JP2007250074A - 垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】記録磁界勾配を高めるために、主磁極のまわりにトレーリングサイドシールドを設け、そのトレーリング側のギャップ長を高精度に制御する。
【解決手段】主磁極１２上にエッチングシグナル層１６を設け、その層に起因するシグナルを検知したときにイオンミリングを停止することによって、主磁極のトレーリング側のギャップ長を高精度に制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、垂直磁気記録媒体の記録・再生に用いられる垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法に関するものである。
磁気ディスク装置では、記録媒体上のデータは磁気ヘッドによって読み書きされる。磁気ディスクの単位面積当たりの記録容量を多くするためには、面記録密度を上げる必要がある。しかしながら、現状の面内記録方式では、記録されるビット長が小さくなると、媒体の磁化の熱揺らぎのために面記録密度を上げられない問題がある。この問題を解決できる方法として、媒体に垂直な方向に磁化信号を記録する垂直記録方式がある。垂直記録方式においても、再生には巨大磁気抵抗効果型ヘッド（ＧＭＲヘッド）及び、さらに再生出力が大きいトンネル型巨大磁気抵抗効果（Tunneling magneto-resistive）型ヘッド（ＴＭＲヘッド）や膜面に垂直に電流を流すＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型ＧＭＲヘッドを用いることができる。一方、記録には、単磁極ヘッドを用いる必要がある。
垂直記録においても、面記録密度の向上のためには、トラック密度と線記録密度を向上する必要がある。線記録密度向上のためには、記録ヘッドの記録磁界勾配を向上させる必要がある。そのためには、記録媒体を２層化し、下層に軟磁性層（Soft under layer, SUL）を設ける構造とする。しかし、２００Ｇｂ／ｉｎ2を超える高記録密度達成のためには、さらなる記録ヘッドからの磁界勾配向上も必要とされている。この磁界勾配を向上させるためには、トレーリングシールドが有効であるが、このときトレーリング側のギャップ長を精度よく制御する必要がある。また、トラック密度向上のためには、磁気ヘッドのトラック幅を微細、高精度化する必要があるが、狭トラックになるにつれて幾何学的トラック幅よりも媒体に書き込まれる実効トラック幅が大きくなる問題が顕著になり、トラック密度向上のための最大の隘路になってきた。この問題解決のために、例えば、US2002/0176214A1あるいはThe magnetic recording conference (TMRC) 2003の要旨No.E6には、サイドシールを設けた垂直記録用ヘッドの例が開示されている。また、特開２０００−９２９２９号公報には、トレーリングサイドシールドを設けたヘッドとその製造方法が示されている。
US2002/0176214A1 特開２０００−９２９２９号公報 The magnetic recording conference (TMRC) 2003, No.E6
上記文献には、媒体に書き込まれるトラック幅をコントロールするために、サイドシールドを設けるとしているが、主磁極とトレーリング側のシールド間の材料及びその製造方法に関しては言及されていない。特開２０００−９２９２９号公報には製造方法が開示されているが、その製造方法は主磁極上面までをケミカルメカニカルポリッシング等を用いて削り込む方法である。削り込む方法は、磁化パターンを書き込む主磁極の上面にダメージを与えやすい欠点がある。また、他の従来の方法では、イオンミリング等のエッチングの時間を管理することにより、トレーリングギャップ長を定めていたが、この方法はギャップ長を直接的に管理するわけではないため、必ずしも満足のできるものではなかった。
本発明は、媒体に書き込まれる実効トラック幅の書き広がりを抑制しながら、記録磁界勾配を向上させた垂直記録用磁気ヘッドとその作製方法を提供するものである。
本発明による垂直磁気記録ヘッドは、主磁極のトレーリング側に配置されたトレーリングシールド、又は主磁極のトレーリング側とトラック幅方向側に配置されたトレーリングサイドシールドを有し、主磁極のトレーリング側に非磁性のキャップ層、エッチングシグナル層、めっき下地の密着層が順次積層され、その上にトレーリングシールド又はトレーリングサイドシールドが形成されている。
その製造にあたっては、主磁極のトレーリングエッジ上にエッチングシグナル層を積層し、主磁極の周囲を非磁性ギャップ層で被覆し、エッチングシグナル検出手段によりエッチングシグナル層がエッチングされたことに起因するシグナルを検出するまで非磁性ギャップ層をエッチングし、その後、必要に応じてエッチングシグナル層を除去し、その上にトレーリングシールド又はトレーリングサイドシールドを形成する。非磁性ギャップ層のエッチングにはイオンミリングを用い、イオンの入射角度は例えば４５度から６５度の範囲とする。エッチングシグナル層は、例えばＴａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｒｈ、Ｓｉを含む非磁性材料からなり、非磁性ギャップ層はアルミナを含む材料からなる。めっき下地層は、Ａｕを含む。レジストの露光には高精度が要求されるためＫｒＦエキシマレーザーを用いる。このとき、ＡｕはＫｒＦエキシマレーザーの反射率が低いため、ハレーションの影響を低減する効果がある。
本発明によると、垂直記録用磁気ヘッドのトレーリングシールド又はトレーリングサイドシールドのトレーリング側ギャップ長を高精度に管理することができ、磁気記録媒体に磁化情報を高記録密度で記録することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下の図において同様の機能部分には同じ符号を付して説明する。
図１は、磁気記録再生装置の概念図である。磁気記録再生装置は、モータ４６によって回転する磁気ディスク（磁気記録媒体）４１上の所定位置に、サスペンションアーム４２の先端に固定されたスライダー４３に搭載された磁気ヘッドによって磁化信号の記録再生を行う。ロータリアクチュエータ４４を駆動することにより、磁気ヘッドの磁気ディスク半径方向の位置（トラック）を選択することができる。アーム４２を振ることによって、磁気ヘッドを磁気ディスク４１上で動かしたときにスキュー角が発生する。スキュー角の範囲は±１５°程度である。磁気ヘッドへの記録信号及び磁気ヘッドからの読み出し信号は信号処理回路４５ａ，４５ｂにて処理される。
図２は、本発明の磁気ヘッドの一例のトラック中心での断面模式図である。この磁気ヘッドは、主磁極１２と補助磁極１１とを備えた記録ヘッド（単磁極ヘッド）５１と、再生素子３を備えた再生ヘッド５２を有する記録再生複合ヘッドである。巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）やトンネル磁気抵抗効果型素子（ＴＭＲ）などからなる再生素子３は、リーディング側の下部シールド４とトレーリング側の上部シールド５からなる一対の磁気シールド（再生シールド）間に配置されている。主磁極１２と補助磁極１１とは浮上面から離れた位置でピラー６によって磁気的に接続され、主磁極１２、補助磁極１１、ピラー６によって構成される磁気回路に薄膜コイル９が鎖交している。主磁極１２は、補助磁極１１のリーディング側に配置されている。主磁極１２は、補助磁極１１とピラー６で接続される主磁極ヨーク部１２Ａと、ヘッド浮上面に露出してトラック幅を規定するポールチップ１２Ｂとから構成される。記録ヘッド５１の主磁極１２から出た磁界は、磁気記録媒体４１の磁気記録層１及び軟磁性裏打ち層２を通り補助磁極１１に入る磁気回路を形成し、磁気記録層１に磁化パターンを記録する。このとき、ディスク回転方向との関係から、主磁極１２が磁気ディスクのある点から最後に離れる部分即ち主磁極の上面（トレーリング側）及び側面の形状が磁化パターンの形状に大きな影響を及ぼす。このため、トレーリング側にシールド１３を配置すると、磁界勾配を高め、記録されるビットの遷移幅を小さくすることによって線密度を高めることが可能となる。
垂直磁気記録において高記録密度を達成するには、磁気ヘッドの記録磁界勾配及びトラック幅方向の記録磁界分布の改善が必要である。トラック幅方向の記録磁界分布の改善には、サイドシールドが有効であるが、磁界勾配の向上のためにはトレーリングシールドが有効である。トレーリングシールドとサイドシールドの両方をもつトレーリングサイドシールドは、記録磁界勾配とトラック幅方向の記録磁界分布の両方の改善が可能である。特に磁界勾配を向上し、安定したヘッドを量産するためには、主磁極のトレーリングエッジとトレーリングシールドとの間のギャップ間隔（トレーリングギャップ）を高精度に制御する必要がある。これは、トレーリングギャップが、磁界勾配の大きさに大きな影響を及ぼすからである。
図３は、本発明によるトレーリングサイドシールドを有する磁気ヘッド製造方法の一実施例を示す断面模式図である。ここでは、記録ヘッドの主磁極、及び主磁極のトレーリング側とトラック幅方向側方に配置されるトレーリングサイドシールドの製造工程について説明する。
図３（ａ）に示すように、主磁極となる磁性層１２の上に非磁性キャップ層１４、非磁性エッチングマスク層１５、エッチングシグナル層１６、及びレジスト２０を順次成膜し、レジスト２０を主磁極の形状に合わせてパターンニングする。主磁極の磁性層には、高飽和磁束密度Ｂｓを有するＦｅＣｏ等の材料を用いる。非磁性キャップ層１４は、ウエハプロセス中に主磁極の上面（トレーリングエッジ面）が酸化等のダメージを受けることを避けるための層であり、非磁性キャップ層１４が必要なのは、垂直磁気記録では、主磁極のトレーリングエッジ（ウエハプロセスでは主磁極の上面）が媒体への書き込みに重要な役割を果たすためである。このキャップ材料としては、例えばＣｒ，ＮｉＣｒ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ａｕなどが使用可能である。キャップ層の上に形成される非磁性のエッチングマスク層１５は、非磁性キャップ層１４の膜厚を厚くすることによって省略することも可能である。非磁性エッチングマスク層１５としては、例えばアルミナ、シリカ、チタン、チタニア、タンタル、タンタルオキサイド等の単層膜や積層膜を用いることができる。
エッチングシグナル層１６は、後述する図３（ｄ）の工程でその上に形成される非磁性ギャップ層１７と異なる材料を用いる必要がある。例えば、非磁性ギャップ層としてアルミナを用いた場合には、エッチングシグナル層１６の材料として、シリコン、シリカ、タンタル、タンタルオキサイド、チタン、チタニア、ＮｉＣｒ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ａｕ等を用いることができる。なお、イオンミリングレートを考慮した場合、エッチングシグナル層１６は非磁性ギャップ層１７とイオンミリングレートが近いものが好ましい。例えば、非磁性ギャップ層にアルミナを用いるのであれば、イオンミリングレートが遅い他の材料としてタンタルが好ましい。ここでは、エッチングシグナル層１６としてＴａを用いた。
次に、図３（ｂ）に示すように、レジスト２０をマスクにイオンミリングによってエッチングシグナル層１６及び非磁性エッチングマスク層１５までエッチングする。次に、図３（ｃ）に示すように、レジストマスク２０、エッチングシグナル層１６、非磁性エッチングマスク層１５をマスクに、非磁性キャップ層１４及び主磁極の磁性層１２をエッチングし、主磁極を逆台形形状に加工する。
その後、レジストマスク２０を除去し、図３（ｄ）に示すように、主磁極の上方及び側方にトレーリングギャップの一部及びサイドギャップとなる非磁性ギャップ層１７を形成する。非磁性ギャップ層の材料としては、アルミナ、シリカ等の酸化物、アルミナナイトライド、シリコンナイトライド等の窒化物、Ｃｒ，Ｔａ，ＮｉＣｒ，Ａｕ，Ｃｕ等の非磁性金属を用いることができる。成膜には、カルーセル型スパッタ装置、イオンビームデポジション装置、あるいはケミカルベーパーデポジション（ＣＶＤ）装置を用いるのが望ましい。これらの成膜装置は、何れも主磁極のサイドの膜のつきまわりがよく、サイドシールド用ギャップ形成に好適だからである。
非磁性ギャップ層１７を形成した後、図３（ｅ）に示すように、イオンミリングでエッチングすることにより、トレーリング側を平坦にする。イオンミリングのＡｒ+イオンの入射角度は、４０度から６５度の範囲である。これは、この範囲でイオンを入射させると、主磁極周りに形成された非磁性層のトレーリング側、サイド側のどちらにも、イオンが入射し、トレーリング側、サイド側の両方の非磁性層をエッチングするからである。イオンミリングの終点検知は、エッチングシグナル層１６がエッチングされたことを示すシグナルを、検知器２４で検知することで行い、エッチングシグナル層１６に起因するシグナルが検知された時点でイオンミリングをストップする。図では、一例として、アルミニウムがエッチングされているところを示している。この場合の検知器２４は、質量分析器である。本例の場合、質量分析計がＴａを検出した時点でイオンミリングをストップする。
エッチングシグナル層１６からのシグナルを検出する検知器としては、エッチングシグナル層１６がエッチングされたことによって生じるイオンを直接検出する質量分析計の他にエッチングシグナル層から発生されるプラズマ発光を検出する光学タイプのものも利用することができる。質量分析法でエッチングシグナルを検知する場合には、エッチングシグナル層１６は、まわりの非磁性ギャップ層１７と原子の質量が異なる必要がある。プラズマ発光を分析する場合には、エッチングシグナル層１６は、非磁性ギャップ層１７と発光スペクトルが異なる必要がある。
次に、図３（ｆ）に示すように、その上にめっき下地層１８を形成する。めっき下地層１８は、磁性層でも、非磁性層でも良い。非磁性のめっき下地層としては、例えばＡｕを用いることができる。Ａｕを用いる場合には、密着層としてＮｉＣｒ，Ｃｒ，Ｔａなどを挿入しても良い。磁性を有するめっき下地層としては、ＮｉＦｅＣｏ，ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅなどが使用可能である。
次に、図３（ｇ）に示すように、めっき下地層１８を用いてフレームめっき法によりトレーリングサイドシールド１３を形成する。トレーリングサイドシールド１３の材料としては、ＦｅＮｉ，ＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，ＦｅＣｏ等を用いることができる。トレーリングサイドシールド１３は、飽和磁束密度Ｂｓが高いほど記録磁界勾配が急峻になるので、Ｂｓは高いほうが良い。
主磁極上面は、ヘッドのトレーリングエッジになり、媒体への磁化パターンを書き込む時にその磁化パターンの形状に影響を与えるため、ダメージなく形成する必要がある。特開２０００−９２９２９号公報に記載の方法は、主磁極上面と周りの非磁性層をＣＭＰによって平坦化する。この方法では、主磁極の上面（トレーリングエッジ）とトレーリングシールドとのギャップ間隔を高精度に加工できる可能性があるが、主磁極上面がＣＭＰによりダメージを受ける問題がある。これに対して本発明の方法は、主磁極の磁性層のトレーリング側に非磁性のキャップ層、エッチングマスクとなる非磁性層があるため、主磁極上面がダメージを受けることはない。またエッチングシグナル層を設けて、エッチングの終点を検知するために、トレーリング側のギャップ間隔を高精度に制御することが可能である。
本実施例によると、主磁極の磁性層のトレーリングエッジからトレーリングシールドまでの距離（非磁性のキャップ層、エッチングマスクとなる非磁性層、エッチングシグナル層、非磁性のめっき下地層の合計膜厚）が５０ｎｍ以下のトレーリングギャップ長を再現性よく形成することが可能である。これは、記録磁界の磁界勾配を高めるため、ヘッドの媒体対向面から媒体の軟磁性層（ＳＵＬ）までの距離と、トレーリングギャップ長が同じか、それ以下にすることが望ましいからである。
図４は、本発明によるトレーリングサイドシールドを有する磁気ヘッド製造方法の他の実施例を示す断面模式図である。ここでは、図３に示した工程と異なる工程についてのみ説明する。図４（ａ）に示した工程は、図３（ｅ）に続く工程である。
本実施例では、図３（ｅ）を用いて説明したように、エッチングシグナル層１６に起因するシグナルを検知するまで非磁性ギャップ層１７をイオンミリングする。その後、図４（ａ）に示すように、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により、エッチングシグナル層１６のみを除去する。例えば、エッチングシグナル層１６がＳｉ，ＳｉＯ2，Ｔａ，Ｔａ2Ｏ5のときには、ＣＦ4，ＣＨＦ3等のＲＩＥが使用可能である。非磁性ギャップ層１７がアルミナの場合、選択比は１０００以上が得られる。
その後、図４（ｂ）に示すようにめっき下地層１８を形成し、図４（ｃ）に示すようにめっき下地層１８を用いてフレームめっき法によりトレーリングサイドシールド１３を形成する。めっき下地層１８の材料、トレーリングサイドシールド１３の材料等は、図３に示した実施例と同様であるので、重複する説明を省略する。本実施例によると、エッチングシグナル層１６を除去しているため、トレーリングギャップ長をより狭小化することが可能であり、高精度に２０ｎｍのトレーリングギャップ長を実現することができた。
図５は、本発明によるトレーリングサイドシールドを有する磁気ヘッド製造方法の他の実施例を示す断面模式図である。ここでは、図３に示した工程と異なる工程についてのみ説明する。図５（ａ）に示した工程は、図３（ｅ）に続く工程である。
本実施例では、図３（ｅ）を用いて説明したように、エッチングシグナル層１６からのシグナルを検知するまで非磁性ギャップ層１７をイオンミリングする。その後、図５（ａ）に示すように、あらためて非磁性ギャップ層１９を形成する。続いて、図５（ｂ）に示すように、その上にめっき下地層１８を形成し、図５（ｃ）に示すようにめっき下地層１８を用いてフレームめっき法によりトレーリングサイドシールド１３を形成する。めっき下地層１８の材料、トレーリングサイドシールド１３の材料等は、図３に示した実施例と同様であるので、重複する説明を省略する。なお、図５（ａ）の前の工程で、図４（ａ）に示すようにエッチングシグナル層１６を除去しても良い。エッチングシグナル層１６を除去した場合の記録ヘッドの浮上面形状は、図６のようになる。
図７は、本発明によるトレーリングサイドシールドを有する磁気ヘッド製造方法の他の実施例を示す断面模式図である。ここで、図７（ａ）は図３（ｃ）に対応する工程図である。本実施例では、主磁極の加工後にエッチングシグナル層２５を形成する。従って、図７（ａ）に示した段階ではエッチングシグナル層は形成されていない。図７（ａ）のように主磁極形状を加工した後、レジストマスクを除去し、その後、図７（ｂ）に示すように、主磁極１２のまわり全体にエッチングシグナル層２５を形成する。その後、図７（ｃ）に示すように、主磁極の上方及び側方にトレーリングギャップの一部及びサイドギャップとなる非磁性ギャップ層１７を形成する。次に、図７（ｄ）に示すように、イオンミリングでエッチングすることにより、非磁性ギャップ層１７のトレーリング側を平坦にする。イオンミリングの終点検知は、エッチングシグナル層２５がエッチングされたことを示すシグナルを、検知器２４で検知することで行う。
次に、図７（ｅ）に示すようにめっき下地層１８を形成し、更に、図７（ｆ）に示すように、そのめっき下地層１８を用いてフレームめっき法によりトレーリングサイドシールド１３を形成する。この場合には、エッチングシグナル層２５が、主磁極側面に残るが、エッチングシグナル層２５を非磁性材料とすれあれば問題はない。本実施例におけるエッチングシグナル層２５の材料としては、Ｔａ，Ｃｒ，ＮｉＣｒ，Ｍｏ等が適当である。
本実施例によると、主磁極の磁性層のトレーリングエッジからトレーリングシールドまでの距離（非磁性のキャップ層、エッチングマスクとなる非磁性層、エッチングシグナル層、非磁性のめっき下地層の合計膜厚）が５０ｎｍ以下のトレーリングギャップ長を再現性よく形成することが可能である。
図８は、トレーリングサイドシールドの形成工程の概略を示したものであり、各工程の左側の図は浮上面に平行な方向の断面摸式図、右側の図は浮上面に垂直な方向の断面模式図である。図８（ａ）は、逆台形形状の主磁極を形成したところを示している。図８（ｂ）は、その上に非磁性ギャップ層１７を形成した状態を示している。図８（ｃ）は、イオンミリングにより、非磁性ギャップ層１７をエッチングしたところを示している。イオンの入射角度は、４５度〜６５度である。このイオンミリングの終点検知を、主磁極の上方に形成したエッチングシグナル層が用いて行う。図８（ｄ）は、めっき下地層形成後、レジストフレームパターン２３を形成した状態を示している。めっき下地層として、Ａｕを用いた場合、ＫｒＦエキシマレーザーに対する反射率が低いため、ハレーションの影響がフレーム形状に現れない。ハレーションがある場合、右に断面摸式図を示したレジストの側面形状にくびれが生じる。図８（ｅ）は、めっき下地層とレジストフレームを用いてトレーリングサイドシールドとなる磁性層をめっきした状態を示している。図８（ｆ）は、レジストフレームとめっき下地層を除去し、主磁極の周りにトレーリングサイドシールドを形成したところを示している。
次に、図９の断面模式図を用いて、本発明によるトレーリングシールドを有する磁気ヘッド製造方法の実施例について説明する。ここでは、記録ヘッドの主磁極、及び主磁極のトレーリング側に配置されるトレーリングシールドの製造工程について説明する。
図９（ａ）に示すように、主磁極となる磁性層１２の上に非磁性キャップ層１４、非磁性エッチングマスク層１５、エッチングシグナル層１６、及びレジスト２０を順次成膜し、レジスト２０を主磁極の形状に合わせてパターンニングする。主磁極の磁性層には、高飽和磁束密度Ｂｓを持つＦｅＣｏ等の材料を用いる。非磁性キャップ層１４は、ウエハプロセス中に主磁極の上面（トレーリングエッジ面）が酸化等のダメージを受けることを避けるための層であり、非磁性キャップ層１４が必要なのは、垂直磁気記録では、主磁極のトレーリングエッジ（ウエハプロセスでは主磁極の上面）が媒体への書き込みに重要な役割を果たすためである。このキャップ材料としては、例えばＣｒ，ＮｉＣｒ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ａｕなどが使用可能である。キャップ層の上に形成される非磁性のエッチングマスク層１５は、非磁性キャップ層１４の膜厚を厚くすることによって省略することも可能である。非磁性エッチングマスク層１５としては、例えばアルミナ、シリカ、チタン、チタニア、タンタル、タンタルオキサイド等の単層膜や積層膜を用いることができる。
エッチングシグナル層１６は、後述する図９（ｄ）の工程でその上に形成される非磁性ギャップ層１７と異なる材料を用いる必要がある。例えば、非磁性ギャップ層としてアルミナを用いた場合には、エッチングシグナル層１６の材料として、シリコン、シリカ、タンタル、タンタルオキサイド、チタン、チタニア、ＮｉＣｒ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ａｕ等を用いることができる。なお、イオンミリングレートを考慮した場合、エッチングシグナル層１６は非磁性ギャップ層１７とイオンミリングレートが近いものが好ましい。例えば、非磁性ギャップ層にアルミナを用いるのであれば、イオンミリングレートが遅い他の材料としてタンタルが好ましい。
次に、図９（ｂ）に示すように、レジスト２０をマスクにイオンミリングによってエッチングシグナル層１６及び非磁性エッチングマスク層１５までエッチングする。次に、図９（ｃ）に示すように、レジストマスク２０、エッチングシグナル層１６、非磁性エッチングマスク層１５をマスクに、非磁性キャップ層１４及び主磁極の磁性層１２をエッチングし、主磁極を逆台形形状に加工する。
その後、レジストマスク２０を除去し、図９（ｄ）に示すように、主磁極の上方及び側方に非磁性ギャップ層１７を形成する。非磁性ギャップ層の材料としては、アルミナ、シリカ等の酸化物、アルミナナイトライド、シリコンナイトライド等の窒化物、Ｃｒ，Ｔａ，ＮｉＣｒ，Ａｕ，Ｃｕ等の非磁性金属を用いることができる。成膜には、バイアススパッタ装置、イオンビームデポジション装置、ＣＶＤ装置を用いるのが好適である。
次に、図９（ｅ）に示すように、ケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）により主磁極及びエッチングシグナル層１６の上方まで研磨する。エッチングシグナル層１６から研磨面までの距離は、０．１〜０．３μｍ程度である。次に、図９（ｆ）に示すように、イオンミリングにより、エッチングシグナル層１６に起因するシグナルが検知されるまでミリングする。イオンミリングの入射角度は、４５度から６５度が好ましい。その後、図９（ｇ）のように非磁性ギャップ層１９を形成し、図９（ｈ）のようにめっき下地層１８を形成した上で、図９（ｉ）に示すように、フレームめっき法によりトレーリングシールド２６を形成する。めっき下地層としては、Ａｕ／Ｃｒ，Ａｕ／Ｔａ，Ａｕ／ＮｉＣｒ，ＮｉＦｅＣｏ，ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｐｔ，Ｐｄ等を用いることができる。
本発明の方法では、主磁極の磁性層のトレーリング側に非磁性のキャップ層、エッチングマスクとなる非磁性層があるため、主磁極上面がダメージを受けることはない。またエッチングシグナル層を設けて、エッチングの終点を検知するために、トレーリング側のギャップ間隔を高精度に制御することが可能である。
本実施例によると、主磁極の磁性層のトレーリングエッジからトレーリングシールドまでの距離（非磁性のキャップ層、エッチングマスクとなる非磁性層、エッチングシグナル層、非磁性のめっき下地層の合計膜厚）が５０ｎｍ以下のトレーリングギャップ長を再現性よく形成することが可能である。
図１０は、本発明によるトレーリングシールドを有する磁気ヘッド製造方法の他の実施例を示す断面模式図である。ここでは、図９に示した工程と異なる工程についてのみ説明する。図１０（ａ）に示した工程は、図９（ｆ）に続く工程である。
本実施例では、図９（ｆ）を用いて説明したように、エッチングシグナル層１６に起因するシグナルを検知するまで非磁性ギャップ層１７をイオンミリングする。その後、図１０（ａ）に示すように、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により、エッチングシグナル層１６のみを除去する。例えば、エッチングシグナル層１６がＳｉ，ＳｉＯ2，Ｔａ，Ｔａ2Ｏ5のときには、ＣＦ4，ＣＨＦ3等のＲＩＥが使用可能である。非磁性ギャップ層１７がアルミナの場合、選択比は１０００以上が得られる。その後、図１０（ｂ）に示すように非磁性ギャップ層１９を形成し、図１０（ｃ）のようにめっき下地層１８を形成した上で、図１０（ｄ）に示すように、フレームめっき法によりトレーリングシールド２６を形成する。この場合は、トレーリングギャップ長には、エッチングシグナル層が含まれないため、より高精度に２０ｎｍ以下のトレーリングギャップ長を画定することができる。
図１１は、本発明によるトレーリングシールドを有する磁気ヘッド製造方法の他の例を示す断面模式図である。図１１（ａ）に示した工程は、図９（ｆ）に続く工程である。
本実施例では、図９（ｆ）を用いて説明したように、エッチングシグナル層１６に起因するシグナルを検知するまで非磁性ギャップ層１７をイオンミリングする。その後、非磁性ギャップ層を形成することなく、図１１（ａ）に示すように、めっき下地層１８を形成し、図１１（ｂ）に示すようにフレームめっき法によりトレーリングシールド２６を形成する。なお、図１１（ａ）の前の工程で、図１０（ａ）のようにエッチングシグナル層１６を除去してもよい。エッチングシグナル層１６を除去した場合の記録ヘッドの浮上面形状は、図１２のようになる。
図１３は、本発明によるトレーリングシールドを有する磁気ヘッド製造方法の他の実施例を示す断面模式図である。ここで、図１３（ａ）は図９（ｃ）に対応する工程図である。本実施例では、主磁極の加工後にエッチングシグナル層２５を形成する。従って、図１３（ａ）に示した段階ではエッチングシグナル層は形成されていない。図１３（ａ）のように主磁極形状を加工した後、レジストマスク２０を除去し、その後、図１３（ｂ）に示すように、主磁極１２のまわり全体にエッチングシグナル層２５を形成する。その後、図１３（ｃ）に示すように、主磁極の上方及び側方にトレーリングギャップの一部及びサイドギャップとなる非磁性ギャップ層１７を形成する。
次に、図１３（ｄ）に示すように、ケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）により主磁極及びエッチングシグナル層２５の上方まで研磨する。エッチングシグナル層２５から研磨面までの距離は、０．１〜０．３μｍ程度である。次に、図１３（ｅ）に示すように、イオンミリングにより、エッチングシグナル層２５に起因するシグナルが検知されるまでミリングする。イオンミリングの入射角度は、４５度から６５度が好ましい。その後、図１３（ｆ）のように非磁性ギャップ層１９を形成し、図１３（ｇ）のようにめっき下地層１８を形成した上で、図１３（ｈ）に示すように、フレームめっき法によりトレーリングシールド２６を形成する。めっき下地層としては、Ａｕ／Ｃｒ，Ａｕ／Ｔａ，Ａｕ／ＮｉＣｒ，ＮｉＦｅＣｏ，ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｐｔ，Ｐｄ等を用いることができる。
図１４から図１７は、本発明による垂直磁気記録ヘッドの媒体対向面形状と断面形状の例を示す図である。これらは全て、主磁極の近くにトレーリングサイドシールド１３を形成した垂直磁気記録ヘッドの場合を示しているが、主磁極に近くにトレーリングシールドを形成した垂直磁気記録ヘッドの場合も同様である。
図１４は、主磁極１２の上下にコイルを２層設けた記録ヘッドの例を示している。コイル形状としては、従来同様の渦巻き形状のコイルを２層設けてもよいし、主磁極１２の周りにヘリカル形状のコイルを配置しても良い。図１５は、コイルが１層で、主磁極１２と再生ヘッドの間にミドルシールドがある場合を示している。ミドルシールドは、主磁極１２からの磁界が再生ヘッドに入り、再生ヘッドの出力が変動することを防止する役割を果たす。図１６は、再生ヘッドに近い方に補助磁極１１があり、主磁極１２の上のトレーリングサイドシールド１３が、接続磁極により補助磁極１１に磁気的に接続される磁気ヘッドの例を示している。この場合、接続磁極は、できるだけ小さい磁気抵抗で接続されることが望ましい。図１７の例は、図１６と同様の形状で接続磁極がない場合を示したものであり、最も作製しやすい形状である。
図１８は、従来の製造方法で製造した記録ヘッドと本発明の製造方法で製造した記録ヘッドの、トレーリングギャップ長の３σ（ｎｍ）の測定値を比較して示したグラフである。形成したトレーリングギャップ長は、４０ｎｍである。図からわかるように、従来の方法では、トレーリングギャップ長のバラつきが大きいが、本発明を用いることで、トレーリングギャップ長のバラつきを半分以下（２．５分の一）にすることができた。このように本発明によると、トレーリングギャップ精度を大幅に改善することができる。
磁気記録再生装置の概念図。 本発明の磁気ヘッドの一例のトラック中心での断面模式図。 本発明による磁気ヘッド製造方法の実施例を示す断面模式図。 本発明による磁気ヘッド製造方法の実施例を示す断面模式図。 本発明による磁気ヘッド製造方法の実施例を示す断面模式図。 本発明による記録ヘッドの一例を示す浮上面形状の概略図。 本発明による磁気ヘッド製造方法の実施例を示す断面模式図。 トレーリングサイドシールドの形成工程の概略図。 本発明による磁気ヘッド製造方法の実施例を示す断面模式図。 本発明による磁気ヘッド製造方法の実施例を示す断面模式図。 本発明による磁気ヘッド製造方法の実施例を示す断面模式図。 本発明による記録ヘッドの一例を示す浮上面形状の概略図。 本発明による磁気ヘッド製造方法の実施例を示す断面模式図。 本発明による垂直磁気記録ヘッドの媒体対向面形状と断面形状の例を示す図。 本発明による垂直磁気記録ヘッドの媒体対向面形状と断面形状の例を示す図。 本発明による垂直磁気記録ヘッドの媒体対向面形状と断面形状の例を示す図。 本発明による垂直磁気記録ヘッドの媒体対向面形状と断面形状の例を示す図。 従来法と本発明の方法で製造した磁気ヘッドのトレーリングギャップ精度を比較して示したグラフ。
符号の説明
９…コイル、１１…補助磁極、１２…主磁極、１３…トレーリングサイドシールド、１４…非磁性キャップ層、１５…非磁性エッチングマスク層、１６…エッチングシグナル層、１７…非磁性ギャップ層、１８…めっき下地層、１９…非磁性ギャップ層、２０…レジスト、２３…レジストフレームパターン、２４…検知器、２５…エッチングシグナル層、２６…トレーリングシールド、４１…磁気ディスク、４２…アーム、４３…スライダー、４４…ロータリアクチュエータ、５１…記録ヘッド、５２…再生ヘッド

Claims (23)

  1. 主磁極と、補助磁極と、前記主磁極のトレーリング側に配置されたトレーリングシールドとを有する垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、
    エッチングシグナル層を上部に有する主磁極を形成する工程と、
    前記エッチングシグナル層を上部に有する主磁極の上方及び側方を非磁性ギャップ層で被覆する工程と、
    前記エッチングシグナル層の手前まで、前記非磁性ギャップ層を研磨する平坦化工程と、
    エッチングシグナル検出装置により前記エッチングシグナル層に起因するシグナルが検出されるまで、前記非磁性ギャップ層をエッチングする工程と、
    前記エッチング後の非磁性ギャップ層の上にトレーリングシールドを形成する工程と
    を有することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  2. 請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記エッチングシグナル層を上部に有する主磁極を形成する工程は、主磁極となる磁性層の上にエッチングシグナル層を形成する工程と、前記エッチングシグナル層を上部に有する磁性層を加工して主磁極を形成する工程とを有することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  3. 請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記エッチングシグナル層を上部に有する主磁極を形成する工程は、主磁極となる磁性層を加工して主磁極を形成する工程と、前記主磁極の上にエッチングシグナル層を形成する工程とを有することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  4. 請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記エッチングシグナル検出装置は前記エッチングシグナル層に起因するイオンを検出する質量分析装置であることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  5. 請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記エッチングシグナル検出装置は前記エッチングシグナル層に起因する発光を検出する装置であることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  6. 請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記トレーリングシールドを形成する前に前記エッチングシグナル層を除去することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  7. 請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記非磁性ギャップ層のエッチングをイオンミリングによって行うことを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  8. 請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記エッチングシグナル層はＴａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｒｈ又はＳｉを含む非磁性層であることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  9. 請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記非磁性ギャップ層はアルミナからなることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  10. 主磁極と、補助磁極と、前記主磁極のトレーリング側及びトラック幅方向側に配置されたトレーリングサイドシールドとを有する垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、
    エッチングシグナル層を上部に有する主磁極を形成する工程と、
    前記エッチングシグナル層を上部に有する主磁極の上方及び側方を、サイドシールドが形成される領域を空けて非磁性ギャップ層で被覆する工程と、
    エッチングシグナル検出装置により前記エッチングシグナル層に起因するシグナルが検出されるまで、前記非磁性ギャップ層をエッチングする工程と、
    前記エッチング後の非磁性ギャップ層の上及び側方にトレーリングサイドシールドを形成する工程と
    を有することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  11. 請求項１０記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記エッチングシグナル層を上部に有する主磁極を形成する工程は、主磁極となる磁性層の上にエッチングシグナル層を形成する工程と、前記エッチングシグナル層を上部に有する磁性層を加工して主磁極を形成する工程とを有することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  12. 請求項１０記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記エッチングシグナル層を上部に有する主磁極を形成する工程は、主磁極となる磁性層を加工して主磁極を形成する工程と、前記主磁極の上にエッチングシグナル層を形成する工程とを有することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  13. 請求項１０記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記エッチングシグナル検出装置は前記エッチングシグナル層に起因するイオンを検出する質量分析装置であることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  14. 請求項１０記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記エッチングシグナル検出装置は前記エッチングシグナル層に起因する発光を検出する装置であることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  15. 請求項１０記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記トレーリングサイドシールドを形成する前に前記エッチングシグナル層を除去することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  16. 請求項１０記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記非磁性ギャップ層のエッチングをイオンミリングによって行うことを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  17. 請求項１６記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記イオンミリングの入射角度が４５度から６５度の間であることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  18. 請求項１０記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記エッチングシグナル層はＴａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｒｈ又はＳｉを含む非磁性層であることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  19. 請求項１０記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記非磁性ギャップ層はアルミナからなることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
  20. 主磁極と、補助磁極と、前記主磁極のトレーリング側に配置されたトレーリングシールドとを有する垂直磁気記録ヘッドにおいて、
    前記主磁極のトレーリング側に非磁性のキャップ層、エッチングマスクとなる非磁性層、エッチングシグナル層、めっき下地の密着層が順次積層され、その上に前記トレーリングシールドがあり、前記主磁極のトレーリングエッジから前記トレーリングシールドまでの距離が５０ｎｍ以下であることを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
  21. 請求項２０記載の垂直磁気記録ヘッドにおいて、前記主磁極のトレーリングエッジから前記トレーリングシールドまでの距離は、前記非磁性のキャップ層、エッチングマスクとなる非磁性層、エッチングシグナル層、めっき下地の密着層の合計膜厚であることを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
  22. 主磁極と、補助磁極と、前記主磁極のトレーリング側及びトラック幅方向側に配置されたトレーリングサイドシールドとを有する垂直磁気記録ヘッドにおいて、
    前記主磁極のトレーリング側に非磁性のキャップ層、エッチングマスクとなる非磁性層、エッチングシグナル層、めっき下地の密着層が順次積層され、その上に前記トレーリングサイドシールドがあり、前記主磁極のトレーリングエッジから前記トレーリングサイドシールドまでの距離が５０ｎｍ以下であることを特徴とることを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
  23. 請求項２２記載の垂直磁気記録ヘッドにおいて、前記主磁極のトレーリングエッジから前記トレーリングサイドシールドまでの距離は、前記非磁性のキャップ層、エッチングマスクとなる非磁性層、エッチングシグナル層、めっき下地の密着層の合計膜厚であることを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
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