(57)【要約】【課題】  主磁極のポールイレーズを解消し、かつ主磁極による高密度記録を可能とする垂直磁気ヘッドを提供する。【解決手段】  ライトヘッドに主磁極２０を備える垂直磁気ヘッドであって、前記主磁極２０が、軟磁気特性にすぐれた磁性材を下地層２２とし、主磁極２０の磁極端２０ａの端面と主磁極２０の表面に、磁化方向を膜面に垂直方向とする磁性多層膜２４が被着されて形成されている。前記磁性多層膜２４は、高飽和磁束密度を備える磁性層２５と中間層２６とを交互に積層して形成され、磁性多層膜２４の最外層が前記磁性層２５からなることを特徴とする。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトヘッドに主磁極を備える垂直磁気ヘッドであって、
前記主磁極は、記録媒体の媒体面と磁化方向が平行方向となる磁気異方性を有する磁性材料からなる磁性薄膜によって形成されていることを特徴とする垂直磁気ヘッド。
【請求項２】
前記磁性薄膜は、特定の金属格子を有する下地層の上に成膜することにより、膜面に垂直方向となる磁気異方性を備えていることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項３】
前記磁性薄膜は、成膜時に膜面に垂直方向に磁場を印加することにより、膜面に垂直方向となる磁気異方性を備えていることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項４】
ライトヘッドに主磁極を備える垂直磁気ヘッドであって、
前記主磁極が、軟磁性磁性材を下地層とし、主磁極の磁極端の端面と主磁極の表面に、磁化方向を膜面に垂直方向とする磁性多層膜が被着されて形成されていることを特徴とする垂直磁気ヘッド。
【請求項５】
前記磁性多層膜は、高飽和磁束密度を備える磁性層と中間層とを交互に積層して形成され、磁性多層膜の最外層が前記磁性層からなることを特徴とする請求項４記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項６】
前記中間層が、前記磁性層と反強磁性結合して、磁化方向が前記磁性層の磁化方向と反平行となる磁性材料からなることを特徴とする請求項５記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項７】
ライトヘッドに主磁極を備える垂直磁気ヘッドであって、
前記主磁極の磁極端が、磁極端の底部と両側面部に沿って高飽和磁束密度を有する磁性材からなる磁性層と中間層とが交互に積層されて形成されていることを特徴とする垂直磁気ヘッド。
【請求項８】
前記中間層が、前記磁性層と反強磁性結合して、磁化方向が前記磁性層の磁化方向と反平行となる磁性材料からなることを特徴とする請求項７記載の垂直磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は垂直磁気ヘッドに関し、より詳細には記録ヘッドの主磁極の構成を特徴とする垂直磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、磁気ディスク装置に用いられる垂直磁気ヘッドの構成例を示す。この垂直磁気ヘッドは、下部シールド層５と上部シールド層７とで再生用のＭＲ素子６を挟む配置に設けられたリードヘッド８と、ライトギャップ１３を挟んで配置された主磁極１２とリターンヨーク１５とを備えたライトヘッド１０からなる。リターンヨーク１５の端部には、主磁極１２から発生した磁界がリターンヨーク１５の側へ拡散することを防止するトレーリングシールド１４が設けられ、リターンヨーク１５と主磁極１２とで挟まれた配置に記録用のコイル１１が設けられている。
【０００３】
この主磁極１２を有する垂直磁気ヘッドでは、主磁極１２の残留磁化成分に起因するポールイレーズという問題がある。これは、記録密度が高密度化するとともに、保磁力の大きな記録媒体を使用するようになることから、磁気ヘッドのライトヘッドにはより大きな磁場を発生させることが求められ、ライトヘッドの主磁極に高飽和磁束密度（高Ｂｓ）を有する磁性材料を用いることによって生じる。高Ｂｓ材料は、一般に軟磁気特性が悪く、残留磁化成分が大きいために、記録用のコイルに電流が流れていない場合でも主磁極に残留する磁化に起因する磁場によって、記録用媒体に記録した情報を消去してしまう問題が生じる。このため、従来の垂直磁気ヘッドのライトヘッドに用いる磁性薄膜には、ポールイレーズが生じない程度の飽和磁束密度を有する磁性材料を用いている。
【特許文献１】特開２００５−２０９２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、垂直磁気ヘッドの主磁極の残留磁化によるポールイレーズを回避するために、主磁極を構成する磁性材料として残留磁化が小さな材料、すなわち軟磁気特性にすぐれた磁性材料を使用した場合には、主磁極の飽和磁束密度が低くなるため、記録媒体に対する高密度記録が阻害されるという問題が生じる。このため、高密度記録が可能でかつポールイレーズの問題を生じさせない方法が検討されているが、必ずしも満足できるものが得られていないのが現状である。
【０００５】
本発明は、垂直磁気ヘッドのとくに主磁極のポールイレーズを解消し、かつ主磁極による高密度記録を可能とする垂直磁気ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、ライトヘッドに主磁極を備える垂直磁気ヘッドであって、前記主磁極は、記録媒体の媒体面と磁化方向が平行方向となる磁気異方性を有する磁性材料からなる磁性薄膜によって形成されていることを特徴とする。
前記磁性薄膜は、特定の金属格子を有する下地層の上に成膜することにより、膜面に垂直方向となる磁気異方性を備えていることができ、また、前記磁性薄膜は、成膜時に膜面に垂直方向に磁場を印加することにより、膜面に垂直方向となる磁気異方性を備えるように形成することができる。
【０００７】
また、ライトヘッドに主磁極を備える垂直磁気ヘッドであって、前記主磁極が、軟磁性磁性材を下地層とし、主磁極の磁極端の端面と主磁極の表面に、磁化方向を膜面に垂直方向とする磁性多層膜が被着されて形成されていることを特徴とする。
また、前記磁性多層膜は、高飽和磁束密度を備える磁性層と中間層とを交互に積層して形成され、磁性多層膜の最外層が前記磁性層からなることにより垂直磁気ヘッドの高密度記録を可能とし、ポールイレーズを抑えることが可能となる。
また、前記中間層が、前記磁性層と反強磁性結合して、磁化方向が前記磁性層の磁化方向と反平行となる磁性材料からなることにより、主磁極全体としての残留磁化を抑えることができポールイレーズを効果的に抑制することができる。
【０００８】
また、ライトヘッドに主磁極を備える垂直磁気ヘッドであって、前記主磁極の磁極端が、磁極端の底部と両側面部に沿って高飽和磁束密度を有する磁性材からなる磁性層と中間層とが交互に積層されて形成されていることにより垂直磁気ヘッドの高密度記録を可能とし、同時にポールイレーズを抑えることが可能となる。
また、前記磁性層が前記中間層を挟んだ磁性層と反強磁性結合して、磁化方向が前記磁性層の磁化方向と反平行となる磁性材料からなることにより、主磁極全体としての残留磁化を低減させることができ、主磁極によるポールイレーズを解消することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る垂直磁気ヘッドによれば、ライトヘッドの主磁極の残留磁化方向を記録媒体の媒体面と平行方向とすることができ、これによって主磁極に残留磁化成分が生じた場合でも、ポールイレーズにより記録媒体に記録されている情報を消去することを抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面と共に詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
本発明に係る垂直磁気ヘッドは、ライトヘッドの主磁極の磁化方向を記録媒体の媒体面と平行方向、いいかえれば、ウエハ表面に磁性薄膜を成膜して主磁極を形成する際に磁性薄膜の磁化方向が成膜面に垂直となるように主磁極を形成することを特徴とする。
図１は、垂直磁気ヘッドのライトヘッドを構成する主磁極の磁極端部分を示している。主磁極２０は、サイドトラックイレーズを防止するために媒体側に向けて細幅に延出する磁極端２０ａの端面を逆台形状としている。
【００１１】
発明は垂直磁気ヘッドのライトヘッドに設けられる主磁極の構成を特徴とする。垂直磁気ヘッドには種々の構成のものがあり、本発明はこれら種々の垂直磁気ヘッドの主磁極の構成として適用することができる。なお、図５に示す垂直磁気ヘッドの構成については前述したので説明を省略する。図１に示す主磁極２０は、たとえば図５における主磁極１２として構成することができる。
【００１２】
図１に示すように、主磁極２０の磁化方向が記録媒体の媒体面と平行方向、すなわち主磁極２０の成膜面の面方向と垂直方向になれば、主磁極２０に残留磁化が生じたとしても主磁極２０の残留磁化によって記録媒体に記録されている情報が消去されるといった問題を解消することができる。図５に示す垂直磁気ヘッドのように、主磁極１２に対向してトレーリングシールド１４が設けられている場合には、主磁極２０の残留磁化による磁界がトレーリングシールド１４に向かうから、主磁極２０の残留磁化が媒体側に及ぼす影響を低減させることができる。
【００１３】
主磁極２０の磁化方向が記録媒体の媒体面と平行方向（図１の矢印あるいは矢印と反平行となる方向）となるようにする方法としては、主磁極２０を構成する磁性薄膜として膜面に垂直方向の磁気異方性が大きな磁性材料を用いて主磁極２０を形成する方法が考えられる。
また、主磁極１２となる磁性薄膜を成膜する際に、下地層の材料を選択することにより、成膜時に膜面に垂直方向の磁気異方性が生じるように磁性薄膜を形成する方法が考えられる。すなわち、下地層として特定の金属格子（格子定数、格子面）を有する材料を使用し、その下地層の上に成膜することにより、磁性薄膜の磁気異方性を膜面に垂直方向となるように制御することができる。
また、磁性薄膜を成膜する際に、膜面と垂直方向に磁場を印加することによって、膜面と垂直方向に磁性薄膜を磁化させることができる。
【００１４】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明に係る垂直磁気ヘッドの第２の実施の形態の構成を示す。本実施形態の垂直磁気ヘッドは、軟磁気特性にすぐれた磁性材からなる下地層２２の表面に磁性多層膜２４を形成して、膜面と垂直方向に磁化が生じるように形成した例を示す。
図２（ａ）は、主磁極２０の表面と、主磁極２０の磁極端２０ａの端面（媒体に対向する面）とに、磁化方向を膜面に垂直方向に向ける磁性多層膜２４を形成した状態を示す。磁性多層膜２４は高飽和磁束密度を有する磁性層２５と中間層２６を交互に積層して形成される。
【００１５】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のＰ面での断面図を示す。磁極端２０ａが、軟磁気特性にすぐれた磁性材、たとえばNiFeによって形成され、磁性多層膜２４が、磁性層２５と中間層２６を交互に積層して形成されていることを示す。
磁性層２５としては高飽和磁束密度を有する磁性材、たとえばFeCoによって形成する。磁性層２５を高Ｂｓ材によって形成するのは、主磁極２０を構成する磁性薄膜として高飽和磁束密度を有する磁性材を使用することにより、記録媒体への高密度書き込みを可能にするためである。
主磁極２０から記録媒体へ書き込む際に主磁極２０から記録媒体に向けて放出される磁束は、主磁極２０の上面（リターンヨーク、トレーリングシールドに対向する面）に集中する。したがって、主磁極２０の上面に高Ｂｓ材からなる磁性層２５を設けることは主磁極２０による高密度書き込みを可能にする上で有効である。
【００１６】
FeCo等の高Ｂｓ材からなる磁性層２５を薄膜形成すると、磁性層２５の磁化方向は成膜面の面内に向く性質がある。したがって、主磁極２０の磁極端２０ａのうち、とくに記録媒体に対向する端面部分については、端面に平行に磁性層２５が成膜され、磁極端２０ａの端面に平行に磁化される。すなわち、磁極端２０ａの端面部分ではポールイレーズを抑える向きである記録媒体の媒体面に平行に磁化される。
【００１７】
中間層２６は、中間層２６を挟んだ磁性層２５の磁化方向の磁化の向きが逆向きとなるように非磁性材料を選択する。たとえば、中間層２６としてRu、Pd、Rh、Cu、Crなどを使用すれば、中間層２６を挟んだ磁性層２５の間で反強磁性結合をすることにより、磁性層２５の磁化方向は反平行となる。
このように、中間層２６を挟んだ磁性層２５の磁化方向を反平行とすることによって、磁性多層膜２４の全体としての残留磁化を抑えることができ、ポールイレーズの作用を抑制することができる。また、磁化方向が主磁極２０の磁極端２０ａの端面と平行方向になることにより、ポールイレーズの作用をさらに抑制することができる。
【００１８】
なお、上述したように主磁極２０の下地層２２として軟磁気特性にすぐれるＮiFe等の材料を使用すると、主磁極２０全体としては、主磁極２０の主要部分を占める下地層２２の軟磁気特性が主体的となり、磁性多層膜２４に高ＢＳ材を使用した場合でも、主磁極２０の軟磁気特性を向上させることが可能になる。すなわち、主磁極２０の軟磁気特性が改善される作用によっても主磁極２０のポールイレーズを低減させることができる。
また、本実施形態においても磁極端２０ａの端面形状を逆台形状としたことにより、サイドトラックイレーズについても抑えることが可能となっている。
【００１９】
図２に示すように、主磁極２０の磁極端２０ａの端面を含めて磁性多層膜２４により被覆するようにするには、主磁極２０の下地層２２を成膜した後、磁極端２０ａの端面部分を含めて主磁極２０の平面パターンに合わせて下地層２２をパターニングし、磁性層２５、中間層２６を交互にスパッタリング等によって成膜すればよい。
図２では、磁性層２５を３層に積層しているが磁性層２５の積層数はとくに限定されない。ただし、主磁極２０の書き込み作用がもっとも集中する、磁性多層膜２４の最外層は高Ｂｓ材からなる磁性層２５によって形成するのがよい。
【００２０】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明に係る垂直磁気ヘッドの第３の実施の形態の構成を示す。本実施形態の垂直磁気ヘッドでは、主磁極２０の磁極端２０ａ部分を磁性層２７と中間層２８の積層構造としたことを特徴とする。
図３（ａ）は、本実施形態における主磁極２０を磁極端２０ａ側から見た斜視図、図３(b)は磁極端２０ａの層構造を端面方向から見た状態を示す。
図３(b)に示すように、本実施形態においては、逆台形状に形成されている磁極端２０ａの下底と両側面部に沿って磁性層２７と中間層２８を交互に積層して形成している。
【００２１】
第２の実施の形態におけると同様に、磁性層２７を薄膜に成膜することにより、磁性層２７の磁化方向が膜面に沿った方向となるから、磁極端２０ａでは磁性層２７の磁化方向が磁極端２０ａの側面に沿って生じることになり、記録媒体の媒体面に対しては平行方向、ウエハの積層方向に対しては垂直方向に磁化が生じる。
中間層２８については、Ru等の非磁性材料を用いることにより、中間層２８を挟んだ磁性層２７は反平行方向に磁化を生じさせ、磁極端２０ａの全体としての残留磁化を低減させることができる。
【００２２】
なお、磁極端２０ａを構成する磁性層２７としては高密度記録を可能とするため、FeCoなどの高飽和磁束密度を有する磁性材によって形成する。本実施形態においては磁性層２７と中間層２８とを交互に積層した構成とすることにより、主磁極２０の残留磁化方向を記録媒体の媒体面に平行方向とすることができるから、残留磁化成分によるポールイレーズを抑制し、同時に主磁極２０による高密度記録を可能にすることができる。
【００２３】
図４は、本実施形態の磁性層２７と中間層２８とを交互に積層して主磁極２０を形成する製造工程を示す。
図４（ａ）は、主磁極２０の磁極端２０ａの断面形状に合わせてウエハ（ワーク）の表面にレジスト３０をコーティングし、フォトリソグラフィーにより、断面形状が逆台形状の凹溝３２を形成した状態を示す。
図４（ｂ）は、次いで、めっきあるいはスパッタリングにより、凹溝３２の底面および内側面に１層目の磁性層２７を成膜した状態を示す。図４（ｃ）は、次に、１層目の磁性層２７の内側に２層目の中間層２８をめっきあるいはスパッタリングによって形成した状態を示す。
【００２４】
図４（ｄ）は、同様にして磁性層２７と中間層２８を交互に成膜し、凹溝３２の内部に磁性層２７と中間層２８を交互に積層して凹溝３２を充填した状態を示す。
凹溝３２に磁性層２７と中間層２８を形成した後、レジスト３０の表面に被着している磁性層材と中間層材をリフトオフすることにより、図４（ｅ）に示すように、磁性層２７と中間層２８が交互に積層された磁極端２０ａが形成される。
なお、レジスト３０のかわりにアルミナを使用し、アルミナRIE等で断面形状が逆台形状の凹溝３２を形成する。その後に、磁性層２７と中間層２８を交互に成膜し、平坦化することにより、磁性層２７と中間層２８が交互に積層された磁極端２０ａが形成される。この場合には、磁極端２０ａの両側にアルミナが充填された状態になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】垂直磁気ヘッドの第１の実施の形態の主磁極の構成を示す説明図である。
【図２】垂直磁気ヘッドの第２の実施の形態の主磁極の構成を示す斜視図（ａ）、および断面図（ｂ）である。
【図３】垂直磁気ヘッドの第３の実施の形態の主磁極の構成を示す斜視図（ａ）、および磁極端の端面図（ｂ）である。
【図４】主磁極の製造工程を示す説明図である。
【図５】垂直磁気ヘッドの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
８  リードヘッド
１０  ライトヘッド
１２  主磁極
１４  トレーリングシールド
１５  リターンヨーク
２０  主磁極
２０ａ  磁極端
２２  下地層
２４  磁性多層膜
２５、２７  磁性層
２６、２８  中間層
【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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