JP2004171762A

JP2004171762A - Method for manufacturing single magnetic pole magnetic head

Info

Publication number: JP2004171762A
Application number: JP2004015111A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Okada; 智弘岡田; Yoshiaki Kawato; 良昭川戸; Yasutaka Nishida; 靖孝西田; Yasuo Wakagi; 靖雄若木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2004-06-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a magnetic head for perpendicular recording in which there is no writing from the main magnetic pole side and no erasure between the adjacent tracks, and to obtain a magnetic disk device using the magnetic head. <P>SOLUTION: The side of the main magnetic pole of the magnetic head for perpendicular recording is formed into an inverse tapered shape. The inverse tapered shape is obtained by previously forming a groove being a track part on an inorganic insulation film, then forming a magnetic film, and flatting the upper surface. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

本発明は、磁気ディスク装置等の記録・再生に用いられる薄膜磁気ヘッド及びそれを搭載した磁気ディスク装置に関するものである。 The present invention relates to a thin-film magnetic head used for recording and reproduction of a magnetic disk device and the like, and a magnetic disk device equipped with the same.

磁気ディスク装置では、記録媒体上のデ−タは磁気ヘッドによって読み書きされる。磁気ディスクの単位面積当たりの記録容量を多くするためには、面記録密度を高密度化する必要がある。しかしながら、現状の面内記録方式では、記録されるビット長が小さくなると、媒体の磁化の熱揺らぎのために面記録密度があげられない問題がある。この問題の解決のために媒体に垂直な方向に磁化信号を記録する垂直記録方式がある。垂直記録方式においても、再生には磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）及び、さらに再生出力が大きい巨大磁気抵抗効果型ヘッド（ＧＭＲヘッド）を用いることができる。一方、記録には、単磁極ヘッドを用いる必要がある。垂直記録においても、記録密度の向上のためには、トラック密度と線記録密度を向上する必要がある。このうちトラック密度向上のためには、磁気ヘッドのトラック幅を微細、高精度化する必要がある。さらに、垂直記録では、単磁極ヘッドの主磁極の形状が媒体の磁化パターンに大きな影響を与える。具体的には、主磁極のMRヘッドと反対側の端面である主磁極の上部端面、即ちトレーリング側の形状が媒体の磁化パターン形状を大きく左右する。例えは、特開平10-320720号公報では、主磁極の上部端面が平坦で、MRヘッド側が広い台形形状である単磁極ヘッドの構造が開示されている。
特開平10-320720号公報 In a magnetic disk drive, data on a recording medium is read and written by a magnetic head. In order to increase the recording capacity per unit area of the magnetic disk, it is necessary to increase the areal recording density. However, the current in-plane recording method has a problem that when the bit length to be recorded becomes small, the surface recording density cannot be increased due to thermal fluctuation of the magnetization of the medium. In order to solve this problem, there is a perpendicular recording method for recording a magnetization signal in a direction perpendicular to a medium. Also in the perpendicular recording method, a magnetoresistive head (MR head) and a giant magnetoresistive head (GMR head) having a larger reproduction output can be used for reproduction. On the other hand, it is necessary to use a single pole head for recording. Also in perpendicular recording, it is necessary to increase the track density and the linear recording density in order to improve the recording density. Among them, in order to improve the track density, it is necessary to make the track width of the magnetic head finer and more precise. Further, in perpendicular recording, the shape of the main pole of the single-pole head has a great influence on the magnetization pattern of the medium. Specifically, the upper end face of the main pole, that is, the end face of the main pole opposite to the MR head, that is, the shape on the trailing side greatly affects the shape of the magnetization pattern of the medium. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-320720 discloses a structure of a single pole head in which the upper end face of a main pole is flat and the MR head side has a trapezoidal shape wide.
JP-A-10-320720

しかし、特開平10-320720号公報記載の発明では、台形形状の両側面の斜面部からのサイド記録トラックを生じると記載されている。前記サイド記録トラックは隣接記録トラックのクロストークを低減すると記載されている。しかし、トラック密度を高める上で障害になり、面記録密度を高めることができないという問題がある。磁気ディスク装置では、磁気ヘッドをディスクの内周から外周まで走査するとき、ヨー角が生じるが、その際に台形形状の磁極形状では、隣接するトラックの信号を消去してしまう問題がある。
さらに特開平10-320720号公報では、具体的な磁極形成法への記述が無い。
発明者らは、主磁極（第二磁極）の上面の平坦化は、研磨法を用いることで達成可能であると考える。しかし、例えばケミカルメカニカルポリッシング(CMP)のような研磨法を用いる場合、膜厚の制御が難しく、膜厚精度が±0.5um程度もばらついてしまう問題がある。このため、主磁極の膜厚がばらつくことになり、主磁極からの磁界の強度がばらつく原因になる。従って、膜厚の制御性のよい主磁極上面の平坦化方法を用いる必要がある。
そこで、本発明では、サイド記録の無く、ヨー角による隣接トラックの消去のない主磁極形状を持つ垂直記録用磁気ヘッドとその作製方法及びその垂直記録用磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置を提供するものである。 However, in the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-320720, it is described that a side recording track is generated from a slope on both sides of a trapezoidal shape. It is described that the side recording tracks reduce crosstalk between adjacent recording tracks. However, there is a problem in that it becomes an obstacle in increasing the track density and cannot increase the areal recording density. In a magnetic disk drive, a yaw angle occurs when the magnetic head scans from the inner circumference to the outer circumference of the disk. At this time, if the magnetic pole has a trapezoidal shape, there is a problem that signals on adjacent tracks are erased.
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-320720 does not describe a specific magnetic pole forming method.
The inventors believe that the flattening of the upper surface of the main magnetic pole (second magnetic pole) can be achieved by using a polishing method. However, when a polishing method such as chemical mechanical polishing (CMP) is used, for example, there is a problem that it is difficult to control the film thickness, and the film thickness accuracy varies by about ± 0.5 μm. For this reason, the film thickness of the main pole varies, which causes the intensity of the magnetic field from the main pole to vary. Therefore, it is necessary to use a method of flattening the upper surface of the main pole with good controllability of the film thickness.
Accordingly, the present invention provides a perpendicular recording magnetic head having a main magnetic pole shape without side recording and without erasure of adjacent tracks by the yaw angle, a method of manufacturing the same, and a magnetic disk drive equipped with the perpendicular recording magnetic head. Things.

本発明は、第一磁極（補助磁極）、第二磁極（主磁極）と第一及び第二磁極の間に形成されたギャップ膜とを有し、ギャップ膜と対向する第一磁極の幅がギャップ膜と対向する第二磁極の幅より大きい単磁極型の垂直記録用磁気ヘッドであって、第二磁極のギャップ膜と対向する面を下面、ギャップ膜と対向する面と反対側すなわちトレーリング側を上面とすると、第二磁極の上面は平坦で、第二磁極の下面の幅（b）は、上面の幅（a）より小さく、第二磁極の上面と当該上面に対する両側面とのなす角が鋭角である磁気ヘッドとするものである。また、この磁気ヘッドを搭載して磁気ディスク装置を構成するものである。 The present invention has a first magnetic pole (auxiliary magnetic pole), a second magnetic pole (main magnetic pole), and a gap film formed between the first and second magnetic poles. A single pole type perpendicular recording magnetic head larger than the width of the second magnetic pole facing the gap film, wherein the surface of the second magnetic pole facing the gap film is the lower surface, and the side opposite to the surface facing the gap film, that is, trailing. When the side is the upper surface, the upper surface of the second magnetic pole is flat, and the width (b) of the lower surface of the second magnetic pole is smaller than the width (a) of the upper surface, and the upper surface of the second magnetic pole and both side surfaces with respect to the upper surface are formed. The magnetic head has an acute angle. The magnetic head is mounted to constitute a magnetic disk drive.

ここで、第二磁極は、上面から下面へわたり第二磁極の幅の寸法変化が連続的であり、第二磁極の両側面が斜面を形成することが望まれる。さらに、第二磁極の上面と当該上面に対する両側面とのなす角度を６０度以上９０度以下の範囲であることが好ましい。また、第二磁極の上面において、その平坦度は、上面における端部と中央部の差が30 nm 以下であることが望ましい。 Here, in the second magnetic pole, it is desired that the dimensional change of the width of the second magnetic pole is continuous from the upper surface to the lower surface, and that both side surfaces of the second magnetic pole form an inclined surface. Further, it is preferable that the angle formed between the upper surface of the second magnetic pole and both side surfaces with respect to the upper surface is in a range of 60 degrees or more and 90 degrees or less. The flatness of the upper surface of the second magnetic pole is preferably such that the difference between the edge and the center of the upper surface is 30 nm or less.

また、本発明は、無機絶縁膜上にレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクに前記無機絶縁膜をエッチングし、溝を形成する工程と、該レジストパターンを除去する工程と、前記溝を含む前記無機絶縁膜上に磁性膜を形成する工程と、該磁性膜を平坦化する工程とを順次行い第二磁極（主磁極）を形成するものである。前記レジストパターンを除去する工程の後、該無機絶縁膜上にケミカルメカニカルポリッシング（CMP）用のストッパ膜を形成する工程と、該ストッパ膜上にメッキ下地膜を形成する工程と、該メッキ下地膜上に磁性膜をメッキする工程と、該磁性膜をケミカルメカニカルポリッシング（CMP）により研磨する工程とを順次行って第二磁極（主磁極）を形成してもよい。あるいは、前記レジストパターンを除去する工程の後、該無機絶縁膜上にエッチングストッパ膜を形成する工程と、該ストッパ膜上にメッキ下地膜を形成する工程と、該メッキ下地膜上に磁性膜をメッキする工程と、該磁性膜をプラズマを用いたエッチングにより平坦化する工程とを順次行って第二磁極（主磁極）を形成してもよい。
前記無機絶縁膜は、Al₂O₃、AlN、 SiC、 T_a2O₅、 TiC、 TiO₂、 SiO₂の単層膜またはこれらの２種以上の積層膜または混合膜である。前記第二磁極を構成する磁性膜の飽和磁束密度(Bs)が、1.5 テスラ（T）以上の材料を用いることが好ましい。前記ケミカルメカニカルポリッシング（CMP）のストッパ膜は、C、Ta、 Mo、 Nb、 W、 Crの単層膜または積層膜または合金膜からなる。前記エッチングストッパ膜は、Cr、 Ni、 Au、 Pt、 Pd、 Ru、 Rh、 Cu、 Ag、 Tc、 Re、 Os、 Irの単層膜または積層膜または合金膜からなる。
さらに、記録ヘッドの狭トラック化に対応するために、第二磁極（主磁極）の上面の幅（a）が0.3μm以下であることが好ましい。
本発明では、垂直記録用磁気ヘッドの第二磁極（主磁極）の形状として、第二磁極の側面からの書き込み及び消去、ヨー角による隣接トラックへの書き込み及び消去を防ぐことのできる構造となっている。まず、第二磁極の側面により隣接トラックへ書き込むことを防ぐためには、第二磁極の磁気記録媒体対向面から見た形状を逆テーパ形状とすればよい。また、第二磁極の磁気記録媒体対向面から見た形状を逆テーパ形状とすることにより、ヨー角が付くことより第二磁極の一部が隣接トラックへはみ出してしまい、このはみ出した第二磁極の一部により隣接トラックの情報を消去してしまうことを防止することもできる。この逆テーパ形状のテーパ角度は、ヨー角に依存し、第二磁極の上面に対する法線方向とのなす角度θを0度＜θ≦30度とする、つまり、第二磁極の上面と当該上面に対する両
側面とのなす角度を６０度以上９０度未満の範囲に設定することが好ましい。また、そのテーパ部分は、直線的すなわち上面の幅（a）から下面の幅（b）に連続的に寸法が変化することが好ましい。このとき、テーパ角度をつけることによって、主磁極からの磁界強度が低下する問題が生じるため、主磁極の飽和磁束密度 (Bs)を高める必要があり、Bs=1.5 T（テスラ）以上が必要である。このような材料としては、例えばFeNi、 CoNiFe等がある。以上のように、主磁極の媒体対向面からみた側面形状を逆テーパ化すれば、サイドへの書き込みと隣接トラックの消去の問題の両方を解決できることを見い出した。また、主磁極の上面の平坦化を行いながら、かつ膜厚制御性を持たせるためには、あらかじめ無機絶縁膜に溝を掘り込み、その溝の中に磁性膜を形成後、研摩法あるいはエッチングにより、不要部を除去すればよいことも見い出した。無機絶縁膜は、従来から用いているAl₂O₃またはSiC、 T₂O₅、 TiC、 TiO₂、 SiO₂等の単層膜または、混合膜、積層膜が使用可能である。主磁極の上面の平坦度は、主磁極の端部と中央部の差が30 nm以下が望ましい。研摩法としては、例えばケミカルメカニカルポリッシング(CMP)等が使用可能で、このCMP用のストッパ膜を予め形成すれば、膜厚制御性を大幅に向上できる。このストッパ膜としては、例えば、C、Ta、 Mo、 Nb、 W、 Crの単層膜または積層膜または合金膜が使用可能である。エッチングを用いて、平坦化を行う場合、CMPの場合と同様にエッチングストッパ膜を予め形成することで、膜厚制御性を向上できる。エッチングストッパ膜としては、Cr、 Ni、 Au、 Pt、 Pd、 Ru、 Rh、 Cu、 Ag、 Tc、 Re、 Os、 Irの単層膜または積層膜または合金膜が適用可能である。また、この製造法は、最初に形成するレジストパターンの寸法でトラック幅が決定できるため、トラック幅加工の高精度化が容易に可能であり、トラック幅0.3μm以下の磁気ヘッドを形成する時に特に有効である。 Further, the present invention provides a step of forming a resist pattern on the inorganic insulating film, etching the inorganic insulating film using the resist pattern as a mask, forming a groove, removing the resist pattern, The step of forming a magnetic film on the inorganic insulating film including the groove and the step of flattening the magnetic film are sequentially performed to form a second magnetic pole (main magnetic pole). After the step of removing the resist pattern, a step of forming a stopper film for chemical mechanical polishing (CMP) on the inorganic insulating film, a step of forming a plating base film on the stopper film, and a step of forming the plating base film A second magnetic pole (main magnetic pole) may be formed by sequentially performing a step of plating a magnetic film thereon and a step of polishing the magnetic film by chemical mechanical polishing (CMP). Alternatively, after the step of removing the resist pattern, a step of forming an etching stopper film on the inorganic insulating film, a step of forming a plating base film on the stopper film, and a step of forming a magnetic film on the plating base film. The second magnetic pole (main magnetic pole) may be formed by sequentially performing a plating step and a step of flattening the magnetic film by etching using plasma.
The inorganic insulating film is a single layer film of Al ₂ O ₃ , AlN, SiC, _{Ta 2} O ₅ , TiC, TiO ₂ , SiO ₂ , or a laminated film or a mixed film of two or more of these. It is preferable to use a material having a saturation magnetic flux density (Bs) of 1.5 Tesla (T) or more of the magnetic film constituting the second magnetic pole. The stopper film of the chemical mechanical polishing (CMP) is composed of a single layer film, a laminated film, or an alloy film of C, Ta, Mo, Nb, W, and Cr. The etching stopper film is formed of a single-layer film, a laminated film, or an alloy film of Cr, Ni, Au, Pt, Pd, Ru, Rh, Cu, Ag, Tc, Re, Os, and Ir.
Further, in order to cope with a narrow track of the recording head, the width (a) of the upper surface of the second magnetic pole (main magnetic pole) is preferably 0.3 μm or less.
According to the present invention, the shape of the second magnetic pole (main magnetic pole) of the magnetic head for perpendicular recording has a structure capable of preventing writing and erasing from the side surface of the second magnetic pole and writing and erasing to an adjacent track due to the yaw angle. ing. First, in order to prevent writing on an adjacent track by the side surface of the second magnetic pole, the shape of the second magnetic pole viewed from the surface facing the magnetic recording medium may be an inverted tapered shape. Further, by making the shape of the second magnetic pole viewed from the surface facing the magnetic recording medium a reverse taper shape, a part of the second magnetic pole protrudes into the adjacent track due to the yaw angle, and this protruding second magnetic pole Erasure of information on adjacent tracks can be prevented. The taper angle of the inverted taper shape depends on the yaw angle, and the angle θ between the upper surface of the second magnetic pole and the normal direction to the upper surface of the second magnetic pole is set to 0 degree <θ ≦ 30 degrees. Is preferably set in the range of 60 degrees or more and less than 90 degrees. Further, it is preferable that the dimension of the tapered portion changes linearly, that is, continuously from the width (a) of the upper surface to the width (b) of the lower surface. At this time, there is a problem that the magnetic field strength from the main pole decreases by setting the taper angle. Therefore, it is necessary to increase the saturation magnetic flux density (Bs) of the main pole, and Bs = 1.5 T (tesla) or more is required. is there. Examples of such a material include FeNi and CoNiFe. As described above, it has been found that if the side surface shape of the main pole viewed from the medium facing surface is made to be inversely tapered, both the problem of writing to the side and the problem of erasing the adjacent track can be solved. Also, in order to flatten the upper surface of the main pole and to provide film thickness controllability, a groove must be dug in the inorganic insulating film in advance, a magnetic film must be formed in the groove, and then polishing or etching must be performed. As a result, it has been found that unnecessary portions may be removed. As the inorganic insulating film, a conventionally used single layer film of Al ₂ O ₃ or SiC, T ₂ O ₅ , TiC, TiO ₂ , SiO ₂ or the like, a mixed film, or a laminated film can be used. The flatness of the upper surface of the main pole is desirably such that the difference between the end and the center of the main pole is 30 nm or less. As the polishing method, for example, chemical mechanical polishing (CMP) can be used. If a stopper film for the CMP is formed in advance, the controllability of the film thickness can be greatly improved. As the stopper film, for example, a single-layer film, a laminated film, or an alloy film of C, Ta, Mo, Nb, W, and Cr can be used. In the case where planarization is performed by etching, the film thickness controllability can be improved by forming an etching stopper film in advance as in the case of CMP. As the etching stopper film, a single-layer film, a laminated film, or an alloy film of Cr, Ni, Au, Pt, Pd, Ru, Rh, Cu, Ag, Tc, Re, Os, and Ir can be applied. Also, in this manufacturing method, the track width can be determined by the dimensions of the resist pattern to be formed first, so that it is possible to easily achieve high precision in track width processing, and particularly when forming a magnetic head having a track width of 0.3 μm or less. It is valid.

主磁極の側面が逆テーパ形状であるため、主磁極の側面からの書き込みとヨー角による隣接トラックの消去がなくなる。また、該主磁極形状は、予め無機絶縁膜をエッチングし、磁性膜を形成後、上面を平坦化することにより形成できる。 Since the side surface of the main pole has an inverted tapered shape, writing from the side surface of the main pole and erasure of an adjacent track due to the yaw angle are eliminated. The main magnetic pole shape can be formed by etching an inorganic insulating film in advance, forming a magnetic film, and then flattening the upper surface.

以下、本発明を図面を用いて説明する。図1は本発明の一実施例における磁気ディスク装置の概略図であり、磁気ディスクと磁気ヘッドとの関係を示したものである。（但し、図の拡大倍率は均一では無い。）磁気ディスク装置は、回転する磁気ディスク１と支持体２の先端に固定された磁気ヘッド３とを備え、磁気ヘッド３によって磁気ディスク１上に磁化信号４を記録または再生を行なう。図2に、支持体2を振ることによって、磁気ヘッド３を回転する磁気ディスク１上で動かしたときの概略図（但し、図の拡大倍率は均一では無い）を示す。このとき、磁気ヘッド３を支持する支持体２は図２に示すようにヨー角αが発生する。ヨー角αの範囲は、±30°程度である。図10は、本発明の一実施例である垂直記録用磁気ヘッドと磁気ディスクとの関係を表す概略図である。（但し、図の拡大倍
率は均一では無い）。さらに、図11は、図１０に示した垂直記録用磁気ヘッドと磁気ディスクとを用いて垂直記録を行う時の概略図である。主磁極（第二磁極）１２から出た磁界100は磁気ディスク1を構成する記録層20、軟磁性層である裏打ち層21を通り、補助磁極（第一磁極）１１に入る磁気回路を形成し、記録層20に磁化パターン４を記録する。なお、補助磁極１１は再生ヘッドの上部シールドを兼ねている。このとき、ディスク回転方向との関係から、主磁極12が磁気ディスク１から最後に離れる部分即ち主磁極12の上面及び側面の形状が磁化パターンの形状に大きな影響を及ぼす。図3に、特開平10-320720号公報に開示されているような主磁極形状の磁気ヘッドの概念図を示す。さらに、図３に示す磁気ヘッドにヨー角が付いた場合の、隣接トラックと主磁極１３との関係を図5に示す。主磁
極１３は上面131の幅より下面132の幅の方が大きく、上面131と側面133とのなす角度が鈍角であるような磁気ヘッドの場合にヨー角が付くと、主磁極１３の側面133が隣接トラックの磁化信号上に書き込みをしてしまうという問題が生じる。
これは、書き込みに影響する主磁極１３の上面131の幅よりも側面133の幅が大きいため、主磁極１３の側面133が隣接トラック上にはみ出して書き込みをしてしまうというものである。
図4に本発明の磁気ヘッドの媒体対向面からみた該略図を示す。本発明における主磁極１２は、主磁極の上面121においてその幅が最大になっている。主磁極の上面121を記録ヘッドのトラック幅に合わせるので、図6に示すように、主磁極１２の側面123がヨー角によって、隣接トラック上にかかることがない。そのため、隣接トラックの磁化信号上に書き込みをするという問題は生じない。図４、図６からわかるように、主磁極１２の側面123のテーパ角度は、ヨー角に依存して決めるのがよい。従って、主磁極１２の側面123のテーパ角度は磁気ディスク装置の構成に依存して設定され、主磁極１２の上面121に対する法線方向からなす角度θを0〜30度の範囲に設定すればよい。つまり、主磁極１２の上面121と側面123とのなす角度が６０〜９０度の範囲に設定すればよい。
図7に記録再生分離型磁気ヘッドの概略を示す。磁気抵抗効果膜５を用いた再生ヘッドの上に記録ヘッドが積層された構造となっている。図8に本発明における記録ヘッドと再生ヘッドを一体化した記録再生分離型の垂直記録用磁気ヘッドの概略図を示す。
従来の磁気ヘッドとの大きな違いは、従来のヘッドの上部磁気コア７と、下部磁気コア１１を兼用する再生ヘッドの上部シールドとの間には、媒体対向面において、薄い（例えは、0.2μm）のギャップ膜30があったのに対し、垂直記録用磁気ヘッドでは、主磁極１２と補助磁極１４のあいだは、大きく（例えは、３〜５μm)開いていることである。
図９に、本発明の製造行程の該略図を示す（但し、図の拡大倍率は均一では無い）。無機絶縁膜上にレジストパターンを形成したところを（a)に示す。無機絶縁膜は、従来用いられているAl₂O₃を用いたが、他にSiC、 AlN、 T_a2O₅、 TiC、 TiO₂、 SiO₂等が使用可能である。レジストパターンは、KrFエキシマレーザーステッパを用いて露光を行い、レジストとしては、東京応化工業（株）製ポジレジストTDUR-P201を用いた。レジスト膜厚0.7μmを用いた場合、0.2μmが解像可能できた。このレジストパターンをマスクとして用いて、無機絶縁膜のエッチングを行ったところを(b)に示す。 Al₂O₃を用いた場合は、エッチングガスとしてBCl₃または BCl₃ とCl₂用の混合ガスを用いれば良い。他にAlNを用いた場合は、上記の塩素系ガスが良いが、エッチングしやすいT_a2O₅、 TiC、 TiO₂、 SiO₂ SiC、等を用いた場合は、フッ素系のCHF₃ 、 CF₄ 、 SF₆ C₄F₈等を用いることができる。エッチング深さは、0.4μmとした。このとき、無機絶縁膜のテーパ角度は、10度であった。エッチング後、レジストを除去したところを(c)に示す。(d)には、ストッパ膜を形成したところを示す。後工程において、平坦化のためにCMPを用いる場合はCMP用のストッパ膜を設け、エッチングを行う場合はエッチングストッパを設ける。平坦化工程において、膜厚の制御性が十分である場合は、このストッパ膜の形成工程を省略することも可能である。CMP用のストッパ膜としては、 C、Ta、 Mo、 Nb、 W、 Cr等の単層膜や合金膜積層膜が使用可能である。今回は、 Cをスパッタしたものを用いた。Cは、化学的に安定なため、化学的には研摩されず、機械的に研摩された場合は、研摩廃液の色が黒色になるため、研摩の終点が検知しやすく、主磁極の膜厚制御性が向上する。エッチングストッパ膜としては、貴金属類が反応性エッチングされないため使用可能で、 Au、 Pt、 Pd、 Ru、 Rh、 Cu、 Ag、 Tc、 Re、 Os、 Ir、の単層膜または積層膜または合金膜がよい。他にCr、 Ni等も反応性エッチングされないため、使用可能である。これらは、全てスパッタ法で形成可能である。次に磁性膜を形成したところを（e)に示す。形成方法は、メッキでもスパッタ法でもどちらでも良い。電解メッキの場合は、メッキの下地膜を形成後、メッキする必要が有る。スパッタ法の場合は、(b)及び(c)の工程で形成した溝のアスペクト比が大きいため、指向性のよい方法、例えばロングスロースパッタ、コリメーションスパッタ法等を用いて、磁性膜の中に空隙が形成しないようにする必要がある。電解メッキ法を用いる場合、飽和磁束密度が1.6 TのFe₅₅Ni₄₅または、飽和磁束密度が1.9TのCoNiFeを用いることができる。メッキ下地膜は、メッキ膜と同じ組成の磁性膜を用いたても、非磁性膜を用いても良い。(f)に磁性膜上面の平坦化を行い、主磁極を形成したところを示す。平坦化は、CMP等の研摩法を用いれば、ストッパ膜で研摩をストップすることにより、膜厚を制御できると同時に上面の完全な平坦化が可能で、トラック幅となる溝の中全体で１nm以下の平坦化が可能であった。このときトラック幅は、(a)の工程のレジストパターンと同じ0.2μmが得られ、主磁極側面のテーパ角度は、(b)の工程で形成したままの10度であった。また、エッチングを用いた場合は、一旦、レジストを塗布し、塩素系ガス、例えばBCl₃またはBCl₃ とCl₂用の混合ガスを用いて、エッチングを行い、（即ちいわゆるエッチバックにより）、平坦化を行うことが可能である。このときは、上記の貴金属類からなるストッパ膜やNi、 Cr等のストッパ膜が有効である。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a magnetic disk drive according to an embodiment of the present invention, showing the relationship between a magnetic disk and a magnetic head. (However, the magnification in the figure is not uniform.) The magnetic disk device includes a rotating magnetic disk 1 and a magnetic head 3 fixed to the tip of a support 2, and the magnetic head 3 magnetizes the magnetic disk 1. The signal 4 is recorded or reproduced. FIG. 2 is a schematic view showing that the magnetic head 3 is moved on the rotating magnetic disk 1 by shaking the support 2 (however, the magnification is not uniform). At this time, the support 2 that supports the magnetic head 3 generates a yaw angle α as shown in FIG. The range of the yaw angle α is about ± 30 °. FIG. 10 is a schematic diagram showing a relationship between a magnetic head for perpendicular recording and a magnetic disk according to an embodiment of the present invention. (However, the magnification in the figure is not uniform.) FIG. 11 is a schematic diagram when perpendicular recording is performed using the perpendicular recording magnetic head and the magnetic disk shown in FIG. The magnetic field 100 emitted from the main magnetic pole (second magnetic pole) 12 passes through the recording layer 20 constituting the magnetic disk 1 and the backing layer 21 which is a soft magnetic layer, and forms a magnetic circuit entering the auxiliary magnetic pole (first magnetic pole) 11. Then, the magnetization pattern 4 is recorded on the recording layer 20. The auxiliary pole 11 also serves as an upper shield of the reproducing head. At this time, depending on the relationship with the disk rotation direction, the portion where the main pole 12 is finally separated from the magnetic disk 1, that is, the shapes of the upper surface and side surfaces of the main magnetic pole 12, greatly affects the shape of the magnetization pattern. FIG. 3 shows a conceptual diagram of a magnetic head having a main pole shape as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-320720. FIG. 5 shows the relationship between the adjacent track and the main pole 13 when the magnetic head shown in FIG. 3 has a yaw angle. The width of the lower surface 132 of the main pole 13 is larger than the width of the upper surface 131, and when the yaw angle is applied to a magnetic head in which the angle between the upper surface 131 and the side surface 133 is obtuse, the side surface 133 of the main pole 13 Causes writing on the magnetization signal of the adjacent track.
This is because, since the width of the side surface 133 is larger than the width of the upper surface 131 of the main magnetic pole 13 that affects writing, the side surface 133 of the main magnetic pole 13 protrudes onto an adjacent track to perform writing.
FIG. 4 is a schematic view of the magnetic head of the present invention as viewed from the medium facing surface. The main pole 12 in the present invention has the maximum width on the upper surface 121 of the main pole. Since the upper surface 121 of the main pole is adjusted to the track width of the recording head, as shown in FIG. 6, the side surface 123 of the main pole 12 does not overlap the adjacent track due to the yaw angle. Therefore, there is no problem of writing on the magnetization signal of the adjacent track. As can be seen from FIGS. 4 and 6, the taper angle of the side surface 123 of the main pole 12 is preferably determined depending on the yaw angle. Therefore, the taper angle of the side surface 123 of the main magnetic pole 12 is set depending on the configuration of the magnetic disk drive, and the angle θ formed from the normal direction to the upper surface 121 of the main magnetic pole 12 may be set in the range of 0 to 30 degrees. . That is, the angle between the upper surface 121 and the side surface 123 of the main magnetic pole 12 may be set in a range of 60 to 90 degrees.
FIG. 7 schematically shows a recording / reproducing separated magnetic head. It has a structure in which a recording head is stacked on a reproducing head using the magnetoresistive film 5. FIG. 8 is a schematic diagram of a recording / reproducing separation type perpendicular recording magnetic head in which a recording head and a reproducing head according to the present invention are integrated.
The major difference from the conventional magnetic head is that the medium facing surface between the upper magnetic core 7 of the conventional head and the upper shield of the reproducing head which also serves as the lower magnetic core 11 is thin (for example, 0.2 μm). In contrast to the gap film 30), in the perpendicular recording magnetic head, the gap between the main pole 12 and the auxiliary pole 14 is large (for example, 3 to 5 μm).
FIG. 9 shows the schematic view of the manufacturing process of the present invention (however, the magnification of the figure is not uniform). (A) shows a state where a resist pattern is formed on the inorganic insulating film. Inorganic insulating film is Al ₂ O ₃ was used conventionally used, other _{_{SiC, AlN, T a 2O 5}} , TiC, TiO 2, SiO 2 or the like can be used. The resist pattern was exposed using a KrF excimer laser stepper, and a positive resist TDUR-P201 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was used as the resist. When a resist film thickness of 0.7 μm was used, 0.2 μm could be resolved. (B) shows the result of etching the inorganic insulating film using this resist pattern as a mask. When Al ₂ O ₃ is used, BCl ₃ or a mixed gas for BCl ₃ and Cl ₂ may be used as an etching gas. In the case of using AlN other, the above chlorine-based gas is good, the etching tends to _{_{T a 2O 5, TiC, TiO}} 2, SiO 2 SiC, in the case of using such, CHF ₃ fluorine, CF ₄ , SF ₆ C ₄ F ₈ or the like can be used. The etching depth was 0.4 μm. At this time, the taper angle of the inorganic insulating film was 10 degrees. (C) shows a state where the resist is removed after the etching. (d) shows a state where the stopper film is formed. In a later step, a stopper film for CMP is provided when CMP is used for planarization, and an etching stopper is provided when etching is performed. If the controllability of the film thickness is sufficient in the planarization step, the step of forming the stopper film can be omitted. As the stopper film for CMP, a single-layer film of C, Ta, Mo, Nb, W, Cr or the like or an alloy film laminated film can be used. This time, the one that sputtered C was used. C is not chemically polished because it is chemically stable, and if it is polished mechanically, the color of the polishing effluent becomes black, so that the end point of polishing is easily detected, and the film thickness of the main pole is Controllability is improved. It can be used as an etching stopper film because noble metals are not reactively etched.A single layer film, laminated film or alloy film of Au, Pt, Pd, Ru, Rh, Cu, Ag, Tc, Re, Os, Ir, Is good. In addition, Cr, Ni and the like can be used because they are not reactively etched. These can all be formed by a sputtering method. Next, the state where the magnetic film is formed is shown in FIG. The forming method may be plating or sputtering. In the case of electrolytic plating, it is necessary to perform plating after forming a base film for plating. In the case of the sputtering method, since the groove formed in the steps (b) and (c) has a large aspect ratio, a method having good directivity, for example, long throw sputtering, collimation sputtering, or the like, is used to form the magnetic film. It is necessary to prevent voids from forming. When the electrolytic plating method is used, Fe ₅₅ Ni ₄₅ having a saturation magnetic flux density of 1.6 T or CoNiFe having a saturation magnetic flux density of 1.9 T can be used. As the plating base film, a magnetic film having the same composition as the plating film or a non-magnetic film may be used. (f) shows a state where the upper surface of the magnetic film is flattened to form a main magnetic pole. If a polishing method such as CMP is used, the film thickness can be controlled and the upper surface can be completely flattened by stopping the polishing with a stopper film. The following flattening was possible. At this time, the track width was 0.2 μm, which was the same as the resist pattern in the step (a), and the taper angle of the side face of the main pole was 10 degrees as it was formed in the step (b). In the case where etching is used, a resist is temporarily applied, and etching is performed using a chlorine-based gas, for example, BCl ₃ or a mixed gas for BCl ₃ and Cl ₂ (that is, by etching back) to obtain a flat surface. Is possible. At this time, a stopper film made of the above-mentioned noble metals or a stopper film made of Ni, Cr or the like is effective.

この垂直記録用磁気ヘッドを搭載することにより、面記録密度70 Gbit/in²の磁気ディスク装置を作製できた。 By mounting the magnetic head for perpendicular recording, a magnetic disk device having an areal recording density of 70 Gbit / in ² was manufactured.

本発明の実施の形態における磁気ディスク装置の概念の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a concept of a magnetic disk device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における磁気ディスク装置動作時の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram when the magnetic disk device according to the embodiment of the present invention operates. 従来の垂直記録用磁気ヘッドの概略図である。It is a schematic diagram of a conventional magnetic head for perpendicular recording. 本発明の実施の形態における垂直記録用磁気ヘッドの概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a magnetic head for perpendicular recording according to an embodiment of the present invention. 従来の垂直記録用磁気ヘッドの主磁極とディスク上のトラックとの関係の概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a relationship between a main magnetic pole of a conventional magnetic head for perpendicular recording and a track on a disk. 本発明の実施の形態における垂直記録用磁気ヘッドの主磁極とディスク上のトラックとの関係の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a relationship between a main pole of a magnetic head for perpendicular recording and a track on a disk according to the embodiment of the present invention. 従来の磁気ヘッドのの概略図である。FIG. 4 is a schematic view of a conventional magnetic head. 本発明の実施の形態における垂直記録用磁気ヘッドの概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a magnetic head for perpendicular recording according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における主磁極形成工程の概略図である。FIG. 4 is a schematic view of a main magnetic pole forming step in the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における磁気ヘッドと磁気ディスクとの関係を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a relationship between a magnetic head and a magnetic disk according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における垂直記録を説明する概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating perpendicular recording according to the embodiment of the present invention.

Explanation of reference numerals

１…磁気ディスク、２…支持体、３…磁気ヘッド、４…磁化信号、５…巨大磁気抵抗効果膜、６…電極、７…磁気コア、８…絶縁膜、９…導体コイル、１０…下部シ−ルド、11…上部シ−ルド、12…主磁極、13…主磁極、14…無機絶縁膜、15…レジスト、16…ストッパ膜、17…磁性膜。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic disk, 2 ... Support, 3 ... Magnetic head, 4 ... Magnetization signal, 5 ... Giant magnetoresistive film, 6 ... Electrode, 7 ... Magnetic core, 8 ... Insulating film, 9 ... Conductor coil, 10 ... Lower part Shield, 11 upper shield, 12 main pole, 13 main pole, 14 inorganic insulating film, 15 resist, 16 stopper film, 17 magnetic film.

Claims

A first magnetic pole, a second magnetic pole, and a gap film formed between the first and second magnetic poles, wherein the width of the first magnetic pole facing the gap film is the width of the first magnetic pole facing the gap film. If the surface of the second magnetic pole facing the gap film is larger than the width of the second magnetic pole, and the lower surface is defined as the lower surface, the width of the lower surface of the second magnetic pole is smaller than the width of the upper surface. A single pole type magnetic head, characterized in that the angle formed between both side surfaces is acute.

2. The single-pole magnetic head according to claim 1, wherein the dimensional change from the upper surface width to the lower surface width of the second magnetic pole is continuous.

3. The single-pole magnetic head according to claim 1, wherein an angle between an upper surface and a side surface of the second magnetic pole is not less than 60 degrees and less than 90 degrees.

4. The single-pole magnetic head according to claim 1, wherein an upper surface of the second magnetic pole is flat.

The single pole type magnetic head according to claim 1, wherein a difference between an end portion and a center portion of the upper surface of the second magnetic pole is 30 nm or less.

6. The single-pole type magnetic head according to claim 1, wherein the magnetic film has a saturation magnetic flux density (Bs) of 1.5 Tesla (T) or more.

A magnetic disk medium having a soft magnetic layer on a substrate and a magnetic layer formed on the soft magnetic layer,
A first magnetic pole, a second magnetic pole, and a gap film formed between the first and second magnetic poles, wherein the width of the first magnetic pole facing the gap film is the width of the first magnetic pole facing the gap film. If the surface of the second magnetic pole facing the gap film is larger than the width of the second magnetic pole, and the lower surface is defined as the lower surface, the width of the lower surface of the second magnetic pole is smaller than the width of the upper surface. A magnetic disk device, comprising: a magnetic head having an acute angle with both side surfaces, wherein the magnetic head performs perpendicular recording on the magnetic disk medium.

A step of forming a resist pattern on the inorganic insulating film, a step of etching the inorganic insulating film using the resist pattern as a mask to form a groove having an upper surface larger than the bottom surface and a slope, and a step of removing the resist pattern Forming a main magnetic pole by sequentially performing a step of forming a magnetic film on the inorganic insulating film including the groove and a step of flattening the magnetic film to form a main pole. .

A step of forming a resist pattern on the inorganic insulating film, a step of etching the inorganic insulating film using the resist pattern as a mask to form a groove having an upper surface larger than the bottom surface and a slope, and a step of removing the resist pattern Forming a stopper film for chemical mechanical polishing (CMP) on the inorganic insulating film, forming a plating base film on the stopper film, and plating a magnetic film on the plating base film And a step of sequentially polishing the magnetic film by chemical mechanical polishing (CMP) to form a main pole, thereby forming a single pole type magnetic head.

A step of forming a resist pattern on the inorganic insulating film, a step of etching the inorganic insulating film using the resist pattern as a mask to form a groove having an inclined surface having a top surface larger than the bottom surface, and a step of removing the resist pattern; Forming an etching stopper film on the inorganic insulating film, forming a plating base film on the stopper film, plating a magnetic film on the plating base film, and applying plasma to the magnetic film. A method of manufacturing a single-pole type magnetic head, wherein a main pole is formed by sequentially performing steps of flattening by etching used.

Claims, wherein the inorganic insulating film is _{_{Al 2 O 3, AlN, SiC}} , T a 2O 5, TiC, TiO 2, of SiO ₂ single layer film or a laminated film or a mixed film of two or more of these Item 11. The method for manufacturing a single-pole type magnetic head according to items 8 to 10.