磁気記録ヘッド及びその製造方法、及び磁気ディスク装置
【課題】
マイクロ波アシスト記録において、非磁性の電極を磁極の外側に設けることで、ＡＭＲ効果や渦電流による配線の抵抗変化を抑え、スピントルク発振器に流れる電流の変動を抑制して安定な発振を実現する。
【解決手段】
マイクロ波アシスト記録に用いられる磁気記録ヘッドは、主磁極と、主磁極上に配置され、スピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転層を含むスピントルク発振器と、スピントルク発振器上に配置されたトレーリングシールドと、媒体対向面に配置された該トレーリングシールドと磁気的に接続されて媒体対向面に対して垂直方向に伸延する副磁極を有し、主磁極もしくはトレーリングシールドもしくは副磁極の磁性体に対してスピントルク発振器が配置されているトレーリングギャップの外側に、非磁性電極を有する。
マイクロ波アシスト記録において、非磁性の電極を磁極の外側に設けることで、ＡＭＲ効果や渦電流による配線の抵抗変化を抑え、スピントルク発振器に流れる電流の変動を抑制して安定な発振を実現する。
【解決手段】
マイクロ波アシスト記録に用いられる磁気記録ヘッドは、主磁極と、主磁極上に配置され、スピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転層を含むスピントルク発振器と、スピントルク発振器上に配置されたトレーリングシールドと、媒体対向面に配置された該トレーリングシールドと磁気的に接続されて媒体対向面に対して垂直方向に伸延する副磁極を有し、主磁極もしくはトレーリングシールドもしくは副磁極の磁性体に対してスピントルク発振器が配置されているトレーリングギャップの外側に、非磁性電極を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録ヘッド及びその製造方法、及び磁気ディスク装置に係り、特にマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド方式におけるスピントルク発振器を有する磁気記録ヘッド及びその製造方法、及びこの磁気記録ヘッドを搭載した磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）における高記録密度化は、年率４０％程度の急速な成長を求められている。この成長を実現するためには、より小さなトラック幅とビット長で磁気記録媒体に書き込む必要があり、磁気記録ヘッドの更なる微細化が求められている。しかし磁気記録ヘッドの微細化を行うと、磁気記録ヘッドから生じる記録磁界そのものも減じられてしまい、磁気記録媒体に記録するのに必要十分な磁界を得ることができなくなってしまう。このため、磁気記録ヘッド単体では足りない分を補い、磁気記録媒体に書き込みやすくする技術が注目されている。その技術とはエネルギーアシスト記録と呼ばれており、媒体に対し何らかのエネルギーを加えることで磁化反転に必要な磁界を弱め、通常では記録不可能な記録媒体に磁気信号を書き込む技術であり、記録能力向上と記録領域の微細化の両立を図ることが可能となる。この記録をアシストするために用いられるエネルギーとしては、レーザにより生じる熱を利用して記録を行う手法（熱アシスト記録）と、高周波発振器から生じるマイクロ波を利用して記録を行う手法（マイクロ波アシスト記録）が知られている。
【０００３】
特にマイクロ波を利用する記録技術は、近年になって登場したばかりであるが、エネルギーアシスト記録の１つとして期待されている。特許文献１には、高周波電界を磁気ヘッドの記録素子、あるいは磁気記録媒体に対して照射することで、ジュール加熱あるいは磁気共鳴加熱を与えて、媒体の保磁力を局所的に低減させ、少ない記録磁界でも書き込みやすくする技術が開示された。
【０００４】
また、非特許文献１は、高周波磁界を用いるもので、垂直磁気ヘッドの主磁極に隣接したスピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転体（Field Generation Layer：ＦＧＬ）を配置してマイクロ波を発生させ、磁気異方性の大きな磁気記録媒体に情報を記録する技術（マイクロ波アシスト記録技術）が開示されている。さらに非特許文献２には、スピントルク発振器を磁気記録ヘッドの主磁極とトレーリングシールドの間に配置させ、高周波磁界の回転方向を記録磁界極性に応じて変化させることで、磁気記録媒体の磁化反転を効率的にアシストする技術が開示されている。
【０００５】
これらの報告にあるように、従来の垂直磁気記録ヘッドと組み合わせることが可能であることが判明し、その実現性の高さからマイクロ波アシスト記録の研究開発が加速している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２４３５２７号公報
【特許文献２】特開２００９−０７０５４１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】J．G．Zhu and X．Zhu，‘Microwave Assisted Magnetic Recording，’The Magnetic Recording Conference (TMRC) 2007 Paper B6 (2007)
【非特許文献２】Y．Wang、et．al、”Media damping constant and performance characteristics in microwave assisted magnetic recording with circular as field”，Journal of Applied Physics、vol．105、pp07B902−07B902−3 (2009)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のライトヘッドでは主磁極とトレーリングシールドの間には磁気的なギャップ（以降ＴＳギャップ）が設けられており、主磁極やトレーリングシールドに電流を流すことはなく、一般にＴＳギャップを構成する材料には絶縁材料が用いられている。
【０００９】
しかしマイクロ波アシスト磁気記録では、一般的にスピントルク発振器は主磁極とトレーリングシールドの間に配置されており、高周波磁界を発生させるために、スピントルク発振器に電流を流す必要がある。すなわち、主磁極とトレーリングシールドに電流を流す必要があると言える。
【００１０】
しかし従来のライトヘッドとマイクロ波アシスト記録では構造が異なるために、電流を流す上で重大な課題が３つある。
【００１１】
まず１つ目に異方性磁気抵抗（ＡＭＲ：Anisotropic Magneto−Resistance 以下ＡＭＲ）効果や渦電流による電気抵抗の変動が挙げられる。従来のライトヘッドでは主磁極近傍に配置されたコイルに電流（記録電流と呼ぶ）を流して、主磁極やトレーリングシールドなどの磁性膜を励磁することによって書き込みを行うが、マイクロ波によるアシストを得るためにスピントルク発振器に電流を流すと、記録電流の増減によって前述の磁性膜中の磁化の方向が変わる。このとき、主磁極とトレーリングシールドをスピントルク発振器に電流を供給する配線として用いると、前述の磁性膜中の磁化の方向と発振器電流の方向の相対的な角度が変化して、ＡＭＲ効果が発生する。
【００１２】
このＡＭＲの効果によって、磁性膜材料の電気抵抗が変動する恐れがあり、スピントルク発振器に対して定電圧の電流を流す場合、ＡＭＲによる電気抵抗の変動が生じると、スピントルク発振器に流れる電流値までも変動してしまい、安定した発振を妨げる恐れがある。また、記録電流の増減によって前述の磁性膜中の磁化の方向が変化すると、この変化を妨げるように渦電流が前述の磁性膜中に流れる（特に記録電流が反転したときに顕著である）。これにより、発振器電流が変動してしまい、スピントルク発振器の安定な発振を妨げられることになる。上述の二つの現象は、より高い記録密度に対応するために、主磁極やトレーリングシールドのパターンが小さくなると、この影響はより顕著になってくるため、無視できない課題の一つである。
【００１３】
前記の1つ目の課題を解決するためには、特許文献２のように主磁極やトレーリングシールドを配線として使わず、スピントルク発振器と主磁極、及びスピントルク発振器とトレーリングシールドの間にそれぞれ非磁性体の配線を設ける手段が考えられる。
【００１４】
しかしこの様にＴＳギャップ間に電極層を挿入してしまうと、主磁極とトレーリングシールドの磁気的なギャップが広がり、スピントルク発振器の積層方向に垂直に印加される磁界が減少し、その結果として発生する高周波磁界の周波数が高くすることができず、アシスト効果が十分に得られない恐れがある。このように、ＴＳギャップを広げないこと、望ましくは、狭くすることが２つ目の課題である。
【００１５】
３つ目の課題は、スピントルク発振器の配線も含めた素子抵抗を低くすることである。スピントルク発振器を挟持する主磁極およびトレーリングシールドは記録媒体に情報記録するために強い磁界を出せるように構造設計しているものであり、スピントルク発振器の配線としての抵抗を低くするために、その形状や膜厚を自由に形成することはできない。また、配線として磁性体を用いる場合には、磁性金属は一般に配線に用いられている非磁性金属に比べて電気抵抗率が高いので、配線抵抗が高くなってしまう恐れがある。
【００１６】
一方、スピントルク発振器を発振させるためには、スピントルク効率を大きくすることが必要で、大きなスピントルク効率を得る方法の一つに高い電流密度の電流を流すことがある。この場合、長期信頼性や発熱による抵抗増加の影響などを考えると、配線抵抗は低い方が望ましい。
【００１７】
本発明では 上記３つの課題のうち少なくとも１つを解決することにある。即ち、本発明の目的は、マイクロ波アシスト磁気記録におけるスピントルク発振器の動作を安定させ、かつ、アシスト効果を十分に引き出すための電流供給の構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る磁気記録ヘッド、好ましくは、マイクロ波アシスト記録に用いられる磁気記録ヘッドであって、主磁極と、該主磁極上に配置されスピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転層を含むスピントルク発振器と、該スピントルク発振器上に配置されたシールド磁性膜と、該シールド磁性膜上に配置された上部磁極と、磁極を構成する磁性体の少なくともどちらか一方、すなわち主磁極またはトレーリングシールドや副磁極などに、隣接して形成された非磁性電極と、を有することを特徴とする磁気記録ヘッドとして構成される。即ち、本発明は、スピントルク発振器への電流供給の経路として主磁極または副磁極の近傍に設けた非磁性電気配線によって、従来のような新たな電極層の挿入によるＴＳギャップの広がりを防止し、高い電流密度の電流を流すことができる構成を有する。特に、非磁性電気配線をＴＳギャップの外側に設ける。
【００１９】
好ましい例では、磁気記録ヘッドにおいて、該主磁極に対してＴＳギャップの外側に、隣接して該非磁性電極が形成される。また、好ましくは、磁気記録ヘッドにおいて、該シールド磁性膜に隣接して非磁性電極が形成される。また、好ましくは、磁気記録ヘッドにおいて、該上部磁極に隣接して非磁性電極が形成される。
【００２０】
また、好ましくは、磁気記録ヘッドにおいて、該主磁極と、該主磁極近傍に配置された、サイドシールド磁性膜との間にあるサイドシールドギャップ膜が非磁性体で形成されており、該サイドシールドギャップ膜に隣接して該非磁性電極が形成される。
【００２１】
また、好ましくは、磁気記録ヘッドにおいて、非磁性体で形成された該サイドシールドギャップ膜により、該主磁極の先端まで非磁性体の配線が引き回された形状である。また、好ましくは、磁気記録ヘッドにおいて、該サイドシールドに隣接して該非磁性電極が形成されており、電気的に接続されている。
【００２２】
また、好ましくは、磁気記録ヘッドにおいて、該主磁極上にヨーク磁性膜を形成し、該主磁極に隣接して該非磁性電極が形成され、該ヨーク磁性膜と該非磁性電極が電気的に接続されており、並列な電気回路となっている。
【００２３】
また、好ましくは、非磁性電極に使用する材料はＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜またはこれらを含んだ積層膜である。
【００２４】
また、好ましくは、該シールドギャップ膜に使用する材料はＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜またはこれらを含んだ積層膜である。
【００２５】
本発明に係る磁気記録ヘッドの製造方法は、好ましくは、非磁性電極を形成する工程と、該非磁性電極上に主磁極を形成する工程と、主磁極の外側にサイドシールド磁性膜を形成する工程と、該主磁極と該サイドシールド磁性膜の間にシールドギャップ膜を形成する工程と、該主磁極上にヨーク磁性膜を形成する工程と、該主磁極上に該スピントルク発振器を成膜する工程と、該スピントルク発振器を所望のトラック幅と素子高さにエッチングする工程と、該エッチングされた部分を絶縁膜で埋め戻す工程と、該エッチングに用いたマスクを除去する工程と、トラックと素子高さをそれぞれ形成した該スピントルク発振器の上に磁性膜をスパッタもしくはめっきで形成する工程と、を有することを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法である。
【００２６】
また、本発明に係る磁気ディスク装置は、好ましくは、磁気ヘッドを所定方向に移動させながら、回転する磁気ディスクに情報を書き込む磁気ディスク装置において、該磁気ヘッドは、マイクロ波アシスト記録に用いられる磁気ヘッドであって、主磁極と、該主磁極上に配置され、スピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転層を含むスピントルク発振器と、該スピントルク発振器上に配置される磁性膜と、磁極を構成する磁性体の少なくともどちらか一方の磁性体のＴＳギャップの外側に、非磁性電極を有することを特徴とする磁気ディスク装置として構成される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、非磁性体による電極を磁極の先端まで持ってくることにより、ＡＭＲ効果や渦電流などによる抵抗変化を抑えることが可能となり、スピントルク発振器の発振を安定化させることができる。また、非磁性体による電極を磁極のＴＳギャップの外側に配置することで、ＴＳギャップを物理的に狭くすることが可能となり、より強いアシスト効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】一実施例におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図２】一比較例におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの媒体対向面における構造図。
【図３Ａ】本発明の一実施例におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図３Ｂ】一実施例におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図４】一実施例におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの媒体対向面における構造図。
【図５】一実施例におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図６Ａ】実施例１における磁気記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図６Ｂ】実施例１における磁気記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図６Ｃ】実施例１における磁気記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図６Ｄ】実施例１における磁気記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図６Ｅ】実施例１における磁気記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図７】実施例２におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図８Ａ】実施例３におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図８Ｂ】実施例３におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図９】実施例４におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの斜視図。
【図１０】実施例５におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図１１】実施例６におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図１２】実施例７におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの斜視図。
【図１３Ａ】実施例７におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図１３Ｂ】実施例７におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの媒体対向面における構造図。
【図１４】本実施例による磁気ディスク装置の全体構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、マイクロ波アシスト記録において、非磁性の電極を磁極の外側に設けることで、配線の電気抵抗を低減し、また配線の電気抵抗の変動を防止する。以下、図面を参照しながら、幾つかの実施例について説明する。
【実施例１】
【００３０】
図1にスピントルク発振器を有する磁気記録ヘッドの構造を示す。
【００３１】
図１において、１０はスピントルク発振器、２０は主磁極、３０はヨーク磁性膜、５０は電流源、６０は下部コイル、７０はトレーリングシールド、８０は副磁極、９０は上部コイル、１００は磁気記録媒体、１１０Ａはシールドギャップ膜、１４０はリーディングエッジシールド、１６０は磁気記録ヘッドを支持する基板である。
【００３２】
図１には、媒体１００に対するヘッド移動方向を示す矢印８と、ヘッドに対する媒体１００の移動方向を示す矢印９を示した。以下の説明では、表現の簡略化のため、矢印８の向きを「下部」、「下側」又は「下部側」で示し、矢印９の向きを「上部」、「上側」又は「上部側」で示す。従って、「上部磁極」は「副磁極８０」のことであり、「下部磁極」は「主磁極２０」のことである。 図１に示した、ハイト方向６は、磁気記録媒体１００の表面上に垂直な方向を示し、さらに、紙面に垂直方向であることを示す記号７は、媒体１００への磁気信号を書き込む時のトラック幅を規定するトラック方向を示す。
【００３３】
また、一般的に磁気ヘッドには再生ヘッドも具備しており、本明細書には明示していないが、磁気記録ヘッドの上部、下部のどちらにあっても良い。
【００３４】
図３Ａは本発明の実施例１の磁気記録ヘッドにおけるヘッド進行方向８のスピントルク発振器１０を含む面の断面概略図である。本構造の特徴は、シールドギャップ膜１１０Ａを導電性材料、望ましくは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜またはこれらを含んだ積層膜などからなる低抵抗率の金属材料で構成し、その下側に非磁性電極４０を設けられたことにある。これにより、スピントルク発振器１０に供給されていた電流はヨーク磁性膜３０を流れることなく、また、主磁極２０を流れる電流も減らすことができるため、ヨーク磁性膜３０および主磁極２０のみを電極として用いる場合に比べて、ＡＭＲ効果あるいは渦電流による電気抵抗の変化を低減でき、スピントルク発振器１０の安定した発振を維持することができる。このとき、電流経路における主磁極２０の電気抵抗に比べて、導電性材料からなるシールドギャップ膜１１０および非磁性電極４０の電気抵抗が低いほど、その効果は大きい。
【００３５】
このとき、非磁性電極４０の素子高さ方向の位置は、配線として機能する範囲で任意に設けることができるが、ヨーク磁性膜３０よりも磁気記録媒体に近い側まで、即ち、主磁極２０の先端付近まで配置されていることが、電気抵抗低減の観点から望ましい。
【００３６】
図２に比較例の媒体対向面における構造を示す。本構造は、非磁性電極４０をスピントルク発振器１０の上下に配置した構造であるが、このような構造にすると、主磁極２０とトレーリングシールド７０の磁気的な間隔、即ちＴＳギャップが広がってしまうことにより、スピントルク発振器に印加される磁界が減少してしまう。その結果、発生する交流磁界の周波数を高くすることができず、十分なアシスト効果を得ることができない恐れがある。また、特に、抵抗率の低い金属材料を非磁性電極４０に用いた場合には、ウェハ工程の後で磁気ヘッドの素子を所望の素子高さになるように削るラップ加工の際に、腐食やスメア(smear)が発生する可能性がある。これを防ぐには媒体対向面に露出する非磁性電極４０の断面積を小さくすることが必要で、そのためには、電極の膜厚を薄くし、かつ、幅を狭く形成することになる。これは、非磁性電極４０の形成と主磁極２０の形成を高い精度で位置合わせをすることが求められ、工程的に特段の配慮を必要とする。
【００３７】
なお、図３Ａと類似した構造として、図３Ｂに示されるように、主磁極２０の下側にリーディングシールド１４０があっても良い。
【００３８】
また、図４は媒体対向面における構造であるが、シールドギャップ膜１１０Ａの両脇にサイドシールド磁性膜１３０を配置することにより、配線抵抗の更なる低抵抗化を実現することが可能である。
【００３９】
さらに、図５に示すように、副磁極８０との間でバックギャップを形成し、かつ、強い磁界を発生させるための磁性膜であるヨーク磁性膜３０を主磁極２０に対して上置きとし、非磁性電極４０を主磁極２０に対してＴＳギャップの外側に配置することで、副磁極８０側にバックギャップ間隔調節用磁性膜１２０を設けることで、記録ヘッドの実効的な磁路長を短くすることができるため、高周波応答に優れた構造にすることが可能である。このとき、ヨーク磁性膜３０とバックギャップ間隔調節用磁性膜１２０とは、電流が流れない程度の絶縁がとれていればよい。
【００４０】
上記のような構造を持つマイクロ波アシスト磁気記録に用いる磁気記録ヘッドの製造方法の一例について、図６Ａ〜図６Ｅを参照しながら、具体的に述べる。
【００４１】
まず、基板１６０の上にコイル６０を形成した後に、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜またはこれらを含んだ積層膜などの非磁性材料をスパッタリング法もしくはめっき法にて非磁性電極４０を形成する。［図６Ａ］
次に、非磁性電極４０の上に主磁極２０を形成するが、このとき主磁極２０をトレンチ内に主磁極材料を埋め込むダマシンプロセス(damascene process)で形成する場合、サイドシールド（図４Ｂの１３０）と主磁極２０の間に配置されるシールドギャップ膜１１０Ａを、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜またはこれらを含んだ積層膜などの非磁性体の金属に置き換えることで、シールドギャップ膜１１０Ａを電極配線として用いることができるので、非磁性体の配線を主磁極先端まで引き延ばすことが可能になる。このシールドギャップ膜１１０Ａは、主磁極２０の周囲を覆うような形になり、非磁性電極４０と主磁極２０の間に配置される。［図６Ｂ］
次に、主磁極２０上に、スピントルク発振器１０として、トラック方向７とハイト方向６にそれぞれの寸法を有する磁性層を形成する。［図６Ｃ］
次に、主磁極２０上にヨーク磁性膜３０をスパッタリング法もしくはめっき法により形成する。また同様にして、スピントルク発振器１０の上にトレーリングシールド７０を形成する。このとき、ヨーク磁性膜３０の上を絶縁させた状態で、トレーリングシールド７０と同時にバックギャップを構成するバックギャップ間隔調節用磁性膜１２０を形成することで高周波応答に優れた構造にすることができる。［図６Ｄ］
次に、上部コイル９０と、副磁極８０をスパッタリング法もしくはめっき法で形成する。［図６Ｅ］
なお、コイルについては、主磁極２０の上下で下部コイル６０と上部コイル９０が接続されている、所謂ヘリカルコイルと、下部コイル６０と上部コイル９０がそれぞれのレイヤーで形成されている、所謂デュアルパンケーキコイルのどちらを形成してもよい。
【００４２】
以上の工程により、非磁性電極４０を主磁極２０の下部に電気的に隣接して形成することで、配線抵抗が低く、ＡＭＲ効果による抵抗変化を抑えることが可能な磁気記録ヘッドを製造することが可能である。
【実施例２】
【００４３】
図７に、本発明の実施例２の磁気記録ヘッドのヘッド進行方向８のスピントルク発振器１０を含む面の断面概略図である。主磁極２０に対してヨーク磁性膜３０を下部に、非磁性電極４０を上部に配置した構造であり、この様にすることで、非磁性電極４０と上部コイル９０を同時に形成することが可能になり、プロセスの観点から工程短縮が期待できる。
【実施例３】
【００４４】
図８Ａは、本発明の実施例３の磁気記録ヘッドのヘッド進行方向８のスピントルク発振器１０を含む面の断面概略図である。非磁性電極４０を記録ヘッドの下部ではなく、上部側に設けた構造である。
【００４５】
実施例１、２では、非磁性電極４０を主磁極２０、およびシールドギャップ膜１１０Ａの外側に設けた構造を述べた。しかし、実施例１、２では記録ヘッドの上部側は磁性体（副磁極８０）を配線として使っているため、ＡＭＲ効果あるいは渦電流による配線抵抗の変動が生じる可能性がある。そこで、記録ヘッドの上部側に非磁性の配線４０を設けた構造についてここでは述べる。
【００４６】
実施例１の図６Ａ〜図６Ｅにおいて、図６Ａのときに非磁性電極４０を形成せず、図６Ｅに示されるように上部磁極８０（上部コア磁性膜（副磁極））まで形成した後に、非磁性電極４０Ａをスパッタリング法もしくはめっき法などの手段で形成する。［図８Ａ］なお、下部電極については図８Ａではヨーク磁性膜３０を用いているが、図８Ｂのように、非磁性導電性材料からなるシールドギャップ膜１１０Ａをもちいても良い。
【実施例４】
【００４７】
図９は、本発明の実施例４における磁気記録ヘッドの上方からの鳥瞰図であり、トレーリングシールド７０から非磁性電極４０をハイト方向６の奥行き方向に引き回した構造である。
【００４８】
実施例３の図８では副磁極８０が非磁性電極４０に繋がっていたが、図９ではトレーリングシールド７０が非磁性電極４０に繋がった構造である。これによりトレーリングシールド７０から非磁性電極４０を引き回すことで、副磁極８０が電流経路にならず、電流が流れる磁性体の割合を更に減らすことが可能になる。このとき、非磁性電極４０はトレーリングシールド７０のどの部分から引き回しても良いが、副磁極８０に干渉しない場所に設けるのが望ましい。なお、トレーリングシールド７０と非磁性電極４０の形状は、他のパターンに干渉しない範囲で任意である。
【実施例５】
【００４９】
図１０は、本発明の実施例５の磁気記録ヘッドのヘッド進行方向８のスピントルク発振器１０を含む面の断面概略図であり、主磁極２０と副磁極８０のそれぞれに非磁性電極４０を接続した構造である。具体的には、実施例１の図６Ａ〜図６Ｅまで形成した後に、図８Ａに示されるように、副磁極８０の上に非磁性電極４０を形成する。
【実施例６】
【００５０】
図１１は、本発明の実施例５における磁気記録ヘッドのヘッド進行方向８のスピントルク発振器１０を含む面の断面概略図である。実施例１における非磁性電極４０を、ヨーク磁性膜３０と電気的に並列接続した回路となっている構造である。
【００５１】
記録ヘッドの下部電極（主磁極２０側の電極）として、非磁性電極４０にヨーク磁性膜３０を並列な配線として利用することで、更なる配線の低抵抗化を可能にする。
【実施例７】
【００５２】
図１２は、本発明の実施例７における磁気記録ヘッドの上方からの鳥瞰図であり、非磁性電極４０を主磁極２０の側面に配置した構造である。シールドギャップ膜１１０Ａの側面に非磁性電極４０を形成し、矢印６のハイト方向に引き回すことで、下部電極として利用する構造である。
【実施例８】
【００５３】
図１３Ａは主磁極２０をダマシンではなく、マスクを用いたエッチングにより形成した場合の断面概略図である。図１３Ａにおいて、１１０Ｂは非磁性配線である。実施例１〜７までは主にダマシン法により形成する主磁極２０における非磁性電極４０の形成について述べた。非磁性電極を挿入することによる効果は、主磁極２０をダマシン法又はエッチング法のいずれの製造方法で形成しても同様である。
【００５４】
ここで、図１３Ｂに図１３Ａの媒体対向面における構造を示す。ダマシン法によって形成した主磁極では、主磁極２０とサイドシールド磁性膜１３０の間に配置される、シールドギャップ膜１４０を非磁性体の配線として利用する構造について述べた。エッチング法によって形成した主磁極２０においては、シールドギャップ膜１４０よりも主磁極を先に形成することになるため、一般的にシールドギャップ膜１４０はカバレッジの良いＣＶＤ法により絶縁膜を被覆する。このような構造では、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜またはこれらを含んだ積層膜などの非磁性体で形成した非磁性配線１１０Ｂを主磁極２０の下部に配置し、主磁極２０と同時にエッチングすることで、非磁性体の配線を形成することができる。これによりダマシン構造と同様に、非磁性体の配線を主磁極２０の端部まで引き伸ばすことができるため、ＡＭＲ効果あるいは渦電流による電気抵抗の変動を抑えることが可能になる。
【実施例９】
【００５５】
図１４は、上記実施例により形成された磁気記録ヘッドを搭載した磁気ディスク装置を示す。図１４において、１７０はスピントルク発振器１０を備えた磁気ヘッド、１８０は、その先端部に磁気ヘッド１７０を搭載したアーム、１００は磁気ディスク（磁気記録媒体）、１９０は磁気ディスクを回転駆動するスピンドルモータ、２００は磁気記録再生信号を処理する信号処理回路、２１０はアーム１８０を回転駆動するボイスコイルモータである。
【００５６】
本発明によるスピントルク発振器１０を搭載した磁気ヘッド１７０を使用することで、マイクロ波によるアシスト効果によって、より高記録密度が可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
６：ハイト方向
７：トラック方向
８：素子下部方向
９：素子上部方向
１０：スピントルク発振器
２０：主磁極
３０：ヨーク磁性膜
４０：非磁性電極
５０：電流源
６０：下部コイル
７０：トレーリングシールド
８０：副磁極
９０：上部コイル
１００：記録媒体
１１０Ａ：シールドギャップ膜
１１０Ｂ：非磁性配線
１２０：バックギャップ間隔調整用磁性膜
１３０：サイドシールド磁性膜
１４０：リーディングエッジシールド
１６０：基板
１７０：スピントルク発振器搭載型磁気記録再生分離磁気ヘッド（磁気ヘッド）
１８０：アーム
１９０：スピンドルモータ
２００：信号処理回路
２１０：ボイスコイルモータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録ヘッド及びその製造方法、及び磁気ディスク装置に係り、特にマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド方式におけるスピントルク発振器を有する磁気記録ヘッド及びその製造方法、及びこの磁気記録ヘッドを搭載した磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）における高記録密度化は、年率４０％程度の急速な成長を求められている。この成長を実現するためには、より小さなトラック幅とビット長で磁気記録媒体に書き込む必要があり、磁気記録ヘッドの更なる微細化が求められている。しかし磁気記録ヘッドの微細化を行うと、磁気記録ヘッドから生じる記録磁界そのものも減じられてしまい、磁気記録媒体に記録するのに必要十分な磁界を得ることができなくなってしまう。このため、磁気記録ヘッド単体では足りない分を補い、磁気記録媒体に書き込みやすくする技術が注目されている。その技術とはエネルギーアシスト記録と呼ばれており、媒体に対し何らかのエネルギーを加えることで磁化反転に必要な磁界を弱め、通常では記録不可能な記録媒体に磁気信号を書き込む技術であり、記録能力向上と記録領域の微細化の両立を図ることが可能となる。この記録をアシストするために用いられるエネルギーとしては、レーザにより生じる熱を利用して記録を行う手法（熱アシスト記録）と、高周波発振器から生じるマイクロ波を利用して記録を行う手法（マイクロ波アシスト記録）が知られている。
【０００３】
特にマイクロ波を利用する記録技術は、近年になって登場したばかりであるが、エネルギーアシスト記録の１つとして期待されている。特許文献１には、高周波電界を磁気ヘッドの記録素子、あるいは磁気記録媒体に対して照射することで、ジュール加熱あるいは磁気共鳴加熱を与えて、媒体の保磁力を局所的に低減させ、少ない記録磁界でも書き込みやすくする技術が開示された。
【０００４】
また、非特許文献１は、高周波磁界を用いるもので、垂直磁気ヘッドの主磁極に隣接したスピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転体（Field Generation Layer：ＦＧＬ）を配置してマイクロ波を発生させ、磁気異方性の大きな磁気記録媒体に情報を記録する技術（マイクロ波アシスト記録技術）が開示されている。さらに非特許文献２には、スピントルク発振器を磁気記録ヘッドの主磁極とトレーリングシールドの間に配置させ、高周波磁界の回転方向を記録磁界極性に応じて変化させることで、磁気記録媒体の磁化反転を効率的にアシストする技術が開示されている。
【０００５】
これらの報告にあるように、従来の垂直磁気記録ヘッドと組み合わせることが可能であることが判明し、その実現性の高さからマイクロ波アシスト記録の研究開発が加速している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２４３５２７号公報
【特許文献２】特開２００９−０７０５４１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】J．G．Zhu and X．Zhu，‘Microwave Assisted Magnetic Recording，’The Magnetic Recording Conference (TMRC) 2007 Paper B6 (2007)
【非特許文献２】Y．Wang、et．al、”Media damping constant and performance characteristics in microwave assisted magnetic recording with circular as field”，Journal of Applied Physics、vol．105、pp07B902−07B902−3 (2009)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のライトヘッドでは主磁極とトレーリングシールドの間には磁気的なギャップ（以降ＴＳギャップ）が設けられており、主磁極やトレーリングシールドに電流を流すことはなく、一般にＴＳギャップを構成する材料には絶縁材料が用いられている。
【０００９】
しかしマイクロ波アシスト磁気記録では、一般的にスピントルク発振器は主磁極とトレーリングシールドの間に配置されており、高周波磁界を発生させるために、スピントルク発振器に電流を流す必要がある。すなわち、主磁極とトレーリングシールドに電流を流す必要があると言える。
【００１０】
しかし従来のライトヘッドとマイクロ波アシスト記録では構造が異なるために、電流を流す上で重大な課題が３つある。
【００１１】
まず１つ目に異方性磁気抵抗（ＡＭＲ：Anisotropic Magneto−Resistance 以下ＡＭＲ）効果や渦電流による電気抵抗の変動が挙げられる。従来のライトヘッドでは主磁極近傍に配置されたコイルに電流（記録電流と呼ぶ）を流して、主磁極やトレーリングシールドなどの磁性膜を励磁することによって書き込みを行うが、マイクロ波によるアシストを得るためにスピントルク発振器に電流を流すと、記録電流の増減によって前述の磁性膜中の磁化の方向が変わる。このとき、主磁極とトレーリングシールドをスピントルク発振器に電流を供給する配線として用いると、前述の磁性膜中の磁化の方向と発振器電流の方向の相対的な角度が変化して、ＡＭＲ効果が発生する。
【００１２】
このＡＭＲの効果によって、磁性膜材料の電気抵抗が変動する恐れがあり、スピントルク発振器に対して定電圧の電流を流す場合、ＡＭＲによる電気抵抗の変動が生じると、スピントルク発振器に流れる電流値までも変動してしまい、安定した発振を妨げる恐れがある。また、記録電流の増減によって前述の磁性膜中の磁化の方向が変化すると、この変化を妨げるように渦電流が前述の磁性膜中に流れる（特に記録電流が反転したときに顕著である）。これにより、発振器電流が変動してしまい、スピントルク発振器の安定な発振を妨げられることになる。上述の二つの現象は、より高い記録密度に対応するために、主磁極やトレーリングシールドのパターンが小さくなると、この影響はより顕著になってくるため、無視できない課題の一つである。
【００１３】
前記の1つ目の課題を解決するためには、特許文献２のように主磁極やトレーリングシールドを配線として使わず、スピントルク発振器と主磁極、及びスピントルク発振器とトレーリングシールドの間にそれぞれ非磁性体の配線を設ける手段が考えられる。
【００１４】
しかしこの様にＴＳギャップ間に電極層を挿入してしまうと、主磁極とトレーリングシールドの磁気的なギャップが広がり、スピントルク発振器の積層方向に垂直に印加される磁界が減少し、その結果として発生する高周波磁界の周波数が高くすることができず、アシスト効果が十分に得られない恐れがある。このように、ＴＳギャップを広げないこと、望ましくは、狭くすることが２つ目の課題である。
【００１５】
３つ目の課題は、スピントルク発振器の配線も含めた素子抵抗を低くすることである。スピントルク発振器を挟持する主磁極およびトレーリングシールドは記録媒体に情報記録するために強い磁界を出せるように構造設計しているものであり、スピントルク発振器の配線としての抵抗を低くするために、その形状や膜厚を自由に形成することはできない。また、配線として磁性体を用いる場合には、磁性金属は一般に配線に用いられている非磁性金属に比べて電気抵抗率が高いので、配線抵抗が高くなってしまう恐れがある。
【００１６】
一方、スピントルク発振器を発振させるためには、スピントルク効率を大きくすることが必要で、大きなスピントルク効率を得る方法の一つに高い電流密度の電流を流すことがある。この場合、長期信頼性や発熱による抵抗増加の影響などを考えると、配線抵抗は低い方が望ましい。
【００１７】
本発明では 上記３つの課題のうち少なくとも１つを解決することにある。即ち、本発明の目的は、マイクロ波アシスト磁気記録におけるスピントルク発振器の動作を安定させ、かつ、アシスト効果を十分に引き出すための電流供給の構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る磁気記録ヘッド、好ましくは、マイクロ波アシスト記録に用いられる磁気記録ヘッドであって、主磁極と、該主磁極上に配置されスピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転層を含むスピントルク発振器と、該スピントルク発振器上に配置されたシールド磁性膜と、該シールド磁性膜上に配置された上部磁極と、磁極を構成する磁性体の少なくともどちらか一方、すなわち主磁極またはトレーリングシールドや副磁極などに、隣接して形成された非磁性電極と、を有することを特徴とする磁気記録ヘッドとして構成される。即ち、本発明は、スピントルク発振器への電流供給の経路として主磁極または副磁極の近傍に設けた非磁性電気配線によって、従来のような新たな電極層の挿入によるＴＳギャップの広がりを防止し、高い電流密度の電流を流すことができる構成を有する。特に、非磁性電気配線をＴＳギャップの外側に設ける。
【００１９】
好ましい例では、磁気記録ヘッドにおいて、該主磁極に対してＴＳギャップの外側に、隣接して該非磁性電極が形成される。また、好ましくは、磁気記録ヘッドにおいて、該シールド磁性膜に隣接して非磁性電極が形成される。また、好ましくは、磁気記録ヘッドにおいて、該上部磁極に隣接して非磁性電極が形成される。
【００２０】
また、好ましくは、磁気記録ヘッドにおいて、該主磁極と、該主磁極近傍に配置された、サイドシールド磁性膜との間にあるサイドシールドギャップ膜が非磁性体で形成されており、該サイドシールドギャップ膜に隣接して該非磁性電極が形成される。
【００２１】
また、好ましくは、磁気記録ヘッドにおいて、非磁性体で形成された該サイドシールドギャップ膜により、該主磁極の先端まで非磁性体の配線が引き回された形状である。また、好ましくは、磁気記録ヘッドにおいて、該サイドシールドに隣接して該非磁性電極が形成されており、電気的に接続されている。
【００２２】
また、好ましくは、磁気記録ヘッドにおいて、該主磁極上にヨーク磁性膜を形成し、該主磁極に隣接して該非磁性電極が形成され、該ヨーク磁性膜と該非磁性電極が電気的に接続されており、並列な電気回路となっている。
【００２３】
また、好ましくは、非磁性電極に使用する材料はＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜またはこれらを含んだ積層膜である。
【００２４】
また、好ましくは、該シールドギャップ膜に使用する材料はＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜またはこれらを含んだ積層膜である。
【００２５】
本発明に係る磁気記録ヘッドの製造方法は、好ましくは、非磁性電極を形成する工程と、該非磁性電極上に主磁極を形成する工程と、主磁極の外側にサイドシールド磁性膜を形成する工程と、該主磁極と該サイドシールド磁性膜の間にシールドギャップ膜を形成する工程と、該主磁極上にヨーク磁性膜を形成する工程と、該主磁極上に該スピントルク発振器を成膜する工程と、該スピントルク発振器を所望のトラック幅と素子高さにエッチングする工程と、該エッチングされた部分を絶縁膜で埋め戻す工程と、該エッチングに用いたマスクを除去する工程と、トラックと素子高さをそれぞれ形成した該スピントルク発振器の上に磁性膜をスパッタもしくはめっきで形成する工程と、を有することを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法である。
【００２６】
また、本発明に係る磁気ディスク装置は、好ましくは、磁気ヘッドを所定方向に移動させながら、回転する磁気ディスクに情報を書き込む磁気ディスク装置において、該磁気ヘッドは、マイクロ波アシスト記録に用いられる磁気ヘッドであって、主磁極と、該主磁極上に配置され、スピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転層を含むスピントルク発振器と、該スピントルク発振器上に配置される磁性膜と、磁極を構成する磁性体の少なくともどちらか一方の磁性体のＴＳギャップの外側に、非磁性電極を有することを特徴とする磁気ディスク装置として構成される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、非磁性体による電極を磁極の先端まで持ってくることにより、ＡＭＲ効果や渦電流などによる抵抗変化を抑えることが可能となり、スピントルク発振器の発振を安定化させることができる。また、非磁性体による電極を磁極のＴＳギャップの外側に配置することで、ＴＳギャップを物理的に狭くすることが可能となり、より強いアシスト効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】一実施例におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図２】一比較例におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの媒体対向面における構造図。
【図３Ａ】本発明の一実施例におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図３Ｂ】一実施例におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図４】一実施例におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの媒体対向面における構造図。
【図５】一実施例におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図６Ａ】実施例１における磁気記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図６Ｂ】実施例１における磁気記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図６Ｃ】実施例１における磁気記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図６Ｄ】実施例１における磁気記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図６Ｅ】実施例１における磁気記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図７】実施例２におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図８Ａ】実施例３におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図８Ｂ】実施例３におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図９】実施例４におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの斜視図。
【図１０】実施例５におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図１１】実施例６におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図１２】実施例７におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの斜視図。
【図１３Ａ】実施例７におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの断面図。
【図１３Ｂ】実施例７におけるスピントルク発振器を有する記録ヘッドの媒体対向面における構造図。
【図１４】本実施例による磁気ディスク装置の全体構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、マイクロ波アシスト記録において、非磁性の電極を磁極の外側に設けることで、配線の電気抵抗を低減し、また配線の電気抵抗の変動を防止する。以下、図面を参照しながら、幾つかの実施例について説明する。
【実施例１】
【００３０】
図1にスピントルク発振器を有する磁気記録ヘッドの構造を示す。
【００３１】
図１において、１０はスピントルク発振器、２０は主磁極、３０はヨーク磁性膜、５０は電流源、６０は下部コイル、７０はトレーリングシールド、８０は副磁極、９０は上部コイル、１００は磁気記録媒体、１１０Ａはシールドギャップ膜、１４０はリーディングエッジシールド、１６０は磁気記録ヘッドを支持する基板である。
【００３２】
図１には、媒体１００に対するヘッド移動方向を示す矢印８と、ヘッドに対する媒体１００の移動方向を示す矢印９を示した。以下の説明では、表現の簡略化のため、矢印８の向きを「下部」、「下側」又は「下部側」で示し、矢印９の向きを「上部」、「上側」又は「上部側」で示す。従って、「上部磁極」は「副磁極８０」のことであり、「下部磁極」は「主磁極２０」のことである。 図１に示した、ハイト方向６は、磁気記録媒体１００の表面上に垂直な方向を示し、さらに、紙面に垂直方向であることを示す記号７は、媒体１００への磁気信号を書き込む時のトラック幅を規定するトラック方向を示す。
【００３３】
また、一般的に磁気ヘッドには再生ヘッドも具備しており、本明細書には明示していないが、磁気記録ヘッドの上部、下部のどちらにあっても良い。
【００３４】
図３Ａは本発明の実施例１の磁気記録ヘッドにおけるヘッド進行方向８のスピントルク発振器１０を含む面の断面概略図である。本構造の特徴は、シールドギャップ膜１１０Ａを導電性材料、望ましくは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜またはこれらを含んだ積層膜などからなる低抵抗率の金属材料で構成し、その下側に非磁性電極４０を設けられたことにある。これにより、スピントルク発振器１０に供給されていた電流はヨーク磁性膜３０を流れることなく、また、主磁極２０を流れる電流も減らすことができるため、ヨーク磁性膜３０および主磁極２０のみを電極として用いる場合に比べて、ＡＭＲ効果あるいは渦電流による電気抵抗の変化を低減でき、スピントルク発振器１０の安定した発振を維持することができる。このとき、電流経路における主磁極２０の電気抵抗に比べて、導電性材料からなるシールドギャップ膜１１０および非磁性電極４０の電気抵抗が低いほど、その効果は大きい。
【００３５】
このとき、非磁性電極４０の素子高さ方向の位置は、配線として機能する範囲で任意に設けることができるが、ヨーク磁性膜３０よりも磁気記録媒体に近い側まで、即ち、主磁極２０の先端付近まで配置されていることが、電気抵抗低減の観点から望ましい。
【００３６】
図２に比較例の媒体対向面における構造を示す。本構造は、非磁性電極４０をスピントルク発振器１０の上下に配置した構造であるが、このような構造にすると、主磁極２０とトレーリングシールド７０の磁気的な間隔、即ちＴＳギャップが広がってしまうことにより、スピントルク発振器に印加される磁界が減少してしまう。その結果、発生する交流磁界の周波数を高くすることができず、十分なアシスト効果を得ることができない恐れがある。また、特に、抵抗率の低い金属材料を非磁性電極４０に用いた場合には、ウェハ工程の後で磁気ヘッドの素子を所望の素子高さになるように削るラップ加工の際に、腐食やスメア(smear)が発生する可能性がある。これを防ぐには媒体対向面に露出する非磁性電極４０の断面積を小さくすることが必要で、そのためには、電極の膜厚を薄くし、かつ、幅を狭く形成することになる。これは、非磁性電極４０の形成と主磁極２０の形成を高い精度で位置合わせをすることが求められ、工程的に特段の配慮を必要とする。
【００３７】
なお、図３Ａと類似した構造として、図３Ｂに示されるように、主磁極２０の下側にリーディングシールド１４０があっても良い。
【００３８】
また、図４は媒体対向面における構造であるが、シールドギャップ膜１１０Ａの両脇にサイドシールド磁性膜１３０を配置することにより、配線抵抗の更なる低抵抗化を実現することが可能である。
【００３９】
さらに、図５に示すように、副磁極８０との間でバックギャップを形成し、かつ、強い磁界を発生させるための磁性膜であるヨーク磁性膜３０を主磁極２０に対して上置きとし、非磁性電極４０を主磁極２０に対してＴＳギャップの外側に配置することで、副磁極８０側にバックギャップ間隔調節用磁性膜１２０を設けることで、記録ヘッドの実効的な磁路長を短くすることができるため、高周波応答に優れた構造にすることが可能である。このとき、ヨーク磁性膜３０とバックギャップ間隔調節用磁性膜１２０とは、電流が流れない程度の絶縁がとれていればよい。
【００４０】
上記のような構造を持つマイクロ波アシスト磁気記録に用いる磁気記録ヘッドの製造方法の一例について、図６Ａ〜図６Ｅを参照しながら、具体的に述べる。
【００４１】
まず、基板１６０の上にコイル６０を形成した後に、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜またはこれらを含んだ積層膜などの非磁性材料をスパッタリング法もしくはめっき法にて非磁性電極４０を形成する。［図６Ａ］
次に、非磁性電極４０の上に主磁極２０を形成するが、このとき主磁極２０をトレンチ内に主磁極材料を埋め込むダマシンプロセス(damascene process)で形成する場合、サイドシールド（図４Ｂの１３０）と主磁極２０の間に配置されるシールドギャップ膜１１０Ａを、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜またはこれらを含んだ積層膜などの非磁性体の金属に置き換えることで、シールドギャップ膜１１０Ａを電極配線として用いることができるので、非磁性体の配線を主磁極先端まで引き延ばすことが可能になる。このシールドギャップ膜１１０Ａは、主磁極２０の周囲を覆うような形になり、非磁性電極４０と主磁極２０の間に配置される。［図６Ｂ］
次に、主磁極２０上に、スピントルク発振器１０として、トラック方向７とハイト方向６にそれぞれの寸法を有する磁性層を形成する。［図６Ｃ］
次に、主磁極２０上にヨーク磁性膜３０をスパッタリング法もしくはめっき法により形成する。また同様にして、スピントルク発振器１０の上にトレーリングシールド７０を形成する。このとき、ヨーク磁性膜３０の上を絶縁させた状態で、トレーリングシールド７０と同時にバックギャップを構成するバックギャップ間隔調節用磁性膜１２０を形成することで高周波応答に優れた構造にすることができる。［図６Ｄ］
次に、上部コイル９０と、副磁極８０をスパッタリング法もしくはめっき法で形成する。［図６Ｅ］
なお、コイルについては、主磁極２０の上下で下部コイル６０と上部コイル９０が接続されている、所謂ヘリカルコイルと、下部コイル６０と上部コイル９０がそれぞれのレイヤーで形成されている、所謂デュアルパンケーキコイルのどちらを形成してもよい。
【００４２】
以上の工程により、非磁性電極４０を主磁極２０の下部に電気的に隣接して形成することで、配線抵抗が低く、ＡＭＲ効果による抵抗変化を抑えることが可能な磁気記録ヘッドを製造することが可能である。
【実施例２】
【００４３】
図７に、本発明の実施例２の磁気記録ヘッドのヘッド進行方向８のスピントルク発振器１０を含む面の断面概略図である。主磁極２０に対してヨーク磁性膜３０を下部に、非磁性電極４０を上部に配置した構造であり、この様にすることで、非磁性電極４０と上部コイル９０を同時に形成することが可能になり、プロセスの観点から工程短縮が期待できる。
【実施例３】
【００４４】
図８Ａは、本発明の実施例３の磁気記録ヘッドのヘッド進行方向８のスピントルク発振器１０を含む面の断面概略図である。非磁性電極４０を記録ヘッドの下部ではなく、上部側に設けた構造である。
【００４５】
実施例１、２では、非磁性電極４０を主磁極２０、およびシールドギャップ膜１１０Ａの外側に設けた構造を述べた。しかし、実施例１、２では記録ヘッドの上部側は磁性体（副磁極８０）を配線として使っているため、ＡＭＲ効果あるいは渦電流による配線抵抗の変動が生じる可能性がある。そこで、記録ヘッドの上部側に非磁性の配線４０を設けた構造についてここでは述べる。
【００４６】
実施例１の図６Ａ〜図６Ｅにおいて、図６Ａのときに非磁性電極４０を形成せず、図６Ｅに示されるように上部磁極８０（上部コア磁性膜（副磁極））まで形成した後に、非磁性電極４０Ａをスパッタリング法もしくはめっき法などの手段で形成する。［図８Ａ］なお、下部電極については図８Ａではヨーク磁性膜３０を用いているが、図８Ｂのように、非磁性導電性材料からなるシールドギャップ膜１１０Ａをもちいても良い。
【実施例４】
【００４７】
図９は、本発明の実施例４における磁気記録ヘッドの上方からの鳥瞰図であり、トレーリングシールド７０から非磁性電極４０をハイト方向６の奥行き方向に引き回した構造である。
【００４８】
実施例３の図８では副磁極８０が非磁性電極４０に繋がっていたが、図９ではトレーリングシールド７０が非磁性電極４０に繋がった構造である。これによりトレーリングシールド７０から非磁性電極４０を引き回すことで、副磁極８０が電流経路にならず、電流が流れる磁性体の割合を更に減らすことが可能になる。このとき、非磁性電極４０はトレーリングシールド７０のどの部分から引き回しても良いが、副磁極８０に干渉しない場所に設けるのが望ましい。なお、トレーリングシールド７０と非磁性電極４０の形状は、他のパターンに干渉しない範囲で任意である。
【実施例５】
【００４９】
図１０は、本発明の実施例５の磁気記録ヘッドのヘッド進行方向８のスピントルク発振器１０を含む面の断面概略図であり、主磁極２０と副磁極８０のそれぞれに非磁性電極４０を接続した構造である。具体的には、実施例１の図６Ａ〜図６Ｅまで形成した後に、図８Ａに示されるように、副磁極８０の上に非磁性電極４０を形成する。
【実施例６】
【００５０】
図１１は、本発明の実施例５における磁気記録ヘッドのヘッド進行方向８のスピントルク発振器１０を含む面の断面概略図である。実施例１における非磁性電極４０を、ヨーク磁性膜３０と電気的に並列接続した回路となっている構造である。
【００５１】
記録ヘッドの下部電極（主磁極２０側の電極）として、非磁性電極４０にヨーク磁性膜３０を並列な配線として利用することで、更なる配線の低抵抗化を可能にする。
【実施例７】
【００５２】
図１２は、本発明の実施例７における磁気記録ヘッドの上方からの鳥瞰図であり、非磁性電極４０を主磁極２０の側面に配置した構造である。シールドギャップ膜１１０Ａの側面に非磁性電極４０を形成し、矢印６のハイト方向に引き回すことで、下部電極として利用する構造である。
【実施例８】
【００５３】
図１３Ａは主磁極２０をダマシンではなく、マスクを用いたエッチングにより形成した場合の断面概略図である。図１３Ａにおいて、１１０Ｂは非磁性配線である。実施例１〜７までは主にダマシン法により形成する主磁極２０における非磁性電極４０の形成について述べた。非磁性電極を挿入することによる効果は、主磁極２０をダマシン法又はエッチング法のいずれの製造方法で形成しても同様である。
【００５４】
ここで、図１３Ｂに図１３Ａの媒体対向面における構造を示す。ダマシン法によって形成した主磁極では、主磁極２０とサイドシールド磁性膜１３０の間に配置される、シールドギャップ膜１４０を非磁性体の配線として利用する構造について述べた。エッチング法によって形成した主磁極２０においては、シールドギャップ膜１４０よりも主磁極を先に形成することになるため、一般的にシールドギャップ膜１４０はカバレッジの良いＣＶＤ法により絶縁膜を被覆する。このような構造では、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜またはこれらを含んだ積層膜などの非磁性体で形成した非磁性配線１１０Ｂを主磁極２０の下部に配置し、主磁極２０と同時にエッチングすることで、非磁性体の配線を形成することができる。これによりダマシン構造と同様に、非磁性体の配線を主磁極２０の端部まで引き伸ばすことができるため、ＡＭＲ効果あるいは渦電流による電気抵抗の変動を抑えることが可能になる。
【実施例９】
【００５５】
図１４は、上記実施例により形成された磁気記録ヘッドを搭載した磁気ディスク装置を示す。図１４において、１７０はスピントルク発振器１０を備えた磁気ヘッド、１８０は、その先端部に磁気ヘッド１７０を搭載したアーム、１００は磁気ディスク（磁気記録媒体）、１９０は磁気ディスクを回転駆動するスピンドルモータ、２００は磁気記録再生信号を処理する信号処理回路、２１０はアーム１８０を回転駆動するボイスコイルモータである。
【００５６】
本発明によるスピントルク発振器１０を搭載した磁気ヘッド１７０を使用することで、マイクロ波によるアシスト効果によって、より高記録密度が可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
６：ハイト方向
７：トラック方向
８：素子下部方向
９：素子上部方向
１０：スピントルク発振器
２０：主磁極
３０：ヨーク磁性膜
４０：非磁性電極
５０：電流源
６０：下部コイル
７０：トレーリングシールド
８０：副磁極
９０：上部コイル
１００：記録媒体
１１０Ａ：シールドギャップ膜
１１０Ｂ：非磁性配線
１２０：バックギャップ間隔調整用磁性膜
１３０：サイドシールド磁性膜
１４０：リーディングエッジシールド
１６０：基板
１７０：スピントルク発振器搭載型磁気記録再生分離磁気ヘッド（磁気ヘッド）
１８０：アーム
１９０：スピンドルモータ
２００：信号処理回路
２１０：ボイスコイルモータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波アシスト記録に用いられる磁気記録ヘッドであって、
主磁極と、該主磁極上に配置され、スピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転層を含むスピントルク発振器と、該スピントルク発振器上に配置されたトレーリングシールドと、媒体対向面に配置された該トレーリングシールドと磁気的に接続されて媒体対向面に対して垂直方向に伸延する副磁極を有し、主磁極もしくはトレーリングシールドもしくは副磁極の磁性体に対してスピントルク発振器が配置されているトレーリングギャップの外側に、非磁性電極を有することを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の磁気記録ヘッドにおいて、該主磁極に隣接して形成されたヨーク磁性膜と、該ヨーク磁性膜に並列に形成された該非磁性電極を、該スピントルク発振器に対する並列な電気配線になっていることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載の磁気記録ヘッドにおいて、該スピントルク発振器上に配置されたトレーリングシールドと、該トレーリングシールドに隣接して形成された副磁極と、該トレーリングシールドもしくは該副磁極に隣接して配置された該非磁性電極を有することを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気記録ヘッドにおいて、
該主磁極近傍に設けられたサイドシールド磁性膜と、該サイドシールド磁性膜に隣接して形成された該非磁性電極が、電気的に繋がっており、一体となった電気配線となっていることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気記録ヘッドにおいて、
該サイドシールド磁性膜と、該主磁極の間にあるシールドギャップ膜が非磁性体で形成されており、該シールドギャップと隣接して該非磁性電極が形成されていることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気記録ヘッドにおいて、
ヨーク磁性膜と副磁極を磁気的に繋ぐバックギャップは、該ヨーク磁性膜と電気的に絶縁されていることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気記録ヘッドにおいて、該非磁性電極が該主磁極もしくは該シールドギャップ膜に隣接して設けられており、かつ該副磁極もしくは該トレーリングシールドにも隣接して該非磁性電極が設けられていることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の磁気記録ヘッドにおいて、
該非磁性電極もしくは該非磁性配線の材料は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜、またはこれらの材料を含んだ積層膜であることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項９】
主磁極を形成する工程と、該主磁極に隣接してヨーク磁性膜を形成する工程と、磁極を構成する磁性体に対して隣接して設けられた非磁性電極を形成する工程と、該主磁極上にスピントルク発振器を成膜する工程と、該主磁極もしくは該スピントルク発振器の脇にサイドシールド磁性膜を形成する工程と、該スピントルク発振器上にトレーリングシールドを形成する工程を有する磁気記録ヘッドの製造方法
【請求項１０】
主磁極を形成する工程と、該主磁極に隣接してヨーク磁性膜を形成する工程と、該主磁極上にスピントルク発振器を成膜する工程と、該主磁極もしくは該スピントルク発振器の脇にサイドシールド磁性膜を形成する工程と、該スピントルク発振器上にトレーリングシールドを形成する工程と、該トレーリングシールド上に上部磁極を形成する工程と、磁極を構成する磁性体に対して隣接して設けられた非磁性電極を形成する工程を有する磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
磁気ヘッドを所定方向に移動させながら、回転する磁気ディスクに情報を書き込む磁気ディスク装置において、該磁気ヘッドは、マイクロ波アシスト記録に用いられる磁気ヘッドであって、主磁極と、該主磁極上に配置され、スピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転層を含むスピントルク発振器と、該スピントルク発振器上に配置されたトレーリングシールドと、該トレーリングシールド上に配置された該副磁極と、該主磁極および該トレーリングシールドもしくは該副磁極を含む、磁極を構成する磁性体の少なくともどちらか一方の磁性体の外側に、非磁性電極を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１】
マイクロ波アシスト記録に用いられる磁気記録ヘッドであって、
主磁極と、該主磁極上に配置され、スピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転層を含むスピントルク発振器と、該スピントルク発振器上に配置されたトレーリングシールドと、媒体対向面に配置された該トレーリングシールドと磁気的に接続されて媒体対向面に対して垂直方向に伸延する副磁極を有し、主磁極もしくはトレーリングシールドもしくは副磁極の磁性体に対してスピントルク発振器が配置されているトレーリングギャップの外側に、非磁性電極を有することを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の磁気記録ヘッドにおいて、該主磁極に隣接して形成されたヨーク磁性膜と、該ヨーク磁性膜に並列に形成された該非磁性電極を、該スピントルク発振器に対する並列な電気配線になっていることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載の磁気記録ヘッドにおいて、該スピントルク発振器上に配置されたトレーリングシールドと、該トレーリングシールドに隣接して形成された副磁極と、該トレーリングシールドもしくは該副磁極に隣接して配置された該非磁性電極を有することを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気記録ヘッドにおいて、
該主磁極近傍に設けられたサイドシールド磁性膜と、該サイドシールド磁性膜に隣接して形成された該非磁性電極が、電気的に繋がっており、一体となった電気配線となっていることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気記録ヘッドにおいて、
該サイドシールド磁性膜と、該主磁極の間にあるシールドギャップ膜が非磁性体で形成されており、該シールドギャップと隣接して該非磁性電極が形成されていることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気記録ヘッドにおいて、
ヨーク磁性膜と副磁極を磁気的に繋ぐバックギャップは、該ヨーク磁性膜と電気的に絶縁されていることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気記録ヘッドにおいて、該非磁性電極が該主磁極もしくは該シールドギャップ膜に隣接して設けられており、かつ該副磁極もしくは該トレーリングシールドにも隣接して該非磁性電極が設けられていることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の磁気記録ヘッドにおいて、
該非磁性電極もしくは該非磁性配線の材料は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの単層膜、またはこれらの材料を含んだ積層膜であることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項９】
主磁極を形成する工程と、該主磁極に隣接してヨーク磁性膜を形成する工程と、磁極を構成する磁性体に対して隣接して設けられた非磁性電極を形成する工程と、該主磁極上にスピントルク発振器を成膜する工程と、該主磁極もしくは該スピントルク発振器の脇にサイドシールド磁性膜を形成する工程と、該スピントルク発振器上にトレーリングシールドを形成する工程を有する磁気記録ヘッドの製造方法
【請求項１０】
主磁極を形成する工程と、該主磁極に隣接してヨーク磁性膜を形成する工程と、該主磁極上にスピントルク発振器を成膜する工程と、該主磁極もしくは該スピントルク発振器の脇にサイドシールド磁性膜を形成する工程と、該スピントルク発振器上にトレーリングシールドを形成する工程と、該トレーリングシールド上に上部磁極を形成する工程と、磁極を構成する磁性体に対して隣接して設けられた非磁性電極を形成する工程を有する磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
磁気ヘッドを所定方向に移動させながら、回転する磁気ディスクに情報を書き込む磁気ディスク装置において、該磁気ヘッドは、マイクロ波アシスト記録に用いられる磁気ヘッドであって、主磁極と、該主磁極上に配置され、スピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転層を含むスピントルク発振器と、該スピントルク発振器上に配置されたトレーリングシールドと、該トレーリングシールド上に配置された該副磁極と、該主磁極および該トレーリングシールドもしくは該副磁極を含む、磁極を構成する磁性体の少なくともどちらか一方の磁性体の外側に、非磁性電極を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−６２００４（Ｐ２０１３−６２００４Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９２１１（Ｐ２０１１−１９９２１１）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【特許番号】特許第５１１７６０６号（Ｐ５１１７６０６）
【特許公報発行日】平成２５年１月１６日（２０１３．１．１６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願 （平成２０年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「超高密度ナノビット磁気記録技術の開発（グリーンＩＴプロジェクト）」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【特許番号】特許第５１１７６０６号（Ｐ５１１７６０６）
【特許公報発行日】平成２５年１月１６日（２０１３．１．１６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願 （平成２０年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「超高密度ナノビット磁気記録技術の開発（グリーンＩＴプロジェクト）」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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