JP2005302185A

JP2005302185A - 薄膜磁気ヘッド装置、該薄膜磁気ヘッド装置を備えたヘッドジンバルアセンブリ、該ヘッドジンバルアセンブリを備えた磁気ディスク装置及び薄膜磁気ヘッド装置の製造方法

Info

Publication number: JP2005302185A
Application number: JP2004118714A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Ueda; 上田　国博
Original assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Current assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】充分な耐久性を得ることができ、しかも成膜工程が複雑とはならない薄膜磁気ヘッド装置、この薄膜磁気ヘッド装置を備えたＨＧＡ、このＨＧＡを備えた磁気ディスク装置及び薄膜磁気ヘッド装置の製造方法を提供する。
【解決手段】薄膜磁気ヘッド素子を有するスライダを備えており、スライダの磁気記録媒体と対向する面上に、下地層と下地層上に積層された炭素層とからなる総膜厚が５ｎｍ以下の保護膜が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、読出し磁気ヘッド素子として、例えば巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）ヘッド素子やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）ヘッド素子等を通常は備えている薄膜磁気ヘッド装置、この薄膜磁気ヘッド装置を備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）、このＨＧＡを備えた磁気ディスク装置及び薄膜磁気ヘッド装置の製造方法に関する。

薄膜磁気ヘッドのウエハプロセスの後に行われる加工プロセスは、一般に、磁気ヘッドの特性を制御するためのラッピング工程と、ラッピング面の状態をさらに仕上げるタッチラッピング工程と、ラッピングした面を洗浄するクリーニング工程と、クリーニングした面上に保護膜を形成する保護膜成膜工程と、浮上面（ＡＢＳ）を形成するＡＢＳ形成工程と、最終的に各磁気ヘッドに分離切断するヘッドパーティング工程とから主として構成される。

このうちの保護膜成膜工程としては、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマ発生装置を用いて薄膜磁気ヘッドのスライダ面上に直接的に膜厚２００Å以下の炭素被膜を形成することが提案されている（特許文献１）。

また、薄膜磁気ヘッドのスライダ面上の保護膜を、５〜５０ａｔｍ％の水素含有量である水素添加アモルファス炭素膜と、ＳＰ３結合を７０％以上有する炭素純度９５ａｔｍ％以上の高硬質アモルファス炭素被膜との積層構造とすることが提案されている（特許文献２）。

特開平８−６３７１３号公報特開２００２−８２１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているように単層の炭素被膜で保護膜を構成した場合、膜厚が厚い場合は問題ないが膜厚が５ｎｍ未満となると、耐腐食性の点で不都合が生じる。特に、特許文献１のように、炭素被膜を２５ａｔｍ％以上の水素含有量を有する被膜とすると、酸による腐食テストではその保護効果が全く得られなくなってしまう。

特許文献２に記載された従来の保護膜によれば、水素含有量の少ないアモルファス炭素膜を用いて耐久性の向上を図ることができるが、炭素膜の２層構造であるため成膜工程が複雑となるのみならず、膜質の異なるものを積層しなければならないため、膜質管理が難しいという問題が生じる。さらに、複数回の成膜を行うと、特にＴＭＲヘッド素子等の高感度素子では、ＥＳＤ（静電放電）破壊によるヘッド特性の劣化が生じ易くなるという問題がある。

従って本発明の目的は、充分な耐久性を得ることができ、しかも成膜工程が複雑とはならない薄膜磁気ヘッド装置、この薄膜磁気ヘッド装置を備えたＨＧＡ、このＨＧＡを備えた磁気ディスク装置及び薄膜磁気ヘッド装置の製造方法を提供することにある。

本発明によれば、薄膜磁気ヘッド素子を有するスライダを備えており、スライダの磁気記録媒体と対向する面上に、下地層と下地層上に積層された炭素層とからなる総膜厚が５ｎｍ以下の保護膜が形成されている薄膜磁気ヘッド装置が提供される。

保護膜が、下地層とその上の炭素層との２層構造となっているため、トータルの膜厚を５ｎｍ以下に、従って炭素層の膜厚を５ｎｍ未満とした場合にも、充分な耐腐食性を得ることができる。

さらに、本発明によれば、薄膜磁気ヘッド素子を有するスライダを備えており、スライダの磁気記録媒体と対向する面上に、下地層と該下地層上に積層された炭素層とからなる総膜厚が５ｎｍ以下の保護膜が形成されている薄膜磁気ヘッド装置と、薄膜磁気ヘッド装置を支持するサスペンションとを備えたＨＧＡが提供される。

保護膜を、下地層とその上の炭素層との２層構造とすることにより、トータルの膜厚を５ｎｍ以下に、従って炭素層の膜厚を５ｎｍ未満とした場合にも、充分な耐腐食性を得ることができる。

下地層が、少なくとも珪素（Ｓｉ）を含む層であることが好ましい。Ｓｉを含む下地層を用いることにより、炭素層の密着性を向上させることができる。

炭素層が、２５ａｔｍ％未満の水素含有量の層であることが好ましい。このような炭素層を用いることによって、良好な耐腐食性を得ることができる。

さらにまた、本発明によれば、情報を記録する磁気記録媒体と、薄膜磁気ヘッド素子を有するスライダを備えており、スライダの磁気記録媒体と対向する面上に、下地層と該下地層上に積層された炭素層とからなる総膜厚が５ｎｍ以下の保護膜が形成されている薄膜磁気ヘッド装置と、薄膜磁気ヘッド装置を支持するサスペンションとを備えたＨＧＡと、磁気記録媒体上でＨＧＡを移動させる手段とを備えた磁気ディスク装置が提供される。

保護膜を、下地層とその上の炭素層との２層構造とすることにより、トータルの膜厚を５ｎｍ以下に、従って炭素層の膜厚を５ｎｍ未満とした場合にも、充分な耐腐食性を得ることができる。薄膜磁気ヘッド装置の信頼性が向上するので、磁気ディスク装置の信頼性も向上する。

本発明によれば、さらにまた、多数の薄膜磁気ヘッド素子を形成したウエハを複数の薄膜磁気ヘッド素子が並ぶバー部材に切断し、切断して得た各バー部材の磁気記録媒体と対向する側の面をラッピングし、ラッピング面上に下地層と炭素層とからなる総膜厚が５ｎｍ以下の保護膜を積層した後、個々の薄膜磁気ヘッド装置に切断分離する薄膜磁気ヘッド装置の製造方法が提供される。

炭素層が、カソーディックアーク（ＦＣＶＡ）法を用いて成膜されることも好ましい。ＦＣＶＡ法によれば、水素含有量が少なく従って純度が高く、より薄い炭素層を形成することができる。

本発明によれば、トータルの膜厚を５ｎｍ以下に、従って炭素層の膜厚を５ｎｍ未満とした場合にも、充分な耐腐食性を得ることができる。

図１は本発明の一実施形態として、磁気ディスク装置の構成を概略的に示す平面図である。

同図において、１０は動作時に軸１０ａの回りを回転する単数又は複数の磁気ディスク、１１は磁気ヘッドスライダ１２とこの磁気ヘッドスライダ１２を先端部で支持するサスペンション１３とを備えたＨＧＡをそれぞれ示している。ＨＧＡ１１は支持アーム１４の先端部に取付けられており、この支持アーム１４はキャリッジ１５により軸１５ａを中心にして角揺動可能となっている。キャリッジ１５は例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）からなるアクチュエータを角揺動駆動される。同図において、１６はこのＶＣＭの駆動コイルである。

図２は本実施形態における磁気ヘッドスライダの概略的な構造を示す斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。

図２に示すように、磁気ヘッドスライダ１２（２０）は、例えばＴＭＲヘッド素子やＧＭＲヘッド素子等の磁気抵抗効果（ＭＲ）読出しヘッド素子及びインダクティブ書込みヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッド素子２１とその端子電極２２とをトレーリング端面２３上に備えている。磁気ヘッドスライダ２０の磁気記録媒体に対向する側の面にはレール２４が形成されており、これらレール２４の表面がＡＢＳ２４ａを構成している。

図３に示すように、磁気ヘッドスライダ２０の磁気記録媒体に対向する側の面であるＡＢＳ２４ａは、本実施形態では、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ等による基板（ウエハ）３０上に、Ｓｉ、ＳｉＣ若しくはＳｉＮ_Ｘ、Ｘ＝１．３〜１．６の層であるか、又はＣ−Ｎ結合を有する層（ＣＮ_Ｙ、Ｙ＝１．３〜１．５の層）である下地層３１が積層されており、その上に２５ａｔｍ％未満の水素含有量のＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）層である炭素層３２が積層されている。下地層３１及び炭素層３２が保護膜を構成しており、この保護膜の膜厚は５ｎｍ以下に設定されている。

保護膜が、下地層３１とその上の炭素層３２との２層構造となっているため、トータルの膜厚を５ｎｍ以下に、従って炭素層３２の膜厚を５ｎｍ未満とした場合にも、充分な耐腐食性を得ることができる。

下地層３１として、Ｓｉ、ＳｉＣ若しくはＳｉＮ_Ｘによる層又はＣＮ_Ｙによる層を用いることにより、炭素層３２の密着性を向上させることができる。炭素層３２として、３ａｔｍ％未満の水素含有量のＤＬＣ層を用いれば、薄くても良好な耐腐食性を有する保護膜を得ることができる。

図４は、本実施形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法の一部工程を示すフローチャートである。以下この図を参照して、この実施形態の薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明する。

まず、ウエハプロセスを行う。このウエハプロセスにおいては、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ等のウエハ上に多数の薄膜磁気ヘッド素子、例えばＴＭＲヘッド素子やＧＭＲヘッド素子等のＭＲ読出しヘッド素子及びインダクティブ書込みヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッド素子を薄膜技術によって形成する（ステップＳ１）。

次いで、加工プロセスを行う。この加工プロセスにおいて、まず、多数の薄膜磁気ヘッド素子が形成されているウエハの裏面をグラインディングし、ウエハの厚みを低減させる（ステップＳ２）。

次いで、このウエハを複数のブロックに切断し、さらに各ブロックを切断して複数のバー部材を得る（ステップＳ３）。各バー部材には、複数の薄膜磁気ヘッド素子が列状に配列されている。

その後、磁気ヘッド素子の特性を制御するために各バー部材をラッピングする（ステップＳ４）。このラッピングは、ＲＬＧ（抵抗ラッピングガイド）センサ又はＥＬＧ（エレクトリックラッピングガイド）センサを用いてＭＲハイトを調整するラッピングである。

次いで、バー部材のクラウン調整やラッピング面の状態をさらに仕上げるためのタッチラッピングを行う（ステップＳ５）。

次いで、ラッピングした面をクリーニングして汚れを落とし（ステップＳ６）、さらに、複数のバー部材を治具に取付けた（ステップＳ７）後、これらバー部材をイオンビームエッチング（ＩＢＥ）法でクリーニングする（ステップＳ８）。従来のクリーニングでは、スパッタエッチング（ＳＥ）法で清浄面を形成していたが、本実施形態では、ＩＢＥ法を用いている。ＩＢＥ法を用い、そのビームの入射角を最適化してクリーニングすることにより、例えば磁極のリセス量（ＰＴＲ）等を制御しつつ清浄面を形成することができる。また、ＩＢＥ法を用いて清浄な面を作ることにより、下地層の密着性を改善することができる。その結果、薄い保護膜であっても充分な保護効果を得ることが可能となる。

その後、下地層を成膜する（ステップＳ９）。この下地層は、ＤＬＣによる炭素層は金属との相性が良くないために、基板と炭素層との間に介在させている。下地層の材料としては、Ｓｉが用いられる。Ｓｉの成膜方法としては、スパッタ法が一般的であるが、本実施形態では、イオンビームデポジション（ＩＢＤ）法が用いられる。ＩＢＤ法は、ＩＢＥにおけるアルゴン（Ａｒ）の代わりにメタン、エタン、エチレン等の有機ガスを導入することによりイオン化した有機ガスを基板表面に電場で加速しながら成膜するので、緻密な膜を成膜可能となる。ＩＢＤ法の代わりに、反応性スパッタ（ＲＳ）法又はＥＣＲスパッタ法を用いても良い。Ｓｉの代わりに、ＳｉＣ、ＳｉＮ_Ｘ（Ｘ＝１．３〜１．６、Ｓｉ成膜中にＮを導入、後にＳｉとＮの組成を測定したもの）、又はＣ−Ｎ結合を有するＣＮ_Ｙ（Ｙ＝１．３〜１．５、Ｃ成膜中にＮを導入、後にＣとＮの組成を測定したもの）をＩＢＤ法、ＲＳ法若しくはＥＣＲスパッタ法で成膜しても良い。上述したように、ＩＢＤ法を用いた方が高エネルギで成膜されることから、より緻密な薄い膜を成膜することが可能となる。

次いで、ＤＬＣによる炭素層を成膜する（ステップＳ１０）。ＤＬＣ層の成膜方法としては、化学蒸着（ＣＶＤ）法が一般的であるが、本実施形態では、ＦＣＶＡ法が用いられる。ＦＣＶＡ法は、グラファイトを主材料としてアークを発生させ、そのエネルギでグラファイトを蒸発、イオン化させ、電磁コイルにてイオンを成膜室まで誘導して成膜を行うものである。これにより、水素をほとんど含まない（水素含有量３ａｔｍ％未満）、より薄い炭素層を形成することができる。水素含有量がこれより多くて良い場合にはＩＢＤ法が用いられる。ただし、後述するように、２５ａｔｍ％未満の水素含有量のＤＬＣ層であることが望ましい。

その後、フォトリソグラフィ処理及びミリング（ＲＩＥ）処理を行って、レール及びＡＢＳの形成を行い（ステップＳ１１）、次いで、バー部材を切断して個々の磁気ヘッドスライダに分離する（ステップＳ１２）。

以上述べたクリーニング処理、下地層成膜処理及び炭素層成膜処理における条件を変えて種々のサンプルを作成し、剥離テスト、ＥＳＤテスト及び腐食テストを行った。その条件及びテスト結果が表１に示されている。ただし、このサンプルは、ＧＭＲヘッド素子の２つのバー部材について行ったものである。下地層としてはＳｉ層を、炭素層としてはＤＬＣ層をそれぞれ用いている。ただし、番号１３のサンプルは、炭素層として、ＤＬＣ層の２層構造を用いた場合である。また、Ｓｉ成膜法におけるＳｐｔｔとは、スパッタ法を意味している。

剥離テストとは、成膜終了後に５００倍の顕微鏡で保護膜面を観察するものであり、その結果とは、剥離（ピールオフ）が生じているスライダ個数をカウントしたものである。ＥＳＤテストとは、成膜前及び成膜後の素子抵抗をそれぞれ測定するものであり、その結果とは、５％以上の抵抗変化が生じているスライダ個数をカウントしたものである。腐食テストとは、成膜したバー部材を硫酸水溶液（ｐＨ２）に５分間浸漬するものであり、その結果とは、腐食が生じているスライダ個数をカウントしたものである。

表１から分かるように、下地層と炭素層との２層構造の保護膜の総膜厚が５ｎｍを越えると、剥離テスト及び腐食テストの両方の結果が急激に悪化しており（番号５及び６のサンプル参照）、総膜厚が５ｎｍ以下であれば剥離テスト、ＥＳＤテスト及び腐食テストの３つのテストも良好であり実用可能範囲となる（番号１〜４のサンプル参照）。また、炭素層の水素含有量が２５ａｔｍ％未満の場合、腐食テストの結果がさらに良好となる。さらに、ＤＬＣ層成膜にＦＣＶＡ法を用いてその水素含有量を３ａｔｍ％未満とすれば、腐食テスト結果を悪化させること無しに、より緻密で薄い炭素層を得ることができる（番号１〜４、及び８のサンプル参照）。さらに、クリーニングにＳＥ法ではなくＩＢＥ法を用いることにより腐食テストの結果が改善されている（番号２及び７のサンプルの比較）。炭素層として、ＤＬＣ層の２層構造を用いると、ＥＳＤテストの結果が悪化してしまう（番号１３のサンプル参照）。

以上説明したように、多層膜で形成され、ＥＳＤ破壊にセンシティブなＭＲヘッド素子、特にＴＭＲ読出しヘッド素子を有する薄膜磁気ヘッド装置においては、本発明のような多数回の成膜を必要としない方法は、ＥＳＤ破壊抑圧に特に有効である。

以上述べた実施形態は本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。

本発明の一実施形態として、磁気ディスク装置の構成を概略的に示す平面図である。図１の実施形態における磁気ヘッドスライダの概略的な構造を示す斜視図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。図１の実施形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法の一部工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１０磁気ディスク
１０ａ、１５ａ軸
１１ＨＧＡ
１２、２０磁気ヘッドスライダ
１３サスペンション
１４支持アーム
１５キャリッジ
１６ＶＣＭの駆動コイル
２１薄膜磁気ヘッド素子
２２端子電極
２３トレーリング端面
２４レール
２４ａＡＢＳ
３０基板
３１下地層
３２炭素層

Claims

薄膜磁気ヘッド素子を有するスライダを備えており、該スライダの磁気記録媒体と対向する面上に、下地層と該下地層上に積層された炭素層とからなる総膜厚が５ｎｍ以下の保護膜が形成されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド装置。
前記下地層が、少なくとも珪素を含む層であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド装置。
前記炭素層が、２５ａｔｍ％未満の水素含有量の層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜磁気ヘッド装置。
薄膜磁気ヘッド素子を有するスライダを備えており、該スライダの磁気記録媒体と対向する面上に、下地層と該下地層上に積層された炭素層とからなる総膜厚が５ｎｍ以下の保護膜が形成されている薄膜磁気ヘッド装置と、該薄膜磁気ヘッド装置を支持するサスペンションとを備えたことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
情報を記録する磁気記録媒体と、
薄膜磁気ヘッド素子を有するスライダを備えており、該スライダの磁気記録媒体と対向する面上に、下地層と該下地層上に積層された炭素層とからなる総膜厚が５ｎｍ以下の保護膜が形成されている薄膜磁気ヘッド装置と、該薄膜磁気ヘッド装置を支持するサスペンションとを備えたヘッドジンバルアセンブリと、
前記磁気記録媒体上で前記ヘッドジンバルアセンブリを移動させる手段とを備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
多数の薄膜磁気ヘッド素子を形成したウエハを複数の薄膜磁気ヘッド素子が並ぶバー部材に切断し、切断して得た各バー部材の磁気記録媒体と対向する側の面をラッピングし、該ラッピング面上に下地層と炭素層とからなる総膜厚が５ｎｍ以下の保護膜を積層した後、個々の薄膜磁気ヘッド装置に切断分離することを特徴とする薄膜磁気ヘッド装置の製造方法。
前記炭素層が、カソーディックアーク法を用いて成膜されることを特徴とする請求項６に記載の製造方法。