JP2001283411A - 磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

磁気ヘッドおよびその製造方法

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田 博 明 與
Yuichi Osawa
沢 裕 一 大
Tomoki Funayama
山 知 己 船
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁路長が可及的に短かく、短波長信号の場合
でも高効率の記録または再生を行うことを可能にする。 【解決手段】 各々の主面３が記録媒体の対向面となる
一対の軟磁性体からなる磁性体部２ａ，２ｂと、この一
対の磁性体部の間に設けられ、主面と反対側における一
対の磁性体部の間隔が主面における間隔よりも広くかつ
主面側から主面と反対側まで連続的に変化するように形
成された磁気ギャップ４と、を備え、磁気ギャップは、
主面における磁気ギャップの中心を原点とし、この原点
から記録媒体のトラック長方向に延びる軸をＸ軸とし、
原点から前記トラックの幅方向に延びる軸をＺ軸とし、
原点を通りＸ軸とＺ軸とに垂直で主面からこの主面の反
対側に延びる軸をＹ軸とし、Ｇ１およびＴＨを所定値と
したとき、ｏ≦ｙ≦ＴＨではｘ＝Ｇ１／２でＴＨ≦ｙで
は、０．１・ｔａｎ｛２（ｘ−Ｇ１／２）｝＋ＴＨ≦ｙ
≦５・ｔａｎ｛２（ｘ−Ｇ１／２）｝＋ＴＨの関係を満
たすように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気ヘッドおよびそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、磁気ヘッドの効率は、磁気回路
の磁路長さが短かくなるにつれて急激に向上することが
知られている。例えば図１８（ａ）に示すように磁路長
さが２μｍ（＝２０００ｎｍ）以下になるにつれて急激
に向上する。なお、磁路長さとは図１８（ｂ）に示すよ
うに、磁気ヘッドの磁性体部５２ａ、磁性体部５３ａ、
磁気抵抗効果素子（例えばＧＭＲ）、磁性体部５３ｂ、
および磁性体部５２ｂを通る磁気回路の長さのことであ
る。
【０００３】従来の磁気ヘッドの第１の例の構成を図１
９に示す。この従来の磁気ヘッドは、２つの異なる間隙
Ｇ１，Ｇ２が形成されるように構成された一対の磁性体
部５１ａ，５１ｂと、上記間隙Ｇ２に設けられた磁気抵
抗効果素子５６とを備えた構成となっている。また従来
の磁気ヘッドの第２の例の構成を図２０に示す。この第
２の例の磁気ヘッドは、所定の間隙Ｇ１を介して配置さ
れた一対の磁性体部５２ａ，５２ｂと、これらの磁性体
上に、上記間隙Ｇ１よりも更に広い間隙Ｇ２を介して配
置された一対の磁性体部５３ａ，５３ｂと、これらの磁
性体部５３ａ，５３ｂに跨るように形成された磁気抵抗
効果素子５６と、を備えた構成となっている。なお第１
および第２の例においては、間隙Ｇ１は間隙Ｇ２よりも
媒体対向面５８の近くに設けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記第１の例の磁気ヘ
ッドにおいては磁性体部５１ａと磁性体部５１ｂ、およ
び上記第２の例の磁気ヘッドにおいては、一対の磁性体
部５２ａ，５２ｂと、一対の磁性体部５３ａ，５３ｂと
は各々、リソグラフィーを用いて別々の工程で形成され
る。
【０００５】このため、アライメント誤差や、フォトリ
ソグラフィー装置の解像度により微細な磁路の形成に限
界があった。例えば、最新のステッパを用いても、ステ
ッパの機械的アライメント精度（５０ｎｍ）および基板
の変形によるアライメント誤差があるため、４００ｎｍ
の誤差が生じる。また、製造コストを低くするために、
リソグラフィーとしては安価であるエキシマレーザが、
良く用いられるが、このエキシマレーザを用いた場合は
解像度は２００ｎｍのレベルである。図２１から分かる
ようにアライメント誤差は間隙Ｇ１の中心からのズレを
表わしているため、全体では８００（＝４００ｎｍ×
２）となる。このため、このアライメント誤差８００ｎ
ｍに解像度２００ｎｍを加えたもの（１０００ｎｍ）に
２倍した値（２０００ｎｍ）以下の磁路長さを有する磁
気ヘッドを形成することができない。
【０００６】図２１に示すように、高効率な小さな磁路
を形成するためには媒体対向面５８と反対側の磁気ギャ
ップの長さＧ２と、媒体対向面５８から磁気抵抗効果素
子５６までの高さＨをともに小さくすることが必要であ
る。それに線分解能を上げるためには媒体対向側の磁気
ギャップの長さＧ１を小さくする（５０ｎｍ程度）こと
も必要である。
【０００７】しかし、従来の磁気ヘッド構造およびその
製造方法では、これら要求を満たすことが出来なかっ
た。
【０００８】皮肉なことに図１８から明らかなように従
来技術では形成不可能な２０００ｎｍ以下の磁路長さを
下回るあたりから、磁気ヘッドの効率は急激に向上す
る。さらには、これまでの磁気ヘッド構造でかりに小さ
な磁路を形成しても、近年必要な短波長信号（０．１μ
ｍ以下）の再生においては、理由は不明であるが、効率
が急激に低下し、高密度記録用のヘッドとしては使用出
来なかった。これは、再生時のみならず記録時にも同様
であり、これまでの記録ヘッドでは理由は不明であるが
短波長の記録では効率が大幅に低下し、記録用ＩＣで供
給可能な電流を用いて５０Ｇｂｐｓｉ(Giga bit per sq
uare inch)を超える高密度用低ノイズ媒体を記録するこ
とができなくなっている。
【０００９】短波長領域におけるこれら記録再生効率の
低下は、磁路の長さが軟磁性体の磁壁の厚さ（１００ｎ
ｍ）のオーダーに近づいた場合に顕著となることがわか
った。
【００１０】従来のヘッド構成では、上述のようにいず
れもフォトリソグラフィーにてそれぞれの薄膜をパター
ニングして磁気回路を形成するため、小型の磁気回路を
形成しようにもフォトリソグラフィーの解像度限界と重
ね合わせのアライメント誤差が限界となり、ヘッドの高
効率化にも限界があった。さらには、かりに低歩留まり
にて所望のヘッドを入手できても、短波長の記録再生効
率が大幅に低下し、高密度の記録再生がまったくできな
いという問題を有していた。
【００１１】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、磁路長が可及的に短く、かつ短波長信号の場
合でも高効率な記録または再生を行うことのできる磁気
ヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】磁路長さを可及的に短く
するためには、例えば図１７に示す磁気ヘッドが考えら
れる。すなわち、一対の磁性体部５４ａ，５４ｂを、所
定の間隙（ギャップ）Ｇを介して配置し、これらの磁性
体部５４ａ，５４ｂに跨るように磁気抵抗効果素子５６
が設けられた構成となっている。
【００１３】この磁気ヘッドは、磁路長さを小さくする
ことには向いているが、再生効率が低いかあるいは再生
分解能が悪く高密度の磁気ヘッドとしては使用できなか
った。すなわち、磁気ギャップ長さＧが小さい場合は媒
体からの磁束がほとんど磁気ギャップ間に流れて磁気抵
抗効果素子にはほんの一部の磁束しか流入せず、大きな
出力を得ることが出来なかった。一方、逆に磁気ギャッ
プ長さが大きい場合は、線分解能が極端に悪く、高密度
用の先端磁気ヘッドとしては使用するに値しなかった。
【００１４】そこで、本発明者達は、上述の目的を達成
するために、以下の構成の磁気ヘッドおよびその製造方
法を発明した。
【００１５】本発明による磁気ヘッドの第１の態様は、
各々の主面が記録媒体の対向面となる一対の軟磁性体か
らなる磁性体部と、この一対の磁性体部の間に設けら
れ、前記主面と反対側における前記一対の磁性体部の間
隔が前記主面における間隔よりも広くかつ前記主面側か
ら前記主面と反対側まで連続的に変化するように形成さ
れた磁気ギャップと、を備え、前記磁気ギャップは、前
記主面における前記磁気ギャップの中心を原点とし、こ
の原点から前記記録媒体のトラック長方向に延びる軸を
Ｘ軸とし、前記原点から前記トラックの幅方向に延びる
軸をＺ軸とし、前記原点を通り前記Ｘ軸とＺ軸とに垂直
で前記主面から前記主面の反対側に延びる軸をＹ軸と
し、Ｇ１およびＴＨを所定値としたとき、ｏ≦ｙ≦ＴＨ
では ｘ＝Ｇ１／２ でＴＨ≦ｙ では ０．１・ｔａｎ｛２（ｘ−Ｇ１／２）｝＋ＴＨ≦ｙ≦５
・ｔａｎ｛２（ｘ−Ｇ１／２）｝＋ＴＨ の関係を満たすように構成されていることを特徴とす
る。
【００１６】なお、前記一対の磁性体部には、前記磁気
ギャップを挟むように前記主面に軟磁性体からなる凸部
が設けられているように構成しても良い。
【００１７】なお、前記磁気ギャップを跨ぐように前記
一対の磁性体部の前記主面と反対側の面上に配置される
磁気抵抗効果素子を更に備えるように構成しても良い。
【００１８】なお、前記磁気ギャップを跨ぐように、前
記一対の磁性体部の前記主面と反対側の面上に配置され
た軟磁性体からなる第２の磁性体部と、前記磁気ギャッ
プ内に形成された記録コイルと、を備えるように構成し
ても良い。
【００１９】また、本発明による磁気ヘッドの第２の態
様は、所定の間隙を設けて配置され、各々の主面が記録
媒体の対向面となる一対の軟磁性体からなる磁性体部
と、前記間隙内に設けられた記録コイルと、前記間隙を
跨ぐように前記一対の磁性体部の前記主面と反対側の面
上に配置された軟磁性体からなる第２の磁性体部と、を
備え、前記一対の磁性体部の一方の磁性体部の主面に
は、前記間隙に隣接して前記記録媒体に向かって収束す
る形状となる軟磁性体からなる凸起部が設けられている
ことを特徴とする。
【００２０】また本発明による磁気ヘッドの製造方法の
第１の態様は、基板上に、主面が前記基板に向くように
軟磁性からなる磁性体部を形成する工程と、前記磁性体
部の、前記主面と反対側の面からビームを照射して磁気
ギャップを形成する工程と、を備えたことを特徴とす
る。
【００２１】なお、前記ビームはフォーカストイオンビ
ームであることが好ましい。
【００２２】また本発明による磁気ヘッドの製造方法の
第２の態様は、基板上に絶縁膜を形成する工程と、フォ
ーカストイオンビームを前記絶縁膜から前記基板に向か
う方向に照射し、第１のトレンチおよび第２のトレンチ
を所定の間隔をあけて前記絶縁膜に形成する工程と、前
記第１および第２のトレンチを磁性体で埋め込み一対の
磁性体部を形成する工程と、前記一対の磁性体部の間の
前記絶縁膜に記録コイルを形成する工程と、前記記録コ
イルを跨ぐように前記一対の磁性体部および前記記録コ
イル上に第２の磁性体部を形成する工程と、前記基板を
剥離する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００２３】（作用）上述のように構成された本発明に
よる磁気ヘッドの第１の態様によれば、磁気ギャップが
連続的に上述の関係式を満たすように形成されているた
め、磁路長が可及的に短くなるとともに短波長信号の場
合でも再生効率を高くすることができる。また、記録媒
体側の磁気ギャップの長さも可及的に小さくすることが
可能となり分解能を可及的に高くすることができる。
【００２４】また上述のように構成された本発明による
磁気ヘッドの第２の態様によれば、凸起部が設けられた
一方の磁性体部の高さ、すなわち上記凸起部の記録媒体
の対向面から第２の磁性体との境界までの距離を小さく
することが可能であり、これにより磁路長を小さくする
ことができ、記録効率を大幅に向上させることができ
る。また上記凸起部は記録媒体に向かって収束する形状
となっているため、短波長信号の記録において効率を更
に向上させることができる。
【００２５】また、上述のように構成された磁気ヘッド
の製造方法の第１の態様によれば、磁性体部の主面（記
録媒体側の面）と反対側の面からビームを照射して磁気
ギャップを形成している。これにより、主面側では磁気
ギャップ長さを可及的に小さくかつ主面と反対側の面に
向かって連続的に変化する所望の磁気ギャップの形成が
可能となり、磁路長を可及的に短かくすることができる
とともに、短波長信号の場合でも高効率な再生を行う磁
気ヘッドを得ることができる。
【００２６】また上述のように構成された本発明による
磁気ヘッドの製造方法の第２の態様によれば、絶縁膜内
にフォーカストイオンビームを用いて、第１および第２
のトレンチが形成され、この第１および第２のトレンチ
に磁性体を埋め込むことにより一対の磁性体部が形成さ
れる。これにより、所望の形状の磁性体部を得ることが
可能となり、磁路長を小さくすることができるととも
に、短波長信号の記録において効率を大幅に向上した磁
気ヘッドを得ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【００２８】（第１の実施の形態）本発明による磁気ヘ
ッドの第１の実施の形態の構成を図１に示す。この第１
の実施の形態の磁気ヘッド１は、例えば厚さが２００ｎ
ｍ程度の軟磁性体からなる一対の磁性体部２ａ，２ｂ
と、記録コイル５と、例えば３００ｎｍ角の形状の磁気
抵抗効果素子６とを備えている。この一対の磁性体部２
ａ，２ｂの主面３は記録媒体１０に平行となるように配
置されている。すなわち、主面３は媒体対向面となる。
なお記録媒体１０は垂直記録媒体であって軟磁性体膜１
０ａ上に、信号が記録される媒体層１０ｂが形成された
構成となっている。
【００２９】また一対の磁性体部２ａ，２ｂは、磁気ギ
ャップ４を介して配置されている。この磁気ギャップ４
は、媒体対向面３側ではその長さＧ１が比較的小さく、
例えば約５０ｎｍで、この媒体対向面３の反対側の面で
はその長さＧ２が比較的大きく、例えば約２００ｎｍで
あって媒体対向面３側から反対側の面まで磁気ギャップ
長さが連続的に変化するように構成されている。そして
この磁気ギャップ４に記録コイル５が埋め込まれた構成
となっている。
【００３０】そして、磁気抵抗効果素子６は、一対の磁
気ヨークの媒体対向面と反対側の面上に、この面側の磁
気ギャップＧ２を跨ぐように配置されている。なお、図
１において符号１２は記録媒体１０の磁化から発生する
磁束を表わしている。また図１には示していないが、磁
気抵抗効果素子の左右あるいは上下に電極やバイアス用
の磁性膜等を有している。
【００３１】この実施の形態の磁気ヘッド１において
は、磁気ヘッド１の媒体対向面３と磁気抵抗効果素子６
との間の距離Ｈは２００ｎｍ程度であり、この磁気ヘッ
ド１の磁路の長さ６００ｎｍ程度と小さい。このため、
記録媒体１０と磁気ヘッド１の媒体対向面３との間の隙
間が２００ｎｍ程度の場合には、計算によると、媒体対
向面側の磁気ギャップＧ１下の媒体１０の磁化から発生
する磁束１２の２０％強が磁気抵抗効果素子６に流入す
る。これにより非常に大きな出力を得ることが可能とな
る。更に、実験の結果、高周波信号の再生の場合、磁気
ギャップの長さが媒体対向面側から次第に連続的に大き
くなっていることが重要であることが分かった。特に図
２に示すように、媒体対向面の磁気ギャップの中心を原
点とし、媒体１０のトラック方向をＸ軸、トラック幅方
向をＺ軸、磁気ヘッド１の内部方向をＹ軸とし、所定値
をＴＨとしたとき、磁気ギャップ４の形状が次の式を満
足する、効率が大幅に向上することが分かった。
【００３２】ｏ≦ｙ≦ＴＨ に対して ｘ＝Ｇ１／
２ であり、ＴＨ≦ｙ に対して ０．１・ｔａｎ（２・（ｘ−Ｇ１／２））＋ＴＨ≦ｙ≦
５・ｔａｎ（２・（ｘ−Ｇ１／２））＋ＴＨ である。
【００３３】これを図３および図４を参照して説明す
る。ｏ≦ｙ≦ＴＨに対して、ｘ＝Ｇ１／２とし、ＴＨ≦
ｙに対して、ｙ＝ｋ・ｔａｎ（２・（ｘ−Ｇ１／２））
＋ＴＨとし、磁気ギャップの形状をｋをパラメータとし
て変えたときの効率を計算した結果を図３に示す。この
図３から分かるようにｋの値が０．１≦ｋ≦５の範囲に
ある場合は、効果は、ほぼ最大の値に近いところにあ
る。これにより、磁気ギャップ４の形状が上述の式を満
足すれば、高効率を得ることができる。
【００３４】なお、本実施の形態の磁気ヘッドとほぼ同
じサイズの磁気ギャップを有する、図２０に示す従来の
磁気ヘッドの効率の周波数特性を計算すると、図４に示
すようになる。図４から分かるように低周波すなわち波
長の大きな場合の効率は、本実施の形態と同じ位である
が、１５０ＭＨｚ程度を超える高周波領域では効率が本
実施の形態の１／１０以下に低下する。これは、図２０
に示す従来の磁気ヘッドの磁気ギャップの形状が不連続
であるため、磁路が急激に曲がり、磁性体部２ａ，２ｂ
内の磁化が急に曲がらざるを得なくなり、いわゆる「磁
壁」内の原子磁化の磁化変化状態と同じように高周波応
答が悪くなるためと予想されるからである。この現象は
磁路の長さが、磁性体部の磁壁の厚さ（１０〜１００ｎ
ｍ程度）に近づいた場合に起こるものと推定される。言
い換えれば、効率を上げるために磁路長さを数百ｎｍの
レベルまで小さくする場合は、磁路をなるべく緩く曲が
るように、すなわち磁気ギャップの長さが連続的に変化
するように設計しないと、短磁路化の効果が出せないと
いうことである。
【００３５】本実施の形態の磁気ヘッドは磁気ギャップ
４の形状が連続的で緩く曲がるように構成されているた
め、従来の場合の比べて高周波応答の良いものを得るこ
とができる（図４参照）。このため、短波長信号の場合
でも高分解能および高効率な再生ならびに記録を行うこ
とができる。
【００３６】次に本実施の形態の磁気ヘッドの製造方法
を図５を参照して説明する。
【００３７】まず図５（ａ）に示すように基板２０上
に、例えばＣｕからなる金属膜２１を形成した後、この
金属膜２１上に例えばＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋ
ｅ−Ｃａｒｂｏｎｅ）からなる絶縁膜２２を形成する。
続いて図５（ｂ）に示すように、リソグラフィー技術を
用いて絶縁膜２２内に、金属膜２３に通じるトレンチ２
３を形成する。
【００３８】次に図５（ｃ）に示すように、例えば、Ｆ
ｅＣｏ、またはＮｉＦｅ等の軟磁性体２を、コリメーシ
ョンスパッタリング法またはメッキ等の方法を用いてト
レンチ２３に埋込む。
【００３９】続いて、図５（ｄ）に示すように例えばフ
ォーカストイオンビーム（以下、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅ
ｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）ともいう）を、形成すべき磁気
ヘッドの媒体対向面と反対側の面から媒体対向面に垂直
な方向すなわち、図５（ｄ）では上方から軟磁性体２に
照射し、磁気ギャップ４を形成するとともに一対の磁性
体部２ａ，２ｂを形成する。媒体対向面側の磁気ギャッ
プ４の長さＧ１（図１参照）は、イオンビームのスキャ
ン精度で決まるが、十分な精度をもって形成することが
できる。また媒体対向面と反対側の磁気ギャップ４の広
がりはビーム強度の分布を制御することにより精度良く
形成することができる。すなわち、比較的急激に広がる
形状としたい場合は、比較的広い分布をもつビームを使
用すれば良い。
【００４０】このようにして形成すべき磁気ヘッドの媒
体対向面と反対側の面から媒体対向面に垂直な方向にＦ
ＩＢを照射することにより、所望の形状の磁気ギャップ
４を得ることができる。
【００４１】なお、これまでに知られているＦＩＢによ
るギャップ加工は、図６に示すように、媒体対向面３と
平行でかつトラック幅方向から磁性体部２ａ，２ｂにイ
オンビームを照射して行うものであった。この場合、Ｆ
ＩＢのビーム強度がガウス分布となるため、媒体対向面
３の加工されたギャップ４の長さがトラック幅方向で変
化し、正確な線分解能を得ることができなかった。
【００４２】しかし、本発明では、所望の形状の磁気ギ
ャップ４を得ることができる。なお、本発明のように、
形成すべき磁気ヘッドの媒体対向面と反対側の面から媒
体対向面に垂直な方向にＦＩＢを照射することは本発明
者達によって初めてなされたものである。
【００４３】再び図５に戻り、次に例えばＣｕ，Ｗ，Ｐ
ｔ等の金属を例えば電気メッキ法を用いて磁気ギャップ
に埋め込み、記録コイル５を形成する（図５（ｅ）参
照）。
【００４４】続いて図５（ｆ）に示すように磁性体部２
ａ，２ｂおよび記録コイル５を覆うように絶縁膜２５を
形成した後、一対の磁性体部２ａ，２ｂ上に記録コイル
５を跨ぐように絶縁膜２５上に磁気抵抗効果素子６を形
成する。なお、磁気抵抗効果素子としては、巨大磁気抵
抗効果素子または磁性トンネル抵抗効果素子が良い。
【００４５】次に、上述の磁気抵抗効果素子が形成され
た基板２０を弱アルカリあるいは弱酸性の溶液に浸積し
てＣｕ層２１をエッチング除去し、基板２０を剥離する
ことにより、磁気ヘッド素子が完成する。なお、予め、
絶縁膜２５の上面からスクライブマシーン等を用いて磁
気ヘッド素子毎にＣｕ層２１に達する切り込みを入れた
後、弱アルカリあるいは弱酸性の溶液に浸積すれば、短
時間で基板２０上のＣｕ層２１をエッチング除去できる
とともにヘッド素子の受けるダメージを小さくすること
ができる。
【００４６】なお、ＦＩＢは一般に加工体積（加工面積
×加工深さ）が大きい場合には、スループットの低下か
ら量産性に問題が生じる。しかし、本実施の形態の場合
のように加工体積が極端に小さい場合は量産性に問題は
生じない。
【００４７】このように本実施の形態の磁気ヘッドは、
一体の軟磁性体をくり抜き、磁路を形成する一対の磁性
体部２ａ，２ｂを形成し、上記くり抜いた部分に記録コ
イル５を埋め込み形成しているため、磁路がなめらかに
形成でき、図１に示すように多くの媒体磁束１２を磁気
抵抗効果素子６に導くことができる。
【００４８】また、ＦＩＢの代わりに電子ビームを用い
て磁気ギャップ４を形成しても良いし、スリット状のレ
ジストマスクを用いて通常のイオンビームや反応性ガス
イオンにより磁気ギャップ４を形成しても良い。この場
合は、ビームの入射角度やガス種を変えることにより磁
気ギャップの形状を制御することができる。
【００４９】次に本実施の形態の磁気ヘッド１の変形例
の構成を図７に示す。この変形例の磁気ヘッド１Ａは、
図１に示す磁気ヘッド１において、一対の磁性体部２
ａ，２ｂの媒体対向面に各々軟磁性体からなる凸起部２
ａ１，２ｂ１が設けられた構成となっている。このよう
な構成とすることにより、ギャップ４近傍の磁束のみ磁
気抵抗効果素子に導くことが可能となり、線方向のノイ
ズを低減することができる。
【００５０】（第２の実施の形態）次に本発明による磁
気ヘッドの第２の実施の形態の構成を図８に示す。この
第２の実施の形態の磁気ヘッド３０は、記録用ヘッドで
あって図１に示す第１の実施の形態の磁気ヘッド１にお
いて、磁気抵抗効果素子６の代わりに、記録コイル５を
跨ぐように一対の磁性体部２ａ，２ｂおよび記録コイル
５上に磁性体部７が直接に設けられた構成となってい
る。
【００５１】この実施の形態においては、磁気抵抗効果
素子６の代わりに磁性体部７が設けられていることによ
り第１の実施の形態に比べて、よりなめらかな磁路を形
成することが可能となり、短波長の記録において、更に
効率を向上させることができ、高密度記録が可能とな
る。
【００５２】本実施の形態の磁気ヘッド３０の製造方法
を図９を参照して説明する。
【００５３】磁気ギャップ４を形成し、この磁気ギャッ
プに記録コイル５を埋め込むまではすなわち図５（ｅ）
に示すまでは第１の実施の形態の磁気ヘッド１の製造方
法と同一の工程を用いて行う（図９（ａ）〜（ｅ）参
照）。記録コイル５を埋め込んだ後、例えばコリメーシ
ョンスパッタリング法やメッキ法等によって、一対の磁
性体部２ａ，２ｂに跨るように磁性体部２ａ，２ｂおよ
び記録コイル５上に直接磁性体７を形成する。
【００５４】その後は、第１の実施の形態の磁気ヘッド
の製造方法と同様にして基板２０およびＣｕ層２１を剥
離して磁気ヘッド素子が完成する。
【００５５】次に上記第２の実施の形態の磁気ヘッド３
０の変形例の構成を図１０に示す。この変形例の磁気ヘ
ッド３０Ａは、第２の実施の形態の磁気ヘッド３０にお
いて、一対の磁性体部２ａ，２ｂの媒体対向面３の磁気
ギャップ近傍に磁性体からなる突起部２ａ２，２ｂ２を
設けた構成となっている。このような構成とすることに
より、磁気ギャップ近傍に磁束を集束することが可能と
なり、これにより線方向の磁界１２の傾斜が急峻とな
り、媒体の磁化転移幅を小さくできる。このため第２の
実施の形態の磁気ディスクよりも更に高密度な記録が可
能となる。
【００５６】（第３の実施の形態）次に本発明による磁
気ヘッドの第３の実施の形態の構成を図１１に示す。こ
の第３の実施の形態の磁気ヘッド３２は記録用磁気ヘッ
ドであって、一対の磁性体部２ｃ，２ｄと、記録コイル
５と磁性７とを備えている。
【００５７】磁性体部２ｃと磁性体部２ｄとの間に磁気
ギャップが設けられ、この磁気ギャップを埋め込むよう
に記録コイル５が設けられている。なお、磁気ギャップ
の長さは第１および第２の実施の形態と異なり一定であ
っても良い。そして、磁性体部２ｄは記録媒体１０に情
報を記録する役目をする主磁極であって媒体対向面に向
かって収束形状となる凸起部２ｄ１を有している。な
お、この凸起部２ｄ１は記録コイル５の側からも、媒体
対向面３に向かって収束形状となっている。また、磁性
体部２ｃ，２ｄの媒体対向面と反対の面上には、これら
の磁性体部２ｃ，２ｄに跨がるように磁性体７が直接に
形成された構成となっている。
【００５８】この実施の形態の磁気ヘッド３２において
は、上述したように主磁極となる磁性体部２ｄの凸起部
２ｄ１ は媒体対向面３に向かって収束形状となってお
り、特に上記凸起部２ｄ１ は記録コイル５の側からも
媒体対向面３に向かって収束形状となっている。このた
め、図１２（ａ）に示すように記録媒体１０に情報を記
録する主磁極２ｄの記録コイル側のトレーリングエッジ
２ｄｅ で高磁束密度を実現でき、更に図１１に示すよ
うに線方向の磁界１２の勾配も急峻とすることができ、
高密度記録が可能となる。なお、磁性体部２ｄの媒体対
向面３から磁性体部７との境界面までの高さＨを第１ま
たは第２の実施の形態の場合と同様に小さくすれば磁路
の長さも小さくなり記録効率を向上させることもできる
とともに短波長信号の場合でも高い記録率を得ることが
できる。
【００５９】なお、図１２（ｂ）に示すように、主磁極
となる磁性体部２ｄの、記録コイル５側のみが媒体対向
面３に向かって収束形状となっている場合や、図１２
（ｃ）に示すように磁性体部２ｄが媒体対向面３に向か
って収束形状をしていない場合は、上記トレーリングエ
ッジの磁束密度も小さく、かつ線方向の磁界１２の勾配
も緩やかになる。このため、本実施の形態の場合に比べ
て高密度記録を行うことができない。
【００６０】なお後述するように、主磁極２ｄの長さｐ
１（図１２（ａ）参照）を小さくすることによっても高
密度磁束を達成すること、すなわち、高密度記録を行う
ことができる。
【００６１】次に本実施の形態の磁気ヘッドの製造方法
を図１３を参照して説明する。
【００６２】まず、図１３（ａ）に示すように、基板２
０上に例えばＣｕからなる金属膜２１を形成した後、こ
の金属膜２１上に例えばＤＬＣからなる絶縁膜２２を形
成する。
【００６３】続いて図１３（ｂ）に示すように、例えば
ＦＩＢを用いて、絶縁膜２２にトレンチ２３ａを形成す
るとともに、Ｃｕ膜２１に達するトレンチ２３ｂを形成
する。
【００６４】次に図１３（ｃ）に示すように、例えばＦ
ｅＣｏ，ＮｉＦｅ等の磁性体を、例えばコリメーション
スパッタリング法またはメッキ等の方法を用いてトレン
チ２３ｂに埋め込み、磁性体部２ｄを形成する。
【００６５】続いて、磁性体部２ｄの形成の場合と同様
に、トレンチ２３ａに磁性体を埋め込み、磁性体部２ｃ
を形成する（図１３（ｄ）参照）。
【００６６】次に図１３（ｅ）に示すように、磁性体部
２ｃと磁性体部２ｄとの間の絶縁膜２２に、記録コイル
を形成するためのトレンチを形成し、このトレンチに、
例えば電気メッキ法等を用いてＣｕを埋込み、記録コイ
ル５を形成する。
【００６７】次に図１３（ｆ）に示すように磁性体部２
ｃと磁性体部２ｄとに跨がるように、磁性体部２ｃ，２
ｄおよび記録コイル５上に磁性体７を形成する。
【００６８】その後は、第１の実施の形態の磁気ヘッド
の製造方法と同様にして基板２０およびＣｕ層２１を剥
離し、磁気ヘッド素子を完成する。
【００６９】この製造方法においては、磁性体部２ｄ
は、媒体対向面３と反対側の面からＦＩＢ等のドライエ
ッチングを用いて形成したトレンチに軟磁性体材料を埋
め込み形成しているため、媒体対向面３の側の主磁極長
さｐ１を再現性よく正確に形成できるだけでなく、上述
のように媒体対向面３の側に向けて理想的に収束する形
状とすることができる。通常の記憶媒体装置では、情報
のアクセスをロータリーアクチュエーターにより、ヘッ
ドを移動させて行うため、記録媒体の内周側のトラック
と記録媒体の外周側のトラックではディスクの周方向に
対して主磁極が傾いた位置関係となる。主磁極型の記録
ヘッドの場合、主磁極側面からも記録するため、媒体上
のトラックエッジでのノイズが増加することが問題とな
ることが判明した。主磁極側面からの記録を減らせばノ
イズは減少する。このためには主磁極長さｐ１を極力小
さくすることが必要である。しかしながら、主磁極長さ
ｐ１を小さくすると記録効率が大幅に低下し、従来は実
用的な効率を有するヘッドは提供できなかった。本実施
の形態では、記録コイル５の側からも収束する主磁極形
状としているため主磁極長さｐ１を小さくしても実用的
な磁束密度を確保できる。これは、とくに上記製造法、
すなわち媒体対向面と反対側からのドライエッチングに
よる効果である。特にＦＩＢを用いると容易に形状をコ
ントロールできるし、フォトリソグラフィーの解像度以
下の主磁極が容易に形成できる。
【００７０】なお、図１に示す第１の実施の形態の磁気
ヘッド１または図７に示す磁気ヘッド１Ａにおいて記録
コイル５を形成しなければ、高効率な再生専用の磁気ヘ
ッド１Ｂを得ることができる。
【００７１】したがって、図１４に示すように、この再
生専用の磁気ヘッド１Ｂと、図８、図１０、または図１
１に示す記録専用の磁気ヘッド、例えば磁気ヘッド３２
とを一体化した記録再生ヘッド４０を用いれば、例えば
図１５に示すような高密度の記録再生装置を得ることが
できる。
【００７２】特に本発明は短波長の記録再生を可能とす
るため、これまで達成不可能であった高転送速度化が可
能であり、ネットワークを介した高速での情報のやり取
りを可能とする。
【００７３】更に、本発明の磁気ヘッド、例えば磁気ヘ
ッド３２を、光や熱でアシストする熱アシスト磁気記録
または光アシスト磁気記録にも用いても、高密度の記録
が可能となるとともに高転送速度化が可能である。なお
図１６にレーザ光３５でアシストする光アシスト磁気記
録装置を示す。
【００７４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、磁
路長が可及的に短かく、かつ短波長信号の場合でも高分
解および高効率な記録または再生を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁気ヘッドの第１の実施の形態の
構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の磁気ヘッドの磁気ギャップ
の形状を説明する図。
【図３】第１の実施の形態の磁気ヘッドの磁気ギャップ
の形状を決定するパラメータと、再生／記録効率との関
係を示すグラフ。
【図４】第１の実施の形態と磁気ヘッドと従来の磁気ヘ
ッドの高周波特性を示すグラフ。
【図５】第１の実施の形態の磁気ヘッドの製造工程を示
す断面図。
【図６】従来の製造方法を説明する図。
【図７】第１の実施の形態の変形例の構成を示す図。
【図８】本発明による磁気ヘッドの第２の実施の形態の
構成を示す図。
【図９】第２の実施の形態の磁気ヘッドの製造工程を示
す断面図。
【図１０】第２の実施の形態の変形例の構成を示す図。
【図１１】本発明による磁気ヘッドの第３の実施の形態
の構成を示す図。
【図１２】第３の実施の形態の効果を説明する模式図。
【図１３】第３の実施の形態の磁気ヘッドの製造工程を
示す断面図。
【図１４】本発明による記録再生一体ヘッドを示す図。
【図１５】本発明による磁気ヘッドを有する記録再生装
置を示す図。
【図１６】本発明による磁気ヘッドを用いた光アシスト
磁気記録を説明する図。
【図１７】磁気ヘッドの構成を示す図。
【図１８】磁路長さと出力との関係を示す図。
【図１９】従来の磁気ヘッドの構成を示す図。
【図２０】従来の磁気ヘッドの他の例の構成を示す図。
【図２１】従来の磁気ヘッドの問題点を説明する図。
【符号の説明】
１ 磁気ヘッド ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 磁性体部 ３ 媒体対向面 ４ 磁気ギャップ ５ 記録コイル５ ６ 磁気抵抗効果素子 １０ 記録媒体 １０ａ，２０ 基板 １０ｂ 媒体層 １２ 磁束 ２１ Ｃｕ層 ２２ 絶縁膜 ２３ トレンチ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 5/187 Ｇ１１Ｂ 5/187 Ｂ 5/23 5/23 Ｂ Ｄ 5/39 5/39 (72)発明者 船 山 知 己 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5D033 AA02 AA05 BA07 BA12 BA22 BA33 DA03 DA04 DA08 5D034 AA03 AA05 BA02 BA18 BA19 CA06 DA07 5D093 AA05 AB03 AD01 AD03 AD05 AE05 BA08 BE07 CA07 DA01 EA02 FA17 HA18 5D111 AA06 AA11 AA12 AA13 AA24 BB05 BB12 CC02 CC09 DD04 DD12 GG05 JJ08 KK01 KK02 KK05

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】各々の主面が記録媒体の対向面となる一対
    の軟磁性体からなる磁性体部と、 この一対の磁性体部の間に設けられ、前記主面と反対側
    における前記一対の磁性体部の間隔が前記主面における
    間隔よりも広くかつ前記主面側から前記主面と反対側ま
    で連続的に変化するように形成された磁気ギャップと、 を備え、 前記磁気ギャップは、前記主面における前記磁気ギャッ
    プの中心を原点とし、この原点から前記記録媒体のトラ
    ック長方向に延びる軸をＸ軸とし、前記原点から前記ト
    ラックの幅方向に延びる軸をＺ軸とし、前記原点を通り
    前記Ｘ軸とＺ軸とに垂直で前記主面から前記主面の反対
    側に延びる軸をＹ軸とし、Ｇ１およびＴＨを所定値とし
    たとき、 ｏ≦ｙ≦ＴＨ では ｘ＝Ｇ１／２ でＴＨ≦ｙ
    では ０．１・ｔａｎ｛２（ｘ−Ｇ１／２）｝＋ＴＨ≦ｙ≦５
    ・ｔａｎ｛２（ｘ−Ｇ１／２）｝＋ＴＨ の関係を満たすように構成されていることを特徴とする
    磁気ヘッド。
  2. 【請求項２】前記一対の磁性体部には、前記磁気ギャッ
    プを挟むように前記主面に軟磁性体からなる凸部が設け
    られていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッ
    ド。
  3. 【請求項３】前記磁気ギャップを跨ぐように前記一対の
    磁性体部の前記主面と反対側の面上に配置される磁気抵
    抗効果素子を更に備えたことを特徴とする請求項１また
    は２記載の磁気ヘッド。
  4. 【請求項４】前記磁気ギャップを跨ぐように、前記一対
    の磁性体部の前記主面と反対側の面上に設けられた軟磁
    性体からなる第２の磁性体部と、 前記磁気ギャップ内に形成された記録コイルと、 を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の磁気
    ヘッド。
  5. 【請求項５】所定の間隙を設けて配置され、各々の主面
    が記録媒体の対向面となる一対の軟磁性体からなる磁性
    体部と、 前記間隙内に設けられた記録コイルと、 前記間隙を跨ぐように前記一対の磁性体部の前記主面と
    反対側の面上に配置された軟磁性体からなる第２の磁性
    体部と、 を備え、前記一対の磁性体部の一方の磁性体部の主面に
    は、前記間隙に隣接して前記記録媒体に向かって収束す
    る形状となる軟磁性体からなる凸起部が設けられている
    ことを特徴とする磁性ヘッド。
  6. 【請求項６】基板上に、主面が前記基板に向くように軟
    磁性からなる磁性体部を形成する工程と、 前記磁性体部の、前記主面と反対側の面からビームを照
    射して磁気ギャップを形成する工程と、 を備えたことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
  7. 【請求項７】前記ビームはフォーカストイオンビームで
    あることを特徴とする請求項６記載の磁気ヘッドの製造
    方法。
  8. 【請求項８】基板上に絶縁膜を形成する工程と、 フォーカストイオンビームを前記絶縁膜から前記基板に
    向かう方向に照射し、第１のトレンチおよび第２のトレ
    ンチを所定の間隔をあけて前記絶縁膜に形成する工程
    と、 前記第１および第２のトレンチを磁性体で埋め込み一対
    の磁性体部を形成する工程と、 前記一対の磁性体部の間の前記絶縁膜に記録コイルを形
    成する工程と、 前記記録コイルを跨ぐように前記一対の磁性体部および
    前記記録コイル上に第２の磁性体部を形成する工程と、 前記基板を剥離する工程と、 を備えたことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
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