(57)【要約】【課題】垂直磁気ヘッドを提供する。【解決手段】軟磁性の下地層及び記録層を備える垂直磁気記録媒体の記録層の上方のトラック方向に移動し、記録層に情報を記録または記録層から情報を再生する垂直磁気ヘッドにおいて、記録層に磁場を印加して情報を記録するメインポール、及び、メインポールと連結され、記録層と隣接したエアベアリング面でその端部がメインポールと離隔されたリターンポールを備える記録ヘッドと、記録ヘッドの少なくとも一側面に形成された永久磁石と、を備える垂直磁気ヘッドである。【選択図】図２Ａ
2007052906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性の下地層及び記録層を備える垂直磁気記録媒体の前記記録層の上方のトラック方向に移動し、前記記録層に情報を記録または前記記録層から情報を再生する垂直磁気ヘッドにおいて、
前記記録層に磁場を印加して情報を記録するメインポール、及び、前記メインポールと連結され、前記記録層と隣接したエアベアリング面でその端部が前記メインポールと離隔されたリターンポールを備える記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの少なくとも一側面に形成された永久磁石と、を備えることを特徴とする垂直磁気ヘッド。
【請求項２】
前記永久磁石は、前記記録ヘッドのトラック方向に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項３】
前記永久磁石は、前記記録ヘッドのトラック方向の両側面に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項４】
前記永久磁石の残留磁気値は、０．４Ｔより小さいことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項５】
前記永久磁石は、ＮｂＦｅＢ、ＡｌＮｉＣｏ、フェライトまたはＳｍＣｏなどの希土類磁石物質のうち少なくともいずれか一つを含んで形成されたことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項６】
前記永久磁石のトラック方向の両側面に形成されたサイドシールドを含むことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項７】
前記永久磁石により前記軟磁性の下地層に印加される磁場は、０．０１Ｔ以上であることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項８】
前記永久磁石により前記記録層に印加される磁場は、０．０５Ｔ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載の垂直磁気ヘッド。
【請求項９】
前記永久磁石は、前記エアベアリング面から０．２ｎｍ以上の高さに形成されたことを特徴とする請求項８に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、垂直磁気記録ヘッドに係り、特に垂直磁気記録媒体の軟磁性の下地層の磁化方向を制御するために、垂直磁気記録ヘッドに磁性物質を形成させた垂直磁気記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業化及び情報化がなされつつ、個人または団体が取り扱う情報の量が急増している。多様な情報が得られるインターネット空間への接続が可能であり、データ処理速度が速く、データ保存能力の高いコンピュータは既に大衆的に広く普及している。コンピュータのデータ処理速度を速めるために、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）チップとコンピュータ周辺装置の改善がなされており、データ保存能力を向上させるために、多様な形態の情報記録媒体、例えばハードディスクの高密度化が試みられている。
【０００３】
最近、多様な形態の記録媒体が紹介されているが、ほとんどの記録媒体は、磁性層をデータ記録層として利用する磁気記録媒体である。磁気記録媒体において、データ記録方式を基準として水平磁気記録方式と垂直磁気記録方式とに大別できる。
【０００４】
水平磁気記録方式は、磁性層の磁化方向が磁性層の表面に平行に整列されることを利用してデータを記録する方式であり、垂直磁気記録方式は、磁性層の磁化方向が磁性層の表面に垂直に整列されることを利用してデータを記録する方式である。データ記録密度の側面では、垂直磁気記録方式は、水平磁気記録方式よりはるかに有利である。
【０００５】
図１Ａは、従来技術による垂直磁気記録装置の一実施形態を示す図面である。図１Ａに示すように、従来の一般的な磁気記録装置は、記録媒体１０、記録媒体１０にデータを記録する記録ヘッド１００、及び記録媒体１０のデータを再生する再生ヘッド１１０を備える。
【０００６】
記録ヘッド１００は、メインポールＰ１、リターンポールＰ２及びコイルＣを備える。メインポールＰ１及びリターンポールＰ２は、例えばニッケル鉄（ＮｉＦｅ）のような磁性物質で形成でき、それぞれの成分比を異ならせることによって、保磁力値（Ｂｓ）を異ならせて形成させることが望ましい。メインポールＰ１及びリターンポールＰ２は、垂直磁気記録媒体１０の記録層１３へのデータの記録に直接使われる。メインポールＰ１の側面には、補助用ポール１０１をさらに形成させ、データを記録する過程でメインポールＰ１で発生する磁場を垂直磁気記録媒体１０の選択された領域に集める役割を行うようにする。コイルＣは、メインポールＰ１を取り囲む形態に形成されており、磁場を発生させる役割を行う。
【０００７】
再生ヘッド１１０は、第１及び第２磁気遮蔽層Ｓ１，Ｓ２を備え、第１磁気遮蔽層Ｓ１と第２磁気遮蔽層Ｓ２との間に形成されたデータ再生用の磁気抵抗素子１１１を備える。第１及び第２磁気遮蔽層Ｓ１，Ｓ２は、選択されたトラックの所定領域のデータを読み取る間に、前記領域周辺の磁気的要素から発生する磁場が前記領域に達することを遮断する。データ再生用の磁気抵抗素子１１１は、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）またはＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）構造体を使用できる。
【０００８】
図１Ｂは、前記図１ＡのＡ領域を拡大して示す図面である。図１Ｂを参照して垂直磁気記録媒体１０に情報を記録する原理を説明すれば、次の通りである。コイルＣによりメインポールＰ１から放出される磁場は、記録層１３を垂直方向（Ｚ軸）に磁化させ、情報を記録する。そして、磁場は、中間層１２及び軟磁性の下地層１１を通じてリターンポールＰ２につながる。垂直磁気記録媒体１０をＸ軸方向に進め、所定のトラックに連続的に情報を記録する。このとき、軟磁性の下地層１１は、一般的に磁性物質で形成させたものであるが、その内部にも独立的な磁化方向を有する磁区（マグネチックドメイン）が形成されている。メインポールＰ１から印加された磁場が軟磁性の下地層１１を通過しつつ、軟磁性の下地層１１の磁区に影響を与えて磁化方向を変形させる。データを記録層１３に記録した後、変形された磁化方向を有する軟磁性の下地層１１の磁区により、記録層１３の磁区の磁化方向が歪曲されうる。したがって、軟磁性の下地層１１の磁化方向により記録層１３の磁区の磁化方向が歪曲されることによって、記録層１３のデータ維持特性、特にリテンション特性が低下する。
【０００９】
したがって、軟磁性の下地層１１の下部に反強磁性層（ＩｒＭｎ）、強磁性層（ＮｉＦｅ）及びスペーサ層（Ｒｕ）の構造を形成させて、軟磁性の下地層１１の磁化方向を固定させようとした。しかし、かかる構造は、垂直磁気記録媒体が厚くなって多層のディスクを使用する記録媒体の全体的な厚さを厚くし、製造工程も複雑になるという問題点がある。また、前記強磁性層と軟磁性の下地層１１とのカップリング定数が小さくて軟磁性の下地層１１の磁化方向を固定させ難いという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決するためのものであって、軟磁性の下地層が磁気記録媒体の記録層に及ぼす影響を最小化させるための構造を有する垂直磁気記録ヘッドを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明では、軟磁性の下地層及び記録層を備える垂直磁気記録媒体の前記記録層の上方のトラック方向に移動し、前記記録層に情報を記録または前記記録層から情報を再生する垂直磁気ヘッドにおいて、前記記録層に磁場を印加して情報を記録するメインポール、及び、前記メインポールと連結され、前記記録層と隣接したエアベアリング面でその端部が前記メインポールと離隔されたリターンポールを備える記録ヘッドと、前記記録ヘッドの少なくとも一側面に形成された永久磁石と、を備える垂直磁気ヘッドを提供する。
【００１２】
本発明において、前記永久磁石は、前記記録ヘッドのトラック方向に形成されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記永久磁石は、前記記録ヘッドのトラック方向の両側面に形成されたことを特徴とする。
【００１４】
本発明において、前記永久磁石の残留磁気値は、０．４Ｔより小さいことを特徴とする。
【００１５】
本発明において、前記永久磁石は、ＮｂＦｅＢ、ＡｌＮｉＣｏ、フェライトまたはＳｍＣｏなどの希土類磁石物質のうち少なくともいずれか一つを含んで形成されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明において、前記永久磁石のトラック方向の両側面に形成されたサイドシールドを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明において、前記永久磁石により前記軟磁性の下地層に印加される磁場は、０．０１Ｔ以上であることを特徴とする。
【００１８】
本発明において、前記永久磁石により前記記録層に印加される磁場は、０．０５Ｔ以下であることを特徴とする。
【００１９】
本発明において、前記永久磁石は、前記エアベアリング面またはそれ以上の高さに形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、記録媒体の記録層の磁区の記録特性に影響を及ぼさず、かつ軟磁性の下地層の磁区の磁化方向をクロストラック方向に維持することが可能である。したがって、軟磁性の下地層の磁区によって記録層の磁化方向に悪影響を及ぼすことを防止でき、結果的に記録媒体のリテンション特性を非常に向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態による垂直磁気記録ヘッドについて詳細に説明する。ここで、図面に示した層や領域の厚さは、さらに詳細な説明のために誇張されたものである。
【００２２】
図２Ａは、本発明の実施形態による垂直磁気記録ヘッドを示す断面図である。図２Ａに示すように、軟磁性の下地層２１と、中間層２２と、記録層２３とを備える垂直磁気記録媒体２０（以下、記録媒体という）、記録媒体２０にデータを記録する記録ヘッド２００、及び記録媒体２０のデータを再生する再生ヘッド２１０を備える。図２Ａにおいて、Ｘ軸は、記録媒体２０の記録層２３のトラック方向を表し、Ｙ軸は、クロストラック方向を表す。
【００２３】
記録ヘッド２００は、メインポールＰ１、リターンポールＰ２及びコイルＣを備え、メインポールＰ１及びリターンポールＰ２は、記録媒体２０の記録層２３にデータを記録する役割を行う。メインポールＰ１の側面には、補助用ポール２０１をさらに形成でき、コイルＣは、メインポールＰ１を取り囲む形態に形成されており、メインポールＰ１に磁場を発生させて記録媒体２０の記録層を磁化させる役割を行う。再生ヘッド２１０は、第１、第２磁気遮蔽層Ｓ１，Ｓ２、及びそれらの間に形成されたデータ再生用の磁気抵抗素子２１１を備える。第１及び第２磁気遮蔽層Ｓ１，Ｓ２は、選択されたトラックの所定領域のデータを読み取る間に、前記領域周辺の磁気的要素から発生する磁場が前記領域に達することを遮断する。データ再生用の磁気抵抗素子２１１としては、ＧＭＲまたはＴＭＲ構造体を使用できる。
【００２４】
本発明の実施形態による垂直磁気記録ヘッドは、記録ヘッド２００のトラック方向（Ｘ方向）への少なくとも一側に永久磁石２０２ａ，２０２ｂが形成されたことを特徴とする。図２Ａでは、永久磁石２０２ａ，２０２ｂは、トラック方向（Ｘ軸方向）において再生ヘッド２１０の左側と記録ヘッド２００の右側に設けられている。しかし、第１永久磁石２０２ａの位置は、トラック方向でメインポールＰ１の左側であれば、磁気抵抗素子２１１の位置と関係なく形成されうる。ただし、第１永久磁石２０２ａの磁場が他の磁気素子に影響を及ぼさないように形成させねばならない。第１永久磁石２０２ａ及び第２永久磁石２０２ｂは、ＮｂＦｅＢ、ＡｌＮｉＣｏ、フェライトまたはＳｍＣｏなどの希土類磁石物質のうち少なくともいずれか一つで形成されたことが望ましい。そして、第１永久磁石２０２ａ及び第２永久磁石２０２ｂの磁化方向は、記録媒体２０の記録層２３のクロストラック方向であることが望ましい。
【００２５】
図２Ｂは、図２Ａに示した磁気ヘッドのエアベアリング面（ＡＢＳ：Ａｉｒ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ）を示す図面である。図２Ｂに示すように、第１永久磁石２０２ａ及び第２永久磁石２０２ｂは、トラック方向（Ｘ軸）で記録ヘッド２００及び再生ヘッド２１０の両側に形成されたということが分かる。第１永久磁石２０２ａ及び第２永久磁石２０２ｂは、それぞれ絶縁物質により取り囲まれたままで形成されている。記録ヘッド２００及び再生ヘッド２１０は、いずれも従来技術による一般的な磁気ヘッドを使用してもよく、本発明の実施形態による垂直磁気記録ヘッドの製造工程も通常的に使われる工程を利用できる。ただし、磁気ヘッドを形成させる前の工程で第１永久磁石２０２ａをさらに備える工程を追加するか、またはリターンポールＰ２を形成させてから第２永久磁石２０２ｂをさらに備える工程を追加して簡単に製造できる。
【００２６】
第１永久磁石２０２ａ及び第２永久磁石２０２ｂを形成させる場合、記録媒体２０の記録層２３のクロストラック方向に磁化させるために、外部磁場を印加することが望ましい。また、第１永久磁石２０２ａ及び第２永久磁石２０２ｂを形成させた後、外部磁場を印加しても、第１永久磁石２０２ａ及び第２永久磁石２０２ｂの磁化方向を固定させうる。具体的に、ＮｂＦｅＢ、ＡｌＮｉＣｏ、フェライトまたはＳｍＣｏなどの希土類磁石物質などをスパッタリングにより基板上に形成させつつ、工程チャンバー内に外部磁場を一方向に印加すれば、形成された磁石物質の内部は、外部磁場の印加方向に磁化される。
【００２７】
図３Ａは、本発明の実施形態による垂直磁気ヘッドの第１永久磁石２０２ａまたは第２永久磁石２０２ｂをトラック方向（Ｘ軸）に示す断面図である。ここで、第１永久磁石２０２ａ及び第２永久磁石２０２ｂを通称して部材番号２０２で表した。図３Ａに示すように、永久磁石２０２の両側面にサイドシールド２３１，２３２を形成させた。
【００２８】
サイドシールド２３１，２３２は、永久磁石２０２による影響を最適化させるためのものであって、軟磁性物質で形成させ、望ましくは、トラック方向に永久磁石２０２の両側面に形成させる。このとき、第２磁気遮蔽層Ｓ２をサイドシールド２３２として使用できる。サイドシールド２３１，２３２と永久磁石２０２との距離は、１００ないし５００ｎｍであることが望ましい。そして、記録媒体の記録層２３と対向するサイドシールド２３１，２３２のエアベアリング面に対して、永久磁石２０２は、約２５ｎｍ以上の高さに形成させることが望ましい。
【００２９】
図３Ｂは、本発明の実施形態による垂直磁気ヘッドの永久磁石２０２が記録媒体に及ぼす磁場を示す図面である。図３Ｂに示すように、永久磁石２０２は、記録層２３のクロストラック方向（Ｙ軸）に磁化されて形成されたものである。永久磁石２０２から放出された磁場は、記録層２３のトラック領域に影響を及ぼさず、軟磁性の下地層２１をクロストラック方向（Ｙ軸）に磁化させる。軟磁性の下地層２１がクロストラック方向に磁化されれば、記録層２３に垂直方向に磁化された磁区に対する影響が低下する。
【００３０】
図２Ａ及び図３Ｂに示すように、記録媒体２０は、Ｘ軸方向に進め、第１永久磁石２０２ａが先に軟磁性の下地層２１の磁化方向をクロストラック方向（Ｙ軸）に固定させるということが分かる。そして、メインポールＰ１により記録層２３に情報が記録されつつ、軟磁性の下地層２１の磁化方向をトラック方向（Ｘ軸）に変化させるが、第２永久磁石２０２ｂが再び軟磁性の下地層２１の磁化方向をクロストラック方向（Ｙ軸）に固定する。このとき、記録層２３を通過する磁場は、記録層２３のトラック幅ＴＷの外部のトラックとトラックとの間で存在し、記録層２３に及ぼす影響を最小化できる。
【００３１】
図４は、１００  Ｏｅの磁化された軟磁性の下地層２１の磁区に対して磁場を印加して、軟磁性の下地層２１の磁区をクロストラック方向（Ｙ軸）に磁化させる場合、印加磁場の大きさ（Ｔ：Ｔｅｓｌａ）に対するクロストラック方向への磁化される磁区の比率Ｍｙを示すグラフである。
【００３２】
図４に示すように、０．０１Ｔの磁場を印加する場合に、約４０％が超える軟磁性の下地層２１の磁区の磁化方向がＹ軸方向に変化した。軟磁性の下地層２１の磁区の約４０％以上の磁化方向がＹ軸方向、すなわち記録媒体のクロストラック方向に固定されれば、記録層２３に及ぼす影響を大きく低下できる。したがって、永久磁石２０２から軟磁性の下地層２１に印加される磁場の大きさは、０．０１Ｔ以上であることが望ましい。
【００３３】
図５は、記録ヘッドに形成させた永久磁石２０２から印加した磁場による記録層２３の磁区に及ぼす影響を調べるためのものであって、図３Ａのサイドシールド２３１，２３２と永久磁石２０２とのシールドギャップＳＧの大きさを調節しつつ、記録層２３に及ぼす磁場Ｈｚ値を測定した結果を表した。このとき、エアベアリング面からの永久磁石２０２の高さを０、２５，５０ｎｍに変化させた。このとき、永久磁石２０２の残留磁気値は、０．２及び０．４Ｔに設定した。
【００３４】
図５に示すように、エアベアリング面での永久磁石２０２の高さｈが０ｎｍである場合には、記録媒体の記録層２３に及ぼす磁場の値が相対的に大きく表れた。そして、永久磁石２０２の磁場の強度が０．４Ｔである場合にも、記録層２３に及ぼす磁場の大きさが大きく表れた。したがって、永久磁石２０２の残留磁気（Ｍ値）は、０．４Ｔより小さいことが望ましい。記録層２３に及ぼす磁場の強度の基準を０．０５Ｔ以下に設定する場合には、エアベアリング面での永久磁石２０２の高さは２５ｎｍ以上であり、残留磁気値は０．４Ｔより小さいことが望ましい。
【００３５】
図６は、記録ヘッドに形成させた永久磁石２０２から印加した磁場により軟磁性の下地層２１に流れる磁場の強度を示したものであって、永久磁石２０２とサイドシールド２３１，２３２との距離（シールドギャップ：Ｓｇ）を横軸に表し、軟磁性の下地層２１に流れるクロストラック方向（Ｙ軸）の磁場の強度Ｔを縦軸に表した。このとき、永久磁石２０２の残留磁気値は、０．２及び０．４Ｔに設定した。
【００３６】
図６に示すように、１００ないし５００ｎｍのシールドギャップで０．０１Ｔ以上の磁場が軟磁性の下地層２１に流れるということが分かる。そして、エアベアリング面での永久磁石２０２の高さが０、２５及び５０ｎｍである場合に、いずれも０．０１Ｔ以上の磁場が軟磁性の下地層２１に流れるということが分かる。
【００３７】
結果的に、永久磁石２０２の残留磁気値が０．４Ｔ以下である場合に、記録層２３の磁区に及ぼす影響が少なく、かつ軟磁性の下地層２１をクロストラック方向に磁化させるのに効果的であるということが分かる。ただし、記録層２３に及ぼす影響を最小化しようとする場合には、エアベアリング面での永久磁石２０２の高さを０より大きく、望ましくは、２０ｎｍに形成させる。
【００３８】
前記した説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは、発明の範囲を限定するというより、望ましい実施形態の例示として解釈されねばならない。例えば、当業者ならば、本発明の垂直磁気ヘッドにおいて、メインポールＰ１及びリターンポールＰ２などの構造を図面に示したものを変形して製造することが可能であり、また、永久磁石の材料として詳細な説明に示したものを変形することが可能である。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態により決まるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想により決まらねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、垂直磁気ヘッド関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】従来技術による垂直磁気ヘッドを示す断面図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＡ領域を拡大して示す図面である。
【図２Ａ】本発明の実施形態による垂直磁気ヘッドを示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの磁気ヘッドのエアベアリング面を示す図面である。
【図３Ａ】図２の永久磁石とシールドとを記録媒体のトラック方向に示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による垂直磁気ヘッドの永久磁石が記録媒体に及ぼす磁場を示す図面である。
【図４】１００Ｏｅの磁化された軟磁性の下地層の磁区に対して磁場を印加して、軟磁性の下地層の磁区をクロストラック方向（Ｙ軸）に磁化させる場合、印加磁場の大きさに対するクロストラック方向への磁化される磁区の比率を示すグラフである。
【図５】記録ヘッドに形成させた永久磁石から印加した磁場による記録層の磁区に流れる磁場の強度を示すグラフである。
【図６】記録ヘッドに形成させた永久磁石から印加した磁場により軟磁性の下地層に流れる磁場の強度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
２０  磁気記録媒体
２１  軟磁性の下地層
２２  中間層
２３  記録層
２００  記録ヘッド
２０１  補助用ポール
２０２ａ  第１永久磁石
２０２ｂ  第２永久磁石
２１０  再生ヘッド
２１１  磁気抵抗素子
Ｐ１  メインポール
Ｐ２  リターンポール
Ｃ  コイル
Ｓ１  第１磁気遮蔽層
Ｓ２  第２磁気遮蔽層
【図１Ａ】
2007052906.tif 000003
【図１Ｂ】
2007052906.tif 000004
【図２Ａ】
2007052906.tif 000005
【図２Ｂ】
2007052906.tif 000006
【図３Ａ】
2007052906.tif 000007
【図３Ｂ】
2007052906.tif 000008
【図４】
2007052906.tif 000009
【図５】
2007052906.tif 000010
【図６】
2007052906.tif 000011