JP2008071469A - 垂直磁気記録用磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

垂直磁気記録用磁気ヘッドおよびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】所望の形状の磁極層を正確に形成でき、且つ物理的トラック幅と実効的トラック幅との差を小さくすることができるようにする。
【解決手段】磁気ヘッドは、溝部を有する収容層12と、溝部の縁の真上に配置された側壁を有し、媒体対向面から離れた位置において収容層12の上に配置された非磁性金属層13と、溝部の縁の真上に配置された側壁を有し、非磁性金属層13よりも媒体対向面に近い位置において非磁性金属層13に隣接するように収容層12の上に配置されたサイドシールド層14A,14Bと、磁極層17とを備えている。磁極層17は、収容層12の溝部と非磁性金属層13の側壁とサイドシールド層14A,14Bの側壁とによって形成された収容部40に収容されている。サイドシールド層14A,14Bは、媒体対向面において磁極層17の端面のトラック幅方向の両側に配置された端面を有している。
【選択図】図1

Description

本発明は、垂直磁気記録方式によって記録媒体に情報を記録するために用いられる垂直磁気記録用磁気ヘッドおよびその製造方法に関する。
磁気記録再生装置における記録方式には、信号磁化の向きを記録媒体の面内方向(長手方向)とする長手磁気記録方式と、信号磁化の向きを記録媒体の面に対して垂直な方向とする垂直磁気記録方式とがある。垂直磁気記録方式は、長手磁気記録方式に比べて、記録媒体の熱揺らぎの影響を受けにくく、高い線記録密度を実現することが可能であると言われている。
一般的に、垂直磁気記録用の磁気ヘッドとしては、長手磁気記録用の磁気ヘッドと同様に、読み出し用の磁気抵抗効果素子(以下、MR(Magnetoresistive)素子とも記す。)を有する再生ヘッドと、書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを、基板上に積層した構造のものが用いられる。記録ヘッドは、記録媒体の面に対して垂直な方向の磁界を発生する磁極層を備えている。磁極層は、例えば、一端部が記録媒体に対向する媒体対向面に配置されたトラック幅規定部と、このトラック幅規定部の他端部に連結され、トラック幅規定部よりも大きな幅を有する幅広部とを有している。トラック幅規定部は、ほぼ一定の幅を有している。
垂直磁気記録方式において、記録密度の向上に寄与するのは、主に、記録媒体の改良と記録ヘッドの改良である。高記録密度化のために記録ヘッドに要求されることは、特に、トラック幅の縮小と、記録特性の向上である。一方、トラック幅が小さくなると、記録特性、例えば重ね書きの性能を表わすオーバーライト特性は低下する。従って、トラック幅が小さくなるほど、記録特性の一層の向上が必要となる。ここで、媒体対向面に垂直な方向についてのトラック幅規定部の長さをネックハイトと呼ぶ。このネックハイトが小さいほど、オーバーライト特性が向上する。
ところで、ハードディスク装置等の磁気ディスク装置に用いられる磁気ヘッドは、一般的に、スライダに設けられる。スライダは、上記媒体対向面を有している。この媒体対向面は、空気流入側の端部と空気流出側の端部とを有している。そして、空気流入側の端部から媒体対向面と記録媒体との間に流入する空気流によって、スライダは記録媒体の表面からわずかに浮上するようになっている。このスライダにおいて、一般的に、磁気ヘッドは媒体対向面における空気流出側の端部近傍に配置される。磁気ディスク装置において、磁気ヘッドの位置決めは、例えばロータリーアクチュエータによって行なわれる。この場合、磁気ヘッドは、ロータリーアクチュエータの回転中心を中心とした円軌道に沿って記録媒体上を移動する。このような磁気ディスク装置では、磁気ヘッドのトラック横断方向の位置に応じて、スキューと呼ばれる、円形のトラックの接線に対する磁気ヘッドの傾きが生じる。
特に、長手磁気記録方式に比べて記録媒体への書き込み能力が高い垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置では、上述のスキューが生じると、あるトラックへの情報の書き込み時に隣接トラックの情報が消去される現象(以下、隣接トラック消去と言う。)が生じたり、隣り合う2つのトラックの間において不要な書き込みが行なわれたりするという問題が生じる。高記録密度化のためには、隣接トラック消去を抑制する必要がある。また、隣り合う2つのトラックの間における不要な書き込みは、磁気ヘッドの位置決め用のサーボ信号の検出や再生信号の信号対雑音比に悪影響を及ぼす。
上述のようなスキューに起因した問題の発生を防止する技術としては、例えば特許文献1,2に記載されているように、媒体対向面におけるトラック幅規定部の端面の形状を、記録媒体の進行方向の後側(スライダにおける空気流入端側)に配置される辺が反対側の辺よりも短い形状とする技術が知られている。磁気ヘッドでは、通常、媒体対向面において、基板から遠い端部が記録媒体の進行方向の前側(スライダにおける空気流出端側)に配置される。従って、上述の媒体対向面におけるトラック幅規定部の端面の形状は、基板に近い辺が基板から遠い辺よりも短い形状となる。
また、垂直磁気記録用の磁気ヘッドとしては、例えば特許文献3に記載されているように、磁極層とシールドとを備えた磁気ヘッドも知られている。この磁気ヘッドでは、媒体対向面において、シールドの端面は、磁極層の端面に対して、所定の小さな間隔を開けて記録媒体の進行方向の前側に配置されている。以下、このような磁気ヘッドをシールド型ヘッドと呼ぶ。このシールド型ヘッドにおいて、シールドは、磁極層の端面より発生されて記録媒体の面に垂直な方向以外の方向に広がる磁束が記録媒体に達することを阻止する機能を有している。また、シールドは、磁極層の端面より発生されて、記録媒体を磁化した磁束を還流させる機能も有している。このシールド型ヘッドによれば、線記録密度のより一層の向上が可能になる。
また、特許文献4には、磁極層となる中央の磁性層に対する記録媒体の進行方向の前側と後側にそれぞれ磁性層を設け、中央の磁性層と前側の磁性層との間と、中央の磁性層と後側の磁性層との間に、それぞれコイルを配置した構造の磁気ヘッドが記載されている。この磁気ヘッドによれば、中央の磁性層の媒体対向面側の端部より発生される磁界のうち、記録媒体の面に垂直な方向の成分を大きくすることができる。
特開2003−242607号公報 米国特許第6,504,675B1号明細書 米国特許第4,656,546号明細書 米国特許第4,672,493号明細書
ここで、上述のように媒体対向面におけるトラック幅規定部の端面の形状が、基板に近い辺が基板から遠い辺よりも短い形状となる磁極層の形成方法について考える。従来、このような磁極層の形成方法としては、フレームめっき法が多く用いられていた。フレームめっき法による磁極層の形成方法では、まず、磁極層の下地の上に、電極膜を形成する。次に、電極膜の上にフォトレジスト層を形成する。次に、フォトレジスト層をパターニングして、磁極層に対応した形状の溝部を有するフレームを形成する。次に、電極膜に電流を流してめっきを行い、溝部内に磁極層を形成する。次に、フレームを除去する。次に、電極膜のうち、磁極層の下に存在している部分以外の部分を除去する。次に、磁極層を覆うように、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えば化学機械研磨(以下、CMPと記す。)によって、絶縁層および磁極層を研磨する。この研磨により、磁極層の上面が平坦化されると共に、磁極層の厚みが所望の値になるように調整される。
上記の磁極層の形成方法では、研磨の停止位置が所望の位置からずれると、磁極層の厚みが所望の値からずれ、その結果、上記基板から遠い辺の長さによって規定されるトラック幅が所望の値からずれるという問題が生じる。
特許文献1には、媒体対向面におけるトラック幅規定部の端面の形状を、第1の部分と第2の部分とを有する形状とする技術が記載されている。第1の部分では、空気流入端側の端部から空気流出端側の端部にかけて幅が連続的に増加する。第2の部分は、第1の部分の空気流出端側に配置され、第1の部分の空気流出端側の端部の幅と等しい一定の幅を有している。この技術によれば、トラック幅のばらつきを小さくすることができる。
しかし、特許文献1に記載された技術では、以下のような問題点がある。この技術では、磁極層は、無機絶縁膜に形成された溝部内に収容されている。溝部はエッチングによって形成される。また、溝部は、テーパー形状の部分と、内壁が無機絶縁膜の上面に対して垂直になった部分とを有している。しかしながら、無機絶縁膜に、上記の2つの部分を有する溝部をエッチングによって形成することは容易ではない。なお、特許文献1には、エッチング条件を変えることで上記の2つの部分を形成することが記載されている。
また、特許文献1に記載された技術では、磁極層と無機絶縁膜の上面は、CMPまたはエッチングによって平坦化される。しかしながら、磁極層の材料である金属磁性材料と、無機絶縁膜の材料である無機絶縁材料とでは、CMPにおける研磨の進行速度やエッチング速度が異なる。一般的に、金属磁性材料の研磨またはエッチングに適した条件では、無機絶縁材料よりも金属磁性材料の方が、研磨の進行速度またはエッチング速度が大きい。そのため、特許文献1に記載された技術では、CMPまたはエッチングによって磁極層と無機絶縁膜の上面を平坦化しようとしても、実際には、磁極層の上面が無機絶縁膜の上面よりも大きく窪んだ状態になりやすい。従って、この技術では、磁極層の形状を所望の形状に形成することが難しい。
また、特許文献1には、以下のようにして、磁極層を形成する方法も記載されている。この方法では、まず、無機絶縁膜に形成された溝部内および無機絶縁膜上に第1の磁性膜を形成する。次に、CMPまたはエッチングによって、第1の磁性膜の上面が無機絶縁膜の上面よりも窪んだ状態になるまで、第1の磁性膜を除去する。次に、第1の磁性膜および無機絶縁膜の上に第2の磁性膜を形成する。次に、第2の磁性膜の上面を平坦化して、第1の磁性膜および第2の磁性膜よりなる磁極層を形成する。しかしながら、この方法では、工程数が多くなるという問題点がある。
次に、図39を参照して、シールド型ヘッドの基本的な構成について説明する。図39は、シールド型ヘッドの一例における媒体対向面の一部を示す正面図である。このシールド型ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生する図示しないコイルと、媒体対向面に配置された端面を有し、コイルによって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって情報を記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極層316と、媒体対向面に配置された端面を有し、媒体対向面から離れた位置において磁極層316に連結されたシールド層320と、磁極層316とシールド層320との間に設けられたギャップ層318とを備えている。なお、この例では、磁極層316は絶縁層314の上に配置されている。また、磁極層316の周囲には、絶縁層317が設けられている。磁極層316および絶縁層317の上面は平坦化され、この平坦な上面の上にギャップ層318が配置され、更に、ギャップ層318の上にシールド層320が配置されている。
媒体対向面における磁極層316の端面の形状は、ギャップ層318側の辺が反対側の辺よりも長い台形形状となっている。
次に、例えば図39に示したようなシールド型ヘッドにおける問題点について説明する。図39において、物理的トラック幅PTWは、媒体対向面に配置された磁極層316の端面のうち、ギャップ層318に接する部分の幅によって決まる。しかしながら、磁極層316からギャップ層318を越えてシールド層320に至る磁束321は、物理的トラック幅PTWよりも広がる。そのため、実効的トラック幅ETWは、物理的トラック幅PTWよりも大きくなる。一例として、物理的トラック幅PTWを0.12μm、磁極層316の厚みを0.3μm、ギャップ層318の厚みを50nmとしたとき、従来は、実効的トラック幅ETWが、物理的トラック幅PTWよりも0.08〜0.12μmも大きくなっていた。
上述のように、実効的トラック幅ETWが物理的トラック幅PTWよりもかなり大きくなると、隣接トラック消去が生じたり、隣り合う2つのトラックの間において不要な書き込みが行なわれたりするという問題が生じる。また、実効トラック幅ETWを小さくするために物理的トラック幅PTWを小さくすると、物理的トラック幅PTWの制御が難しくなったり、オーバーライト特性が低下するという問題が生じる。
ギャップ層318の厚みを小さくすることにより、磁極層316からギャップ層318を越えてシールド層320に至る磁束がトラック幅方向に広がることを抑制することができる。しかしながら、この場合には、オーバーライト特性が低下するという問題が生じる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁極層とシールド層がギャップ層を介して対向する構造の垂直磁気記録用磁気ヘッドであって、所望の形状の磁極層を正確に形成でき、且つ物理的トラック幅と実効的トラック幅との差を小さくすることができるようにした垂直磁気記録用磁気ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドは、
記録媒体に対向する媒体対向面と、
記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生するコイルと、
媒体対向面に配置された端面を有し、コイルによって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって情報を記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極層と、
磁性材料よりなり、媒体対向面において磁極層の端面に対して記録媒体の進行方向の前側に配置された端面を有し、媒体対向面から離れた位置において磁極層に連結された主シールド層と、
非磁性材料よりなり、媒体対向面に配置された端面を有し、磁極層と主シールド層との間に設けられたギャップ層と、
非磁性材料よりなり、上面で開口する溝部を有する収容層と、
非磁性金属材料よりなり、溝部の縁の真上に配置された側壁を有し、媒体対向面から離れた位置において収容層の上面の上に配置された非磁性金属層と、
金属磁性材料よりなり、溝部の縁の真上に配置された側壁を有し、非磁性金属層よりも媒体対向面に近い位置において、非磁性金属層に隣接するように収容層の上面の上に配置された2つのサイドシールド層と、
溝部と非磁性金属層の側壁とサイドシールド層の側壁とによって形成され、磁極層の少なくとも一部を収容する収容部と、
非磁性材料よりなり、磁極層とサイドシールド層の側壁との間に配置された非磁性膜とを備え、
2つのサイドシールド層は、媒体対向面において磁極層の端面のトラック幅方向の両側に配置された2つの端面を有している。
本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドでは、サイドシールド層によって、磁極層からギャップ層を越えて主シールド層に至る磁束がトラック幅方向に広がることを抑制することができる。
本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、媒体対向面に配置された磁極層の端面は、ギャップ層から遠ざかるに従って小さくなる幅を有する部分を含んでいてもよい。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、媒体対向面に配置された磁極層の端面は、第1の領域と、この第1の領域とギャップ層の端面との間に配置され、且つ第1の領域に接続された第2の領域とを有していてもよい。この場合、第1の領域は、ギャップ層から遠ざかるに従って小さくなる幅を有している。第2の領域は、トラック幅を規定する一定の幅を有している。第1の領域と第2の領域との境界位置において、第1の領域の幅と第2の領域の幅は等しい。また、媒体対向面において、第2の領域のトラック幅方向の両側に、サイドシールド層の端面が配置されている。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドでは、媒体対向面において、ギャップ層の端面におけるトラック幅方向の両端は、サイドシールド層の側壁よりもトラック幅方向の外側に配置されていてもよい。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、サイドシールド層の飽和磁束密度は、磁極層の飽和磁束密度よりも小さくてもよい。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、サイドシールド層は主シールド層に接続されていてもよいし、接続されていなくてもよい。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドは、更に、収容層、非磁性金属層、サイドシールド層、非磁性膜、磁極層、ギャップ層、主シールド層およびコイルが積層される基板を備えていてもよい。この場合、磁極層は、媒体対向面に配置された端面を有する第1の部分と、第1の部分よりも媒体対向面から遠い位置に配置され、第1の部分よりも大きな厚みを有する第2の部分とを有し、第1の部分における基板から遠い面は、第2の部分における基板から遠い面よりも基板に近い位置に配置されていてもよい。
本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法は、
後に溝部が形成されることにより収容層となる非磁性層を形成する工程と、
後に非磁性金属層となる非磁性金属膜を、非磁性層の上面の一部の上に形成する工程と、
非磁性金属膜を形成する工程の後で、後に2つのサイドシールド層となる磁性膜を、非磁性層の上面のうち非磁性金属膜が形成されていない部分の上に形成する工程と、
非磁性金属膜および磁性膜の上面を平坦化する工程と、
非磁性金属膜が非磁性金属層となると共に磁性膜が2つのサイドシールド層となるように、非磁性金属膜および磁性膜を選択的にエッチングする工程と、
溝部が形成されることによって非磁性層が収容層となり、且つ溝部と非磁性金属層の側壁とサイドシールド層の側壁とによって収容部が形成されるように、非磁性金属層およびサイドシールド層をマスクとして非磁性層を選択的にエッチングする工程と、
非磁性層を選択的にエッチングする工程の後で、非磁性膜を形成する工程と、
磁極層の少なくとも一部が収容部内に収容され、且つ磁極層とサイドシールド層の側壁との間に非磁性膜が配置されるように、磁極層を形成する工程と、
磁極層の上にギャップ層を形成する工程と、
ギャップ層の上に主シールド層を形成する工程と、
コイルを形成する工程とを備えている。
本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、非磁性金属膜および磁性膜の上面を平坦化する工程では、非磁性金属膜の上面が研磨の停止位置となるように、磁性膜の上面を研磨してもよい。この場合、研磨は化学機械研磨であってもよい。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、磁性膜を形成する工程では、非磁性層の上面のうち非磁性金属膜が形成されていない部分の上および非磁性金属膜の上面の上に磁性膜を形成してもよい。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、非磁性金属膜を形成する工程は、後にパターニングされることにより非磁性金属膜となる被パターニング膜を形成する工程と、被パターニング膜の上にエッチングマスクを形成する工程と、被パターニング膜が非磁性金属膜となるように、エッチングマスクを用いて被パターニング膜を選択的にエッチングする工程とを含んでいてもよい。この場合、磁性膜を形成する工程は、エッチングマスクを残したままで磁性膜を形成する工程と、磁性膜の形成後、エッチングマスクを除去する工程とを含んでいてもよい。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、非磁性膜を形成する工程では、収容層、非磁性金属層およびサイドシールド層と磁極層との間に配置されるように非磁性膜を形成してもよい。この場合、非磁性膜は、1原子層毎の成膜を繰り返す化学的気相成長法を用いて形成されてもよい。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、媒体対向面に配置された磁極層の端面は、ギャップ層から遠ざかるに従って小さくなる幅を有する部分を含んでいてもよい。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、媒体対向面に配置された磁極層の端面は、第1の領域と、この第1の領域とギャップ層の端面との間に配置され、且つ第1の領域に接続された第2の領域とを有していてもよい。この場合、第1の領域は、ギャップ層から遠ざかるに従って小さくなる幅を有している。第2の領域は、トラック幅を規定する一定の幅を有している。第1の領域と第2の領域との境界位置において、第1の領域の幅と第2の領域の幅は等しい。また、媒体対向面において、第2の領域のトラック幅方向の両側に、サイドシールド層の端面が配置されている。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法では、媒体対向面において、ギャップ層の端面におけるトラック幅方向の両端は、サイドシールド層の側壁よりもトラック幅方向の外側に配置されてもよい。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、サイドシールド層の飽和磁束密度は、磁極層の飽和磁束密度よりも小さくてもよい。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、サイドシールド層は主シールド層に接続されてもよいし、接続されなくてもよい。
また、本発明の製造方法によって製造される垂直磁気記録用磁気ヘッドは、更に、収容層、非磁性金属層、サイドシールド層、非磁性膜、磁極層、ギャップ層、主シールド層およびコイルが積層される基板を備えていてもよい。この場合、磁極層は、媒体対向面に配置された端面を有する第1の部分と、第1の部分よりも媒体対向面から遠い位置に配置され、第1の部分よりも大きな厚みを有する第2の部分とを有し、第1の部分における基板から遠い面は、第2の部分における基板から遠い面よりも基板に近い位置に配置されてもよい。
本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドまたはその製造方法では、収容部を容易に形成することが可能になると共に、少なくとも一部が収容部に収容される磁極層を精度よく形成することが可能になる。これにより、本発明によれば、所望の形状の磁極層を正確に形成することが可能になるという効果を奏する。また、本発明では、サイドシールド層によって、磁極層からギャップ層を越えて主シールド層に至る磁束がトラック幅方向に広がることを抑制することができる。これにより、本発明によれば、物理的トラック幅と実効的トラック幅との差を小さくすることができるという効果を奏する。
[第1の実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図5および図6を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る垂直磁気記録用磁気ヘッドの構成について説明する。図5は、本実施の形態に係る垂直磁気記録用磁気ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。図6は本実施の形態に係る垂直磁気記録用磁気ヘッドの構成を示す断面図である。なお、図6は媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示している。また、図6において記号Tで示す矢印は、記録媒体の進行方向を表している。
図5および図6に示したように、本実施の形態に係る垂直磁気記録用磁気ヘッド(以下、単に磁気ヘッドと記す。)は、アルミニウムオキサイド・チタニウムカーバイド(Al23・TiC)等のセラミック材料よりなる基板1と、この基板1の上に配置されたアルミナ(Al23)等の絶縁材料よりなる絶縁層2と、この絶縁層2の上に配置された磁性材料よりなる下部シールド層3と、この下部シールド層3の上に配置された絶縁膜である下部シールドギャップ膜4と、この下部シールドギャップ膜4の上に配置された再生素子としてのMR(磁気抵抗効果)素子5と、このMR素子5の上に配置された絶縁膜である上部シールドギャップ膜6と、この上部シールドギャップ膜6の上に配置された磁性材料よりなる上部シールド層7とを備えている。
MR素子5の一端部は、記録媒体に対向する媒体対向面30に配置されている。MR素子5には、AMR(異方性磁気抵抗効果)素子、GMR(巨大磁気抵抗効果)素子あるいはTMR(トンネル磁気抵抗効果)素子等の磁気抵抗効果を示す感磁膜を用いた素子を用いることができる。GMR素子としては、磁気的信号検出用の電流を、GMR素子を構成する各層の面に対してほぼ平行な方向に流すCIP(Current In Plane)タイプでもよいし、磁気的信号検出用の電流を、GMR素子を構成する各層の面に対してほぼ垂直な方向に流すCPP(Current Perpendicular to Plane)タイプでもよい。
磁気ヘッドは、更に、上部シールド層7の上に順に配置された非磁性層81および中間磁性層82を備えている。非磁性層81は、アルミナ等の非磁性材料によって形成されている。中間磁性層82は、磁性材料によって形成されている。下部シールド層3から中間磁性層82までの部分は、再生ヘッドを構成する。なお、中間磁性層82は、再生ヘッドにおけるシールド層の機能と、後述する記録ヘッドにおける補助磁極としての機能、すなわち記録媒体を磁化した磁束を還流させる機能とを有している。
磁気ヘッドは、更に、中間磁性層82の上に配置された絶縁材料よりなる絶縁層83と、この絶縁層83の上に配置されたコイル9と、コイル9の巻線間および周囲に配置された絶縁材料よりなる絶縁層10と、絶縁層10の周囲に配置された絶縁材料よりなる絶縁層11とを備えている。コイル9は、平面渦巻き形状をなしている。コイル9および絶縁層10,11の上面は平坦化されている。絶縁層83,11は、例えばアルミナによって形成されている。絶縁層10は、例えばフォトレジストによって形成されている。コイル9は、銅等の導電材料によって形成されている。
磁気ヘッドは、更に、平坦化されたコイル9および絶縁層10,11の上面の上に配置された非磁性材料よりなる収容層12を備えている。収容層12は、上面で開口する溝部12aを有している。収容層12の材料としては、例えば、アルミナ、シリコン酸化物(SiO)、シリコン酸窒化物(SiON)等の絶縁材料でもよいし、Ru、Ta、Mo、Ti、W、NiCu、NiB、NiP等の非磁性金属材料でもよい。
磁気ヘッドは、更に、非磁性金属層13と2つのサイドシールド層14A,14Bとを備えている。非磁性金属層13は、非磁性金属材料よりなり、媒体対向面30から離れた位置において収容層12の上面の上に配置されている。また、非磁性金属層13は、収容層12の溝部12aの縁の真上に配置された側壁13aを有している。サイドシールド層14A,14Bは、金属磁性材料よりなり、非磁性金属層13よりも媒体対向面30に近い位置において、非磁性金属層13に隣接するように収容層12の上面の上に配置されている。また、サイドシールド層14A,14Bはそれぞれ、収容層12の溝部12aの縁の真上に配置された側壁14Aa,14Baを有している。
非磁性金属層13の材料としては、例えば、Ru、Ta、Mo、W、Ti、Rh、Re、Pt、Pd、Ir、NiCr、NiP、NiB、NiCu、WSi、TaSi、TiSi、TiN、TiWのいずれかを用いることができる。サイドシールド層14A,14Bの材料としては、例えば、NiFe、CoNiFe、CoFeのいずれかを用いることができる。
磁気ヘッドは、更に、収容層12の溝部12aと非磁性金属層13の側壁13aとサイドシールド層14A,14Bの側壁14Aa,14Baとによって形成され、後述する磁極層の少なくとも一部を収容する収容部40を備えている。
磁気ヘッドは、更に、収容部40内に配置された非磁性膜15、研磨停止層16および磁極層17を備えている。非磁性膜15は、非磁性材料よりなり、収容部40の表面に接するように配置されている。磁極層17は、磁性材料よりなり、収容部40の表面から離れるように配置されている。研磨停止層16は、非磁性膜15と磁極層17の間に配置されている。研磨停止層16は、磁極層17をめっき法で形成する際に用いられるシード層を兼ねている。磁極層17は、収容部40の表面に近い位置に配置された第1層161と、収容部40の表面から遠い位置に配置された第2層162とを有している。なお、第1層161は省略してもよい。
非磁性膜15の材料としては、例えば絶縁材料または半導体材料を用いることができる。非磁性膜15の材料としての絶縁材料としては、例えばアルミナ、シリコン酸化物(SiO)、シリコン酸窒化物(SiON)のいずれかを用いることができる。非磁性膜15の材料としての半導体材料としては、例えば多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンを用いることができる。
研磨停止層16は、非磁性導電材料によって形成されている。研磨停止層16の材料としては、例えば、非磁性金属層13の材料と同じものを用いることができる。
第1層161と第2層162は、いずれも金属磁性材料によって形成されている。第1層161の材料としては、例えば、CoFeN、CoNiFe、NiFe、CoFeのいずれかを用いることができる。第2層162の材料としては、例えば、NiFe、CoNiFe、CoFeのいずれかを用いることができる。
磁気ヘッドは、更に、非磁性材料よりなり、非磁性膜15、研磨停止層16および磁極層17の上面の上に配置されたギャップ層18を備えている。ギャップ層18は、平坦な層になっている。ギャップ層18には、媒体対向面30から離れた位置において、開口部が形成されている。ギャップ層18の材料は、アルミナ等の絶縁材料でもよいし、Ru、NiCu、Ta、W、NiB、NiP等の非磁性金属材料でもよい。
サイドシールド層14A,14Bは、媒体対向面30において磁極層17の端面のトラック幅方向の両側に配置された端面を有している。磁極層17とサイドシールド層14A,14Bとの間には、非磁性膜15と研磨停止層16とが配置されている。また、媒体対向面30において、ギャップ層18の端面におけるトラック幅方向の両端18a,18bは、サイドシールド層14A,14Bの側壁14Aa,14Baよりもトラック幅方向の外側に配置されている。また、媒体対向面30において、ギャップ層18の端面は、トラック幅方向に直線状に延びる形状をなしている。
磁気ヘッドは、更に、主シールド層20を備えている。主シールド層20は、サイドシールド層14A,14Bおよびギャップ層18の上に配置された第1層20Aと、ギャップ層18の開口部が形成された位置において磁極層17の上に配置されたヨーク層20Bと、第1層20Aとヨーク層20Bとを連結するように配置された第2層20Cとを有している。第2層20Cは、媒体対向面30に配置された端部を有している。第1層20A、ヨーク層20Bおよび第2層20Cは、いずれも磁性材料によって形成されている。これらの層20A〜20Cの材料としては、例えばCoFeN、CoNiFe、NiFe、CoFeのいずれかを用いることができる。
磁気ヘッドは、更に、非磁性材料よりなり、ヨーク層20Bの周囲に配置された非磁性層21を備えている。非磁性層21の一部は、第1層20Aの側方に配置されている。非磁性層21は、例えば、アルミナや塗布ガラス等の無機絶縁材料によって形成されている。あるいは、非磁性層21は、非磁性金属材料よりなる層とその上に配置された絶縁材料よりなる層とで構成されていてもよい。この場合、非磁性金属材料としては、例えば、Ta、Mo、Nb、W、Cr、Ru、NiCu、Pd、Hf等の高融点金属が用いられる。
磁気ヘッドは、更に、ヨーク層20Bおよび非磁性層21の上面のうち、後述するコイル23が配置される領域の上に配置された絶縁層22と、この絶縁層22の上に配置されたコイル23と、このコイル23の巻線間およびコイル23の周囲に配置された絶縁層24とを備えている。コイル23は、平面渦巻き形状をなしている。コイル23の一部は、第2層20Cとヨーク層20Bの間を通過している。コイル23は、銅等の導電材料によって形成されている。絶縁層24は、例えばフォトレジストによって形成されている。
中間磁性層82から主シールド層20の第2層20Cまでの部分は、記録ヘッドを構成する。磁気ヘッドは、更に、主シールド層20を覆うように形成された保護層25を備えている。保護層25は、例えばアルミナによって形成されている。
以上説明したように、本実施の形態に係る磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面30と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドと記録ヘッドは、基板1の上に積層されている。再生ヘッドは記録媒体の進行方向Tの後側(スライダにおける空気流入端側)に配置され、記録ヘッドは記録媒体の進行方向Tの前側(スライダにおける空気流出端側)に配置されている。
再生ヘッドは、再生素子としてのMR素子5と、媒体対向面30側の一部がMR素子5を挟んで対向するように配置された、MR素子5をシールドするための下部シールド層3および上部シールド層7と、MR素子5と下部シールド層3との間に配置された下部シールドギャップ膜4と、MR素子5と上部シールド層7との間に配置された上部シールドギャップ膜6とを備えている。
記録ヘッドは、コイル9、収容層12、非磁性金属層13、サイドシールド層14A,14B、非磁性膜15、研磨停止層16、磁極層17、ギャップ層18、主シールド層20およびコイル23を備えている。コイル9,23は、記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生する。なお、コイル9は、記録ヘッドにおける必須の構成要素ではなく、設けられていなくてもよい。
磁極層17は、媒体対向面30に配置された端面を有し、コイル23によって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって情報を記録媒体に記録するための記録磁界を発生する。
主シールド層20は、媒体対向面30に配置された端面を有し、媒体対向面30から離れた位置において磁極層17に連結されている。ギャップ層18は、非磁性材料よりなり、媒体対向面30に配置された端面を有し、磁極層17と主シールド層20との間に設けられている。
媒体対向面30において、主シールド層20の端面は、磁極層17の端面に対して、ギャップ層18の厚みによる所定の間隔を開けて記録媒体の進行方向Tの前側に配置されている。ギャップ層18の厚みは、例えば、20〜50nmの範囲内である。コイル23の少なくとも一部は、磁極層17と主シールド層20との間に、磁極層17および主シールド層20に対して絶縁された状態で配置されている。コイル23の厚みは、例えば1.5〜3μmの範囲内である。
磁極層17は、収容部40内に、非磁性膜15および研磨停止層16を介して配置されている。非磁性膜15の厚みは、例えば20〜80nmの範囲内である。しかし、この範囲内に限らず、非磁性膜15の厚みは、トラック幅に応じて任意に設定することができる。研磨停止層16の厚みは、例えば20〜80nmの範囲内である。
磁極層17は、収容部40の表面に近い位置に配置された第1層171と、収容部40の表面から遠い位置に配置された第2層172とを有している。第1層171の厚みは、例えば0〜100nmの範囲内である。第1層171の厚みが0というのは、第1層171がない場合である。
主シールド層20は、ギャップ層18に隣接するように配置された第1層20Aと、ギャップ層18の開口部が形成された位置において磁極層17の上に配置されたヨーク層20Bと、第1層20Aとヨーク層20Bとを連結するように配置された第2層20Cとを有している。第2層20Cの一部は、媒体対向面30とコイル23の少なくとも一部との間に配置されている。
第1層20Aは、媒体対向面30に配置された第1の端部とその反対側の第2の端部とを有している。スロートハイトTHは、媒体対向面30から見て磁極層17と主シールド層20との間隔が大きくなり始める位置から媒体対向面30までの距離となる。本実施の形態では、スロートハイトTHは、第1層20Aの媒体対向面30から遠い端部から媒体対向面30までの距離となる。スロートハイトTHは、例えば0.05〜0.3μmの範囲内である。
ここで、図1ないし図4を参照して、磁極層17、サイドシールド層14A,14Bおよびギャップ層18について詳しく説明する。図1は、磁極層17およびサイドシールド層14A,14Bのうちの媒体対向面30の近傍における一部を示す斜視図である。図2は、磁極層17、サイドシールド層14A,14Bおよびギャップ層18のうちの媒体対向面30の近傍における一部を示す斜視図である。図3は、磁極層17、非磁性金属層13およびサイドシールド層14A,14Bを示す平面図である。図4は、磁極層17、サイドシールド層14A,14B、第1層20Aおよびヨーク層20Bを示す平面図である。
図1に示したように、磁極層17の少なくとも一部は、収容層12の溝部12aと非磁性金属層13の側壁13aとサイドシールド層14A,14Bの側壁14Aa,14Baとによって形成された収容部40内に収容されている。
図3に示したように、磁極層17は、媒体対向面30に配置された端面を有するトラック幅規定部17Aと、このトラック幅規定部17Aよりも媒体対向面30から遠い位置に配置され、トラック幅規定部17Aよりも大きな幅を有する幅広部17Bとを有している。トラック幅規定部17Aは、媒体対向面30からの距離に応じて変化しない幅を有している。幅広部17Bの幅は、例えば、トラック幅規定部17Aとの境界位置ではトラック幅規定部17Aの幅と等しく、媒体対向面30から遠ざかるに従って、徐々に大きくなった後、一定の大きさになっている。本実施の形態では、磁極層17のうち、媒体対向面30に配置された端面から、磁極層17の幅が大きくなり始める位置までの部分を、トラック幅規定部17Aとする。ここで、媒体対向面30に垂直な方向についてのトラック幅規定部17Aの長さをネックハイトNHと呼ぶ。ネックハイトNHは、例えば0.1〜0.3μmの範囲内である。
図1および図2に示したように、媒体対向面30に配置された磁極層17の端面は、第1の領域41と、この第1の領域41と媒体対向面30に配置されたギャップ層18の端面との間に配置され、且つ第1の領域41に接続された第2の領域42とを有している。第1の領域41は、ギャップ層18から遠ざかるに従って小さくなる幅を有している。第2の領域42は、トラック幅を規定する一定の幅を有している。第1の領域41と第2の領域42との境界位置において、第1の領域41の幅と第2の領域42の幅は等しい。
第1の領域41は、基板1に近い第1の辺A1と、第1の辺A1とは反対側の第2の辺A2と、第1の辺A1の一端と第2の辺A2の一端とを結ぶ第3の辺A3と、第1の辺A1の他端と第2の辺A2の他端とを結ぶ第4の辺A4とを有している。第3の辺A3と第4の辺A4がそれぞれ基板1の上面に垂直な方向に対してなす角度は、例えば、5°〜15°の範囲内とする。
第2の領域42は、第2の辺A2の長さに等しく且つトラック幅を規定する一定の幅を有している。第2の領域42の幅、すなわちトラック幅は、例えば0.05〜0.20μmの範囲内である。また、第2の領域42における幅方向の両側の2つの辺は、基板1の上面に対して垂直になっている。媒体対向面30において、第2の領域42のトラック幅方向の両側には、サイドシールド層14A,14Bの各端面が配置されている。磁極層17の厚みは、例えば0.15〜0.35μmの範囲内である。
非磁性膜15および研磨停止層16は、いずれも、非磁性材料よりなり、磁極層17とサイドシールド層14A,14Bの側壁14Aa,14Baとの間に配置されている。非磁性膜15および研磨停止層16は、いずれも、本発明における非磁性膜に対応する
図3に示したように、非磁性金属層13は、媒体対向面30から離れた位置において収容層12の上面の上に配置されている。サイドシールド層14A,14Bは、非磁性金属層13よりも媒体対向面30に近い位置において、非磁性金属層13に隣接するように収容層12の上面の上に配置されている。また、サイドシールド層14A,14Bの側壁14Aa,14Baは、トラック幅規定部17Aの両側部および幅広部17Bの一部における両側部に対向するように配置されている。媒体対向面30に垂直な方向についてのサイドシールド層14A,14Bの長さは、磁極層17から遠ざかるに従って大きくなっている。
図5に示したように、媒体対向面30において、ギャップ層18の端面におけるトラック幅方向の両端18a,18bは、各サイドシールド層14A,14Bの側壁14Aa,14Baよりもトラック幅方向の外側に配置されている。
サイドシールド層14A,14Bの厚みは、磁極層17の厚み以下である。また、サイドシールド層14A,14Bの厚みは、磁極層17の厚みの15〜70%であることが好ましい。サイドシールド層14A,14Bの厚みは、例えば30〜100nmの範囲内である。また、サイドシールド層14A,14Bの飽和磁束密度は、磁極層17の飽和磁束密度よりも小さいことが好ましい。それは、サイドシールド層14A,14Bの飽和磁束密度が大きい場合には、サイドシールド層14A,14Bから磁束の漏れが生じ、これに起因して隣接トラック消去が発生し易くなるためである。
サイドシールド層14A,14Bは、主シールド層20の第1層20Aに接続されていている。図4に示したように、第1層20Aは、ギャップ層18を介して磁極層17と対向する部分を含む中央部分20A1と、この中央部分20A1の幅方向の外側に配置された2つの側方部分20A2,20A3とを有している。媒体対向面30に垂直な方向についての中央部分20A1の長さは一定である。媒体対向面30に垂直な方向についての側方部分20A2,20A3の最大の長さは、媒体対向面30に垂直な方向についての中央部分20A1の長さよりも大きい。第1層20Aの厚みは、例えば0.25〜0.45μmの範囲内である。また、第2層20Cの厚みは、例えば0.5〜1.5μmの範囲内である。
次に、図7ないし図20を参照して、本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法について説明する。図7、図10、図14、図16、図18は、本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造過程における積層体の平面図である。なお、これらの図において、符号30で示す破線は、媒体対向面30が形成される位置を表している。図8、図9、図11、図12、図13、図15、図17、図19、図20において、(a)は積層体の、媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図であり、(b)は積層体の、媒体対向面が形成される位置における断面を示す断面図である。なお、図8、図9、図11、図12、図13、図15、図17、図19、図20では、収容層12よりも基板1側の部分を省略している。また、図8、図9、図11、図12、図13、図15、図17、図19、図20の(a)において、符号30で示す破線は、媒体対向面30が形成される位置を表している。
本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法では、まず、図5および図6に示したように、基板1の上に、絶縁層2、下部シールド層3、下部シールドギャップ膜4を順に形成する。次に、下部シールドギャップ膜4の上にMR素子5と、このMR素子5に接続される図示しないリードとを形成する。次に、MR素子5およびリードを、上部シールドギャップ膜6で覆う。次に、上部シールドギャップ膜6の上に、上部シールド層7、非磁性層81、中間磁性層82および絶縁層83を順に形成する。次に、絶縁層83の上に、コイル9および絶縁層10,11を形成する。次に、コイル9および絶縁層10,11の上面を、例えばCMPによって平坦化する。
図7および図8は、次の工程を示す。この工程では、まず、平坦化されたコイル9および絶縁層10,11の上面の上に、後に溝部12aが形成されることによって収容層12となる非磁性層12Pを形成する。次に、例えばスパッタ法によって、非磁性層12Pの上に、後に非磁性金属層13となる非磁性金属膜13Pを、例えば50〜100nmの厚みで形成する。次に、非磁性層12Pの上面のうち、後にサイドシールド層14A,14Bが配置される部分を含む部分が露出するように、非磁性金属膜13Pの一部を選択的にエッチングする。このエッチングは、例えば反応性イオンエッチングまたはイオンビームエッチングを用いて行われる。このようにして、非磁性金属膜13Pが非磁性層12Pの上面の一部の上に形成される。
図9は、次の工程を示す。この工程では、非磁性層12Pの上面のうち非磁性金属膜13Pが形成されていない部分の上および非磁性金属膜13Pの上面の上に、後にサイドシールド層14A,14Bとなる磁性膜14Pを形成する。磁性膜14Pは、例えばめっき法を用いて形成される。この場合には、まず、例えばスパッタ法によって、積層体の上面全体の上にシード層を形成する。次に、このシード層の上に、めっき法によって磁性膜14Pを形成する。この時点における磁性膜14Pの厚みは、例えば70〜150nmである。
図10および図11は、次の工程を示す。この工程では、例えばCMPによって、非磁性金属膜13Pの上面が研磨の停止位置となるように磁性膜14Pの上面を研磨して、非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pの上面を平坦化する。
図12は、次の工程を示す。この工程では、まず、非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pの上に、例えば1.0μmの厚みのフォトレジスト層を形成する。次に、このフォトレジスト層をパターニングして、収容部40を形成するためのマスク31を形成する。このマスク31は、収容部40に対応した形状の開口部を有している。次に、マスク31を用いて、非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pを選択的にエッチングする。これにより、非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pに対して、マスク31の開口部に対応した形状の開口部が形成される。その結果、非磁性金属膜13Pは側壁13aを有する非磁性金属層13となり、磁性膜14Pは、それぞれ側壁14Aa,14Baを有するサイドシールド層14A,14Bとなる。非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pのエッチングは、例えばイオンビームエッチングまたは反応性イオンエッチングを用いて行われる。非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pのエッチングでは、エッチングによって形成される側壁13a,14Aa,14Baが、基板1の上面に対して垂直になるようにする。
図13は、次の工程を示す。この工程では、非磁性金属層13およびサイドシールド層14A,14Bをマスクとして、非磁性層12Pを選択的にエッチングする。これにより、非磁性層12Pに溝部12aが形成され、非磁性層12Pは収容層12となる。また、収容層12の溝部12aと非磁性金属層13の側壁13aとサイドシールド層14A,14Bの側壁14Aa,14Baとによって収容部40が形成される。非磁性層12Pのエッチングは、例えば、ClおよびBClを含むエッチングガスを用いた反応性イオンエッチングによって行われる。非磁性層12Pのエッチングでは、磁極層17のトラック幅規定部17Aの両側部に対応する溝部12aの壁面が基板1の上面に垂直な方向に対してなす角度が、例えば5°〜15°の範囲内になるようにする。次に、図14に示したように、マスク31を除去する。
図15は、次の工程を示す。この工程では、まず、積層体の上面全体の上に、非磁性膜15を形成する。非磁性膜15は、収容部40内にも形成される。非磁性膜15は、例えば、スパッタ法またはCVDによって形成される。非磁性膜15の厚みは、精度よく制御することができる。CVDを用いて非磁性膜15を形成する場合には、特に、1原子層毎の成膜を繰り返すCVD、いわゆるアトミックレイヤーCVD(以下、ALCVDと記す。)を用いることが好ましい。この場合には、非磁性膜15の厚みの制御をより精度よく行うことができる。また、ALCVDを用いて非磁性膜15を形成する場合には、非磁性膜15の材料としては、特にアルミナが好ましい。半導体材料を用いて非磁性膜15を形成する場合には、特に、低温(200℃程度)でのALCVDまたは低温での低圧CVDを用いて非磁性膜15を形成することが好ましい。また、非磁性膜15の材料としての半導体材料は、不純物をドープしない多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンであることが好ましい。
次に、例えばスパッタ法またはALCVDによって、積層体の上面全体の上に研磨停止層16を形成する。研磨停止層16は、収容部40内にも形成される。研磨停止層16は、後に行われる研磨工程における研磨の停止位置を示す。
次に、積層体の上面全体の上に、磁極層17の第1層171となる第1の磁性層171Pを形成する。この第1の磁性層171Pは、例えばスパッタ法またはイオンビームデポジション法によって形成される。スパッタ法によって第1の磁性層171Pを形成する場合には、コリメーションスパッタやロングスロースパッタを用いることが好ましい。なお、前述のように第1層171は省略してもよいので、第1の磁性層171Pは形成しなくてもよい。次に、第1の磁性層171Pの上に、磁極層17の第2層172となる第2の磁性層172Pを形成する。第2の磁性層172Pは、その上面が非磁性金属層13、サイドシールド層14A,14B、非磁性膜15および研磨停止層16の各上面よりも上方に配置されるように形成される。この第2の磁性層172Pは、例えばフレームめっき法によって形成される。その際、第1の磁性層171Pは、めっき用の電極として用いられる。研磨停止層16が導電性の材料によって形成されている場合には、研磨停止層16も、めっき用の電極として用いられる。なお、第2の磁性層172Pは、パターニングしていないめっき層を形成した後、このめっき層をエッチングによってパターニングして形成してもよい。
図16および図17は、次の工程を示す。この工程では、まず、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる、図示しない被覆層を、例えば0.5〜1.2μmの厚みに形成する。次に、例えばCMPによって、研磨停止層16が露出するまで被覆層、第2の磁性層172Pおよび第1の磁性層171Pを研磨して、研磨停止層16、第1の磁性層171Pおよび第2の磁性層172Pの上面を平坦化する。CMPによって被覆層、第2の磁性層172Pおよび第1の磁性層171Pを研磨する場合には、研磨停止層16が露出した時点で研磨が停止するようなスラリー、例えばアルミナ系のスラリーを用いる。
次に、例えばイオンビームエッチング、スパッタエッチングまたは反応性イオンエッチングによって、第1の磁性層171Pおよび第2の磁性層172Pの上面をエッチングする。この工程では、少なくとも、研磨停止層16および非磁性膜15のうち、非磁性金属層13およびサイドシールド層14A,14Bの上に配置されている部分が除去されるように、第1の磁性層171Pおよび第2の磁性層172Pの上面と共に、研磨停止層16および非磁性膜15をエッチングする。この工程により、第1の磁性層171P、第2の磁性層172Pは、それぞれ第1層171、第2層172となって、磁極層17が形成される。
また、この工程では、非磁性金属層13およびサイドシールド層14A,14Bの上面が露出した状態から更にエッチングを続けて、第1の磁性層171Pおよび第2の磁性層172Pの上面と共に、非磁性金属層13、サイドシールド層14A,14B、研磨停止層16および非磁性膜15のそれぞれの一部をエッチングしてもよい。この工程により、非磁性金属層13、サイドシールド層14A,14B、第1層171および第2層172の上面が平坦化されると共に、媒体対向面における磁極層17の厚みが調整される。この工程では、特にイオンビームエッチングを用いてエッチングを行うことにより、磁極層17の厚みを精度よく制御することができる。
図18および図19は、次の工程を示す。この工程では、まず、積層体の上面全体の上に、ギャップ層18を形成する。ギャップ層18は、例えば、スパッタ法またはCVDによって形成される。CVDを用いてギャップ層18を形成する場合には、特にALCVDを用いることが好ましい。また、ALCVDを用いてギャップ層18を形成する場合には、ギャップ層18の材料としては、特にアルミナが好ましい。
次に、ギャップ層18を選択的にエッチングして、ギャップ層18をパターニングする。これにより、ギャップ層18に、後にヨーク層20Bが配置される位置に開口部が形成されると共に、2つのサイドシールド層14A,14Bの上面を露出させる2つのコンタクトホール18cが形成される。
次に、ギャップ層18の上に第1層20Aを形成すると共に、磁極層17の上にヨーク層20Bを形成する。第1層20Aとヨーク層20Bは、フレームめっき法によって形成してもよいし、スパッタ法によって磁性層を形成した後、この磁性層を選択的にエッチングすることによって形成してもよい。第1層20Aは、コンタクトホール18cを通してサイドシールド層14A,14Bに接続される。
図20は、次の工程を示す。この工程では、まず、積層体の上面全体の上に、非磁性層21を、例えば1.0〜1.5μmの厚みで形成する。次に、例えばCMPによって、第1層20Aおよびヨーク層20Bが露出するまで非磁性層21を研磨して、第1層20A、ヨーク層20Bおよび非磁性層21の上面を平坦化する。
次に、図5および図6に示したように、ヨーク層20Bおよび非磁性層21の上面のうち、コイル23が配置される領域の上に、絶縁層22を例えば0.2〜0.3μmの厚みで形成する。次に、例えばフレームめっき法によって、コイル23の少なくとも一部が絶縁層22の上に配置されるように、コイル23を形成する。コイル23を覆うように絶縁層24を形成する。次に、例えばフレームめっき法によって、第2層20Cを形成する。次に、積層体の上面全体を覆うように保護層25を形成する。次に、保護層25の上に配線や端子等を形成し、スライダ単位で基板を切断し、媒体対向面30の研磨、浮上用レールの作製等を行って、磁気ヘッドが完成する。
次に、本実施の形態に係る磁気ヘッドの作用および効果について説明する。この磁気ヘッドでは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。記録ヘッドにおいて、コイル23は、記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生する。磁極層17および主シールド層20は、コイル23が発生する磁界に対応した磁束を通過させる磁路を形成する。磁極層17は、コイル23によって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって情報を記録媒体に記録するための記録磁界を発生する。主シールド層20は、磁気ヘッドの外部から磁気ヘッドに印加された外乱磁界を取り込む。これにより、外乱磁界が磁極層17に集中して取り込まれることによって記録媒体に対して誤った記録が行なわれることを防止することができる。
また、本実施の形態では、媒体対向面30において、主シールド層20の端面は、磁極層17の端面に対して、ギャップ層18による所定の小さな間隔を開けて記録媒体の進行方向Tの前側(スライダにおける空気流出端側)に配置されている。記録媒体に記録されるビットパターンの端部、すなわち磁化遷移領域の位置は、媒体対向面30における磁極層17のギャップ層18側の端部の位置によって決まる。主シールド層20は、磁極層17の媒体対向面30側の端面より発生されて記録媒体の面に垂直な方向以外の方向に広がる磁束を取り込むことにより、この磁束が記録媒体に達することを阻止する。これにより、記録媒体に既に記録されているビットパターンにおける磁化の方向が上記磁束の影響によって変化することを防止することができる。これにより、本実施の形態によれば、線記録密度を向上させることができる。
また、本実施の形態に係る磁気ヘッドは、サイドシールド層14A,14Bを備えている。このサイドシールド層14A,14Bは、媒体対向面30において磁極層17の端面のトラック幅方向の両側に配置された端面を有している。サイドシールド層14A,14Bは、磁極層17の端面より発生されてトラック幅方向に広がる磁束を取り込む。これにより、本実施の形態によれば、サイドシールド層14A,14Bがない場合に比べて、磁極層17からギャップ層18を越えて主シールド層20に至る磁束がトラック幅方向に広がることを抑制することができる。その結果、本実施の形態によれば、物理的トラック幅と実効的トラック幅との差を小さくすることができる。
また、本実施の形態では、収容層12の上面の上に、非磁性金属層13と2つのサイドシールド層14A,14Bとが配置されている。サイドシールド層14A,14Bは、非磁性金属層13よりも媒体対向面30に近い位置において、非磁性金属層13に隣接するように配置されている。本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法において、収容層12、非磁性金属層13およびサイドシールド層14A,14Bは、以下のようにして形成される。まず、後に溝部12aが形成されることによって収容層12となる非磁性層12Pが形成される。次に、後に非磁性金属層13となる非磁性金属膜13Pが非磁性層12Pの上面の一部の上に形成される。次に、後にサイドシールド層14A,14Bとなる磁性膜14Pが、非磁性層12Pの上面のうち非磁性金属膜13Pが形成されていない部分の上に形成される。次に、非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pの上面が平坦化される。次に、非磁性金属膜13Pが非磁性金属層13となると共に磁性膜14Pがサイドシールド層14A,14Bとなるように、非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pが選択的にエッチングされる。次に、溝部12aが形成されることによって非磁性層12Pが収容層12となり、且つ溝部12aと非磁性金属層13の側壁13aとサイドシールド層14A,14Bの側壁14Aa,14Baとによって収容部40が形成されるように、非磁性金属層13およびサイドシールド層14A,14Bをマスクとして非磁性層12Pが選択的にエッチングされる。
本実施の形態によれば、非磁性金属層13の厚みとサイドシールド層14A,14Bの厚みが一致するようにサイドシールド層14A,14Bを形成することができる。従って、本実施の形態によれば、サイドシールド層14A,14Bの厚みを精度よく制御することができる。
ここで、図21を参照して、非磁性金属層13がない場合の不具合について説明する。図21は、非磁性金属層13がない比較例の磁気ヘッドにおけるサイドシールド層および磁極層の一部を示す平面図である。この比較例の磁気ヘッドは、本実施の形態における非磁性金属層13を備えていない。また、比較例の磁気ヘッドは、本実施の形態におけるサイドシールド層14A,14Bの代わりにサイドシールド層114A,114Bを備えている。サイドシールド層114A,114Bは、収容層12の溝部12aの縁の真上に配置された側壁114Aa,114Baを有している。この側壁114Aa,114Baは、磁極層17の両側部に対向するように配置されている。ここで、側壁114Aa,114Baにおける媒体対向面30とは反対側の端部から媒体対向面30までの距離を、サイドシールドハイトと呼び、記号SSHで表す。サイドシールドハイトSSHの大きさは、記録ヘッドの特性に影響を与える。
比較例において、サイドシールド層114A,114Bは、以下のようにして形成される。まず、後に溝部12aが形成されることによって収容層12となる非磁性層12Pが形成される。次に、後にサイドシールド層114A,114Bとなる磁性膜が、非磁性層12Pの上面の上に形成される。次に、磁性膜が選択的にエッチングされ、磁性膜に開口部が形成される。次に、溝部12aが形成されることによって非磁性層12Pが収容層12となるように、磁性膜をマスクとして非磁性層12Pが選択的にエッチングされる。次に、収容層12の溝部12a内および磁性膜の開口部内に、非磁性膜15、研磨停止層16および磁極層17が形成される。次に、例えばイオンビームエッチングによって磁性膜が選択的にエッチングされて、サイドシールド層114A,114Bが形成される。
上述のように、比較例では、磁極層17の形成後、磁性膜を選択的にエッチングすることによって、サイドシールド層114A,114Bをパターニングする。この場合、図21に示したように、サイドシールド層114A,114Bのうち、側壁114Aa,114Baにおける媒体対向面30とは反対側の端部の近傍の部分を精度よく形成することが難しい。そのため、比較例では、サイドシールドハイトSSHを精度よく制御することが難しいという不具合がある。
図22は、本実施の形態に係る磁気ヘッドにおけるサイドシールド層および磁極層の一部を示す平面図である。本実施の形態においても、サイドシールド層14A,14Bの側壁14Aa,14Baにおける媒体対向面30とは反対側の端部から媒体対向面30までの距離を、サイドシールドハイトと呼び、記号SSHで表す。本実施の形態では、磁極層17の形成後にエッチングによってサイドシールド層14A,14Bをパターニングすることはない。本実施の形態では、非磁性層12Pを選択的にエッチングして収容層12を形成する前に、非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pを選択的にエッチングして、非磁性金属層13およびサイドシールド層14A,14Bを形成する。この時点で、サイドシールド層14A,14Bの側壁14Aa,14Baにおける媒体対向面30とは反対側の端部の位置は、非磁性金属層13とサイドシールド層14A,14Bとの境界の位置によって明確に決定されている。従って、本実施の形態によれば、サイドシールドハイトSSHを精度よく制御することができる。
また、本実施の形態では、図1に示したように、媒体対向面30に配置された磁極層17の端面は、ギャップ層18から遠ざかるに従って小さくなる幅を有する部分を含んでいる。これにより、本実施の形態によれば、スキューに起因した問題の発生を防止することができる。
また、本実施の形態では、溝部12aを有する収容層12の上面の上に、非磁性金属層13およびサイドシールド層14A,14Bが配置され、収容層12の溝部12aと非磁性金属層13の側壁13aとサイドシールド層14A,14Bの側壁14Aa,14Baとによって収容部40が形成されている。そして、磁極層17の少なくとも一部は、収容部40内に収容されている。エッチングによって、非磁性金属層13とサイドシールド層14A,14Bに、側壁13a,14Aa,14Baを形成することは、同様の形状の側壁を、無機絶縁材料によって形成された層に形成する場合に比べて容易である。また、本実施の形態では、非磁性金属層13およびサイドシールド層14A,14Bをマスクとして、非磁性層12Pを選択的にエッチングして、テーパー形状の溝部12aを形成している。このようにして溝部12aを形成することも容易である。従って、本実施の形態によれば、収容部40を容易に形成することが可能になる。
また、それぞれ金属磁性材料よりなる磁極層17およびサイドシールド層14A,14Bと非磁性金属材料よりなる非磁性金属層13のエッチング速度は、ほぼ等しい。そのため、本実施の形態によれば、磁極層17、非磁性金属層13およびサイドシールド層14A,14Bの上面を精度よくエッチングすることができる。従って、本実施の形態によれば、磁極層17の厚みを精度よく制御することが可能になる。
また、本実施の形態では、媒体対向面30に配置された磁極層17の端面は、第1の領域41と、この第1の領域41と媒体対向面30に配置されたギャップ層18の端面との間に配置され、且つ第1の領域41に接続された第2の領域42とを有している。そして、第2の領域42は、トラック幅を規定する一定の幅を有している。従って、本実施の形態によれば、トラック幅を精度よく制御することが可能になる。これらのことから、本実施の形態によれば、少なくとも一部が収容部40に収容される磁極層17を精度よく形成することが可能になる。従って、本実施の形態によれば、所望の形状の磁極層17を正確に形成することが可能になる。
また、本実施の形態では、収容部40内に、非磁性膜15および研磨停止層16を介して磁極層17が配置される。そのため、磁極層17の幅は収容部40の幅よりも小さくなる。これにより、収容部40を容易に形成することが可能になると共に、磁極層17の幅、特にトラック幅を規定するトラック幅規定部17Aの上面の幅を容易に小さくすることが可能になる。従って、本実施の形態によれば、フォトリソグラフィによって形成可能なトラック幅の下限値よりも小さなトラック幅を、容易に実現でき、且つ正確に制御することができる。
[変形例]
以下、図23を参照して、本実施の形態における変形例について説明する。図23は、変形例の磁気ヘッドにおける磁極層、サイドシールド層およびギャップ層のうちの媒体対向面の近傍における一部を示す斜視図である。この変形例では、ギャップ層18に、サイドシールド層14A,14Bと主シールド層20の第1層20Aとを接続するためのコンタクトホールは形成されていない。そのため、この変形例では、サイドシールド層14A,14Bは、第1層20Aに接続されていない。この場合においても、サイドシールド層14A,14Bは、前述の機能を発揮する。変形例におけるその他の構成、作用および効果は、図1ないし図6に示した磁気ヘッドと同様である。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る磁気ヘッドおよびその製造方法について説明する。始めに、図24ないし図27を参照して、本実施の形態に係る磁気ヘッドの構成について説明する。図24は、本実施の形態に係る磁気ヘッドにおける磁極層およびサイドシールド層のうちの媒体対向面の近傍における一部を示す斜視図である。図25は、本実施の形態に係る磁気ヘッドにおける磁極層、サイドシールド層およびギャップ層のうちの媒体対向面の近傍における一部を示す斜視図である。図26は、本実施の形態に係る磁気ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。図27は本実施の形態に係る磁気ヘッドの構成を示す断面図である。なお、図27は媒体対向面および基板の面に垂直な断面を示している。また、図27において記号Tで示す矢印は、記録媒体の進行方向を表している。
本実施の形態では、媒体対向面30から離れた位置において、絶縁層83にコンタクトホールが形成されている。そして、このコンタクトホールが形成されている位置において、中間磁性層82の上に連結層91が配置されている。連結層91は、磁性材料によって形成されている。コイル9は、この連結層91を中心として巻回されている。連結層91の周囲には、絶縁層11が配置されている。
コイル9、絶縁層10,11および連結層91の上面は平坦化されている。連結層91の上には、連結層92が配置されている。連結層92は、磁性材料によって形成されている。コイル9および絶縁層10,11の上には、絶縁層93が配置されている。絶縁層93は、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。連結層92および絶縁層93の上面は平坦化されている。そして、絶縁層93の上面の上に収容層12が配置されている。
連結層92の上方の位置において、収容層12の溝部12aの底部にはコンタクトホールが形成されている。磁極層17は、このコンタクトホールを通して連結層92に接続されている。従って、磁極層17は、連結層91,92を介して中間磁性層82に接続されている。
本実施の形態における磁極層17は、媒体対向面30に配置された端面を有する第1の部分17Cと、この第1の部分17Cよりも媒体対向面30から遠い位置に配置され、第1の部分17Cよりも大きな厚みを有する第2の部分17Dとを有している。第1の部分17Cは、媒体対向面30からの距離に応じて変化しない厚みを有している。
第1の部分17Cと第2の部分17Dとの境界の位置は、トラック幅規定部17Aと幅広部17Bとの境界の位置と一致していてもよいし、トラック幅規定部17Aと幅広部17Bとの境界の位置よりも媒体対向面30に近い位置、あるいはトラック幅規定部17Aと幅広部17Bとの境界の位置よりも媒体対向面30から遠い位置であってもよい。第1の部分17Cと第2の部分17Dとの境界の位置と媒体対向面30との間の距離は、例えば0.1〜0.5μmの範囲内である。
第1の部分17Cにおける基板1から遠い面(上面)17Caは、第2の部分17Dにおける基板1から遠い面(上面)17Daよりも基板1に近い位置に配置されている。また、第2の部分17Dは、第1の部分17Cにおける基板1から遠い面17Caと第2の部分17Dにおける基板1から遠い面17Daとを結ぶ前端面17Dbを有している。前端面17Dbは、基板1の上面に対してほぼ垂直になっていてもよい。ここで、前端面17Dbが基板1の上面に対してほぼ垂直というのは、前端面17Dbが基板1の上面に対してなす角度が80°〜90°の範囲内であることを言う。なお、前端面17Dbが基板1の上面に対してなす角度が80°以上、90°未満のとき、面17Caと面17Dbがなす角度および面17Daと面17Dbがなす角度は、いずれも鈍角である。あるいは、前端面17Dbは、前端面17Dbが配置された領域において媒体対向面30から離れるに従って磁極層17の厚みが徐々に大きくなるように、基板1の上面に垂直な方向に対して傾いていてもよい。この場合、前端面17Dbが基板1の上面に対してなす角度は、30°以上、80°未満であることが好ましい。面17Caと面17Daとの間の段差は、例えば0.1〜0.3μmの範囲内である。ギャップ層18は、磁極層17の上面に沿って屈曲している。主シールド層20の第1層20Aは、面17Caの上方に配置されている。
次に、図28ないし図38を参照して、本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法について説明する。図28、図34、図36は、本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造過程における積層体の平面図である。なお、これらの図において、符号30で示す破線は、媒体対向面30が形成される位置を表している。図29ないし図33、図35、図37、図38において、(a)は積層体の、媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図であり、(b)は積層体の、媒体対向面が形成される位置における断面を示す断面図である。なお、図29ないし図33、図35、図37、図38では、連結層92および絶縁層93よりも基板1側の部分を省略している。また、図29ないし図33、図35、図37、図38の(a)において、符号30で示す破線は、媒体対向面30が形成される位置を表している。
本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法では、絶縁層83を形成する工程までは第1の実施の形態と同様である。本実施の形態では、次に、絶縁層83にコンタクトホールを形成する。次に、このコンタクトホールが形成されている位置において、中間磁性層82の上に連結層91を形成する。次に、絶縁層83の上に、コイル9および絶縁層10,11を形成する。次に、コイル9,絶縁層10,11および連結層91の上面を、例えばCMPによって平坦化する。
図28および図29は、次の工程を示す。この工程では、まず、連結層91の上に連結層92を形成する。次に、積層体の上面全体を覆うように、後に溝部12aが形成されることによって収容層12となる非磁性層12Pを形成する。次に、例えばスパッタ法によって、非磁性層12Pの上に、後にパターニングされることにより非磁性金属膜13Pとなる被パターニング膜13Qを、例えば50〜100nmの厚みで形成する。次に、被パターニング膜13Qの上にエッチングマスク51を形成する。このエッチングマスク51は、例えばアンダーカットを有している。このようなアンダーカットを有するエッチングマスク51は、例えば、現像液によって溶解される材料よりなる下層と、この下層の上に配置されたフォトレジスト層からなる2層レジスト層を露光および現像することによって形成される。
図30は、次の工程を示す。この工程では、エッチングマスク51を用いて、被パターニング膜13Qを選択的にエッチングする。このエッチングは、例えばイオンビームエッチングを用いて行われる。このエッチングによって、被パターニング膜13Qは、パターニングされて非磁性金属膜13Pとなる。
図31は、次の工程を示す。この工程では、エッチングマスク51を残したままで、非磁性層12Pの上面のうちエッチングマスク51が配置されていない部分の上およびエッチングマスク51の上に、後にサイドシールド層14A,14Bとなる磁性膜14Pを形成する。磁性膜14Pは、例えばスパッタ法によって形成される。また、磁性膜14Pの厚みは、例えば50〜100nmの範囲内で、且つ非磁性金属膜13Pの厚みとほぼ等しくなるようにする。次に、エッチングマスク51を除去する。
図32は、次の工程を示す。この工程では、例えばCMPによって、非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pの上面をわずかに研磨して、非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pの上面を平坦化する。
図33は、次の工程を示す。この工程では、まず、第1の実施の形態と同様に、非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pの上にマスク31を形成する。このマスク31は、収容部40に対応した形状の開口部を有している。次に、マスク31を用いて、非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pを選択的にエッチングする。これにより、非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pに対して、マスク31の開口部に対応した形状の開口部が形成される。その結果、非磁性金属膜13Pは側壁13aを有する非磁性金属層13となり、磁性膜14Pは、それぞれ側壁14Aa,14Baを有するサイドシールド層14A,14Bとなる。非磁性金属膜13Pおよび磁性膜14Pのエッチングでは、エッチングによって形成される側壁13a,14Aa,14Baが、基板1の上面に対して垂直になるようにする。
次に、第1の実施の形態と同様に、非磁性金属層13およびサイドシールド層14A,14Bをマスクとして、非磁性層12Pを選択的にエッチングする。これにより、非磁性層12Pに溝部12aが形成され、非磁性層12Pは収容層12となる。また、収容層12の溝部12aと非磁性金属層13の側壁13aとサイドシールド層14A,14Bの側壁14Aa,14Baとによって収容部40が形成される。更に、溝部12aの底部のうち、連結層92の上に配置された部分を選択的にエッチングして、収容層12にコンタクトホールを形成する。次に、マスク31を除去する。
図34および図35は、次の工程を示す。この工程では、まず、第1の実施の形態と同様に、積層体の上面全体の上に、非磁性膜15と研磨停止層16を順に形成する。非磁性膜15および研磨停止層16は、収容部40内にも形成される。次に、非磁性膜15および研磨停止層16のうち、連結層92の上に配置された部分を選択的にエッチングして、非磁性膜15および研磨停止層16にコンタクトホールを形成する。
次に、第1の実施の形態と同様に、積層体の上面全体の上に、第1の磁性層171Pと第2の磁性層172Pを順に形成する。次に、第1の実施の形態と同様に、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる、図示しない被覆層を形成する。次に、例えばCMPによって、研磨停止層16が露出するまで被覆層、第2の磁性層172Pおよび第1の磁性層171Pを研磨して、研磨停止層16、第1の磁性層171Pおよび第2の磁性層172Pの上面を平坦化する。図34および図35では、第1の磁性層171Pと第2の磁性層172Pからなる積層体を符号17Pで示す。積層体17Pは、収容層12、非磁性膜15および研磨停止層16に形成されたコンタクトホールを通して、連結層92に接続される。
図36および図37は、次の工程を示す。この工程では、まず、積層体の上面全体の上に、例えば1.0μmの厚みのフォトレジスト層を形成する。次に、このフォトレジスト層をパターニングして、磁性層171P,172Pの一部をエッチングするためのマスク52を形成する。マスク52の媒体対向面30に近い端部と媒体対向面30との間の距離は、例えば0.05〜0.3μmの範囲内である。マスク52は、磁性層171P,172Pの上面のうち、面17Caおよび前端面17Dbが形成される領域以外の領域の上方に配置されている。次に、マスク52を用いて、例えばイオンビームエッチングによって磁性層171P,172Pの一部をエッチングする。これにより、磁性層171P,172Pの上面に、面17Ca,17Daおよび前端面17Dbが形成されて、磁性層171P,172Pがそれぞれ第1層171、第2層172となる。イオンビームエッチングによって磁性層171P,172Pの一部をエッチングする際には、イオンビームの進行方向が基板1の上面に垂直な方向に対してなす角度を例えば40〜55°の範囲内とする。これにより、前端面17Dbが基板1の上面に対してなす角度を80°〜90°の範囲内とすることができる。また、このエッチングは、媒体対向面30に配置される磁極層17の端面における基板1から遠い辺が、形成当初のサイドシールド層14A,14Bの上面の高さと下面の高さとの間の範囲内の高さの位置に配置されるように行う。従って、サイドシールド層14A,14Bは、このエッチングの停止位置の基準となる。このように磁性層171P,172Pの一部のエッチングを行うことにより、媒体対向面30における磁極層17の厚みおよびトラック幅を、ほぼ一定になるように制御することができる。これにより、磁極層17の厚みおよびトラック幅を精度よく制御することができる。次に、マスク52を除去する。
図38は、次の工程を示す。この工程では、まず、第1の実施の形態と同様に、積層体の上面全体の上に、ギャップ層18を形成する。以下の工程は、第1の実施の形態と同様である。すなわち、まず、ギャップ層18を選択的にエッチングして、ギャップ層18をパターニングする。これにより、ギャップ層18に、後にヨーク層20Bが配置される位置に開口部が形成されると共に、2つのサイドシールド層14A,14Bの上面を露出させる2つのコンタクトホール18cが形成される。次に、ギャップ層18の上に第1層20Aを形成すると共に、磁極層17の上にヨーク層20Bを形成する。次に、積層体の上面全体の上に、非磁性層21を形成する。次に、第1層20Aおよびヨーク層20Bが露出するまで非磁性層21を研磨して、第1層20A、ヨーク層20Bおよび非磁性層21の上面を平坦化する。
次に、図26および図27に示したように、ヨーク層20Bおよび非磁性層21の上面のうち、コイル23が配置される領域の上に、絶縁層22を形成する。次に、コイル23の少なくとも一部が絶縁層22の上に配置されるようにコイル23を形成する。コイル23を覆うように絶縁層24を形成する。次に、第2層20Cを形成する。次に、積層体の上面全体を覆うように保護層25を形成する。次に、保護層25の上に配線や端子等を形成し、スライダ単位で基板を切断し、媒体対向面30の研磨、浮上用レールの作製等を行って、磁気ヘッドが完成する。
本実施の形態では、磁極層17の第2の部分17Dは、第1の部分17Cよりも大きな厚みを有している。従って、本実施の形態によれば、媒体対向面30における磁極層17の厚みを小さくしながら、磁極層17によって多くの磁束を媒体対向面30まで導くことができる。これにより、本実施の形態によれば、十分なオーバーライト特性を実現することができる。
ところで、磁極層17において、厚みが変化する部分すなわち前端面17Dbの近傍では、磁極層17からの磁束の漏れが発生しやすい。この厚みが変化する部分から漏れた磁束が媒体対向面30に達し、更に媒体対向面30から外部に漏れると、実効的なトラック幅が大きくなったり、スキューに起因した問題が発生したりする。本実施の形態では、主シールド層20は、磁極層17の第2の部分17Dにおける基板1から遠い面17Daよりも基板1に近い位置において前端面17Dbと媒体対向面30との間に配置された部分を有している。従って、本実施の形態では、磁極層17において厚みが変化する部分から漏れた磁束は、主シールド層20によって取り込まれる。従って、本実施の形態によれば、磁極層17の途中から漏れた磁束が媒体対向面30から外部に漏れることを防止することができる。
また、本実施の形態では、磁極層17の第2の部分17Dにおける基板1から遠い面に接するヨーク層20Bを備えている。このヨーク層20Bの媒体対向面30に近い端部は、磁極層17の面17Daと面17Dbの境界位置よりも、媒体対向面30から遠い位置に配置されている。従って、磁極層17とヨーク層20Bとを合わせた磁性層を考えると、この磁性層の厚みは、媒体対向面30に近づくに従って2段階で小さくなる。これにより、磁性層の途中における磁束の飽和を防止しながら、多くの磁束を媒体対向面30まで導くことが可能になる。
また、本実施の形態では、媒体対向面30の近傍において、磁極層17の上面が屈曲している。これにより、本実施の形態によれば、記録動作後において、磁極層17の媒体対向面30の近傍の部分において、媒体対向面30に垂直な方向の残留磁化が生成されることを抑制することが可能になる。その結果、本実施の形態によれば、記録動作後における磁極層17の残留磁化に起因して記録媒体に記録されている情報が消去される現象の発生を抑制することが可能になる。
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、変形例も含めて、第1の実施の形態と同様である。
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、各実施の形態において、平面渦巻き形状のコイル9,23の代わりに、磁極層17を中心にして螺旋状に配置されたコイルを設けてもよい。
また、実施の形態では、基体側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッドを積層した構造の磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。
本発明の第1の実施の形態に係る磁気ヘッドにおける磁極層およびサイドシールド層のうちの媒体対向面の近傍における一部を示す斜視図である。 本発明の第1の実施の形態に係る磁気ヘッドにおける磁極層、サイドシールド層およびギャップ層のうちの媒体対向面の近傍における一部を示す斜視図である。 本発明の第1の実施の形態に係る磁気ヘッドにおける磁極層、非磁性金属層およびサイドシールド層を示す平面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る磁気ヘッドにおける磁極層、サイドシールド層、主シールド層の第1層および主シールド層のヨーク層を示す平面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る磁気ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る磁気ヘッドの構成を示す断面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法の一工程における積層体の平面図である。 図7に示した積層体の断面図である。 図8に示した工程に続く工程における積層体の断面図である。 図9に示した工程に続く工程における積層体の平面図である。 図10に示した積層体の断面図である。 図11に示した工程に続く工程における積層体の断面図である。 図12に示した工程に続く工程における積層体の断面図である。 図13に示した工程に続く工程における積層体の平面図である。 図14に示した工程に続く工程における積層体の断面図である。 図15に示した工程に続く工程における積層体の平面図である。 図16に示した積層体の断面図である。 図16に示した工程に続く工程における積層体の平面図である。 図18に示した積層体の断面図である。 図19に示した工程に続く工程における積層体の断面図である。 比較例の磁気ヘッドにおけるサイドシールド層および磁極層の一部を示す平面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る磁気ヘッドにおけるサイドシールド層および磁極層の一部を示す平面図である。 本発明の第1の実施の形態の変形例の磁気ヘッドにおける磁極層、サイドシールド層およびギャップ層のうちの媒体対向面の近傍における一部を示す斜視図である。 本発明の第2の実施の形態に係る磁気ヘッドにおける磁極層およびサイドシールド層のうちの媒体対向面の近傍における一部を示す斜視図である。 本発明の第2の実施の形態に係る磁気ヘッドにおける磁極層、サイドシールド層およびギャップ層のうちの媒体対向面の近傍における一部を示す斜視図である。 本発明の第2の実施の形態に係る磁気ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。 本発明の第2の実施の形態に係る磁気ヘッドの構成を示す断面図である。 本発明の第2の実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法の一工程における積層体の平面図である。 図28に示した積層体の断面図である。 図29に示した工程に続く工程における積層体の断面図である。 図30に示した工程に続く工程における積層体の断面図である。 図31に示した工程に続く工程における積層体の断面図である。 図32に示した工程に続く工程における積層体の断面図である。 図33に示した工程に続く工程における積層体の平面図である。 図34に示した積層体の断面図である。 図34に示した工程に続く工程における積層体の平面図である。 図36に示した積層体の断面図である。 図37に示した工程に続く工程における積層体の断面図である。 シールド型ヘッドの一例における媒体対向面の一部を示す正面図である。
符号の説明
12…収容層、12a…溝部、13…非磁性金属層、13a…側壁、14A,14B…サイドシールド層、14Aa,14Ba…側壁、15…非磁性膜、16…研磨停止層、17…磁極層、18…ギャップ層、20…主シールド層、23…コイル、40…収容部。

Claims (22)

  1. 記録媒体に対向する媒体対向面と、
    前記記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生するコイルと、
    前記媒体対向面に配置された端面を有し、前記コイルによって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって前記情報を前記記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極層と、
    磁性材料よりなり、前記媒体対向面において前記磁極層の前記端面に対して記録媒体の進行方向の前側に配置された端面を有し、前記媒体対向面から離れた位置において前記磁極層に連結された主シールド層と、
    非磁性材料よりなり、前記媒体対向面に配置された端面を有し、前記磁極層と主シールド層との間に設けられたギャップ層と、
    非磁性材料よりなり、上面で開口する溝部を有する収容層と、
    非磁性金属材料よりなり、前記溝部の縁の真上に配置された側壁を有し、前記媒体対向面から離れた位置において前記収容層の上面の上に配置された非磁性金属層と、
    金属磁性材料よりなり、前記溝部の縁の真上に配置された側壁を有し、前記非磁性金属層よりも前記媒体対向面に近い位置において、前記非磁性金属層に隣接するように前記収容層の上面の上に配置された2つのサイドシールド層と、
    前記溝部と前記非磁性金属層の側壁と前記サイドシールド層の側壁とによって形成され、前記磁極層の少なくとも一部を収容する収容部と、
    非磁性材料よりなり、前記磁極層と前記サイドシールド層の側壁との間に配置された非磁性膜とを備え、
    前記2つのサイドシールド層は、前記媒体対向面において前記磁極層の前記端面のトラック幅方向の両側に配置された2つの端面を有することを特徴とする垂直磁気記録用磁気ヘッド。
  2. 前記媒体対向面に配置された前記磁極層の端面は、前記ギャップ層から遠ざかるに従って小さくなる幅を有する部分を含むことを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
  3. 前記媒体対向面に配置された前記磁極層の端面は、第1の領域と、この第1の領域と前記ギャップ層の前記端面との間に配置され、且つ第1の領域に接続された第2の領域とを有し、
    前記第1の領域は、前記ギャップ層から遠ざかるに従って小さくなる幅を有し、
    前記第2の領域は、トラック幅を規定する一定の幅を有し、
    前記第1の領域と第2の領域との境界位置において、前記第1の領域の幅と第2の領域の幅は等しく、
    前記媒体対向面において、前記第2の領域のトラック幅方向の両側に、前記サイドシールド層の前記端面が配置されていることを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
  4. 前記媒体対向面において、前記ギャップ層の前記端面におけるトラック幅方向の両端は、前記サイドシールド層の前記側壁よりもトラック幅方向の外側に配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
  5. 前記サイドシールド層の飽和磁束密度は、前記磁極層の飽和磁束密度よりも小さいことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
  6. 前記サイドシールド層は前記主シールド層に接続されていることを特徴とする特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
  7. 前記サイドシールド層は前記主シールド層に接続されていないことを特徴とする特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
  8. 更に、前記収容層、非磁性金属層、サイドシールド層、非磁性膜、磁極層、ギャップ層、主シールド層およびコイルが積層される基板を備え、
    前記磁極層は、前記媒体対向面に配置された前記端面を有する第1の部分と、前記第1の部分よりも媒体対向面から遠い位置に配置され、前記第1の部分よりも大きな厚みを有する第2の部分とを有し、
    前記第1の部分における基板から遠い面は、前記第2の部分における基板から遠い面よりも基板に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッド。
  9. 記録媒体に対向する媒体対向面と、
    前記記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生するコイルと、
    前記媒体対向面に配置された端面を有し、前記コイルによって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって前記情報を前記記録媒体に記録するための記録磁界を発生する磁極層と、
    磁性材料よりなり、前記媒体対向面において前記磁極層の前記端面に対して記録媒体の進行方向の前側に配置された端面を有し、前記媒体対向面から離れた位置において前記磁極層に連結された主シールド層と、
    非磁性材料よりなり、前記媒体対向面に配置された端面を有し、前記磁極層と主シールド層との間に設けられたギャップ層と、
    非磁性材料よりなり、上面で開口する溝部を有する収容層と、
    非磁性金属材料よりなり、前記溝部の縁の真上に配置された側壁を有し、前記媒体対向面から離れた位置において前記収容層の上面の上に配置された非磁性金属層と、
    金属磁性材料よりなり、前記溝部の縁の真上に配置された側壁を有し、前記非磁性金属層よりも前記媒体対向面に近い位置において、前記非磁性金属層に隣接するように前記収容層の上面の上に配置された2つのサイドシールド層と、
    前記溝部と前記非磁性金属層の側壁と前記サイドシールド層の側壁とによって形成され、前記磁極層の少なくとも一部を収容する収容部と、
    非磁性材料よりなり、前記磁極層と前記サイドシールド層の側壁との間に配置された非磁性膜とを備え、
    前記2つのサイドシールド層は、前記媒体対向面において前記磁極層の前記端面のトラック幅方向の両側に配置された2つの端面を有する垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法であって、
    後に前記溝部が形成されることにより前記収容層となる非磁性層を形成する工程と、
    後に前記非磁性金属層となる非磁性金属膜を、前記非磁性層の上面の一部の上に形成する工程と、
    前記非磁性金属膜を形成する工程の後で、後に2つの前記サイドシールド層となる磁性膜を、前記非磁性層の上面のうち前記非磁性金属膜が形成されていない部分の上に形成する工程と、
    前記非磁性金属膜および前記磁性膜の上面を平坦化する工程と、
    前記非磁性金属膜が前記非磁性金属層となると共に前記磁性膜が2つの前記サイドシールド層となるように、前記非磁性金属膜および磁性膜を選択的にエッチングする工程と、
    前記溝部が形成されることによって前記非磁性層が前記収容層となり、且つ前記溝部と前記非磁性金属層の側壁と前記サイドシールド層の側壁とによって前記収容部が形成されるように、前記非磁性金属層および前記サイドシールド層をマスクとして前記非磁性層を選択的にエッチングする工程と、
    前記非磁性層を選択的にエッチングする工程の後で、前記非磁性膜を形成する工程と、
    前記磁極層の少なくとも一部が前記収容部内に収容され、且つ前記磁極層と前記サイドシールド層の側壁との間に前記非磁性膜が配置されるように、前記磁極層を形成する工程と、
    前記磁極層の上に前記ギャップ層を形成する工程と、
    前記ギャップ層の上に前記主シールド層を形成する工程と、
    前記コイルを形成する工程とを備えたことを特徴とする垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  10. 前記非磁性金属膜および前記磁性膜の上面を平坦化する工程では、前記非磁性金属膜の上面が研磨の停止位置となるように、前記磁性膜の上面を研磨することを特徴とする請求項9記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  11. 前記研磨は化学機械研磨であることを特徴とする請求項10記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  12. 前記磁性膜を形成する工程では、前記非磁性層の上面のうち前記非磁性金属膜が形成されていない部分の上および前記非磁性金属膜の上面の上に前記磁性膜を形成することを特徴とする請求項9ないし11のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  13. 前記非磁性金属膜を形成する工程は、後にパターニングされることにより前記非磁性金属膜となる被パターニング膜を形成する工程と、前記被パターニング膜の上にエッチングマスクを形成する工程と、前記被パターニング膜が前記非磁性金属膜となるように、前記エッチングマスクを用いて前記被パターニング膜を選択的にエッチングする工程とを含み、
    前記磁性膜を形成する工程は、前記エッチングマスクを残したままで前記磁性膜を形成する工程と、前記磁性膜の形成後、前記エッチングマスクを除去する工程とを含むことを特徴とする請求項9ないし11のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  14. 前記非磁性膜を形成する工程では、前記収容層、非磁性金属層およびサイドシールド層と前記磁極層との間に配置されるように前記非磁性膜を形成することを特徴とする請求項9ないし13のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  15. 前記非磁性膜は、1原子層毎の成膜を繰り返す化学的気相成長法を用いて形成されることを特徴とする請求項14記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  16. 前記媒体対向面に配置された前記磁極層の端面は、前記ギャップ層から遠ざかるに従って小さくなる幅を有する部分を含むことを特徴とする請求項9ないし15のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  17. 前記媒体対向面に配置された前記磁極層の端面は、第1の領域と、この第1の領域と前記ギャップ層の前記端面との間に配置され、且つ第1の領域に接続された第2の領域とを有し、
    前記第1の領域は、前記ギャップ層から遠ざかるに従って小さくなる幅を有し、
    前記第2の領域は、トラック幅を規定する一定の幅を有し、
    前記第1の領域と第2の領域との境界位置において、前記第1の領域の幅と第2の領域の幅は等しく、
    前記媒体対向面において、前記第2の領域のトラック幅方向の両側に、前記サイドシールド層の前記端面が配置されていることを特徴とする請求項9ないし15のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  18. 前記媒体対向面において、前記ギャップ層の前記端面におけるトラック幅方向の両端は、前記サイドシールド層の前記側壁よりもトラック幅方向の外側に配置されることを特徴とする請求項9ないし17のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  19. 前記サイドシールド層の飽和磁束密度は、前記磁極層の飽和磁束密度よりも小さいことを特徴とする請求項9ないし18のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  20. 前記サイドシールド層は前記主シールド層に接続されることを特徴とする特徴とする請求項9ないし19のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  21. 前記サイドシールド層は前記主シールド層に接続されないことを特徴とする特徴とする請求項9ないし19のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  22. 垂直磁気記録用磁気ヘッドは、更に、前記収容層、非磁性金属層、サイドシールド層、非磁性膜、磁極層、ギャップ層、主シールド層およびコイルが積層される基板を備え、
    前記磁極層は、前記媒体対向面に配置された前記端面を有する第1の部分と、前記第1の部分よりも媒体対向面から遠い位置に配置され、前記第1の部分よりも大きな厚みを有する第2の部分とを有し、
    前記第1の部分における基板から遠い面は、前記第2の部分における基板から遠い面よりも基板に近い位置に配置されることを特徴とする請求項9ないし21のいずれかに記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
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