(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、１１３は、軟磁性膜１１１に対して、磁化容易軸方向のバイアス磁界Ｆｘを加える。【選択図】      図４
2005038535.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
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、前記軟磁性膜の片面に設けられている垂直磁気記録素子。
【請求項３】
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軟磁性膜の両面に設けられている垂直磁気記録素子。
【請求項４】
請求項１乃至３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５】
請求項４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、前記軟磁性膜と交換結合する垂直磁気記録素子。
【請求項６】
請求項４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、非磁性膜を含み、前記非磁性膜は前記硬磁性膜と前記軟磁性膜との間に設けられている垂直磁気記録素子。
【請求項７】
請求項４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、膜厚が５〜５０ｎｍの範囲である垂直磁気記録素子。
【請求項８】
請求項６に記載された垂直磁気記録素子であって、前記非磁性膜は、膜厚が０．５〜３０ｎｍの範囲である垂直磁気記録素子。
【請求項９】
請求項６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、保磁力が（５００〜５０００）×７９．６（Ａ／ｍ）の範囲である垂直磁気記録素子。
【請求項１０】
請求項１乃至３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、第１の強磁性膜と、第１の反強磁性膜とを含み、前記第１の強磁性膜及び前記第１の反強磁性膜は積層されている垂直磁気記録素子。
【請求項１１】
請求項１０に記載された垂直磁気記録素子であって、前記第１の強磁性膜及び前記第１の反強磁性膜の積層膜は、前記軟磁性膜に隣接して設けられている垂直磁気記録素子。
【請求項１２】
請求項１０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、第１の非磁性膜を含み、前記第１の非磁性膜は、前記第１の強磁性膜と、前記軟磁性膜との間に設けられている垂直磁気記録素子。
【請求項１３】
請求項１０に記載された垂直磁気記録素子であって、前記第１の反強磁性膜は、膜厚が３〜５０ｎｍの範囲である垂直磁気記録素子。
【請求項１４】
請求項１０に記載された垂直磁気記録素子であって、前記第１の強磁性膜は、膜厚が１〜２０ｎｍの範囲である垂直磁気記録素子。
【請求項１５】
請求項１１に記載された垂直磁気記録素子であって、前記第１の非磁性膜は、膜厚が０．５〜３０ｎｍの範囲である垂直磁気記録素子。
【請求項１６】
請求項１乃至３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、第２の反強磁性膜と、第２の強磁性膜と、第１のスペーサ膜と、第３の強磁性膜とを含んでおり、
前記第２の反強磁性膜及び前記第２の強磁性膜は積層され交換結合しており、
前記第１のスペーサ膜は、前記第２の強磁性膜と、前記第３の強磁性膜との間に設けられており、
前記第３の強磁性膜は、前記第１のスペーサ膜と前記軟磁性膜との間に設けられている
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、
前記磁気バイアス膜は、第２の反強磁性膜と、第２の強磁性膜と、第１のスペーサ膜と、第３の強磁性膜と、第２の非磁性膜とを含んでおり、
前記第２の反強磁性膜及び前記第２の強磁性膜は積層され交換結合しており、
前記第１のスペーサ膜は、前記第２の強磁性膜と、前記第３の強磁性膜との間に設けられており、
前記第２の非磁性膜は、前記第３の強磁性膜と前記軟磁性膜との間に設けられている
垂直磁気記録素子。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載された垂直磁気記録素子であって、前記第２の強磁性膜の磁化方向と、前記第３の強磁性膜の磁化方向とは、互いに反平行である垂直磁気記録素子。
【請求項１９】
請求項１６または１７に記載された垂直磁気記録素子であって、前記第２の強磁性膜の磁化と第３の強磁性膜の磁化が、互いに反強磁性的結合を有している垂直磁気記録素子。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載された垂直磁気記録素子であって、前記第２の強磁性膜の磁気膜厚Ｍt2と、前記第３の強磁性膜の磁気膜厚Ｍt3とは互いに異なり、
｜Ｍt2−Ｍt3｜＝5〜100(T・nm)
の範囲である垂直磁気記録素子。
【請求項２１】
請求項１６または１７に記載された垂直磁気記録素子であって、前記第２の強磁性膜の磁化方向と、前記第３の強磁性膜の磁化方向とは、互いに平行である垂直磁気記録素子。
【請求項２２】
請求項１６または１７に記載された垂直磁気記録素子であって、前記第２の強磁性膜の磁化と第３の強磁性膜の磁化が、互いに強磁性的結合を有している垂直磁気記録素子。
【請求項２３】
請求項２１または２２に記載された垂直磁気記録素子であって、前記第２の強磁性膜の磁気膜厚Ｍt2と、前記第３の強磁性膜の磁気膜厚Ｍt3が、５〜１００(T・nm)の範囲である垂直磁気記録素子。
【請求項２４】
請求項１６または１７に記載された垂直磁気記録素子であって、前記第２の反強磁性膜は、膜厚が３〜５０ｎｍの範囲である垂直磁気記録素子。
【請求項２５】
請求項１６または１７に記載された垂直磁気記録素子であって、前記第１のスペーサー膜は、膜厚が２ｎｍ以下である垂直磁気記録素子。
【請求項２６】
請求項１７に記載された垂直磁気記録素子であって、前記第２の非磁性膜の膜厚が０．５〜１０ｎｍの範囲である垂直磁気記録素子。
【請求項２７】
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、硬磁性膜を含んでおり、
前記硬磁性膜は、前記軟磁性膜の両側端側に配置されている垂直磁気記録素子。
【請求項２８】
請求項２７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、膜厚が前記軟磁性膜の膜厚の２分の１以下であり、
前記軟磁性膜と前記第１の強磁性膜との間隔が０〜５０ｎｍの範囲である
垂直磁気記録素子。
【請求項２９】
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２８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３０】
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２９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３１】
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３０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、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同時に、高飽和磁束密度を有する材料を使用し、記録能力を向上なければならない。垂直磁気記録方式においても、記録分解能を向上させるため、媒体を高保磁力化しなければならない。一方、記録ヘッドのオーバーライト特性を確保するためには、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】
しかしながら、このような材料を磁極に用いることにより、記録能力の向上は図れるが、垂直磁気記録用ヘッドにおいては、記録時以外に記録磁極によって記録された信号が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】
垂直磁気記録用ヘッドの軟磁性膜は、磁気異方性をヘッドのトランスバース方向に向け、磁化回転モードにより磁束を出している。つまり、媒体方向の残留磁化をできるだけ小さくすることにより、記録動作をしていない時に余分な残留磁束を出さないようにしている。
【０００５】
しかし、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媒体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ものと考えられる。
【０００６】
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ある。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が公知例としてあるが、軟磁性膜との距離が長く、垂直記録用ヘッドにおけるポールイレーズを解消するためには十分でない。
【０００７】
以上より、垂直磁気記録方式においては、垂直媒体から生じている磁界の効果によって、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。
【０００８】
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っている。
【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】
【０００９】
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】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
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。
【発明の効果】
【００１２】
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から、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垂直磁気記録を与えることができる。
【００１３】
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おり、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、記録磁極膜に含まれる軟磁性膜は、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。
【００１４】
磁気バイアス膜は、軟磁性膜の片面に設けられていてもよいし、軟磁性膜の両面に設けられていてもよい。
本発明において、磁気バイアス膜は種々の態様をとることができる。その例を以下に示す。
【００１５】
１．第１の態様
まず、第１の態様として、磁気バイアス膜は、硬磁性膜を含むことができる。硬磁性膜は、軟磁性膜と交換結合するように、軟磁性膜に隣接させることができる。そして、交換結合によって生じる磁界によって、軟磁性膜にバイアス磁界を加える。これとは異なって、非磁性膜を含み、非磁性膜を、硬磁性膜と軟磁性膜との間に設ける構造であってもよい。この場合は、硬磁性膜の生じる静磁界を、非磁性膜を介して、軟磁性膜に印加することになる。硬磁性膜は、膜厚が５〜５０ｎｍの範囲であることが好ましい。また、非磁性膜を用いる場合、非磁性膜の膜厚が0.5〜３０ｎｍの範囲であることが好ましい。硬磁性膜は、保磁力が（500〜5000）×79.6(A/m)の範囲であることが好ましい。
【００１６】
２．第２の態様
第２の態様として、磁気バイアス膜は、第１の強磁性膜と、第１の反強磁性膜とを含んでいてもよい。第１の強磁性膜及び第１の反強磁性膜は、積層され交換結合させる。この態様の場合は、交換結合によって生じる磁界によって、軟磁性膜にバイアス磁界を加えることになる。交換結合によって生じる磁界の利用態様としては、次の２つがある。
【００１７】
１つの構造では、第１の強磁性膜及び第１の反強磁性膜の積層膜は、軟磁性膜に隣接して設けられる。この構造の場合は、第１の強磁性膜及び第１の反強磁性膜の交換結合によって生じた磁界により、軟磁性膜が、直接的に磁化されることになる。
【００１８】
もう１つの構造では、磁気バイアス膜は第１の非磁性膜を含んでいる。第１の非磁性膜は、第１の強磁性膜及び第１の反強磁性膜の積層膜と、軟磁性膜との間に設けられる。この構造の場合は、第１の強磁性膜及び第１の反強磁性膜の交換結合によって生じる磁界が、非磁性膜を介して、軟磁性膜に印加されることになる。
【００１９】
第２の態様において、第１の反強磁性膜は膜厚が３〜５０ｎｍの範囲、第１の強磁性膜は膜厚が１〜２０ｎｍの範囲、第１の非磁性膜は膜厚が0.5〜３０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００２０】
３．第３の態様、
第３の態様では、磁気バイアス膜は、第２の反強磁性膜と、第２の強磁性膜と、第１のスペーサ膜と、第３の強磁性膜とを含んでいる。
【００２１】
第２の反強磁性膜及び第２の強磁性膜は積層され交換結合されている。第１のスペーサ膜は、第２の反強磁性膜及び第２の強磁性膜による積層膜と、前記第３の強磁性膜との間に設けられている。前記第３の強磁性膜は、前記第１のスペーサ膜と前記軟磁性膜との間に設けられている。
【００２２】
この構造の場合は、第２の強磁性膜及び第２の反強磁性膜の交換結合によって生じた磁界が、第１のスペーサ膜を介して、第３の強磁性膜に印加され、第３の強磁性膜から軟磁性膜に対して、直接的にバイアス磁界が印加されることになる。
【００２３】
第３の態様におけるもう１つの構造では、磁気バイアス膜は、第２の反強磁性膜と、第２の強磁性膜と、第１のスペーサ膜と、第３の強磁性膜と、第２の非磁性膜とを含んでいる。第２の反強磁性膜及び第２の強磁性膜は積層され交換結合させる。第１のスペーサ膜は、第２の強磁性膜と、第３の強磁性膜との間に設けられる。第２の非磁性膜は、第３の強磁性膜と軟磁性膜との間に設けられている。
【００２４】
この構造の場合は、第２の強磁性膜及び第２の反強磁性膜の交換結合によって生じた磁界が、第１のスペーサ膜を介して、第３の強磁性膜に印加され、第２の強磁性膜および第３の強磁性膜から軟磁性膜に対して、第２の非磁性膜を介して、バイアス磁界が印加されることになる。
【００２５】
第３の態様において、第２の強磁性膜の磁化方向と、第３の強磁性膜の磁化方向とは、互いに反平行であり、第２の反強磁性膜は、膜厚が３〜５０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００２６】
また、第２の強磁性膜の磁気膜厚Ｍｔ２と、第３の強磁性膜の磁気膜厚Ｍｔ３とは、同じ大きさではなく
│Ｍｔ２―Ｍｔ３│＝5〜100(T-nm)
の範囲にあることが好ましい。
【００２７】
更に、第１のスペーサー膜は、膜厚が２ｎｍ以下、第２の非磁性膜の膜厚が0.5〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００２８】
４．第４の態様
第４の態様は、第３の態様と同様に、磁気バイアス膜は、第２の反強磁性膜と、第２の強磁性膜と、第１のスペーサ膜と、第３の強磁性膜とを含んでいるが、第２の強磁性膜の磁化方向と第３の強磁性膜の磁化方向はお互い平行となっている。
【００２９】
また、第４の態様におけるもう１つの構造では、磁気バイアス膜は、第２の反強磁性膜と、第２の強磁性膜と、第１のスペーサ膜と、第３の強磁性膜と、第２の非磁性膜を含んでいる。第２の反強磁性膜および第２の強磁性膜は積層され交換結合させる。第１のスペーサ膜は、第２の強磁性膜と第３の強磁性膜との間に設けられる。第２の非磁性膜は、第３の強磁性膜と軟磁性膜の間に設けられている。
【００３０】
第４の態様では、第２の強磁性膜の磁気膜厚と第３の強磁性膜の磁気膜厚は各々５〜１００(T・nm)の範囲であることが好ましい。また、第２の反強磁性膜は、膜厚が0.5〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００３１】
更に、第１のスペーサ膜は、膜厚が２ｎｍ以下、第２の非磁性膜の膜厚は0.5〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００３２】
５．第５の態様
第５の態様では、磁気バイアス膜は、硬磁性膜を含んでおり、硬磁性膜は、軟磁性膜の両側端側に配置されている。軟磁性膜には、両側端側に配置された硬磁性膜から、磁化容易軸方向のバイアス磁界が印加される。
【００３３】
硬磁性膜は、膜厚が軟磁性膜の膜厚の２分の１以下であり、軟磁性膜と硬磁性膜との間隔が０〜５０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００３４】
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。
【００３５】
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】
【００３６】
図１は本発明に係る垂直磁気記録素子の平面図、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。
【００３７】
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。
【００３８】
記録素子部１は、記録磁極膜１１と、補助磁極膜１２と、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、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。
【００３９】
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、広く拡がるヨーク膜１３に集められる。
【００４０】
コイル膜１４は、補助磁極膜１２とヨーク膜１３との間において、連結部１５の周りを渦巻き状の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、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。
【００４１】
本発明において、記録磁極膜１１は、軟磁性膜１１１と、磁気バイアス膜とを含んでおり、磁気バイアス膜の構造によって、第１の態様〜第４の態様をとり得ることは既に述べたとおりである。以下、第１の態様〜第４の態様にわけて、その例を以下に示す。
【００４２】
１．第１の態様
図４は、第１の態様に係る記録磁極膜１１の拡大断面図である。図示された記録磁極膜１１は、軟磁性膜１１１と、硬磁性膜１１２と、第１の非磁性膜１１３とを含む。硬磁性膜１１２及び第１の非磁性膜１１３は軟磁性膜１１１の下面側に隣接させてある。軟磁性膜１１１は、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。
【００４３】
図５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、垂直記録磁界の方向に磁化困難軸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、本来であれば、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。
【００４４】
このため、従来は、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。
【００４５】
磁気バイアス膜は、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。磁気バイアス膜は、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る。図４に図示された記録磁極膜１１において、磁気バイアス膜は、硬磁性膜１１２と、第１の非磁性膜１１３とを含み、第１の非磁性膜１１３は、硬磁性膜１１２と軟磁性膜１１１との間に配置されている。この構造によれば、硬磁性膜１１２の生じる静磁界Ｆ１を、第１の非磁性膜１１３を介して、軟磁性膜１１１に印加し、軟磁性膜１１１を、静磁界Ｆ１と反平行となる方向Ｆｘに磁化することになる。硬磁性膜１１２は、一例であるが、CoCrPt等によって構成することができ、また、第１の非磁性膜１１３はＣｒ、Ｔａ、ＴｉＷ等によって構成することができる。
【００４６】
硬磁性膜１１２は、膜厚が５〜５０ｎｍの範囲であることが好ましい。また、第１の非磁性膜１１３を用いる場合、第１の非磁性膜１１３の膜厚が0.5〜３０ｎｍの範囲であることが好ましい。硬磁性膜１１２は、保磁力が（500〜5000）×79.6(A/m)の範囲であることが好ましい。
【００４７】
図６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。垂直磁気記録素子では、記録磁極膜１１は、軟磁性膜１１１を含んでおり、軟磁性膜１１１は、垂直記録磁界の方向に磁化困難軸Ｙを有し、垂直記録磁界の方向と直交する方向に磁化容易軸Ｘを有しているから、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、磁化容易軸Ｘの方向から磁化困難軸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に垂直磁界を与えることができる。
【００４８】
図示された垂直磁気記録媒体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、ヨーク膜１３によって吸収される。
【００４９】
本発明に係る垂直磁気記録素子において、記録磁極膜１１は、磁気バイアス膜を含んでおり、磁気バイアス膜は、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る。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Ｘの方向に、安定に磁化されることになる。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。
【００５０】
図４に図示された記録磁極膜１１において、磁気バイアス膜は、硬磁性膜１１２と、第１の非磁性膜１１３とを含み、第１の非磁性膜１１３は、硬磁性膜１１２と軟磁性膜１１１との間に配置されているので、硬磁性膜１１２の磁化Ｍ１によって生じる静磁界Ｆ１を、軟磁性膜１１１に印加する。軟磁性膜１１１には、硬磁性膜１１２の磁化Ｍ１の方向とは反平行となるＦｘ方向にバイアス磁場が印加される。
【００５１】
図７は記録磁極膜１１の別の膜構造を示す図である。図において、図４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１の非磁性膜１１３及び硬磁性膜１１２の積層膜を、軟磁性膜１１１の上面側に隣接させてある。
【００５２】
図８は記録磁極膜１１の更に別の膜構造を示す図である。図において、図４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１の非磁性膜１１３及び硬磁性膜１１２の積層膜を、軟磁性膜１１１の下面側及び上面側の２箇所に隣接させてある。
【００５３】
図９は記録磁極膜１１の更に別の膜構造を示す図である。図において、図４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、硬磁性膜１１２は、軟磁性膜１１１と交換結合するように、軟磁性膜１１１に隣接させてある。そして、交換結合によって生じる交換結合磁界Ｆ１によって、軟磁性膜１１１に、硬磁性膜１１２の磁化Ｍ１の方向と平行となるＦｘ方向にバイアス磁場が印加される。
【００５４】
図１０は第１の態様に入る垂直磁気記録素子の記録磁極膜１１の構造を示す図である。図において、図９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、硬磁性膜１１２を、軟磁性膜１１１の上面と隣接させ、交換結合させてある。そして、交換結合によって生じる交換結合磁界Ｆ１によって、軟磁性膜１１１に、硬磁性膜１１２の磁化Ｍ１の方向と平行となるＦｘ方向にバイアス磁場が印加される。
【００５５】
図１１は第１の態様に入る垂直磁気記録素子の記録磁極膜１１の構造を示す図である。図において、図９、図１０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、硬磁性膜１１２を、軟磁性膜１１１の下面側及び上面側の２箇所に隣接させ、２箇所で交換結合を生じさせてある。したがって、軟磁性膜１１１は、下面側の交換結合による交換結合磁界Ｆ１１と上面側の交換結合による交換結合磁界Ｆ１２によって、上下から、Ｆｘ1及びＦｘ２方向にバイアス磁場が印加される。
【００５６】
２．第２の態様
図１２〜図１７は第２の態様に係る垂直記録素子の記録磁極膜の構造を示す端面図である。まず、図１２に示す実施例では、磁気バイアス膜は、第１の非磁性膜１１３を含んでいる。第１の非磁性膜１１３は、第１の強磁性膜１１２及び第１の反強磁性膜１１４の積層膜と、軟磁性膜１１１との間に設けられる。この構造の場合は、第１の強磁性膜１１２及び第１の反強磁性膜１１４の交換結合によって生じる交換結合磁界Ｈｅｘ１により、強磁性膜１１２は硬磁性膜のように振舞う。そして、強磁性膜１１２の磁化Ｍ１によって生じる静磁界Ｆ１が、軟磁性膜１１１に印加される。軟磁性膜１１１は、磁化Ｍ１の方向とは反平行となるＦｘ方向にバイアス磁場が印加される。
【００５７】
図１３に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の上面側に設けられている。この構造の場合も、第１の強磁性膜１１２及び第１の反強磁性膜１１４の交換結合によって生じる交換結合磁界Ｈｅｘ１により、強磁性膜１１２は硬磁性膜のように振舞う。そして、強磁性膜１１２の磁化Ｍ１によって生じる静磁界Ｆ１が、軟磁性膜１１１に印加される。軟磁性膜１１１は、磁化Ｍ１の方向とは反平行となるＦｘ方向にバイアス磁場が印加される。
【００５８】
図１４に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の下面側及び上面側に設けられている。この構造の場合は、軟磁性膜１１１の下面側に備えられた第１の強磁性膜１１２及び第１の反強磁性膜１１４の交換結合によって生じる交換結合磁界Ｈｅｘ11により、強磁性膜１１２は硬磁性膜のように振舞う。そして、強磁性膜１１２の磁化Ｍ１１によって生じる静磁界Ｆ１１が、軟磁性膜１１１に印加される。軟磁性膜１１１は、磁化Ｍ１１の方向とは反平行となるＦｘ１方向にバイアス磁場が印加される。また、軟磁性膜１１１の上面側に備えられた第１の強磁性膜１１２及び第１の反強磁性膜１１４の交換結合によって生じる交換結合磁界Ｈｅｘ12により、強磁性膜１１２は硬磁性膜のように振舞う。そして、強磁性膜１１２の磁化Ｍ１２によって生じる静磁界Ｆ１２が、軟磁性膜１１１に印加される。軟磁性膜１１１は、磁化Ｍ１２の方向とは反平行となるＦｘ２方向にバイアス磁場が印加される。
【００５９】
図１５に示す実施例では、第１の強磁性膜１１２及び第１の反強磁性膜１１４の積層膜は、軟磁性膜１１１に隣接して設けられる。この構造の場合は、第１の強磁性膜１１２及び第１の反強磁性膜１１４の交換結合によって生じた交換結合磁界Ｆ１により、軟磁性膜１１１は、強磁性膜１１２の磁化Ｍ１と平行となるＦｘ方向にバイアス磁場が印加される。
【００６０】
図１６に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の上面側に設けられている。この構造の場合も、第１の強磁性膜１１２及び第１の反強磁性膜１１４の交換結合によって生じる交換結合磁界Ｆ１により、軟磁性膜１１１は、強磁性膜１１２の磁化Ｍ１の方向と平行となるＦｘ方向にバイアス磁場が印加される。
【００６１】
図１７に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の下面側及び上面側に設けられている。この構造の場合は、軟磁性膜１１１は、軟磁性膜１１１の下面側に備えられた第１の強磁性膜１１２及び第１の反強磁性膜１１４の交換結合によって生じる交換結合磁界Ｆ１１により、強磁性膜１１２の磁化Ｍ１１の方向と平行となるＦｘ１方向にバイアス磁場が印加されるとともに、軟磁性膜１１１の上面側に備えられた第１の強磁性膜１１２及び第１の反強磁性膜１１４の交換結合によって生じる交換結合磁界Ｆ１２により、強磁性膜１１２の磁化Ｍ１２の方向と平行となるＦｘ２方向にバイアス磁場が印加される。
【００６２】
第２の態様において、第１の反強磁性膜１１４は膜厚が３〜５０ｎｍの範囲、第１の強磁性膜１１２は膜厚が１〜２０ｎｍの範囲、第１の非磁性膜１１３は膜厚が0.5〜３０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００６３】
第１の反強磁性膜１１４は、NiMn、IrMn、PtMn、NiO、α-Fe2O3等によって構成できる。第１の強磁性膜１１２はNiFe、CoFe、CoNiFe等によって構成できる。
【００６４】
３．第３の態様
図１８〜図２３は第３の態様に係る垂直記録素子の記録磁極膜の構造を示す端面図である。まず、図１８に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の下面側に設けられている。磁気バイアス膜は、第２の反強磁性膜１１５と、第２の強磁性膜１１６と、第１のスペーサ膜１１７と、第３の強磁性膜１１８と、第２の非磁性膜１１９とを含んでいる。第２の反強磁性膜１１５及び第２の強磁性膜１１６は積層され交換結合させてある。第１のスペーサ膜１１７は、第２の反強磁性膜１１５及び第２の強磁性膜１１６による積層膜と、第３の強磁性膜１１８との間に設けられる。第２の非磁性膜１１９は、第３の強磁性膜１１８と軟磁性膜１１１との間に設けられている。
【００６５】
一般に、強磁性層とＲｕ、Ｒｈ、Ｃｕなどの非磁性金属層を多層化した場合、非磁性金属層の層厚により強磁性層間の相互作用が強磁性的（磁化が平行）、あるいは反強磁性的（磁化が反平行）に結合するという現象が知られている。特に反強磁性的に結合する場合は非常に大きな結合力が得られる。
【００６６】
この構造の場合は、第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は第１のスペーサ膜１１７を介して、互いの磁化が反強磁性的に結合し、互いの磁化方向が反平行になっている。
一方、第２の強磁性膜１１６と第２の反強磁性膜１１５は、互いの交換結合磁界Ｈｅｘ２により、交換結合しているため、スペーサ膜１１７を介して反強磁性的に結合している第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は硬磁性膜のように振る舞う。第２の強磁性膜１１６の磁化と第３の強磁性膜１１８の磁化が同じ大きさにならないように設定することで、第２の強磁性膜１１６の磁化Ｍ２と第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３の差分
(│Ｍ２-Ｍ３│)によって生じる磁化△Ｍにより、軟磁性膜１１１にＦｘ方向のバイアス磁揚が印加される。このような構造にすることにより、軟磁性膜１１１に、より安定なバイアス磁場を印加することができる。
【００６７】
次に、図１９に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の上面に設けられている。この構造の場合も、第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は第１のスペーサ膜１１７を介して、互いの磁化が反強磁性的に結合し、互いの磁化方向が反平行になっている。一方、第２の強磁性膜１１６と第２の反強磁性膜１１５は互いの交換結合磁界Ｈｅｘ２により交換結合しているため、スペーサ膜１１７を介して反強磁性的に結合している第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は硬磁性膜のように振る舞う。第２の強磁性膜１１６の磁化と第３の強磁性膜１１８の磁化が同じ大きさにならないように設定することで、第２の強磁性膜１１６の磁化Ｍ２と第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３の差分(│Ｍ２-Ｍ３│)によって生じる磁化△Ｍにより、軟磁性膜１１１にＦｘ方向のバイアス磁場が印加される。
【００６８】
図２０に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の下面側及び上面側に設けられている。この構造の揚合は、軟磁性膜１１１の下面側に備えられた第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は第１のスペーサ膜１１７を介して、互いの磁化が反強磁性的に結合し、互いの磁化方向が反平行になっている。一方、第２の強磁性膜１１６と第２の反強磁性膜１１５は互いの交換結合磁界Ｈｅｘ２1により交換結合しているため、スペーサ膜１１７を介して反強磁性的に結合している第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は硬磁性膜のように振る舞う。第２の強磁性膜１１６の磁化と第３の強磁性膜１１８の磁化が同じ大きさにならないように設定することで、第２の強磁性膜１１６の磁化Ｍ２１と第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３１の差分(│Ｍ２-Ｍ３│)によって生じる磁化△Ｍ１により、軟磁性膜１１１にＦｘ１方向のバイアス磁場が印加される。それとともに、軟磁性膜１１１の上両側に備えられた第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は第１のスペーサ膜１１７を介して、互いの磁化が反強磁性的に結合し、互いの磁化方向が反平行になっている。一方、第２の強磁性膜１１６と第２の反強磁性膜１１５は互いの交換結合磁界Ｈｅｘ22により交換結合しているため、スペーサ膜１１７を介して反強磁性的に結合している第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は硬磁性膜のように振る舞う。第２の強磁性膜１１６の磁化と第３の強磁性膜１１８の磁化が同じ大きさにならないように設定することで、第２の強磁性膜１１６の磁化Ｍ２２と第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３２の差分
(│Ｍ２２-Ｍ３２│)によって生じる磁化△Ｍ２により、軟磁性膜１１１にＦｘ２方向のバイアス磁場が印加される。
【００６９】
図２１に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の下面側に設けられている。磁気バイアス膜は、第２の反強磁性膜１１５と、第２の強磁性膜１１６と、第１のスペーサ膜１１７と、第３の強磁性膜１１８とを含んでいる。第２の反強磁性膜１１５及び第２の強磁性膜１１６は積層され交換結合させてある。第１のスペーサ膜１１７は、第２の反強磁性膜１１５及び第２の強磁性膜１１６による積層膜と、第３の強磁性膜１１８との間に設けられる。第３の強磁性膜１１８は軟磁性膜１１１に直接に隣接する。
【００７０】
この構造の場合は、第３の強磁性膜１１８と軟磁性膜１１１が隣接していることにより、これらの膜が強磁性的に結合している。このため、第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３と同じ向きであるＦｘ方向のバイアス磁場が軟磁性膜に印加される。
【００７１】
次に、図２２に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の上面側に設けられている。この構造の揚合も、第３の強磁性膜１１８と軟磁性膜１１１が隣接していることにより、これらの膜が強磁性的に結合している。このため、第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３と同じ向きであるＦｘ方向のバィアス磁場が軟磁性膜１１１に印加される。
【００７２】
図２３に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の下面側及び上面側に設けられている。このため、下面側には第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３１と同じ向きであるＦｘ１方向のバイアス磁場が軟磁性膜に印加され、上面側には第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３２と同じ向きであるＦｘ２方向のバイアス磁場が軟磁性膜に印加される。
【００７３】
第３の態様において、第２の反強磁性膜１１５は、膜厚が３〜５０ｎｍの範囲であることが好ましい。また、第２の強磁性膜１１６の磁気膜厚Ｍｔ２と、第３の強磁性膜１１８の磁気膜厚Ｍｔ３（図１８参照）とは、同じ大きさでなく
│Ｍｔ２-Ｍｔ３│＝5〜100(T・nm)
を満たしていることが好ましい。第１のスペーサー膜は、膜厚が２ｎｍ以下、できれば１ｎｍ以下が好ましい。第２の非磁性膜１１９の膜厚が0.5〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００７４】
４．第４の態様
図２４〜図２９は第４の態様を示す。図示実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の下面側に設けられている。磁気バイアス膜は、第２の反強磁性膜１１５と、第２の強磁性膜１１６と、第１のスペーサ膜１１７と、第３の強磁性膜１１８と、第２の非磁性膜１１９とを含んでいる。第２の反強磁性膜１１５及び第２の強磁性膜１１６は積層され交換結合させてある。第１のスペーサ膜１１７は、第２の反強磁性膜１１５及び第２の強磁性膜１１６による積層膜と、第３の強磁性膜１１８との間に設けられる。第２の非磁性膜１１９は、第３の強磁性膜１１８と軟磁性膜１１１との間に設けられている。
【００７５】
この構造の場合は、第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は第１のスペーサ膜１１７を介して、互いの磁化が強磁性的に結合し、互いの磁化方向が平行になっている。一方、第２の強磁性膜１１６と第２の反強磁性膜１１５は互いの交換結合磁界Ｈｅｘ２により交換結合しているため、スペーサ膜１１７を介して強磁性的に結合している第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は硬磁性膜のように振る舞う。この構造の揚合、第２の強磁性膜１１６の磁化と第３の強磁性膜１１８の磁化の大きさは同じになってもかまわない。もちろん、磁化の大きさが異なっていても構わない。第２の強磁性膜１１６と第２の強磁性膜１１８が強磁性的に結合している揚合、第２の強磁性膜１１６の磁化Ｍ２と第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３の和分(Ｍ２+Ｍ３)によって生じる総磁化により、軟磁性膜１１１にＦｘ方向のバイアス磁場が印加される。このような構造にすることで、軟磁性膜１１１に、より安定なバイアス磁場を印加することができる。
【００７６】
次に図２５に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の上面側に設けられている。この構造の場合も、第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は第１のスペーサ膜１１７を介して、互いの磁化が強磁性的に結合し、互いの磁化方向が平行になっている。一方、第２の強磁性膜１１６と第２の反強磁性膜１１５は互いの交換結合磁界Ｈｅｘ２により交換結合しているため、スペーサ膜１１７を介して強磁性的に結合している第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は硬磁性膜のように振る舞う。この構造の揚合、第２の強磁性膜１１６の磁化と第３の強磁性膜１１８の磁化の大きさは同じになってもかまわない。もちろん、磁化の大きさが異なっていても構わない。第２の強磁性膜１１６と第２の強磁性膜１１８が強磁性的に結合している場合、第２の強磁性膜１１６の磁化Ｍ２と第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３の和分(Ｍ２+Ｍ３)によって生じる総磁化により、軟磁性膜１１１にＦｘ方向のバイアス磁場が印加される。このような構造にすることで、軟磁性膜１１１に、より安定なバイアス磁場を印加することができる。
【００７７】
図２６に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の下面側及び上面側に設けられている。この構造の揚合は、軟磁性膜１１１の下面側に備えられた第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は第１のスペーサ膜１１７を介して、互いの磁化が強磁性的に結合し、互いの磁化方向が平行になっている。第２の強磁性膜１１６の磁化Ｍ２１と第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３１の和分(Ｍ２１+Ｍ３１)によって生じる総磁化により、軟磁性膜１１１にＦｘ1方向のバイアス磁場が印加される。それとともに、軟磁性膜１１１の上面側に備えられた第２の強磁性膜１１６と第３の強磁性膜１１８は第１のスペーサ膜１１７を介して、互いの磁化が強磁性的に結合し、互いの磁化方向が平行になっている。第２の強磁性膜１１６の磁化Ｍ２２と第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ２３の和分(Ｍ２２+Ｍ３２)によって生じる総磁化により、軟磁性膜１１１にＦｘ２方向のバイアス磁場が印加される。
【００７８】
図２７に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の下面側に設けられている。磁気バイアス膜は、第２の反強磁性膜１１５と、第２の強磁性膜１１６と、第１のスペーサ膜１１７と、第３の強磁性膜１１８とを含んでいる。第２の反強磁性膜１１５及び第２の強磁性膜１１６は積層され交換結合させてある。第１のスペーサ膜１１７は、第２の反強磁性膜１１５及び第２の強磁性膜１１６による積層膜と、第３の強磁性膜１１８との間に設けられる。第３の強磁性膜１１８は軟磁性膜１１１に直接に隣接する。
【００７９】
この構造の場合は、第３の強磁性膜１１８と軟磁性膜１１１が隣接していることにより、これらの膜も強磁性的に結合している。このため、第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３と同じ向きであるＦｘ方向のバイアス磁場が軟磁性膜に印加される。
【００８０】
次に、図２８に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の、上面側に設けられている。この構造の場合も、第３の強磁性膜１１８と軟磁性膜１１１が隣接していることにより、これらの膜が強磁性的に結合している。このため、第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３と同じ向きであるＦｘ方向のバイアス磁場が軟磁性膜に印加される。
【００８１】
図２９に示す実施例では、磁気バイアス膜は、軟磁性膜１１１の下面側及び上面側に設けられている。このため、下面側には第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３１と同じ向きであるＦｘ１方向のバイアス磁場が軟磁性膜に印加され、上面側には第３の強磁性膜１１８の磁化Ｍ３２と同じ向きであるＦｘ２方向のバイアス磁場が軟磁性膜に印加される。
【００８２】
第４の態様において、第２の反強磁性膜１１５は、膜厚３〜５０ｎｍの範囲であることが好ましい。また、第２の強磁性膜１１６の磁気膜厚Ｍｔ２と第３の強磁性膜１１８の磁気膜厚Ｍｔ３は特に限定されるものではないが、５〜１００(T・nm)、できれば５〜５０(T・nm)が好ましい。第１のスペーサ膜は、膜厚が２ｎｍ以下、できれば１ｎｍ以上が好ましい。第２の非磁性膜１１９の膜厚は0.5〜１０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００８３】
５．第５の態様
図３０は第５の態様に係る垂直磁気記録素子の記録磁極膜の構造を示す端面図である。第５の態様では、磁気バイアス膜は、２つの硬磁性膜１１２を含んでおり、硬磁性膜１１２は、軟磁性膜１１１の両側端側に配置されている。軟磁性膜１１１は、両側端側に配置された硬磁性膜１１２によって磁化される。
【００８４】
硬磁性膜１１２は、膜厚が軟磁性膜１１１の膜厚の２分の１以下であり、軟磁性膜１１１と硬磁性膜１１２との間隔ｇ１、ｇ２が０〜５０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００８５】
６．薄膜磁気ヘッド
図３１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３２は図３１に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図、図３３は図３１、図３２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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
図３３を参照すると、スライダ基体１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。
【００８９】
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。
【００９０】
垂直磁気記録素子１は、図１〜図３０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。
【００９１】
垂直磁気記録素子１は、既に、図１〜図３０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、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、補助磁極１６とを含む。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を構成する第１のシールド膜２１と、スライダ基体５との間に配置されている。
【００９２】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、図１〜図３０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。
【００９３】
図３４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３３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。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。
【００９４】
図３５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３３、図３４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。
【００９５】
図３６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３７は図３６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３３〜図３５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１２との間には、絶縁膜４３が介在している。
【００９６】
図３４〜図３６に示した実施例の場合も、図１〜図３０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。
【００９７】
７．磁気ヘッド装置
図３８は本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図、図３９は図３８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３１〜図３６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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
８．磁気記録再生装置
図４０は図３８、図３９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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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３８、図３９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３０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３１〜図３７に示したような構造を有する。従って、図４０に示した磁気記録再生装置は、図１〜図３０を参照して説明した作用効果を奏する。
【０１０６】
９．実験データ
次に、図１〜図３０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３１、図３２、図３６、及び、図３７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３８、図３９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４０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オフトラック特性を測定した。その詳細を以下に示す。
（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、軟磁性膜１１１、硬磁性膜１１２、第１の非磁性膜１１３、反強磁性膜を、ＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。軟磁性膜１１１を、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、記録磁極を得た。また、軟磁性膜１１１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、軟磁性膜１１１をパターンメッキして記録磁極１１を得た。
【０１０７】
記録磁極１１を作製した後、記録磁極１１に反強磁性膜を含まない場合は、250℃、200×79.6（Ａ/ｍ）の直流磁場中で３時間の真空中アニールを行った。反強磁性膜を含む場合、ＧＭＲ素子に影響を及ぼさないよう、250℃、5000×79.6（Ａ/ｍ）の直流磁場中で３時間の真空中アニールを行った。また、この後、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１〜１６のサンプルを得た。実施例１〜１６における記録磁極膜の軟磁性膜１１１の組成、膜厚、飽和磁束密度、並びに、磁気バイアス膜の位置、膜構造、膜厚及び対応図を、表1に示した。磁気バイアス膜を持たないサンプルを、比較例１〜３として示した。飽和磁束密度および残留磁化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。
【０１０８】
【表１】
2005038535.tif 000003
【０１０９】
（２）特性測定方法
実施例１〜１６及び比較例１〜３について、オフトラック特性を測定した。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、２０μｍ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２に示してある。
【０１１０】
【表２】
2005038535.tif 000004
【０１１１】
表１及び表２を参照すると、比較例１〜３であるFeCoZrO単層膜、FeCo単層膜およびFeCoZrO積層膜においては、ポールイレーズによって出力信号の振幅が低下したのに対して、実施例１〜１６のいずれにおいても、表２に示すように、ポールイレーズによる１０％以上の振幅低下は見られなかった。
【０１１２】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明に係る垂直磁気記録素子の平面図である。
【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】本発明に係る垂直磁気記録素子の記録磁極膜の拡大断面図である。
【図５】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６】本発明に係る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７】記録磁極膜の別の膜構造を示す図である。
【図８】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図９】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図１０】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図１１】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図１２】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図１３】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図１４】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図１５】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図１６】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図１７】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図１８】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図１９】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図２０】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図２１】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図２２】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図２３】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図２４】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図２５】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図２６】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図２７】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図２８】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図２９】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図３０】記録磁極膜の更に別の膜構造を示す図である。
【図３１】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３２】図３１に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図である。
【図３３】図３１、図３２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３４】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３５】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３６】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３７】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３８】本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図である。
【図３９】図３８に示した磁気ヘッド装置の底面図である。
【図４０】図３８、図３９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】
【０１１４】
１１                    記録磁極膜
１２                    補助磁極膜
１３                    ヨーク膜
１４                    コイル膜
１１１                    軟磁性膜
１１２                    硬磁性膜
１１３                    第１の非磁性膜
１１４                    第１の反強磁性膜
１１５                    第２の反強磁性膜
１１６                    第２の強磁性膜
１１７                    スペーサ膜
１１８                    第３の強磁性膜
１１９                    第２の非磁性膜
【図１】
2005038535.tif 000005
【図２】
2005038535.tif 000006
【図３】
2005038535.tif 000007
【図４】
2005038535.tif 000008
【図５】
2005038535.tif 000009
【図６】
2005038535.tif 000010
【図７】
2005038535.tif 000011
【図８】
2005038535.tif 000012
【図９】
2005038535.tif 000013
【図１０】
2005038535.tif 000014
【図１１】
2005038535.tif 000015
【図１２】
2005038535.tif 000016
【図１３】
2005038535.tif 000017
【図１４】
2005038535.tif 000018
【図１５】
2005038535.tif 000019
【図１６】
2005038535.tif 000020
【図１７】
2005038535.tif 000021
【図１８】
2005038535.tif 000022
【図１９】
2005038535.tif 000023
【図２０】
2005038535.tif 000024
【図２１】
2005038535.tif 000025
【図２２】
2005038535.tif 000026
【図２３】
2005038535.tif 000027
【図２４】
2005038535.tif 000028
【図２５】
2005038535.tif 000029
【図２６】
2005038535.tif 000030
【図２７】
2005038535.tif 000031
【図２８】
2005038535.tif 000032
【図２９】
2005038535.tif 000033
【図３０】
2005038535.tif 000034
【図３１】
2005038535.tif 000035
【図３２】
2005038535.tif 000036
【図３３】
2005038535.tif 000037
【図３４】
2005038535.tif 000038
【図３５】
2005038535.tif 000039
【図３６】
2005038535.tif 000040
【図３７】
2005038535.tif 000041
【図３８】
2005038535.tif 000042
【図３９】
2005038535.tif 000043
【図４０】
2005038535.tif 000044