JP2006236454A - 磁気ヘッドおよび磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 上部磁極の形状のばらつきを防止し、記録密度を向上させ、信頼性の高い磁気ヘッドを提供する。
【解決手段】 ライトギャップ１１を挟んで下部先端磁極２０ａと上部先端磁極５０ａとが対置して形成され、下部磁極２０の後部側にコイル２２が配置された記録ヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、前記下部先端磁極２０ａには、前記コイル２２が配置される後部側の側面が傾斜面に形成されることによりアペックス部２０ｂが設けられ、前記下部先端磁極２０ａの後部側に、前記コイル２２を被覆する絶縁層２６が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は磁気ヘッドおよび磁気ヘッドの製造方法に関し、とくに磁気ヘッドにおける記録ヘッドの構成を特徴とする磁気ヘッドおよび磁気ヘッドの製造方法に関する。

図８(a)は、磁気ヘッドを構成する記録ヘッドの断面構成を示す。記録ヘッドは、ライトギャップ１０を挟んで下部磁極２０と上部磁極３０とを配置し、下部磁極２０と上部磁極３０との間に、記録電流を通流させるコイル２２を配置して構成される。図８でＡ線は磁気ヘッドスライダーの浮上面を示しており、この浮上面に下部先端磁極２０ａと上部先端磁極３０ａがライトギャップ１０を挟んで露出する。
図８(b)は、下部先端磁極２０ａと上部先端磁極３０ａを浮上面側から見た状態を示す。下部先端磁極２０ａおよび上部先端磁極３０ａは、磁界を集中させる目的と、媒体への高密度記録を可能にするため、細幅に形成される。

ところで、従来の磁気ヘッドでは、図８(a)に示すように、上部先端磁極３０ａの後部側の上部磁極３０を上方に湾曲させた形態としている。上部先端磁極３０ａに対して上部磁極３０の湾曲部分の立ち上がり角度をアペックス角（θ）という。このアペックス角度は記録ヘッドの記録特性に影響を与えるものであり、アペックス角度を制御して上部磁極を形成する方法が提案されている（たとえば、特許文献１〜３参照）。
特開７００−１８２２１６号公報 特開７０１−７６３２０号公報 特開７０２−１９７６１７号公報

記録ヘッドの製造工程では、下部磁極２０の先端側に下部先端磁極２０ａを若干盛り上がり形状となるように形成した後、下部先端磁極２０ａの表面にＳｉＯ₂をスパッタリングしてライトギャップ１０を形成し、次いで、下部先端磁極２０ａの後方のＳｉＯ₂層の上に絶縁材を用いてなだらかに立ち上がる形状に膨出部２４を形成し、これらの上に電解めっきにより上部磁極３０を形成する。

図８(b)に示すように、上部磁極３０の先端部は細幅の上部先端磁極３０ａとして形成されるから、めっきによって上部磁極３０を形成する際に、上部先端磁極３０ａとなる部位については、図９(a)に示すように、レジスト４０を露光および現像する際に端面形状が細幅の凹溝状になるように形成し、この凹溝内に上部先端磁極３０ａをめっき盛り上げして形成する。なお、上部磁極としてはNiFeなどの磁性材が用いられる。

ところが、実際にレジスト４０を露光および現像して上部先端磁極３０ａとなる部位をめっき盛り上げすると、図９(b)に示すように、レジスト４０に形成する凹溝の中間部分が若干膨らんだ形状になることがある。これは、上部先端磁極３０ａの後方で、上部磁極３０を形成する下地部分が湾曲面になっているため、レジスト４０を露光する際に照射光が下地面で斜め方向に散乱し、レジスト４０を現像した際に設計形状から若干ずれが生じることによる。図８(a)に、膨出部２４の上面で露光で使用する光が散乱される様子を示す。膨出部２４と下部先端磁極２０ａの境界部分では、湾曲面と湾曲面とが連続することから、上部磁極３０の下地面が屈曲する形状になり、レジスト４０の露光で使用する照射光は複雑に散乱される。

従来の磁気ヘッドにおいては、下部先端磁極２０ａと上部先端磁極３０ａの延出長（ライトギャップ深さ）が比較的長いことから、レジスト４０を露光する際における湾曲部分での光散乱が上部先端磁極３０ａの形状精度に問題となることはない。しかしながら、ライトギャップ深さが浅くなると、膨出部２４と下部先端磁極２０ａとの表面形状が上部先端磁極３０ａの形成精度に影響を与えるようになり、磁極形状がばらつくという原因になる。

そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、記録特性を向上させるために上部磁極に形成する湾曲部（アペックス角度を設けた部位）の影響によって上部磁極の形状がばらつくことを防止し、より高精度に磁極を形成することができ記録密度の向上および信頼性を向上させた磁気ヘッドおよびこの磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、ライトギャップを挟んで下部先端磁極と上部先端磁極とが対置して形成され、下部磁極の後部側にコイルが配置された記録ヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、前記下部先端磁極には、前記コイルが配置される後部側の側面が傾斜面に形成されることによりアペックス部が設けられ、前記下部先端磁極の後部側に、前記コイルを被覆する絶縁層が設けられていることを特徴とする。
また、前記下部先端磁極と前記絶縁層の上面が面一となる平坦面に形成され、ライトギャップ層を挟んで、平坦状に形成された上部磁極が設けられていることを特徴とする。
また、前記下部先端磁極の上面と前記絶縁層の上面とが研磨加工により、面一に加工されていることを特徴とする。

また、ライトギャップを挟んで下部先端磁極と上部先端磁極とが対置して形成され、下部磁極の後部側にコイルが配置された記録ヘッドを備える磁気ヘッドの製造方法において、下部磁極の露出面に、前記コイルが配置される後部側が傾斜面となるように前記下部先端磁極となる磁性材をスパッタリングする工程と、前記下部磁極の露出面に形成された磁性材と前記コイルの上面を面的に連続して絶縁材により被覆する工程と、前記磁性材の上面を部分的に露出させる平坦面に研磨するとともに、該磁性材の平坦面と面一に、前記コイルを被覆する前記絶縁材の上面を研磨して、前記コイルが配置される後部側がアペックス部に形成される前記下部先端磁極を形成するとともに前記コイルを被覆する絶縁層を形成する工程とを有することを特徴とする。

また、前記下部先端磁極と前記絶縁層を形成した後、ライトギャップ層を形成する工程と、ライトギャップ層の上面にレジストを被着し、上部磁極のパターンにしたがってレジストを露光および現像してレジストパターンを形成する工程と、磁性材をめっきにより盛り上げ形成して上部磁極および上部先端磁極を形成する工程とを有することを特徴とする。本実施形態の製造方法においては、下部先端磁極と絶縁層の上面が面一な平坦面に形成されていることから、上部磁極を形成するレジストパターンがきわめて高精度で形成することができ、磁気ヘッドの形成精度が向上するとともに、品質のばらつきのない磁気ヘッドを得ることが可能になる。

また、前記下部先端磁極となる磁性材をスパッタリングする工程として、前記基板に、前記コイルが配置された側を被覆して前記下部磁極を露出させ、該下部磁極の前記コイルが配置される側の側面に庇状の突出部が形成されるようにレジストを形成し、該レジストの露出部および前記下部磁極の露出面に磁性材をスパッタリングし、リフトオフにより、前記下部磁極上にのみ磁性材を残して、前記レジストおよびレジストに付着する磁性材を除去することを特徴とする。
また、前記磁性材の上面を部分的に露出させる平坦面に研磨するとともに、該磁性材の平坦面と面一に、前記絶縁層の上面を研磨する加工として、ＣＭＰ加工を施すことを特徴とする。

本発明に係る磁気ヘッドおよび磁気ヘッドの製造方法によれば、下部先端磁極自体にアペックス部が設けられることから、上部磁極および上部先端磁極をきわめて高精度に、ばらつきを抑えて形成することが可能となる。これによって、磁気ヘッドの記録密度をさらに向上させ、さらに信頼性の高い磁気ヘッドを提供することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面とともに詳細に説明する。
図１は、本発明に係る磁気ヘッドの一実施形態の構成を示す断面図である。
本実施形態の磁気ヘッドにおいて特徴的な構成は、下部磁極２０の先端に形成された下部先端磁極２０ａの上部先端磁極５０ａに対向する面と、下部磁極２０の後部側に配置されたコイル２２の上層に形成されている絶縁層２６の上部磁極５０に対向する面とが、面一に形成されていること、および下部先端磁極２０ａの後部に、上部磁極５０の面方向と角度θをなすアペックス部２０ｂが形成されている点である。

下部先端磁極２０ａの上面とコイル２２の上層に形成される絶縁層２６の上面とが面一に形成されていることにより、ライトギャップ層１１は平坦面に形成され、ライトギャップ層１１に形成される上部磁極５０も平坦面状に形成される。
従来の磁気ヘッドにおいては、図８に示すように、上部磁極３０は上部先端磁極３０ａの後方から、アペックス角度θで立ち上がるように湾曲形状に形成されている。これに対して、本実施形態の磁気ヘッドにおいては、上部磁極５０が上部先端磁極５０ａから上部磁極５０の全領域にわたって完全に平坦状に形成される。

また、下部先端磁極２０ａの後部に形成されるアペックス部２０ｂは、下部先端磁極２０ａの後部側（コイル２２が配置される側）の側面を傾斜面に形成してなるものであり、下部先端磁極２０ａの側面に形成された傾斜面は上部磁極５０の面方向と角度θをもって交差するように設けられている。
このように下部先端磁極２０ａの後側面を傾斜面として、下部先端磁極２０ａ自体にアペックス部２０ｂを形成したことにより、上部磁極５０については平坦面状に形成するだけで、従来の磁気ヘッドにおいて上部磁極３０をアペックス角度θで立ち上げ形状に湾曲させた形状とすることにより、記録ヘッド端において磁束を集束させ、高密度記録を可能にすることと同様の作用を生じさせることが可能となる。

なお、本実施形態の磁気ヘッドにおいては、下部磁極２０の後部側にコイル２２を２層構造に形成して配置している。コイル２２の層間はアルミナによる絶縁層２３によって電気的に絶縁され、隣接するコイル２２間はレジストによって電気的に絶縁されている。
また、下部磁極２０の下層には上部シールド層２９ａと、ＭＲ素子２８が形成されている素子形成層を挟んで下部シールド層２９ａが形成されている。

図２〜７は、図１に示す磁気ヘッドの製造方法を示す。以下、上記磁気ヘッドの製造方法について説明する。
図２は、AlTiCからなる基板上に磁性層からなる下部シールド層２９を形成し、成膜工程によりＭＲヘッド２８を形成した後、下部磁極２０およびコイル２２を形成した状態を示す。下部磁極２０はNiFe等の磁性材からなるもので、基板上にレジストパターンを形成し、電解めっきにより、所定の厚さに盛り上げて形成する。コイル２２は、アルミナからなる絶縁層２３により層間を電気的に接続するとともに、コイルパターンにしたがってレジストをパターニングし、電解銅めっきにより導体部を盛り上げて形成する。

図３は、下部磁極２０の表面（厚さ方向）に下部先端磁極２０ａを形成するため、基板の表面をレジスト６０により被覆し、レジスト６０を露光および現像して下部磁極２０の表面を露出させた状態を示す。なお、レジスト６０を露光および現像する際には、図のように、コイル２２が配置された側を被覆して下部磁極２０を露出させ、下部磁極２０の後部側（コイル２２が配置される側）に位置するレジスト６０の側面に突出部６０ａが形成されるようにする。突出部６０ａは、スパッタリングによって下部先端磁極２０ａを形成する際に、下部先端磁極２０ａの後側面が傾斜面となるようにするために設けるものである。突出部６０ａは、レジスト６０と下部磁極２０との接触位置で、レジスト６０が後方にくい込んだ形状、いいかえれば突出部６０ａが庇形状に突出するように形成される。露光して現像した際に、庇形状が形成されるレジスト材を使用することで、突出部６０ａを形成することができる。

図４は、下部磁極２０等が形成された基板の表面にレジスト６０がパターニングされて形成された状態で、基板の表面に下部先端磁極２０ａとなる磁性材７０たとえばNiFeをスパッタリングした状態を示す。磁性材７０はレジスト６０の上面および側面および下部磁極２０の露出面に堆積するようにして付着する。
レジスト６０の側面に突出部６０ａが形成されていることにより、下部磁極２０の露出面に堆積する磁性材７０は、下部磁極２０の後部側では堆積厚さが薄く、浮上面側で厚くなる。これによって、下部磁極２０の露出面には、後部側がなだらかな斜面状に磁性材７０が堆積する。

下部磁極２０に磁性材７０をスパッタリングした後、レジスト６０を除去することにより、レジスト６０およびレジスト６０の外面に被着されていた磁性材７０がレジスト６０とともに除去され、基板上では、下部磁極２０の露出面にのみ磁性材７０が付着して残る（リフトオフ工程）。
図５は、リフトオフ工程後、磁性材７０の表面をレジスト６１により被覆し、基板の表面に、アルミナをスパッタリングしてアルミナ層７２を形成した状態を示す。アルミナ層７２は、コイル２２の上面と盛り上がり形状に形成された磁性材７０の表面とが面的に連続するように被覆厚さを設定する。

図６は、次に、アルミナ層７２が形成された基板の表面にＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing)加工を施し、磁性材７０の上面を部分的に露出させるとともに、コイル２２を被覆するアルミナ層７２の上面を平坦面に研磨した状態を示す。
磁性材７０の上面を部分的に露出させるように研磨することにより、上面が平坦面に形成され、後部側（コイル２２が配置される側）の側面が傾斜面となる下部先端磁極２０ａが形成される。磁性材７０は後部側がなだらかな傾斜面に形成されているから、ＣＭＰ加工によって残す磁性材７０の厚さを制御することによって、下部先端磁極２０ａの後側面の傾斜角度（アペックス角度θ）を制御することができる。

ＣＭＰ加工によれば、磁性材７０とアルミナ層７２が同時に研磨され、磁性材７０を研磨して形成される下部先端磁極２０ａの上面（露出面）と、アルミナ層７２を研磨して形成される絶縁層２６の上面は完全に面一な平坦面として形成される。
なお、絶縁層２６の厚さは、３０００オングストローム以上、アペックス角度θは２０°〜４５°程度に設定する。
また、本実施形態ではアルミナを用いて絶縁層２６を形成したが、アルミナのかわりにシリカ等の他の絶縁材を使用することもできる。また、磁性材７０とアルミナ層７２を研磨加工する際にＣＭＰ加工によらず、他の研磨加工方法を利用することもできる。

図７は、次に、平坦面に形成された下部先端磁極２０ａと絶縁層２６の表面にライトギャップ層１１としてＳｉＯ₂をスパッタリングした後、めっきにより上部磁極５０を形成した状態を示す。ライトギャップ層１１としてアルミナ以外の絶縁材を使用することもできる。
前述したように、上部磁極５０を形成する際には、基板表面にレジスト６２を被着し、レジスト６２を露光および現像して上部磁極５０の先端部については、細幅の凹溝を形成し、凹溝内にNiFe等の磁性材をめっきにより盛り上げて形成する。従来の磁気ヘッドの製造工程では、図９に示すように、レジスト４０を被着形成する下地面が湾曲面となっていることから、レジスト４０に形成する凹溝の形状が規定形状からずれてしまうという問題があったのに対して、本実施形態の製造方法では、レジスト６２の下地となる下部先端磁極２０ａと絶縁層２６の上面が完全な平坦面に形成されるから、レジスト６２を露光する際に下地面で照射光が斜め方向へ散乱したりすることが防止でき、レジスト６２に形成する凹溝を高精度に形成することが可能となる。

こうして、本実施形態の磁気ヘッドの製造方法によれば、上部磁極５０に形成する上部先端磁極５０ａを従来の磁気ヘッドにくらべて高精度に、かつばらつきを極力抑えた形状に形成することが可能になる。実際に本実施形態の磁気ヘッドの製造方法によれば、従来の磁気ヘッドの製造方法による場合のライトコア幅のばらつきが０．３０μｍ程度であったものが、０．１５μｍ程度に減少させることができ、製造歩留まりについても１０％程度向上させることが可能となった。

本実施形態の磁気ヘッドは、上部先端磁極５０ａの端面形状を高精度に形成できること、下部先端磁極２０ａについては上面が平坦面に形成され平坦部分の厚さが均等厚に形成されているから、ライトギャップ深さを浅くしても上部先端磁極５０ａや下部先端磁極２０ａの形状が変動せず、ライトギャップ深さをより浅く形成する場合でも、磁気ヘッドの形成精度が低下することがないという利点もある。
こうして、本発明に係る磁気ヘッドおよび磁気ヘッドの製造方法によれば、より高密度記録が可能でかつ信頼性の高い磁気ヘッドを容易に得ることが可能になる。

本発明に係る磁気ヘッドの構成を示す断面図である。 磁気ヘッドの製造工程を示す断面図である。 磁気ヘッドの製造工程を示す断面図である。 磁気ヘッドの製造工程を示す断面図である。 磁気ヘッドの製造工程を示す断面図である。 磁気ヘッドの製造工程を示す断面図である。 磁気ヘッドの製造工程を示す断面図である。 従来の磁気ヘッドの構成を示す断面図(a)および端面図(b)である。 上部先端磁極を形成する方法を示す説明図である。

符号の説明

１０ ライトギャップ
１１ ライトギャップ層
２０ 下部磁極
２０ａ 下部先端磁極
２０ｂ アペックス部
２２ コイル
２３ 絶縁層
２４ 膨出部
２６ 絶縁層
３０、５０ 上部磁極
３０ａ、５０ａ 上部先端磁極
４０、６０、６２ レジスト
５０ 上部磁極
６０ａ 突出部
７０ 磁性材
７２ アルミナ層

Claims (7)

1. ライトギャップを挟んで下部先端磁極と上部先端磁極とが対置して形成され、下部磁極の後部側にコイルが配置された記録ヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、
   前記下部先端磁極には、前記コイルが配置される後部側の側面が傾斜面に形成されることによりアペックス部が設けられ、
   前記下部先端磁極の後部側に、前記コイルを被覆する絶縁層が設けられていることを特徴とする磁気ヘッド。
2. 前記下部先端磁極と前記絶縁層の上面が面一となる平坦面に形成され、
   ライトギャップ層を挟んで、平坦状に形成された上部磁極が設けられていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
3. 前記下部先端磁極の上面と前記絶縁層の上面とが研磨加工により、面一に加工されていることを特徴とする請求項２記載の磁気ヘッド。
4. ライトギャップを挟んで下部先端磁極と上部先端磁極とが対置して形成され、下部磁極の後部側にコイルが配置された記録ヘッドを備える磁気ヘッドの製造方法において、
   下部磁極の露出面に、前記コイルが配置される後部側が傾斜面となるように前記下部先端磁極となる磁性材をスパッタリングする工程と、
   前記下部磁極の露出面に形成された磁性材と前記コイルの上面を面的に連続して絶縁材により被覆する工程と、
   前記磁性材の上面を部分的に露出させる平坦面に研磨するとともに、該磁性材の平坦面と面一に、前記コイルを被覆する前記絶縁材の上面を研磨して、前記コイルが配置される後部側がアペックス部に形成される前記下部先端磁極を形成するとともに前記コイルを被覆する絶縁層を形成する工程と
   を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
5. 前記下部先端磁極と前記絶縁層を形成した後、
   ライトギャップ層を形成する工程と、
   ライトギャップ層の上面にレジストを被着し、上部磁極のパターンにしたがってレジストを露光および現像してレジストパターンを形成する工程と、
   磁性材をめっきにより盛り上げ形成して上部磁極および上部先端磁極を形成する工程とを有することを特徴とする請求項４記載の磁気ヘッドの製造方法。
6. 前記下部先端磁極となる磁性材をスパッタリングする工程として、
   前記基板に、前記コイルが配置された側を被覆して前記下部磁極を露出させ、該下部磁極の前記コイルが配置される側の側面に庇状の突出部が形成されるようにレジストを形成し、
   該レジストの露出部および前記下部磁極の露出面に磁性材をスパッタリングし、
   リフトオフにより、前記下部磁極上にのみ磁性材を残して、前記レジストおよびレジストに付着する磁性材を除去することを特徴とする請求項４記載の磁気ヘッドの製造方法。
7. 前記磁性材の上面を部分的に露出させる平坦面に研磨するとともに、該磁性材の平坦面と面一に、前記絶縁層の上面を研磨する加工として、ＣＭＰ加工を施すことを特徴とする請求項４記載の磁気ヘッドの製造方法。

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