JP2008226296A - 垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録磁界強度と記録磁界傾度の両方を向上できる垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法を得る。
【解決手段】積層方向に間隔をあけて対向する主磁極層及びリターンヨーク層と、この主磁極層及びリターンヨーク層の間に介在する非磁性絶縁層とを備えた垂直磁気記録ヘッドにおいて、主磁極層または磁気ギャップ層の上に、リターンヨーク層の第１スロート部のハイト方向の寸法を規定する、無機非磁性材料からなるスロートハイト決め層を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、記録媒体平面に垂直な磁界を与えて記録動作する垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法に関する。

磁気ヘッド装置には、記録媒体平面に平行な磁界を与えて記録動作する長手記録（面内記録）型と、記録媒体平面に垂直な磁界を与えて記録動作する垂直記録型とがあり、今後の更なる高記録密度化には垂直記録型が有力視されている。垂直記録磁気ヘッドは、周知のように、記録媒体との対向面に、非磁性絶縁層を間に挟んで主磁極層とリターンヨーク層を積層した構造を有している。主磁極層とリターンヨーク層は、媒体対向面よりもハイト方向奥部において磁気的に接続され、非磁性絶縁層内には、この主磁極層及びリターンヨーク層に記録磁界を与えるためのコイル層が存在する。コイル層を通電することにより主磁極層とリターンヨーク層の間に記録磁界が誘導されると、該記録磁界が主磁極層の媒体対向面に露出する先端面から記録媒体のハード膜に垂直に入射し、同記録媒体のソフト膜を通ってリターンヨーク層に戻る。これにより、主磁極層との対向部分で磁気記録がなされる。

近年では、主磁極層からリターンヨーク層へ向かう磁束の発散を抑えてにじみの少ない磁気記録を実現できるように、記録媒体との対向面における主磁極とリターンヨーク層の間隔（ギャップ間隔）を約５０ｎｍ程度に狭く設定する、いわゆるシールデッドポール構造が提案されている。

シールデッドポール構造の垂直磁気記録ヘッドでは、上記ギャップ間隔はもちろんのこと、リターンヨーク層のハイト方向の寸法（スロートハイト）が記録磁界制御（記録磁界強度制御と記録磁界傾度制御）における重要なパラメータとなっており、適正に規定する必要がある。記録磁界強度を向上させるには、スロートハイトを短く規定することが好ましい。しかし、スロートハイトを短くすると、主磁極層とリターンヨーク層の対向面積が小さくなるので、主磁極層から記録媒体に向かって磁束が漏れやすく記録磁界強度は大きくなるが、主磁極層から記録媒体に向かう磁束は発散しやすくなり、磁界傾度を十分に上げることが難しい。逆に、スロートハイトを長くすると、主磁極層とリターンヨーク層の対向面積が増えることから、主磁極層からリターンヨーク層側に磁束が吸収されやすくなって磁界傾度は向上するものの、主磁極層から記録媒体に向かう磁束が減って記録磁界強度が小さくなってしまう。そこで、本出願人は、特願２００５−２７５５５８号により、第１のギャップ間隔で主磁極層に対向する第１スロート部と、この第１スロート部よりハイト方向奥側に延出し、第１のギャップ間隔より大きな第２ギャップ間隔で主磁極層に対向する第２スロート部を有する二段構造のリターンヨーク層を形成すること、すなわち、主磁極層とリターンヨーク層の対向間隔を記録媒体との対向面側で狭くしてハイト方向奥側で広げることにより、記録磁界強度と記録磁界傾度を両方同時に向上させることを提案している。

リターンヨーク層のスロートハイトを規定する方法としては、例えば、記録媒体との対向面から所望のスロートハイトが得られる位置に後退させて有機レジスト材料からなる位置決め層を形成する方法や、メッキ法を用いて所望のスロートハイトを有するリターンヨーク層を形成する方法がある。後者の方法では、リターンヨーク層のハイト方向奥側は例えばアルミナ等の無機の非磁性絶縁材料層により埋められ、この非磁性絶縁材料層の上面とリターンヨーク層の上面は研磨加工により平坦化されることが一般的である。
特開２００６−２０９９４０号公報

しかしながら、有機レジスト材料からなる位置決め層によりスロートハイトを規定すると、該位置決め層の熱膨張率がその周囲に位置するリターンヨーク層及び非磁性絶縁材料層の熱膨張率に比べて非常に大きいことから、ヘッド動作時に位置決め層が熱膨張してリターンヨーク層のハイト方向端面を変形させ、この変形により膜剥がれ等の欠損が生じてしまうことが判明した。一方、メッキ法によりスロートハイトを規定してリターンヨーク層を形成すると、メッキ下地膜を全面的に形成し、このメッキ下地膜の上に所望のスロートハイトが得られる寸法でリターンヨーク層をメッキにより形成して、この後に不要なメッキ下地膜を除去するという製造過程において、スロートハイトの寸法精度が上記位置決め層を用いる場合に比べて劣化してしまう。さらにスロートハイトを短くすると、リターンヨーク層が機械的応力を受けたときに欠損が生じやすくなる。

本発明は、リターンヨーク層のハイト方向の寸法を精度良く規定でき、外的ストレス（熱応力、機械的応力）によるリターンヨーク層の変形及び欠損を防止できる垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法を得ることを目的としている。

本発明は、主磁極層または磁気ギャップ層の上にリターンヨーク層のスロートハイトを規定するスロートハイト決め層を設ければ、スロートハイトを精度良く規定できること、上記スロートハイト決め層を無機の非磁性材料で形成すれば、スロートハイト決め層は熱膨張しにくく（リターンヨーク層に大きな熱応力を与えることがなく）、リターンヨーク層の変形及び欠損を防止できること、及び、スロートハイト決め層の膜厚を制御してリターンヨーク層に過度な段差を生じさせなければ、機械的外力が加えられてもリターンヨーク層の欠損を防止できることに着目してなされたものである。

すなわち、本発明は、記録媒体との対向面に非磁性材料からなる磁気ギャップ層を介して積層した主磁極層及びリターンヨーク層を備え、このリターンヨーク層が、記録媒体との対向面側で磁気ギャップ層の膜厚に対応する第１のギャップ間隔で主磁極層に対向する第１スロート部と、この第１スロート部よりハイト方向奥側に延出し、第１のギャップ間隔より大きな第２のギャップ間隔で主磁極層に対向する第２スロート部を少なくとも有する垂直磁気記録ヘッドにおいて、主磁極層または磁気ギャップ層の上に、リターンヨーク層の第１スロート部のハイト方向の寸法を規定する、無機非磁性材料からなるスロートハイト決め層を設けたことを特徴としている。

本発明は、製造方法の第１の態様によれば、主磁極層の上に、記録媒体との対向面となる位置からハイト方向に所望寸法だけ後退させた先端面位置でリターンヨーク層のハイト方向の寸法を該所望寸法に規定するスロートハイト決め層を、無機非磁性材料により形成する工程と、このスロートハイト決め層及び露出している主磁極層の上に非磁性材料からなる磁気ギャップ層を形成し、この磁気ギャップ層の表面にスロートハイト決め層の先端面位置を転写する工程と、この先端面位置が転写された磁気ギャップ層の上に、磁性材料からなるリターンヨーク層を形成する工程とを有し、リターンヨーク層に、スロートハイト決め層の先端面位置でハイト方向の寸法が規定されかつ磁気ギャップ層の膜厚に対応する第１のギャップ間隔で主磁極層に対向する第１スロート部と、この第１スロート部よりハイト方向奥側に延出し、磁気ギャップ層とスロートハイト決め層の合計膜厚に対応する第２のギャップ間隔で主磁極層に対向する第２スロート部とを形成することを特徴としている。

本発明は、製造方法の第２の態様によれば、主磁極層の上に、非磁性材料からなる磁気ギャップ層を形成する工程と、この磁気ギャップ層の上に、記録媒体との対向面となる位置からハイト方向に所望寸法だけ後退させた先端面位置でリターンヨーク層のハイト方向の寸法を該所望寸法に規定するスロートハイト決め層を、無機非磁性材料により形成する工程と、このスロートハイト決め層及び露出している磁気ギャップ層の上に磁性材料からなるリターンヨーク層を形成する工程とを有し、リターンヨーク層に、スロートハイト決め層の先端面位置でハイト方向寸法が規定されかつ磁気ギャップ層の膜厚に対応する第１のギャップ間隔で主磁極層に対向する第１スロート部と、この第１スロート部よりハイト方向奥側に延出し、磁気ギャップ層とスロートハイト決め層の合計膜厚に対応する第２のギャップ間隔で主磁極層に対向する第２スロート部とを形成することを特徴としている。

スロートハイト決め層は、リターンヨーク層の第１スロート部のハイト方向の寸法より小さな膜厚で形成することが好ましい。この態様によれば、リターンヨーク層の第１スロート部と第２スロート部の間に極端な段差は生じないから、機械的な外力によるリターンヨーク層の欠損を防止することができる。

スロートハイト決め層は、磁気ギャップ層を形成する非磁性材料の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する無機非磁性材料で形成することが好ましい。このようにスロートハイト決め層をより熱膨張率の小さい非磁性材料で形成すれば、スロートハイト決め層は熱変形せず、リターンヨーク層を変形及び欠損させることもない。

本発明によれば、無機非磁性材料からなるスロートハイト決め層によりリターンヨーク層のハイト方向の寸法を規定するので、該リターンヨーク層のハイト方向の寸法を精度良く規定でき、外的ストレス（熱応力、機械的応力）によるリターンヨーク層の変形及び欠損を防止できる垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法が得られる。

以下、図面を参照しながら本発明を説明する。各図において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、トラック幅方向、ハイト方向及び記録媒体Ｍの移動方向でそれぞれ定義される。

図１〜図７は、本発明による垂直磁気記録ヘッドの第１実施形態を示している。図１は垂直磁気記録ヘッドの全体構造を示す部分縦断面図であり、図２は媒体対向面Ｆ近傍の記録部Ｗ（特に主磁極層１１０、磁気ギャップ層１１３、スロートハイト決め層１３０及びリターンヨーク層１５０）を拡大して示す断面図である。

垂直磁気記録ヘッドＨ１は、記録媒体Ｍに垂直磁界Φを与え、記録媒体Ｍのハード膜Ｍａを垂直方向に磁化させる。記録媒体Ｍは、残留磁化の高いハード膜Ｍａを媒体表面側に、磁気透過率の高いソフト膜Ｍｂをハード膜Ｍａよりも内側に有している。この記録媒体Ｍは、例えばディスク状であり、ディスクの中心が回転軸中心となって回転させられる。スライダ１０１はＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣなどの非磁性材料で形成されており、スライダ１０１の媒体対向面１０１ａが記録媒体Ｍに対向し、記録媒体Ｍが回転すると、表面の空気流によりスライダ１０１が記録媒体Ｍの表面から浮上する。

スライダ１０１のトレーリング側端面１０１ｂには、Ａｌ₂Ｏ₃またはＳｉＯ₂などの無機材料による非磁性絶縁層１０２が形成されて、この非磁性絶縁層１０２の上に再生部Ｒが形成されている。再生部Ｒは、下部シールド層１０３と、上部シールド層１０６と、この下部シールド層１０３及び上部シールド層１０６の間を埋める無機絶縁層（ギャップ絶縁層）１０５と、この無機絶縁層１０５内に位置する再生素子１０４とを有している。再生素子１０４は、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲなどの磁気抵抗効果素子である。

上部シールド層１０６の上には、コイル絶縁下地層１０７を介して、導電性材料で形成された複数本の第１コイル層１０８が形成されている。第１コイル層１０８は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈから選ばれる１種、または２種以上の非磁性金属材料からなる。あるいはこれら非磁性金属材料が積層された積層構造であってもよい。第１コイル層１０８の周囲には、コイル絶縁層１０９が形成されている。

コイル絶縁層１０９の上面は平坦化されていて、この平坦面の上に図示しないメッキ下地層が形成され、さらにメッキ下地層の上に、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料からなる主磁極層１１０が形成されている。主磁極層１１０は、媒体対向面Ｆに露出する先端面１１０ａを有し、この先端面１１０ａのトラック幅方向の寸法がトラック幅Ｔｗに規定されている。本実施形態の主磁極層１１０は、コイル絶縁層１０９の上に全面的に形成されたものではなく、媒体対向面Ｆ側のみに局所的に形成されていて、ハイト方向の端面１１０ｂで補助ヨーク層１１１に磁気的に接続されている。補助ヨーク層１１１は、主磁極層１１０よりも磁束飽和密度の低い磁性材料からなり、記録コイル（第１コイル層１０８、第２コイル層１１５）により誘導された記録磁界の磁束を主磁極層１１０に伝える。

媒体対向面Ｆ側において主磁極層１１０の上には、例えばＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂等の無機非磁性絶縁材料からなる磁気ギャップ層１１３が形成されている。本実施形態の磁気ギャップ層１１３は、Ａｌ₂Ｏ₃により、均一な膜厚で形成してある。磁気ギャップ層１１３の上方には、媒体対向面Ｆよりハイト方向奥側に位置させて、無機非磁性材料層１６０及びコイル絶縁下地層１１４を介して第２コイル層１１５が形成されている。第２コイル層１１５は第１コイル層１０８と同様に、導電性材料によって複数本形成されている。第２コイル層１１５は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，ＮｉＰ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｒｈから選ばれる１種、または２種以上の非磁性金属材料からなる。あるいはこれら非磁性金属材料が積層された積層構造であってもよい。

上記第１コイル層１０８と第２コイル層１１５とは、トロイダル状になるように、それぞれのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における端部同士が電気的に接続されている。コイル層（磁界発生手段）の形状は特にトロイダル形状に限定されるものではない。

第２コイル層１１５の周囲にはコイル絶縁層１１６が形成され、このコイル絶縁層１１６の上からギャップ層１１３上にかけて、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料からなるリターンヨーク層１５０が形成されている。リターンヨーク層１５０は、媒体対向面Ｆに露出する先端面１５０ａと、ハイト方向奥側で補助ヨーク層１１１に接続する磁気接続部１５０ｂとを有している。リターンヨーク層１５０は、無機非磁性絶縁材料からなる保護層１２０で覆われている。

以上の全体構成を有する垂直磁気記録ヘッドＨ１は、図２に拡大して示すように、主磁極層１１０または補助ヨーク層１１１と磁気ギャップ層１１３との間に、例えばＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂等の無機非磁性材料からなるスロートハイト決め層１３０を備えている。本実施形態のスロートハイト決め層１３０は、ＳｉＯ₂で形成してある。

スロートハイト決め層１３０は、媒体対向面Ｆから後退させた先端面１３０ａの位置（媒体対向面Ｆから先端面１３０ａまでの距離）により、リターンヨーク層１５０のハイト方向の寸法（第１スロートハイト）Ｔｈ１を規定する。この第１スロートハイトＴｈ１を短く規定することで、主磁極層１１０とリターンヨーク層１５０の対向面積が小さくなることから主磁極層１１０から記録媒体Ｍに漏れる磁束が増大し、記録磁界強度を高めることができる。また、スロートハイト決め層１３０の先端面１３０ａは、主磁極層１１０とリターンヨーク層１５０の対向間隔（ギャップ間隔）を媒体対向面Ｆ（先端面１５０ａ、１１０ａ）側よりもハイト方向奥側で広げる段差部αを形成する。この先端面１３０ａは、ハイト方向奥側に向かって徐々に膜厚が大きくなるテーパー面であるが、ハイト方向に対して直交する端面として形成してもよい。スロートハイト決め層１３０の膜厚は、第１スロートハイトＴｈ１より小さく設定されている。

リターンヨーク層１５０は、スロートハイト決め層１３０の先端面１３０ａに対応する段差部αにより形成された、先端面１５０ａで第１のギャップ間隔Ｇ１をあけて主磁極層１１０に対向する第１スロート部１５１と、この第１スロート部１５１よりハイト方向奥側に延出し、第１のギャップ間隔Ｇ１より大きな第２のギャップ間隔Ｇ２（Ｇ２＞Ｇ１）で主磁極層１１０に対向する第２スロート部１５２とを有している。第１スロート部１５１のハイト方向の寸法（第１スロートハイトＴｈ１）は上記スロートハイト決め層１３０により規定され、第２スロート部１５２のハイト方向の寸法（第２スロートハイトＴｈ２）は第１スロートハイトＴｈ１よりも大きい。具体的に第１スロートハイトＴｈ１は０．１μｍ程度、第２スロートハイトＴｈ２は０．３μｍ程度である。この第１スロート部１５１と第２スロート部１５２の段差は、段差部α、すなわち、スロートハイト決め層１３０の膜厚に対応していて小さい。

この二段階のスロート形状によれば、第１スロートハイトＴｈ１を短くした場合であっても、媒体対向面Ｆ（先端面１１０ａ、１５０ａ）側でのギャップ間隔Ｇ１を狭く設定することで、主磁極層１１０からリターンヨーク層１５０に向かう磁束の発散を抑制し、記録磁界傾度を向上させることができる。同時に、ハイト方向奥側でのギャップ間隔Ｇ２を広く設定することで、リターンヨーク層の第２スロートハイトＴｈ２を長くしても主磁極層１１０から記録媒体Ｍに向かう磁束を減少させずに済み、記録磁界強度を高く維持することができる。第１のギャップ間隔Ｇ１は磁気ギャップ層１１３の膜厚に等しく、５０ｎｍ程度である。第２のギャップ間隔Ｇ２は、磁気ギャップ層１１３及びスロートハイト決め層１３０の合計膜厚に等しく、１００ｎｍ程度である。

本実施形態のリターンヨーク層１５０は、第１スロート部１５１と第２スロート部１５２を有する下層１５０Ｂ及び磁気接続部１５０ｂと、この下層１５０Ｂと磁気接続部１５０ｂを接続する上層１５０Ｕとを別々に形成して積層しているが、上層１５０Ｕ及び磁気接続部１５０ｂは一体形成されていてもよい。リターンヨーク層１５０の下層１５０Ｂ及び磁気接続部１５０ｂの周囲には無機非磁性材料層１６０が形成されていて、下層１５０Ｂの上面と磁気接続部１５０ｂの上面と無機非磁性材料層１６０の上面は同一面（平坦面）を構成している。

次に、図３〜図７を参照し、上記垂直磁気記録ヘッドＨ１の製造方法について説明する。ここでは、本願発明の特徴部分であるスロートハイト決め層１３０、磁気ギャップ層１１３及びリターンヨーク層１５０の製造工程を抽出して説明し、これら以外の各層は常法に則って形成されるので説明省略する。

先ず、図３に示すように、主磁極層１１０及び補助ヨーク層１１１の上に、媒体対向面Ｆとなる位置からハイト方向に所望の第１スロートハイトＴｈ１だけ後退させて、スロートハイト決め層１３０をＳｉＯ₂により形成する。スロートハイト決め層１３０の膜厚（最大膜厚）ｄ２は、後に形成するリターンヨーク層の第１スロート部と第２スロート部の段差が小さくなるように、第１スロートハイトＴｈ１より小さくする（ｄ２＜Ｔｈ１）。このスロートハイト決め層１３０は、リフトオフまたはドライエッチングにより形成することができる。

リフトオフにより形成する場合には、図４に示すように、媒体対向面Ｆとなる位置からハイト方向に向かう距離が所望の第１スロートハイトＴｈ１未満となる領域を覆うリフトオフ用レジストＲ１を形成し、このリフトオフ用レジストＲ１を含む主磁極層１１０及び補助ヨーク層１１１上にＳｉＯ₂膜１３０’を全面的に成膜する。そして、リフトオフ用レジストＲ１と不要なＳｉＯ₂膜１３０’を除去すると、図３に示すように、主磁極層１１０上に段差部αを形成する先端面１３０ａを備えたスロートハイト決め層１３０が得られる。

ドライエッチングにより形成する場合には、図５に示すように、主磁極層１１０及び補助ヨーク層１１１の上にＳｉＯ₂膜１３０’を全面的に成膜し、媒体対向面Ｆとなる位置からハイト方向に向かう距離が所望の第１スロートハイトＴｈ１以上となる領域を覆うレジストＲ２を形成し、このレジストＲ２で覆われていないＳｉＯ₂膜１３０’をＡｒイオンミリングにより除去する。そして、レジストＲ２を除去すると、図３に示すように、主磁極層１１０上に段差部αを形成する先端面１３０ａを備えたスロートハイト決め層１３０が得られる。図５の矢印方向はミリング方向を示している。

上記リフトオフまたはドライエッチングにより形成したスロートハイト決め層１３０は、先端面１３０ａがハイト方向奥側に向かって膜厚が徐々に大きくなるテーパー状をなし、媒体対向面Ｆとなる位置から先端面１３０ａまでの距離で第１スロートハイトＴｈ１を規定している。先端面１３０ａは、膜厚方向（図示Ｚ方向）に平行な端面としてもよい。この先端面１３０ａにより主磁極層１１０上に形成される段差部αがテーパー状であると、該段差部αが階段状である場合に比べてスロートハイト決め層１３０より上に形成される層の密着性が良くなるので、後工程の影響を受けづらく、信頼性が向上する。

次に、図６に示すように、露出している主磁極層１１０及びスロートハイト決め層１３０の上に、Ａｌ₂Ｏ₃からなる磁気ギャップ層１１３を均一な膜厚ｄ２で全面的に成膜する。この磁気ギャップ層１１３の成膜段階での膜厚ｄ１は、第１のギャップ間隔Ｇ１を規定する。成膜した磁気ギャップ層１１３の上面には、スロートハイト決め層１３０の先端面１３０ａに対応する段差部αが転写して形成されている。

続いて、図７に示すように、段差部αを有する磁気ギャップ層１１３の上に、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料により、ハイト方向の最大寸法が第２のスロートハイトＴｈ２となるリターンヨーク層１５０の下層１５０Ｂを形成する。下層１５０Ｂは、メッキ法を用いて、補助ヨーク層１１１上の磁気接続部１５０ｂと同時に形成することができる。形成したリターンヨーク層１５０の下層１５０Ｂには、磁気ギャップ層１１３上の段差部αを介して、媒体対向面Ｆ側で第１のギャップ間隔Ｇ１（ｄ１）で主磁極層１１０に対向し、第１のスロートハイトＴｈ１を有する第１スロート部１５１と、第１スロート部１５１よりハイト方向奥側に延出して第２のギャップ間隔Ｇ２（ｄ１＋ｄ２）で主磁極層１１０に対向し、第２のスロートハイトＴｈ２を有する第２スロート部１５２が得られる。

続いて、リターンヨーク層１５０の下層１５０Ｂ及び磁気接続部１５０ｂの上面及び周囲を例えばＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂等の無機非磁性材料層１６０で埋め込み、下層１５０Ｂ及び磁気接続部１５０ｂの所望の膜厚寸法が得られる位置まで研磨加工（ＣＭＰ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を実施する。ＣＭＰ加工により平坦化された下層１５０Ｂの上面１５０Ｂ１（図２）には、コイル絶縁下地層１１４、第２コイル層１１５及びコイル絶縁層１１６を形成した後に、リターンヨーク層１５０の上層１５０Ｕ及び保護層１２０が積層形成される。そして、媒体対向面Ｆとなる端面側を機械研磨加工して媒体対向面Ｆを形成する。上述したように第１スロート部１５１と第２スロート部１５２の段差は小さくてリターンヨーク層１５０の下層１５０Ｂには極端な凹凸がないから、機械研磨加工により下層１５０Ｂに機械的な応力が加えられても欠損は生じにくい。

以上により、図１及び図２に示される第１実施形態の垂直磁気記録ヘッドＨ１が得られる。

図８〜図１３は、本発明による垂直磁気記録ヘッドＨ２の第２実施形態を示している。図８は垂直磁気記録ヘッドの全体構造を示す部分縦断面図であり、図９は媒体対向面Ｆ近傍の記録部（特に主磁極層１１０、磁気ギャップ層１１３、スロートハイト決め層１３０及びリターンヨーク層１５０）を拡大して示す断面図である。この第２実施形態は、磁気ギャップ層１１３とスロートハイト決め層１３０の積層位置が第１実施形態とは逆であって、主磁極層１１０の上に磁気ギャップ層１１３、スロートハイト決め層１３０の順で積層形成されている。積層順以外の構成は、第１実施形態と同一であり、第１実施形態と同じ機能を有する構成要素には図８及び図９において図１及び図２と同一符号を付して示してある。

図１０〜図１３を参照し、上記垂直磁気記録ヘッドＨ２の製造方法について説明する。ここでは、本願発明の特徴部分であるスロートハイト決め層１３０、磁気ギャップ層１１３及びリターンヨーク層１５０の製造工程を抽出して説明し、これら以外の各層は常法に則って形成されるので説明省略する。

先ず、図１０に示すように、主磁極層１１０及び補助ヨーク層１１１の上に、Ａｌ₂Ｏ₃からなる磁気ギャップ層１１３を均一な膜厚ｄ１で全面的に成膜する。磁気ギャップ層１１３の成膜段階での膜厚ｄ１は、第１のギャップ間隔Ｇ１を規定する。

続いて、図１２に示すように、磁気ギャップ層１１３の上に、媒体対向面Ｆとなる位置からハイト方向に所望の第１スロートハイトＴｈ１だけ後退させて、スロートハイト決め層１３０をＳｉＯ₂により形成する。スロートハイト決め層１３０の膜厚（最大膜厚）ｄ２は、後に形成するリターンヨーク層の第１スロート部と第２スロート部の段差が小さくなるように、第１スロートハイトＴｈ１より小さくする（ｄ２＜Ｔｈ１）。このスロートハイト決め層１３０は、リフトオフ法を用いて形成することができる。すなわち、図１１に示すように、媒体対向面Ｆとなる位置からハイト方向に向かう距離が所望の第１スロートハイトＴｈ１未満となる領域を覆うリフトオフ用レジストＲ３を形成し、このリフトオフ用レジストＲ３を含む磁気ギャップ層１１３上にＳｉＯ₂膜１３０’を全面的に成膜する。そして、リフトオフ用レジストＲ３と不要なＳｉＯ₂膜１３０’を除去すると、図１２に示すように、磁気ギャップ層１１３上に段差部αを形成する先端面１３０ａを備えたスロートハイト決め層１３０が得られる。得られたスロートハイト決め層１３０は、先端面１３０ａがハイト方向奥側に向かって膜厚が徐々に大きくなるテーパー状をなし、媒体対向面Ｆとなる位置から先端面１３０ａまでの距離で第１スロートハイトＴｈ１を規定している。先端面１３０ａは、膜厚方向（図示Ｚ方向）に平行な端面としてもよい。

続いて、図１３に示すように、露出している磁気ギャップ層１１３及びスロートハイト決め層１３０の上に、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料により、ハイト方向の最大寸法が第２のスロートハイトＴｈ２となるリターンヨーク層１５０の下層１５０Ｂを形成する。下層１５０Ｂは、メッキ法を用いて、補助ヨーク層１１１上の磁気接続部１５０ｂと同時に形成することができる。形成したリターンヨーク層１５０の下層１５０Ｂには、スロートハイト決め層１３０の先端面１３０ａによる段差部αを介して、媒体対向面Ｆ側で第１のギャップ間隔Ｇ１（ｄ１）で主磁極層１１０に対向し、第１のスロートハイトＴｈ１を有する第１スロート部１５１と、第１スロート部１５１よりハイト方向奥側に延出して第２のギャップ間隔Ｇ２（ｄ１＋ｄ２）で主磁極層１１０に対向し、第２のスロートハイトＴｈ２を有する第２スロート部１５２が得られる。

リターンヨーク層１５０の下層１５０Ｂを形成した後は、第１実施形態と同様の製造工程を実施する。すなわち、下層１５０Ｂ及び磁気接続部１５０ｂの上面及び周囲を例えばＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂等の無機非磁性材料層１６０で埋め込み、下層１５０Ｂ及び磁気接続部１５０ｂの所望の膜厚寸法が得られる位置まで研磨加工（ＣＭＰ）を実施する。ＣＭＰ加工により平坦化された下層１５０Ｂの上面１５０Ｂ１（図２）には、コイル絶縁下地層１１４、第２コイル層１１５及びコイル絶縁層１１６を形成した後に、リターンヨーク層１５０の上層１５０Ｕ及び保護層１２０が積層形成される。そして、媒体対向面Ｆとなる端面側を機械研磨加工して媒体対向面Ｆを形成する。上述したように第１スロート部１５１と第２スロート部１５２の段差は小さくてリターンヨーク層１５０の下層１５０Ｂには極端な凹凸がないから、機械研磨工程により下層１５０Ｂに機械的な応力が加えられても欠損は生じにくい。

以上により、図８及び図９に示される第２実施形態の垂直磁気記録ヘッドＨ２が得られる。

以上のように本実施形態では、第１スロートハイトＴｈ１（リターンヨーク層１５０の第１スロート部１５１のハイト方向の寸法）を規定するスロートハイト決め層１３０を無機非磁性材料で形成している。よって、ヘッド動作時などの高温環境下にあってもスロートハイト決め層１３０は熱膨張しにくく、リターンヨーク層１５０に応力を与えることがないので、リターンヨーク層１５０の変形及び欠損を防止することができる。さらに本実施形態では、磁気ギャップ層１１３をＡｌ₂Ｏ₃で形成し、スロートハイト決め層１３０をＡｌ₂Ｏ₃より熱膨張率の小さいＳｉＯ₂で形成しているので、スロートハイト決め層１３０はより熱膨張しにくく、また、磁気ギャップ層１１３の熱膨張を抑制する機能をあるので、より確実にリターンヨーク層１５０の変形及び欠損を防止することができる。磁気ギャップ層１１３及びスロートハイト決め層１３０は、同一の無機非磁性材料により形成してもよい。

また本実施形態では、リフトオフまたはドライエッチングによりスロートハイト決め層１３０を形成しているので、先端面１３０ａの位置を高精度に規定することができ、メッキ法を用いてリターンヨーク層１５０を形成する場合よりも第１スロートハイトＴｈ１の寸法精度を向上させることができる。

さらに本実施形態では、スロートハイト決め層１３０の膜厚を第１スロートハイトＴｈ１より小さく設定しているので、リターンヨーク層１５０に形成される第１スロート部１５１と第２スロート部１５２の段差は小さく抑えられ、リターンヨーク層１５０には極端な凹凸が生じていないので、機械的外力が加えられてもリターンヨーク層１５０の欠損を防止することができる。

また本実施形態では、主磁極層１１０とリターンヨーク層１５０の対向間隔を媒体対向面Ｆ側の第１スロート部１５１で狭く、ハイト方向奥側の第２スロート部で広げているので、第１スロートハイトＴｈ１を短くしても、第１スロート部１５１でのギャップ間隔Ｇ１を狭く設定することで、主磁極層１１０からリターンヨーク層１５０に向かう磁束の発散を抑制し、記録磁界傾度を向上させることができる。同時に、リターンヨーク層１５０の第２スロートハイトＴｈ２を長くしても主磁極層１１０から記録媒体Ｍに向かう磁束を減少させずに済み、記録磁界強度を高く維持することができる。これにより、記録磁界強度と記録磁界傾度の両方を高めることができる。

本実施形態では、主磁極層１１０を媒体対向面Ｆ側に局所的に形成し、補助ヨーク層１１１を介して主磁極層１１０に磁束を伝える構造をとっているが、本発明は、主磁極層１１０及び補助ヨーク層１１１の形状によらず、主磁極層をハイト方向奥側まで延長させて設けた場合にも適用可能である。

また、第１実施形態と第２実施形態で説明したように、磁気ギャップ層１１３とスロートハイト決め層１３０の積層順は任意である。第１実施形態によれば、スロートハイト決め層１３０を形成した後に磁気ギャップ層１１３を形成するので、磁気ギャップ層１１３の膜厚制御が第２実施形態に比べて容易であり、第１ギャップ間隔Ｇ１を制御しやすい。一方、第２実施形態によれば、磁気ギャップ層１１３を形成した後にスロートハイト決め層１３０を形成するので、スロートハイト決め層１３０の位置制御が第１実施形態に比べて容易であり、第１スロートハイトＴｈ１を制御しやすい。

本発明の第１実施形態による垂直磁気記録ヘッドの全体構造を示す部分縦断面図である。 第１実施形態による垂直磁気記録ヘッドの対向面近傍の記録部を拡大して示す断面図である。 同垂直磁気記録ヘッドの製造工程の一工程を示す断面図である。 図３のスロートハイト決め層をリフトオフにより形成する場合を説明する断面図である。 図３のスロートハイト決め層をドライエッチングにより形成する場合を説明する断面図である。 図３に示す工程の次工程を示す断面図である。 図６に示す工程の次工程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による垂直磁気記録ヘッドの全体構造を示す部分縦断面図である。 第２実施形態による垂直磁気記録ヘッドの対向面近傍の記録部を拡大して示す断面図である。 同垂直磁気記録ヘッドの製造工程の一工程を示す断面図である。 図１０に示す工程の次工程を示す断面図である。 図１１に示す工程の次工程を示す断面図である。 図１２に示す工程の次工程を示す断面図である。

符号の説明

１１０ 主磁極層
１１０ａ 先端面
１１３ 磁気ギャップ層
１３０ スロートハイト決め層
１５０ リターンヨーク層
１５０ａ 先端面
１５０ｂ 磁気接続部
１５０Ｂ 下層
１５０Ｕ 上層
１５１ 第１スロート部
１５２ 第２スロート部
Ｆ 媒体対向面
Ｇ１ 第１のギャップ間隔
Ｇ２ 第２のギャップ間隔
Ｈ 垂直磁気記録ヘッド
Ｍ 記録媒体
Ｔｈ１ 第１スロートハイト
Ｔｈ２ 第２スロートハイト
α 段差部

Claims (7)

1. 記録媒体との対向面に非磁性材料からなる磁気ギャップ層を介して積層した主磁極層及びリターンヨーク層を備え、このリターンヨーク層が、前記記録媒体との対向面側で前記磁気ギャップ層の膜厚に対応する第１のギャップ間隔で前記主磁極層に対向する第１スロート部と、この第１スロート部よりハイト方向奥側に延出し、前記第１のギャップ間隔より大きな第２のギャップ間隔で前記主磁極層に対向する第２スロート部を少なくとも有する垂直磁気記録ヘッドにおいて、
   前記主磁極層または前記磁気ギャップ層の上に、前記リターンヨーク層の第１スロート部のハイト方向の寸法を規定する、無機非磁性材料からなるスロートハイト決め層を設けたことを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
2. 請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドにおいて、前記スロートハイト決め層は、前記リターンヨーク層の第１スロート部のハイト方向の寸法より小さい膜厚で形成されている垂直磁気記録ヘッド。
3. 請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドにおいて、前記スロートハイト決め層は、前記磁気ギャップ層を形成する非磁性材料の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する無機非磁性材料で形成されている垂直磁気記録ヘッド。
4. 主磁極層の上に、記録媒体との対向面となる位置からハイト方向に所望寸法だけ後退させた先端面位置でリターンヨーク層のハイト方向の寸法を前記所望寸法に規定するスロートハイト決め層を、無機非磁性材料により形成する工程と、
   このスロートハイト決め層及び露出している主磁極層の上に非磁性材料からなる磁気ギャップ層を形成し、この磁気ギャップ層の表面に前記スロートハイト決め層の先端面位置を転写する工程と、
   この先端面位置が転写された磁気ギャップ層の上に、磁性材料からなるリターンヨーク層を形成する工程とを有し、
   前記リターンヨーク層に、前記スロートハイト決め層の先端面位置でハイト方向の寸法が規定されかつ前記磁気ギャップ層の膜厚に対応する第１のギャップ間隔で前記主磁極層に対向する第１スロート部と、この第１スロート部よりハイト方向奥側に延出し、前記磁気ギャップ層と前記スロートハイト決め層の合計膜厚に対応する第２のギャップ間隔で前記主磁極層に対向する第２スロート部とを形成することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
5. 主磁極層の上に、非磁性材料からなる磁気ギャップ層を形成する工程と、
   この磁気ギャップ層の上に、記録媒体との対向面となる位置からハイト方向に所望寸法だけ後退させた先端面位置でリターンヨーク層のハイト方向の寸法を前記所望寸法に規定するスロートハイト決め層を、無機非磁性材料により形成する工程と、
   このスロートハイト決め層及び露出している磁気ギャップ層の上に磁性材料からなるリターンヨーク層を形成する工程とを有し、
   前記リターンヨーク層に、前記スロートハイト決め層の先端面位置でハイト方向寸法が規定されかつ前記磁気ギャップ層の膜厚に対応する第１のギャップ間隔で前記主磁極層に対向する第１スロート部と、この第１スロート部よりハイト方向奥側に延出し、前記磁気ギャップ層と前記スロートハイト決め層の合計膜厚に対応する第２のギャップ間隔で前記主磁極層に対向する第２スロート部とを形成することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
6. 請求項４または５記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記スロートハイト決め層は、前記リターンヨーク層の第１スロート部のハイト方向の寸法より小さな膜厚で形成する垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
7. 請求項４ないし６のいずれか１項記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記スロートハイト決め層は、前記磁気ギャップ層を形成する非磁性材料の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する無機非磁性材料で形成する垂直磁気記録ヘッドの製造方法。