(57)【要約】    【課題】大容量の磁気ディスク装置を実現すべく、狭トラック幅で量産性に優れた磁気ヘッドを提供する。    【解決手段】垂直記録用磁気ヘッド１は、主磁極２２のトレーリング側に積層された、ギャップ膜を構成する第１の非磁性膜２３と第１の軟磁性膜２４を有し、主磁極２２の両サイドに第１の非磁性層２３の端面と接する第２の非磁性層２８を有し、主磁極２２の両サイドに第２の非磁性層２８に接する第３の軟磁性膜２７を有し、主磁極２２のトレーリング側に第１の軟磁性膜２４と第３の軟磁性膜２７に接する第２の軟磁性膜２１を有する。【選択図】図１
2007035082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
副磁極と、
主磁極と、
前記副磁極と主磁極で構成される磁気回路を周回するコイルと、
前記主磁極のトレーリング側に積層された第１の非磁性膜と軟磁性膜と、
前記主磁極と前記第１の非磁性膜と前記軟磁性膜の両サイドに形成された第２の非磁性膜と、
を有することを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、第１の非磁性膜の膜厚が第２の非磁性膜の膜厚よりも薄いことを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項２記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記第１の非磁性膜の膜厚は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、前記第２の非磁性膜の膜厚は４０ｎｍ〜１８０ｎｍであることを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記第１の非磁性膜と前記第２の非磁性膜が異なる非磁性体から構成されていることを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項４記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記第１の非磁性膜はアルミナあるいは酸化ケイ素を主成分とする酸化膜であり、前記第２の非磁性膜は金属膜である。ことを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記第１の非磁性膜は前記主磁極の全域に設けられていることを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記軟磁性膜は、前記第１の非磁性膜の上に積層され、前記第２の非磁性層と接する第１の軟磁性膜と、前記第１の軟磁性膜の上に積層され、当該第１の軟磁性膜の奥行きよりも短い奥行きを有する第２の軟磁性膜とを有することを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項８】
請求項７記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記第２の軟磁性膜の奥行き方向の長さが、記録媒体の一部を構成する軟磁性下地層表面と浮上面を構成する前記主磁極表面との距離よりも長いことを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項７記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記主磁極の全面に前記第１の非磁性膜と前記第１の軟磁性膜が設けられ、前記第１の軟磁性膜の一部と接して前記第２の軟磁性膜が設けられていることを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項１０】
請求項７記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記第２の軟磁性膜のトラック幅方向の幅が前記第１の軟磁性膜の幅よりも広いことを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項１１】
請求項７記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記主磁極の両サイドであって、前記第２の非磁性膜の両サイドに第３の軟磁性膜をさらに有することを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項１２】
請求項１１記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記第２の軟磁性膜と前記第３の軟磁性膜が平坦面を介して接することを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項１３】
請求項１記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記副磁極に隣接して再生機能部をさらに有することを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項１４】
請求項１３記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、前記再生機能部は、下部磁気シールドと、上部磁気シールドと、前記上下の磁気シールドの間に絶縁膜を介して設けられた磁気抵抗素子とを有することを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項１５】
副磁極と、
主磁極と、
前記副磁極と前記主磁極との間の層に形成されるコイルと、
浮上面に露出し、前記主磁極のトレーリング側に設けられた第１磁性膜と第２磁性膜と、
前記第１磁性膜と前記主磁極との間に設けられた第１非磁性膜とを有し、
前記第２磁性膜と前記第１非磁性膜との間に、前記第１磁性膜が形成されることを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項１６】
請求項１５記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、
前記第１磁性膜は前記第２磁性膜に比べて奥行きが長いことを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項１７】
請求項１６記載の垂直記録用磁気ヘッドにおいて、
前記第１磁性膜は前記第２磁性膜に比べ膜厚が薄く、
前記第１磁性膜のトラック幅方向の幅は、前記第２磁性膜のトラック幅方向の幅に比べ小さいことを特徴とする垂直記録用磁気ヘッド。
【請求項１８】
副磁極を形成するステップと、
前記副磁極の上部に絶縁膜を介してコイルを形成するステップと、
前記コイルの間及び上部に絶縁膜を形成するステップと、
前記コイルの上部に浮上面に達しない第１軟磁性膜を形成するステップと、
前記第１軟磁性膜の浮上面側に非磁性絶縁体を充填するステップと、
前記非磁性絶縁体および前記第１軟磁性膜の上部に主磁極となる磁性膜を形成するステップと、
前記主磁極となる磁性膜の上に第１非磁性膜と第２軟磁性膜を積層するステップと、
前記第１非磁性膜と前記第２軟磁性膜と前記主磁極となる磁性膜とをパターニングするステップと、
前記パターニングステップ後、第２非磁性膜を形成するステップと
前記第２軟磁性膜の上部の第２非磁性膜を除去するステップと、
前記第２軟磁性膜および前記第２非磁性膜の上部に第３軟磁性膜を形成するステップと、
を含むことを特徴とする垂直記録磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の垂直記録磁気ヘッドの製造方法において、前記第２非磁性膜の両サイドに第４軟磁性膜を形成するステップをさらに含むことを特徴とする垂直記録磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の垂直記録磁気ヘッドの製造方法において、前記第３軟磁性膜を形成するステップは、前記第２非磁性膜の両サイドにも前記第３軟磁性膜を形成することを特徴とする垂直記録磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は垂直磁気記録方式を用いた磁気ディスク装置用の磁気ヘッドに係り、特に媒体面に高密度の磁気情報を記録するのに好適な垂直記録用磁気ヘッドの構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報機器の記憶（記録）装置には、主に半導体メモリと磁性体メモリが用いられる。アクセス時間の観点から内部記憶装置に半導体メモリが用いられ、大容量かつ不揮発性の観点から外部記憶装置に磁気ディスク装置が用いられる。記憶容量は磁気ディスク装置の性能を表す重要な指標であり、近年の情報社会の発展に伴い大容量かつ小型の磁気ディスク装置が市場から要求されている。この要求に好適な記録方式に垂直記録方式がある。この方式は高密度化が可能であるため従来の長手記録方式に代わって主流になると考えられている。
【０００３】
特許文献１には、主磁極のトラック幅方向側面に軟磁気特性を有する安定化磁化膜を有する垂直記録用磁気ヘッドが開示されている。特許文献２には主磁極のトレーリング側に軟磁性膜を配置することで磁界勾配を急峻化した垂直記録用磁気ヘッドが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１０９６８号公報
【特許文献２】特開２００５−１８８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
垂直記録方式の記録媒体の磁化方向は媒体面に対して垂直方向となるため、隣り合う磁区との間に作用する反磁界の影響が長手記録方式に比べ小さい。このため、磁気情報を高密度に媒体に記録することが出来、大容量の磁気ディスク装置を構成することが可能である。特許文献２では主磁極のトレーリング側の磁界勾配を急峻化する手段が、特許文献１では主磁極のトラック幅方向側面に軟磁気特性を有する安定化磁化膜を設ける事で狭トラック記録を実現する手段が開示されている。
【０００６】
これらの技術によれば、理論上目的とする高密度記録が可能になることを計算機シミュレーションにより確認できた。しかし、この目的を満足するためには、主磁極のトレーリング側に設ける非磁性ギャップの長さを極めて短く（40〜60nm）、かつ高精度(±10nmの範囲)に形成する必要がある事が明らかとなった。また、主磁極の両側に設ける軟磁性膜パターンと主磁極との間隔を、上記トレーリング側ギャップと同等とすると主磁極からの強い記録磁界が得られなくなる事、トレーリング側ギャップと接する軟磁性膜（トレーリング側シールド）の奥行き方向の長さが長いと記録磁界が大幅に低下してしまう事、などが明らかとなった。このため、目的とする磁界勾配の急峻化を達成するためには、これらの部材の形成精度（膜厚、奥行き方向の長さ）を極めて高く（±10nmの範囲）する必要があることが分かった。したがって、現在、市販されている半導体製造装置にて垂直記録用磁気ヘッドを製造した場合、製造歩留まりが低く、安価なヘッドを大量に製造することはできない。
【０００７】
本発明の目的は、高密度記録が可能な磁気ディスク装置を実現すべく、狭トラック幅で量産性に優れた垂直記録用磁気ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の代表的な垂直記録用磁気ヘッドの特徴は下記の通りである。
副磁極と、主磁極と、前記副磁極と主磁極で構成される磁気回路を周回するコイルと、前記主磁極のトレーリング側に積層された第１の非磁性膜と軟磁性膜と、前記主磁極と前記第１の非磁性膜と前記軟磁性膜の両サイドに形成された第２の非磁性膜とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、狭トラック幅で量産性に優れた垂直記録用磁気ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図３に垂直記録方式を用いた磁気ディスク装置の基本構成を示す。同図（ａ）は、装置の平面図、（ｂ）は断面図である。磁気ディスク２は、スピンドルモータ３に直結されており、情報の入出力時に回転される。垂直記録用磁気ヘッド（以下磁気ヘッドと称す）１はサスペンション８に取り付けられ、アーム７を介してロータリーアクチュエータ４に支持されている。サスペンション８は、磁気ヘッド１を磁気ディスク２に所定の力で保持する機能を有する。記録再生信号の処理を行う記録再生回路６及び各部位を制御する制御回路等が実装された回路基板５は装置本体に取り付けられている。垂直記録方式にて得られる再生波形（時間軸に対する再生信号の振幅変化）は、長手記録方式で見られるローレンツ型波形と異なり台形波となる。
【００１１】
垂直記録方式では記録面に対して垂直方向に磁化の容易軸を有する記録媒体を用いる。基板には、ガラスあるいはＡｌ基板が用いられる。その基板上に記録媒体を構成する磁性薄膜が成膜されている。磁気ヘッド１からの記録磁界は磁気ディスク２の記録媒体に作用し、記録層の磁化を反転させる。垂直磁気記録ではこの垂直方向の磁界成分を用いて記録を行うために、記録層と基板との間に下地軟磁性層(SUL:soft under layer)が設けられている。
【００１２】
磁気ディスク２の記録媒体に磁気情報を書き込むために、磁気ヘッド１の電磁変換作用を有する機能部（書込機能部）が用いられる。また、磁気情報を再生するために、磁気抵抗現象ないしは、巨大磁気抵抗現象あるいは電磁誘導現象を利用した機能部（再生機能部）が用いられる。磁気ヘッド１は、ロータリーアクチュエータ４の回転と共に磁気ディスク面上を移動し、任意の場所に位置決めされた後、磁気情報の書き込み、ないしは再生を行う。
【００１３】
次に、本発明の実施例１〜５による磁気ヘッドの構成を詳細に説明する。
＜実施例１＞
図１には、スライダ部材の基板１０の上に再生機能部と書込機能部が非磁性膜を介して積層された構造が示されている。図１(a)は主磁極２２の中心を通り、浮上面（Air Bearing Surface）９８に対して垂直な素子断面図であり、同図(b)は浮上面９８から見た図、同図(c)は主磁極２２周辺の拡大図である。図２は主磁極２２周辺を斜め方向から見た図である。図１(a)及び(b)に示すように、再生機能部は下部磁気シールド１１と上部磁気シールド１２、さらに上下の磁気シールドに囲まれ、その一部が浮上面に露出している磁気抵抗素子１５から構成される。磁気抵抗素子１５には、電極（図示せず）が接続されており、再生機能部からの電気情報を記録再生回路６に伝達する。磁気抵抗素子１５は、CPP(Current Perpendicular to Plane)素子、巨大磁気抵抗効果(GMR)素子等が用いられる。上下の磁気シールド１２，１１としては、Ｎｉが８０％以上のＮｉＦｅからなるパーマロイが用いられる。素子形成工程の際の基板となるスライダ部材１０には、Al2O3−TiC（アルチック）等のセラミック材が用いられる。上下の磁気シールド１２，１１と、磁気抵抗素子１５は非磁性かつ絶縁性（ないしは電気抵抗の極めて高い）材料であるAl2O3（アルミナ）等で分離されている。
【００１４】
書込機能部は、磁気ディスク２に書き込みを行う主磁極を構成する磁性膜２２と、磁気ディスク２からの磁束を返す副磁極を構成する磁性膜１７及び１６と、その間に配置され副磁極と主磁極で構成される磁気回路を周回するコイル２０を基本構成とする。磁性膜１７は浮上面９８に広い面積を有し、かつ奥行き方向には薄い構造を有する。これは記録時における不要磁界の低減と高温時における浮上面への突出量の低減を実現するためである。
【００１５】
磁気ディスク２に書き込みを行う磁極を構成する磁性膜は、浮上面に露出し記録トラック幅を規定する主磁極２２と、主磁極２２のトレーリング側（流出端側）に設けられたシールド２１を基本構成とする。主磁極２２の後端は軟磁性膜１９に繋がれ、軟磁性膜１９の後端でバックギャップを構成する。バックギャップ部では軟磁性膜１８を介して磁性膜１６の後端と磁気的に接続されている。
【００１６】
軟磁性膜１９と磁性膜１６の間にコイル２０が配置され、コイル２０と磁性膜１６との間に電気的な絶縁を確保するために絶縁膜２５が設けられている。また、コイル２０と軟磁性膜１９との電気的な絶縁を確保するために絶縁体２６が充填されている。この絶縁体２６には主磁極２２の下部と同じ材料のアルミナが好適である。
【００１７】
次に図１(c)及び図２を用いて主磁極２２周辺の構成を説明する。主磁極２２は非磁性絶縁体であるアルミナからなる充填膜２９上に設けられる。主磁極２２のトレーリング側に第１の非磁性膜２３が設けられる。さらに第１の非磁性膜２３に接して第１の軟磁性膜２４が設けられる。第２の非磁性膜２８は主磁極２２の両側に設けられ、少なくとも一部で第１の非磁性膜２３の端部と接している。第２の軟磁性膜２１は第１の軟磁性膜２４と接して設けられる。第２の非磁性膜２８は第３の軟磁性膜２７と接し、第３の軟磁性膜２７は第２の軟磁性膜２１と磁気的に接続されている。この接続面４３はケミカルメカニカルポリッシング(CMP)による平坦面となっている。
【００１８】
第１の非磁性膜２３と第１の軟磁性膜２４の構成については図１(a)に戻り説明を加える。図から明らかなように第１の非磁性膜２３と第１の軟磁性膜２４の奥行き方向の長さは等しくすることも可能であり、特に主磁極２２の後端と合わせることもできる。この利点については後述する。
【００１９】
以上の構成によれば、狭トラック幅の磁気ヘッドを高い歩留まりで得ることができる。まず、第１の非磁性膜２３と第２の非磁性膜２８は別の部材となるため、各々の膜厚を選択することで磁気的な距離の制御を別々に管理することが可能となる。このことから、目的とする形状要件を満足するヘッドを製造し易くなる。
【００２０】
また、第１の非磁性膜２３と第２の非磁性膜２８は別の部材であるため、非磁性金属と非磁性の酸化物を選択的に適用することができる。このため、膜厚精度を要求されない部材については製造単価の安い成膜法を選択することができる。発明者らの検討によれば、第２の非磁性膜２８の厚みは精度が要求されないため、安価なメッキ法にて製造することが出来る。
【００２１】
第１の軟磁性膜２４は、第２の軟磁性膜２１と磁気的に接してシールドとして機能する。このシールドは、主磁極２２に接近しているため、主磁極２２からの磁束を分流し易い構成となっている。このことから主磁極２２のトレーリング側はシールドを介して記録媒体に磁束を流し易い構成となる。トレーリング側に磁束が広く記録媒体に流れると、磁界強度の点では弱くなり書き込み動作には影響を与えない。この主磁極２２のトレーリング側の磁束を広く記録媒体に流す現象は、トレーリング側の磁界勾配を急峻化する効果を生み出す。すなわち、主磁極２２のトレーリング側でシールドに流れないで記録媒体に直接作用する領域と、シールドによって磁界が弱められる領域を接近させることで、媒体位置によって磁界強度に大きな差を与えることができる。
【００２２】
この効果は、磁化遷移幅を狭くし、かつ記録後の（１ビット前に書いた）磁化遷移に不必要な磁界を与える影響を防ぐことが出来る。この効果を有効に引き出すためには、主磁極２２とシールドとの距離を接近させる必要がある。この接近量は概ね、記録媒体を構成する下地軟磁性層面と浮上面を構成する主磁極面との距離20〜40nmとすれば良い事を計算機シミュレーションの結果で確認している。上記実施例１の構成によれば、第１の非磁性膜２３の厚みにてこの距離を制御できる。このことから高性能ヘッドを実現する形状要件を満足するヘッドを製造し易くなる。
【００２３】
一方、主磁極２２の両サイドにも軟磁性膜から構成されたシールドが必要である。このシールドは、記録動作時に隣接トラックに不要な磁界を印加させない為のものである。この効果を引き出すためには、主磁極２２から概ね100nm程度の非磁性膜２８を介してシールド（第３の軟磁性膜）２７を設ければ良い。非磁性膜２８の膜厚が薄く、仮にトレーリング側の非磁性膜２３と同じ40nmとした場合、磁界強度の大幅な劣化が生じ、目的とした記録動作は実現しなかった。
【００２４】
主磁極２２の両側に第３の軟磁性膜２７を設ける場合に距離を狭く出来ない理由は、主磁極２２には強磁界を発生させるために浮上面に向かって平面的な絞り形状が必要なためであり、主磁極２２と第３の軟磁性膜２７との距離を狭くすると、絞り領域から磁束が第３の軟磁性膜２７に流れ、磁界強度が低下するためである。磁界強度が弱いと記録媒体に磁気情報を書くことが出来なくなる。これは、記録媒体は、磁気情報が浮遊磁界から消されないように、磁気的な安定性を持たせるため所定の保磁力を有するように設計されているからである。この保磁力以上の磁界を印加できなければ情報を記録することはできない。
【００２５】
なお、主磁極２２とその上部に配置される第１の軟磁性膜２４（および磁気的に接続される第２の軟磁性膜２１）との距離は、全ての領域で一定（第１の非磁性膜２３の膜厚）となるため、磁界強度に与える影響は少ない。このため、主磁極２２の左右（トラック幅方向）とトレーリング側（媒体の流出方向）では夫々異なった非磁性膜の膜厚制御が設計要件となることが理解される。
【００２６】
上記実施例１では、再生機能部と書込機能部を有する複合型磁気ヘッドの例を説明したが、上記主磁極周辺の特徴ある構成は、書込機能部のみを有する磁気ヘッドに適用できることは勿論である。
【００２７】
＜実施例２＞
図４に示すように、第１の軟磁性膜２４の厚みを厚くする構成についても本発明で目的とする製造上の長所を有する。すなわち、図から明らかなように、この構成においても第１の非磁性膜２３と第２の非磁性膜２８とは別の部材で構成され、第１の非磁性膜２３の端面と第２の非磁性膜２８の面とは接触状態となる。したがって、実施例１と同様に非磁性膜の膜厚の制御という面での製造しやすい長所を有する。さらに、第１の軟磁性膜２４を厚くする構成なので、その上面位置４３をCMP加工する際の終点公差を拡大しやすい長所を有する。
【００２８】
この例で述べる第１の軟磁性膜２４の膜厚が厚い場合においては、その浮上面側で不要な磁界が発生してしまう欠点がある。これを防ぐ構造を図５に示す。図５は、(a)，(b)，(c)の３種類の構造例を示している。（a）は第１の軟磁性膜２４の後端を短くした構成を示す。この構成によれば、主磁極２２から第１の非磁性膜２３を介して第１の軟磁性膜２４に流れる磁束総量が少なくなるため、浮上面９８に生じる磁界を弱めることが出来る。
【００２９】
また、(b)に示すように第１の軟磁性膜２４を軟磁性膜と透磁率の低いCr、Ta等の金属ないしはアルミナ等の非磁性膜からなる多層膜（例えば軟磁性膜100nmと4nm程度のCrを順次積層した構造）とすることで、同部位に流れる磁束総量を低減することが可能である。
【００３０】
また、(c)に示すように第１の軟磁性膜２４の後端位置の下部に非磁性層３０を配置し、主磁極２２との磁気的な距離を遠ざけることにより、第１の軟磁性膜２４に流れる磁束総量を少なくすることが出来る。
【００３１】
＜実施例３＞
図６は第１の軟磁性膜２４を省いた実施例３の構成を示す。この構成によれば、第１の非磁性膜２３の上部に平坦面４３を形成する際のストッパー膜（加工終点制御膜）を配置することができる。ストッパー膜を第１の非磁性膜２３と兼用することも可能であるが、エッジ部に欠け等の欠陥が入り易い欠点があるので、実施例３ではRhないしはRu、Cr、C等のストッパー膜を用いることでトラックエッジ部でも目的とする形状で加工を仕上げることが出来た。
【００３２】
また、ストッパー膜を最終構造として残すことも可能であるが、非磁性膜の総膜厚が厚くなる問題と、浮上面に残るため腐食に対する対策を講じる必要が生じる等の問題がある。そのため、第２の軟磁性膜２１を形成する前に選択性のあるエッチング法にて除去することにした。この処理によって生じたくぼみを埋めると共に他の領域に第２の軟磁性膜２１を形成することで主磁極２２に対するシールドを構成した。
【００３３】
＜実施例４＞
図７に実施例４の構成を示す。主磁極２２と第１の非磁性膜２３さらに第１の軟磁性膜２４有し、これらの部材の端部と接してその両側に第２の非磁性膜２８を有し、その周囲にシールドとなる第２の軟磁性膜２１を有する構成である。この構成では第３の軟磁性膜２７が存在しない。この構成においても第１の非磁性膜２３と第２の非磁性膜２８が別の部材となることで、各々の膜厚を管理できる点で製造上の長所を損なうことはなく、また、磁気ヘッドの性能を損なうことはない。
【００３４】
この構成の特徴はCMP工程を省くことができる点にある。すなわち、第１の軟磁性膜２４を形成した後に第２の非磁性膜２８を全面に積層し、主磁極２２の両サイドを残して第２の非磁性膜２８を除去し、第２の軟磁性膜２１を形成する。この構成を満足させるためには、第２の非磁性膜２８を主磁極２２の両側に残す必要がある。この手法としては垂直方向のイオンでエッチングする手法が好適である。CMP工程が無いため主磁極等部材に化学的に腐食し易い材料を用いることが出来る長所がある。
【００３５】
また、第１の非磁性膜２３の上部におけるエッチングの終点を確実に行うため、第１の軟磁性膜２４に代わって同部位にカーボン等の膜を挿入することも可能である。カーボン膜はイオンエッチング耐性が高く、エッチング後に不要となった場合には酸素にて容易に除去することが出来る。この処理を行うことで主磁極２２のトレーリング側の磁気ギャップ長を短く保つことが容易となる。勿論カーボン膜であれば、トレーリング側ギャップ長が許される範囲で、最終的に第１の軟磁性膜位置（２４に相当）に残すことが可能である。
【００３６】
＜実施例５＞
図８は第３の軟磁性膜２７が無く、主磁極２２の両側に広く第２の非磁性膜２８が存在する構成である。この構成においても第１の非磁性膜２３と第２の非磁性膜２８が別の部材となることで各々の膜厚を管理できる点で製造上の長所を損なうことは無い。この構成は第３の軟磁性膜が無い分だけ製造工程が簡略化できる長所があるが、隣接トラックに記録磁界が漏れる欠点を有する。しかし、主磁極２２のトレーリング側に第１の非磁性膜２３を介してシールドとなる第２の軟磁性膜２１が存在するため、トレーリング側における磁界勾配が急峻化できる特徴は有する。この特徴から同一トラック内には高密度の記録が可能となる。
【００３７】
図９は、上記実施例５における第１の軟磁性膜２４を除去した後に第２の軟磁性膜２１を形成した構造である。記録動作は上記実施例５と同等である。この構成の特長は平坦面４２を形成するCMPの終点制御膜を、第１の軟磁性膜２４を除去した部分に適用できる点にある。
【００３８】
以上述べた実施例５の構成においても、第１の非磁性膜２３と第２の非磁性膜２８が別の部材となることで、各々の膜厚を管理できる点で製造上の長所を損なうことは無く、また、磁気ヘッドの性能は隣接方向の密度に尤度を持たせることで満足できる事は明白である。
【００３９】
次に図１０を用いて上記実施例１〜５の基本構造を得るための素子作製方法を詳細に説明する。
(a) スライダ部材となるアルチック基板１０上にアルミナからなる非磁性膜４１を形成する。その上に軟磁性膜であるパーマロイからなる下部シールド１１を形成する。下部シールド１１の上に非磁性膜にて絶縁された磁気抵抗素子１５を形成する。その上に下部シールド１１と同じ材料からなる上部シールド１２を形成する。上部シールド１２の上部に非磁性膜を介して副磁極となる軟磁性膜１６を形成する。この軟磁性膜１６の浮上面側に台座状の軟磁性膜１７を形成する。この台座状の軟磁性膜１７は、副磁極１６からの漏れ磁界を低下させるため、浮上面側に露出する面積が広く、かつ、高温時に副磁極１６が突出する問題を低減するために、面積の大きな部分の厚みを薄くする。また後端にバックギャップ部を構成する軟磁性膜１８を形成する。台座状の軟磁性膜１７と軟磁性膜１８の間の副磁極１６の上にアルミナ薄膜２５を形成し、その上にCuからなるコイル２０を形成する。コイル２０の形成後、非磁性膜２６にて全体を埋め、CMPにて平坦面４４を形成する。以上のプロセスにおいて軟磁性膜には、パーマロイを用いた。
(b) 上記平坦面４４に、主磁極と軟磁性膜１８を繋ぐ軟磁性膜１９を形成し、さらにその浮上面側にアルミナからなる非磁性膜２９を埋めた後、再度CMPにて平坦面４５を形成する。
(c) 上記平坦面４５に、主磁極２２、第１の非磁性膜２３、第１の軟磁性膜２４を連続形成する。
【００４０】
次に上記実施例１と３の主磁極およびその周辺の構成を形成するための方法を図１１、図１２を用いて説明する。図１１(a)は非磁性膜２９の平坦面４５上に主磁極となる磁性膜２２と、第１の非磁性膜２３と、第１の軟磁性膜２４を連続形成し、パターニングした状態を浮上面側から見た図である。この矩形形状は、積層体の上部にエッチングマスクパターン５１を形成し、同マスクパターン５１をマスクにArイオンによるイオンミリングを施すことで形成することができる。このイオンミリングを垂直方向でイオン照射することでその断面は図に示すように矩形となる。その後イオン照射角を斜めとすることで図１０(b)に示すように逆台形の主磁極２２を形成することができる。この際、マスクパターン５１の膜厚は減少する。この後、図１０(c)に示すように第２の非磁性膜２８を形成する。第２の非磁性膜２８としては非磁性であれば金属膜も適用することが可能であり、本実施例ではAuを厚さ100nmの条件でメッキ法にて成膜した。金属膜は後の加工が容易となる長所がある。第１の非磁性膜２３には、アルミナあるいは酸化ケイ素を主成分とする酸化膜を用いた。
【００４１】
続いて、図１２(d)に示すように第３の軟磁性膜となるパーマロイ膜２７を全面に積層する。次に図１２(e)に示すようにCMPにて平坦面４６を形成する。この際の加工終点を主磁極２２のイオンミリング処理時に残したマスク材５１を兼用した。この後、マスク材５１を酸素にて除去し第２の軟磁性膜２１を形成して図１２(f)の構成を得る。
【００４２】
上記の形成方法によれば、主磁極２２のトレーリング側に第１の非磁性膜２３からなるギャップ膜を有し、主磁極２２の両サイドに第２の非磁性層２８を有し、第１の非磁性層２３の端面が第２の非磁性層２８の面と接し、第１の軟磁性膜２４と第３の軟磁性膜２７に接して第２の軟磁性膜２１をトレーリング側に有する構成を得ることができる。第１の非磁性膜２３と第２の非磁性膜２８は別の工程で形成するため、第１の非磁性膜２３の膜厚を第２の非磁性膜２８に比べて薄くすることができる。また、第１の非磁性膜２３と第２の非磁性層２８を、異なる非磁性体で形成することができる。さらに、第１の非磁性膜２３は、主磁極２２の全域に形成することができる。
【００４３】
次に図１３を用いて実施例４（図７）の構成を得るための素子形成工程を説明する。図１３(a)は主磁極２２の上に第１の軟磁性膜２３、第１の軟磁性膜２４、さらにその上にマスク材５１を形成した後、イオンミリングを施し、さらに金属膜Auからなる第２の非磁性膜２８を形成した状態から示している。その前までの工程は上記実施例１および３の構成を得るための形成工程と同じである。
【００４４】
図１３(b)は垂直方向にイオンを照射して第２の非磁性膜２８の平面部を除去した状態を示す。垂直方向のイオンミリングでは、膜厚が厚くなる主磁極２２の両サイドに第２の非磁性膜２８を残すことが出来る。エッチングはマスク材５１の表面が露出するまで行う。この後、マスク材５１を除去し、図１３(c)に示すように第２の軟磁性膜２１を形成することで目的とする構成を得る。
【００４５】
この形成方法においても主磁極２２のトレーリング側に第１の非磁性膜２３を有し、主磁極２２の両サイドに第２の非磁性膜２８を有し、第１の非磁性膜２３の端面が第２の非磁性膜２８の面と接し、第１の軟磁性膜２４と２の非磁性膜２８に接して第２の軟磁性膜２１をトレーリング側と両サイドに有する構成を得ることができる。第１の非磁性膜２３と第２の非磁性膜２８は別の工程で形成するため、第１の非磁性膜２３の膜厚を第２の非磁性膜２８に比べ薄くすることができる。また、第１の非磁性膜２３と第２の非磁性膜２８を、異なる非磁性体で形成することができる。さらに、第１の非磁性膜２３を主磁極２２の全域に形成することができる。
【００４６】
次に図１４を用いて実施例５（図８）の構成を得るための素子形成工程を説明する。図１４(a)は上記図１１(b)の工程後に第２の非磁性膜２８を全面に成膜した状態から示す。この後、図１４(b)に示すようにCMPにて平坦面４７を形成する。この際の加工終点はカーボンから構成されるマスク材５１とする。その後、マスク材５１は酸化処理にて除去し、その上に第２の軟磁性膜２１を形成することで図１４(c)の構成を得る。
【００４７】
この形成方法においても第１の非磁性膜２３と第２の非磁性膜２８が別の部材となることで各々の膜厚を管理できる点で製造上の長所を損なうことは無い。この形成方法によれば、第３の軟磁性膜が無い分だけ製造工程が簡略化できる長所がある。
【００４８】
次に図１５を用いて実施例２の第１の軟磁性膜２４の奥行き方向の長さを短く形成する方法について説明する。まず、図１５(a)に基本構造を示す。主磁極２２は軟磁性膜１９に接続して形成されている。主磁極２２の上部に第１の非磁性膜２３と第１の軟磁性膜２４が順次積層されている。第１の軟磁性膜２４の奥行き方向の長さは主磁極２２の奥行きと等しい。第１の軟磁性膜２４は更に第２の軟磁性膜２１と磁気的に結合されている。ここで重要な点は第２の軟磁性膜２１の奥行き方向の長さが第１の軟磁性膜２４の奥行き方向に比べ短い点にある。第２の軟磁性膜２１の奥行き方向の長さが長い場合、主磁極２２から多くの磁束が第１の軟磁性膜２４を介して第２の軟磁性膜２１に流れ込み、その結果として主磁極２２が発生する磁界を大幅に低下させてしまう。このため、目的とする記録動作を実現できない。
【００４９】
また、第１の軟磁性膜２４の厚みも重要であり、厚い場合にはその浮上面９８から大量の漏れ磁界が生じ目的とする記録動作を実現できない。しかし、第２の軟磁性膜２１の奥行き方向の長さを長くすることで、この現象を低減できることを確認した。詳細は後述する。また、第１の軟磁性膜２４の厚みは、その奥行き方向の長さにも依存する。
【００５０】
図１５(b)に示すように、第２の軟磁性膜２１を形成後、その後端エッジをマスクに第１の軟磁性膜２４の露出部をイオンミリング法等で選択的に除去すれば、第１の軟磁性膜２４の長さを短くすることが出来る。この構成によれば、主磁極２２との対向部の面積を少なくでき、主磁極２２から第１の軟磁性膜２４に流れ込む磁束量を少なくすることができる。この際、第１の非磁性膜２３にイオンミリング耐性の高いアルミナ膜を採用することで主磁極２２の表面をエッチングから保護できる。
【００５１】
次に、第１の軟磁性膜２４の奥行き方向の長さを主磁極２２の長さと等しくした場合において、第１の軟磁性膜２４の厚みには最適値（許容範囲）があることを説明する。図１６は第１の非磁性膜２３の膜厚を60nmとした場合において、第１の非磁性膜２３に接する第１の軟磁性膜２４の膜厚を80nm〜１μmの範囲で変化させた場合の、主磁極２２の磁界計算結果である。その他の主要な磁界計算条件は次の通りである。主磁極２２のトラック幅は0.12μm、逆台形の角度は８°、フレアーポイント長（トラック幅と等しい幅をもつ領域の長さ）は120nm、主磁極２２の厚さは200nm、主磁極２２の両側の第２の非磁性膜２８の厚さは180nmである。起磁力は0.15AT、媒体下地軟磁性層と主磁極表面との距離は37.3nm、記録層中心との距離は19.3nmである。第１の軟磁性膜２４の飽和磁束密度は1.0T、第２の軟磁性膜２１の飽和磁束密度は2Tである。第２の軟磁性膜２１の奥行き方向の長さは0.3μmである。
【００５２】
図１６の計算結果に注目する。図１６に記載されるT_tは第１の軟磁性膜２４の膜厚条件を表す。結果に着目すると、主磁極２２からは12KOe(960KA/m)以上の強磁界が得られており、かつ注目すべきは、T_tが薄いほど、すなわち第１の軟磁性膜２４の膜厚を80nmとすることで、その流出端側における不要な磁界が少なくなっていることが分かる。
【００５３】
不要磁界が記録媒体の記録点磁界より強い場合、主磁極で書かれた情報が漏れ部位で消される誤動作が生じる。しかし、図１６に示す第１の軟磁性膜２４の膜厚が80nmの条件では、第１の軟磁性膜２４が無い状態と等価の磁界分布が得られている。この状態は第１の軟磁性膜２４の膜厚を80nm以下に設定した全ての範囲で得ることが出来る。
【００５４】
また、この結果から別の効果が得られることが分かる。すなわち、本計算では第２の軟磁性膜２１の奥行き方向の長さを0.3μmとした。従来この奥行き方向の長さは、媒体下地軟磁性層と主磁極表面との距離と略等しくすべきことが上記特許文献等で明らかにされていたが、本実施例では、媒体下地軟磁性層と主磁極表面との距離＝37.3nmに対し、第２の軟磁性膜２１の奥行き方向の長さ0.3μmは大幅に長い長さとなる。この長さを長く出来る効果は、第２の軟磁性膜２１の奥行き方向の製造公差を広げる効果をもたらす事は容易に理解される。
【００５５】
第２の軟磁性膜２１の奥行き方向の長さを長く出来る理由は、第１の軟磁性膜２４が主磁極２２と同様の後端にまで長く存在するための効果と考えられる。従来の構造である第１の軟磁性膜２４が存在しない場合、第２の軟磁性膜２１の奥行き方向の長さを長くするとここに吸われる磁束が増加し、記録磁界が低下する問題が生じる。しかし、上記実施例の構造では第１の軟磁性膜２４から多くの磁束が第２の軟磁性膜２１に供給される。このため、この部位が飽和傾向にあり、その結果として主磁極２２からの漏れ磁界が吸われ難くなる。この効果として第２の軟磁性膜２１の奥行き方向の長さを長くしても磁界の低下を抑えることができると考えられる。
【００５６】
この理由から、残す第１の軟磁性膜２４の膜厚が厚いほど、第２の軟磁性膜２１の奥行き方向の長さを長く設定できる傾向にあることが確認した。多くの計算を行い発明者らは、第２の軟磁性膜２１の後端までの距離を、第１の軟磁性膜２４が無い場合に比べ約４倍長くすることで等価の磁界分布となることを確認している。
【００５７】
既に述べたようにトレーリングシールド（第２の軟磁性膜２１）の後端までの距離を長くできる効果は、製造工程における精度を拡大できることである。従来の第１の軟磁性膜２４が無い構成の場合、約40nmにする必要があったが、上記実施例の構成では約160nmまで拡大できた。各々の工程での公差を10%とすると本構成の方が物理的な公差幅が広くなり製造が簡単であることが容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施例１の磁気ヘッドの断面図、浮上面から見た図、書込機能部の拡大図である。
【図２】実施例１の磁気ヘッドの書込機能部の斜視図である。
【図３】本発明に係る磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置の概略構成を示す平面図と断面図である。
【図４】実施例２の磁気ヘッドの書込機能部の斜視図である。
【図５】実施例２の磁気ヘッドの書込機能部の断面図である。
【図６】実施例３の磁気ヘッドの書込機能部を浮上面から見た図である。
【図７】実施例４の磁気ヘッドの書込機能部を浮上面から見た図である。
【図８】実施例５の磁気ヘッドの書込機能部を浮上面から見た図である。
【図９】実施例５の磁気ヘッドの書込機能部を浮上面から見た図である。
【図１０】実施例１〜５の磁気ヘッドの基本構成の製造工程を示す断面図である。
【図１１】実施例１と３の磁気ヘッドの書込機能部の製造工程を示す図である。
【図１２】実施例１と３の磁気ヘッドの書込機能部の製造工程を示す図である。
【図１３】実施例４の磁気ヘッドの書込機能部の製造工程を示す図である。
【図１４】実施例５の磁気ヘッドの書込機能部の製造工程を示す図である。
【図１５】実施例２の磁気ヘッドの書込機能部の製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】主磁極上部に軟磁性膜を設ける構造における磁界計算結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…垂直記録用磁気ヘッド、２…磁気ディスク、３…スピンドルモータ、４…ロータリーアクチュエータ、５…回路基板、６…記録再生回路、７…アーム、８…サスペンション、１０…スライダ基板、１１…下部シールド、１２…上部シールド、１５…磁気抵抗素子、１６，１７，１８…磁性膜、１９…軟磁性膜、２１…第２の軟磁性膜、２２…主磁極、２３…第１の非磁性膜、２４…第１の軟磁性膜、２５…絶縁膜、２６…絶縁体、２９…充填膜、５１…エッチングマスク材、９８…浮上面。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【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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