JP2008084446A - 磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】CPP型のリードヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、ハード磁性層によるバイアス磁場を有効にリード素子に作用させ、磁気ヘッドの特性を向上させる。
【解決手段】下部シールド層１８と、前記下部シールド層１８上に形成されたリード素子１０と、前記リード素子１０の側面から下部シールド層１８の表面にかけて形成された絶縁層１２と、該絶縁層１２上に形成された下地層１６と、前記下地層１６上に形成されたハード磁性層１４とを有し、前記下地層１６が、前記絶縁層１２の、前記リード素子１０の側面を被覆する部位からは除かれて形成されてなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は磁気ヘッドおよびその製造方法に関し、より詳細にはCPP（current perpendicular to the plane)構造のリードヘッドを備える磁気ヘッドにおけるハード磁性層の配置を特徴とする磁気ヘッドおよびその製造方法に関する。

図６は、CPP構造のリードヘッドを有する磁気ヘッドの構成を浮上面側から見た状態を示す。CPP構造のリードヘッドは、リード素子の厚さ方向（成膜時の積層方向）にセンス電流を流して磁気情報を検知する。このため、リード素子１０の側面と、リード素子１０の下層に形成される下部シールド層１８の表面がアルミナ等の絶縁層１２によって被覆して形成される。
リード素子１０の側方にはハード磁性層１４が配される。ハード磁性層１４は、リード素子１０に形成されたフリー層の磁区を安定させるため、フリー層にバイアス磁場を作用させるためのもので、CoCrPt、CoPtといった保磁力の大きな磁性材によって形成される。

ハード磁性層１４は、水平方向（リード素子１０のフリー層の面方向と平行方向）に着磁して使用され、従来はハード磁性層１４の磁化方向を水平方向に揃えるために、絶縁層１２の表面に下地層１６を成膜し、この下地層１６の表面にハード磁性層１４を成膜している。下地層１６は、ハード磁性層１４の磁化方向を水平方向に揃えるように、ハード磁性層１４を結晶成長させて成膜するために設けるもので、従来は、Cr、CrTi等を下地層１６に使用している。
特開２００４−１５２３３４号公報 特開２００４−３０３３０９号公報

上記のように、CPP型のリードヘッドを備える磁気ヘッドでは、リード素子１０の側面を絶縁層１２により被覆し、絶縁層１２の表面に下地層１６を被着し、下地層１６の上にハード磁性層１４を成膜する構造となっている。したがって、ハード磁性層１４からリード素子１０に作用するバイアス磁場の強さは、たとえば、リード素子１０にじかにハード磁性層１４が接する構造となるCIP（Current in plane)型のリードヘッドとくらべると、絶縁層１２と下地層１６の厚さ分だけ弱められる。

ハード磁性層１４は、リード素子１０のフリー層の磁区を安定させる作用を有するものであり、ハード磁性層１４によるバイアス磁場がリード素子１０に的確に作用しないと、リードヘッドの検知特性が劣化するという問題が生じる。
ハード磁性層１４によるバイアス磁場をリード素子１０に的確に作用させるようにする方法としては、ハード磁性層１４として保磁力のより大きな素材を使用する方法や、絶縁層１２の厚さを薄くするといった方法が考えられる。しかしながら、ハード磁性層１４として使用できる強磁性材の素材は限られるし、絶縁層１２の厚さを薄くすることも考えられるが、絶縁層１２を薄くし過ぎると電気的絶縁性が損なわれるから、絶縁層１２の膜厚を薄くするにも限界がある。

本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、CPP型のリードヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、ハード磁性層によるバイアス磁場をより効果的にリード素子に作用させることを可能とし、これによって検知特性を向上させ、安定させることができる磁気ヘッドおよびその好適な製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を備える。
すなわち、下部シールド層と、前記下部シールド層上に形成されたリード素子と、前記リード素子の側面から下部シールド層の表面にかけて形成された絶縁層と、該絶縁層上に形成された下地層と、前記下地層上に形成されたハード磁性層とを有し、前記下地層が、前記絶縁層の、前記リード素子の側面を被覆する部位からは除かれて形成されてなることを特徴とする。
また、前記下地層は、前記ハード磁性層の磁化方向が該下地層の面に平行となるようにハード磁性層を結晶成長させる物質からなることにより、ハード磁性層からリード素子に有効にバイアス磁場を作用させることができる。

また、磁気ヘッドの製造方法において、基板上に下部シールド層を形成する工程と、該下部シールド層上にリード素子を形成する工程と、該リード素子の側面から下部シールド層の表面にかけて絶縁層を形成する工程と、前記リード素子の側面とリード素子の両側に延在する前記下部シールド層の表面とを被覆する前記絶縁層の表面に下地層を成膜する工程と、該下地層の、前記リード素子の側面を被覆する絶縁層の表面を被覆する部位を除去する工程と、前記リード素子の両側の前記下地層上に、ハード磁性層を形成する工程とを有することを特徴とする。

また、前記ハード磁性層を形成する工程において、前記リード素子の側面とハード磁性層との間に空隙が生じないように、ワークの面に対して斜め方向からスパッタリングすることが有効である。
また、前記絶縁層の表面に下地層を形成する際に、前記ハード磁性層の磁化方向が前記下地層の面に平行となるように結晶成長させる物質を成膜することによって、ハード磁性層によりリード素子に有効にバイアス磁場を作用させることができる。

本発明に係る磁気ヘッドおよび磁気ヘッドの製造方法によれば、リード素子に対して従来よりもハード磁性層をより近接した配置とすることが可能となり、リード素子にハード磁性層によるバイアス磁場を有効に作用させることが可能になる。これにより、リードヘッドの磁気情報の検知特性を改善することができ、安定した特性を備える磁気ヘッドとして提供することが可能となる。

以下、本発明に係る磁気ヘッドの好適な実施の形態について、添付図面にしたがって詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る磁気ヘッドのリードヘッドの構成を、磁気ヘッドの浮上面の方向から見た状態を示す。本実施形態のリードヘッドの基本的な構成は、図４に示す従来のリードヘッドと同様である。すなわち、リード素子１０を厚さ方向に挟む配置に下部シールド層１８と上部シールド層２０が配置され、リード素子１０の側面とリード素子１０の両側の下部シールド層１８の表面が絶縁層１２によって被覆され、リード素子１０の両側方にハード磁性層１４が配されている。ハード磁性層１４は、リード素子１０に形成されているフリー層にバイアス磁場を作用させ、フリー層を単磁区に制御するためのものである。

本実施形態のリードヘッドの構成において特徴的な構成は、絶縁層１２の表面に形成する、ハード磁性層１４を形成するための下地層についての構成である。すなわち、本実施形態においては、リード素子１０の側面部分を被覆する絶縁層１２ａの部分には下地層１６を形成せず、リード素子１０の側方に延在する下部シールド層１８の表面を被覆する絶縁層１２ｂの部分にのみ下地層１６を形成する。

リード素子１０の側面は傾斜面に形成されているから、リード素子１０の側面に被着する絶縁層１２ａも傾斜している。下地層１６はこの絶縁層１２ａの下端縁から側方に延出するように形成される。
本実施形態の磁気ヘッドでは、リード素子１０の側面を被覆する絶縁層１２ａの表面に下地層１６が被着されないから、リード素子１０の側面では絶縁層１２の表面にじかにハード磁性層１４が形成されることにより、リード素子１０の側面部分についてみると、ハード磁性層１４は下地層１６の厚さ分だけリード素子１０に近接して配置されることになる。
この結果、ハード磁性層１４によるバイアス磁場は、絶縁層１２ａに下地層１６が被着されている従来の構成と比較して、より強くリード素子１０に形成されているフリー層に作用するようになる。

リード素子１０の側面を被覆する絶縁層１２の厚さは３〜４ｎｍ、下地層１６の厚さは５ｎｍ程度である。このように下地層１６の厚さは絶縁層１２の厚さと同程度であることを考えると、下地層１６の厚さ分、リード素子１０にハード磁性層１４を接近させることができることは、ハード磁性層１４によるバイアス磁場の作用を増大させる作用として有効であり、とくにバイアス磁場はリード素子１０から離間する距離によって作用する大きさが変動することを考え合わせると有効である。こうして、本実施形態の磁気ヘッドによれば、リード素子１０の検知特性を効果的に向上させることが可能になる。

（磁気ヘッドの製造方法）
図２、３に、上記実施形態の磁気ヘッドのリードヘッド部分の製造工程を示す。
図２（ａ）は、セラミック基板上に下部シールド層１８を成膜した後、下部シールド層１８の表面の全面に、リード素子１０となる磁気抵抗効果膜１０ａを形成した状態を示す。下部シールド層１８はNiFe等の軟磁性材によって形成される。
磁気抵抗効果膜１０ａは、磁化方向が固定されたピン層と、磁気記録媒体からの磁界によって磁化方向が変化するフリー層とを備える。磁気抵抗効果膜１０ａは、ピン層やフリー層を構成する強磁性層、ピン層の磁化方向を固定する反強磁性層、非磁性層等を複数層に積層して形成され、製品によって多様な形態が提案されている。本発明は、これら磁気抵抗効果膜１０ａの膜構成について限定されるものではない。

図２（ｂ）は、磁気抵抗効果膜１０ａの表面にフォトレジストを塗布し、フォトレジストをパターニングしてリード素子１０となる部位を被覆するマスクパターン３０を形成した工程を示す。レジストはエッチングによる侵食速度が異なる２層構造のものを使用し、レジストをエッチングした後に、マスクパターン３０の下部が上部よりも細幅に形成されるようにする。
図２（ｃ）は、ワークにイオンミリング加工を施し、磁気抵抗効果膜１０ａをエッチングして断面形状が台形状にリード素子１０を形成した状態を示す。このイオンミリング加工ではワークの表面に対して斜め方向からイオンミリングし、側面の傾斜角度が下部シールド層１８の面に対して９０度に近い角度となるように形成するのがよい。

図２（ｄ）は、スパッタリングによりリード素子１０の側面と下部シールド層１８の表面に絶縁層１２を形成した工程を示す。絶縁層１２は、たとえばアルミナをスパッタリングして形成することができる。
図２（ｅ）は、次に、絶縁層１２の表面に下地層１６を成膜した工程を示す。下地層１６は絶縁層１２のうち、少なくとも、リード素子１０の側面から側方に延出する絶縁層１２ｂの部位を被覆するように成膜する。下地層１６は、CrあるいはCrTi等の、ハード磁性層１４の磁化方向を水平方向（リード素子１０のフリー層の面に平行）に揃えるようにハード磁性層１４を結晶成長させる材料を用いて成膜する。

次に、図３（ａ）に示すように、絶縁層１２の表面に被着する下地層１６のうち、リード素子１０の側方の下部シールド層１８の上方部分に下地層１６を残し、リード素子１０の側面に被着する下地層１６を除去する。
リード素子１０の側面に被着する下地層１６を除去するには、ワークの表面に平行方向からイオンミリングすればよい。実際には、ワークの表面に対し角度をもたせてイオンミリングする。これによって、リード素子１０の側面の絶縁層１２ａに被着した下地層１６が除去され、絶縁層１２ａの表面が露出する。

リード素子１０の側面を被覆する絶縁層１２ａの表面から下地層１６を除去した後、スパッタリングによりハード磁性層１４を成膜する。ハード磁性層１４はCoCrPtあるいはCoPt等の保磁力の大きな磁性材を用いて形成する。
リード素子１０の側面に被着する絶縁層１２ａは立ち上がり形状に形成されていること、リード素子１０の頂部にマスクパターン３０が形成されていることから、ワークの表面に垂直方向からスパッタリングしたのでは、リード素子１０の側面の基部近傍にハード磁性層１４が成膜されず、リード素子１０の側面とハード磁性層１４との間に空隙が生じるおそれがある。したがって、ハード磁性層１４を成膜する際には、ワークの表面に対し斜め方向からスパッタリングしてリード素子１０の側面のとくに基部部分に確実にハード磁性層１４が成膜されるようにするのがよい。

図３（ｃ）は、ハード磁性層１４を成膜した後、マスクパターン３０を除去し、ワークの表面の全面に上部シールド層２０を形成した状態を示す。上部シールド層２０はNiFe等の軟磁性材を用いて形成する。
こうして、図１に示す磁気ヘッドのリードヘッドが形成される。リード素子１０の側面に被覆された絶縁層１２ａの部位からは下地層１６が除去され、リード素子１０の側面に被覆された絶縁層１２ａの表面にじかにハード磁性層１４が被着して形成されている。

本実施形態においては、リード素子１０の側面は傾斜面に形成されているが、リード素子１０の側面は基板面に対し垂直に近い形状に形成することが望ましい。このように、リード素子１０の側面を基板面に対して垂直に近くなるように形成した場合には、ハード磁性層１４はリード素子１０の側方の下部シールド層１８を被覆する絶縁層１２ｂの表面に被着する下地層１６に平行に積み上がって成膜されるから、ハード磁性層１４の配向特性はこの下部シールド層１８の上方の下地層１６によって制御される。したがって、リード素子１０の側面を被覆する絶縁層１２ａの表面に下地層１６を形成しなくても、ハード磁性層１４の配向方向の制御に支障はない。

また、リード素子１０の側面を被覆する絶縁層１２ａについては、電気的絶縁性が確保できる所要の厚さに形成するから、絶縁層１２ａを薄く形成することによって電気的短絡が生じるといった問題も生じない。

（磁気ディスク装置）
図４は、上述した記録ヘッドを搭載した磁気ディスク装置の例を示す。この磁気ディスク装置５０は、矩形の箱状に形成されたケーシング５１内に、スピンドルモータ５２によって回転駆動される複数の磁気記録ディスク５３を備える。磁気記録ディスク５３の側方には、ディスク面に平行に揺動可能に支持されたキャリッジアーム５４が配置されている。キャリッジアーム５４の先端には、キャリッジアーム５４の延長方向にヘッドサスペンション５５が取り付けられ、ヘッドサスペンション５５の先端にヘッドスライダー６０が取り付けられる。ヘッドスライダー６０は、ヘッドサスペンション５５のディスク面に対向する面に取り付けられる。

図５は、ヘッドスライダー６０の斜視図を示す。ヘッドスライダー６０の磁気ディスクに対向する面（ＡＢＳ面）には、スライダー本体６１の側縁に沿ってヘッドスライダー６０を磁気ディスク面から浮上させるための浮上用レール６２ａ、６２ｂが設けられている。上述したリードヘッドを備える磁気ヘッド６３は、ヘッドスライダー６０の前端側（気流が流出する側）に磁気ディスクに対向して配置される。磁気ヘッド６３は保護膜６４によって被覆して保護されている。

ヘッドスライダー６０は、スピンドルモータ５２により磁気記録ディスク５３が回転駆動されると、磁気記録ディスク５３の回転によって生じた気流によってディスク面から浮上し、アクチュエータ５６によりシーク動作がなされて、磁気記録ディスク５３との間で磁気ヘッド６３により情報を記録し、再生する処理がなされる。

本発明に係る磁気ヘッドの構成を示す断面図である。 磁気ヘッドの製造工程を示す説明図である。 磁気ヘッドの製造工程を示す説明図である。 磁気ディスク装置の平面図である。 ヘッドスライダーの斜視図である。 従来の磁気ヘッドの構成を示す断面図である。

符号の説明

１０ リード素子
１０ａ 磁気抵抗効果膜
１２、１２ａ、１２ｂ 絶縁層
１４ ハード磁性層
１６ 下地層
１８ 下部シールド層
２０ 上部シールド層
３０ マスクパターン
５０ 磁気ディスク装置
６０ ヘッドスライダー

Claims (5)

1. 下部シールド層と、
   前記下部シールド層上に形成されたリード素子と、
   前記リード素子の側面から下部シールド層の表面にかけて形成された絶縁層と、
   該絶縁層上に形成された下地層と、
   前記下地層上に形成されたハード磁性層とを有し、
   前記下地層が、前記絶縁層の、前記リード素子の側面を被覆する部位からは除かれて形成されてなることを特徴とする磁気ヘッド。
2. 前記下地層は、前記ハード磁性層の磁化方向が該下地層の面に平行となるようにハード磁性層を結晶成長させる物質からなることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
3. 基板上に下部シールド層を形成する工程と、
   該下部シールド層上にリード素子を形成する工程と、
   該リード素子の側面から下部シールド層の表面にかけて絶縁層を形成する工程と、
   前記リード素子の側面とリード素子の両側に延在する前記下部シールド層の表面とを被覆する前記絶縁層の表面に下地層を成膜する工程と、
   該下地層の、前記リード素子の側面を被覆する絶縁層の表面を被覆する部位を除去す
   る工程と、
   前記リード素子の両側の前記下地層上に、ハード磁性層を形成する工程とを有すること
   を特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
4. 前記ハード磁性層を形成する工程において、前記リード素子の側面とハード磁性層との間に空隙が生じないように、ワークの面に対して斜め方向からスパッタリングすることを特徴とする請求項３記載の磁気ヘッドの製造方法。
5. 前記絶縁層の表面に下地層を形成する際に、前記ハード磁性層の磁化方向が前記下地層の面に平行となるように結晶成長させる物質を成膜することを特徴とする請求項３記載の磁気ヘッドの製造方法。