JP2007242131A - 磁気ヘッドの製造方法および磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気ヘッドの上部磁極と記録用のコイルとを確実に電気的に絶縁でき、コイルの電気抵抗等のばらつきを抑えて信頼性の高い磁気ヘッドを製造することを可能にする。
【解決手段】 ライトヘッドの磁極端をイオンミリングによりエッチングして所定のコア幅に形成する加工工程を備える磁気ヘッドの製造方法において、前記ライトヘッドの記録用のコイル１４ｂを形成した後、ライトヘッドの下部磁極１２の先端磁極１２ａを除き、前記コイル１４ｂが形成された領域の表面を、前記イオンミリングにより前記コイルが侵食されることを防止する保護層４０により被覆する工程を備えることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は磁気ヘッドの製造方法および磁気ヘッドに関し、より詳細には磁気ヘッドのライトヘッドの製造方法および構成を特徴とする磁気ヘッドの製造方法および磁気ヘッドに関する。

図４は、磁気ディスク装置に用いられる磁気ヘッドの構成例を示す。この磁気ヘッドは、再生素子５を下部シールド層６と上部シールド層７とで挟む配置に設けられたリードヘッド８と、ライトギャップ１１を挟んで下部磁極１２および上部磁極１３を備えたライトヘッド１０とを備える。ライトヘッド１０には下部磁極１２と上部磁極１３の磁極端間でライト磁界を発生させるための記録用のコイル１４が、連結部１５を中心として巻回されるようにして形成される。最近の磁気ヘッドは小型化のためにコイル１４の巻回数を減らしているから、図４に示すようにコイル１４を積層して形成する製品が提供されている。

磁気ヘッドのライトヘッドの製造に際しては、ウエハ面（ワーク面）にスパッタリングを施したり、めっきを施したりして、下部磁極１２とコイル１４とを形成した後、ライトギャップ１１となる非磁性層をスパッタリングにより形成し、さらに、上部磁極１３の磁極端の後部側を盛り上げるようにレジスト１６を形成し、めっきにより上部磁極１３を形成する。レジスト１６は露光、現像操作によって磁極端の後部側が所定のアペックス角度θになるように形成される。

そして、上部磁極１３を形成した後、ライトヘッドの磁極端部分を細幅に加工するためにイオンミリングによって磁極の両側部をエッチングする加工がなされる。
図５は、上部磁極１３と下部磁極１２の磁極端を細幅に形成するためにFIB（Focused Ion Beam etching)によりエッチングする方法を示す。このエッチング工程では、上部磁極１３となる磁性層から下部磁極１２に向けてコア部分の両側を掘り込むようにエッチングし、ライトギャップ１１を挟んで上部磁極１３と下部磁極１２の磁極端が細幅になるようにする。
特開２０００−１１３２０号公報

上部磁極１３から下部磁極１２に向けてイオンミリングを施してライトヘッドの磁極端を形成する際には、ウエハの表面で磁極端となる部位以外の領域をレジストにより被覆して加工する。しかしながら、レジストをパターン形成する際には、レジストは磁極端よりも若干後方を覆うように設けられることと、最近の磁気ヘッドでは、コア幅が狭くなっているためにイオンミリングの時間が長くなり、上部磁極１３と下部磁極１２をエッチングする際に、上部磁極１３の下方にあるコイル１４にまでエッチングが影響を及ぼすという問題が生じてきた。

すなわち、従来の磁気ヘッドの構造では、コイル１４の上層にはライトギャップ１１を構成する非磁性層とレジスト１６が設けられ、磁極端を加工するイオンミリング（図４の矢印）の際には、コイル１４は非磁性層とレジスト１６によって保護されるが、イオンミリングによるエッチング時間が長くなると、イオンミリングの際にレジスト１６と非磁性層が侵されてしまい、コイル１４がエッチングされるという問題が生じるようになる。
このように、イオンミリングによってライトヘッドの磁極端を加工する際にコイル１４がエッチングされてしまうと、コイル１４と上部磁極１３との間の絶縁が不確実になるという問題や、コイル１４の電気抵抗やコイル１４のインダクタンスがばらつくという問題が生じる。

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、磁気ヘッドの上部磁極とコイルとを確実に電気的に絶縁することができ、コイルの電気抵抗等のばらつきを抑えて信頼性の高い磁気ヘッドとして提供することができる磁気ヘッドの製造方法および磁気ヘッド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、ライトヘッドの磁極端をイオンミリングによりエッチングして所定のコア幅に形成する加工工程を備える磁気ヘッドの製造方法において、前記ライトヘッドの記録用のコイルを形成した後、ライトヘッドの下部磁極の先端磁極を除き、前記コイルが形成された領域の表面を、前記イオンミリングにより前記コイルが侵食されることを防止する保護層により被覆する工程を備えることを特徴とする。

また、前記保護層を設ける工程として、前記保護層を被覆する領域を除く領域をレジストにより被覆する工程と、前記レジストが被着されたワークの表面に前記保護層を成膜した後、リフトオフにより、前記コイルが形成された領域の表面に前記保護層を残留させる工程とを備えることを特徴とする。
また、前記保護層を設ける前工程として、前記下部磁極と前記記録用のコイルとを形成した後、ワークの表面を研磨して平坦化処理する工程を備えることを特徴とする。ワークの表面に平坦化処理を施すことによって上部磁極を高精度に形成することができる。

また、前記保護層を設ける工程の後、ライトギャップを形成し、ライトギャップの磁極端の後部を盛り上げ形状とするレジストを形成する工程を有することを特徴とする。
また、前記保護層として、アルミナを成膜して形成することを特徴とする。アルミナはイオンミリングによるエッチングレートが低いから、イオンミリングによるエッチングからコイルを効果的に保護することができる。

また、ライトギャップを挟んで下部磁極と上部磁極とが配置され、下部磁極と上部磁極とに挟まれた配置に記録用のコイルが設けられた磁気ヘッドにおいて、前記下部磁極の先端磁極が形成された部位を除く、前記コイルが形成された領域の表面に保護層が設けられ、
該保護層の表面にレジストが被着されていることを特徴とする。なお、ここで使用している保護層は、イオンミリング工程等において前記コイルが侵食されることを防止するために設けるもので、イオンミルレートが低い材料によって形成される。

また、前記レジストは、磁極端の後部側が所定のアペックス角度となるように形成されていること、また、前記先端磁極と前記コイルとが同一平面となる研磨面に形成されていることを特徴とする。
また、前記先端磁極の表面に高飽和磁束密度を有する磁性層が設けられていることにより、ライトヘッドによる高密度記録が可能となる。
また、前記保護層がアルミナによって形成されることが有効である。

本発明に係る磁気ヘッドの製造方法によれば、イオンミリングによってライトヘッドの磁極端を成形する際に、上部磁極の下方に形成されているコイルがエッチングされることを保護層によって保護することにより、コイルと上部磁極とが電気的に短絡したり、コイルの抵抗やインダクタンスがばらついたりすることを防止して、信頼性の高い磁気ヘッドとして提供することができる。また、本発明に係る磁気ヘッドは、イオンミリング工程等の際にコイルが損傷されることなく、信頼性の高い製品として提供される。

以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面と共に詳細に説明する。
図１、２は本発明に係る磁気ヘッドの製造方法について特徴的なライトヘッドの製造工程についての実施の形態を示す。
図１は、下部磁極１２と上層のコイル１４ｂを形成するまでの工程を示す。図１（ａ）は、ウエハ（ワーク）の表面に下部シールド層と再生素子（不図示）を形成した後、下部磁極１２と、１層目のコイル１４ａと、下部磁極の１段目の先端磁極１２ａを形成した状態を示す。図では、２層目のコイル１４ｂを高精度に形成するためウエハの表面をＣＭＰにより平坦化した状態を示す。２０は下部磁極１２とコイル１４ａとを電気的に絶縁するアルミナ等の絶縁層、２２はコイル１４ａ間を絶縁するレジストである。

図１（ｂ）は、１層目のコイル１４ａの表面を絶縁層２４により被覆した後、ウエハの表面にレジスト２６をコーティングし、レジスト２６をコイル１４ｂのパターンにしたがって凹溝を形成するようにパターニングし、めっきにより２層目のコイル１４ｂを形成した状態を示す。
図１（ｃ）は、レジスト２６を除去した後、下部磁極１２の２段目の先端磁極１２ａを形成し、コイル１４ｂ間にレジスト２８を充填し、ウエハの表面をＣＭＰにより平坦化した状態を示す。ウエハを平坦化処理する際には、ウエハの全面にアルミナをスパッタリングした後、２層目のコイル１４ｂと先端磁極１２ａの上面が露出するまでウエハの表面を研磨（ＣＭＰ）すればよい。

図２は、本製造工程において特徴的な工程を示すもので、２層目のコイル１４ｂの表面をアルミナからなる保護層４０によって被着するまでの工程を示す。
すなわち、図２（ａ）は、ウエハの表面を平坦化処理した後、先端磁極１２ａの表面に高飽和磁束密度を有する磁性材からなる磁性層３０を形成し、次に、レジスト３２をウエハの表面にコーティングし、露光および現像により、先端磁極１２ａの表面をレジスト３２によって被覆した状態を示す。レジスト３２は先端磁極１２ａの表面を確実に被覆するように設けるとともに、先端磁極１２ａの近傍のコイル１４ａの表面を露出するようにパターン形成する。本実施形態では、先端磁極１２ａと連結部１５によって挟まれた領域が露出するようにレジスト３２をパターニングし、連結部１５から後方の領域はレジスト３２によって被覆した。レジスト３２は先端磁極１２ａの露出面に位置合わせしてパターン形成するから高精度にレジスト３２をパターン形成することができる。

図２（ｂ）は、レジスト３２が被着されているウエハの表面にコイル１４ｂの保護層としてアルミナをスパッタリングした状態を示す。アルミナはレジスト３２の表面とコイル１４ｂおよびレジスト２８の表面に被着される。アルミナの厚さは３００ｎｍ程度である。図２（ｃ）は、次に、リフトオフ工程により、レジスト３２が被着されている部位の保護層４０をレジスト３２とともに除去した状態を示す。このリフトオフ工程により、レジスト３２が被着していた部位、すなわち先端磁極１２ａの表面に形成された磁性層３０が露出し、先端磁極１２ａの後方に配置されているコイル１４ｂ、レジスト２８および連結ぶ１５の後方部の表面が保護層４０によって被着された状態になる。

図３は、次に、上部磁極１３を形成する工程を示す。
図３（ａ）は、ライトギャップを形成するために、ウエハの表面に非磁性材３４をスパッタリングした状態を示す。非磁性材としては、たとえばSiO₂が使用される。
図３（ｂ）は、次に、レジスト３６をコーティングし、露光および現像して、磁極端の後部側が所要のアペックス角度θとなるようにレジスト３６を形成した状態を示す。レジスト３６は使用するレジスト材と露光方法を調節することによって所定のアペックス角度θとなるように形成することができる。所定のアペックス角度θとなるようにレジスト３６を露光および現像した後、レジスト３６を焼成して硬化させる。コイル１４ｂを形成した後、ウエハ表面にＣＭＰ処理を施してウエハ表面を平坦面に形成し、レジスト３６を用いてアペックス角度θを決めるようにしたことにより、高精度にアペックス角度θを設定することができる。

図３（ｃ）は、レジスト３６を形成したウエハの表面に上部磁極１３を形成した状態である。上部磁極１３は、めっきにより磁性材を盛り上げて形成する。
上部磁極１３を形成した後、図６に示すように、上部磁極１３と下部磁極１２の磁極端にイオンミリングを施し、磁極端を細幅に形成する。イオンミリングを施す際にはウエハの表面にレジストをコーティングし磁極端となる部分を露出させてエッチングする。

本実施形態の磁気ヘッドの製造方法では、イオンミリングによって上部磁極１３の磁極端がエッチングされ下部磁極１２の側方部分が掘り込まれるようにエッチングされるが、その際に下部磁極１２の近傍に位置するコイル１４ｂについては、アルミナからなる保護層４０によって表面が被覆されており、保護層４０によってコイル１４ｂがエッチングされることを防止する。保護層４０に使用しているアルミナはイオンミリングによるエッチングレートが低いから、アルミナを保護層４０に使用することによってコイル１４ｂがエッチングされることを効果的に防御することができる。

このように本実施形態の磁気ヘッドの製造方法において、コイル１４ｂの表面を保護層４０によって被覆しているのは、イオンミリングによってライトヘッドの磁極端を加工する際に、イオンミリングによるエッチングの影響を受けるコイル１４ｂの表面をイオンミリングによる侵食から保護するためであり、イオンミリングによるエッチングレートが低い材料であればアルミナ以外に適宜保護材料（酸化物、窒化物）を使用することができる。図３（ｃ）は、イオンミリングの際にライトヘッドの磁極端近傍でエッチングされる部位を説明的に矢印で示している。

このようにコイル１４ｂの表面を保護層４０によって被覆しておくことにより、イオンミリングによってライトヘッドの磁極端を加工する際に、コイル１４ｂがエッチングされてコイル１４ｂと上部磁極１３とが電気的に短絡するといった問題や、コイル１４ｂの電気抵抗、インダクタンスがばらつくといった問題を防止することができる。
表１に、従来方法と本実施形態の方法によって、コイルの抵抗、インダクタンス値等について比較した結果を示す。

表１は、従来の磁気ヘッドの製造方法に比べて、本実施形態の方法によれば、コイル１４ａの表面に保護層４０を設けたことにより、コイル１４ａの電気抵抗、インダクタンスのばらつきを効果的に抑えることができ、コイル１４ａと上部磁極１３との電気的短絡を確実に防止できていることを示す。

なお、上記実施形態ではコイルを２層に積層した磁気ヘッドの構成について説明したが、コイルを１層設ける場合、もしくは３層以上に設ける場合にも同様に適用することができる。また、上記実施形態は水平磁気記録型の磁気ヘッドについて示すが、垂直磁気記録型の磁気ヘッドの場合でも磁極端あるいはトレーリングシールドをイオンミリングによって成形する際に、記録用のコイルがエッチングされるような場合には同様に本発明方法を適用することができる。

ウエハの表面に平坦化処理を施してコイルの表面を平坦面に形成するまでの工程を示す断面図である。 コイルの表面に保護層を形成するまでの工程を示す断面図である。 上部磁極を形成するまでの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である。 ライトヘッドの磁極端をFIBによりエッチングしている状態を示す説明図である。 ライトヘッドの磁極端をイオンミリングしている状態を示す説明図である。

符号の説明

８ リードヘッド
１０ ライトヘッド
１１ ライトギャップ
１２ 下部磁極
１２ａ 先端磁極
１３ 上部磁極
１４、１４ａ、１４ｂ コイル
１６ レジスト層
２０、２４ 絶縁層
２２、２６、２８ レジスト
３０ 磁性層
３２ レジスト
３４ 非磁性材
３６ レジスト
４０ 保護層

Claims (10)

1. ライトヘッドの磁極端をイオンミリングによりエッチングして所定のコア幅に形成する加工工程を備える磁気ヘッドの製造方法において、
   前記ライトヘッドの記録用のコイルを形成した後、ライトヘッドの下部磁極の先端磁極を除き、前記コイルが形成された領域の表面を、前記イオンミリングにより前記コイルが侵食されることを防止する保護層により被覆する工程を備えることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
2. 前記保護層を設ける工程として、
   前記保護層を被覆する領域を除く領域をレジストにより被覆する工程と、
   前記レジストが被着されたワークの表面に前記保護層を成膜した後、リフトオフにより、前記コイルが形成された領域の表面に前記保護層を残留させる工程と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法。
3. 前記保護層を設ける前工程として、
   前記下部磁極と前記記録用のコイルとを形成した後、ワークの表面を研磨して平坦化処理する工程を備えることを特徴とする請求項１または２記載の磁気ヘッドの製造方法。
4. 前記保護層を設ける工程の後、ライトギャップを形成し、ライトギャップの磁極端の後部を盛り上げ形状とするレジストを形成する工程を有することを特徴とする請求項３記載の磁気ヘッドの製造方法。
5. 前記保護層として、アルミナを成膜して形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気ヘッドの製造方法。
6. ライトギャップを挟んで下部磁極と上部磁極とが配置され、下部磁極と上部磁極とに挟まれた配置に記録用のコイルが設けられた磁気ヘッドにおいて、
   前記下部磁極の先端磁極が形成された部位を除く、前記コイルが形成された領域の表面に保護層が設けられ、
   該保護層の表面にレジストが被着されていることを特徴とする磁気ヘッド。
7. 前記レジストは、磁極端の後部側が所定のアペックス角度となるように形成されていることを特徴とする請求項６記載の磁気ヘッド。
8. 前記先端磁極と前記コイルとが同一平面となる研磨面に形成されていることを特徴とする請求項６または７記載の磁気ヘッド。
9. 前記先端磁極の表面に高飽和磁束密度を有する磁性層が設けられていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項記載の磁気ヘッド。
10. 前記保護層がアルミナからなることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項記載の磁気ヘッド。

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