高頻輔助磁頭及磁記錄再現裝置的制造方法
【專利摘要】本發明的實施方式得到記錄特性良好的高頻輔助磁頭及磁記錄再現裝置。實施方式涉及的高頻輔助磁頭具有旋轉扭矩振蕩元件，該旋轉扭矩振蕩元件包含直接形成于主磁極上的、含有從W、Mo、Re、Os及Ir選擇的元素的非磁性的分離種子層/SIL/IL/FGL。
【專利說明】高頻輔助磁頭及磁記錄再現裝置
[0001]相關申請
[0002]本申請享有以日本專利申請2014-215549號(申請日:2014年10月22日)為基礎申請的優先權。本申請通過參照該基礎申請而包含基礎申請的全部內容。
技術領域
[0003]本發明的實施方式涉及高頻輔助磁頭及磁記錄再現裝置。
【背景技術】
[0004]在高頻輔助記錄頭中，在主磁極或輔助磁極上形成ST0，并進行圖案形成。STO以與磁性體電連接的方式形成。若對STO進行通電，則例如按主磁極、基底層、SIL的順序導通電流。此時，有下述問題:SIL對主磁極進行旋轉扭矩作用，由此在主磁極產生旋轉波，由于有效的主磁極的導磁率劣化從而記錄特性變差。
[0005]因此，期望抑制針對旋轉扭矩的、主磁極中的旋轉波產生。
【發明內容】
[0006]本發明的實施方式提供表現良好的磁記錄特性的高頻輔助磁頭及磁記錄再現裝置。
[0007]根據實施方式，提供高頻
[0008]輔助磁頭，其具備:主磁極，其對磁記錄介質施加記錄磁場；輔助磁極，其與該主磁極構成磁路；以及旋轉扭矩振蕩元件，其設置于該主磁極與該輔助磁極之間；所述旋轉扭矩振蕩元件包括:直接形成于所述主磁極上的非磁性的分離種子層、形成于該非磁性分離種子層或所述輔助磁極中的一方上的旋轉注入層、形成于該旋轉注入層上的非磁性中間層及形成于該非磁性中間層上的振蕩層，所述非磁性的分離種子層含有從包括鎢、鉬、錸、鋨及銥的組中選擇的至少一種元素。
【附圖說明】
[0009]圖1是表示實施方式涉及的高頻輔助磁頭的概略結構的圖。
[0010]圖2是表示另一實施方式涉及的高頻輔助磁頭的概略結構的圖。
[0011]圖3是表示從另一角度看圖1的高頻輔助磁記錄頭的結構的示意圖。
[0012]圖4是例示可以搭載實施方式涉及的高頻輔助磁頭的磁記錄再現裝置的概略結構的主要部分立體圖。
[0013]圖5是表示實施方式涉及的磁頭組件的一例的概略圖。
[0014]圖6是表示振蕩開始電流密度與分離種子層、基底層及SIL的合計厚度的關系的曲線圖。
[0015]圖7是表示記錄電流頻率與SNR的關系的曲線圖。
【具體實施方式】
[0016]實施方式涉及的高頻輔助磁頭具有:對磁記錄介質施加記錄磁場的主磁極；設置于主磁極上的旋轉扭矩振蕩元件；設置于旋轉扭矩振蕩元件上且與主磁極構成磁路的輔助磁極；在主磁極與旋轉扭矩振蕩元件之間與主磁極接觸而形成的非磁性的分離種子層。
[0017]旋轉扭矩振蕩元件(STO)包括設置于分離種子層上或輔助磁極上的旋轉注入層(SIL)、形成于旋轉注入層上的非磁性中間層(IL)及形成于非磁性中間層上的振蕩層(FGL) ο
[0018]分離種子層含有從包括鎢(W)、鉬(Mo)、錸(Re)、鋨(Os)及銥(Ir)的組中選擇的至少一種元素。
[0019]在分離種子層使用的元素，可具有通過與鄰接的磁性層的旋轉軌道相互作用而使鄰接的磁性層的磁阻尼常數增大的旋轉栗浦(7s \￡ y ^ y匕°>夕' )效果。此外，這些元素旋轉擴展長度短，若在主磁極與SIL之間或主磁極與FGL之間與主磁極接觸地設置分離種子層，則使主磁極的磁阻尼增大，抑制針對旋轉扭矩的、主磁極中的旋轉波的產生，結果可得到良好的記錄特性。
[0020]此外，若在主磁極中激勵旋轉波，則通過與FGL磁合并而成為阻礙穩定的FGL的振蕩的原因，但是通過主磁極的磁化穩定，有使旋轉扭矩振蕩變得容易的效果。
[0021]分離種子層能夠包含材料組I與材料組2的交替層疊，材料組I包括從包括Cu、Ag、Au、Ru、Pd、Cr、Pt、V、Nb的組中選擇的至少一種元素，材料組2包括從包括W、Mo、Re、Os、Ir的組中選擇的至少一種元素。由此，旋轉擴散長度短，可得到使主磁極的磁阻尼增大的效果。
[0022]分離種子層能夠具有大于0.2nm且5nm以下的厚度。若分離種子層的厚度為0.2nm以下，則旋轉栗浦的效果小，有得不到記錄的能力的提高的趨勢。分離種子層的厚度到達5nm之前記錄能力一直提高，但是5nm以上的厚度時有改善達到飽和的趨勢。
[0023]以下，關于實施方式，參照附圖進行說明。
[0024]在圖1中，表示實施方式涉及的高頻輔助磁頭的概略結構。
[0025]圖1是從空氣軸承面看高頻輔助磁頭的圖。
[0026]如圖所示，該高頻輔助磁頭20具有主磁極21、ST010和與主磁極構成磁路的輔助磁極22，所述ST010包含直接形成于主磁極21上的分離種子層1、SIL2、IL3及FGL4。
[0027]在圖2中，表示另一實施方式涉及的高頻輔助磁頭的概略結構。
[0028]圖2與圖1同樣是從空氣軸承面看高頻輔助磁頭的圖。
[0029]如圖所示，該高頻輔助磁頭30除了代替ST010而具有在分離種子層I與SIL2之間還包含基底層5、在FGL4與輔助磁極22之間還包含覆蓋層6的ST010’以外，具有與圖1同樣的結構。
[0030]分離種子層的膜厚，為了形成連續的層，需要為0.5nm以上。
[0031]在基底層，能夠使用例如Ta、Ru等金屬。
[0032]基底層的厚度例如能夠設為0.5至10nm。進而能夠設為約2nm。
[0033]作為SIL，能夠使用從包括 Fe/Co、Fe/N1、Co/N1、Co/Pt、Co/Pd、Fe/Pt、Fe/Pd 的組中選擇的至少一種人工晶格材料或CoPt、FePt等合金。此外，SIL能夠在與IL的界面進而設置包括合金材料的層，該合金材料包含FeCo和從包括Al、Ge、S1、Ga、B、C、Se、Sn以及Ni的組中選擇的至少一種添加成分。
[0034]SIL的厚度例如能夠設為2至30nmo
[0035]作為IL，能夠使用從例如包括Cu、Al、Au、Ag、Pd、0s以及Ir的組中選擇的至少一種非磁性金屬。IL的厚度例如能夠設為0.5至10nm。
[0036]作為FGL，例如能夠使用合金材料及從包括Fe/Co、Fe/Ni及Co/Ni的人工晶格組中選擇的至少一種材料等，所述合金材料在FeCo中添加了 Al、Ge、S1、Ga、B、C、Se、Sn以及Ni中的至少一種。
[0037]作為覆蓋層，能夠使用從包括Cu、Ru、W以及Ta的組中選擇的至少一種非磁性元素。
[0038]另外，在圖1及圖2中，ST010在主磁極21上按分離種子層1、SIL2、IL3及FGL4的順序形成，但是也能夠按相反方向即在主磁極21上按分離種子層1、FGL4、IL3、SIL2的順序形成。
[0039]圖3是表示從另一角度看圖1的高頻輔助磁記錄頭的結構的示意圖。
[0040]圖3的實施方式涉及的磁頭20具備未圖示的再現頭部、和寫入頭部50。再現頭部具有未圖示的磁再現元件及防護層。此外，寫入頭部50具有作為記錄磁極的主磁極21、包含直接形成于主磁極21的分離種子層的ST010、使來自主磁極21的磁場回流的尾部防護層(輔助磁極)22、設置于主磁極21與尾部防護層(輔助磁極)22之間的勵磁線圈23。
[0041]在記錄時以及再現時，如圖所示，能夠使磁頭20與磁記錄介質40相對地配置。
[0042]在該高頻磁場輔助記錄頭20的寫入頭部50中，通過主磁極21與尾部防護層22的間隙磁場，施加膜面垂直的外部磁場，由此以與膜面大致垂直的軸為旋轉軸，其振蕩層進行旋進運動，由此在外部產生高頻磁場。通過將從ST010產生的高頻磁場與從主磁極21施加的磁場重疊，可以對與更高記錄密度對應的磁記錄介質40進行寫入。
[0043]在該圖中，ST010的空氣軸承面指與磁記錄介質40相對的面。
[0044]在實施方式中，能夠將臨界電流密度低的旋轉扭矩振蕩元件用作為高頻磁場的產生源。由此，能夠以大的高頻磁場使磁記錄介質的磁化反轉。
[0045]另一實施方式涉及的磁記錄再現裝置具備實施方式涉及的高頻輔助磁頭。
[0046]圖4是例示可以搭載實施方式涉及的高頻輔助磁頭的磁記錄再現裝置的概略結構的主要部分立體圖。
[0047]即，磁記錄再現裝置150是使用了旋轉致動器的形式的裝置。在該圖中，記錄用介質盤180安裝于軸157，通過對來自未圖示的驅動裝置控制部的控制信號進行應答的未圖示的馬達在箭頭A的方向旋轉。磁記錄再現裝置150也可以具備多個介質盤180。
[0048]進行介質盤180中存儲的信息的記錄再現的頭滑塊103具有前面關于圖3描述的那樣的結構，安裝于薄膜狀的懸架154的前端。在此，頭滑塊103例如在其前端附近搭載有實施方式涉及的磁頭。
[0049]若介質盤180旋轉，則頭滑塊103的空氣軸承面(ABS)以距離介質盤180的表面預定的浮起量地被保持。或者也可以是滑塊與介質盤180接觸的所謂“接觸移動型”。
[0050]懸架154連接于致動器臂155的一端，該致動器臂155具有保持未圖示的驅動線圈的線圈架部等。在致動器臂155的另一端設置有音圈馬達156。音圈馬達156包括:卷繞于致動器臂155的線圈架部的未圖示的驅動線圈、和包括以夾持該線圈的方式相對地配置的永久磁體及相對軛的磁路。
[0051]致動器臂155由設置于軸157的上下2個位置的未圖示的滾珠軸承保持，能夠通過音圈馬達156自由地進行旋轉滑動。
[0052]在圖5中示出表示實施方式涉及的磁頭組件的一例的概略圖。
[0053]圖5是從盤側從致動器臂155開始眺望前部的磁頭組件的放大立體圖。S卩，磁頭組件160具有致動器臂155，該致動器臂155例如具有保持驅動線圈的線圈架部等，在致動器臂155的一端連接著懸架154。
[0054]在懸架154的前端，安裝有具備圖3中所示的磁頭20的頭滑塊103。懸架154具有信號的寫入以及讀取用的導線164，該導線164與組裝于頭滑塊103的磁頭的各電極電連接。圖中，165是磁頭組件160的電極盤。
[0055]在高頻輔助記錄頭中，在主磁極或尾部防護層上進行STO的成膜，進行圖案形成。STO以與磁性體相接的形式形成，若導通電流，則例如以主磁極、基底層、SIL的順序導通電流。此時，存在從主磁極通過基底層流入到SIL的旋轉扭矩，使振蕩不穩定。根據實施方式，通過使用旋轉擴散長度短的材料作為直接形成于主磁極上的分離種子層，可以使從STO外部流入到SIL的旋轉扭矩減輕，使得SIL的磁化方向穩定化，能夠更高效地生成振蕩所需的反射旋轉扭矩。特別地，為了應對狹窄的光隙，有時不得不將SIL形成得薄。在SIL膜厚薄(例如5nm左右以下)的情況下，由于因來自主磁極的旋轉扭矩的影響引起的磁化的不穩定性變得明顯，所以優選減輕旋轉扭矩的流入。
[0056]以下，示出實施例，更具體地說明實施方式。
[0057]【實施例】
[0058]實施例1
[0059]作為實施例1，制作具有以下的層疊結構的高頻輔助磁頭:
[0060]主磁極(FeCo)/ 分離種子層 W2/ 基底層 Ta2/Cu2/SIL [Co0.2/N1.4] x lO/Co0.4/中間層Cu2/FGL FeCo 14/覆蓋層Ru5。
[0061]另外，在實施例中，層疊結構中的元素旁邊的數值表示該層的厚度(nm)，例如基底層Ta2表示2nm的厚度的Ta基底層，此外x表示層疊次數，例如[Co/Ni] x 10表示將Co/Ni的層疊反復10次。
[0062]首先，通過FeCo形成主磁極。
[0063]在主磁極上以濺射法進行STO的各層的成膜。
[0064]形成包括2nm厚度的W的非磁性分離種子層作為STO的初始的層。
[0065]接著，層疊2nm的Ta、2nm的Cu作為基底層。
[0066]接著，反復10次0.2nm的Co層與0.4nm的Ni層的層疊而形成人工晶格膜作為SIL0
[0067]進而，形成2nm的Cu作為非磁性中間層。
[0068]此后，形成14nm的FeCo層作為振蕩層。
[0069]接著，形成5nm的Ru層作為覆蓋層。
[0070]另外，基底層由于其結晶性對旋轉注入層的單軸結晶磁各向異性常數Ku等膜特性有影響，所以需要選擇材料，但是如果使用例如Ta等非晶層，則可以與分離種子層無關地形成以下所示那樣的ST0。
[0071]對通過層疊至覆蓋層而形成的STO的層疊構造，如以下那樣進行微細加工。
[0072]在覆蓋層上形成抗蝕劑掩模，并通過物理蝕刻，殘留約50nm寬度的細線。此時，既可以是處于STO膜的下部的FeCo層與STO合起來較深地挖入10nm左右(Deep milling,深度銑削)，也可以是在STO正下方停止的工藝(Flat MP，平面MP)。以絕緣層填埋該部分，并以將STO的最上部露出的方式通過濕法蝕刻等進行平坦化(露頭)。
[0073]接著，在與最初的抗蝕劑掩模為十字的方向形成細線，并再次蝕刻STO膜，并以絕緣層填埋，由此得到具有角型的STO的高頻輔助磁頭。
[0074]在角型的STO上部形成包括Fe、Co及Ni的合金的尾部防護層。尾部防護層主要以電鍍成膜，但是用于涂鍍的種子層能夠以濺射形成。
[0075]此后，通過從介質相對面方向進行拋光(CMP)，可以得到小尺寸的ST0。
[0076]作為包括Co/Ni的SIL的基底層，設為用于充分地得到垂直磁各向異性的結構，可以使用Ta和Cu。在實施例中從確保結晶性的觀點出發，形成合計4nm左右的膜厚作為基底層。
[0077]作為分離種子層，在主磁極與SIL之間使與主磁極接觸地設置旋轉擴散長度短的材料，由此可以使SI主磁極穩定化。作為旋轉擴散長度比較短的材料，例如舉出Pt和/或Ru、W等。這些材料，通過CPP-GMR旋轉閥的MR測定可以看出旋轉擴散長度短。
[0078]旋轉擴散長度是表示在非磁性體內部旋轉反轉的產生容易度的物性參數。W、Re、Os、Ir與Cu相比旋轉擴散長度短，有通過鄰接的磁性層的旋轉軌道相互作用，使鄰接的磁性層的磁阻尼常數增大的效果。已知現狀是，主磁極由于通過高頻輔助磁場而激勵旋轉波，所以與STO的主磁極界面部分的磁矩容易波動，成為阻礙穩定的FGL的振蕩的原因。
[0079]從該觀點出發，通過在主磁極上直接層疊設置從W、Mo、Re、Os、Ir選擇的材料的分離種子層，也能夠增強主磁極本身的磁矩的動態穩定性。此外，由于旋轉擴散長度短，所以關于從主磁極向SIL的旋轉扭矩流入也可以降低。這樣，主磁極通過使用分離種子層而穩定化，外部磁場的分散受到抑制，可以激勵更加均一的旋轉扭矩振蕩。
[0080]實施例2
[0081]作為實施例2，制作具有以下的層疊結構的高頻輔助磁頭:
[0082]主磁極(FeCo)/ 分離種子層[W0.2/Cu0.2] x 5/ 基底層 Ta2/Cu2/SIL [Co0.2/N1.4] X lO/Co0.4/ 中間層 Cu2/FGL FeCo 14/ 覆蓋層 Ru。
[0083]在實施例2中，成為下述結構:通過將Cu與W層疊，分離種子層內的非磁性體界面數增大。在這樣的結構中，也能夠通過旋轉栗浦使主磁極的阻尼增大。此外，由于非磁性體界面數越多，界面旋轉反轉概率越增大，所以與以W單層阻止旋轉流入的結構相比，更能夠期待旋轉流入防止的效果。
[0084]實施例3
[0085]作為實施例3，制作具有以下的層疊結構的高頻輔助磁頭:
[0086]主磁極(FeCo) /分離種子層W5/基底層Cul/振蕩層FeCol4/中間層Cu2/SIL[Co0.2/N1.4] x 10/覆蓋層 Ru。
[0087]在實施例3中，成為在主磁極側配置FGL、在尾部防護層側配置SIL的結構，此情況與實施例1、2及比較例的層疊順序不同。在哪種情況下，都通過在與主磁極相接的層配置分離種子層而能夠期待旋轉扭矩流入防止和主磁極的旋轉波激勵抑制效果。但是，在FGL與W相接的情況下，由于FGL的阻尼常數增大，振蕩所需的旋轉扭矩增大，所以不優選。從而，在實施例3中，形成為通過在與FGL鄰接的位置設置Cu而避免FGL的阻尼常數增大的構造。
[0088]此外，作為比較制作以下的比較例I的磁頭。
[0089]比較例I
[0090]主磁極(FeCo)/ 基底層 Ta2/ 基底層 Cu2/SIL [Co0.2/N1.4] x lO/Co0.4/ 中間層Cu2/FGL FeCo 14/ 覆蓋層 Ru。
[0091]在比較例I中，作為通常使用的基底層的膜構成，使用Ta2/Cu2。在比較例I中，成為主磁極/Ta2/Cu2/SIL這樣的構造，由于不包含上述所示的W等材料，所以旋轉扭矩從主磁極流入STO。
[0092]另一方面，在實施例1中，使用W2/Ta2/Cu2。在實施例1中，由于成為主磁極/W2/Ta2/Cu2/SIL這樣的構造，所以不僅沒有從MP向SIL的旋轉扭矩流入，而且MP本身的磁矩的動態穩定性也可以增強。
[0093]關于實施例1、實施例2及比較例I，通過改變分離種子層、基底層的各層W的厚度而使分離種子層、基底層的合計厚度變化，關于所得到的磁記錄頭求出振蕩開始電流密度，將表示振蕩開始電壓與分離種子層厚度的關系的曲線圖示于圖6。
[0094]振蕩開始電流密度Jc通過下述過程測定:在對線圈施加恒定記錄電流由此對STO施加磁場的狀態下，對STO逐漸施加電壓而觀察因磁阻效應引起的電阻變化分量，由此檢測振蕩的開始。
[0095]圖中，分別地，曲線圖301表示實施例1，曲線圖302表示實施例2，曲線圖303表示比較例I。
[0096]如圖所示，可看出，在分離種子層W與基底層Cu交替層疊的情況下，與分離種子層W、基底層Ta、Cu各形成I層的情況比較，通過膜厚變薄的情況，能夠降低振蕩電壓。此外，可看出，在不形成分離種子層W的情況下，振蕩所需的電壓變高。
[0097]實施例4
[0098]除了改變分離種子層的厚度以外，與實施例1同樣地制作具有以下的層疊結構的尚頻輔助磁頭:
[0099]主磁極(FeCo)/分離種子層W0.1/基底層Ta2/基底層Cu2/SIL[Co0.2/N1.4] X lO/Co0.4/ 中間層 Cu2/FGL FeCo 14/ 覆蓋層 Ru。
[0100]比較例2
[0101]作為比較例2，制作具有以下的層疊結構的高頻輔助磁頭:
[0102]主磁極(FeCo)/基底層 Ta2/W2/SIL[Co0.2/N1.4] x lO/Co0.4/ 中間層 Cu2/FGLFeCo 14/ 覆蓋層 Ru。
[0103]在比較例2中，使用Ta2/W2這樣的基底。該情況下，雖然有抑制向SIL流入的旋轉扭矩的效果，但是由于主磁極與W層不鄰接，所以沒有增大主磁極內的阻尼的效果，難以得到抑制旋轉波的效果。
[0104]使用具有實施例1、2、3、4、比較例I及2的結構的高頻輔助磁頭，如以下所述，進行對記錄介質的記錄再現實驗。
[0105]使用實施例1至4、比較例I至2的高頻輔助磁頭，在記錄介質上邊使記錄電流的頻率變化邊進行記錄，使用再現頭讀取其信號，來測定信號噪聲比SNR。介質使用硬盤驅動器的圓形垂直磁記錄介質。對STO施加150mV的電壓作為振蕩驅動電壓，進行高頻輔助磁記錄。
[0106]在圖7中示出表示記錄電流頻率與SNR的關系的曲線圖。
[0107]圖中，202、203、204、207分別表示實施例3、1、2、4。此外，205、206分別表示比較例
1、2。
[0108]如圖7所示，可看出，通過如實施例1、2、3、4所示設置分離種子層W，與不設置分離種子層的比較例1、2比較，記錄特性變得良好。此外，實施例4雖然將W形成為0.1nm的厚度，但是由于非常薄，所以旋轉栗浦的效果小，使主磁極穩定化的效果小，所以記錄能力的改善也非常小。
[0109]此外，由此可看出，根據實施例，能夠改善主磁極的磁力。
[0110]雖然說明了本發明的幾種實施方式，但是這些實施方式只是作為例子而呈現的，而并非要限定發明的范圍。這些新實施方式可以其他各種形態實施，在不脫離發明的主旨的范圍內，能夠進行各種省略、置換、變更。這些實施方式和/或其變形包含于發明的范圍和/或主旨，并且包含于權利要求所記載的發明及其均等的范圍。
【主權項】
1.一種高頻輔助磁頭，其特征在于，具備: 主磁極，其對磁記錄介質施加記錄磁場； 輔助磁極，其與該主磁極構成磁路；以及 旋轉扭矩振蕩元件，其設置于該主磁極與該輔助磁極之間； 所述旋轉扭矩振蕩元件包括:直接形成于所述主磁極上的非磁性的分離種子層、形成于該分離種子層或所述輔助磁極中的一方上的旋轉注入層、形成于該旋轉注入層上的非磁性中間層及形成于該非磁性中間層上的振蕩層，所述非磁性的分離種子層含有從包括鎢、鉬、錸、鋨及銥的組中選擇的至少一種元素。2.根據權利要求1所述的高頻輔助磁頭，其特征在于: 所述分離種子層包含材料組I與材料組2的交替層疊，所述材料組I包括從包括銅、銀、金、釕、鈀、鉻、鉑、釩及鈮的組中選擇的至少一種元素，所述材料組2包括從包括鎢、鉬、錸及鋨的組中選擇的至少一種元素。3.根據權利要求1所述的高頻輔助磁頭，其特征在于: 所述分離種子層具有大于0.2nm且5nm以下的厚度。4.根據權利要求1所述的高頻輔助磁頭，其特征在于: 所述分離種子層與所述旋轉注入層的合計膜厚為3至10nm。5.一種磁記錄再現裝置，其特征在于，具備權利要求1至4的任意一項所述的高頻輔助磁頭。
【文檔編號】G11B5/127GK105989856SQ201510090534
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月28日
【發明人】鴻井克彥, 村上修, 村上修一
【申請人】株式會社 東芝