JP2006228315A - Method of producing thin film magnetic head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a thin film magnetic head.
磁気記録装置としては、ハードディスク等の記録媒体に、記録面の面内方向の信号磁界を記録する面内記録方式のものが既に広く普及しているが、記録密度の更なる高密度化を実現するために、記録面と直交する方向の信号磁界を記録する垂直記録方式の磁気記録装置が注目されている。垂直記録方式によれば、高い線記録密度を確保可能な上、記録済みの記録媒体が熱揺らぎの影響を受けにくいという利点がある。 As a magnetic recording device, an in-plane recording method for recording a signal magnetic field in the in-plane direction of a recording surface on a recording medium such as a hard disk has already been widely used, but a further increase in recording density has been realized. Therefore, a perpendicular recording type magnetic recording apparatus that records a signal magnetic field in a direction orthogonal to the recording surface has attracted attention. According to the perpendicular recording method, there is an advantage that a high linear recording density can be secured and a recorded recording medium is hardly affected by thermal fluctuation.
垂直磁気記録用磁気ヘッドには、記録動作を行ったときに、記録対象となるトラックの延在方向に対する磁気ヘッドの傾き(スキュー)に起因して、記録対象のトラックに隣接するトラックが上書きされてしまう、いわゆるサイドイレーズの発生を抑制すること等が求められる。このサイドイレーズの発生を抑制することが可能な磁気ヘッドとして、例えば、記録媒体に対向配置されるエアベアリング面側に露出する主磁極の露出面を、矩形状に代えてテーパ形状としたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。主磁極の露出面をテーパ形状とするためには、ギャップ層表面上に形成された主磁極の前駆体となる部分(以下、「主磁極前駆体」という)の側壁部を除去する必要があるが、このときに主磁極前駆体の側壁面がギャップ層表面に対して垂直であることが望まれる。 When a recording operation is performed on a magnetic head for perpendicular magnetic recording, the track adjacent to the recording target track is overwritten due to the inclination (skew) of the magnetic head with respect to the extending direction of the recording target track. Therefore, it is required to suppress the occurrence of so-called side erase. As a magnetic head capable of suppressing the occurrence of side erasure, for example, an exposed surface of the main magnetic pole exposed on the air bearing surface side opposed to the recording medium is a tapered shape instead of a rectangular shape. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In order to taper the exposed surface of the main pole, it is necessary to remove the side wall portion of the portion (hereinafter referred to as “main pole precursor”) which is a main pole precursor formed on the gap layer surface. However, at this time, it is desirable that the side wall surface of the main magnetic pole precursor is perpendicular to the surface of the gap layer.
このような主磁極前駆体の製造方法として、従来、単一材料からなる主磁極層の上にマスクが形成された状態で、エッチングガスを流入し、主磁極層のマスクが形成されていない部分に対して反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)を行い、主磁極前駆体を得る方法が知られている(例えば下記特許文献2〜3参照)。
As a method for producing such a main magnetic pole precursor, a portion where a mask is formed on a main magnetic pole layer made of a single material and an etching gas is introduced and the main magnetic pole layer mask is not formed. A method of obtaining a main magnetic pole precursor by performing reactive ion etching (RIE) is known (for example, see
特許文献2に記載の製造方法では、主磁極層を構成する材料として、パーマロイ(NiFe)、FeN(窒化鉄)、FeZrN(窒化ジルコニア鉄)、FeCoZr(窒化コバルト鉄)等が用いられており、主磁極層のうちマスクが形成されていない部分をエッチングする際に、エッチングガスとして、BCl3及びCl2とO2との混合ガスを用いて主磁極前駆体を形成することにより、サイドエッチングが抑制された主磁極前駆体を得る方法が提案されている。
In the manufacturing method described in
特許文献3に記載の製造方法では、NiFe、FeCo又はNiFeCoからなる層及びNiFe又はCoNiFeからなる層で構成される主磁極層の一部をエッチングする際に、エッチングガスとして、BCl3及びCl2と、O2との混合ガスを用いる方法により、エッチングガスとして、BCl3とCl2との混合ガスを用いる場合よりも、サイドエッチングが抑制された主磁極前駆体を得ることが提案されている。更に特許文献3には、上記混合ガスに更にCO2を加えることにより、主磁極前駆体をギャップ層の表面に対して略垂直に形成することが提案されている。
In the manufacturing method described in
なお、下記特許文献4には、マスクの一部をRIEによってエッチングし、主磁極層の一部をイオンミリングによって除去する方法が開示されている。
ところで、主磁極は、単層構造よりも多層構造の方が記録特性が向上することから、多層構造を有することが望ましい。 By the way, it is desirable that the main magnetic pole has a multilayer structure because the recording characteristics are improved in the multilayer structure than in the single layer structure.
しかしながら、前述した特許文献2の主磁極前駆体の製造方法では、単一の層からなる主磁極層の一部をエッチングする際に、エッチングガスに酸素が含まれているため、主磁極前駆体の側壁面に酸化物が付着してサイドエッチングが抑制されるものの、主磁極前駆体の側壁面がギャップ層の表面に対して傾斜した形状となり、主磁極を所望の形状とすることが困難となり、記録動作時に記録対象のトラックに隣接するトラックが上書きされてしまう、いわゆるサイドイレーズが発生する。そして、このような問題は主磁極が多層構造の場合でも同様に生じるおそれがある。
However, in the method of manufacturing the main magnetic pole precursor of
また特許文献3の主磁極前駆体の製造方法では、主磁極前駆体をギャップ層に対して略垂直とすることができるものの、主磁極層が多層構造を有する場合、主磁極前駆体をギャップ層表面に対して垂直に形成できるどころか、逆にサイドエッチングが発生してしまう。このため、主磁極を所望の形状とすることが困難となり、記録動作時に、いわゆるサイドイレーズが発生することとなる。
In the method of manufacturing the main magnetic pole precursor disclosed in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、主磁極を所望の形状とすることができる薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a thin film magnetic head in which a main magnetic pole can be formed in a desired shape.
上記課題を解決するため、本発明は、記録媒体におけるトラック幅を規定する主磁極をギャップ層上に有し、前記主磁極におけるエアベアリング面側の露出面がテーパ形状をなす記録ヘッド部を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記ギャップ層上に、前記主磁極を形成するための主磁極層を形成する主磁極層形成工程と、前記主磁極層の上にマスクを形成するマスク形成工程と、前記主磁極層のうち前記マスクが形成されていない部分を、エッチングガスを流入してエッチングすることにより主磁極前駆体を形成する主磁極前駆体形成工程と、前記主磁極前駆体の側壁部を除去して前記主磁極を形成する主磁極形成工程とを含み、前記主磁極層形成工程において、前記主磁極層を、40at%以下のCoを含むFeCo、又はFeCoZrOからなる複数の層と前記複数の層の間に設けられRuからなる層とを含む多層膜で構成し、前記主磁極前駆体形成工程において、前記エッチングガスを、Cl2とBCl3とO2との混合ガスとし、前記エッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率を91.5〜96体積%とし、且つ前記主磁極層の温度を180〜200℃とすることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法である。 In order to solve the above problems, the present invention includes a recording head portion having a main magnetic pole for defining a track width in a recording medium on a gap layer, and an exposed surface on the air bearing surface side of the main magnetic pole having a tapered shape. In the method of manufacturing a thin film magnetic head, a main magnetic pole layer forming step for forming a main magnetic pole layer for forming the main magnetic pole on the gap layer, and a mask forming step for forming a mask on the main magnetic pole layer A main magnetic pole precursor forming step of forming a main magnetic pole precursor by etching an etching gas into a portion of the main magnetic pole layer where the mask is not formed, and sidewalls of the main magnetic pole precursor A main magnetic pole forming step of forming the main magnetic pole by removing a portion, and in the main magnetic pole layer forming step, the main magnetic pole layer is FeCo containing 40 at% or less of Co, or Fe composed of a multilayer film comprising a layer made of Ru is provided between the plurality of layers and said plurality of layers consisting of OZrO, in the main magnetic pole precursor forming step, the etching gas, Cl 2 and BCl 3 and O 2 , the total flow ratio of Cl 2 and BCl 3 in the etching gas is 91.5 to 96% by volume, and the temperature of the main magnetic pole layer is 180 to 200 ° C. This is a method of manufacturing a thin film magnetic head.
また本発明は、記録媒体におけるトラック幅を規定する主磁極をギャップ層上に有し、前記主磁極におけるエアベアリング面側の露出面がテーパ形状をなす記録ヘッド部を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記ギャップ層上に、前記主磁極を形成するための主磁極層を形成する主磁極層形成工程と、前記主磁極層の上にマスクを形成するマスク形成工程と、前記主磁極層のうち前記マスクが形成されていない部分を、エッチングガスを流入してエッチングすることにより主磁極前駆体を形成する主磁極前駆体形成工程と、前記主磁極前駆体の側壁部を除去して前記主磁極を形成する主磁極形成工程とを含み、前記主磁極層形成工程において、前記主磁極層を、40at%以下のCoを含むFeCo、又はFeCoZrOからなる複数の層と前記複数の層の間に設けられRuからなる層とを含む多層膜で構成し、前記主磁極前駆体形成工程において、前記エッチングガスを、Cl2とBCl3とO2との混合ガスとし、前記エッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率を91.5〜94体積%とし、且つ前記主磁極層の温度を180〜250℃とすることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法である。 Also, the present invention provides a thin film magnetic head having a recording head portion having a main magnetic pole defining a track width in a recording medium on a gap layer, and an exposed surface on the air bearing surface side of the main magnetic pole having a tapered shape. In the method, a main magnetic pole layer forming step for forming a main magnetic pole layer for forming the main magnetic pole on the gap layer, a mask forming step for forming a mask on the main magnetic pole layer, and the main magnetic pole layer A main magnetic pole precursor forming step of forming a main magnetic pole precursor by etching an inflow of an etching gas into a portion where the mask is not formed, and removing a side wall portion of the main magnetic pole precursor A main magnetic pole forming step of forming a main magnetic pole, and in the main magnetic pole layer forming step, the main magnetic pole layer is formed of a composite made of FeCo containing Fe of 40 at% or less or FeCoZrO. Mixing of the layers and the provided between the plurality of layers constitute a multilayer film comprising a layer comprising the Ru, in the main magnetic pole precursor forming step, the etching gas, Cl 2 and BCl 3 and O 2 A thin film magnetic head comprising: a gas, a total flow rate ratio of Cl 2 and BCl 3 in the etching gas of 91.5 to 94% by volume, and a temperature of the main magnetic pole layer of 180 to 250 ° C. It is a manufacturing method.
これらの薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、主磁極層のうちマスクが形成されていない部分に対し、エッチングガスを流入してエッチングする際に、主磁極前駆体をギャップ層表面に対して略垂直に形成することができる。このため、主磁極前駆体の側壁部を除去する場合に、所望の形状の主磁極を得ることができる。 According to these thin film magnetic head manufacturing methods, when the etching gas is flown into the portion of the main magnetic pole layer where the mask is not formed, the main magnetic pole precursor is substantially removed from the gap layer surface. It can be formed vertically. For this reason, when the side wall portion of the main magnetic pole precursor is removed, a main magnetic pole having a desired shape can be obtained.
上記薄膜磁気ヘッドの製造方法は、主磁極前駆体形成工程において、エッチングを2段階のバイアス電力を印加して行い、前段のバイアス電力を後段のバイアス電力よりも高くすることが好ましい。この場合、主磁極層のうちマスクが形成されていない部分を、速く且つ適切にエッチングすることができる。従って、主磁極を短時間に且つ所望の形状に形成することができる。 In the method of manufacturing the thin film magnetic head, in the main magnetic pole precursor forming step, it is preferable that etching is performed by applying two stages of bias power so that the bias power at the previous stage is higher than the bias power at the subsequent stage. In this case, the portion of the main magnetic pole layer where the mask is not formed can be etched quickly and appropriately. Therefore, the main magnetic pole can be formed in a desired shape in a short time.
本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、所望の形状の主磁極を得ることができ、記録動作時において、記録対象のトラックに隣接するトラックが上書きされてしまうサイドイレーズの発生を抑制することが可能な薄膜磁気ヘッドを得ることができる。 According to the method of manufacturing a thin film magnetic head of the present invention, a main pole having a desired shape can be obtained, and occurrence of side erasure that a track adjacent to a recording target track is overwritten during a recording operation is suppressed. It is possible to obtain a thin film magnetic head that can be used.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、全図中、同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings, the same or equivalent components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1実施形態)
まず本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の好適な実施形態により得られる薄膜磁気ヘッドについて図1を参照して説明する。図1の(a)は薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面と平行な面に沿った断面図を示し、(b)は薄膜磁気ヘッドの断面図であり、エアベアリング面に直交し且つ主磁極を横切る面に沿った断面図を示している。
(First embodiment)
First, a thin film magnetic head obtained by a preferred embodiment of a method of manufacturing a thin film magnetic head according to the present invention will be described with reference to FIG. 1A is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the air bearing surface of the thin film magnetic head, and FIG. 1B is a cross sectional view of the thin film magnetic head, which is orthogonal to the air bearing surface and crosses the main pole. A cross-sectional view along the plane is shown.
図1に示すように、薄膜磁気ヘッド100は、アルティック(Al2O3・TiC)等からなる基板1に、下地層2、再生ヘッド部100A、非磁性層3、記録ヘッド部100B、オーバーコート層4がこの順に積層されている。
As shown in FIG. 1, a thin film
再生ヘッド部100Aは、NiFe等の磁性材料からなる下部シールド層5と、例えばNiFe等の磁性材料からなる上部シールド層6と、下部シールド層5と上部シールド層6との間に挟まれるGMR素子7と、下部シールド層5と上部シールド層6との間に挟まれ且つGMR素子7が埋設される絶縁層8とを備えている。このため、GMR素子7は、下部シールド層5と上部シールド層6とによって磁気的にシールドされる。GMR素子7は、記録媒体に記録された磁気情報を読み出すものであり、エアベアリング面S側で絶縁層8中に埋設されている。なお、下部シールド層5は例えば厚さ約1μm〜約3μmで形成され、上部シールド層6は、例えば厚さ約1.0μm〜約4.0μmで形成されている。
The reproducing
記録ヘッド部100Bは、下部ギャップ層9と、下部ギャップ層9の上に形成される主磁極10と、主磁極10が埋め込まれる埋込み層11と、埋込み層11の上に形成され、主磁極10のエアベアリング面S側の端部と反対の端部側に開口12aを有する上部ギャップ層12と、上部ギャップ層12上に設けられ開口12aの周りに巻回される薄膜コイル13と、開口12aを通して主磁極10に連結され、エアベアリング面S側まで延びるライトシールド14と、を主として備えている。従って、薄膜コイル13に電流を流すと、主磁極10から磁束が発生し、この磁束は、エアベアリング面Sから放出された後、ライトシールド14を通って再び主磁極10に戻る。
The
ライトシールド14と上部ギャップ層12との間には、薄膜磁気ヘッド100のエアベアリング面S側にギャップ層15が設けられている。ギャップ層15のエアベアリング面Sから離れる方向に沿った長さは、主磁極10のポール部の長さと同一であり、主磁極10のスリートハイトを決定している。ギャップ層15のエアベアリング面Sと反対側では、薄膜コイル13を覆うギャップ層16と、レジスト17とが薄膜コイル13側から順次積層されている。また下部ギャップ層9には開口9aが形成されており、開口9aに補助磁極18が埋め込まれている。
A
図2は、主磁極10を示す断面図である。図2に示すように、主磁極10はテーパ形状をなしている。即ち、主磁極10においては、下部ギャップ層9側の幅W1が、上部ギャップ層12側の幅W2よりも小さくなっており、主磁極10の厚さ方向に沿って幅が連続的に変化している。言い換えると、主磁極10の側壁面が、下部ギャップ層9の表面9aに対して傾斜している。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main
そして、主磁極10は、FeCoからなる複数のFeCo層10bと、FeCo10b層の間に設けられるRu層10aとで構成されて多層構造を有している。例えば図2では、主磁極10は、Ru層10aと、FeCo層10bとが交互に4層ずつ積層されている。ここで、FeCoは、40at%以下のCoを含むものであり、Ru層10aはRuからなるものである。
The main
FeCo層10bの厚さは、好ましくは80nm以下であり、より好ましくは40nmである。またRu層10aの厚さは好ましくは0.8nm以下であり、より好ましくは0.4nmである。FeCo層10bの厚さが80nmを超えると、80nm以下の場合と比べて側壁面が傾斜した形状となる傾向があり、Ru層10aの厚さが0.8nmを超えると、0.8nm以下の場合と比べて、サイドエッチングが発生する傾向がある。
The thickness of the
尚、下地層2は、例えばアルミナ(Al2O3)等の絶縁材料からなり、厚さ約1μm〜約10μmで形成されている。非磁性層3は、上部シールド層6の上に、例えば厚さ3〜4μmで形成されている。またオーバーコート層4は、例えばアルミナ(Al2O3)等の絶縁材料からなり、厚さ約20μm〜約30μmで形成されている。
The
上記薄膜磁気ヘッド100によれば、記録動作を行ったときに、記録対象のトラックに隣接するトラックが上書きされるサイドイレーズの発生が十分に抑制される。
According to the thin film
次に、上記薄膜磁気ヘッド100の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the thin film
まず図3に示すように、基板1上に下地層2、下部シールド層5、絶縁層8、上部シールド層6を順次形成する。このとき、絶縁層8は、エアベアリング面S側でGMR素子7が埋設されるように形成する。こうして再生ヘッド部100Aが得られる。
First, as shown in FIG. 3, the
次に、再生ヘッド部100Aの上に、非磁性層3を形成した後、下部ギャップ層9を形成する。続いて、下部ギャップ層9に開口9aを形成し、この開口9aに補助磁極18を埋め込む(図1の(b)参照)。
Next, after forming the
次に、下部ギャップ層9及び補助磁極18の上に主磁極層19を形成する(主磁極層形成工程)。この場合、スパッタ法やめっき法によって、FeCoからなる複数のFeCo層10bと、FeCo層10bの間に設けられるRu層10aとを交互に形成して、主磁極層19を形成する。例えば図4では、Ru層10aと、FeCo層10bとを交互に4層ずつ積層して主磁極層19を形成する。ここで、FeCoは、40at%以下のCoを含むものであり、Ru層10aはRuからなるものである。
Next, the main
次に、主磁極層19の上に、主磁極層19が反応性イオンエッチングされるときのマスクを形成するためにマスク層20を成膜する。マスク層20は、例えばアルミナで形成される。
Next, a
続いて、図5に示すように、マスク層20上に、NiFeなどからなる電極膜21を形成し、続いて、後述するマスク20aを形成するため、電極膜21上に、例えばNiFeからなるめっき膜22を形成する。このとき、めっき膜22は、主磁極10と同形状とする。
Subsequently, as shown in FIG. 5, an
次に、図6に示すように、めっき膜22をマスクとして、マスク層20に対してエッチングを行い、マスク20aを得る(マスク形成工程)。エッチングとしては、例えば反応性イオンエッチングが用いられる。
Next, as shown in FIG. 6, the
次に、主磁極層19のうちマスク20aが形成されていない部分に対してエッチングを行う(図7参照)。エッチングは、例えばRIEにより行う。ここで、RIE装置について図8を参照して簡単に説明する。
Next, etching is performed on a portion of the main
図8は、RIE装置30の基本構成を示す概略図である。図8に示すように、RIE装置30は、容器23内に、試料24を支持する下部電極25と、下部電極25に接触して設けられるヒータ26と、下部電極25に対向して配置される上部電極27とを備えている。上部電極27はガス供給管を兼ねており、上部電極27を通してエッチングガスが容器23内に流入されるようになっている。また上部電極27は接地されている。更に下部電極25には高周波電源28が接続され、下部電極25と上部電極27との間に高周波電力を印加することが可能となっている。なお、容器23には排気口23aが形成され、容器23内のガスを排出可能となっている。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a basic configuration of the
次に、上記RIE装置30を用いて主磁極層19をエッチングする方法について説明する。
Next, a method for etching the main
この場合、試料24は、主磁極層19上にマスク部20aが形成された状態の積層体である。この状態で、高周波電源28をオンにして上部電極27と下部電極25との間に高周波電力を印加する。一方、容器23内に上部電極27を通してエッチングガスを流入させる。エッチングガスとしては、Cl2ガスとBCl3ガスとO2ガスとの混合ガスが用いられる。他方、ヒータ26を作動させ、下部電極25を介して試料、即ち積層体を加熱する。このとき、上部電極27と下部電極25との間には活性種及びイオンが発生し、主磁極層19に対して物理的なエッチングが行われるだけでなく同時に化学的なエッチングも行われる。
In this case, the
ここで、エッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率を91.5〜96体積%とし、且つヒータ26の温度を180〜200℃とする。ここで、ヒータ26の温度と主磁極層19の温度は同じである。このようにすることで、主磁極前駆体31が形成される(主磁極前駆体形成工程)。このとき、主磁極前駆体31のサイドエッチングが十分に抑制され、且つ主磁極前駆体31を下部ギャップ層9の表面に対して略垂直に形成することができる。なお、合計流量比率とは、エッチングガスの全流量に占めるCl2およびBCl3の合計流量の比率のことを言う。
Here, the total flow rate ratio of Cl 2 and BCl 3 in the etching gas is 91.5 to 96% by volume, and the temperature of the
なお、主磁極前駆体31のサイドエッチングが十分に抑制され、且つ主磁極前駆体31を下部ギャップ層9の表面に対して略垂直に形成することができるという効果は、主磁極層19が多層膜である場合、即ち複数のFeCo層10bとFeCo層10bの間に設けられるRu層10aとを有することを前提とするものであり、主磁極層19が単層膜であると、形状がテーパ形状となる。また主磁極層19が異なる磁性材料からなる2層構成の膜である場合には、アンダーカットが発生する。具体的に述べると、主磁極層19が単層膜であったり、異なる磁性材料からなる2層構成の膜であったりする場合には、却ってサイドエッチングが発生したり、アンダーカットが発生したりする。
The effect that the side etching of the main
エッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率は、好ましくは94〜96体積%とする。このとき、主磁極層19の温度は、好ましくは180〜200℃とする。
The total flow ratio of Cl 2 and BCl 3 in the etching gas is preferably 94 to 96% by volume. At this time, the temperature of the main
なお、エッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率を91.5〜94体積%とする場合には、ヒータ26の温度、即ち主磁極層19の温度を180〜250℃としてもよい。この場合でも、主磁極前駆体31のサイドエッチングが十分に抑制され、且つ主磁極前駆体31を下部ギャップ層9の表面に対して略垂直に形成することができる。
When the total flow ratio of Cl 2 and BCl 3 in the etching gas is 91.5 to 94% by volume, the temperature of the
なお、エッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率、主磁極層19の温度が上記範囲を外れると、主磁極前駆体31にサイドエッチングが発生したり、アンダーカット、即ちマスク20a側の部分が過剰にエッチングされる事態が発生したりする。
If the total flow ratio of Cl 2 and BCl 3 in the etching gas and the temperature of the main
こうして主磁極前駆体31を得た後は、主磁極前駆体31の側壁部を、例えばイオンミリングによって除去し、主磁極10を得る(主磁極形成工程)。このとき、主磁極10のエアベアリング面S側の端面がテーパ形状をなすように主磁極前駆体31の側壁部を除去する。
After obtaining the main
次に、図9に示すように、例えばCVD法によって主磁極10が完全に埋まるまでAl2O3を堆積させ、Al2O3膜32を形成する。
Next, as shown in FIG. 9, Al 2 O 3 is deposited by CVD, for example, until the main
次に、図10に示すように、Al2O3膜32に対し、主磁極10が露出するようにCMP(Chemical Mechanical Polishing)により平坦化を行い、埋込み層11を形成する。
Next, as shown in FIG. 10, the Al 2 O 3 film 32 is planarized by CMP (Chemical Mechanical Polishing) so that the main
続いて、図11に示すように、埋込み層11上に上部ギャップ層12を積層する。続いて、主磁極10のエアベアリング面Sと反対の端部側に開口12aを形成する(図1の(b)参照)。
Subsequently, as shown in FIG. 11, the
次に、例えばめっき法によって、上部ギャップ層12上に薄膜コイル13を形成した後(図1の(b)参照)、同じくめっき法によって、エアベアリング面S側にギャップ層15を形成する。
Next, after forming the
そして、薄膜コイル13を覆うように絶縁層16を形成する(レジストを埋め込む)。
Then, an insulating
そして、ギャップ層15及びレジスト17上に電極膜(図示せず)を形成し、ライトシールド14を形成する。こうして記録ヘッド部100Bが得られる。
Then, an electrode film (not shown) is formed on the
続いて、ライトシールド14の上にオーバーコート層4を形成する。以上のようにして薄膜磁気ヘッド100が完成する。
Subsequently, the
本実施形態の薄膜磁気ヘッド100の製造方法によれば、主磁極前駆体31のサイドエッチングが十分に抑制され、且つ主磁極前駆体31を下部ギャップ層9の表面に対して略垂直に形成することができるので、所望の形状及びサイズの主磁極10を得ることができる。このため、記録動作時において、記録対象のトラックに隣接するトラックが上書きされてしまうサイドイレーズの発生を十分に抑制することが可能な薄膜磁気ヘッド100を得ることができる。
According to the method of manufacturing the thin film
なお、本実施形態においては、主磁極層19のエッチング時に高周波バイアス電力を印加しているが、エッチング時は、図12に示すように、この高周波バイアス電力を2段階に分けて行い、前段のバイアス電力を後段のバイアス電力よりも高くすることが好ましい。この場合、主磁極層19を、より速く且つより適切にエッチングすることができる。なお、図12において、縦軸はRF電力(W)を表し、横軸は時間を表す。
In the present embodiment, high frequency bias power is applied when the main
(第2実施形態)
次に、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法の第2実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the method for manufacturing a thin film magnetic head of the present invention will be described.
本実施形態の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、主磁極層19中のFeCo層10bをFeCoZrOからなるFeCoZrO層に代えること以外は、第1実施形態の薄膜磁気ヘッドの製造方法と同様である。
The manufacturing method of the thin film magnetic head of this embodiment is the same as the manufacturing method of the thin film magnetic head of the first embodiment, except that the
この場合でも、主磁極前駆体31のサイドエッチングが十分に抑制され、且つ主磁極前駆体31を下部ギャップ層9の表面に対して略垂直に形成することができるので、所望の形状及びサイズの主磁極10を得ることができる。このため、記録動作時において、記録対象のトラックに隣接するトラックが上書きされてしまうサイドイレーズの発生を十分に抑制することが可能な薄膜磁気ヘッドを得ることができる。
Even in this case, side etching of the main
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、主磁極前駆体31の側壁部を除去する際に、下部ギャップ層9の一部をエッチングしていないが、図13に示すように、下部ギャップ層9の一部をエッチングして、いわゆるトリム構造を形成してもよい。この場合、狭トラックの書き込み時に発生する磁束の広がりによる実効的な記録トラック幅の増加を防止することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, when the side wall portion of the main
以下、本発明の内容を、実施例及び比較例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although the content of the present invention will be described with reference to examples and comparative examples, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1〜8)
まず、アルティック(Al2O3・TiC)からなる基板に、スパッタリング法によって、アルミナ(Al2O3)からなる下地層を厚さ約1μmで形成した。
(Examples 1-8)
First, a base layer made of alumina (Al 2 O 3 ) was formed with a thickness of about 1 μm on a substrate made of Altic (Al 2 O 3 .TiC) by sputtering.
次に、下地層の上に、めっき法によって、NiFeからなる下部シールド層を形成した。 Next, a lower shield layer made of NiFe was formed on the base layer by plating.
次に、下部シールド層上に、スパッタリング法によってAl2O3からなる絶縁層を形成した。このとき、絶縁層は、エアベアリング面S側でGMR素子が埋設されるように形成した。 Next, an insulating layer made of Al 2 O 3 was formed on the lower shield layer by sputtering. At this time, the insulating layer was formed so that the GMR element was buried on the air bearing surface S side.
続いて、めっき法によってNiFeからなる上部シールド層を厚さ3.5μmで形成した。以上のようにして、再生ヘッド部を得た。 Subsequently, an upper shield layer made of NiFe was formed to a thickness of 3.5 μm by plating. As described above, a reproducing head portion was obtained.
次に、再生ヘッド部の上に、非磁性層を形成した後、アルミナからなる下部ギャップ層を形成した。続いて、下部ギャップ層に開口を形成し、この開口に補助磁極を埋め込んだ。 Next, after forming a nonmagnetic layer on the reproducing head, a lower gap layer made of alumina was formed. Subsequently, an opening was formed in the lower gap layer, and an auxiliary magnetic pole was embedded in this opening.
次に、下部ギャップ層及び補助磁極の上に主磁極層を形成した。この場合、スパッタ法によって、まず厚さ約0.2nmのRu層を形成した後、厚さ約40nmのFeCo層と、厚さ約0.8nmのRu層とを交互に8層ずつ形成して主磁極層を形成した。またFeCo層中のCoの含有率は約35at%とした。 Next, a main magnetic pole layer was formed on the lower gap layer and the auxiliary magnetic pole. In this case, a Ru layer having a thickness of about 0.2 nm is first formed by a sputtering method, and then an FeCo layer having a thickness of about 40 nm and a Ru layer having a thickness of about 0.8 nm are alternately formed by eight layers. A main magnetic pole layer was formed. The Co content in the FeCo layer was about 35 at%.
次に、主磁極層の上に厚さ約1300nmのアルミナからなるマスク層を形成した。続いて、マスク層上に、NiFeからなる電極膜を形成した後、電極膜上にNiFeからなるめっき膜を形成した。 Next, a mask layer made of alumina having a thickness of about 1300 nm was formed on the main magnetic pole layer. Subsequently, an electrode film made of NiFe was formed on the mask layer, and then a plating film made of NiFe was formed on the electrode film.
次に、めっき膜をマスクとして、アルミナ膜に対してRIE装置(日立製作所株式会社製、E541AW)を用いてマスク層に対して反応性イオンエッチングを行い、Al2O3マスクを得た。 Next, using the plating film as a mask, reactive ion etching was performed on the mask layer using an RIE apparatus (E541AW, manufactured by Hitachi, Ltd.) on the alumina film to obtain an Al 2 O 3 mask.
次に、Al2O3マスクをマスクとして主磁極層に対してRIEを行った。RIEは、上記RIE装置を用いて行った。高周波電源をオンにして上部電極と下部電極との間に高周波電力を約400W印加した。一方、容器内に上部電極を通してエッチングガスを流入させた。エッチングガスとしては、Cl2ガスとBCl3ガスとO2ガスとの混合ガスを用い、これらの流量比及びエッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率は、表1に示す通りとした。他方、ヒータを作動させ、下部電極を介して積層体を加熱し、ヒータを表1に示す温度とした。またこのとき、下部ギャップ層の一部を、イオンミリングによって除去してトリム構造を得た。
こうして主磁極前駆体を得た後は、主磁極前駆体の側壁部を、イオンミリングによって除去し、主磁極を得た。このとき、主磁極のエアベアリング面側の端面がテーパ形状をなすように主磁極前駆体の側壁部を除去した。 After obtaining the main magnetic pole precursor in this way, the side wall of the main magnetic pole precursor was removed by ion milling to obtain the main magnetic pole. At this time, the side wall portion of the main magnetic pole precursor was removed so that the end surface of the main magnetic pole on the air bearing surface side had a tapered shape.
次に、CVD法によって主磁極が完全に埋まるまでAl2O3を堆積させ、Al2O3膜を形成した。続いて、Al2O3膜に対し、主磁極が露出するようにCMPにより平坦化を行い、埋込み層を形成した。 Next, Al 2 O 3 was deposited by CVD until the main pole was completely filled to form an Al 2 O 3 film. Subsequently, the Al 2 O 3 film was planarized by CMP so that the main magnetic pole was exposed, and a buried layer was formed.
続いて、埋込み層上に上部ギャップ層を積層した。続いて、主磁極のエアベアリング面と反対の端部側に開口を形成した。次に、めっき法によって、上部ギャップ層上に薄膜コイルを形成した後、同じくめっき法によって、エアベアリング面側にギャップ層を形成した。 Subsequently, an upper gap layer was stacked on the buried layer. Subsequently, an opening was formed on the end side opposite to the air bearing surface of the main magnetic pole. Next, after forming a thin film coil on the upper gap layer by plating, a gap layer was formed on the air bearing surface side by the same plating method.
そして、薄膜コイルを覆うように絶縁層を形成し、続いて絶縁層の上にレジストを形成した。そして、ギャップ層及びレジスト上に電極膜を形成し、ライトシールドを形成して記録ヘッド部を得た。最後に、ライトシールドの上にオーバーコート層を形成して薄膜磁気ヘッドを得た。 Then, an insulating layer was formed so as to cover the thin film coil, and then a resist was formed on the insulating layer. Then, an electrode film was formed on the gap layer and the resist, and a write shield was formed to obtain a recording head part. Finally, an overcoat layer was formed on the write shield to obtain a thin film magnetic head.
(比較例1〜7)
ヒータ温度、Cl2ガスとBCl3ガスとO2ガスとの混合ガスの流量比及びエッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率を表1に示す値としたこと以外は実施例1〜8と同様にして薄膜磁気ヘッドを得た。
(Comparative Examples 1-7)
Except that the heater temperature, the flow rate ratio of the mixed gas of Cl 2 gas, BCl 3 gas and O 2 gas, and the total flow rate ratio of Cl 2 and BCl 3 in the etching gas were set to the values shown in Table 1, Examples 1 to In the same manner as in No. 8, a thin film magnetic head was obtained.
(実施例9〜14)
多層膜を構成するFeCo層に代えてFeCoZrO層を用い、且つヒータ温度、Cl2ガスとBCl3ガスとO2ガスとの混合ガスの流量比及びエッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率を表1に示す値としたこと以外は実施例1〜8と同様にして薄膜磁気ヘッドを得た。
(Examples 9 to 14)
An FeCoZrO layer is used instead of the FeCo layer constituting the multilayer film, and the heater temperature, the flow rate ratio of the mixed gas of Cl 2 gas, BCl 3 gas and O 2 gas, and the total flow rate of Cl 2 and BCl 3 in the etching gas A thin film magnetic head was obtained in the same manner as in Examples 1 to 8, except that the ratio was set to the value shown in Table 1.
(比較例8〜12)
多層膜を構成するFeCo層に代えてFeCoZrO層を用い、且つヒータ温度、Cl2ガスとBCl3ガスとO2ガスとの混合ガスの流量比及びエッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率を表1に示す値としたこと以外は実施例1〜8と同様にして薄膜磁気ヘッドを得た。
(Comparative Examples 8-12)
An FeCoZrO layer is used instead of the FeCo layer constituting the multilayer film, and the heater temperature, the flow rate ratio of the mixed gas of Cl 2 gas, BCl 3 gas and O 2 gas, and the total flow rate of Cl 2 and BCl 3 in the etching gas A thin film magnetic head was obtained in the same manner as in Examples 1 to 8, except that the ratio was set to the value shown in Table 1.
(比較例13)
多層膜に代えて、1つのFeCo層からなる単層膜を用い、且つヒータ温度、Cl2ガスとBCl3ガスとO2ガスとの混合ガスの流量比及びエッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率を表1に示す値としたこと以外は実施例1〜8と同様にして薄膜磁気ヘッドを得た。
(Comparative Example 13)
A single layer film made of one FeCo layer is used instead of the multilayer film, and the heater temperature, the flow rate ratio of the mixed gas of Cl 2 gas, BCl 3 gas and O 2 gas, and Cl 2 and BCl 3 in the etching gas are used. A thin film magnetic head was obtained in the same manner as in Examples 1 to 8, except that the total flow rate ratio was set to the values shown in Table 1.
(実施例15〜19及び比較例14〜15)
ヒータ温度、Cl2ガスとBCl3ガスとO2ガスとの混合ガスの流量比及びエッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率を表2に示す値としたこと以外は実施例1と同様にして薄膜磁気ヘッドを得た。
(Examples 15 to 19 and Comparative Examples 14 to 15)
Example 1 except that the heater temperature, the flow rate ratio of the mixed gas of Cl 2 gas, BCl 3 gas and O 2 gas, and the total flow rate ratio of Cl 2 and BCl 3 in the etching gas were set to the values shown in Table 2. Similarly, a thin film magnetic head was obtained.
上記のようにして得られた薄膜磁気ヘッドの製造途中で、主磁極層に対するエッチングで得られる主磁極前駆体の形状を、エアベアリング面側からSEM(Scanning Electron Microscope)を用いて観察した。実施例1,4,7,8,9,11,13,14の結果を図14及び表1に示し、実施例2,3,5,6,10,12の結果を図15及び表1に示す。また、比較例1〜12の結果を図16及び表1に示し、比較例13の結果を図17及び表1に示す。なお、図14、図15、図16及び表1において、主磁極前駆体のサイドエッチングを十分に抑制でき、且つ主磁極前駆体を下部ギャップ層表面に対して略垂直に形成することができた場合には「○」と表示し、中でも主磁極前駆体を下部ギャップ層表面に対してより垂直に近い形状に形成することができた場合には「◎」と表示した。また主磁極前駆体のサイドエッチングを十分に抑制できなかった場合は「×」と表示した。図14〜17及び表1に示される結果より、実施例1〜14に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、比較例1〜13に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法に比べて主磁極前駆体のサイドエッチングを十分に抑制でき、且つ主磁極前駆体を下部ギャップ層表面に対して略垂直に形成できることが分かった。特に比較例13に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、主磁極層に対し実施例1と同様の条件で単層膜をエッチングすると、主磁極前駆体の端面形状がテーパ形状ないしは台形状になることが確認された。 During the production of the thin film magnetic head obtained as described above, the shape of the main magnetic pole precursor obtained by etching the main magnetic pole layer was observed from the air bearing surface side using a SEM (Scanning Electron Microscope). The results of Examples 1, 4, 7, 8, 9, 11, 13, and 14 are shown in FIG. 14 and Table 1, and the results of Examples 2, 3, 5, 6, 10, and 12 are shown in FIG. Show. Moreover, the result of Comparative Examples 1-12 is shown in FIG. 16 and Table 1, and the result of Comparative Example 13 is shown in FIG. 14, 15, 16, and Table 1, side etching of the main magnetic pole precursor can be sufficiently suppressed, and the main magnetic pole precursor can be formed substantially perpendicular to the surface of the lower gap layer. In this case, “◯” was displayed, and in particular, “◎” was displayed when the main magnetic pole precursor could be formed in a shape closer to the lower gap layer surface. When the side etching of the main magnetic pole precursor could not be sufficiently suppressed, “x” was displayed. From the results shown in FIGS. 14 to 17 and Table 1, according to the method for manufacturing the thin film magnetic head according to Examples 1 to 14, the main magnetic pole precursor compared to the method for manufacturing the thin film magnetic head according to Comparative Examples 1 to 13 It was found that the side etching of the main magnetic pole precursor can be sufficiently suppressed and the main magnetic pole precursor can be formed substantially perpendicular to the surface of the lower gap layer. In particular, according to the method for manufacturing a thin-film magnetic head according to Comparative Example 13, when the single-layer film is etched on the main magnetic pole layer under the same conditions as in Example 1, the end surface shape of the main magnetic pole precursor is tapered or trapezoidal. It was confirmed that
また実施例15〜19及び比較例14〜15に係る薄膜磁気ヘッドについて、主磁極前駆体の端面形状を実施例1〜8と同様にして観察し、主磁極前駆体の側壁面と下部ギャップ層表面との間のテーパ角を測定した。結果を図18及び表2に示す。図18及び表2に示す結果より、多層膜が複数のFeCo層とこれらの間に設けられるRu層とを有する場合、FeCo中のCoの含有率が40at%以下では、多層膜の側壁と記録ギャップ層との間のテーパ角が略垂直となるのに対し、40at%を超えると、テーパ角が垂直から大きく遠ざかることが分かった。 For the thin film magnetic heads according to Examples 15 to 19 and Comparative Examples 14 to 15, the end face shape of the main magnetic pole precursor was observed in the same manner as in Examples 1 to 8, and the side wall surface and the lower gap layer of the main magnetic pole precursor were observed. The taper angle with the surface was measured. The results are shown in FIG. From the results shown in FIG. 18 and Table 2, when the multilayer film has a plurality of FeCo layers and a Ru layer provided between them, when the Co content in FeCo is 40 at% or less, the sidewalls of the multilayer film and the recording are recorded. It has been found that the taper angle between the gap layer and the gap layer is substantially vertical, but when it exceeds 40 at%, the taper angle is far from the vertical.
9…下部ギャップ層(ギャップ層)、10…主磁極、10a…Ru層、10b…FeCo層、19…主磁極層、31…主磁極前駆体、20a…マスク、100…薄膜磁気ヘッド、100B…記録ヘッド部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ギャップ層上に、前記主磁極を形成するための主磁極層を形成する主磁極層形成工程と、
前記主磁極層の上にマスクを形成するマスク形成工程と、
前記主磁極層のうち前記マスクが形成されていない部分を、エッチングガスを流入してエッチングすることにより主磁極前駆体を形成する主磁極前駆体形成工程と、
前記主磁極前駆体の側壁部を除去して前記主磁極を形成する主磁極形成工程とを含み、
前記主磁極層形成工程において、前記主磁極層を、40at%以下のCoを含むFeCo、又はFeCoZrOからなる複数の層と前記複数の層の間に設けられRuからなる層とを含む多層膜で構成し、
前記主磁極前駆体形成工程において、前記エッチングガスを、Cl2とBCl3とO2との混合ガスとし、前記エッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率を91.5〜96体積%とし、且つ前記主磁極層の温度を180〜200℃とすることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 In a manufacturing method of a thin film magnetic head having a main magnetic pole defining a track width in a recording medium on a gap layer, and a recording head portion in which an exposed surface on the air bearing surface side of the main magnetic pole has a tapered shape.
A main magnetic pole layer forming step for forming a main magnetic pole layer for forming the main magnetic pole on the gap layer;
Forming a mask on the main magnetic pole layer; and
A main magnetic pole precursor forming step for forming a main magnetic pole precursor by etching a portion of the main magnetic pole layer where the mask is not formed by flowing an etching gas; and
A main magnetic pole forming step of forming the main magnetic pole by removing a side wall portion of the main magnetic pole precursor,
In the main magnetic pole layer forming step, the main magnetic pole layer is a multilayer film including a plurality of layers made of FeCo containing 40 at% or less Co or FeCoZrO and a layer made of Ru provided between the plurality of layers. Configure
In the main magnetic pole precursor forming step, the etching gas is a mixed gas of Cl 2 , BCl 3 and O 2, and the total flow rate ratio of Cl 2 and BCl 3 in the etching gas is 91.5 to 96% by volume. And a temperature of the main magnetic pole layer is set to 180 to 200 ° C.
前記ギャップ層上に、前記主磁極を形成するための主磁極層を形成する主磁極層形成工程と、
前記主磁極層の上にマスクを形成するマスク形成工程と、
前記主磁極層のうち前記マスクが形成されていない部分を、エッチングガスを流入してエッチングすることにより主磁極前駆体を形成する主磁極前駆体形成工程と、
前記主磁極前駆体の側壁部を除去して前記主磁極を形成する主磁極形成工程とを含み、
前記主磁極層形成工程において、前記主磁極層を、40at%以下のCoを含むFeCo、又はFeCoZrOからなる複数の層と前記複数の層の間に設けられRuからなる層とを含む多層膜で構成し、
前記主磁極前駆体形成工程において、前記エッチングガスを、Cl2とBCl3とO2との混合ガスとし、前記エッチングガス中のCl2およびBCl3の合計流量比率を91.5〜94体積%とし、且つ前記主磁極層の温度を180〜250℃とすることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 In a manufacturing method of a thin film magnetic head having a main magnetic pole defining a track width in a recording medium on a gap layer, and a recording head portion in which an exposed surface on the air bearing surface side of the main magnetic pole has a tapered shape.
A main magnetic pole layer forming step for forming a main magnetic pole layer for forming the main magnetic pole on the gap layer;
Forming a mask on the main magnetic pole layer; and
A main magnetic pole precursor forming step for forming a main magnetic pole precursor by etching a portion of the main magnetic pole layer where the mask is not formed by flowing an etching gas; and
A main magnetic pole forming step of forming the main magnetic pole by removing a side wall portion of the main magnetic pole precursor,
In the main magnetic pole layer forming step, the main magnetic pole layer is a multilayer film including a plurality of layers made of FeCo containing 40 at% or less Co or FeCoZrO and a layer made of Ru provided between the plurality of layers. Configure
In the main magnetic pole precursor forming step, the etching gas is a mixed gas of Cl 2 , BCl 3 and O 2, and the total flow rate ratio of Cl 2 and BCl 3 in the etching gas is 91.5 to 94% by volume. And a temperature of the main magnetic pole layer is set to 180 to 250 ° C.
3. The thin film magnetic head according to claim 1, wherein in the main magnetic pole precursor forming step, the etching is performed by applying two stages of bias power so that the bias power of the previous stage is higher than the bias power of the subsequent stage. Method.
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