JP2007257742A - 磁気ヘッドの製造方法および磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気ヘッドの磁極を高精度に形成し、信頼性の高い磁気ヘッドを製造する磁気ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】 記録用の磁極を備える磁気ヘッドの製造方法において、磁気ヘッドが形成されるワークの表面に、前記磁極となる磁性層２６を、磁極端側が所定の端面形状となるように形成する工程と、前記磁性層２６の少なくとも頂部を、ストッパ層３０により被覆する工程と、前記ストッパ層３０が形成されたワークの表面を、前記ストッパ層よりも研磨レートの高い絶縁層４０により被覆する工程と、前記ワークの表面を研磨し、前記磁性層２６の頂部に被着されたストッパ層３０が前記絶縁層４０から露出するまで研磨する工程と、前記磁性層２６の表面に露出するストッパ層３０を除去する工程とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図２

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、より詳細には垂直磁気ヘッドの主磁極といった高精度の加工精度が求められる磁極の形成に好適に用いられ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垂直磁気ヘッドの構成例を示す。この垂直磁気ヘッドは、下部シールド層５と上部シールド層７とで再生用のＭＲ素子６を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１３を挟んで配置された主磁極１２とリターンヨーク１４とを備えたライトヘッド１０とを備える。１５は記録用のコイルである。

この主磁極１２を備えた垂直磁気ヘッドでは、主磁極１２の端面形状に起因するサイドトラックイレーズという問題がある。
サイドトラックイレーズは、磁気ヘッドを支持するアームが記録媒体の内周側と外周側に位置する場合でスキュー角度が異なることにより、隣接するトラック上を部分的に主磁極の磁極端が通過し、記録されている情報を消去してしまったり、磁気記録のＳＮ比を劣化させたりするという問題であり、従来は、主磁極の端面形状を逆台形状として隣接するトラックに影響を及ぼさないようにする方法がとられている（特許文献１参照）。

図５は、サイドトラックイレーズを防止するために主磁極の端面形状が逆台形状となるように形成する従来方法を示す。図５（ａ）は、下地層２０の表面にめっきシード層２２を形成し、めっきシード層２２の表面に断面形状が逆台形状の凹部が形成されたレジストパターン２４を形成し、めっきシード層２２をめっき給電層として凹部内に磁性層２６を盛り上げて形成した状態を示す。磁性層２６は、たとえば、NiFe等の軟磁性材によって形成する。

次に、レジストパターン２４を除去した後、磁性層２６とその近傍部分を保護用のレジスト２８により被覆し（図５（ｂ））、イオンミリングによってめっきシード層２２の不要部分を除去する（図５（ｃ））。図５（ｄ）は、めっき法によらずに、基材の表面に磁性層２６と非磁性材からなるバリア層２９を下地層２０の表面にスパッタリング等により成膜した後、FIB（Focused Ion Beam etching)やイオンミリング、反応性ガスを用いたプラズマエッチング等により磁極端の端面形状が逆台形状となるように形成した状態を示す。

図５（ｅ）は、磁性層２６を所定の厚さに形成するために、磁性層２６の表面を覆うように、たとえばアルミナを絶縁層４０としてオーバーコートした状態、図５（ｆ）は、CMP（Chemical Mechanical Polishing)によりワークの表面を平坦面に研磨して、最終的に主磁極２６ａを所定形状に形成した状態を示す。この研磨加工により、主磁極２６ａが露出する。
特開２００５−１０８３４８号公報 特開２００５−３８５７６号公報

図５（ｅ）に示すように、ワークの表面に絶縁層４０として、たとえばアルミナをオーバーコートしてワークの表面を研磨加工するのは、主磁極２６ａの端面形状が垂直磁気ヘッドの記録精度に大きく影響を及ぼすからである。記録媒体の記録密度が増大してくると、記録媒体への書き込み精度は、主磁極２６ａの長さやコア幅に直接的に依存する。したがって、垂直磁気ヘッドに用いられる主磁極２６ａを形成する際には、主磁極２６ａ上にオーバーコートされたアルミナを研磨して主磁極２６ａを露出させ、なおかつ主磁極２６ａを２００nm程度と薄い膜厚に高精度に制御することが研磨加工に求められる。

図５（ｅ）、（ｆ）は、絶縁層４０を研磨して主磁極２６ａを逆台形状とする工程であり、絶縁層４０をオーバーコートすると、磁性層２６が形成されている部位については絶縁層４０が突起状に盛り上がるから、実際には研磨工程を何回かに分けて、絶縁層４０の突起部分を少しずつ研磨し、磁性層２６の膜厚をチェックしながら所定の膜厚まで研磨を進めている。このように、主磁極２６ａが所定の膜厚、所定のコア幅となるように研磨する方法は煩雑であるとともに制御が難しい作業となる。現実には、必要な精度に対して研磨量が大きいためにワークの表面（ウエハの表面）では場所によって研磨量のばらつきが生じ、これらのばらつきによって主磁極２６ａを削り過ぎてしまうといった問題が生じる。

本発明は、このように、きわめて高度の形状精度が求められる垂直磁気ヘッドの主磁極を形成する際等において、磁極を高精度に形成することができ、信頼性の高い磁気ヘッドを製造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、記録用の磁極を備える磁気ヘッドの製造方法において、磁気ヘッドが形成されるワークの表面に、前記磁極となる磁性層を、磁極端側が所定の端面形状となるように形成する工程と、前記磁性層の少なくとも頂部を、ストッパ層により被覆する工程と、前記ストッパ層が形成されたワークの表面を、前記ストッパ層よりも研磨レートの高い絶縁層により被覆する工程と、前記ワークの表面を研磨し、前記磁性層の頂部に被着されたストッパ層が前記絶縁層から露出するまで研磨する工程と、前記磁性層の表面に露出するストッパ層を除去する工程とを備えることを特徴とする。
また、前記ストッパ層を除去した後、前記ワークの表面を仕上げ研磨する工程を備えることにより、磁極の厚さ等をより高精度に形成することができる。

また、前記磁性層を形成する工程として、前記ワークの表面にめっきシード層を形成する工程と、該めっきシード層の表面に、前記磁極の形状に合わせて、底面に前記めっきシード層が露出する凹部が形成されたレジストパターンを形成する工程と、前記めっきシード層をめっき給電層とする電解めっきにより前記凹部に前記磁性層を盛り上げて形成する工程とを備えることを特徴とする。この方法によれば、めっきにより磁極を形成して磁気ヘッドとすることができる。
また、前記磁性層を形成する工程として、前記ワークの表面に前記磁性層と前記ストッパ層とを成膜する工程と、前記磁性層とストッパ層をエッチングして前記磁極を形成する工程とを備えることを特徴とする。この方法によれば、磁性層をスパッタリング等の成膜工程により形成して磁気ヘッドとすることができる。
なお、前記ストッパ層としては、タンタルが有効に利用でき、また、前記絶縁層としてはアルミナが有効に利用できる。

また、ライトヘッドとして、めっきにより形成された磁性層からなる磁極を備えた磁気ヘッドにおいて、めっきシード層の表面に前記磁性層が被着形成され、前記磁極の磁極端の両側面に非磁性材が被着形成される一方、前記磁極の厚さ方向の表面が前記磁性層の露出面に形成されていることを特徴とする。
また、前記磁極の外側領域が絶縁層により充填され、前記磁極の厚さ方向の表面と前記絶縁層とが同一平面に形成されていることを特徴とする。
また、前記非磁性材がタンタルからなり、前記絶縁層がアルミナからなるものが好適に用いられる。

本発明に係る磁気ヘッドの製造方法によれば、磁性層をストッパ層により被覆し、ワークの表面を絶縁層により被覆した後、ワークの表面を研磨する工程としているから、絶縁層を研磨する際にストッパ層により磁性層が保護され、研磨工程で磁性層が研磨されることを防止することができ、磁性層が研磨されて磁極の膜厚がばらつくといった問題を防止することができる。また、本発明に係る磁気ヘッドは、磁極に非磁性材を被着したことにより磁極の磁気特性を損なわずに信頼性の高い磁気ヘッドとして提供できる。

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。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る垂直磁気ヘッドの製造方法についての第１の実施の形態を示す説明図である。以下、製造工程順にしたがって説明する。
なお、垂直磁気ヘッドは、図４に示した例と同様に、リードヘッドとライトヘッドとを備え、リードヘッド８を形成する下部シールド層５、ＭＲ素子６、上部シールド層７は、従来方法と同様に基材の表面にめっきあるいはスパッタリング等により成膜して形成される。ライトヘッド１０を形成する主磁極１２、リターンヨーク１４、コイル１５等も、所定のパターンにめっきあるいはスパッタリング等により成膜して所定のパターンに形成される。以下では、本発明において特徴的な主磁極１２の製造工程について説明する。

図１は、リードヘッドを構成する各層が形成されたワークの表面に、主磁極となる磁性層２６を形成するまでの工程を示す。
図１（ａ）は、ワークの表面に形成した下地層２０の表面に、たとえばルテニウムをスパッタリングしてめっきシード層２２を形成した状態を示す。
次に、めっきシード層２２の表面にレジストパターン２４を形成する（図１（ｂ））。レジストパターン２４は、フォトリソグラフィー法により主磁極２６ａの平面パターンに合わせて凹部が形成されるようにパターニングする。図１（ｂ）は、主磁極２６ａの磁極端となる部位を端面方向から見た状態を示すもので、主磁極２６ａの端面形状を逆台形状とするため、凹部２４ａの内側面は開口側が幅広となるテーパ面に形成されている。

次いで、めっきシード層２２をめっき給電層とする電解めっきにより、レジストパターン２４の凹部に磁性層２６を盛り上げて形成する（図１（ｃ））。主磁極２６ａは軟磁気特性にすぐれるとともに、高密度記録を可能にするため高飽和磁束密度を備える磁性材料によって形成する。軟磁気特性にすぐれる磁性材料としてはNiFe系の磁性材料があり、高飽和磁束密度を備える磁性材料としてはFeCo系の磁性材料がある。
次いで、レジストパターン２４を除去し（図１（ｄ））、ワークの表面にTa(タンタル）をスパッタリングし、磁性層２６の上面および側面とめっきシード層２２の表面をストッパ層３０によって被覆する（図１（ｅ））。ストッパ層３０の厚さは５０nm程度である。

図２は、ワークの表面に形成した磁性層２６を所定の膜厚となるように研磨して所定の端面形状を有する主磁極２６ａを形成するまでの工程を示す。
図２（ａ）は、ワークの表面にレジスト３２をコーティングし、フォトリソグラフィー法により磁性層２６と磁性層２６の近傍部分を被覆するようにレジスト３２をパターニングした状態である。レジスト３２により磁性層２６を被覆した状態でイオンミリングを施し、めっきシード層２２の不要部分とストッパ層３０の不要部分を除去する（図２（ｂ））。

次いで、ワークの表面を電気的絶縁性材からなる絶縁層４０によって被覆する（図２（ｃ））。絶縁層４０は、たとえばアルミナをスパッタリングして形成する。ワークの表面には磁性層２６が下地層２０から突出するように設けられているから、絶縁層４０によりワークの表面をオーバーコートすると、磁性層２６が形成されている部位が図２（ｃ）のように上方に膨出する形態となる。

絶縁層４０をオーバーコートした後、CMPによりワークの表面を研磨する。この研磨工程は、絶縁層４０の表面に膨出している部分を除去して、絶縁層４０の厚さが磁性層２６の厚さと同程度となるまで研磨する処理工程である。図２（ｄ）は、絶縁層４０の突出部分が研磨され、絶縁層４０がストッパ層３０が露出するまで削られ、絶縁層４０の表面とストッパ層３０の表面が略平坦状になった状態を示す。

ワークの表面に絶縁層４０をオーバーコートして研磨開始すると、磁性層２６が設けられている突出部分から絶縁層４０が研磨される。絶縁層４０の突起部分（膨出部分）が研磨され、絶縁層４０の表面が磁性層２６の頂部に近づき、さらに研磨を進めると、従来方法では、絶縁層４０とともに磁性層２６が頂部側から研磨されるようになる。これに対して、本実施形態では、磁性層２６がストッパ層３０によって被覆されているから、絶縁層４０が研磨されてストッパ層３０が露出しても、ストッパ層３０の研磨レートが絶縁層４０の研磨レートよりも低いために、磁性層２６部分については研磨が進まずに保護することができる。

図２（ｄ）に示すように、磁性層２６の頂部を被覆するストッパ層３０が絶縁層４０の表面から露出し、磁性層２６の厚さと絶縁層４０の厚さが略同一となり、ワークの表面が全体として平坦面状になったところで、ワークの研磨加工をいったん停止し、磁性層２６の頂部を被覆するストッパ層３０を除去する。
図２（ｅ）は、磁性層２６を被覆しているストッパ層３０のうち、磁性層２６の頂部を被覆している部分をエッチングによって除去した状態を示す。ストッパ層３０を除去するには、たとえ反応性ガスを用いたプラズマエッチングによればよい。
磁性層２６の頂部からストッパ層３０を除去したことにより、磁性層２６の頂部が露出し、磁性層２６が形成直後の形態で残る。

次いで、CMP処理を施し、ワークの表面を研磨して、磁性層２６を所定の膜厚にまで仕上げ研磨する。この仕上げ研磨は、磁性層２６の膜厚を監視しながら、研磨量を制御して行う。図２（ｆ）が、最終的に磁性層２６を所定の膜厚まで研磨した状態を示す。磁性層２６の頂部が仕上げ研磨され、絶縁層４０の表面と同一の平坦面に仕上げられる。
こうして、所定の膜厚、所定のコア幅に主磁極２６ａが形成される。主磁極２６ａの側面には非磁性材からなるストッパ層３０が被着され、主磁極２６ａの側方は絶縁層４０（本実施形態ではアルミナ）によって充填される。

なお、図２（ｄ）の研磨工程で絶縁層４０と主磁極２６とはほぼ同厚になるから、めっきによって磁性層２６を形成した際に、磁性層２６の上面がある程度平坦面に形成され、また磁性層２６の膜厚が所定の膜厚に形成される場合には、ワークに仕上げ研磨を施さずに、磁性層２６の頂部に被着するストッパ層３０を除去した後、磁気ヘッドの次の製造工程に進むことも可能である。

本製造工程では、上述したように、磁性層２６の表面をストッパ層３０によって被覆したことにより、ワークの表面にオーバーコートしたアルミナ等の絶縁層４０を研磨する際に磁性層２６が研磨されることを防止し、絶縁層４０の厚さを磁性層２６の厚さと同程度にまで研磨する第１次研磨の際に、磁性層２６が研磨されないようにして研磨加工することができる。このように、絶縁層４０の表面を平坦化する研磨加工の際に磁性層２６が研磨されないように保護していることは、研磨加工作業を効率的にかつ容易に行うことを可能にし、ワークの表面全体としての研磨量のばらつきを抑えることを可能にするという利点がある。

そして、磁性層２６の頂部を被覆するストッパ層３０を除去した後に仕上げ研磨する場合には、絶縁層４０の表面と磁性層２６の表面とが、ほぼ平坦面にまで研磨されている状態から所定の膜厚にまで研磨するから、仕上げ研磨での研磨量はわずかであり、またワークの表面全体がほぼ平坦面となっている状態から仕上げ位置まで研磨するから、より高精度に研磨することができる。こうして、主磁極２６ａの形状精度を向上させることにより、より信頼性の高い垂直磁気ヘッドとして提供することができる。

（第２の実施の形態）
図３は、本発明に係る垂直磁気ヘッドの製造方法についての第２の実施の形態を示す説明図である。本実施形態では、磁性層２６をスパッタリング等のドライプロセスにより形成し、FIBプロセスを利用して磁極を形成する。
図３（ａ）は、下地層２０の表面に磁性層２６をスパッタリングにより形成し、さらに磁性層２６の表面にストッパ層３０を形成した状態を示す。磁性層２６は、あらかじめ主磁極２６ａの膜厚に合わせた厚さに形成する。ストッパ層３０は、第１の実施の形態と同様に、タンタル等の研磨レートが低い材料によって形成する。なお、ストッパ層３０はFIBにより磁性層２６をエッチングする際に磁性層２６を保護するバリア層としても作用する。したがって、ストッパ層３０は所要のバリア作用が得られる厚さ（２００nm程度）に形成する。

図３（ｂ）は、磁性層２６とストッパ層３０にFIBを施し、主磁極の端面形状を逆台形状とした状態を示す。ワークの表面に斜め方向から集束イオンビームを照射することにより、主磁極２６ａの端面を逆台形状に形成することができる。図３（ｂ）に示すように、集束イオンビームをストッパ層３０と磁性層２６に照射することによって、主磁極２６ａの両側に開口部３４が形成される。
図３（ｃ）は、イオンミリングにより磁性層２６の不要部分を除去するため、ワークの表面にレジスト３６をコーティングし、磁性層２６で保護する部位を覆うようにレジスト３６をパターニングした状態を示す。主磁極２６ａについては上面と側方をレジスト３６によって被覆する。

レジスト３６により磁性層２６の所要部位を被覆し、イオンミリングを施して磁性層２６の不要部位を除去した後、レジスト３６を除去する。これによって、主磁極２６ａの側方の磁性層２６が除去される。
図３（ｄ）は、次に、ワークの表面に絶縁層４０を被着形成した状態を示す。絶縁層４０はアルミナ等の電気的絶縁性材をスパッタリングして形成する。絶縁層４０をワークの表面にスパッタリングにより被着することにより、主磁極２６ａが形成された部位が突起状に膨出した状態になる。

図３（ｅ）は、ワークの表面に研磨加工を施し、主磁極２６ａの表面を被覆するストッパ層３０が表面に露出するまで絶縁層４０を研磨した状態を示す。ストッパ層３０を設けたことにより、絶縁層４０を研磨する際に主磁極２６ａにまで研磨作用が及ばないように保護して研磨することができる。
最後に主磁極２６ａの頂部に被着するストッパ層３０をプラズマエッチング等によって除去し、主磁極２６ａの上面を露出させる（図３（ｅ））。次工程では、この主磁極２６ａの表面に絶縁材からなるライトギャップが形成される。

成膜工程によれば磁性層２６を主磁極２６の厚さに合わせて成膜することが可能であるから、本実施形態では、ストッパ層３０により磁性層２６を被覆し研磨工程において主磁極２６ａが研磨されないようにすることにより、あらかじめ所定の膜厚で成膜した膜厚で主磁極２６ａを形成することができる。成膜工程とイオンビームエッチングにより磁極端は所定の逆台形状に形成されているから、磁性層２６の表面に被着するストッパ層３０を除去すれば主磁極２６ａは所定の端面形状に形成される。
もちろん、この製造工程においても必要があれば、ワークの表面に仕上げ研磨を施してもよい。

なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態では、磁性層２６を保護するストッパ層３０を、Taをスパッタリングして形成している。ストッパ層３０はワークの表面を被覆する絶縁層４０を研磨する際に、磁性層２６（主磁極２６ａ）が研磨されないように保護する作用をなす。したがって、ストッパ層３０は絶縁層４０にくらべて研磨レートの低い材料であればTa以外にRu等の材料を使用することができる。ただし、第１の実施の形態では、主磁極２６ａの側面にストッパ層３０が被着して残留するから、主磁極２６ａによる磁気特性に影響を与えないようにストッパ層３０は非磁性材によって形成するのがよい。

また、上記実施の形態では、垂直磁気ヘッドの主磁極を形成する際に、主磁極を所定の膜厚に形成する方法としてストッパ層３０を設けて加工する例を説明したが、垂直磁気ヘッドの主磁極を形成する場合に限らず、水平磁気ヘッドにおけるライトヘッドの磁極部分を形成する方法として本発明方法を適用することも可能である。また、磁気ヘッド以外にも、電子部品の導体部、配線部等を所定の厚さに高精度に形成するといった場合にも適用することができる。

主磁極の形成方法についての第１の実施の形態を示す説明図である。 主磁極の形成方法についての第１の実施の形態を示す説明図である。 主磁極の形成方法についての第２の実施の形態を示す説明図である。 垂直磁気ヘッドの構成を示す断面図である。 主磁極を形成する従来方法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
２０ 下地層
２２ めっきシード層
２４ レジストパターン
２６ 磁性層
２６ａ 主磁極
３０ ストッパ層
３２、３６ レジスト
４０ 絶縁層

Claims (9)

1. 記録用の磁極を備える磁気ヘッドの製造方法において、
   磁気ヘッドが形成されるワークの表面に、前記磁極となる磁性層を、磁極端側が所定の端面形状となるように形成する工程と、
   前記磁性層の少なくとも頂部を、ストッパ層により被覆する工程と、
   前記ストッパ層が形成されたワークの表面を、前記ストッパ層よりも研磨レートの高い絶縁層により被覆する工程と、
   前記ワークの表面を研磨し、前記磁性層の頂部に被着されたストッパ層が前記絶縁層から露出するまで研磨する工程と、
   前記磁性層の表面に露出するストッパ層を除去する工程とを備えることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
2. 前記ストッパ層を除去した後、前記ワークの表面を仕上げ研磨する工程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. 前記磁性層を形成する工程として、
   前記ワークの表面にめっきシード層を形成する工程と、
   該めっきシード層の表面に、前記磁極の形状に合わせて、底面に前記めっきシード層が露出する凹部が形成されたレジストパターンを形成する工程と、
   前記めっきシード層をめっき給電層とする電解めっきにより前記凹部に前記磁性層を盛り上げて形成する工程と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. 前記磁性層を形成する工程として、
   前記ワークの表面に前記磁性層と前記ストッパ層とを成膜する工程と、
   前記磁性層とストッパ層をエッチングして前記磁極を形成する工程と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。
5. 前記ストッパ層を、タンタルにより形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の磁気ヘッドの製造方法。
6. 前記絶縁層を、アルミナにより形成することを特徴とする請求項５記載の磁気ヘッドの製造方法。
7. ライトヘッドとして、めっきにより形成された磁性層からなる磁極を備えた磁気ヘッドにおいて、
   めっきシード層の表面に前記磁性層が被着形成され、前記磁極の磁極端の両側面に非磁性材が被着形成される一方、前記磁極の厚さ方向の表面が前記磁性層の露出面に形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
8. 前記磁極の外側領域が絶縁層により充填され、前記磁極の厚さ方向の表面と前記絶縁層とが同一平面に形成されていることを特徴とする請求項７記載の磁気ヘッド。
9. 前記非磁性材がタンタルからなり、前記絶縁層がアルミナからなることを特徴とする請求項８記載の磁気ヘッド。