JP2007128581A

JP2007128581A - 磁気ヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JP2007128581A
Application number: JP2005318943A
Authority: JP
Inventors: Yoji Maruyama; 洋治丸山; Tadayuki Iwakura; 忠幸岩倉; Ichiro Otake; 一郎大嶽; Masabumi Mochizuki; 正文望月
Original assignee: Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-05-24
Also published as: US8437102B2; US20070146929A1

Abstract

【課題】大容量の磁気ディスク装置を実現すべく、垂直記録方式で、磁界勾配が急峻化した、狭トラック幅で量産性に優れた磁気ヘッドを提供する。
【解決手段】主磁極２２に複数のフレアを有する磁気ヘッドにおいて、浮上面９８に接近するフレアの両側に非磁性膜２５を介して主磁極２２に接近する軟磁性膜１４、１５の後端位置を共通のパターンで、決定する構造（サイドシールドをフレアに整合させて形成する）にて生じる磁界強度不足に付随した問題を総合的に解決出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は垂直磁気記録方式を用いた磁気ディスク装置用の磁気ヘッドに係り、特に媒体面に高密度の磁気情報を記録するに好適な記録用磁気ヘッド構造及びその製造方法に関する。

情報機器の記憶（記録）装置には、主に半導体メモリと磁性体メモリが用いられる。アクセス時間の観点から内部記憶装置に半導体メモリが用いられ、大容量かつ不揮発性の観点から外部記憶装置に磁気ディスク装置が用いられる。記憶容量は磁気ディスク装置の性能を表す重要な指標であり、近年の情報社会の発展に伴い大容量かつ小型の磁気ディスクが市場から要求されている。この要求に好適な記録方式に垂直記録方式がある。この方式は高密度化が可能であるため従来の長手記録方式に代わって主流になると考えられている。
特許文献１には主磁極の上方部から両側部にかけて形成された一体的なシールド層７７及び、その上にヨーク部と接続される補助磁極３４が開示されている。補助磁極３４、ヨーク部３１、主磁極３０により磁路が形成されている。主磁極３０にはフレアが一つ形成されている。シールド層７７はレジスト層R2により厚みが定まる。

特許文献２には主磁極の幅をトレーリング側に広く、リーディング側に狭い形状とし、トレーリングサイドシールドを設けた垂直記録用磁気ヘッドが記載されている。主磁極にはフレアが一つ形成され、トレーリングサイドシールドの厚みはレジストフレームパターン２３により制御される。主磁極のフレアポイントにトレーリングシールドが近いと、磁界がフレア部分よりトレーリングシールドに漏洩してしまうため、トレーリングシールドの厚みはスローハイト以下にすることが必要であると記載されている。

特許文献３には主磁極薄膜をその膜厚ニ方向に挟むように配置した導体コイルを有し、主磁極薄膜と導体コイルの全体を磁気シールドとしても働く軟磁性薄膜で囲んだ磁気記録ヘッドが開示されている。

特許文献４には主磁極を挟みこむように主磁極の両側に起磁力の異なる励磁コイルを設け、主磁極を励起する起磁力を非対称とすることにより、記録磁界強度を劣化させずに、裏打ち層内の磁束密度を低減させる構成が開示されている。

特開２００５−９２９２９号公報特開２００５−１９０５１８号公報特開２００１−２５０２０４号公報特開２００４−１６４７８３号公報

発明者らの検討の結果、以下の課題があることが判明した。垂直記録方式の記録媒体の磁化方向は媒体面に対して垂直方向となるため、隣り合う磁区との間に作用する反磁界の影響が長手記録方式に比べ小さい。このため、高密度磁気情報を媒体に記録することが出来、大容量の磁気ディスクを構成することが可能であるが、実現するためには、主磁極に接近して設ける軟磁性膜（磁界勾配を急峻化する目的のシールド）の奥行き方向の長さを短く、かつ高精度で制御する必要がある。強磁界を発生させるため主磁極のフレアーポイントも高精度で制御する必要がある。さらに、主磁極の両側に接する軟磁性膜の奥行き方向の長さが長いと記録磁界が大幅に低下してしまうため、目的とする磁界勾配の急峻化を達成するためには、これら部材の形成精度（膜厚、奥行き方向の長さ）を高精度に制御する必要がある。具体的には、主磁極に接近して設ける軟磁性膜（磁界勾配を急峻化する目的のシールド）の奥行き方向の長さ及び主磁極のフレアポイントは５０〜２００nmと小さく、かつ製造誤差は±10nm程度と非常高い精度が要求されている。特許文献１ではレジストで補助磁極の厚みを制御しているが、位置合わせが実際には困難である。このため、市販されている半導体製造装置にて垂直ヘッドを製造した場合、製造歩留まりが低く安価なヘッドを大量に製造することはできなかった。

また、強い記録磁界を発生させるためには2層のコイルを主磁極の両側に配置する技術が有効である。その際にも、主磁極に接近して設ける軟磁性膜の奥行き方向の長さと主磁極のフレアポイントの位置を制御することが必要となる。2層のコイルを主磁極の両側に配置する構成では、熱引きさせることも重要となるため、コイルの形状も考慮しなければならない。

本発明の目的は、大容量で高速記録が可能な磁気ディスク装置を実現すべく、狭トラック幅で量産性に優れた磁気ヘッドを提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

第1と第2フレアを具備する主磁極と、副磁極と、主磁極が形成された層と副磁極が形成された層との間に形成された第1コイル導体と、主磁極の側面に第1非磁性膜を介して設けられた第1磁性膜とを有する磁気ヘッドにおいて、浮上面と前記第1フレアとの間の第1間隔は、浮上面と前記第２フレアとの間の第2間隔より大きく、第２フレアに沿って第1非磁性膜が形成される。
製造方法として、第１磁性膜を堆積し、第１磁性膜の上に第１非磁性膜を形成し、浮上面より後退する領域において、第１非磁性膜の上にレジストを形成する。そのレジストをマスクとして、第１磁性膜のトラック幅方向の幅を狭めるようにミーリングし、第２非磁性膜とその上に第２磁性膜を堆積する。平坦化加工を行い、第２磁性膜及び第２非磁性膜の一部を除去しその後、第１コイル導体及び第１コイル導体を覆う第１絶縁膜を形成する。第１絶縁膜及び第１非磁性膜の上に第３磁性膜を形成する工程を有する。

また、別の実施形態として主磁極の膜厚方向の両側にコイル導体を設け、主磁極の下形成されたコイル導体の膜厚を主磁極の上に形成されたコイル導体の膜厚よりも小さくする。

主磁極の側面に自己整合的にサイドシールドを設けることにより、記録磁界に最も影響するフレアーポイント位置と軟磁性膜の奥行き方向の長さを同時に設定（同一プロセスにて）することが可能となる。従って、プロセス尤度の高い磁気ヘッドを実現でき、製造歩留まりを高めることができる。
また、主磁極を挟んで上下にコイル導体を設けた形態において、コイル導体の形状を上層と下層で変えることにより、熱引きをよくすることが可能となる。

図２に垂直記録方式を用いた磁気ディスク装置の基本構成を示す。図２の上部にある図は、装置の平面図、下部にある図は断面図である。記録媒体２（実際には複数の媒体２-１〜２-４が存在する）は、モータ３に直結されており、情報の入出力時に回転する機能を有する。磁気ヘッド１は、アーム７を介してロータリアクチュエータ４に支持される。サスペンション８は、磁気ヘッド１を記録媒体２上に所定の力で保持する機能を有する。再生信号の処理及び情報の入出力には、信号処理回路及び記録再生用の回路６が必要であり、装置本体に取り付けられている。垂直磁気記録方式にて得られる再生波形（時間軸に対する再生信号の振幅変化）は長手記録方式で見られるローレンツ型波形と異なり、台形波となるため、信号処理回路、波形等価回路は面内磁気記録方式のものと異なっている。
垂直記録方式は記録面に対して垂直方向に磁化の容易軸を有する媒体を用いる。磁気ディスク装置の記録媒体２には、ガラスないしはAl基板が用いられる。その基板上に記録層を形成する磁性薄膜が成膜されている。主磁極からの記録磁界は記録媒体に作用し、記録層の磁化を反転させる。垂直磁気記録ではこの垂直方向の磁界成分を用いて記録を行う必要があるため、記録層と基板との間に下地軟磁性膜(SUL:soft under layer)が設けられている。

これらの記録媒体に磁気情報を書き込むため、電磁変換作用を有する機能部（書込機能部）が用いられる。また、磁気情報を再生するため、磁気抵抗現象ないしは、巨大磁気抵抗現象あるいは電磁誘導現象を利用した機能部（再生機能部）が用いられる。これら機能部は、磁気ヘッドと呼ばれる入出力用部品に設けられる。磁気ヘッド１は、ロータリアクチュエータ４の回転と共に記録媒体２面上を移動し、任意の場所に位置決めした後、磁気情報の書き込み、ないしは再生機能を実現する。これを制御する電気回路は上記信号処理回路６と共に存在する。
＜実施例１＞
磁気ヘッド１に搭載される情報の書込機能部及び再生機能部の構造について説明する。
図１は主磁極２２の中心を通り、浮上面（Air Bearing Surface）９８に対して垂直な素子断面図である。浮上面９８の主磁極２２の中心線におけるハイト方向の断面である。
素子は、スライダー部材の基板３０の上に下地層１９を介して再生機能部と書込機能部が順次積層された構造からなる。

再生機能部は下部シールド１１と上部シールド１２、さらに上下のシールドに囲まれ、その一部が浮上面に露出された磁気抵抗素子１８から構成される。磁気抵抗素子１８には、電極が接続されており、再生機能部からの電気情報を信号処理回路に伝達させる機能を有する。磁気抵抗素子１８は、CPP（Current Perpendicular to Plane）素子、巨大磁気抵抗効果素子(GMR)等が用いられる。再生シールドとしては、Ｎｉが８０％以上のＮｉＦｅからなるパーマロイが用いられる。
素子工程の際の基板となるスライダー部材３０は、Al₂O₃−TiC（アルミナチタン酸カーバイド）で形成されている。シールド部材、磁気抵抗素子等は非磁性かつ絶縁性（ないしは電気抵抗の極めて高い）材料であるAl₂O₃（アルミナ）等で分離されている。

書込機能部は、下部コイル１６、上部コイル１７に挟まれた軟磁性膜パターン１４、同軟磁性膜パターン１４に接続され媒体に書込を行う磁極２２を構成する磁性層と、媒体からの磁束を返す磁性膜１３（下部コイル１６が再生部に及ぼす磁界の影響を低減させるシールドとしての機能を兼ねる）及び磁性膜１５を基本構成とする。磁性膜１５は軟磁性膜パターン２３と磁気的に接続される。磁性膜２３は主磁極の側面に形成されたサイドシールドの一部である。プロセス（主磁極の寂台形形状を形成するためのミーリング工程）の関係上、その一部は主磁極より下に形成される。尚、磁性膜２３が点線で表されているのは、絶縁膜２５より透けて見えているためである。
軟磁性膜パターン２３と磁性膜１５の接合体は浮上面９８に広い面積を有し、特に軟磁性膜パターン２３は奥行き方向には薄い構造を有する。これは記録時における磁性膜２３における磁束分布の低減化（広い面積）と主磁極２２から直接漏れる磁束を低減化（薄い構造）する目的である。
媒体に書込を行う磁極２２を構成する磁性層は、浮上面に露出し、記録トラック幅を規定する主磁極２２と、主磁極２２のトレーリング側（流出端側）に設けたシールド１５を基本構成とする。主磁極２２の後端は軟磁性膜パターン１４に繋がれ、軟磁性膜パターン１４の後端でバックギャップを構成する。すなわち磁性膜１５と磁気的に接続される。また、軟磁性膜パターン２３の奥行き方向の長さSDhは磁性膜１５が非磁性膜２１と接するハイト方向の長さthより短くした。特に、150nm以下とすることで記録磁界の極端な低減を抑えることが出来た。これは、主磁極の幅が狭まる面で磁性膜が接近すると主磁極から磁性膜にもれる磁束量が増加し、膜厚方向に変化が無い面では上記と比較してこの影響が少ないためである。短いSDhを有する軟磁性膜パターン２３と磁性膜１５を異なる磁性膜で形成する（別の工程で膜を形成する）ことは磁性膜の浮上面側の厚みSDhの精度を出す上で都合が良い。しかし、そのためには上部のコイル１７及びその上の絶縁膜３３を堆積させる工程の後にCMPプロセスを必要とする点で工程を複雑とする。しかし、精度を要求しない膜にて広い面積を必要とするトレーリングシールドと後端部への接続層を同時に形成できるメリットは大きい。また、磁束の経路に丸みがあった方が高周波特性に優れるという点で磁性膜１５に湾曲をもたせている。
軟磁性膜パターン１４と磁性膜１５間にコイル１７を有し、コイル１７と磁性膜１４との電気的な絶縁を確保するため絶縁層２０を設けた。また、コイル１７と軟磁性膜パターン１５との電気的な絶縁を確保するため絶縁層３３を充填した。この絶縁層には主磁極２２の下部２５と同じアルミナ膜を選択した。
下層コイル１６は絶縁層２５によって軟磁性膜パターン１４と電気的及び磁気的に絶縁した。特に下層コイルの断面形状に関しては、環境温度の上昇によりコイル部材が熱膨張し、浮上面９８を突出させる問題を低減する目的で扁平にし、かつ低電気抵抗となるよう断面積を上部コイルに比べて広げる形状にした。上層コイル導体１７のピッチは下層コイル導体１６のピッチに比べ狭くしている。本実施例では主磁極の上下にコイル層が形成されているが、このような構成においては主磁極の特性を確保するために、熱引きをよくすることが必要となる。本発明では、コイルの膜厚を上層より下層で小さくし、またコイルの幅を上層より下層でおおきくすることによって、主磁極へ熱が伝達するのを抑えている。上層のコイル導体１７を包む閉磁路の外に下層のコイル導体１６は配置され、上層のコイル導体１７と下層のコイル導体１６は共通の電流源に直列に接続されている。これにより、上下層のコイルには同じ電流振幅及び同相の電流を流せるため、電流供給源を別々に準備する必要が無いため安価にコイルの駆動系を構成できる。また、両コイル導体の発生磁界は差動関係になるように構成されている。本実施例では2層のスパイラル状のコイルを想定しているが、本特許で目的とする差動関係はHelinical 型にコイルを巻く構成（主磁極を巻くようにコイルが巻かれる構成）と等価となる。製造工程は複雑となるが、２層差動巻きコイルに限らずHelinical 型コイル構成にも同様に本発明が適用可能である。
次に図３に示す拡大図を用いて本発明の特徴を述べる。同図(a)は主磁極の膜厚中心（図(b)α―β）を通り、浮上面９８に対して垂直な平面で切った断面図、同図(b)は浮上面の形状を示す。尚、第２の軟磁性膜１５との関係を示すため、第２の軟磁性膜１５の膜のトレーリング側からみた形状も合わせて示す。主磁極２２には複数のフレア（浮上面９８に向かって磁極幅が狭められる構造）が形成されており、最も浮上面に近いフレアに第２の非磁性膜２４が接する。第２の非磁性膜はさらに第１の軟磁性膜２３と接する。第１の軟磁性膜は第２の非磁性膜２４によって少なくとも3方向から包まれ、第１の軟磁性膜の奥行き方向の長さは第２の非磁性膜２４の存在によって決まる。第1のフレアの奥行き方向の長さFh1は第２のフレアの奥行き方向の長さFh2より小さく、略第１の軟磁性膜２３の奥行き方向の厚みSdhと非磁性膜の奥行き方向の厚みの和となっている。尚、第2の磁性膜１５が非磁性膜21と接するハイト方向の長さｔｈは図3には示していないが、第1のフレアの奥行き方向SDｈより大きく、第2のフレアの奥行き方向の長さFh2より短くなっている。
主磁極２２は非磁性であるアルミナからなる充填層２５上に設けられる。主磁極２２のトレーリング側に第１の非磁性膜２１を有する。さらに第１の非磁性層２１に接して第２の軟磁性膜１５が配置される。第２の非磁性層２４は主磁極２２の両側に配置される。第１の軟磁性膜２３は第２の軟磁性膜１５と接する。第１の非磁性膜２４は第１の軟磁性膜２３と接する。この接続面４７はケミカルメカニカルポリッシング（CMP: chemical mechanical polishing）による平坦面となる。磁性膜１５と主磁極２２との間の間隔を決める第１の非磁性膜２１の膜厚は５０nm程度と、副磁極１３と主磁極２２との間の間隔に比べ小さい。これは、主磁極のトレーリング側の端で媒体に対する書き込みが行われ、第１の非磁性膜２１の間隔を狭くすることで、主磁極からの磁束を非磁性膜２１を介して磁性膜１５に流すことで、磁界の分布（磁界勾配）を急峻にするためである。

磁性膜１５は、浮上面から離れた位置にある主磁極の最大幅よりも広い幅をトラック幅方向に有する膜で、浮上面では膜厚方向に副磁極２５と同じ程度の膜厚を有する。これにより、磁性膜１５は浮上面においてトレーリングシールドの役割を行う。
以上の構成によれば、目的とする記録特性を有する磁気ヘッドを高い歩留まりで得ることができる。
以下に詳細にその理由について説明する。
浮上面に露出する主磁極２２の幅は記録トラック幅を決定するため、高密度記録を達成するためには極めて狭い所定の幅で形成する必要がある。この狭トラック幅領域が浮上面から遠ざかる方向に長く伸びた形状では十分な記録磁界強度が得られない。このため、浮上面から後退した位置にフレアーと呼ばれる幾何学的な絞り形状が取り入れられている。
このフレアーポイント位置は上記目的から明らかなように極めて記録磁界に対する感度が高く、高精度化が求められている。
第１の軟磁性膜２３は主磁極２２からの強い記録磁界が隣接するトラックに影響しない（漏れない）ように磁界をシールドする機能を有する。この機能から軟磁性膜２３の浮上面からの見た厚みが厚い（奥行きの長さが長い）場合には主磁極２２から軟磁性膜２３に漏れる磁界の割合が増加し、記録磁界が低下する。
これら記録磁界に影響する因子、すなわちフレアーポイント位置と軟磁性膜２３の位置を同時に制御する事で製造ばらつきに起因する記録磁界強度の変化を大幅に低減できる。
本構造において、主磁極２２のトレーリング側には第１の非磁性膜２１が配置され、同非磁性膜２１を介して第２の軟磁性膜１５が設けられ、かつ第１の軟磁性膜が磁気的に接続される。第２の軟磁性膜１５は主磁極２２のトレーリング側に広がる余剰磁界をシールドする効果からトレーリング側の磁界勾配を急峻化し、軟磁性膜２３は主磁極２２の両側に漏れる不要磁界をシールドする機能を有する。これら効果から高い線密度記録と高いトラック密度での記録を達成できる。
次に本実施例の製造方法について述べる。まず、アルミナチタンカーボンAl₂O₃−TiC等の基板３０に再生部を形成する。再生部は基板３０の上に下地層１９、第１シールド１１、磁気抵抗素子１８、第２シールド１１を順次形成することにより形成される。再生部を形成後、絶縁膜を形成し、記録部を形成する。記録部の製造工程について、詳細に説明する。主磁極からの磁界を垂直記録媒体の軟磁性層を介して受ける副磁極１３はレジストフレームを形成した後メッキ法により軟磁性膜を形成するか、軟磁性膜をスパッタ法により堆積させることで第２シールド１２の上に非磁性の絶縁膜を介して形成する。コイル下地膜、コイル１６を形成する。コイル導体を覆うアルミナ等の絶縁膜２２を堆積させ、CMP等により表面を平坦化処理する。研磨された平面の上に主磁極に効率的に磁束を伝達するための補助磁極層となる磁性膜をフレームめっき法又はスパッタ法により形成し、その後に絶縁膜を形成し、CMP等による平坦化処理を行う。
図６乃至図１１を用いて本実施例の主磁極形成工程以降の素子製造方法について詳細に述べる。
図６は絶縁層２５を形成した後に主磁極材をスパッタ法により被着（堆積）し、さらにホトリソグラフィー法にて形成したアルミナ膜５１をマスクにして主磁極２２をエッチングした状態を示している。エッチングには加速したArイオンを用いた。図７はこの状態を紙面に向かって上から見た状態である。アルミナ５１にはフレアー形状が転写されており、この形状にそって主磁極が形成されている。
この後、図８に示すようにフレアーの後端部にレジスト膜４１を選択的に被着する。次いでこのレジスト膜４１をマスクに主磁極の先端を図９に示すようにトラック幅を狭める方向にエッチングする。このエッチングにも加速したArイオンを用いた。特にArイオンを斜め方向から照射することで主磁極２２の断面形状は図１０に示すように逆台形とすることが出来る。このエッチングによりレジスト膜４１から露出される領域のみ主磁極２２トラック幅が狭まり、図9に示したように浮上面側に近い新たなフレアーが形成される。浮上面に近いフレアの奥行きとトラック幅の比を適切に制御するために、イオンエッチングは斜めの角度から水平方向に回転させながら行う。また、図１０に示すようにエッチングが終了した時点で絶縁層２５の一部とアルミナ膜５１もエッチングが進行する。高精度のトラック幅を得るためにはアルミナ膜５１がエッチングが終了した時点でも残存させることにより、主磁極を保護する事が重要である。
したがって、同エッチング時間とアルミナ膜５１の被着膜厚を管理することで所望の膜厚でアルミナ膜５１を残存させる事ができる。本実施例ではこのアルミナ膜５１を第１の非磁性膜としたが、新たに第１の非磁性膜を形成することによりアルミナ膜も可能である。
主磁極２２の浮上面側に新たなフレアーが形成され、その上部に第１の非磁性膜が存在する（新たに第１の非磁性膜を被着する場合には主磁極の両側にも同膜が存在する）状態から第２の非磁性膜となるアルミナ膜２４をCVD（Chemical Vapor Deposition）法あるいはPVD（Physical Vapor Deposition）により全面に被着（堆積）することで図１１の状態となる（仮想的な浮上面位置で主磁極を切った状態を模式的に示す）。
さらに図１２に示すように軟磁性膜２３をスパッタ法により全面に被着（堆積）する。この処理によって主磁極２２は軟磁性膜によって埋められる。この後、図１３に示すようにCMPプロセスによって軟磁性膜２３を選択的に除去する。このCMPプロセスの終点をアルミナ膜５１の表面とすることでアルミナ膜５１、第２の非磁性膜２４及び軟磁性膜２３を同一の平坦面４６に露出させることができる。
このCMPプロセスの終点は既に述べたようにアルミナ膜５１の露出をもって管理される。この終点を高精度に行うためには、同膜を主磁極上部に限らずウエハ面の広い面積で配置（同じ膜厚方向の高さに設定された同一組成の膜）する必要がある事は言うまでも無い。
また、同CMP処理にてアルミナ膜５１の残存厚が不足する場合には、新たな非磁性膜を主磁極上部に設ける手段を講じても良い。これにより、主磁極２２と磁性膜１５との間の間隔を適切に制御することが可能であり、第１の非磁性膜の膜厚２１が決定される。
上記基本プロセスにて形成された本発明の構造は、主磁極の浮上面側に新たなフレアが設けられ、同フレアに沿って非磁性膜が配置され、同非磁性膜にて主磁極の両側に配置される軟磁性膜の奥行き方向の長さが決定される。この効果からフレアーポイント位置と軟磁性膜の奥行き方向の長さが同時に決まるため、製造ばらつきに伴う記録磁界の差が少ない磁気ヘッドを実現することが出来る。
サイドシールドとして働く磁性膜２３を形成後、コイルを形成するために主磁極と非磁性膜２１を覆うマスクを形成、残りの領域に形成されたアルミナをエッチングで除去する。磁性膜１５及び補助磁極１４は直接接さないが、工程を簡略化するために、エッチング除去工程を省略することも可能である。この場合、コイル下部絶縁膜及び磁性膜１５の補助磁極との接続部分は非磁性膜２１の上に形成されることになる。
エッチングで除去された領域にコイルの下部の絶縁層２０を形成し、その後マスクを除去する。次に、主磁極の上部のコイル１７、コイルを覆うように絶縁膜３３を形成する。この絶縁膜３３にレジスト等の高分子樹脂を用いると、それを熱フロー温度以上の高温で熱処理することにより、突部のある非磁性の絶縁膜を形成することができる。または、浮上面９８側と補助磁極１４と接続を取る領域にマスクをした状態で、絶縁膜を堆積させ、マスク上の絶縁膜をリフトオフにより除去する。この方法では、熱フローをしないため、磁気的な接続領域の境界を再現性良く決定、制御するという点で優れる。その後、浮上面側でトレーリングシールドの働きをし、補助磁極１４と後端部で磁気的に接続される磁性膜１５をめっき法により形成する。保護膜をその上に覆うことで記録機能部が形成される。さらに、溝等スライダが加工された後、バー切り出しされ、浮上面が研磨により決定される。
＜実施例２＞
本発明の第２の実施例は実施例の変形例である。先の図３(a)と同じく、主磁極２２にはフレアーが形成されており、同フレアーに第２の非磁性膜２４が接する。第２の非磁性膜２４はさらに第１の軟磁性膜２３と接する。第１の軟磁性膜２３は第２の非磁性膜２４によって少なくとも２方向から包まれ、第１の軟磁性膜の奥行き方向の長さは第２の非磁性膜２４によって決まる。
図４に浮上面から見た同構造を示す。特徴的な点は非磁性膜２６が第１の軟磁性膜２３と第２の軟磁性膜１５の間に存在する点にある。第２の軟磁性膜１５は図１に示したようにその後端で軟磁性膜パターン１４と磁気的に接続されるが第１の軟磁性膜２３と第２の軟磁性膜１５とは磁気的な抵抗（非磁性膜２６）を介して接続される事になる。
この構造における特徴的な効果は、第１の軟磁性膜２３から非磁性膜２６を通り第２の軟磁性膜１５に流れる磁束が制限されることにある。すなわち、主磁極２２からもれる磁束は非磁性膜２６の磁気的な抵抗作用を受けるため、過多な磁束の漏れを抑える上で効果的であり、この効果から主磁極から強い記録磁界を発生できる。また、あるいは第１の軟磁性膜２３の奥行き、すなわち主磁極のフレアーを長くした状態で所定の強度の記録磁界を発生できる。フレアーを長く出来る効果は、素子作製工程における同部位の公差を広く出来ることを意味する。したがって本構造においても製造ばらつきに伴う記録磁界の差が少ない磁気ヘッドを実現することが出来る。
本構造の素子作製工程は図６に示した工程と略同じである。変更点は同図(f)に示す工程内において、CMP工程後に非磁性膜を全面に被着し、その上に軟磁性膜１５を成膜することで形成できる。本実施例ではCMP工程後に厚さ1000オングストロームのアルミナ膜を被着した。
＜実施例３＞
図１４及び図１５を用いて本発明の第３の実施例を述べる。上記の実施例では主磁極のトレーリング側に第１の非磁性膜をCMP等の平坦化処理にて残す事を基本とした製造法である。この方法では工程マージンを確保するため、素子部以外に補助パターンやエッチング量をモニターするパターン等を入れることで十分な工程マージンを得ることが出来る。本実施例は、これら素子部以外にいれるパターンの負担を大幅に低減させるものである。そのため、主要素子部に予め残すべき非磁性膜を作りこんでおく点に特徴がある。

図１５は主磁極２２の上部に第１の非磁性膜４２となるアルミナ膜と軟磁性膜４３を連続的に被着した後、マスク材５１にてこれらを一括的にエッチングし、更に図１１に示したように第２の非磁性膜２４となるアルミナ膜を被着し、さらに加速したArイオンによりマスク材５１を再度マスクにして主磁極以外の領域に被着された第２の非磁性膜２４を除去した状態を示している。

同状態は主磁極２２上に予め第１の非磁性膜４２となるアルミナ膜と軟磁性膜４３を被着しておき、第２の非磁性膜２４となるアルミナ膜を被着した後、異方性の高い加速したArイオンにより膜厚方向に見て薄い領域のみ選択的に除去することで形成可能である事は同業者であれば容易に理解される。

この後、図１５に示すように選択性の高いエッチング手段（反応性エッチング等）にて主磁極２２の上部に残るマスク材５１を除去することで軟磁性膜４３を露出させることが出来る。本実施例ではマスク材５１にレート比が２以上となるカーボン膜を用いた。カーボン膜は加速されたArイオンに対するエッチング耐性を有し、かつ酸素イオンによる反応性エッチングにより容易に除去できる性質を有するため、本実施例を実現する上で好適なマスク材となる。

上記工程にて主磁極上部に軟磁性膜を露出した状態で軟磁性膜１５を全面に被着した。同軟磁性膜１５は上記実施例の第１の軟磁性膜と第２の軟磁性膜の機能を兼ねるものである。すなわち、図から明らかなように主磁極の両側は非磁性膜２４を介して軟磁性膜１５と接するため、主磁極から両側に広がる不要磁界をシールドできる。また、主磁極の上部は第１の非磁性膜の機能を有する非磁性膜４２を有し、軟磁性膜４３を介してトレーリング側のシールドを兼ねる軟磁性膜１５に接続されるためトレーリング側の磁界勾配の急峻化を達成できる。

本構造の特徴は、主磁極のトレーリング側に残す非磁性膜が予め主磁極上部に積層され工程内で膜厚の増減が無いため、極めて安定にトレーリング側の磁界勾配を制御できる。特に第1の非磁性膜の膜厚を薄くする（磁界勾配を高める）条件では、同膜厚の記録磁界に与える影響が強い。この目的において本構造は製造ばらつきに伴う記録磁界の差が少ない磁気ヘッドを実現する上で好適である。

また、図１４の状態から直接、軟磁性膜４１を被着し、さらにCMP工程にてマスク材５１ないしは軟磁性膜４３を終点にした平坦化加工を施し更に軟磁性膜を被着しても本構造と機能的に何ら代わることの無い磁気ヘッドを実現することも出来る。

以上の構造の特徴は、主磁極の上部に予め第１の非磁性膜４２を成膜しておき、その膜厚が他の工程で増減しないように工夫を加えたもので、本発明で開示された工程の順序、組み合わせを変える事で各種の構造を実現できる事は言うまでも無い。

しかし、主磁極のフレアーを決定するエッチング工程と同工程にあわせて非磁性膜を被着し、さらに軟磁性膜を被着することで主磁極のフレアーとシールドとなる軟磁性膜が非磁性膜を介して接する構造（請求範囲に記載される基本構造を有する）であれば本発明に含まれる。

＜実施例４＞
図１６乃至図１８に本発明の第４の実施例を示す。図１６は先の例に倣って主磁極２２上に第１の非磁性膜２３と軟磁性膜２４さらにマスク材５１を有し、エッチングにて図９に示したようにフレアーを形成した後、全面に非磁性膜２８を被着した状態を示す。この状態では主磁極の新たに形成されたフレアーより後端はレジストが積層されているため非磁性膜２８は主磁極に直接には接しない。すなわち、主磁極のフレアーと非磁性膜２８の後端位置は略一致することになる。

この後、図１７に示すようにマスク材５１を終点（イオン分析しながらエッチングの進行をモニターし、マスク材５１の信号を検出した時点でイオンミリングを停止させる）に上記レジストをマスクに非磁性膜２８をイオンミリングにて平面的にエッチングする（エッチバックという）。更に図１８に示すようにマスク材５１を選択的に除去し軟磁性膜２４を露出させる。この後、再度レジストをマスクに軟磁性膜２１を選択的に形成する。この軟磁性膜２１は第２の軟磁性膜としての機能を持たせる。

この実施例におけるフレアーポイント位置と軟磁性膜２１の後端位置との関係もマスク材５１を除去した領域で略一致する。これは主磁極の後端をレジストにて保護した状態でマスク材５１のトラック幅方向のエッチング（フレアの形成）を実施し、更に同レジストを残した状態で軟磁性膜２１を被着するためレジストが共通のマスク材となるためである。

本実施例では図から明らかなように主磁極２２の両側に軟磁性膜は存在しない。この場合においては主磁極の両側に漏れる磁界を低減させるため、主磁極の上部に形成する非磁性膜２３の膜厚を極めて薄くする必要があった。すなわち、主磁極２２から軟磁性膜２１への流入磁束を多くすることで有効磁界強度のピーク位置を主磁極の上部に位置させる手段を講じた。具体的には記録媒体の下部に存在する下地軟磁性膜と主磁極との磁気的な距離よりも狭い長さに非磁性膜２３の膜厚を制御した。

本実施例では主磁極の上部に予め非磁性膜２３と軟磁性膜２４を積層した構造例について述べたが、軟磁性膜２４を除いた構造、さらに非磁性膜２３と軟磁性膜２４を除いた状態でも本発明を実施できる事は明白である。すなわち、重要なポイントは主磁極の後端をマスクした状態でフレアー形成を実施し、同マスクを残した状態で各種構造ないしは各種プロセス手段を実施する上で必要となる非磁性膜と軟磁性膜を連続的に被着することでその後端位置がフレアー位置と略一致する点にある。

フレアー位置と非磁性膜を介して主磁極に接近する軟磁性膜の後端位置との関係は記録磁界品質を決定する重要なパラメータであり、本発明によればこれを共通のパターンで決定できるため、極めて生産性の高い磁気ヘッドを実現できる。

＜実施例５＞
図５を用い本発明の第５の実施例を述べる。本発明では共通のマスク材にて形成される非磁性膜と軟磁性膜の後端位置がフレアー位置と略一致する。このフレアー位置は、主磁極の後端に設けるレジスト等をマスクに決定される。同パターンの位置は半導体製造装置で用いられる露光装置によって決定される。したがって、精度の観点からは露光機の精度によって決定される。

現在商業ベースにある露光機の精度は3σ=20nm程度である。したがってエッチング精度等を加味すると運用上（素子設計上）フレアーポイントは70±50nmが設定限界となる。フレアーポイントは短いほど強磁界を発生できるが、磁気ヘッドを商業ベースで製造する上では、これよりも長いフレアーポイントを設定せざるを得ない。このように長いフレアーポイントを設定する場合、本発明で開示する軟磁性膜の後端位置とフレアー位置とを略一致させる構造では、更に磁界の低下が生じ、これを補うため下記の対策を講じる必要があった。

コイル１７、１６を２層化し起磁力を強化した。起磁力を強化したことによるコイルからの漏れ磁界を低減させる為、主磁極２２をコイル１６，１７にて挟み補助磁極１５、１３をその両側に設ける構造とした。補助磁極１５と主磁極２２との間に非磁性膜２１を配置し、かつ、これら磁性膜間を接近させることで高い磁界勾配を実現した。補助磁極１３は再生用シールド１２に及ぼすコイルからの不要磁界を低減させるシールドとしての機能（厚みを厚くする、ないしは軟磁性膜１４と磁気的には接続しないことで実現）も持たせた。主磁極２２を軟磁性膜１４と接続し、補助磁極１５と磁気的に接続した。これは磁界勾配をより急峻にする上で効果的である。すなわち軟磁性膜１４の膜厚を厚くすることで副磁極１５から主磁極２２に多くの磁束を誘導でき、主磁極２２の先端部を薄くすることで磁束を集中させる効果が働くためである。

以上の基本構造は第1図に示した構造と略一致する。記録部は厚い3層の軟磁性膜と2層のコイルから構成される。同（膜厚方向に高い）構造は、面内記録用ヘッドを知る同業者であれば、環境温度による変形が大きいことが容易に理解される。これを防止するため本発明では、第２の軟磁性膜を兼ねる副磁極１５の上部に線膨張係数が副磁極１５より小さい膜８０を積層した。具体的には副磁極１５成膜時にタングステン合金を連続メッキした。また、軟磁性膜１４の磁気損失に伴う発熱を効率良く発散させる目的で非磁性膜３１を軟磁性膜１４と副磁極１３間に設けた。非磁性膜３１を磁性膜としても本発明を実施する上で問題は無いが、強い起磁力が再生系に与える影響を考えると非磁性膜が望ましい。

また、記録動作時と再生動作時の損失差を補償する目的で発熱源となる抵抗体３２を設けた。抵抗体に電気を流すことで、ヘッドの浮上面と媒体の距離（浮上量）を調整することができる。抵抗体３２はタングステン等の高融点材料が望ましい。また、同機能部を作用させるため配線（素子内配線、ヘッドが搭載されるサスペンション上の配線）を介してエネルギー供給手段と接続され、またエネルギー供給手段を含めて回路６によりその動作が制御される。このような熱変形を抑え、かつ補償する手段を設けることで第１図に示した構造に比べコイルの膜厚を厚くすることもできる。

本実施例は、本発明で開示するフレアー位置と非磁性膜を介して主磁極に接近する軟磁性膜の後端位置を共通のパターンで決定する構造で生じる磁界強度不足に付随した問題を総合的に解決するものである。本構造を含めることで強磁界を発生できる磁気ヘッドを高い生産性にて実現できる。

第１実施例の磁気ヘッドの断面概念図本発明に係る磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置概念図第１実施例の磁気ヘッドの主要部を示す図第２実施例の磁気ヘッドの主要部を示す図第５実施例の磁気ヘッドの断面概念図第１実施例の磁気ヘッドの製造工程を示す図第１実施例の磁気ヘッドの製造工程を示す図第１実施例の磁気ヘッドの製造工程を示す図第１実施例の磁気ヘッドの製造工程を示す図第１実施例の磁気ヘッドの製造工程を示す図第１実施例の磁気ヘッドの断面概念図第１実施例の磁気ヘッドの製造工程を示す図第１実施例の磁気ヘッドの製造工程を示す図第３実施例の磁気ヘッドの製造工程を示す図第３実施例の磁気ヘッドの製造工程を示す図第４実施例の磁気ヘッドの製造工程を示す図第４実施例の磁気ヘッドの製造工程を示す図第４実施例の磁気ヘッドの製造工程を示す図

符号の説明

１…磁気ヘッド、２…記録媒体、３…モータ、４…ロータリーアクチュエータ、５…回路基板、６…記録再生用回路、７…アーム、８…サスペンション、３０…スライダー基板、１１…再生部下層シールド、１２…再生部上層シールド、１３…軟磁性膜、副磁極、１４…軟磁性膜、１５…軟磁性膜、副磁極、２２…主磁極、２１…非磁性膜、１６，１７…コイル、２０…コイル下地膜、３３、２５…非磁性膜、絶縁膜、５１…エッチングマスク材、９８…浮上面、１８…磁気抵抗素子。

Claims

第1と第2フレアを具備する主磁極と、
副磁極と、
前記主磁極が形成された層と副磁極が形成された層との間に形成された第1コイル導体と、
前記主磁極の側面に第1非磁性膜を介して設けられた第1磁性膜とを有する磁気ヘッドにおいて、
浮上面と前記第２フレアとの間の第1間隔は、浮上面と前記第１フレアとの間の第2間隔より大きく、
前記第１フレアに沿って前記第1非磁性膜が形成される磁気ヘッド。
請求項１の磁気ヘッドはさらに、
前記主磁極のトレーリング側に設けられ、前記第1磁性膜と磁気的に接続された第２磁性膜と、
前記主磁極と前記第２磁性膜との間に形成された第２非磁性膜とを有し、
前記第２非磁性膜と前記第２磁性膜が接する領域の奥行き方向の浮上面からの距離は、前記第１磁性膜の奥行き方向の厚みより大きい磁気ヘッド。
請求項２の磁気ヘッドにおいて、
前記第２の非磁性層の上面と第１磁性膜の上面が同一の平坦面となる磁気ヘッド。
請求項１の磁気ヘッドにおいて、
前記主磁極のトレーリング側に設けられた前記第２磁性膜と、
前記第２磁性膜と前記主磁極との間に設けられた第２非磁性膜とを有し、
前記主磁極の上面と前記第１磁性膜の上面が同一の平坦面となる磁気ヘッド。
請求項２の磁気ヘッドはさらに、
前記主磁極と磁気的に接続され、前記主磁極の膜厚よりも大きい膜厚を有する第３磁性膜と、
前記第３磁性膜と前記第２磁性膜との間に形成された第２コイル導体とを有し、
前記第３磁性膜は浮上面より後退した位置に形成され、
前記第２磁性膜は前記第３磁性膜と接続される磁気ヘッド。
請求項５の磁気ヘッドにおいて、
前記第１コイル導体を包む閉磁路の外に前記第２コイル導体は配置され、
前記第１コイル導体と前記第２コイル導体は共通の電流源に直列に接続される磁気ヘッド。
請求項５の磁気ヘッドにおいて、
前記第１コイル導体と前記第２コイル導体の発生磁界は差動関係にある磁気ヘッド。
請求項５の磁気ヘッドにおいて、
前記第２コイル導体のピッチが前記第１コイル導体のピッチに比べ狭い磁気ヘッド。
請求項６の磁気ヘッドにおいて、
前記第２コイル導体の膜厚が前記第１コイル導体の膜厚に比べ厚い磁気ヘッド。
請求項５の磁気ヘッドはさらに、
前記磁気ヘッドの浮上量を調整するための抵抗体を有し、
前記抵抗体は前記副磁極と前記第３磁性膜との間に配置される磁気ヘッド。
再生ヘッドと、
記録トラック幅を規定する第1磁性膜と、
前記第1磁性膜と磁気的に接続され、前記第1磁性膜より膜厚の厚い第２磁性膜と、
前記第２磁性膜と前記再生ヘッドとの間に設けられた第３磁性膜と、
前記第３磁性膜と前記第２磁性膜との間に形成された第１コイル導体と、
前記第２磁性膜と磁気的に接続された第４磁性膜と、
前記第４磁性膜と前記第２磁性膜との間に設けられた第２コイル導体とを有し、
浮上面において、前記第４磁性膜と前記第１磁性膜との間の距離は、前記第３磁性膜と前記第１磁性膜との間の距離より小さく、
前記第１コイル導体の膜厚は前記第２コイル導体の膜厚よりも小さい磁気ヘッド。
請求項１１の磁気ヘッドはさらに、
前記第２磁性膜と前記第第３磁性膜との間に設けられた抵抗体とを有し、
前記抵抗体により前記磁気ヘッドの浮上量を調整することが可能となる磁気ヘッド。
請求項１２の磁気ヘッドにおいて、
前記主磁極の側面に第１非磁性膜を介して設けられた第５磁性膜と、
前記主磁極と前記第４磁性膜との間に設けられた第２非磁性膜とを有し、
前記主磁極は複数のフレアを有し、
前記複数のフレアのうち、浮上面に最も近いフレアに沿うように前記第５磁性膜が形成され、
前記第４磁性膜が前記第２非磁性膜と接する領域の奥行き方向の長さは、前記第５磁性膜の奥行き方向の厚みより大きい磁気ヘッド。
請求項１１の磁気ヘッドにおいて、
前記第１コイル導体を包む閉磁路の外に前記第２コイル導体は配置され、
前記第１コイル導体と前記第２コイル導体は共通の電流源に直列に接続される磁気ヘッド。
第１磁性膜を堆積する工程と、
前記第１磁性膜の上に第１非磁性膜を形成する工程と、
浮上面より後退する領域において、前記第１非磁性膜の上にレジストを形成する工程と、
前記レジストをマスクとして、前記第１磁性膜のトラック幅方向の幅を狭めるように選択的にミーリングする工程と、
前記ミーリングする工程後に第２非磁性膜を形成する工程と、
前記第２非磁性膜の上に第２磁性膜を堆積する工程と、
平坦化加工を行い、前記第２磁性膜及び前記第２非磁性膜の一部を除去する工程と、
前記除去する工程後、第１コイル導体及び前記第１コイル導体を覆う第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜及び前記第１非磁性膜の上に第３磁性膜を形成する工程とを有し、
前記第１磁性膜は記録トラック幅を規定する膜であり、
前記第１と第２と第３磁性膜は浮上面に露出する磁気ヘッドの製造方法。
請求項１５の磁気ヘッドの製造方法は更に、
前記第３磁性膜を形成する工程の前に前記第１非磁性膜の上に第３非磁性膜を形成する工程を有し、
前記ミーリング工程により前記第１磁性膜のトラック幅方向の幅が上面より下面で小さくなる磁気ヘッドの製造方法。
請求項１６の磁気ヘッドの製造方法において、
前記平坦化加工は第1非磁性膜を終点とするものである磁気ヘッドの製造方法。
請求項１６の磁気ヘッドの製造方法はさらに、
前記除去する工程後第4非磁性膜を前記第1磁性膜と前記第２磁性膜と前記第２非磁性膜の上に堆積する工程とを有し、
前記平坦化加工により前記第２磁性膜の上面は前記主磁極の上面と等しくなる磁気ヘッドの製造方法。
請求項１６の磁気ヘッドの製造方法はさらに、
再生ヘッドを形成する工程と、
前記再生ヘッドの上に第４磁性膜を形成する工程と、
前記第４磁性膜の上に第２コイル導体と前記第２コイル導体を覆う第２絶縁膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜の上に第５磁性膜を形成する工程とを有し、
前記第１磁性膜は前記第５磁性膜の上に形成され、
前記第１コイル導体の膜厚は前記第２コイル導体の膜厚より大きくなるように形成され、
前記第５磁性膜は浮上面より後退するように形成され、
前記第３磁性膜を形成する工程において、前記第３磁性膜と前記第２磁性膜は接続される磁気ヘッドの製造方法。
請求項１９の磁気ヘッドの製造方法において、
浮上面において前記第２磁性膜は前記第２非磁性膜を介して前記第２絶縁膜の上に形成され、
前記第２非磁性膜の一部は前記第1磁性膜のトラック幅方向の幅が変化する領域に沿って形成される磁気ヘッドの製造方法。