专利名称：垂直磁记录头及其制造方法
技术领域：
本发明涉及能够在抑制相邻磁道擦除的同时提供高记录场的垂直磁记 录头以及所述头的制造方法。
背景技术：
为了实现HDD (硬盘驱动器)的高记录密度，关键的一点在于获得能 够在具有高热稳定性的介质上实现记录的高场强以及在高磁道密度记录中 不会诱发相邻磁道的记录图案的劣化的场分布。但是，以上两点往往是相互 抵触的。也就是说，在用于生成高磁场的头结构中，沿磁道宽度方向场扩展 范围也大。另一方面，随着磁道密度的增大，将出现相邻磁道的信号劣化的 问题，该问题会在记录过程中发生。该问题是这样一种现象，即，即使泄漏 到相邻磁道的泄漏场(下文称为弥散场)小于等于记录介质的磁化翻转场， 相邻磁道的信号质量也会因为重复的记录而劣化。
作为避免场泄漏到相邻磁道，同时保持最大场的手段，人们考虑了这样 一种方式，其中，在主极的沿磁道宽度方向的侧面上提供磁屏蔽。专利文献 l和2公开了一种方法，其中，在具有通过离子研磨(ionmilling)形成的倒梯 形形状的主极的每一侧面上形成非磁膜和软磁膜。专利文献3公开了这样一 种方法，其中，作为通过自对准的方式形成具有侧屏蔽的呈倒梯形的主极的 手段，在磁膜内形成具有楔形截面轮廓的沟槽，并在所述沟槽内形成非磁膜 和磁膜。
为了提高场强，考虑这样一种方法，其中，在沿垂直于气浮面的方向从 气浮面退回的位置提供子极，其中，所述位置处于主极的沿磁道(down track) 方向的 一端。例如，专利文献4和5描述了 一种分别向主极的前导侧(leading side)添加磁膜的方法。但是，在这些方法中，通常随着场强的增大往往导 致场的扩展，从而引起弥散场的增大。因此，不能提高磁道密度，当然也就 不能实现高密度记录。
JP-A-2004-127480[专利文献2] [专利文献3] [专利文献4] [专利文献5]
JP-A-60-136015
JP-A-2006-244671
JP-A誦2007画24120
JP-A-2007-3508
发明内容
在通过侧面屏蔽抑制向相邻磁道的场泄漏时，记录磁道的磁场降低。本 发明的目的在于抑制记录场的降低，有效地削弱弥散场，并由此抑制相邻磁 道的信号劣化。
本发明的垂直磁记录头具有其气浮面呈倒梯形的主极、位于所述主极的 拖尾侧的拖尾屏蔽件(trailing shield)以及位于所述主极的沿跨道方向的两侧 的侧面屏蔽件。所述侧面屏蔽件的前导侧末端位于与所述主极的前导侧末端 相比更远的前导侧位置。
更优选地，使所述侧面屏蔽件上的沿跨道方向最接近所述主极的中心线 的点位于与所述主极的前导侧末端相比更远的前导侧位置。在这种情况下， 希望所述主极的前导侧末端与所述侧面屏蔽件末端之间的距离Ls以及所述 主极与每一侧面屏蔽件之间的距离Gs满足Ls〉1.5 x Gs。当在所述主极的前 导侧末端提供子极时，希望所述主极的前导侧末端和所述侧面屏蔽件末端之 间的距离Ls大于所述子极的厚度，其中，所述子极的处于气浮面一侧的尖 端(tip)位于从所述气浮面退回的位置。
根据本发明，在保持用于记录磁道的磁场和场梯度的同时，能够抑制从 所述主极的前导侧末端产生的场扩展，因而能够降低弥散场。因而，获得了 具有良好的记录特性，而且不会在相邻磁道内诱发信号劣化的磁记录头。
图1(a)示出了根据本发明的磁头的沿磁道中心线的示意性截面图，
(b)示出了主极附近的气浮面的示意图。
图2(a)-(b) 示出了根据本发明的磁头的磁头场分布图。
图3示出了根据本发明的磁头的磁头场强度沿跨道方向的分布图。
图4 (a)示出了说明Ls/Gs和处于磁道中央的磁场之间的关系的图示，
(b)示出了说明Ls/Gs和弥散场之间的关系的图示。图5(a)-①示出了说明本发明的磁头的制造方法的例子的过程图。图6(a)-(b)示出了说明本发明的磁头的侧面屏蔽件的气浮面形状的另一个例子的图示。
图7示出了说明图6 (a)的屏蔽件结构中的弥散场的屏蔽件长度依赖性的图示。
图8示出了使本发明的磁头中的侧面屏蔽件与拖尾屏蔽件磁隔离的例子的气浮面的示意图。
图9(a)-(g)示出了用于说明使本发明的磁头中的侧面屏蔽件与拖尾屏蔽件磁隔离的结构的制造方法的例子的过程图。
图10(a)-(d)示出了说明本发明的磁头的图示，在所述磁头中，在主极的前导侧设置子极。
图11示出了用于说明根据本发明的磁头以及对比例子中的磁头每个的最大场和弥散场的图示。
图12示出了用于说明在根据本发明的磁头中最大场或弥散场与Ls/tSP之间的关系的图示。
10记录头11主极
12辅助极13屏蔽件
14后间隙15线圈
16磁辄20再现头
21读耳又元件22下屏蔽件
23上屏蔽件31无机绝缘膜
32用于主极的磁膜33用于间隙的非》兹膜
34掩模35用于侧面间隙的非》兹膜
36用于电镀的非磁基膜37磁电镀膜
41主极42侧面屏蔽件
43拖尾屏蔽件51无机绝缘膜
52用于主极的磁膜53帽盖膜
54掩模55非磁侧面间隙膜
56用于电镀的基膜57磁电镀膜
58非磁间隙膜59磁电镀膜60 再现头
62 下屏蔽件
70 记录头
72 辅助才及
74 后间隙
76 磁辄
61 读耳又元件
63 上屏蔽件
71 子极
73 屏蔽件
75 线圏
77 主极
具体实施例方式
在下文中将参考
本发明的优选实施例。
图1 (a)示出了在磁道中心线的示意性截面图，其说明了根据本发明的磁头的例子。所述磁头是一种记录/再现复合头，其具有包括主极ll和辅助极12的记录头10、以及包括读元件21的再现头20。对于再现头20而言，采用了 CIP-GMR元件、TMR元件、或CPP-GMR元件等，其设置于包括处于前导侧的下屏蔽件22和处于拖尾侧的上屏蔽件23的一对磁屏蔽件之间。写入功能部分具有这样的基本构造，其包括执行向磁盘的写入的主极11、位于主极拖尾侧的位置并处于主极的沿跨道方向的每一侧面的旁边并与该侧面相隔预定距离的屏蔽件13、返回来自^t盘的^P兹通量的辅助极12、将所述主核J兹耦合至所述辅助极的后间隙部分14、以及位于由所述主极、辅助才及和后间隙部分形成的空间内的线圏15。
图1 (b)示出了沿气浮面方向看的示意图，其说明了图1 (a)所示的^磁头的记录操作部分。将主极11和屏蔽件13暴露至气浮面。这里，重要的是，按照一定的形状形成处于主极的两侧面的旁边的屏蔽件13的部分，在所述形状中，所述部分中的每者将覆盖直到与主极11相比更远的前导侧位置(far leading side )的区域，从而使高场强集中到磁道中央。在下文中，在屏蔽件13的前导侧末端的周界中，将沿跨道方向与所述中心线最接近的点称为屏蔽件末端。将处于主极的前导侧末端的平行于跨道方向的直线和所述屏蔽件末端之间的距离Ls称为屏蔽件长度。将主极11的处于拖尾方向的末端与所述屏蔽件之间的距离称为拖尾间隙，将主极11的沿跨道方向的侧面与屏蔽件13之间的距离Gs称为侧面间隙。
在下文中，将说明本发明的记录头的场分布，其中，通过采用有限元法的场计算获得所述场分布。就用于计算的记录头的形状而言，主极的宽度为， 4也尾间隙为35nm。图2示出了通过所述场计算获得的头场分布的等值线。通过虚线示出了记录头的气浮面的形状。图2 (a)示出了屏蔽件长度Ls-O的情况，图2(b)示出了Ls=120nm的情况。
在Ls=0的情况下，在主极的前导侧末端处将沿跨道方向产生场扩展。已知，强度为4000Oe或更高的磁场尤其倾向于在前导侧而不是拖尾侧发生扩展。在对记录介质盘的内侧周界和外侧周界记录的过程中，浮动块内形成的偏斜将对前导侧的场扩展造成影响，这也是记录宽度增大的原因。另一方面，如图2(b)所示，就Ls-120而言，在前导侧看不到场扩展。通过与虚线表示的记录头的气浮面的形状相比，明显能够看出这一点，而这一点则归功于在与主极相比更远的前导侧位置设置了侧面屏蔽件的构造。
图3示出了磁头场沿跨道方向的分布。空心菱形示出了屏蔽件长度Ls=150nm的情况，实心菱形示出了屏蔽件长度Ls=0nm的情况。所知道的是，由于将屏蔽件末端设置到与主极相比更远的前导侧位置，由此在沿跨道方向80nm或更大的区域内降低了磁场。因此，抑制了施加至相邻磁道的不必要的场，从而避免了相邻磁道的记录信号的劣化。此外，应当注意，由于磁道中央的最大场的降低幅度小，因而能够执行向目标磁道的高质量的记录。
这一效果是通过这样一种操作实现的，即，将侧面屏蔽件设置为使其覆盖主极的拖尾侧，由此简单地形成了接近理想屏蔽结构的侧面屏蔽件结构，即，接近这样一种形状，其中，所述侧面屏蔽件以恒定间隔覆盖主极的三侧，所述三侧是指前导侧和沿跨道方向的两个侧面所在侧。因此，通过将Ls提高到大约Gs获得了非常显著的效果。图4 (a)和4 (b)分别示出了处于磁道中央的;兹头场和沿跨道方向处于与f兹道中央相距100nm的位置的》兹头场(弥散场)的Ls/Gs依赖性，其中，Ls/Gs是通过用主极和侧面屏蔽件之间沿跨道方向的距离(Gs)使Ls归一化得到的。从图4 (a)可以看出，因Ls增大而导致的磁道中央的磁场降低幅度小，就Ls/Gs-3而言，磁场降低了大约3%。另一方面，弥散场极大降低，可以看出，当设定Ls〉1.5xGs时，获得了显著的弥散场降低效果。这里给出不可逆反转场(switching field )作为弥散场的标准。所述不可逆反转场是这样一种磁场，在所述磁场，当向沿特定方向均匀磁化的介质施加具有与磁化方向相反的方向的磁场时，开始发生磁化的逆转，因而总磁化开始降低。在当前通常采用的基于CoCr的垂直记录介质中，所述不可逆反转场大约为3000Oe。如果重复施加大约3000Oe的磁场，那么即使介质的反转场与这样的磁场相比充分大，在个别颗粒中也会开始磁化逆转，从而导致记录图案劣化。因此，在设定Ls>1.5xGs时，能够避免相邻^f兹道中的信号劣化。
接下来，将说明具有本发明的结构的记录头的制造过程。图5示出了说明本发明的磁头的主极和屏蔽件的制造方法的例子的过程图。
在无机绝缘膜31上淀积用于主极的磁膜32以及用于在主极和拖尾侧屏蔽件之间进行磁隔离的非磁膜33 (图5 (a))。之后，形成对应于预定磁道宽度的掩模34，并通过离子研磨使所述,兹膜薄化。通过这样一种方式执行所述薄化，即，形成倒梯形形状，在该形状中，》兹膜的下部宽度窄于上部宽度(图5(b))。此外，在所述薄化中，希望在接近用于主极的,兹膜的位置对所述无机绝缘膜31薄化得深。典型地，所述无机绝缘膜由氧化铝构成，所述用于主极的磁膜由CoFe、 NiFe或NiCr构成，并且采用通过Ar离子研磨处理所述膜的制造过程。但是，由于通过Ar离子研磨对氧化铝进行蚀刻的蚀刻速度通常是对磁性金属进行蚀刻的蚀刻速度的三分之一左右，因而难以将用于主极的磁膜附近的氧化铝薄化得深。因而，希望在对用于主极的磁膜蚀刻之后，通过采用Ar+CHF3混合气体的反应离子研磨(RIM)对氧化铝进行蚀刻。借助基于氟的气体，尤其是借助CHF3的氧化铝蚀刻速度与诸如CoFe、NiFe或NiCr的磁性金属的蚀刻速度相比非常大，在某种条件下能够获得至少是磁性金属的蚀刻速度的IO倍的蚀刻速度。通过采用RIM的蚀刻等合意地将主极附近的无机绝缘膜薄化得至少是Gs的两倍深。在这样的蚀刻中，必须以直角或者与相对于膜表面相比更大的角对处于主极下的无机绝缘膜进行薄化(图5 (c))。之后，淀积非磁侧面间隙膜35 (图5 (d))，之后，通过离子研磨和浮脱(liftoff)工艺去除主极上的掩模(图5 (e))。此外，通过溅射法淀积用于镀的基膜36,之后通过镀法形成用于屏蔽的磁膜37。
通过使侧面屏蔽件的前导侧末端位于与主极相比更远的前导侧位置，实现了在不降低最大场的情况下降低弥散场的效果，而这也是本发明的目的。因此，前导端的结构或者前导端的外缘不受特别限制。图6示出了可以提供本发明旨在实现的优点的侧面屏蔽件的形状的另一个例子。
例如，如图6(a)所示，所述屏蔽件末端可以是沿跨道方向具有恒定距离的侧边。图7示出了在具有这样的屏蔽件结构的头中弥散场的屏蔽件长度依赖性。尽管与图1 (b)所示的用于比较的结构相比其效果相对较小，但是可以看出仍然取得了显著的效果。
此外，如图6(b)所示，可以仅将所述;兹膜设置到接近所述屏蔽件末端的区域内，并且可以在沿跨道方向远离主极的位置形成切口 。
图8示出了本发明的另一个例子。在所述例子中，将设置在主极41的沿跨道方向的每一侧的侧面屏蔽件42与沿磁道的方向设置的拖尾屏蔽件43分开。即使在这样的结构中，所述侧面屏蔽件也能够覆盖主极的前导侧末端的外围，由此能够降低扩展至相邻磁道的弥散场。
图9示出了图8所示的记录头的制造过程。在无机绝缘膜51上淀积用于主极的;兹膜52和帽盖膜53 (图9 (a))。之后，形成对应于预定磁道宽度的掩模54，并通过离子研磨使所述磁膜薄化。通过这样一种方式执行所述薄化，即，形成倒梯形形状，在该形状中，磁膜的下部宽度窄于上部宽度(图9 (b))。之后，通过采用诸如ArfCHF3的基于氟的混合气体的反应离子研磨来蚀刻处于所述主极的外围的用于无机绝缘膜的基膜。在这样的蚀刻中，必须以直角或者与相对于膜表面相比更大的角对处于主极下的无机绝缘膜进行薄化(图9 ( c ))。此外，通过賊射法淀积非磁侧面间隙膜55 (图9 ( d))和用于镀的基膜56，之后通过镀法淀积磁性侧面屏蔽膜57 (图9 (e))。之后，以主极的尾缘的表面作为基准，通过CMP使侧面屏蔽膜57平面化(图9(f))。之后，通过溅射法淀积将成为拖尾屏蔽间隙的非^磁间隙膜58，之后通过镀法淀积;兹膜59 (图9 ( g))。
图10 (a)示出了在主极的前导端一侧添加了子极的本发明的记录头结构的例子。在这一结构中，在主极77和主核J兹辄部76之间插入子极71 ，其尖端存在于从气浮面退回的位置。在所述结构中，考虑了使子极71的处于气浮面一侧的末端平行于所述气浮面的情况(图10 (b))以及使所述末端倾斜从而使与所述气浮面的距离朝向所述前导侧增大的情况(图10 (c))。可以通过大约lOnm厚的非i兹膜使所述主极与所述子极隔开(图10 (d))。因而，使磁通集中到主极的末端部分，由此能够生成高磁场。但是，典型地，在所述添加了子极的结构中，在增大磁头的最大场的同时，也增强了场的扩展，因而不能提高磁道密度。即使考虑到这一点，由于就本发明而言，在与所述主极相比更远的前导侧位置设置了所述侧面屏蔽件末端，因而能够在抑在下文中，示出了通过场计算对所述效果进行估算的结果。对比的对象包括具有先前的没有子极的结构中的主极和先前的结构中的侧面屏蔽件的
头(在下文中称为先前头)；具有添加了子极的主极和先前的结构中的侧面屏蔽件的头(添加了子极的头)；以及具有添加了子极的主极和图1 (b)所示的侧面屏蔽件的头(本发明的头)。
图11示出了每种头的最大场强和弥散场。在所述添加了子极的头中，尽管由于所添加的子极使最大场强提高了大约15%,但是弥散场却增大了40%甚至更高。这是因为，由于子极生成的;兹通在未流经主极的尖端的情况下直接流入到了气浮面内，因而》兹场在主极的前导端附近扩展。另一方面，在本发明的头中，在使最大场强增大了 10%的同时，未发现弥散场显著增强。取得了这一效果的原因在于，通过在主极的前导侧末端附近设置侧面屏蔽件抑制了沿跨道方向的场扩展。
在提供所述子极的情况下，希望使所述侧面屏蔽件的长度(Ls)至少是所述侧面屏蔽间隙的1.5倍，并且等于或大于所述子极的厚度(tSP)。图12分别示出了最大场和弥散场的侧面屏蔽件长度依赖性。水平轴示出了长度Ls，长度Ls的表示方式是用子极厚度tSP对其进行了归一化。随着Ls/tSP的增大，最大场逐渐降低，同时弥散场则随着Ls/tSP的增大而极大降低。因此，具有相关结构的头能够在抑制最大场的降低的同时有效地降低弥散场。在这种情况下，在Ls/tSP〉1的区域内弥散场的降低效果显著。这意味着，在气浮面处当前导侧存在长度对应于或大于辅助极的厚度的侧面屏蔽件时，弥散场的降低效果显著。这是因为，整个子极和气浮面之间的区域都被屏蔽件覆盖，因而能够阻挡磁通从子极直接流入到气浮面。
在当前通常釆用的基于CoCr的垂直记录介质中，希望使弥散场等于或小于3000Oe。其原因在于，基于CoCr的垂直记录介质的不可逆反转场通常为3000Oe左右，在重复施加等于或大于3000Oe的》兹场时，将降低剩余不兹化强度，从而使信号劣化。在本发明的记录头中，设定Ls/tSP",从而将弥散场控制为等于或小于3000Oe,由此能够抑制因磁道节距降低而带来的相邻磁道内的信号劣化。
与其他区域相比，在处于侧面屏蔽件的前导侧末端附近的区域内采用具有高饱和磁化的磁性材料能够使本发明的优点变得更加显著。其原因在于，本发明的目的在于从前导侧强烈吸收与拖尾侧相比对最大场几乎不起作用的磁通量。也就是说，优选在处于主极的拖尾侧末端附近的区域内由具有低
饱和磁化的磁性材料形成屏蔽件，该处主导最大场强度；在处于主极的前导侧末端附近的区域内由具有高饱和磁化强度的磁性材料形成屏蔽件，该处沿道宽方向的场扩展大。具体地，可以通过在用于屏蔽的磁膜的镀步骤中镀多层膜制造这样的屏蔽件，例如，如图5(f)所示。例如，首先可以淀积诸如CoFe或CoFeNi的具有高饱和磁化强度(1.6到2.4T)的磁性材料，之后可以淀积诸如Ni8GFe2()或Ni45Fe55的具有相对较低的饱和磁化强度(1.0到1.5T)的磁性材料。
权利要求
1.一种垂直磁记录头，其特征在于具有主极，具有倒梯形形状的气浮面，拖尾屏蔽件，位于所述主极的拖尾侧，以及侧面屏蔽件，位于所述主极的沿跨道方向的两侧，其中，所述侧面屏蔽件的前导侧末端位于与所述主极的前导侧末端相比更远的前导侧位置。
2. 根据权利要求1所述的垂直磁记录头，其特征在于所述侧面屏蔽件上的最接近所述主极的跨道方向上的中心线的点位于 与所述主极的前导侧末端相比更远的前导侧位置。
3. 根据权利要求2所述的垂直磁记录头，其特征在于 所述主极的前导侧末端与所述侧面屏蔽件末端之间的距离Ls、以及所述主极与所述侧面屏蔽件之间的距离Gs满足Ls〉1.5 x Gs。
4. 根据权利要求2所述的垂直磁记录头，其特征在于 在所述主极的前导侧末端设置子极，并且 所述子极的气浮面 一侧的尖端位于从气浮面退回的位置。
5. 根据权利要求4所述的垂直磁记录头，其特征在于 所述主极的前导侧末端和所述侧面屏蔽件末端之间的距离Ls大于所述子极的厚度。
6. 根据权利要求2所述的垂直磁记录头，其特征在于 所述侧面屏蔽件与所述拖尾屏蔽件在气浮面处耦接。
7. 根据权利要求2所述的垂直磁记录头，其特征在于 所述侧面屏蔽件与所述拖尾屏蔽件在所述气浮面处通过非磁材料隔离。
8. 根据权利要求2所述的垂直磁记录头，其特征在于 所述侧面屏蔽件由多层膜构成，所述多层膜由多种不同的磁性材料构成，并且设置在前导侧的磁性材料的饱和磁化强度高于设置在拖尾侧的磁性材 料的饱和磁化强度。
9. 一种垂直磁记录头的制造方法，其特征在于具有 在无机绝缘膜上淀积用于主极的磁膜的步骤，在其上淀积非;兹膜的步骤，在其上形成对应于磁道宽度的掩模的步骤，采用所述掩模通过离子研磨将所述用于主极的磁膜处理成倒梯形形状 的步骤，通过以直角或大于直角的角实施的反应离子研磨对经过处理的用于主极的磁膜下的无机绝缘膜进行薄化的步骤；淀积作为侧面间隙膜的非磁膜的步骤，以及 形成用于屏蔽的》兹膜的步骤。
10. 根据权利要求9所述的垂直磁记录头的制造方法，其特征在于 所述的形成用于屏蔽的磁膜的步骤包括去除掩模的步骤， 淀积用于镀的基膜的步骤，以及 通过镀法形成用于屏蔽的》兹膜的步骤。
11. 根据权利要求9所述的垂直磁记录头的制造方法，其特征在于 所述的形成用于屏蔽的磁膜的步骤包括淀积用于镀的基膜的步骤，通过镀法形成用于侧面屏蔽件的磁膜的步骤，通过CMP暴露用于主极的磁膜的步骤，淀积非》兹膜的步骤，以及通过镀法形成用于拖尾屏蔽件的磁膜的步骤。
全文摘要
本发明提供一种垂直磁记录头及其制造方法，其能够抑制记录场的降低，并且能够有效地降低弥散场。在与主极(11)相比更远的前导侧位置布置设置在主极(11)的处于跨道方向的每一侧所在的侧的侧面屏蔽件(13)。
文档编号G11B5/31GK101494056SQ200810183769
公开日2009年7月29日 申请日期2008年12月15日 优先权日2007年12月14日
发明者布川功, 星屋裕之, 杉山干人 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司