JP2007257775A - 狭幅の下部層を有する薄膜素子の製造方法及び該素子を備えた薄膜磁気ヘッド - Google Patents

狭幅の下部層を有する薄膜素子の製造方法及び該素子を備えた薄膜磁気ヘッド Download PDF

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Abstract

【課題】 基板の素子形成面に形成された積層構造にあって積層される方向とは逆側の（下部の）層の幅をより小さく制御することが可能な薄膜素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 基板の素子形成面に第１の膜を形成し、この第１の膜上に第２の膜を形成し、次いで、この第２の膜をトリミングした幅ＷＵＰを有する第２の層を形成し、その後、この第２の層を覆うように、第１の膜よりもエッチングレートが小さいマスク膜を形成し、次いで、第１の膜の少なくとも上部と第２の層を覆ったマスク膜とを一括してトリミングした、幅ＷＵＰよりも大きい幅ＷＴＲを有するパターンを形成し、その後又はそれと同時に、第２の層の幅ＷＵＰを変えずに第１の膜をトリミングすることによって、幅ＷＵＰよりも小さい幅ＷＬＯを有する、又は幅ＷＵＰよりも小さい幅ＷＬＯの部分を有する第１の層を形成する薄膜素子の製造方法が提供される。
【選択図】 図８

Description

本発明は、薄膜が積層された構造を有する薄膜素子の製造方法、特に、磁気記録に用いる薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。さらに、本発明は、磁気記録に用いる薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置に関する。
近年、磁気ディスク装置における大容量小型化の要求に伴い、さらなる記録密度の向上が不可欠となっている。この高記録密度化における重要なポイントとして、薄膜磁気ヘッドから発生する書き込み磁界の強度の向上が挙げられる。この書き込み磁界強度の向上を図るための構造として、例えば特許文献１には、バルクヘッドではあるが、複数の薄膜層からなる金属層を含むメタルインギャップ型のヘッドが開示されている。また、特許文献２には、上部先端磁極を高飽和磁束密度を有する材料を用いて形成した薄膜磁気ヘッドが開示されている。
さらに、最近では、高記録密度化に対応するために、磁極層のさらなる狭トラック幅化が求められているが、磁極層が狭トラック幅になると、十分な書き込み磁界強度の確保がより困難となる。これに対して、現在、薄膜磁気ヘッドの書き込み及び読み出し動作用のプリアンプの性能が大幅に向上しており、書き込み用の電磁コイル素子に、より大きな書き込み電流を投入することができるようになっている。このプリアンプの性能の向上は、この狭トラック幅化の問題を補いつつ、書き込み磁界強度の向上を図ることを可能としている。
特開平４−６６０３号公報 特開平１０−１０５９１９号公報
しかしながら、磁極層の狭トラック幅の下で書き込み電流を増大させると、磁極層からの漏れ磁界も増大して、磁気記録媒体である磁気ディスク上の隣接するトラックに対して、不要な書き込み又は消去を行ってしまう可能性が高くなる問題が生じていた。
特に、磁気ディスクの内周部及び外周部においては、ヘッドのトラックに対する角度であるスキュー角が大きくなって、リーディング側の磁極層が隣接トラックに接近することになる。その結果、リーディング側の磁極層からの漏れ磁界が、隣接トラックへの不要な書き込み又は消去を引き起こす可能性が高くなる。これへの対策として、リーディング側の磁極層の飽和磁束密度を制限して漏れ磁界を小さくすることが考えられるが、この制限によって書き込み磁界強度自体が低下してしまうことも避けられない。
さらに、有効な対策として、リーディング側の磁極層におけるトラック幅方向の幅を小さくすることが考えられる。この際、トレーリング側の磁極層におけるトラック幅方向の幅は、磁気ディスク上の記録層におけるトラック幅を規定するものであるが、十分な大きさの書き込み磁界強度及び磁界勾配を得るために所定の大きさの幅に設定される必要がある。従って、リーディング側の磁極層の幅をトレーリング側の磁極層の幅よりも小さくしなければならない。しかしながら、リーディング側の磁極層は、基板の素子形成面においてトレーリング側の磁極層の積層される方向とは反対側に位置しており、各磁極層の大きさ及び相互の位置関係の精度を十分に確保した上で、このような幅の構成を実現することは非常に困難である。
また、この場合、リーディング側の磁極層の幅は、磁極層の厚さ等種々のパラメータを考慮して所定の値に精度良く設定されねばならないが、従来、これに対する指針は全く提案されてこなかった。
さらに、薄膜磁気ヘッドのみならず、一般の薄膜素子において、基板の素子形成面にあって積層される方向とは逆側の（下方の）層の幅をより小さく制御することは、種々の素子構成において必要とされてきたにもかかわらず、非常に実現が困難であった。
従って、本発明の目的は、基板の素子形成面に形成された積層構造にあって積層される方向とは逆側の（下部の）層の幅をより小さく制御することが可能な薄膜素子の製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、トレーリング側の磁極層のトラック幅方向の幅を所定の値に精度良く設定した上で、リーディング側の磁極層のトラック幅方向の幅をトレーリング側の磁極層の幅よりも小さくすることができる薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、十分な書き込み磁界を確保しつつ、漏れ磁界による隣接トラックへの不要な書き込み又は消去が防止された薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ、このＨＧＡを備えた磁気ディスク装置を提供することにある。
本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。基板の素子形成面に形成された磁気ヘッド素子の積層構造において、基準となる層よりも基板側にある構成要素を、基準となる層の「下」又は「下方」にあるとし、基準となる層よりも積層される方向側にある構成要素を、基準となる層の「上」又は「上方」にあるとする。例えば、「絶縁層上に下部磁極層がある」とは、下部磁極層が、絶縁層よりも積層される方向側にあることを意味する。
本発明によれば、基板の素子形成面に第１の膜を形成し、この第１の膜上に第２の膜を形成し、次いで、イオンミリング等のイオンビームエッチング、又は反応性イオンエッチングを行って、この第２の膜をトリミングした幅ＷＵＰを有する第２の層を形成し、その後、この第２の層を覆うように、第１の膜よりもエッチングレートが小さいマスク膜を形成し、次いで、イオンビームエッチング又は反応性イオンエッチングを行って、第１の膜の少なくとも上部と第２の層を覆ったマスク膜とを一括してトリミングした、幅ＷＵＰよりも大きい幅ＷＴＲを有するパターンを形成し、その後又はそれと同時に、イオンビームエッチング又は反応性イオンエッチングによって第２の層の幅ＷＵＰを変えずに第１の膜をトリミングすることによって、幅ＷＵＰよりも小さい幅ＷＬＯを有する、又は幅ＷＵＰよりも小さい幅ＷＬＯの部分を有する第１の層を形成することを特徴とする、狭幅の下部層を有する薄膜素子の製造方法が提供される。
本発明による薄膜素子の製造方法によれば、第１の膜よりもエッチングレートが小さいマスク膜を第２の層を覆うように形成している。このマスク膜を用いることにより、第２の層の幅ＷＵＰを変えずに第１の膜をトリミングすることが可能となる。その結果、基板の素子形成面に形成された積層構造にあって積層される方向とは逆側の（下部の）層の幅ＷＬＯをより小さく制御することができる。
また、本発明によれば、上述した製造方法であって、第１の膜が下部磁性膜及びこの下部磁性膜上に形成された非磁性材料からなるギャップ膜であり、第２の膜が上部磁極膜であり、マスク膜が非磁性材料からなる非磁性マスク膜であり、第１の層が下部磁性層及びこの下部磁性層上に形成された非磁性材料からなるギャップ層であり、第２の層が上部磁極層であり、幅ＷＵＰ、幅ＷＴＲ及び幅ＷＬＯがトラック幅方向の幅である薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。
さらにまた、本発明によれば、上述した製造方法であって、第１の膜が下部磁性膜であり、第２の膜が非磁性材料からなるギャップ膜及びこのギャップ膜上に形成された上部磁極膜であり、マスク膜が非磁性材料からなる非磁性マスク膜であり、第１の層が下部磁性層であり、第２の層が非磁性材料からなるギャップ層及びこのギャップ層上に形成された上部磁極層であり、幅ＷＵＰ、幅ＷＴＲ及び幅ＷＬＯがトラック幅方向の幅である薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。
このような製造方法によれば、トレーリング側（積層構造にあって積層される方向に相当する）の磁極層である上部磁極層のトラック幅方向の幅ＷＵＰを所定の値に精度良く設定することができる。さらにその上で、リーディング側（積層構造にあって積層される方向の逆側に相当する）の磁極層である下部磁極層のトラック幅方向の幅ＷＬＯを、この幅ＷＵＰよりも小さくすることが可能となる。その結果、十分な書き込み磁界を確保しつつ、漏れ磁界による隣接トラックへの不要な書き込み又は消去が防止された薄膜磁気ヘッドを実現することができる。
ここで、下部磁性膜が、下部ヨーク膜と、この下部ヨーク膜よりも飽和磁束密度の高い下部磁極膜とを順次積層して形成され、下部磁性層が、下部ヨーク層、及びこの下部ヨーク層上に形成されており下部ヨーク層よりも飽和磁束密度の高い下部磁極層であることが好ましい。
さらに、上部磁極膜が、第１の上部磁極膜と、この第１の上部磁極膜を電極としためっき法を用いて第１の上部磁極膜上に形成された第２の上部磁極膜とから形成され、上部磁極層が、第１の上部磁極層、及びこの第１の上部磁極層上に形成された第２の上部磁極層であることもまた好ましい。また、非磁性マスク膜が、Ａｌ２Ｏ３又はＡｌＮ膜であることが好ましい。
次いで、本発明による他の薄膜磁気ヘッドの製造方法について説明する。本発明によれば、さらにまた、基板の素子形成面に形成された第１の非磁性層上に、主磁極膜を形成し、この主磁極膜上に、マスクとなるフォトレジストパターン膜を形成し、次いで、イオンビームエッチング又は反応性イオンエッチングを行って、この主磁極膜の少なくとも上部とフォトレジストパターン膜とを一括してトリミングした、トラック幅方向の幅ＷＴＥを有する第１のパターンを形成し、その後、この第１のパターンを覆うように、主磁極膜よりもエッチングレートが小さい非磁性材料からなる非磁性マスク膜を形成し、次いで、少なくとも第１の非磁性層の上面に達するまでイオンビームエッチング又は反応性イオンエッチングを行って、主磁極膜とこの主磁極膜を取り囲んでいる非磁性マスク膜とを一括してトリミングした、幅ＷＴＥよりも大きいトラック幅方向の幅ＷＰＡを有する第２のパターンを形成し、その後又はそれと同時に、イオンビームエッチング又は反応性イオンエッチングによって主磁極膜の幅ＷＴＥを有する上部を変えずに第２のパターンをアンダーカットすることによって、ベベル角を有する主磁極層の側面と、幅ＷＴＥよりも小さいトラック幅方向の幅ＷＬＥを有する主磁極層の最下面とを形成し、次いで、アンダーカットされた第２のパターンを覆うように第２の非磁性膜を形成し、その後、第２の非磁性膜及び主磁極膜の上部を研磨して、第１及び第２の非磁性層に囲まれた主磁極層を形成する薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。
このような製造方法によれば、主磁極層のヘッド端面での形状におけるトレーリング側（積層構造にあって積層される方向に相当する）の端辺の長さに相当する幅ＷＴＥを所定の値に精度良く設定することができる。さらにその上で、リーディング側（積層構造にあって積層される方向の逆側に相当する）の端辺の長さに相当する幅ＷＬＥを、この幅ＷＴＥよりも小さくすることが可能となる。すなわち、長辺がトレーリング側にある概ね逆台形である形状を得ることができる。その結果、十分な書き込み磁界を確保しつつ、側面にベベル角が付与されて、漏れ磁界による隣接トラックへの不要な書き込み又は消去が防止された薄膜磁気ヘッドを実現することができる。
ここで、非磁性マスク膜が、Ａｌ２Ｏ３又はＡｌＮ膜であることが好ましい。
次いで、本発明による薄膜磁気ヘッドについて説明する。本発明によれば、さらにまた、基板の素子形成面に形成された下部ヨーク層と、この下部ヨーク層のヘッド端面側の端部上に形成された下部磁極層と、第１の上部磁極層と、この第１の上部磁極層上に形成された第２の上部磁極層と、ヘッド端面側の端部がこの第２の上部磁極層上に位置する上部ヨーク層と、ヘッド端面側の端部が下部磁極層及び第１の上部磁極層に挟持されたギャップ層と、少なくとも下部ヨーク層及び上部ヨーク層の間を通過するように形成されているコイル層とを有する電磁コイル素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、
下部磁極層及び第１の上部磁極層の飽和磁束密度が少なくとも２.０テスラ以上であり、
下部磁極層のトラック幅方向の幅ＷＬＯが記第１の上部磁極層及び第２の上部磁極層のトラック幅方向の幅ＷＵＰよりも小さくなっており、幅ＷＵＰと幅ＷＬＯとの差の半分ΔＷ／２＝０.５（ＷＵＰ−ＷＬＯ）（μｍ）が、
ＴＬＰ≦（４２ＬＧ・ｔａｎθＳＫ）−１・（ａ（ΔＷ／２）３＋ｂ（ΔＷ／２）２＋ｃ（ΔＷ／２）＋ｄ）（ここで、ＴＬＰ（μｍ）は下部磁極層の厚さ、ＬＧ（μｍ）はギャップ層の厚さ、θＳＫ（ｄｅｇ）はヘッドのトラックに対するスキュー角であり、ａ＝３３３３３５５.０、ｂ＝−７５００.０、ｃ＝１４.０、及びｄ＝０.１である。）の関係を満たす薄膜磁気ヘッドが提供される。
このような条件式を満たすパラメータを有する薄膜磁気ヘッドにおいては、ヘッドのスキュー角がゼロから大きくなっても、書き込み磁界の実効幅ＥＷが増大することがない。すなわち、このような薄膜磁気ヘッドにおいては、リーディング側の磁極層からの漏れ磁界による隣接トラックへの不要な書き込み又は消去が確実に防止される。
本発明によれば、さらにまた、上述した薄膜磁気ヘッドと、この薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えているＨＧＡが提供される。
本発明によれば、さらにまた、上述したＨＧＡを少なくとも１つ備えており、少なくとも１つの磁気記録媒体と、この少なくとも１つの磁気記録媒体に対して薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路とをさらに備えている磁気ディスク装置が提供される。
本発明による薄膜素子の製造方法によれば、基板の素子形成面に形成された積層構造にあって積層される方向とは逆側の（下部の）層の幅をより小さく制御することが可能となる。また、本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、トレーリング側の磁極層のトラック幅方向の幅を所定の値に精度良く設定した上で、リーディング側の磁極層のトラック幅方向の幅をトレーリング側の磁極層の幅よりも小さくすることができる。
また、本発明の薄膜磁気ヘッド、ＨＧＡ及び磁気ディスク装置によれば、十分な書き込み磁界を確保しつつ、漏れ磁界による隣接トラックへの不要な書き込み又は消去が防止される。
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
図１は、本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本発明によるＨＧＡの一実施形態を示す斜視図である。また、図３は、図２のＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッド（スライダ）の一実施形態を示す斜視図である。
図１において、１０は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の、磁気記録媒体としての磁気ディスク、１２は、薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、１３は、この薄膜磁気ヘッドの書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路をそれぞれ示している。
アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして角揺動可能であり、この軸１６に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム１４の先端部には、ＨＧＡ１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及びスライダ２１は、単数であってもよい。
記録再生回路１３は、図示していないが、記録再生制御ＬＳＩと、記録再生制御ＬＳＩから記録データを受け取るライトゲートと、ライトゲートからの信号を後述する書き込み用の電磁コイル素子に出力するライト回路と、後述する読み出し用の磁気抵抗（ＭＲ）効果素子にセンス電流を供給する定電流回路と、ＭＲ効果素子の素子出力電圧を増幅する増幅器と、記録再生制御ＬＳＩに対して再生データを出力する復調回路とを備えている。
図２に示すように、ＨＧＡ１７は、サスペンション２０の先端部に、磁気ヘッド素子を有するスライダ２１を固着し、さらにそのスライダ２１の端子電極に配線部材２５の一端を電気的に接続して構成される。
サスペンション２０は、ロードビーム２２と、このロードビーム２２上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２３と、ロードビーム２２の基部に設けられたベースプレート２４と、フレクシャ２３上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２５とから主として構成されている。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
図３に示すように、本実施形態における薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１は、適切な浮上量を得るように加工された浮上面（ＡＢＳ）３０と、素子形成面３１上に形成された磁気ヘッド素子３２と、素子形成面３１上に形成された被覆層４２の層面から露出したそれぞれ２つからなる信号端子電極３５及び３６とを備えている。ここで、磁気ヘッド素子３２は、読み出し用のＭＲ効果素子３３と、書き込み用の電磁コイル素子３４とから構成されている。さらに、信号端子電極３５及び３６は、ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４にそれぞれ接続されている。
ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４においては、素子の一端がＡＢＳ３０側のヘッド端面３００に達している。これらの端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受による読み出しと信号磁界の印加による書き込みとが行われる。
図４（Ａ）は、長手磁気記録用の磁気ヘッド素子を備えた、本発明による薄膜磁気ヘッドの要部の構成を示す、図３のＡ−Ａ線断面図である。また、図４（Ｂ）は、垂直磁気記録用磁気ヘッド素子を備えた、本発明による薄膜磁気ヘッドの要部の構成を示す、図３のＡ−Ａ線断面図である。図４（Ｂ）において、図４（Ａ）の磁気ヘッド素子３２と共通または対応する構成要素は、図４（Ａ）と同一の参照番号を用いて示されており、その構成の説明は省略されている。
図４において、２１０はスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するＡＢＳ３０を有している。このスライダ基板２１０のＡＢＳ３０を底面とした際の一つの側面である素子形成面３１に、読み出し用のＭＲ効果素子３３と、書き込み用の電磁コイル素子３４と、これらの構成要素を保護する被覆層４２とが主に形成されている。
ＭＲ効果素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含む。ＭＲ積層体３３２は、面内通電型（ＣＩＰ（Current In Plain））巨大磁気抵抗（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive））多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plain））ＧＭＲ多層膜、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive））多層膜を含み、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界を受けることを防止する。
このＭＲ積層体３３２がＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０の各々とＭＲ積層体３３２との間に絶縁用の上下部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、ＭＲ積層体３３２にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層が形成される。一方、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０はそれぞれ上下部の電極としても機能する。この場合、上下部シールドギャップ層とＭＲリード導体層とは不要であって省略される。ただし、ＭＲ積層体３３２のヘッド端面３００とは反対側のシールド層間、及びＭＲ積層体３３２のトラック幅方向の両側には絶縁層が形成される。
電磁コイル素子３４は、本実施形態において長手磁気記録用であり、下部磁性層３４０、ギャップ層３４１、コイル層３４３、コイル絶縁層３４４及び上部磁性層３４５を備えている。コイル層３４３は、少なくとも下部磁性層３４０及び上部磁性層３４５の間を通過するように形成されている。下部磁性層３４０及び上部磁性層３４５は、コイル層３４３によって誘導された磁束の導磁路となっている。ここで、下部磁性層３４０は、下部ヨーク層３４００と、下部ヨーク層３４００のヘッド端面３００側の端部上に位置しており、飽和磁束密度が下部ヨーク層３４００よりも大きく、少なくとも２.０テスラ（Ｔ）以上である下部磁極層３４０１とを備えている。また、上部磁性層３４５は、上部磁極層となる、第１の上部磁極層３４５０及び第１の上部磁極層３４５０上に形成された第２の上部磁極層３４５１と、ヘッド端面３００側の端部が第２の上部磁極層３４５１上に位置している上部ヨーク層３４５２とを備えている。ここで、第１の上部磁極層３４５０の飽和磁束密度は、第２の第２の上部磁極層３４５１及び上部ヨーク層３４５２よりも大きく、少なくとも２.０Ｔ以上となっている。
下部磁極層３４０１及び第１の上部磁極層３４５０が、ギャップ層３４１のうちヘッド端面３００側の端部を挟持している。このギャップ層３４１の端部位置からの漏洩磁界によって長手磁気記録用の磁気ディスクに書き込みが行なわれる。なお、下部磁極層３４０１及び第１の上部磁極層３４５０の磁気ディスク側の端は、ヘッド端面３００に達しているが、ヘッド端面３００には、極めて薄い保護膜としてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のコーティングが施されている。なお、コイル層３４３は同図において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。
また、上部シールド層３３４と下部磁性層３４０との間には、ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４を分離するための絶縁材料又は金属材料等からなる非磁性層が設けられているが、同層は必ずしも必要ではなく、同層を省略して、下部磁性層を上部シールド層で兼用してもよい。
次いで、図４（Ｂ）を用いて、本発明による薄膜磁気ヘッドの他の実施形態を説明する。
同図において、電磁コイル素子３４′は、垂直磁気記録用であって、主磁極層３４０′、ギャップ層３４１′、コイル層３４３′、コイル絶縁層３４４′及び補助磁極層３４５′を備えている。主磁極層３４０′は、コイル層３４３′によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスクの垂直磁気記録層まで収束させながら導くための導磁路であり、主磁極主要層３４００′及び主磁極補助層３４０１′から構成されている。ここで、主磁極層３４０′のヘッド端面３００側の端部３４０ａ′における層厚方向の長さ（厚さ）は、この主磁極主要層３４００′のみの層厚に相当しており小さくなっている。この結果、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界を発生させることができる。
補助磁極層３４５′のヘッド端面３００側の端部は、補助磁極層３４５′の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部３４５０′となっている。このトレーリングシールド部３４５０′を設けることによって、トレーリングシールド部３４５０′の端部３４５０ａ′と主磁極層３４０′の端部３４０ａ′との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。なお、コイル層３４３′は同図において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。
図４（Ｂ）において、ＭＲ効果素子３３′と電磁コイル素子３４′との間に、さらに、素子間シールド層４６及びバッキングコイル部４５が形成されている。バッキングコイル部４５は、バッキングコイル層４５０及びバッキングコイル絶縁層４５１から形成されており、電磁コイル素子３４′から発生してＭＲ効果素子３３内の上下部シールド層を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込み又は消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図っている。なお、バッキングコイル部４５からの磁束は、書き込み磁界を弱める方向にも作用する。従って、この作用を許容範囲内に限定するために、バッキングコイル層４５０の巻き数は、コイル層３４３′の巻き数と比べて同等か又は少なく設定されている。
図５（Ａ）及び（Ｂ）は、図４（Ａ）の電磁コイル素子３４のヘッド端面３００における端の構成を示した概略図である。また、図５（Ｃ）は、図４（Ｂ）の電磁コイル素子３４′のヘッド端面３００における端の構成を示した概略図である。
図５（Ａ）によれば、下部ヨーク層３４００の一部、下部磁極層３４０１及びギャップ層３４１は、トラック幅方向の幅ＷＬＯを有しており、第１の上部磁極層３４５０及び第２の上部磁極層３４５１は、トラック幅方向の幅ＷＵＰを有している。ここで、幅ＷＬＯは、幅ＷＵＰよりも小さく設定されており、幅ＷＵＰと幅ＷＬＯとの差の半分ΔＷ／２＝０.５（ＷＵＰ−ＷＬＯ）（μｍ）が、以下の条件式（１）を満たすように、幅ＷＵＰと幅ＷＬＯとが設定されている。
（１） ＴＬＰ≦（４２ＬＧ・ｔａｎθＳＫ）−１・（ａ（ΔＷ／２）３＋ｂ（ΔＷ／２）２＋ｃ（ΔＷ／２）＋ｄ）
ここで、ＴＬＰ（μｍ）は下部磁極層３４０１の厚さ、ＬＧ（μｍ）はギャップ層３４１の厚さ、θＳＫ（ｄｅｇ）はヘッドのトラックに対するスキュー角であり、ａ＝３３３３３５５.０、ｂ＝−７５００.０、ｃ＝１４.０、及びｄ＝０.１である。
幅ＷＵＰと幅ＷＬＯとが、このような関係を満たす場合、後に詳細に説明するように、十分な書き込み磁界を確保しつつ、ヘッドが有するスキュー角が原因となる、漏れ磁界による隣接トラックへの不要な書き込み又は消去が防止される。
また、図５（Ｂ）に示されているように、ギャップ層５０のトラック幅方向の幅がＷＵＰであっても、ΔＷ／２が条件式（１）を満たすように設定されることによって上述した効果が得られる。さらに、図示していないが、ギャップ層のトラック幅方向の幅が、下部磁極層の幅ＷＬＯから上部磁極層の幅ＷＵＰまで積層される方向に広がっていてもよい。なお、図５（Ａ）及び（Ｂ）において、電磁コイル素子３４のヘッド端面３００における端の周囲は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の非磁性材料で埋められている。
なお、図５（Ａ）及び（Ｂ）において、幅ＷＵＰは、例えば約０.１〜約０.２μｍ、幅ＷＬＯは、例えば約０.０５〜約０.１８μｍ、厚さＴＬＰは、例えば約０.１〜約０.５μｍ、厚さＬＧは、例えば約０.０１〜約０.１μｍ、θＳＫは、例えば約５〜約２０ｄｅｇである。
図５（Ｃ）によれば、主磁極層３４０′は、ヘッド端面３００において、概ね台形状になっている。ここで、ヘッドのスキュー角による隣接トラックへの不要な書き込み又は消去を防止するために、ベベル角θＢが設けられている。ベベル角θＢは、例えば１５度である。また、このヘッド端面３００での形状のトレーリング側の端辺は、リーディング側の端辺よりも長くなっていて、書き込みギャップ層３４１′を介してトレーリングシールド部３４５０′と対向しており、トレーリングシールドギャップを形成している。ここで、台形の長辺となるトレーリング側の端辺の長さＷＴＥは、例えば約１００〜約３００ｎｍ、台形の短辺となるリーディング側の端辺の長さＷＬＥは、例えば約５０〜約１８０ｎｍ、台形の高さとなる長短辺間の距離は、例えば約１２０〜約２５０ｎｍである。
また、主磁極層３４０′のトラック幅方向の両側及び下方には、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる非磁性層５１が形成されている。従って、ヘッド端面３００側から見た場合、主磁極層３４０′のすべての端辺は、非磁性体に囲まれて磁気的に孤立している状態となっている。
図６は、本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法の一実施形態を概略的に示すフローチャートである。
図６によれば、最初に、スライダ用のウエハ基板の素子形成面に、データを読み出すためのＭＲ効果素子が形成され（ステップＳ１）、次いで、バッキングコイル部が形成される（ステップＳ２）。ここで、バッキングコイル部は、垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドの構成要素であり、長手磁気記録用の薄膜磁気ヘッドの製造の場合、省略される。その後、データを書き込むための電磁コイル素子が形成され（ステップＳ３）、さらに、被覆層及び信号端子電極が形成される（ステップＳ４）。以上により、ＭＲ効果素子及び電磁コイル素子を備えた磁気ヘッド素子を、ウエハ基板上に形成するためのウエハ薄膜工程が終了する。
このウエハ薄膜工程が完了したウエハ基板である薄膜磁気ヘッドウエハの素子形成面上には、多数の磁気ヘッド素子パターンが、マトリクス状に並んで形成されている。磁気ヘッド素子パターンは、以後に説明する機械加工工程を経て形成される個々のスライダにおいて、主に磁気ヘッド素子及び信号端子電極となる部分である。
次いで、この薄膜磁気ヘッドウエハを、樹脂等を用いて切断分離用治具に接着して切断し、複数の磁気ヘッド素子パターンが列状に並ぶ加工バーを切り出す（ステップＳ５）。次いで、この加工バーを、樹脂等を用いて研磨用治具に接着し、この加工バーのＡＢＳ側となる端面に、ＭＲハイト加工としての研磨を施す（ステップ６）。このＭＲハイト加工は、磁気ヘッド素子がヘッド端面に露出して、ＭＲ効果素子のＭＲ積層体が所定のＭＲハイトになるまで行われる。その後、研磨されたヘッド端面に、例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等からなる保護膜を形成し（ステップ７）、次いで、保護膜成膜後の加工バーを、樹脂等を用いてレール形成用治具に接着し、フォトリソグラフィ法及びイオンビームエッチング法等を用いてＡＢＳにレールを形成する加工を行う（ステップ８）。その後、この加工バーを、樹脂等を用いて切断用治具に接着し、溝入れ処理を行った後、切断処理を行い、加工バーを個々のスライダに分離する（ステップ９）。以上により、スライダを形成する機械加工工程が終了して、薄膜磁気ヘッドの製造工程が完了する。
図７は、図４（Ａ）に示したＭＲ効果素子及び電磁コイル素子の形成工程の一実施形態を説明する、図３のＡ−Ａ線断面図である。
まず、図７（Ａ）に示すように、例えばアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されたスライダ基板（ウエハ基板）２１０上に、例えばスパッタ法によって、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等からなる厚さ０.１〜５μｍ程度の下地絶縁層４０を形成する。次いで、下地絶縁層４０上に、例えばフレームめっき法等によって、例えばＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ若しくはＦｅＺｒＮ等、又はこれらの材料からなる多層膜からなる厚さ０.５〜３μｍ程度の下部電極層３３０を形成する。その後、例えばスパッタ法等によって、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等からなる絶縁膜を成膜し、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）等によって平坦化することにより、平坦化層７０を形成する。
次いで、図７（Ｂ）に示すように、下部シールド層３３０上に、ＭＲ効果積層体３３２及び絶縁層３３３を形成する。さらに、図示されていないが、バイアス絶縁層及びバイアス層を形成する。ＭＲ効果積層体３３２は、例えば、ＴＭＲ効果多層膜を含む場合、反強磁性層と、この反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、非磁性誘電材料からなるトンネルバリア層と、このトンネルバリア層を介して磁化固定層とトンネル交換結合をなす磁化自由層とが順次積層されて形成される。
次いで、図７（Ｃ）に示すように、絶縁層３３３上及びＭＲ効果積層体３３２上に、例えばフレームめっき法等によって、例えばＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ若しくはＦｅＺｒＮ等、又はこれらの材料からなる多層膜からなる厚さ０.５〜３μｍ程度の上部電極層３３４を形成する。以上の工程によって、ＭＲ効果素子３３の形成を完了する。その後、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等からなる絶縁膜を例えばスパッタ法等によって成膜し、ＣＭＰ等によって平坦化して平坦化層７１を形成する。
次いで、図７（Ｄ）に示すように、上部電極層３３４上に、例えばスパッタ法、化学気相成長（ＣＶＤ）法等によって、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ又はＤＬＣ等の絶縁材料又はＴｉ、Ｔａ又はＰｔ等の金属材料からなる厚さ０.１〜０.５μｍ程度の非磁性層４１を、ＭＲ効果素子３３と後に形成する電磁コイル素子３２とを分離するために形成する。次いで、非磁性層４１上に、例えばフレームめっき法等によって、例えばＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ若しくはＦｅＺｒＮ等、又はこれらの材料からなる多層膜からなる厚さ０.５〜３μｍ程度の下部磁性層３４０を形成する。ここで、下部磁性層３４０は、下部ヨーク層と下部磁極層とから構成されているが、この構成の形成方法については後に図８を用いて詳述する。その後、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の絶縁膜を例えばスパッタ法等によって成膜し、例えばＣＭＰ等によって平坦化することによって平坦化層７２を形成する。
次いで、同じく図７（Ｄ）に示すように、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法等によって、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ又はＤＬＣ等の絶縁材料からなる厚さ０.０１〜０.１μｍ程度の書き込みギャップ層３４１を形成する。その後、レジストマスクパターンを介して、例えばイオンミリング法、反応性イオンエッチング法等のドライエッチング法等によって、書き込みギャップ層３４１の一部を除去して下部磁性層３４０を露出させることにより、バックギャップ部７３を形成する。次いで、書き込みギャップ層３４１上に、例えばフレームめっき法等によって、例えばＣｕ等からなる厚さ１〜５μｍ程度のコイル層３４３を形成する。
次いで、同じく図７（Ｄ）に示すように、コイル層３４３を覆うように、例えばフォトリソグラフィ法等によって、例えば加熱キュアされたノボラック系等のレジストからなる厚さ０.５〜７μｍ程度のコイル絶縁層３４４を形成する。次いで、書き込みギャップ層４３１上に、例えばフレームめっき法等によって、例えばＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ若しくはＦｅＺｒＮ等、又はこれらの材料からなる多層膜からなる厚さ０.５〜３μｍ程度の上部磁極層３４５３及びバックコンタクト磁極層３４５４を形成する。ここで、上部磁極層３４５３は、第１及び第２の上部磁極層とから構成されているが、この構成の形成方法については後に図８を用いて詳述する。
次いで、図７（Ｅ）に示すように、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の絶縁膜を例えばスパッタ法等によって成膜し、例えばＣＭＰ等によって平坦化することによって平坦化層７４を形成する。次いで、図７（Ｆ）に示すように、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等からなる絶縁層７５を例えばスパッタ法、ＣＶＤ法等によって形成する。その後、レジストマスクパターンを介して、例えばイオンミリング法、反応性イオンエッチング法等のドライエッチング法等によって下地を露出させることにより、上部磁極層−ヨーク接合部７６０と、バックコンタクト磁極層−ヨーク接合部７６１と、コイル引き出し部７６２とを形成する。
次いで、同じく図７（Ｆ）に示すように、例えばフレームめっき法等によって、例えばＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ若しくはＦｅＺｒＮ等、又はこれらの材料からなる多層膜からなる厚さ０.５〜３μｍ程度の上部ヨーク層３４５２及びコイルリード層７７を形成する。ただし、コイルリード層７７は、別途、例えばフレームめっき法等によってＣｕ等の材料から形成されてもよい。以上の工程によって上部磁極層３４５３、バックコンタクト磁極層３４５４及び上部ヨーク層３４５２が形成されることにより、上部磁性層３４５の形成が完了する。
次いで、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の絶縁膜を例えばスパッタ法等によって成膜し、例えばＣＭＰ等によって平坦化することによって平坦化層７８を形成する。次いで、この平坦化された面上に、例えばスパッタ法等によって、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等からなる被覆層４２を形成する。以上によって、ＭＲ効果素子及び電磁コイル素子の形成工程が完了する。
以上、図４（Ａ）に示した長手磁気記録用の薄膜磁気ヘッドの製造工程を説明したが、当然に他の形成条件、態様で製造することも可能であり、また、図４（Ｂ）に示した垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドにおいても、上述した製造方法を適用又は応用することによって同様に製造することができる。
図８（Ａ）〜（Ｅ）は、図４（Ａ）の電磁コイル素子３４における上下部磁性層の端部の形成工程を説明するための、ヘッド端面３００側から見た概略図である。
最初に、図８（Ａ）に示すように、スライダ基板の素子形成面（図示せず）に、例えばスパッタリング法を用いて、厚さ約０.５〜約３μｍの下部ヨーク膜８０、厚さ約０.１〜約０.５μｍの下部磁極膜８１、厚さ約０.０１〜約０.１μｍのギャップ膜８２、及び厚さ約０.０５〜約０.２０μｍの第１の上部磁極膜８３を順次形成し、次いで、例えば、第１の上部磁極膜８３を電極としたフレームめっき法を含むパターンめっき法等のめっき法を用いて、厚さ約２.０〜約４.０μｍであって、トラック幅方向の幅ＷＰＴ＝約０.２〜約０.４μｍを有する第２の上部磁極膜８４を形成する。
次いで、図８（Ｂ）に示すように、第２の上部磁性膜８４をマスクにしてイオンビームエッチングを行って、第１の上部磁極膜８３及び第２の上部磁極膜８４をトリミングした、トラック幅方向の幅ＷＵＰ＝約０.１〜約０.２μｍを有する第１の上部磁極層３４５０及び第２の上部磁極層３４５１を形成する。ここで、トリミングするとは、薄膜パターンのトラック幅方向の幅を、膜厚方向に関して均一に狭く加工することである。この際、深さ方向（膜厚方向）にもエッチングされるが、幅と深さのエッチング比は、入射イオンの入射角によって、変更、調整が可能となる。次いで、図８（Ｃ）に示すように、この第１の上部磁極層３４５０及び第２の上部磁極層３４５１を覆うように、下部ヨーク膜８０、下部磁極膜８１及びギャップ膜８２よりもエッチングレートが小さい、例えばＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等からなる厚さ約０.０３〜約０.１５μｍの非磁性マスク膜８５を、例えばスパッタリング法によって形成する。
次いで、図８（Ｄ）に示すように、斜め入射イオンによるイオンビームエッチングを行って、下部ヨーク膜８０の上部と、下部磁極膜８１と、ギャップ膜８２と、第１の上部磁極層３４５０及び第２の上部磁極層３４５１を覆った非磁性マスク膜８５とを一括してトリミングした、幅ＷＵＰよりも大きいトラック幅方向の幅ＷＴＲ＝約０.２〜約０.５μｍを有するパターン８６を形成する。その後、図８（Ｅ）に示すように、斜め入射イオンによるイオンビームエッチングを行い、第１の上部磁極層３４５０及び第２の上部磁極層３４５１の幅ＷＵＰを変えずに、下部ヨーク膜８０と下部磁極膜８１とギャップ膜８２とをトリミングする。ここで、幅ＷＵＰを変えないエッチングは、非磁性マスク膜８５のエッチングレートが下部磁極膜８１及びギャップ膜８２よりも小さいことによって実現可能となる。これにより、幅ＷＵＰよりも小さいトラック幅方向の幅ＷＬＯ＝約０.０５〜約０.１８μｍの上部を有する下部ヨーク層３４００と、同じくトラック幅方向の幅ＷＬＯを有する下部磁極層３４０１及びギャップ層３４１の形成が完了する。なお、図８（Ｄ）及び（Ｅ）における計２回のイオンビームエッチングは、入射イオンの入射角を調整することによって、１回のエッチング工程として実施可能である。また、このイオンビームエッチングとしてイオンミリングを用いてもよい。さらに、以上のエッチング工程において、イオンビームエッチングの代わりに反応性イオンエッチングを用いても、同様の製造を行うことができる。
以上、図８（Ａ）〜（Ｅ）を用いて説明した製造方法によれば、トレーリング側（積層構造にあって積層される方向に相当する）の磁極層である第１及び第２の上部磁極層３４５０及び３４５１のトラック幅方向の幅ＷＵＰを所定の値に精度良く設定することができる。さらにその上で、下部ヨーク膜８０、下部磁極膜８１及びギャップ膜８２よりもエッチングレートが小さい非磁性マスク膜８５を、第１の上部磁極層３４５０及び第２の上部磁極層３４５１を覆うように形成している。その後、この非磁性マスク膜８５を上述したように用いることにより、リーディング側（積層構造にあって積層される方向の逆側に相当する）の磁極層である下部磁極層のトラック幅方向の幅ＷＬＯを、この幅ＷＵＰよりも小さくすることが可能となる。その結果、図５（Ａ）に示した磁極端の構成を有することによって、十分な書き込み磁界を確保しつつ、漏れ磁界による隣接トラックへの不要な書き込み又は消去が防止された薄膜磁気ヘッドを実現することができる。なお、本実施形態における構成材料、膜厚及び形成方法は、上述したものに限定されることなく、その他の種々の材料、膜厚及び方法が適用可能である。
さらに、以上の製造方法の変更態様として、図８（Ｂ）において、イオンビームエッチング又は反応性イオンエッチングによって、第１の上部磁極膜８３及び第２の上部磁極膜８４のみならず、ギャップ膜８２をもトリミングし、トラック幅方向の幅ＷＵＰを有するギャップ層３４１、第１の上部磁極層３４５０及び第２の上部磁極層３４５１を形成してもよい。その結果、図５（Ｂ）に示した磁極端の構成を有することによって、十分な書き込み磁界を確保しつつ、漏れ磁界による隣接トラックへの不要な書き込み又は消去が防止された薄膜磁気ヘッドを実現することができる。
図９（Ａ）〜（Ｄ）及び図１０（Ａ）〜（Ｄ）は、図４（Ｂ）の電磁コイル素子３４′における主磁極層の端部の形成工程を説明するための、ヘッド端面３００側から見た概略図である。
最初に、図９（Ａ）に示すように、基板の素子形成面（図示せず）に、例えばスパッタリング法を用いて、厚さ約１〜約５μｍの第１の非磁性膜９０と、厚さ約０.２〜約５μｍの主磁極膜９１を形成し、さらに、主磁極膜９１上に、マスクとなるフォトレジストパターン膜９２を形成する。
次いで、図９（Ｂ）に示すように、斜め入射イオンによるイオンビームエッチングを行って、主磁極膜９１の上部とフォトレジストパターン膜９２とを一括してエッチングし、さらに、図９（Ｃ）に示すように、斜め入射イオンによるイオンビームエッチングによるトリミングを行い、トラック幅方向の幅ＷＴＥ＝約０.１〜約０.３μｍを有する第１のパターン９３を形成する。なお、図９（Ｂ）及び（Ｃ）における計２回のイオンビームエッチングは、入射イオンの入射角を調整することによって、１回のエッチング工程として実施可能である。その後、図９（Ｄ）に示すように、第１のパターン９３を覆うように、主磁極膜９１よりもエッチングレートが小さい、例えばＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等からなる厚さ約０.０３〜約０.１０μｍの非磁性マスク膜９４を、例えばスパッタリング法によって形成する。
その後、図１０（Ａ）に示すように、少なくとも第１の非磁性膜９０の上面に達するまでイオンビームエッチングを行い、主磁極膜９１と、主磁極膜９１を取り囲んでいる非磁性マスク膜９４とを一括してトリミングした、幅ＷＴＥよりも大きいトラック幅方向の幅ＷＰＡ＝約０.１６〜約０.５μｍを有する第２のパターン９５を形成する。
次いで、図１０（Ｂ）に示すように、斜め入射イオンによるイオンビームエッチングを行い、主磁極膜９１の幅ＷＴＥを有する上部を変えずに、第２のパターン９５をアンダーカットして、ベベル角を有する主磁極層の側面と、幅ＷＴＥよりも小さいトラック幅方向の幅ＷＬＥを有する主磁極層の最下面とを形成する。ここで、幅ＷＴＥを変えないエッチングは、非磁性マスク膜９４のイオンビームエッチングレートが主磁極膜９１よりも小さいことによって実現可能となる。なお、図１０（Ａ）及び（Ｂ）における計２回のイオンビームエッチングは、入射イオンの入射角を調整することによって、１回のエッチング工程として実施可能である。その後、図１０（Ｃ）に示すように、アンダーカットされた第２のパターン９５を覆うように第２の絶縁膜９６を形成する。その後、図１０（Ｄ）に示すように、例えば、ＣＭＰ法を用いて、第２の非磁性膜９６及び主磁極膜９１の上部を研磨して、非磁性層５１に（すなわち第１及び第２の非磁性膜９０及び９６からなる第１及び第２の絶縁層に）囲まれた主磁極層３４０′の形成が完了する。なお、以上のイオンビームエッチングとしてイオンミリングを用いてもよい。また、以上のエッチング工程において、イオンビームエッチングの代わりに反応性イオンエッチングを用いても、同様の製造を行うことができる。
以上、図９（Ａ）〜（Ｄ）及び図１０（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明した製造方法によれば、主磁極層３４０′のヘッド端面３００での形状におけるトレーリング側（積層構造にあって積層される方向に相当する）の端辺の長さに相当する幅ＷＴＥを所定の値に精度良く設定することができる。さらにその上で、リーディング側（積層構造にあって積層される方向の逆側に相当する）の端辺の長さに相当する幅ＷＬＥを、この幅ＷＴＥよりも小さくすることが可能となる。すなわち、図５（Ｃ）に示したように、長辺がトレーリング側にある概ね逆台形である形状を得ることができる。その結果、十分な書き込み磁界を確保しつつ、側面にベベル角が付与されて、漏れ磁界による隣接トラックへの不要な書き込み又は消去が防止された薄膜磁気ヘッドを実現することができる。なお、本実施形態における構成材料、膜厚及び形成方法は、上述したものに限定されることなく、その他の種々の材料、膜厚及び方法が適用可能である。
以下、本発明による薄膜磁気ヘッドにおいて、下部磁極層の幅ＷＬＯを上部磁極層の幅ＷＵＰよりも小さくすることの効果について、従来例及び実施例を用いて説明する。
（従来例、並びに実施例１及び２）
従来例、並びに実施例１及び２として用いる薄膜磁気ヘッドを実際に製造し、書き込み磁界の分布を実測した。表１にこれらのヘッドの主要構成を示す。
Figure 2007257775
実施例１及び２の薄膜磁気ヘッドにおいては、上部磁極層の幅ＷＵＰと下部磁極層の幅ＷＬＯとの差ΔＷ＝ＷＵＰ−ＷＬＯ（μｍ）が、それぞれ０.０１５μｍ及び０.０２０μｍであって、下部磁極層の幅ＷＬＯが上部磁極層の幅ＷＵＰよりも小さく設定されている。これに対して、従来例の薄膜磁気ヘッドにおいては、ΔＷ＝０.０００μｍであり、上部磁極層の幅ＷＵＰと下部磁極層の幅ＷＬＯとが同一である。なお、実施例１及び２と従来例とにおいては、下部磁極層の厚さＴＬＰ、ギャップ層の厚さＬＧ、その他の構成は全く同一となっている。
図１１は、実施例１及び２並びに従来例における、ヘッドのスキュー角θＳＫと書き込み磁界の実効幅ＥＷとの関係を示したグラフである。
ここで、書き込み磁界の実効幅とは、各ヘッドによって磁気ディスク上に書き込まれた記録ビットの幅を実測した値であり、磁気ディスクの内外周にわたって、種々のスキュー角θＳＫの条件下で測定されたものである。なお、図１１における縦軸の実効幅ＥＷは、各ヘッドにおけるθＳＫ＝０（ｄｅｇ）での値を１として規格化されている。この場合、実効幅ＥＷが１を超えているということは、書き込み磁界が所定のトラック幅を超えて広がってしまっていることを示す。従って、実効幅ＥＷにおいては、各スキュー角において、１以下であることが要求される。
図１１によれば、従来例においては、内周側及び外周側でのスキュー角θＳＫが大きい領域では、書き込み磁界の実効幅ＥＷが、１を超えてしまっている。なお、従来例においてはサンプル数が２となっている。１を超えてしまうのは、リーディング側の磁極層の幅ＷＬＯがトレーリング側の磁極層の幅ＷＵＰと同じであるので、スキュー角θＳＫが大きくなると、リーディング側の磁極層が所定のトラック幅からはみ出して、この磁極層からの漏れ磁界分が実効幅ＥＷを増大させてしまうためと考えられる。
これに対して、実施例１及び２においては、内周側及び外周側でのスキュー角θＳＫが大きい領域であっても、書き込み磁界の実効幅ＥＷが、１未満に収まっている。これは、リーディング側の磁極層の幅ＷＬＯがトレーリング側の磁極層の幅ＷＵＰよりも小さく設定されているので、スキュー角θＳＫが大きくなっても、リーディング側の磁極層からの漏れ磁界分は実効幅ＥＷには影響せず、むしろ、トレーリング側の磁極層が傾いた分だけ実効幅ＥＷが減少しているものと考えられる。このことは、ΔＷのより大きい実施例２の方が、実施例１よりも実効幅ＥＷの減少分が大きくなっていることからも理解される。
このように、書き込み磁界の実効幅ＥＷは、ΔＷ及びスキュー角θＳＫに大きく依存することが分かったが、本願発明者等は、パラメータとして、書き込み磁界の強度分布に強い影響を与える下部磁極層の厚さＴＬＰ及びギャップ層の厚さＬＧをさらに加えて、これらのパラメータ値の組を持つ薄膜磁気ヘッドにおける実効幅ＥＷを測定した。
図１２は、その測定結果の一部となるが、種々の下部磁極層の厚さＴＬＰと種々のΔＷとにおける実効幅ＥＷの測定結果を示すグラフである。同図において、横軸は下部磁極層の厚さＴＬＰであって、縦軸はΔＷである。この縦軸においては、上に行くほど幅ＷＬＯが幅ＷＵＰに比べてより小さくなる。また、同図に示す測定では、上部磁極層の幅ＷＵＰは０.１７μｍ、ギャップ層の厚さＬＧは０.０９０μｍ、スキュー角θＳＫは１５ｄｅｇであった。
図１２によれば、グラフの右下の、下部磁極層の厚さＴＬＰが大きく、かつ幅差ΔＷが小さい（幅ＷＬＯが大きい）領域ＲＡにおいて、実効幅ＥＷが、１を超えている。従って、領域Ａ以外の領域Ｂ内にデータ点を有する薄膜磁気ヘッドが、求められるヘッドであることが分かる。ここで、領域Ａと領域Ｂとの境界をなす曲線ＣＴＨを決定することによって、下部磁極層の厚さＴＬＰとΔＷとが満たすべき関係式が明らかになる。本願発明者等は、図１２に示した関係を含めて、上述した４つのパラメータに関して行った測定結果に基づく解析を行い、下記の条件式（１）を導出した。
（１） ＴＬＰ≦（４２ＬＧ・ｔａｎθＳＫ）−１・（ａ（ΔＷ／２）３＋ｂ（ΔＷ／２）２＋ｃ（ΔＷ／２）＋ｄ）
但し、ａ＝３３３３３５５.０、ｂ＝−７５００.０、ｃ＝１４.０、及びｄ＝０.１である。
図１２の領域Ｂは、まさに、条件式（１）に、ＷＵＰ＝０.１７μｍ、ＬＧ＝０.０９０μｍ、及びθＳＫ＝１５ｄｅｇを代入した式に相当する。
以上の結果から、条件式（１）を満たすパラメータを有する、本願発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、ヘッドのスキュー角がゼロから大きくなっても、書き込み磁界の実効幅ＥＷが増大することがない。すなわち、本願発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、リーディング側の磁極層からの漏れ磁界による隣接トラックへの不要な書き込み又は消去が確実に防止されていることが理解される。
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明によるＨＧＡの一実施形態を示す斜視図である。 図２のＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッドの一実施形態を示す斜視図である。 長手磁気記録用及び垂直磁気記録用の磁気ヘッド素子を備えた、本発明による薄膜磁気ヘッドの要部の構成を示す、図３のＡ−Ａ線断面図である。 図４（Ａ）の電磁コイル素子のヘッド端面における端の構成を示した概略図、及び図４（Ｂ）の電磁コイル素子のヘッド端面における端の構成を示した概略図である。 本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法の一実施形態を概略的に示すフローチャートである。 図４（Ａ）に示したＭＲ効果素子及び電磁コイル素子の形成工程の一実施形態を説明する、図３のＡ−Ａ線断面図である。 図４（Ａ）の電磁コイル素子における上下部磁性層の端部の形成工程を説明するための、ヘッド端面側から見た概略図である。 図４（Ｂ）の電磁コイル素子における主磁極層の端部の形成工程を説明するための、ヘッド端面側から見た概略図である。 図４（Ｂ）の電磁コイル素子における主磁極層の端部の形成工程を説明するための、ヘッド端面側から見た概略図である。 実施例１及び２並びに従来例における、ヘッドのスキュー角θＳＫと書き込み磁界の実効幅ＥＷとの関係を示したグラフである。 種々の下部磁極層の厚さＴＬＰと種々の幅差ΔＷとにおける実効幅ＥＷの測定結果を示すグラフである。
符号の説明
１０ 磁気ディスク
１１ スピンドルモータ
１２ アセンブリキャリッジ装置
１３ 記録再生回路
１４ 駆動アーム
１５ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６ ピボットベアリング軸
１７ ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）
２０ サスペンション
２１ スライダ
２１０ スライダ基板
２２ ロードビーム
２３ フレクシャ
２４ ベースプレート
２５ 配線部材
３０ 浮上面（ＡＢＳ）
３００ ヘッド端面
３１ 素子形成面
３２ 磁気ヘッド素子
３３ ＭＲ効果素子
３３０ 下部電極層
３３２ ＭＲ積層体
３３４ 上部電極層
３４、３４′ 電磁コイル素子
３４０ 下部磁性層
３４００ 下部ヨーク層
３４０１ 下部磁極層
３４０′ 主磁極層
３４００′ 主磁極主要層
３４０１′ 主磁極補助層
３４１、３４１′、５０ ギャップ層
３４３、３４３′ コイル層
３４４、３４４′ コイル絶縁層
３４５ 上部磁性層
３４５０ 第１の上部磁極層
３４５１ 第２の上部磁極層
３４５２ 上部ヨーク層
３４５３ 上部磁極層
３４５４ バックコンタクト磁極層
３４５′ 補助磁極層
３４５０′ トレーリングシールド部
３５、３６ 信号端子電極
４０、７５ 絶縁層
４１、５１ 非磁性層
４２ 被覆層
４５ バッキングコイル部
４５０ バッキングコイル層
４５１ バッキングコイル絶縁層
４６ 素子間シールド層
７０、７１、７２、７４、７８ 平坦化層
７３ バックギャップ部
７６０ 上部磁極層−ヨーク接合部
７６１ バックコンタクト磁極層−ヨーク接合部
７６２ コイル引き出し部
７７ コイルリード層
８０ 下部ヨーク膜
８１ 下部磁極膜
８２ ギャップ膜
８３ 第１の上部磁極膜
８４ 第２の上部磁極膜
８５、９４ 非磁性マスク膜
８６、９５ パターン
９０ 第１の非磁性膜
９１ 主磁極膜
９２ フォトレジストパターン膜
９３ パターン
９６ 第２の非磁性膜

Claims (10)

  1. 基板の素子形成面に第１の膜を形成し、該第１の膜上に第２の膜を形成し、次いで、イオンビームエッチング又は反応性イオンエッチングを行って該第２の膜をトリミングした幅ＷＵＰを有する第２の層を形成し、その後、該第２の層を覆うように、該第１の膜よりもエッチングレートが小さいマスク膜を形成し、次いで、イオンビームエッチング又は反応性イオンエッチングを行って、該第１の膜の少なくとも上部と該第２の層を覆ったマスク膜とを一括してトリミングした、幅ＷＵＰよりも大きい幅ＷＴＲを有するパターンを形成し、その後又はそれと同時に、イオンビームエッチング又は反応性イオンエッチングによって該第２の層の幅ＷＵＰを変えずに該第１の膜をトリミングすることによって、幅ＷＵＰよりも小さい幅ＷＬＯを有する、又は幅ＷＵＰよりも小さい幅ＷＬＯの部分を有する第１の層を形成することを特徴とする、狭幅の下部層を有する薄膜素子の製造方法。
  2. 請求項１に記載された製造方法であって、前記第１の膜が下部磁性膜及び該下部磁性膜上に形成された非磁性材料からなるギャップ膜であり、前記第２の膜が上部磁極膜であり、前記マスク膜が非磁性材料からなる非磁性マスク膜であり、前記第１の層が下部磁性層及び該下部磁性層上に形成された非磁性材料からなるギャップ層であり、前記第２の層が上部磁極層であり、前記幅ＷＵＰ、前記幅ＷＴＲ及び前記幅ＷＬＯがトラック幅方向の幅であることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  3. 請求項１に記載された製造方法であって、前記第１の膜が下部磁性膜であり、前記第２の膜が非磁性材料からなるギャップ膜及び該ギャップ膜上に形成された上部磁極膜であり、前記マスク膜が非磁性材料からなる非磁性マスク膜であり、前記第１の層が下部磁性層であり、前記第２の層が非磁性材料からなるギャップ層及び該ギャップ層上に形成された上部磁極層であり、前記幅ＷＵＰ、前記幅ＷＴＲ及び前記幅ＷＬＯがトラック幅方向の幅であることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  4. 前記下部磁性膜が、下部ヨーク膜と、該下部ヨーク膜よりも飽和磁束密度の高い下部磁極膜とを順次積層して形成され、前記下部磁性層が、下部ヨーク層、及び該下部ヨーク層上に形成されており該下部ヨーク層よりも飽和磁束密度の高い下部磁極層であることを特徴とする請求項２又は３に記載の製造方法。
  5. 前記上部磁極膜が、第１の上部磁極膜と、該第１の上部磁極膜を電極としためっき法を用いて該第１の上部磁極膜上に形成された第２の上部磁極膜とから形成され、前記上部磁極層が、第１の上部磁極層、及び該第１の上部磁極層上に形成された第２の上部磁極層であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の製造方法。
  6. 基板の素子形成面に形成された第１の非磁性層上に、主磁極膜を形成し、該主磁極膜上に、マスクとなるフォトレジストパターン膜を形成し、次いで、イオンビームエッチング又は反応性イオンエッチングを行って該主磁極膜の少なくとも上部と該フォトレジストパターン膜とを一括してトリミングした、トラック幅方向の幅ＷＴＥを有する第１のパターンを形成し、その後、該第１のパターンを覆うように、該主磁極膜よりもエッチングレートが小さい非磁性材料からなる非磁性マスク膜を形成し、次いで、少なくとも該第１の非磁性層の上面に達するまでイオンビームエッチング又は反応性イオンエッチングを行って、該主磁極膜と該主磁極膜を取り囲んでいる非磁性マスク膜とを一括してトリミングした、幅ＷＴＥよりも大きいトラック幅方向の幅ＷＰＡを有する第２のパターンを形成し、その後又はそれと同時に、イオンビームエッチング又は反応性イオンエッチングによって該主磁極膜の幅ＷＴＥを有する上部を変えずに該第２のパターンをアンダーカットすることによって、ベベル角を有する主磁極層の側面と、幅ＷＴＥよりも小さいトラック幅方向の幅ＷＬＥを有する主磁極層の最下面とを形成し、次いで、アンダーカットされた該第２のパターンを覆うように第２の非磁性膜を形成し、その後、該第２の非磁性膜及び該主磁極膜の上部を研磨して、第１及び第２の非磁性層に囲まれた主磁極層を形成することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  7. 前記非磁性マスク膜が、Ａｌ２Ｏ３又はＡｌＮ膜であることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の製造方法。
  8. 基板の素子形成面に形成された下部ヨーク層と、該下部ヨーク層のヘッド端面側の端部上に形成された下部磁極層と、第１の上部磁極層と、該第１の上部磁極層上に形成された第２の上部磁極層と、ヘッド端面側の端部が該第２の上部磁極層上に位置する上部ヨーク層と、ヘッド端面側の端部が該下部磁極層及び該第１の上部磁極層に挟持されたギャップ層と、少なくとも該下部ヨーク層及び該上部ヨーク層の間を通過するように形成されているコイル層とを有する電磁コイル素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、
    前記下部磁極層及び前記第１の上部磁極層の飽和磁束密度が少なくとも２.０テスラ以上であり、
    前記下部磁極層のトラック幅方向の幅ＷＬＯが、前記第１の上部磁極層及び前記第２の上部磁極層のトラック幅方向の幅ＷＵＰよりも小さくなっており、該幅ＷＵＰと該幅ＷＬＯとの差の半分ΔＷ／２＝０.５（ＷＵＰ−ＷＬＯ）（μｍ）が、
    ＴＬＰ≦（４２ＬＧ・ｔａｎθＳＫ）−１・（ａ（ΔＷ／２）３＋ｂ（ΔＷ／２）２＋ｃ（ΔＷ／２）＋ｄ）（ここで、ＴＬＰ（μｍ）は前記下部磁極層の厚さ、ＬＧ（μｍ）は前記ギャップ層の厚さ、θＳＫ（ｄｅｇ）はヘッドのトラックに対するスキュー角であり、ａ＝３３３３３５５.０、ｂ＝−７５００.０、ｃ＝１４.０、及びｄ＝０.１である。）
    の関係を満たすことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
  9. 請求項８に記載の薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
  10. 請求項９に記載のヘッドジンバルアセンブリを少なくとも１つ備えており、少なくとも１つの磁気記録媒体と、該少なくとも１つの磁気記録媒体に対して前記薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路とをさらに備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。
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