JP2008181611A - 垂直磁気ヘッド製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、磁気ヘッドの製造方法に関し、より詳細には薄膜によって主磁極を形成する垂直磁気ヘッド製造方法に関するものである。
【解決手段】 本発明の垂直磁気ヘッド製造方法は、強磁性材料により主磁極を含むパターンを形成する主磁極パターン形成工程と、主磁極パターンの側面をイオンミリングでエッチングするスリム工程とを備え、主磁極パターン形成工程におけるパターンの平面形状は、コイルにより磁界が誘導される幅広の磁界誘導部から絞り込まれ細幅で所定の長さの先端部からなる主磁極パターンと、主磁極パターンの先端部に続くフレア部を経て所定の幅と長さの第１の支持部と、その第１の支持部に続いてフレア部を経てより幅広の第２の支持部とで構成する支持パターン、とからなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気ヘッドの製造方法に関し、より詳細には高密度化に対応して磁極幅を狭めた主磁極を形成する垂直磁気ヘッド製造方法に関するものである。

近年のコンピュータや通信で扱う情報量の増大は目ざましいものがあり、これらの情報を記録する磁気ディスク装置に対する大容量化（高記録密度化）や高速化に対する要求が高まっている。このため、磁気ディスク装置の記録方式も従来の水平磁気記録方式から垂直磁気記録方式に移行しつつある。水平磁気記録方式では、磁気記録面に沿って磁界をかけることを行うため、高記録密度化のために１ビットを記録する磁区を小さくしていくと、周りの磁区と打ち消しあうことが起こり高密度度化には限界があったが、垂直磁気記録方式では記録面に対して垂直に磁界をかけるため、周りの磁区が磁力を強め合い密度を高めることができることによるものである。

本発明は、垂直磁気記録方式の磁気ヘッドの製造に関するもので、そのうち主磁極の形成に関するものである。以下に従来の主磁極の形成方法について説明する。

図６は、主磁極パターン形成工程におけるパターンを示している。図６（ａ）は、基板上にパーマロイ（ＦｅＮｉ）などの強磁性材料で薄膜生成した主磁極を含むパターンの平面図（基板に対し膜生成方向から見た図）である。図６（ａ）は磁気ヘッドとして未だ完成しておらず、製造途中の基板上に形成したパターンを示すもので、磁気ヘッドとしての部品は、図に示したパターンをＡ−Ａ’でカット（実際には研磨加工する）し、この上方のパターンが主磁極となる部分（ここでは、主磁極パターン１０と言う）である。Ａ−Ａ’の下方のパターンは主磁極の形成において磁気ヘッドの磁極となる先端部を支持するパターン（同、支持パターン２０）である。

図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ’の断面形状を示したもので、この部分が磁気ディスクである磁気記録媒体と対向する浮上面になる。図６（ａ）の上部の幅広の部分（同、磁界誘導部１１）で図示しないコイルにより記録するための磁界が誘導され、この磁界はテーパのついた部分（同、フレア部１２）で絞られ、細幅の部分（同、先端部１３）のＡ−Ａ’の断面（即ち、主磁極の先端面）から磁界を磁気記録媒体に作用させて磁気記録する。主磁極の先端面は図に示すように逆台形の形状となるようにしているが、これは磁気記録媒体のトラックに対する磁気ヘッドのスキュー角の影響をなくすためにこのような形状にしている。主磁極の先端面の逆台形のパターン寸法は例えば上辺百数十ｎｍ、下辺数十ｎｍ、高さ二百数十ｎｍである。先端部１３の長さ（一般にスロートハイトと言う）は百数十ｎｍである。先端部１３を含んで先端部に延長する細長の部分（ここでは、ブリッジと言う）は１−２μｍである。

支持パターン２０は、上述したように主磁極パターン１０の先端部１３が幅が狭く、高さが幅に較べて高いためにスリム工程中に先端部１３が倒れたり曲がったりすることを防ぐために支持するものである。即ち、主磁極パターン１０のフレア部１１を含む磁界誘導部１１と支持パターン２０とが橋頭堡のように先端部１３を支えてパターン形成することが行われている。

磁気ヘッドの製造方法として本発明のようにスリム工程を含む場合に、主磁極の先端部の幅をスロートハイトが大きくなる（図６（ａ）ではフレア部１２からＡ−Ａ’に向かって幅が大きくなることに相当する）に従って徐々入力幅広となる形状に形成する、ことが提案されている。これは、スリム工程のイオンミリングにおいて、スロートハイトが大きくなるに従いエッチングレートが大きくなり先端部の幅が徐々に小さくなる（細くなる）ことを防止するため、予めその分を見込んで太くしておくものである（特許文献１）。
特許第３３８４３６６号公報

上記に述べたように、磁気ディスク装置は高密度化が求められており、高密度化を図るために、磁気ヘッドの浮上面の主磁極の面積をより小さくすることが必要となっている。従来と同様の方法で単に先端部の寸法を小さくして主磁極の形成を行うとすると、次のような問題が出てくる。例えば、図７（ａ）が従来形状のパターンであり（ブリッジの幅をＷ、長さをＬとする）、この図に対してブリッジの幅Ｗのみを小さくした場合（図７（ｂ））に、スリム工程における加工中にブリッジの倒れや曲がりが発生することが多くなる。主磁極の面積を小さくするときにはスロートハイトも小さくしてよいので、ブリッジの幅Ｗのみを小さくしたことに加えてブリッジの長さＬを小さくすると（図７（ｃ））、スリム工程において支持パターンのフレア部がイオンミリングのイオンを遮って影となり、ブリッジの幅の制御が困難になる、という問題が生じる。

特許文献１に提案された方法は本発明の同様に高い精度で先端部の幅を形成する提案であるが、本発明は先端部となるブリッジのパターン幅を小さくした場合に発生する問題を解決してブリッジ幅を制御する点で異なる。

本発明は、このように高密度化に対してブリッジ幅と長さを小さくした場合でも精度よくブリッジ幅をスリム工程で加工できる垂直磁気ヘッド製造方法を提供するものである。

本発明の垂直磁気ヘッド製造方法は以下のように構成される。
（１）第１の発明
第１の発明の垂直磁気ヘッド製造方法は、強磁性材料により主磁極を含むパターンを形成する主磁極パターン形成工程と磁極パターンの側面をイオンミリングでエッチングするスリム工程とを備えている。

そして、主磁極パターン形成工程で形成するパターンの平面形状は、主磁極パターンと支持パターンとから構成することを特徴とするものである。主磁極パターンは、コイルにより磁界が誘導される幅広の磁界誘導部から絞り込まれ所定の幅と長さの先端部からなり、支持パターンは先端部を延長した後に幅が徐々に拡がるフレア部を経て所定の幅となる第１の支持部とその第１の支持部に続いて幅が徐々に拡がるフレア部を経て所定の幅となる第２の支持部から成るものである。

上記の構成により、高密度化のために主磁極パターンの先端部の幅を小さくしても主磁極パターンの磁界誘導部と支持パターンの第１の支持部とによって先端部が支持され、スリム工程において先端部の倒れ込みや曲がりを防ぐことができる。また、支持パターンの第１の支持部の所定の幅と長さをイオンミリングの放射イオンに対して影とならない寸法とすることにより、均一にスリミング加工できる。さらに、第２の支持部により第１の支持部をしっかり支えることができる。
（２）第２の発明
第２の発明は、第１の発明における第１の支持パターンの形状を規定するもので、第１の支持部のフレア部は所定角度の直線で拡がる、ことを特徴とする。

所定角度の直線で拡がるようにしたことで、簡便な設計で放射されるイオンが影となって遮られる影響を少なくすることができる。
（３）第３の発明
第３の発明は、第１の発明における第１の支持パターンの形状を第２の発明とは異なる形状で規定するもので、第１の支持部のフレア部は所定の２次曲線で拡がることを特徴とする。

フレア部の拡がりを２次曲線とすることで、放射イオンによる影の影響をより少なくできる。
（４）第４の発明
第４の発明は、第１から第３の発明における第１と第２の支持部の幅を規定するもので、第１の支持部の幅は主磁極パターンの先端部の幅の２から５倍であることを特徴とする。

第１の支持部の幅を先端部の幅の２から５倍とすることで先端部を確実に支持しながらイオンの影となる影響を少なくできる。

上述のように本発明によれば、次に示す効果が得られる。

第１の発明により、第１と第２の支持部を持つ２段の支持パターンとすることで、主磁極の先端部の幅を小さくしても精度よくスリミング加工でき、高密度化に対応した垂直磁気ヘッドの製造方法の提供ができる。

第２の発明により、第１の支持部のフレア部を所定角度の直線で拡がる形状としたため、簡便な設計で放射イオンによる影の影響を抑えることができる。

第３の発明により、第１の支持部のフレア部を所定の２次曲線で拡がる形状としたため、より放射イオンによる影の影響を抑えることできる。

第４の発明により、第１の支持部の幅を先端部の幅の２から５倍としたため、先端部を確実に支持しながらイオンの影となる影響を少なくできる。

垂直磁気ヘッド製造方法の実施形態を、図１から図４を用いて説明する。
（実施形態その１）
図１は主磁極パターン形成工程において形成するパターンの形状を示すものである。図１（ａ）は平面形状（基板に対し膜生成する方向から見た形状）を示し、大きく分けて主磁極パターン１００と支持パターン２００とからなる。主磁極パターン１００は高密度化のため図６（ａ）で示した主磁極パターン１０の先端部１３の幅を小さくしたものである。支持パターン２００は、主磁極パターン１００の先端部に続いて第１の支持部２１０と、その第１の支持部に続いて第２の支持部２２０からなる。

図１（ａ）のＢ−Ｂ’が、主磁極の浮上面となる位置で、その浮上面（Ｂ−Ｂ’の断面）の形状は図１（ｂ）の左に示す逆台形の形状である。スリム工程を経た後には、左に示す逆台形はイオンミリングによるエッチングでスリミングされ、矢印の右に示す逆台形もしくは逆三角形となる。逆三角形の場合、この部分（ブリッジ部）はスリム工程終了後は主磁極パターン１００のフレア部と支持パターン２００の第１の支持部２１０とで支えられ、基板上に固着する部分はなくなっている（スリム工程以降の工程で逆三角形の側面はＡｌ２Ｏ３のような被磁性絶縁物で埋められる）。

図２と図３を用いて、より詳細に支持パターン２００を説明する。図２において、第１の支持部２１０は主磁極パターン１００の先端部１１０に続いてその先端部１１０を所定長さ延長した先端支持部２１１（主磁極の先端部１１０とこの先端支持部２１１を合わせた部分がブリッジ部となる）、先端支持部２１１から直線で拡がる第１のフレア部２１２を経て先端部１１０の幅の２から５倍の幅の第１の支持本体２１３で構成する。第２の支持部２２０は、第１の支持部２１０の支持本体２１３に続いて、第２のフレア部２２１を経て支持本体２１３より幅広の第２の支持本体２２２で構成する。

図３は、第１のフレア部２１２の形状を示すもので、先端支持部２１１から直線で拡がる角度θ（フレア角）はここでは９０°である。９０°で拡がった直線は、第１の支持本体２１３の幅と交わる位置まで伸びている。第１の支持本体２１３の長さは、特に規定するものではないが、余り短いと第２の支持本体２２２が放射するイオンを遮蔽する恐れがあるため少なくともブリッジ部の長さの２倍以上の長さであればよい。

次に、本発明に関係する部分の垂直磁気ヘッドの製造フローについて図４を用いて説明する。図４（ａ）から（ｆ）までのパターンは主磁極の先端部の断面（即ち、主磁極の浮上面）を例に取って示している。

まず、図４（ａ）において基板表面にレジストを塗布し、続いて同図（ｂ）において主磁極パターン１００と支持パターン２００からなるレジストパターンを通常のホトリソグラフィの技術を用いて形成する。この時のレジストパターンの端部（エッジ）は、同図（ｂ）に示すように略垂直に立ち上がっている。このレジストパターンを所定温度の加熱炉に入れてレジストをリフローさせると、同図（ｃ）のようにテーパを付けることができる。

次いで、同図（ｄ）に示すようにテーパのついたレジストパターンに強磁性材料（例えば、パーマロイ）によるメッキを行い（実際にはレジスト塗布する前の基板上にメッキ下地膜を生成してあるが、ここでは省略している）、レジスト除去（同図（ｅ））後、イオンミリングによりスリミングを行う（同図（ｆ））。同図（ｆ）の形状は未だ逆台形を保っているが、先端部の幅がより小さい場合やイオンミリングをより多く実施すれば前述したように逆三角形になる。なお、図４に示す製造フローでは、イオンミリングにより形成したパターン（強磁性材料によるメッキパターン）の側面だけではなく上面もイオンによるエッチングが行われるので、パターン厚（即ち、メッキ厚）も減少することになる。
（実施形態その２）
実施形態その２は、第１のフレア部２１２が２次曲線で幅が増大するものである。図（ｂ）に２次曲線を用いた形状を示す。ここでは、円弧を用いた例を示しているが、他の２次曲線であってもよい。主磁極の先端部１１０に続いて先端部１１０と同じ幅で所定長さを経た後に２次曲線で徐々に幅が拡がるようになるので、この部分で先端部１１０に放射するイオンを遮蔽する影響は実施形態その１と較べてより少なくなる。

主磁極パターン形成工程において形成するパターン（実施形態その１）である。 支持パターンの形状例（実施形態その１）である。 第１のフレア部の形状例（実施形態その１）である。 本発明の垂直磁気ヘッドの製造フロー例（実施形態その１）である。 第１のフレア部の形状例（実施形態その２）である。 従来の主磁極パターン形成工程において形成されるパターン例である。 高密度化の主磁極パターン形成工程において形成するパターン例である。

符号の説明

１０ 主磁極パターン
１１ 磁界誘導部
１２ フレア部
１３ 先端部
２０ 支持パターン
３０ ブリッジ
１００ 主磁極パターン
１１０ 主磁極パターンの先端部
２００ 支持パターン
２１０ 第１の支持部
２１１ 先端支持部
２１２ 第１のフレア部
２１３ 第１の支持本体
２２０ 第２の支持部
２２１ 第２のフレア部
２２２ 第２の支持本体

Claims (4)

1. 強磁性材料により主磁極を含むパターンを形成する主磁極パターン形成工程と、
   前記主磁極パターンの側面をイオンミリングでエッチングするスリム工程とを備えており、
   前記主磁極パターン形成工程におけるパターンの平面形状は、コイルにより磁界が誘導される幅広の磁界誘導部から絞り込まれ所定の幅と長さの先端部からなる主磁極パターンと、該先端部を延長した後に幅が徐々に拡がるフレア部を経て所定の幅となる第１の支持部と該第１の支持部に続いて幅が徐々に拡がるフレア部を経て所定の幅となる第２の支持部で構成する支持パターン、とからなる
   ことを特徴とする垂直磁気ヘッド製造方法。
2. 前記第１の支持部のフレア部は、所定角度の直線で拡がる
   ことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ヘッド製造方法。
3. 前記第１の支持部のフレア部は、所定の２次曲線で拡がる
   ことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気ヘッド製造方法。
4. 前記第１の支持部のフレア部を経た所定は、前記先端部の幅の２から５倍である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の垂直磁気ヘッド製造方法。

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