗効果型ヘッド（TMRヘッド）や膜面に垂直に電流を流すCPP型GMRヘッドを用いることができる。一方、記録には、単磁極ヘッドを用いる必要がある。垂直記録においても、面記録密度の向上のためには、トラック密度と線記録密度を向上する必要がある。線記録密度向上のためには、記録ヘッドの記録磁界勾配を向上させる必要がある。そのためには、記録媒体を２層化し、下層に軟磁性層を設ける構造とする。しかし、200Gb/in2を超える高記録密度達成のためには、さらなる記録ヘッドからの磁界勾配向上も必要とされている。また、トラック密度向上のためには、磁気ヘッドのトラック幅を微細、高精度化する必要があるが、狭トラックになるにつれて幾何学的トラック幅よりも媒体に書き込まれる実効トラック幅が大きくなる問題が顕著になり、トラック密度向上のための最大の隘路になってきた。この問題解決のために、例えば、US2002/0176214A1 あるいはThe magnetic recording conference (TMRC) 2003 の要旨No.E6には、図２０に示すような、サイドシールを設けた垂直記録用ヘッドの例が開示されている。図２０の左側は浮上面（ABS）から見た図であり、右側は浮上面に垂直な断面図である。なお、図には再生ヘッドも図示してある。
【特許文献１】US2002/0176214A1
【非特許文献１】The magnetic recording conference (TMRC) 2003, No.E6
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記文献には、媒体に書き込まれるトラック幅をコントロールするために、サイドシールドを設けるとしているが、サイド側のギャップ間隔よりもトレーリング側のギャップ間隔が広く、磁界強度とともに記録過程で重要な記録磁界勾配が不十分である。また、サイドシールドを設けると磁界強度が大きく減少するが、磁界強度を減少させないための構造が不十分である。
【０００４】
そこで、本発明では、媒体に書き込まれる実効トラック幅の書き広がりを抑制しながら、記録磁界勾配を向上させつつ、記録磁界強度を保った垂直記録用磁気ヘッドとその作製方法および、そのヘッドを搭載した磁気記録再生装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による磁気ヘッドは、主磁極と、補助磁極と、主磁極のトラック幅方向側及びトレーリング方向側に配置されたトレーリングサイドシールドとを有し、主磁極とトレーリングサイドシールドとのトレーリング方向のギャップ間隔Gtと、主磁極のトレーリング側の端部とトレーリングサイドシールドとのトラック幅方向のギャップ間隔Gsとが、Gs＞Gtを満たし、トレーリングサイドシールドの主磁極に対向する部分の浮上面からの厚みGdが主磁極のスロートハイト以下であることを特徴とする。あるいは、前記関係Gs＞Gtを満たし、トレーリングサイドシールドの主磁極に対向する部分の浮上面からの厚みをみたとき、主磁極のトレーリング側から主磁極に対向する対向部の厚みGdより、トラック幅方向から主磁極に対向する対向部の厚みGdtの方が小さいことを特徴とする。
【０００６】
また、トレーリングサイドシールドの浮上面からの厚みが、主磁極上で最小であり、トラック幅方向にかけて厚くなっている、すなわち主磁極上の厚み（Gd）よりトラック幅方向に離れた場所の厚み（Gds）が厚いことを特徴としている。さらにトレーリングサイドシールドの浮上面からの厚み（Gd）が、主磁極からトレーリング側に離れたところで主磁極の近くより厚くなっていてもよい。
【０００７】
前述のように垂直磁気記録において高記録密度を達成するには、磁気ヘッドの記録磁界強度、記録磁界勾配およびトラック幅方向の記録磁界分布の改善が必要である。トラック幅方向の記録磁界分布の改善には、トレーリングサイドシールドが有効であるが、同時に記録磁界勾配と記録磁界強度とのバランスを取る必要がある。そのためには、主磁極とトレーリングサイドシールドとの間隔およびトレーリングサイドシールドの浮上面からの厚さを制御することが重要である。まず、主磁極のトレーリング側とトレーリングサイドシールドとの間隔（Gt）と主磁極の側面とトレーリングサイドシールドとの間隔（Gs）の間の関係は、Gsの方が大きい（Gs＞Gt）必要がある。典型的数値として、Gt=20〜60nmであるので、Gs=70〜120nmである。このようなギャップ長の形成は、主磁極を形成後、例えばアルミナ膜をスパッタ法で形成し、その後、例えばイオンミリングでエッチングすることにより実現可能である。スパッタ方法とイオンミリングの入射角度（例えば45〜60度）を選ぶことにより、膜厚の制御性よくギャップ膜を形成できるばかりでなく、逆台形化した主磁極に沿うようにギャップ膜を形成することもできる。もちろん上面の平坦化のためには、ケミカルメカニカルエッチング（CMP）等を利用することも可能である。
【０００８】
また、磁界強度の減少を抑制するためには、トレーリングサイドシールドの主磁極に隣接する部分の浮上面からの厚さGdは、主磁極のスロートハイト以下であることが必要である。スロートハイトとは、図10に示すように、浮上面から、主磁極のトラック幅部分の幅が広がる部分（フレアポイント）までの長さを指す。典型的数値として、スロートハイトは100〜300nmであるので、Gdは、50〜250nmである。このような厚みを形成するためには、フレームめっき法を用いればよい。これは、ステッパを用いてレジストフレームを形成した場所にめっきをするので、高精度な位置決め、すなわちトレーリングサイドシールドの浮上面からの厚みの高精度化が可能だからである。めっき材料としては、軟磁性体であればよい。例えば、典型的材料として、パーマロイ（NiFe）が利用可能である。もちろん他の磁性材料、例えばCoFeCu，NiFeCr，NiFeCo等であっても問題はない。
【０００９】
浮上面からのトレーリングサイドシールドの厚みが薄いと浮上面加工の際に、浮上面からトレーリングサイドシールドが剥離する可能性がある。そこで、主磁極に隣接する部分の厚みは、上述のような寸法とし、主磁極から離れた部分の厚みを厚くすることで、剥離を抑えることが可能となる。
【００１０】
もう一つの磁界強度の減少を抑える方法は、主磁極のサイド側に接するトレーリングサイドシールドの厚みをトレーリング側に隣接する厚みよりも薄くすることである。この場合は、トレーリング側に隣接するトレーリングサイドシールドの厚みはスロートハイトよりも厚くてもよい。
【００１１】
さらに磁界強度を高めることに関しては、主磁極のリーディング側に、浮上面にかけてテーパーを設け、浮上面に向かって主磁極の厚みを薄くしてゆくことが有効である。この効果により、記録磁界強度を、テーパーがない場合と比較して、3割程度強くすることが可能である。
【００１２】
トレーリングサイドシールドは、補助磁極に磁気的に接続されていることが望ましい。しかし、トレーリングサイドシールドの大きさが、主磁極よりも十分に大きく、例えば、浮上面に露出した部分の面積比で、100倍以上あれば、トレーリングサイドシールドが補助磁極に磁気的に接続されていなくてもよい。これは、トレーリングサイドシールドから直接、媒体側に磁界が通ってゆくからである。トレーリングサイドシールドの補助磁極への接続方法については、トレーリングサイドシールド自身が直接補助磁極に接続されていても、あるいは、別の磁性体からなる接続磁極を介して、補助磁極に接続されていても良い。例えば、トレーリングサイドシールドが主磁極と補助磁極の間に配置してあれば、トレーリングサイドシールドと補助磁極を直接接続することが可能である。トレーリングサイドシールドが、主磁極と補助磁極の間にない場合は、接続磁極を使用する必要がある。このとき、接続磁極は、軟磁性体からなることが望ましく、例えばパーマロイが適用可能であるが、もちろん他の軟磁性体でもよい。さらに、シールドの磁区制御の目的で、トレーリングサイドシールドが磁性層と非磁性層の多層膜であってもよい。これは、めっき条件を変えて、磁性膜の組成を変える方法や、磁性めっきと非磁性めっきを交互に行うことにより、容易に達成できる。前者のめっき条件を変えて、めっき膜の組成を変えることができる例としては、CoFeCuがある。後者の、磁性めっき膜と非磁性めっき膜の積層膜としては、例えばパーマロイとCrの積層膜の形成が可能である。
【００１３】
また、前記磁気ヘッドの製造方法としては、実績のあるスパッタ法とイオンミリングの組み合わせを用いることができる。まず、主磁極上に、例えばアルミナをスパッタで形成する工程と、アルミナをイオンミリングでエッチングする工程と、その上にめっき下地膜を形成する工程と、レジストパターンを形成する工程と、磁性膜をめっきする工程と、レジストパターン、めっき下地膜及びめっき膜の不要部を除去する工程を順次行い、トレーリングサイドシールドを形成する。その他、ギャップの形成方法としては、プラズマCVDを用いて形成することもできる。この場合、ギャップ膜は、Si，SiON，SiC，SiO2，Si3N4，ダイアモンドライクカーボン等の膜を用いることが可能である。
【００１４】
主磁極にフレアポイントがある構造において、主磁極のサイドにギャップ膜を形成することにより、浮上面からのシールドのサイド側の厚みは、主磁極に隣接する部分で薄くすることができる。
【００１５】
磁気ディスク装置では、ディスクの内周と外周にアクセスするためにスキュー角があるため、特に垂直記録では、主磁極形状に依存したサイドライトの問題が発生する。この対策のためには、主磁極の幅に関して、トレーリング側が広く、リーディング側が狭い形状、すなわち逆台形形状にすることが望ましい。もちろんスキューのないハードディスクドライブであれば、この逆台形形状にする必要はない。
【発明の効果】
【００１６】
主磁極に隣接してトレーリングサイドシールドを設け、主磁極のトレーリング側のギャップ間隔(Gt)とサイド側のギャップ間隔(Gs)を、Gt＜Gsとすることで、記録磁界勾配を向上させながら、トラック幅方向の記録磁界分布を改善し、媒体に書き込まれる実効トラック幅の広がりを抑制できる。また、トレーリングサイドシールドの浮上面からの厚み(Gd)をスロートハイト以下、またはGdの主磁極のサイド側よりをトレーリング側よりも薄くすることによって、記録磁界強度を保つことが可能となる。また、トレーリングサイドシールドの厚み（Gd）を主磁極近傍のみ上述の厚みとし、主磁極から離れた部分を厚くすることで、浮上面加工時のトレーリングサイドシールドの剥離を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。理解を容易にするため、以下の図において同様の機能部分には同じ符号を付して説明する。
【００１８】
図1は、磁気記録再生装置の概念の概略図である。磁気記録再生装置は、モータによって回転駆動される磁気ディスク1上に、アーム2の先端に固定された磁気ヘッド3によって磁化信号の記録、再生を行う。アーム2は、アクチュエータ５によってディスク半径方向に駆動され、記録あるいは再生されるトラック上に位置決めされる。磁気ヘッド3を駆動する記録信号あるいは磁気ヘッドから送出される再生信号は信号処理回路24によって処理される。
【００１９】
図2に、アーム2を振ることによって、磁気ヘッド3を磁気ディスク1上で動かしたときの概略図を示す。このとき、図に示すようにスキュー角が発生する。スキュー角の範囲は±20°程度である。
【００２０】
図3に、垂直記録用磁気ヘッドと磁気ディスクとの関係の概略図を示す。図4は、垂直記録の概略図を示す図である。磁気ヘッドは記録ヘッドと再生ヘッドからなる。記録ヘッドは磁気ディスク１の記録層に記録するための磁界を発生するヘッドであり、主磁極12、補助磁極11、及び主磁極と補助磁極が作る磁気回路に鎖交する薄膜コイル9を備える単磁極ヘッドである。再生ヘッドは磁気ディスク1の記録層に書き込まれた情報を読み取るためのヘッドであり、一対の再生シールドに挟まれたGMR素子等の再生素子を備える。記録ヘッドの主磁極12からでた磁界は磁気ディスク1の記録層、軟磁性裏打ち層を通り、補助磁極11に入る磁気回路を形成し、記録層に磁化パターン4を記録する。このとき、ディスク回転方向との関係から、主磁極12が磁気ディスクのある点から最後に離れる部分即ち主磁極の上面(トレーリング側)及び側面の形状が磁化パターンの形状に大きな影響を及ぼす。
【００２１】
図5に、従来の垂直ヘッドを用いた場合の媒体にかかれた実効トラック幅とヘッドの幾何学的トラック幅の関係を示す。オーバーライトは30dB以上必要なことから、図から明らかなように、幾何学的トラック幅よりも、媒体に書かれる実効トラック幅が広くなっていることが分かる。
【００２２】
図6は、本発明による記録再生複合ヘッドの例を示す模式図である。この記録再生複合ヘッドは、記録ヘッドとして主磁極12と補助磁極11を有する単磁極ヘッドを備え、再生ヘッドには一対の再生シールド(下部シールド16及び上部シールド17)で挟んだ磁気抵抗効果素子15を備える。再生素子15には、巨大磁気抵抗効果（GMR）素子、さらに再生出力が大きいトンネル型巨大磁気抵抗効果（TMR）素子、膜面に垂直に電流を流すCPP型GMR素子等を用いることができる。
【００２３】
記録ヘッドには、実効トラック幅と幾何学的トラック幅の乖離を抑制するために主磁極のトラック幅方向及びトレーリング方向側に配置されたトレーリングサイドシールド13を設けた。記録ヘッドから磁気ディスクの磁気記録層に印加されるトラック幅方向の磁界分布を改善するためには、主磁極12のトレーリング側の端部とトレーリングサイドシールド13とのトラック幅方向の間隔（Gs）が重要であり、磁界勾配を急峻化するためには、主磁極12とトレーリングサイドシールド13とのトレーリング方向の間隔（Gt）を制御することが重要である。
【００２４】
図6(a)には、主磁極12の浮上面形状が四角形で、トレーリングサイドシールド13の側面がリーディング側に向かって鉛直に立っている場合を示し、図6(b)には、主磁極12の浮上面形状が逆台形になっており、主磁極側面のテーパーに沿って、トレーリングサイドシールドが形成された例を示す。また図6（b）の例において、トレーリングサイドシールド13の主磁極12に面した側の側面形状は、図6(a)と同様に鉛直になっていてもよい。また、いずれの例においても、主磁極12のリーディング側がテーパー形状となり、主磁極12の膜厚が素子の高さ方向上方から浮上面に向かって薄くなっている。この主磁極12のテーパー構造によって、記録磁界強度を、テーパーがない場合に対して3割程度向上させることが可能となる。もちろん記録性能は、媒体の保磁力との兼ね合いであるので、媒体の保磁力が小さく、ヘッドの記録能力に問題がなければ、このテーパーがなくてもよい。
【００２５】
図7に、Gs=100nmのときの、記録磁界勾配とトレーリング側のギャップ間隔（Gt）との関係を示す。図から分かるようにGtが、20nm〜60nmの領域において、磁界勾配が十分に高くなっている。図8には、Gt=60nmのときの、主磁極のサイド側のギャップ間隔(Gs)と記録磁界強度との関係を示す。サイド側の間隔が、70nm以上のときに、磁界強度が、トレーリングサイドシールドがない場合と遜色なくなることが分かる。すなわち、サイド側のギャップ間隔は、トレーリング側のギャップ間隔より大きい（Gs＞Gt）ことが重要である。
【００２６】
図9には、Gt=60nmのとき、主磁極の端より、トラック幅方向に100nm離れたところでの磁界強度とサイド側のギャップ間隔(Gs)の関係を示す。Gsが40〜100nm程度のところで、磁界強度を低くすることができる。すなわち、媒体にかかれる実効トラック幅を狭くすることが可能となる。上述のように、我々は、Gtを20〜60nmとし、Gsを70〜100nm程度とすることで、磁界強度を保ち、磁界勾配を向上しつつ、サイドへの磁界の広がりを抑えることが可能となることを見出した。
【００２７】
図10に、主磁極12を上面から見たところを示す。浮上面から、トラック部の幅が広がる部分（フレアポイントと呼ばれる）までの長さをスロートハイトという。図11に、スロートハイトとトレーリングサイドシールド13を上面から見たところを示す。後述するが、記録磁界の減少を抑えるためには、図に示すように、トレーリングサイドシールド13の浮上面からの厚み（Gd）は、スロートハイト以下であることが重要である。しかし、浮上面からのトレーリングサイドシールド13の厚みが薄いと、浮上面加工の際に浮上面からトレーリングサイドシールド13が剥離する可能性がある。そこで、図11に示すように、主磁極12に隣接する部分の厚みをスロートハイト以下とし、主磁極12から離れた部分の厚みを厚くすることで、浮上面加工によるトレーリングサイドシールド13の剥離を抑えることが可能となる。
【００２８】
浮上面加工による剥離を防止するもう一つの方法は、トレーリングサイドシールド13の主磁極近傍は薄くし、よりトレーリング側に離れた部分の厚みを厚くする、即ちトレーリングサイドシールド13の膜厚方向の形状を変化させることである。図6(b)に示したトレーリングサイドシールド13は、そのように主磁極近傍は厚さが薄く、主磁極からトレーリング側に離れたところの厚みが厚くなっている。このような形状は、フレームめっきでトレーリングサイドシールド13を形成する場合、レジストフレームの形状を制御することで達成可能である。具体的には、レジストを露光時に、ステッパのフォーカス位置を変えることで達成できる。
【００２９】
例えば、ニコン（株）製ステッパであればプラスフォーカス位置に、（株）キャノン製ステッパであればマイナスフォーカスにすることで、図6(b)に示すトレーリングサイドシールド13の断面形状を形成できる。
【００３０】
図12に、トレーリングサイドシールドがない場合の記録磁界強度とスロートハイトとの関係を示す。スロートハイトが大きくなるとともに、記録磁界強度が減少するため、スロートハイトは、300nm以下が望ましい。図13には、例として、スロートハイトが150nmの時の記録磁界強度と浮上面からのトレーリングサイドシールドの厚み（Gd）との関係を示す。典型的な媒体の保持力が4000 Oeであることから、ヘッドから発生する磁界は8000 Oe程度必要とされ、この場合は、Gdは、スロートハイト以下である150nm以下が望ましいことが分かる。これは、主磁極にギャップを介して隣接するトレーリングサイドシールドの浮上面からの厚み（Gd）が大きく、主磁極のフレアポイントにトレーリングサイドシールドが近いと、磁界がフレア部分よりトレーリングサイドシールドに漏洩してしまうため、トレーリングサイドシールドの厚みは、図11に示すように、スロートハイト以下であることが必要である。上述のように、スロートハイトは、300nm以下であることが必要であるが、典型的には、100〜300nmであるので、典型的トレーリングサイドシールドの浮上面からの厚み（Gd）は、50〜250nmである。
【００３１】
別の記録磁界の減少を抑制する方法として、トレーリングサイドシールド13の厚みを主磁極のトレーリング側とサイド側で変化させる方法がある。トレーリングサイドシールド13の厚みをトレーリング側よりもサイド側で薄くすることで、主磁極による記録磁界の低下を抑えることが可能である。図14は、主磁極直上(トレーリング側)における浮上面からのトレーリングサイドシールド13の厚みを示す概略図である。また、図15は、主磁極のトラック方向の幅の中心を通ってトラック幅方向に引いた直線上における浮上面からのトレーリングサイドシールド13の厚みの変化を示す概略図である。図には、トレーリングサイドシールド13の、ギャップ膜直上でトラック幅方向に離れた部分における浮上面からの厚みGds、およびトレーリングサイドシールド13の、主磁極12のトラック方向の幅の中間位置での主磁極12のサイドに隣接した部分における浮上面からの厚みGdtを示した。図14に示すように、主磁極12のトレーリング側のギャップ膜直上の位置でトラック幅方向に引いた直線に沿ってトレーリングサイドシールド13の浮上面に垂直な断面をとったとき、トレーリングサイドシールド13の浮上面からの厚みは、主磁極から離れた部分の厚みGdsが主磁極12上の厚みGdより大きい。
【００３２】
図15の破線は、トレーリング側の厚みGdを示している。図16には、主磁極12のサイド側のトレーリングサイドシールド13の形状とギャップとの関係を示す。主磁極12にフレアポイントがあり、その側面に無機絶縁膜によってギャップ膜を形成すると、図16に示すようにギャップのフレアポイントは、浮上面に近づく。そのため、トレーリングサイドシールド13の主磁極側面での厚みGdtは、トレーリング側よりも薄くすることができる。この場合は、トレーリング側のトレーリングサイドシールド13の厚みは、スロートハイトよりも厚くてもよい。これは、サイド側の厚みが薄いために、主磁極からトレーリングサイドシールド13に漏れる磁界が減るためである。
【００３３】
図2に示したように、ハードディスクドライブでは、スキュー角があるため、記録ヘッドの主磁極浮上面形状を逆台形にする必要がある。図6(b)に示すように、逆台形となった主磁極に沿うように、トレーリングサイドシールド13を形成する方が、サイドへの書き込み防止の点で望ましい。
【００３４】
図17に、本発明による記録ヘッドの製造工程の該略図を示す。左側が、浮上面方向から見た図で、右側が浮上面からの素子高さ方向の断面図である。
【００３５】
無機絶縁膜上に逆台形形状の主磁極12を形成したところを（a)に示す。この主磁極の上に、Al2O3膜21をスパッタ法により形成したところを（b）に示す。ここでは、ギャップ膜用の材料として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。他の製膜方法としては、プラズマCVDを用いることもできる。この場合、ギャップ膜は、Si，SiON，SiC，SiO2，Si3N4，ダイアモンドライクカーボン等の膜を用いることが可能である。次にイオンミリングにて、(b)で形成したAl2O3膜をエッチングし、ギャップ膜22を形成したところを、図(c)に示す。ミリング角度は、45〜60度の範囲で行えばよく、図に示すように、主磁極のトレーリング側のギャップを薄く、サイド側を厚くし、主磁極のテーパーに沿わせる形状に加工することも容易である。
【００３６】
めっき用の下地膜（図には示していない）を製膜後、レジストフレームパターン23を形成したところを、図(d)に示す。めっき下地膜は、磁性膜でも、非磁性膜でもよいが、非磁性の場合は、ギャップ間隔の一部となるため、ギャップ間隔の中に含める必要がある。レジストパターンは、市販のノボラック樹脂ベースのレジストを用いて、i線ステッパで露光しても、市販のポリハイドロキシスチレンベースのレジストを用いて、KrFエキシマレーザーステッパを用いて露光してもよい。図では、レジストフレームの上部にテーパーを形成した。このようなレジスト形状を得るには、露光時にステッパのフォーカスを調整すればよい。例えば（株）ニコン製ステッパでは、プラスフォーカス側を用い、キャノン（株）製ステッパでは、マイナスフォーカス側を用いればよい。(d)で形成しためっき下地膜とレジストフレームを用いて、トレーリングサイドシールド13となる磁性膜をめっきしたところを図(e)に示す。(d)で形成したレジストフレーム形状のためにめっき上部、すなわちシールドとなる部分の上部（主磁極からトレーリング側に離れた部分）が厚くなる形状を得ることができ、浮上面加工時のトレーリングサイドシールド剥離を防止できる。磁性膜としては、通常用いられているパーマロイを用いればよい。もちろん、他の磁性膜、例えば、CoNiFe，FeNi，CoFeCu等でもよい。また、例えばCoFeCuを用いる場合は、そのめっき条件を変えることにより、Cuが多い非磁性層を作製することができるので、磁性層、非磁性層の多層膜を形成することが可能である。もちろん、磁性膜(NiFe)をめっき後、めっき槽を変えて、非磁性膜(Cr)をめっきする工程を繰り返す方法も適用可能である。非磁性層の膜厚は、1〜3nmで、磁性層の膜厚は、10〜50nmとして積層すればよい。(f)に、レジストフレーム、めっき下地膜及びめっき膜の不要部を除去し、主磁極12上にギャップ膜22してトレーリングサイドシールド13を形成したところを示す。ヘッドの最終形態では、浮上面加工により、トレーリングサイドシールド13が所望の厚みGdに加工される。
【００３７】
図18に、トレーリングサイドシールドを上述のように、多層膜で形成した場合の例を示す。非磁性層(Cr)20の膜厚は、1〜3nmで、磁性層(NiFe)19の膜厚は、10〜50nmとして積層した。このようにトレーリングサイドシールドを多層膜で形成することにより、磁区制御が可能になりノイズを抑制できる。
【００３８】
図19に、トレーリングサイドシールド13を、接続磁極18を介して、補助磁極11に接続した例を示す。トレーリングサイドシールドの作製方法は、図17に示す工程と同様である。接続磁極18の材料としては、軟磁性体がよく、例えばパーマロイが使用可能である。その他の軟磁性材料であっても、問題ない。
【００３９】
この垂直記録用磁気ヘッドを搭載することにより、トラック及び線密度を向上させることができ、面記録密度200 Gbit/in2の磁気記録再生装置を作製できた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】磁気記録再生装置の概念の概略図。
【図２】磁気記録再生装置動作時の概略図。
【図３】垂直記録用磁気ヘッドの概略図。
【図４】垂直記録の概略図。
【図５】媒体上の実効トラック幅とヘッドの幾何学的トラック幅を示す図。
【図６】本発明による垂直記録用磁気ヘッドの概略図。
【図７】記録磁界勾配と主磁極のトレーリング側のギャップ間隔の関係を示す図。
【図８】記録磁界と主磁極の側面側のギャップ間隔との関係を示す図。
【図９】主磁極の側面100nmの位置における磁界強度とサイド側のギャップ間隔の関係を示す図。
【図１０】主磁極の上面の概略図。
【図１１】スロートハイトとトレーリングサイドシールドの浮上面からの厚みを示す概略図。
【図１２】磁界強度とスロートハイトの関係を示す図。
【図１３】磁界強度とトレーリングサイドシールドの浮上面からの厚みの関係を示す図。
【図１４】主磁極直上における浮上面からのトレーリングサイドシールドの厚みを示す概略図。
【図１５】主磁極のサイド側における浮上面からのトレーリングサイドシールドの厚みの関係を示す概略図。
【図１６】主磁極とギャップ膜とトレーリングサイドシールド形状の関係を示す概略図。
【図１７】本発明によるトレーリングサイドシールド形成工程を示す概略図。
【図１８】多層膜を用いたトレーリングサイドシールドの概略図。
【図１９】トレーリングサイドシールドを接続磁極を介して補助磁極に接続した例の概略図。
【図２０】サイドシールを設けた垂直記録用ヘッドの概略図。
【符号の説明】
【００４１】
１…磁気ディスク、２…アーム、３…磁気ヘッド、４…磁化信号、５…巨大磁気抵抗効果(GMR)膜、９…導体コイル、11…補助磁極、12…主磁極、13…トレーリングサイドシールド、15…再生素子、16…下部シールド、17…上部シールド、18…接続磁極、19…磁性層、20…非磁性層、21…Al2O3膜、22…ギャップ膜、23…レジストフレームパターン 
【図１】
2005190518.tif 000003
【図２】
2005190518.tif 000004
【図３】
2005190518.tif 000005
【図４】
2005190518.tif 000006
【図５】
2005190518.tif 000007
【図６】
2005190518.tif 000008
【図７】
2005190518.tif 000009
【図８】
2005190518.tif 000010
【図９】
2005190518.tif 000011
【図１０】
2005190518.tif 000012
【図１１】
2005190518.tif 000013
【図１２】
2005190518.tif 000014
【図１３】
2005190518.tif 000015
【図１４】
2005190518.tif 000016
【図１５】
2005190518.tif 000017
【図１６】
2005190518.tif 000018
【図１７】
2005190518.tif 000019
【図１８】
2005190518.tif 000020
【図１９】
2005190518.tif 000021
【図２０】
2005190518.tif 000022