JP2009151911A - Method of manufacturing magnetic head, the magnetic head, and magnetic recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気ヘッドの製造方法、磁気ヘッド及び磁気記録装置に関し、特に、磁極を有する磁気ヘッドの製造方法と、磁極を有する磁気ヘッドと磁気記録装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a magnetic head, a magnetic head, and a magnetic recording apparatus, and more particularly, to a method for manufacturing a magnetic head having magnetic poles, and a magnetic head having a magnetic pole and magnetic recording apparatuses.
コンピュータ、オーディオ等において使用される種々の記録装置のうち磁気記録装置は歴史的に古く、一般に広く普及している。磁気記録装置の1つとして、円盤状の磁気記録媒体とその上を浮上する磁気ヘッドとを有する磁気ディスク装置がある。 Among various recording devices used in computers, audios, etc., magnetic recording devices are historically old and are widely spread. As one of the magnetic recording devices, there is a magnetic disk device having a disk-shaped magnetic recording medium and a magnetic head that floats thereon.
現在まで市場に供給されている磁気ディスク装置の記録方式の大部分は、記録層に記録される磁化の方向が面方向に向いた面内磁気記録方式と呼ばれるものである。この面内磁気記録方式において高記録密度を得るためには、磁気記録媒体の記録層を薄くするととともに、記録層を構成する磁性結晶粒を微細化することが必要となる。 Most of the recording methods of the magnetic disk apparatus supplied to the market so far are called in-plane magnetic recording methods in which the direction of magnetization recorded on the recording layer is in the plane direction. In order to obtain a high recording density in this in-plane magnetic recording system, it is necessary to make the recording layer of the magnetic recording medium thin and to make the magnetic crystal grains constituting the recording layer fine.
しかしながら、磁気記録媒体の記録層を薄くすると磁気ディスクに熱が加わったときに情報が消失する現象、即ち熱揺らぎ現象が起きてしまい、高記録密度化を阻む一つの要因となっている。
これに対して、記録層における磁化の方向を記録層の面に垂直方向に向ける垂直磁気記録方式があり、近年実用化されてきている。
However, if the recording layer of the magnetic recording medium is thinned, a phenomenon that information is lost when heat is applied to the magnetic disk, that is, a thermal fluctuation phenomenon occurs, which is one factor that hinders an increase in recording density.
On the other hand, there is a perpendicular magnetic recording method in which the direction of magnetization in the recording layer is directed to the direction perpendicular to the surface of the recording layer, which has been put into practical use in recent years.
垂直磁気記録方式は、面内磁気記録方式と比較して、記録層の表面における一つ一つの磁区の面積を小さくできるので、より大きな記録密度を達成することが可能となる。さらに、記録層の膜面に対して垂直方向に記録磁化が向いているので、記録層を薄膜化した場合に発生する熱揺らぎ現象の発生が防止され、記録層を厚くすることによる不都合がなくなる。
それらいずれの記録方式においても、磁気ディスク装置についてはさらなる大容量化、高記録密度化が要求されている。
In the perpendicular magnetic recording system, the area of each magnetic domain on the surface of the recording layer can be reduced as compared with the in-plane magnetic recording system, so that a higher recording density can be achieved. Furthermore, since the recording magnetization is oriented in the direction perpendicular to the film surface of the recording layer, the occurrence of the thermal fluctuation phenomenon that occurs when the recording layer is thinned is prevented, and there is no inconvenience caused by increasing the thickness of the recording layer. .
In any of these recording methods, the magnetic disk device is required to have a larger capacity and a higher recording density.
高記録密度化の要求に応えるためには、磁気記録媒体の保磁力を高くする一方で、磁気記録ヘッドから磁気記録媒体に強い磁界を出力する必要がある。磁気記録ヘッドは、記録磁界を発生する励磁コイルと、記録磁界を磁気記録媒体に導く磁極とを有している。そして、強い記録磁界を出力するために、例えば、高い飽和磁束密度等の磁気特性を有する磁性材から磁極を構成している。 In order to meet the demand for higher recording density, it is necessary to increase the coercivity of the magnetic recording medium while outputting a strong magnetic field from the magnetic recording head to the magnetic recording medium. The magnetic recording head has an exciting coil that generates a recording magnetic field and a magnetic pole that guides the recording magnetic field to a magnetic recording medium. In order to output a strong recording magnetic field, for example, the magnetic pole is made of a magnetic material having magnetic characteristics such as a high saturation magnetic flux density.
情報を磁気記録媒体に書き込む場合には、磁気記録ヘッドから強い磁界を磁気記録媒体の微小エリアに加えて磁気記録を行うが、磁気記録媒体の保持力以上の磁界が隣の微小エリアに加わると、その隣の微小エリアの磁気情報が消去されてしまう可能性がある。
従って、そのような書き込みエラーを無くすには、磁気記録媒体の高密度化が進めば進むほど、磁極の書き込み部分の微小化が重要になってくる。
When writing information to a magnetic recording medium, magnetic recording is performed by applying a strong magnetic field from the magnetic recording head to the minute area of the magnetic recording medium. When a magnetic field exceeding the holding force of the magnetic recording medium is applied to the adjacent minute area, There is a possibility that the magnetic information in the adjacent minute area will be erased.
Accordingly, in order to eliminate such a writing error, the smaller the density of the magnetic recording medium, the more important it is to make the writing portion of the magnetic pole smaller.
磁極の形成方法として、レジスト及びハードマスクを使用して磁性層をパターニングする方法が知られている。別の形成方法として、レジストの開口部内に電解めっきにより磁性膜を埋め込んで、これを磁極として使用する一方、レジストを剥離した後に、磁極の周囲にアルミナ層を形成することが知られている。 As a method of forming a magnetic pole, a method of patterning a magnetic layer using a resist and a hard mask is known. As another forming method, it is known that a magnetic film is embedded in an opening of a resist by electrolytic plating and used as a magnetic pole, and an alumina layer is formed around the magnetic pole after the resist is removed.
一方、磁気ヘッドは、励磁コイル、磁極等のような多層構造から構成されるために、製造プロセスにおいて平坦化技術が必要となる。平坦化技術を伴うプロセスとして、例えばダマシン構造の磁極の形成工程がある。ダマシン構造の磁極の形成は、まず、絶縁膜に磁極形状の凹部を形成した後に、その凹部内と絶縁膜の上に磁性層を形成し、さらに磁性層を研磨して凹部内に残した磁性層を磁極とする。 On the other hand, since the magnetic head is composed of a multilayer structure such as an excitation coil and a magnetic pole, a flattening technique is required in the manufacturing process. As a process involving the planarization technique, for example, there is a process of forming a magnetic pole having a damascene structure. To form a damascene magnetic pole, first, after forming a magnetic pole-shaped recess in the insulating film, a magnetic layer is formed in the recess and on the insulating film, and then the magnetic layer is polished to leave the magnetic layer in the recess. The layer is a magnetic pole.
この場合、レジストを使用するエッチングにより絶縁膜にキャビティを形成し、そのキャビティ内にめっきにより磁性材を埋め込んだ後に、研磨によってキャビティ内に磁性材を選択的に残して磁極を形成することがある。 In this case, a cavity is formed in the insulating film by etching using a resist, and a magnetic material is buried in the cavity by plating, and then a magnetic pole is selectively left in the cavity by polishing to form a magnetic pole. .
また、下地となる第1絶縁層の上にさらに多層構造絶縁層を形成し、ついでレジストマスクを使用して多層構造絶縁層にトレンチを形成し、さらに、多層構造絶縁層の上とトレンチの中に磁性層をコリメーションスパッタ法により形成し、その後に多層構造絶縁層の一部の層と磁性層の不要部分をポリッシング等により取り除いてトレンチ内に残った磁性層を磁極本体とする方法が知られている。 Further, a multilayer structure insulating layer is further formed on the first insulating layer serving as a base, and then a trench is formed in the multilayer structure insulating layer using a resist mask. Further, the multilayer structure insulating layer is formed on the multilayer structure insulating layer and in the trench. In this method, a magnetic layer is formed by collimation sputtering, and then a part of the multilayer structure insulating layer and an unnecessary part of the magnetic layer are removed by polishing or the like, and the magnetic layer remaining in the trench is used as a magnetic pole body. ing.
その多層構造絶縁層は、下から順にエッチングストッパー層、第2絶縁層、ポリッシングストッパー層、エッチングマスク層及び第3絶縁層を積層した構造を有し、第2,第3絶縁層は酸化シリコンから構成され、それ以外はアルミナ等により構成されている。
トレンチを形成する際には、レジストマスクを使用して第3絶縁層をパターニングした後に、第3絶縁層をハードマスクに使用してそれより下の絶縁層をパターニングすることになる。
When forming the trench, after patterning the third insulating layer using a resist mask, the insulating layer below the third insulating layer is patterned using the third insulating layer as a hard mask.
次に、本発明者等が見出した課題を説明する。
磁性膜の形成方法として用いられるコリメーションスパッタ法と電解めっき法を比べると、成膜レートは電解めっきの方が速く、電解めっき法を採用する磁極の形成工程は次のようになる。
Next, problems found by the present inventors will be described.
Comparing the collimation sputtering method used as a method for forming a magnetic film with the electroplating method, the film formation rate is faster in electroplating, and the magnetic pole forming process employing the electroplating method is as follows.
まず、図11(a)に示すように、下地となる第1の絶縁層101の上にアルミナ層102とハードマスク層103を形成する。さらに、ハードマスク層103上にフォトレジスト104を塗布した後に、フォトレジスト104を露光、現像することにより図11(b)に示すように磁極形状を有する開口部105を形成する。
First, as shown in FIG. 11A, an
ハードマスク層103は、フォトレジスト104に対するエッチング選択性がアルミナ層102に比べて高い材料、例えばパーマロイから形成される。
続いて、図11(c)に示すように、第1開口部105を通してハードマスク層103をエッチングして第2開口部106を形成する。この場合、フォトレジスト104は薄層化する。
The
Subsequently, as shown in FIG. 11C, the
次に、図11(d)に示すようにフォトレジスト104を剥離した後に、図11(e)に示すように、ハードマスク層103の第2開口部106を通してアルミナ層102をエッチングしてキャビティ107を形成する。
Next, after removing the
さらに、図11(f)に示すように、ハードマスク層103の上面とキャビティ107の内面に沿って導電材よりなるめっきシード層108を形成し、さらに、図11(g)に示すように、めっきシード層108の上に磁性層109を電解めっきにより形成する。
Further, as shown in FIG. 11 (f), a
その後に、図11(h)に示すように、磁性層109、ハードマスク103及びめっきシード層108を化学機械研磨法によりアルミナ層102の上面上から除去するとともに、磁性層109をキャビティ107内に磁極109aとして残す。
Thereafter, as shown in FIG. 11 (h), the
ところで、ハードマスク層103を使用せずに、フォトレジスト104の第1開口部105を通してアルミナ層102をエッチングすると、アルミナ層102は、フォトレジスト104に対するエッチング選択比が低いため、フォトレジスト104を厚くしてもアルミナ層102のパターニングが難しくなる。
By the way, when the
一方、ハードマスク層103を使用すると、マスクに対するアルミナ層102のエッチング比を高くすることができるが、ハードマスク層103の成膜工程及びパターニング工程が必要となり、マスク形成に時間がかかることになる。
On the other hand, when the
本発明の目的は、ダマシン構造の磁極を形成する際に従来よりもスループットを向上することができる磁気ヘッドの製造方法、磁気ヘッド及び磁気記録装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a magnetic head, a magnetic head, and a magnetic recording apparatus, which can improve the throughput when forming a damascene magnetic pole.
本発明の1つの観点によれば、下地層の上に導電層を形成する工程と、開口部を有するレジストマスクを前記導電層上に直接形成する工程と、前記レジストマスクの前記開口部を通して前記導電層を少なくとも層厚の途中までエッチングすることにより前記導電層内にキャビティを形成する工程と、前記レジストマスクを前記導電層から除去する工程と、前記導電層をめっき用電極に使用して、前記導電層とは磁気的に分離される磁性層を電解めっきにより前記キャビティ内及び前記導電層上に形成する工程と、前記磁性層を前記導電層の上面の上から除去することにより、前記キャビティ内に残した前記磁性層を磁極と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が提供される。
また、別の観点によれば、下地層の上に導電層を形成する工程と、前記導電層の少なくとも層厚の途中までイオンビーム照射により除去することにより前記導電層内にキャビティを形成する工程と、前記導電層をめっき用電極に使用して、前記導電層とは磁気的に分離される磁性層を電解めっきにより前記キャビティ内及び前記導電層上に形成する工程と、前記磁性層を前記導電層の上面の上から除去することにより、前記キャビティ内に残した前記磁性層を磁極と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が提供される。
さらに別の観点によれば、キャビティが形成された導電層と、前記キャビティ内に形成され且つ前記導電層とは磁気的に分離する磁極と、前記磁極の上方、下方の少なくとも一方に第1絶縁層を介して形成された励磁部と、前記励磁部の上に第2絶縁層を介して形成され且つ前記磁極に磁気的に結合される磁性層とを有することを特徴とする磁気ヘッドが提供される。
さらに別の観点によれば、上記の磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドに対向して配置される磁気記録媒体とを有することを特徴とする磁気記録装置が提供される。
According to one aspect of the present invention, a step of forming a conductive layer on a base layer, a step of directly forming a resist mask having an opening on the conductive layer, and the opening through the opening of the resist mask. Forming a cavity in the conductive layer by etching the conductive layer at least halfway through the layer thickness; removing the resist mask from the conductive layer; and using the conductive layer as a plating electrode, Forming a magnetic layer magnetically separated from the conductive layer in the cavity and on the conductive layer by electroplating; and removing the magnetic layer from the upper surface of the conductive layer to form the cavity And a step of using the magnetic layer left in the magnetic pole as a magnetic pole.
According to another aspect, a step of forming a conductive layer on a base layer, and a step of forming a cavity in the conductive layer by removing the conductive layer at least halfway through the ion beam irradiation. Using the conductive layer as an electrode for plating, and forming a magnetic layer magnetically separated from the conductive layer in the cavity and on the conductive layer by electrolytic plating; and There is provided a method of manufacturing a magnetic head, comprising: removing the conductive layer from the upper surface to use the magnetic layer left in the cavity as a magnetic pole.
According to still another aspect, a conductive layer having a cavity formed therein, a magnetic pole formed in the cavity and magnetically separated from the conductive layer, and a first insulation at least above and below the magnetic pole There is provided a magnetic head comprising: an excitation part formed through a layer; and a magnetic layer formed on the excitation part through a second insulating layer and magnetically coupled to the magnetic pole. Is done.
According to still another aspect, there is provided a magnetic recording apparatus comprising the magnetic head described above and a magnetic recording medium disposed to face the magnetic head.
本発明によれば、ハードマスクを介さずにレジストマスクにより導電層をパターニングしてキャビティを形成し、または、イオンビームにより導電層をパターニングしてキャビティを形成した後に、さらにキャビティ内に磁極を電解めっきにより形成しているので、キャビティを形成するためのハードマスクの形成が不要となり、しかも導電層をめっき用電極として使用することが可能になる。
従って、磁極を構成する磁性層を電解めっきにより形成する際に、めっきシード層を省略するか、或いはめっきシード層を形成してもその厚さを従来よりも薄くすることが可能になる。
さらに、キャビティ内において、磁極の下のめっきシード層として磁極の結晶性を向上する材料を選択することにより、磁極の磁気特性を改善することができる。
According to the present invention, after forming a cavity by patterning a conductive layer with a resist mask without using a hard mask or patterning a conductive layer with an ion beam to form a cavity, the magnetic pole is further electrolyzed in the cavity. Since it is formed by plating, it is not necessary to form a hard mask for forming a cavity, and the conductive layer can be used as a plating electrode.
Therefore, when the magnetic layer constituting the magnetic pole is formed by electrolytic plating, the plating seed layer can be omitted, or even if the plating seed layer is formed, the thickness can be made thinner than before.
Furthermore, the magnetic characteristics of the magnetic pole can be improved by selecting a material that improves the crystallinity of the magnetic pole as the plating seed layer under the magnetic pole in the cavity.
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の実施形態に係る磁気ヘッドを示す断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a magnetic head according to an embodiment of the present invention.
図1に示す磁気ヘッドは、例えば、垂直磁気記録方式に適用される構造を有し、アルチック(Al2O3−TiC)のような非磁性材からなる基板1と、アルミナ(Al2O3)などの絶縁層2を介して基板1上に形成された磁気再生ヘッド10と、アルミナなどの絶縁分離層3を介して磁気再生ヘッド10上に形成された磁気記録ヘッド20とを有している。
The magnetic head shown in FIG. 1 has a structure applied to, for example, a perpendicular magnetic recording system, and includes a
非磁性の基板1は、磁気ヘッドの形成後に切断、研磨等によってスライダ形状に加工され、スライダ加工後には、磁気再生ヘッド10と磁気記録ヘッド20から構成される磁気ヘッドは磁気記録媒体5の記録面に対向して配置される。
The
基板1上において、磁気再生ヘッド10は磁気記録媒体5に対してリーディング側となるように配置され、磁気記録ヘッド20はトレーリング側に配置される。
再生磁気ヘッド10は、絶縁層2の上に順に形成された下部磁気シールド層11、絶縁ギャップ層12及び上部磁気シールド層14から構成され、絶縁ギャップ層12の中には再生用素子13が形成されている。
On the
The reproducing magnetic head 10 includes a lower magnetic shield layer 11, an insulating gap layer 12, and an upper
下部磁気シールド層11と上部磁気シールド層14は磁性材、例えばFeNi(例えば、Fe:20質量%、Ni:80質量%)合金層から構成され、また、絶縁ギャップ層12はアルミナのような絶縁材から構成されている。再生用素子13は、絶縁ギャップ層12内に形成される一対の電極(不図示)に接続されるが、その素子構造によっては下部及び上部磁気シールド層11、14が一対の電極として兼用されることもある。
The lower magnetic shield layer 11 and the upper
再生用素子13として、例えば磁気抵抗(Magneto Resistance:MR)効果素子、巨大磁気抵抗(Giant Magneto Resistance: GMR)効果素子又はトンネル磁気抵抗(Tunneling Magneto Resistance:TMR)効果素子が形成される。
再生用素子13は、磁気記録媒体5に対する磁気ヘッドの浮上面(ABS面:Air Bearing Surface)、即ち媒体対向面となる領域に形成される。
As the reproducing
The reproducing
磁気記録ヘッド20は、絶縁分離層3上に形成された主磁極21と、主磁極21周囲に形成され且つ主磁極21から磁気的に分離される平坦化導電層22と、主磁極21及び平坦化導電層22上に形成された非磁性ギャップ層23を有している。非磁性ギャップ層23は、アルミナのような絶縁材、又はルテニウム(Ru)のような導電材のいずれかから構成される。なお、磁気的に分離されるとは、磁性層同士が直に接触しない状態である。
The
非磁性ギャップ層23上には下地絶縁層24aが形成されている。また、絶縁分離層3内と下地絶縁層24a上には励磁コイル25が形成され、さらに励磁コイル25及び下地絶縁層24の上には被覆絶縁層24bが形成されている。
被覆絶縁層24bのトレーリング側の上には、磁性層からなるリターンヨーク26が形成され、さらに、リターンヨーク26のうちABS面側の先端部にはトレーディング側磁気シールド層27が接続されている。これにより、トレーディング側磁気シールド層27と主磁極21の先端領域の間には、非磁性ギャップ層23が存在する。
A
A return yoke 26 made of a magnetic layer is formed on the trailing side of the covering insulating layer 24b, and a trading-side
また、特に図示しないが、主磁極21のクロストラック側にはサイド磁気シールドが形成されている。
主磁極21は、図2の斜視図に示すように、四角形のヨーク部21aと、ヨーク部21aからABS面側に突出するテーパー状の絞り部21bと、絞り部21bのうちABS面側の先端から突出するストライプ状の先端部21cとから構成されている。
Although not particularly shown, a side magnetic shield is formed on the cross track side of the main
As shown in the perspective view of FIG. 2, the main
主磁極21のヨーク部21aは、励磁コイル25のほぼ中央の隙間を通して形成されるコンタクトホール28を通してリターンヨーク26に磁気的に接続されている。先端部21cの上面は、例えば、幅50nm〜120nm、長さ200nm〜250nmの平面形状を有している。
The yoke portion 21 a of the main
次に、主磁極21の形成工程を図3(a)〜(h)に基づいて説明する。なお、図3(a)〜(h)は、図2のI−I線から見た工程断面図を示している。
まず、基板1の上に、図1に示したような絶縁層2、磁気再生ヘッド10及び絶縁分離層3を順に形成する。
Next, the process for forming the main
First, the insulating layer 2, the magnetic reproducing head 10, and the insulating
次に、図3(a)に示すように、耐腐食性に優れているタンタル(Ta)層31を非磁性導電層としてスパッタ法により絶縁分離層3上に例えば200nm程度の厚さに形成する。
続いて、タンタル層31の上に直にフォトレジスト32をスピンコーティング法により塗布し、さらに露光、現像することにより、図3(b)に示すような開口部33を形成する。
Next, as shown in FIG. 3A, a tantalum (Ta)
Subsequently, a
フォトレジスト32は、短波長露光、EB露光等に使用される材料であって特に限定されるものではないが、開口部33を通してタンタル層31をエッチングした場合にその平面形状を保持できる厚さ、例えば600nmの厚さに形成される。開口部33は、図2に示した主磁極21の上面と実質的に同一の平面形状に形成され、主磁極21の先端部21cに対応する領域の幅を例えば50nm〜120nmとする。
The
次に、図3(c)に示すように、フォトレジスト32の開口部33を通してタンタル層31を途中までエッチングして凹状のキャビティ34を形成する。キャビティ34の形状は、図2に示した主磁極21と実質的に同じとなる。この場合、キャビティ34の下にタンタル層31を例えば厚さ50nm程度に残すエッチング条件とする。なお、キャビティ34の下のタンタル層31の厚さは50nmに限られるものではなく、電解めっきの電極として使用できる厚さがあればよい。
Next, as shown in FIG. 3C, the
そのエッチング法として、例えばCF4を反応ガスに使用する反応性イオンエッチング法を採用する。エッチング時にはキャビティ34の両側面が基板1面に対して垂直にならず、例えば、エッチング最中に両側壁にエッチング生成物が付着しやすくなって逆台形となるような条件とする。ここで逆台形というのは、互いに平行な上下の底辺のうち基板1寄りの下側辺がその反対の上側辺よりも短い台形形状である。
As the etching method, for example, a reactive ion etching method using CF 4 as a reactive gas is adopted. At the time of etching, the conditions are such that both side surfaces of the
続いて、図3(d)に示すように、フォトレジスト32を溶剤又はドライアッシング法を用いてタンタル層31上から除去する。
さらに、図3(e)に示すように、タンタル層31をめっき用電極に使用して、電解めっき法により磁性層35をタンタル層31上に形成する。磁性層35の厚さは、少なくともキャビティ34内を埋め込む厚さ、例えばタンタル層31上面の上で約400nmとなる厚さに形成する。
なお、電解めっき法により磁性層35を形成する場合に、後述する第2実施形成で説明するめっきシード層をタンタル層31及びキャビティ34内面に形成してもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 3D, the
Further, as shown in FIG. 3E, the
When the
磁性層35として、FeNi層を形成する場合には例えばFeを90質量%、Niを10質量%の組成とし、また、FeCo層を形成する場合には例えばFeを70質量%、Coを30質量%の組成とする。
ところで、キャビティ34のうち主磁極21の先端部21cに該当する領域のコア幅は磁性層35の膜厚の値よりも小さい。従って、絶縁分離層3が露出する深さにキャビティ34を形成しても、電解めっきによって先端部21cに該当する領域に磁性層35を埋め込むことは可能である。
When the FeNi layer is formed as the
By the way, the core width of the region corresponding to the tip 21 c of the main
次に、図3(f)に示すように、CMPによって磁性層35をタンタル層31の上面上から除去するとともにキャビティ34内に残す。この場合、キャビティ34内に残されたタンタル層31と磁性層35のそれぞれの上面を平坦化する。
これにより、キャビティ34内に残された磁性層35は、図1、図2に示す主磁極21となり、また、タンタル層31は図1に示す平坦化導電層22となる。
Next, as shown in FIG. 3 (f), the
As a result, the
この後に、図3(g)に示すように、主磁極21と平坦化導電層22の上に、非磁性ギャップ層23を40nm〜60nmの厚さに形成する。非磁性ギャップ層23として、例えばアルミナのような絶縁材、又はルテニウムのような導電材のいずれかから構成されてもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 3G, a
さらに、図3(h)に示すように、非磁性ギャップ層23上に下地絶縁層24aとしてアルミナ層を形成する。
続いて、下地絶縁層24a上に、図1に示したような励磁コイル25、被覆絶縁層24b、リターンヨーク26等を公知の記録磁気ヘッドプロセスで形成し、磁気ヘッド用ウェハを完成させる。
Further, as shown in FIG. 3H, an alumina layer is formed on the
Subsequently, the exciting coil 25, the covering insulating layer 24b, the return yoke 26 and the like as shown in FIG. 1 are formed on the
その後に、基板1を所定形状に切断、加工し、最終的に磁気ヘッドスライダを形成するが、そのプロセスにおいて主磁極21の先端部21cのABS面側を研磨してその長さを調整する。
Thereafter, the
以上のような主磁極21及び平坦化導電層22の形成工程において、主磁極21を埋め込むキャビティ34を形成する層としてタンタル層31を成膜している。厚さ200nm程度のタンタル層31については、ハード膜を使用せずにフォトレジスト32だけをマスクに使用してエッチングしてキャビティ34を形成することができるので、キャビティ34の形成のスループットが従来よりも向上する。
In the process of forming the main
しかも、主磁極21を埋め込むキャビティ34が形成される膜として導電材であるタンタル層31を形成している。このため、タンタル層35をめっき用電極として兼用できるので、めっきシード形成工程が不要となり主磁極21を形成するためのスループットが向上する。
Moreover, a
また、タンタル層31は非磁性であるため、主磁極21及びリターンヨーク26に磁気的に結合することはなく、主磁極21から磁気記録媒体5の方向に発生する記録磁界に影響を与えることはない。
Further, since the
なお、ハードマスクを使用せずにフォトレジストだけをマスクに使用してキャビティ34を十分な深さに形成できる非磁性導電層としては、上記のようなタンタル層31に限られるものではなく、例えば金(Au)、プラチナ(Pt)、ルテニウム、ロジウム(Rh)等の貴金属、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)及びそれらの合金のいずれか、或いはニッケル燐(NiP)等を用いてもよい。
The nonmagnetic conductive layer that can form the
(第2の実施の形態)
図4(a)〜(h)は、本発明の第2実施形態に係る磁気ヘッドの形成工程、特に主磁極の形成工程を示す断面図であって図2のI−I線断面から見た図である。なお、図4(a)〜(h)において、図3(a)〜(h)と同一符号は同一要素を示している。
(Second Embodiment)
4A to 4H are cross-sectional views showing a magnetic head forming process according to the second embodiment of the present invention, in particular, a main magnetic pole forming process, as seen from a cross section taken along the line II of FIG. FIG. 4A to 4H, the same reference numerals as those in FIGS. 3A to 3H denote the same elements.
本実施形態に係る磁気ヘッドは図1に示すと同様の構造を有し、磁気記録ヘッド20の主磁極21は、図2に示したと同様に、ヨーク部21a、絞り部21b及び先端部21cとから構成されている。
The magnetic head according to the present embodiment has the same structure as shown in FIG. 1, and the main
主磁極21を形成するために、まず、スライダ形成用の切断がされていない状態の基板1の上に、図1に示したような絶縁層2、磁気再生ヘッド10及び絶縁分離層3を順に形成する。
In order to form the main
次に、図4(a)に示すように、耐腐食性に優れているニッケル燐(NiP)層41を非磁性導電層として絶縁分離層3上にスパッタ法等により150nmの厚さに形成する。続いて、NiP層41の上にフォトレジスト42をスピンコーティング法により塗布し、さらに露光、現像することにより、図4(b)に示すような開口部43を形成する。
Next, as shown in FIG. 4A, a nickel phosphorus (NiP)
フォトレジスト42は、第1実施形態と同様に特に限定されるものではないが、開口部43を通してNiP層41をエッチングした場合に平面形状を保持できる厚さ、例えば600nmに形成される。開口部43は、図2に示した主磁極21の上面と実質的に同一の平面形状に加えて、後述するめっきシード層45の厚さ分だけ横方向に広げた大きさを有している。
The
次に、図4(c)に示すように、フォトレジスト42の開口部43を通してNiP層41をドライエッチングしてキャビティ44を形成する。キャビティ44の底から絶縁分離層3が現れる形状となっている。
Next, as shown in FIG. 4C, the
NiP層41のエッチングガスとして一酸化炭素(CO)、アンモニア(NH3)等のガスを使用する。エッチング時にはキャビティ44の内面が絶縁分離層3上面に対して垂直にならず、逆台形となるような条件とする。
A gas such as carbon monoxide (CO) or ammonia (NH 3 ) is used as an etching gas for the
続いて、図4(d)に示すように、フォトレジスト42を溶剤又はドライアッシング法を用いてタンタル層41上から除去する。
さらに、図4(e)に示すように、NiP層41の上面とキャビティ44の側面及び底面に沿って非磁性のめっきシード層45を形成する。めっきシード層45は、キャビティ44内でめっきシード層45により区画される空間が主磁極21の形状となる厚さに形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 4D, the
Further, as shown in FIG. 4E, a nonmagnetic
めっきシード層45として、例えば、NiP層41の上面上に、Ta層45aとRu層45bを順にスパッタ法によりそれぞれ5nm、50nmの厚さに形成する。なお、Ta層45aは界面の平坦性が良いので、その上に形成される層の結晶性が改善される。
As the
次に、図4(f)に示すように、めっきシード層45をめっき用電極として使用して電解めっきにより鉄ニッケル(FeNi)層、鉄コバルト(FeCo)層等の磁性層46をめっきシード層45上に形成する。
Next, as shown in FIG. 4F, a
磁性層46の厚さは、少なくともキャビティ44内をめっきシード層45とともに埋め込む厚さ、例えばNiP層41上面の上で約400nmとなる厚さに形成する。磁性層46としてFeNi層を形成する場合には例えばFeを90質量%、Niを10質量%の組成とし、また、FeCo層を形成する場合には例えばFeを70質量%、Coを30質量%の組成とする。
The
次に、図4(g)に示すように、CMPによって磁性層46をキャビティ44以外の領域から除去する。この場合、めっきシード層45を構成するRu層45b及びTa層45aは、磁性層46として形成されるFeNi層等よりも研磨速度が遅いので研磨ストッパとなり、磁性層46の平坦化及び研磨選択性が改善される。
Next, as shown in FIG. 4G, the
その後、さらにCMPを進めて磁性層46、めっきシード層45をNiP層41の上面から除去するともに、磁性層46及びNiP層41の上面を平坦にする。
これにより、キャビティ44内に選択的に残された磁性層46は、図1、図2に示す主磁極21となり、また、NiP層41は図1に示す平坦化導電層22となる。
Thereafter, CMP is further advanced to remove the
Thereby, the
この後に、図4(h)に示すように、主磁極21と平坦化導電層22の上に、非磁性ギャップ層23を40nm〜60nmの厚さに形成し、さらに、非磁性ギャップ層23上に下地絶縁層24aを形成する。この場合、非磁性ギャップ層23として例えばアルミナのような絶縁層、又はルテニウム、NiPのような導電層のいずれかを形成し、また、下地絶縁層24aとしてアルミナ層を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 4 (h), a
さらに、第1実施形態に示したと同じ工程により図1に示した磁気記録ヘッド20を完成させる。その後に、基板1を所定形状に切断、加工し、最終的に磁気ヘッドスライダを形成するが、その際に主磁極21の先端部21cの長さを研磨により調整する。
Further, the
以上のような主磁極21及び平坦化導電層22の形成工程において、主磁極21を埋め込むキャビティ44が形成される層として、ハードマスクを使用せずにフォトレジストをマスクにしてパターニングが可能なNiP層41を形成したので、キャビティ44の形成に要する時間が短くなる。換言すれば、図1、図2に示したダマシン構造の主磁極層21及び平坦化導電層22を形成する工程のスループットを向上することができる。
In the process of forming the main
しかも、キャビティ44が形成されるNiP層41は導電材でもあり、NiP層41をそのままめっき用電極の一部として使用できるので、基板1全体に対する面積比の小さなキャビティ44内に形成するめっきシード層45を薄くしても良好にめっきを施すことができる。これにより、めっきシード層45の形成時間を従来よりも短くすることが可能になる。
Moreover, the
なお、めっきシード層45は、上記のような複数層構造に限られるものではなく、極めて薄い、例えば数nm程度の磁性又は非磁性の導電層をめっきシードの一部としてキャビティ44内に形成してもよい。
The
以上により形成された磁気ヘッドにおいて、NiP層41は非磁性であるため、主磁極21及びリターンヨーク26に磁気的に結合せず、主磁極21から磁気記録媒体5に出る記録磁界に影響を与えない。
In the magnetic head formed as described above, since the
なお、ハード膜を使用せずにフォトレジストだけをマスクに使用してキャビティ34を十分な深さに形成できる非磁性導電層としては、上記のようなNiP層41に限られるものではなく、例えば金、プラチナ、ルテニウム、ロジウム等の貴金属、アルミニウム、銅、クロム及びそれらの合金のいずれか、或いはタンタル等を用いてもよく、耐食性に優れている導電材を選択することが好ましい。
The nonmagnetic conductive layer that can form the
(第3の実施の形態)
図5(a)〜(h)は、本発明の第3実施形態に係る磁気ヘッドの形成工程、特に主磁極の形成工程を示す断面図であって図2のI−I線断面から見た図である。なお、図5(a)〜(h)において、図3(a)〜(h)と同一符号は同一要素を示している。
本実施形態に係る磁気ヘッドは図1に示すと同様の構造を有し、磁気記録ヘッド20の主磁極21は、図2に示した構造を有している。
(Third embodiment)
FIGS. 5A to 5H are cross-sectional views showing a magnetic head forming process according to the third embodiment of the present invention, in particular, a main magnetic pole forming process, as seen from the cross section taken along the line II in FIG. FIG. 5A to 5H, the same reference numerals as those in FIGS. 3A to 3H denote the same elements.
The magnetic head according to this embodiment has the same structure as shown in FIG. 1, and the main
主磁極21を形成するために、まず、スライダ加工が施されていない状態の基板1の上に、図1に示したような絶縁層2、磁気再生ヘッド10及び絶縁分離層3を順に形成する。
In order to form the main
次に、図5(a)に示すように、絶縁分離層3上に磁性導電層51として、保持力Hcが10エルステッド(Oe)より小さい磁性材、例えば、20質量%のFeと80質量%のNiからなるNiFe層、或いは、67質量%のCo、16質量%のNi、17質量%のFeからなるCoNiFe層をスパッタ法等により例えば150nmの厚さに形成する。
続いて、磁性導電層51上にフォトレジスト52をスピンコーティング法により塗布し、さらに露光、現像することにより、図5(b)に示すような開口部53を形成する。
Next, as shown in FIG. 5A, a magnetic material having a holding force Hc smaller than 10 Oersted (Oe) as the magnetic
Subsequently, a
開口部53は、図2に示した主磁極21の上面と実質的に同一の平面形状とすることに加え、後述する非磁性磁気分離層55、めっきシード層56の厚さ分だけ全体が横方向に広い大きさとする。また、フォトレジスト52は、第1実施形態と同様に特に限定されるものではないが、開口部53を通して磁性導電層51をエッチングした場合にその平面形状を保持できる厚さ、例えば600nmに形成される。
The
次に、図5(c)に示すように、フォトレジスト52の開口部53を通して磁性導電層51をエッチングしてキャビティ54を形成し、キャビティ54を通してその下の絶縁分離層3が現れる形状となっている。
なお、第1実施形態と同様に、絶縁分離層3が現れないように磁性導電層51を途中までエッチングしてキャビティ54を形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 5 (c), the magnetic
Note that the
磁性導電層51のエッチングは、例えば、エッチングガスとしてCO、NH3等のガスを使用するドライエッチングが採用される。エッチング時には、第2実施形態と同様に、キャビティ54の内面が逆台形となるような条件とする。
For the etching of the magnetic
続いて、図5(d)に示すように、フォトレジスト52を磁性導電層51上から除去する。
次に、図5(e)に示すように、磁性導電層51の上面とキャビティ54の側面及び底面に沿って磁気分離層55とめっきシード層56を順に形成する。磁気分離層55及びめっきシード層56の合計の厚さは、キャビティ54内でめっきシード層56表面の形状が主磁極21の形状となる値とする。
Subsequently, the
Next, as shown in FIG. 5E, a
磁気分離層55は、例えばアルミナのような絶縁材から構成することが好ましいが、Ruのような非磁性導電材から構成してもよい。また、めっきシード層56として、非磁性又は磁性の導電層、例えばNiP層をスパッタ法により例えば数nm〜50nm程度の厚さに形成する。
The
次に、図5(f)に示すように、めっきシード層56上に、磁性導電層51よりも飽和磁束密度Bsが大きな磁性材からなる磁性層57を電解めっき法により形成する。
磁性層57の厚さは、少なくともキャビティ54内をめっきシード層56及び磁気分離層55とともに埋め込む厚さ、例えば磁性導電層51の上面上で約400nmとなる厚さに形成する。
Next, as shown in FIG. 5F, a
The
磁性層57として、例えば、飽和磁束密度Bsが1.8T以上の磁性材をスパッタ法により形成する。その磁性材として、例えばFeを90質量%、Niを10質量%としたNiFe、或いは、Feを70質量%、Coを30質量%としたFeCoを形成する。
As the
次に、図5(g)に示すように、CMPによって磁性層57をキャビティ54以外の領域から除去する。この場合、めっきシード層56を構成するNiP層は、磁性層57として形成されたNiFe層又はFeCo層よりも研磨速度が遅いので研磨ストッパとなり、磁性層57の平坦化及び研磨選択性が改善される。
Next, as shown in FIG. 5G, the
その後に、さらにCMPを進めて磁性層57、めっきシード層56及び磁気分離層55を磁性導電層51の上面から除去するともに、磁性層57及び磁性導電層51の上面を平坦にする。
Thereafter, the CMP is further advanced to remove the
これにより、キャビティ54内に選択的に残された磁性層57は、図1、図2に示す主磁極21となり、また、磁性導電層51は磁気シールドとしても機能する平坦化導電層22となる。
As a result, the
次に、図5(h)に示すように、主磁極21と平坦化導電層22の上に、第2実施形態と同様に、非磁性ギャップ層23を40nm〜60nmの厚さに形成し、さらに、下地絶縁層24aを形成する。
Next, as shown in FIG. 5H, a
その後に、第1実施形態に示したと同じ工程により図1に示した磁気記録ヘッド20を完成させる。その後に、基板1を所定形状に切断、加工し、最終的に磁気ヘッドスライダを形成するが、その際に主磁極21の先端部21cの長さを研磨により調整する。
Thereafter, the
以上のような主磁極21及び平坦化導電層22の形成工程において、主磁極21を埋め込むキャビティ54が形成される層として、フォトレジスト52だけをマスクにしてパターニングが可能な磁性導電層51、例えばNiFe層を形成している。このため、キャビティ54の形成にハードマスクが不要となるので、主磁極層21及び平坦化導電層22を形成する工程において、スループットを向上することができる。
In the process of forming the main
しかも、磁気分離層55を非磁性導電材から形成する場合に、磁性導電層51をそのままめっき用電極の一部として使用できるので、キャビティ54内に形成するめっきシード層56を薄くしてもよく、めっきシード層56の形成時間を従来よりも短くすることができる。
In addition, when the
なお、めっきシード層56は、上記のような単層に限られるものではなく、第2実施形態と同じようにTa層、Ru層のような複数層構造としてもよい。
ところで、平坦化導電層22を構成する磁性導電層51は磁性層であって、磁気分離層55により主磁極21から磁気的に分離されて磁気シールド層として使用される。この場合、キャビティ54内の主磁極21の先端部21cの周囲は図1の非磁性ギャップ層21及び磁気分離層55を介して磁気シールド層27及び磁性導電層51に囲まれた状態となる。
The
Incidentally, the magnetic
これにより、磁性材からなる平坦化導電層22と磁気シールド層27は、主磁極21の横方向に漏洩する磁界を四方から吸収することができ、隣接するトラックへの書き込みエラーを抑制することが可能になる。
As a result, the planarized
(第4の実施の形態)
図6(a)〜(g)は、本発明の第4実施形態に係る磁気ヘッドの形成工程、特に主磁極の形成工程を示す断面図であって図2のI−I線断面から見た形成工程を示す断面図である。
(Fourth embodiment)
6A to 6G are cross-sectional views showing a magnetic head forming process according to the fourth embodiment of the present invention, in particular, a main magnetic pole forming process, as seen from a cross-section taken along the line II of FIG. It is sectional drawing which shows a formation process.
本実施形態に係る磁気ヘッドは、図1に示すと同様の構造を有し、磁気記録ヘッド20の最終的な主磁極21の構造は、図2に示したと同様な形状を有している。
まず、図1に示したと同様に、基板1上に絶縁層2、磁気再生ヘッド10及び絶縁分離層3を形成する。
The magnetic head according to this embodiment has the same structure as shown in FIG. 1, and the final structure of the main
First, as shown in FIG. 1, the insulating layer 2, the magnetic reproducing head 10, and the insulating
次に、図6(a)に示すように、絶縁分離層3の上に非磁性導電層61、例えばTa層又はNiP層をスパッタ法により例えば300nm程度の厚さに形成する。
続いて、非磁性導電層61が形成された基板1を収束イオンビーム(FIB)装置のチャンバに入れ、ウェハ載置台上に載置する。続いて、ウェハ載置台の上下面を基準位置に対して所定の角度θ、例えば+15度に傾ける。その傾斜のための回転軸方向は、後に形成される主磁極21の先端部21cの長手方向とする。
Next, as shown in FIG. 6A, a nonmagnetic
Subsequently, the
なお、ウェハ載置台の基準位置は、イオンビームが垂直に照射される位置とする。即ち、ウェハ載置台の垂直方向に対するイオンビームの照射方向の角度は、ウェハ載置台の傾斜角度θと等しくなる。
そのような状態において、FIB装置のイオン源からイオンを出射し、さらにレンズを通してイオンビームを例えば数nm程度の幅に収束し、図6(b)に示すように非磁性導電層61に照射してエッチングする。この場合、イオンビームのイオン加速エネルギーを例えば30keVとする。
The reference position of the wafer mounting table is a position where the ion beam is irradiated vertically. That is, the angle of the ion beam irradiation direction with respect to the vertical direction of the wafer mounting table is equal to the inclination angle θ of the wafer mounting table.
In such a state, ions are emitted from the ion source of the FIB apparatus, and the ion beam is converged to a width of, for example, about several nm through the lens, and irradiated to the nonmagnetic
そのような条件において、イオンビームを非磁性導電層61に収束させて走査することにより、主磁極21と相似形に形成しようとするキャビティ62の一側方から他側方の途中までの領域を形成する。これにより、キャビティ62の一方の側面は、基板1の上面に対して垂直方向からキャビティ外側に−15度傾いたテーパー状に加工される。
Under such conditions, the ion beam is focused on the nonmagnetic
続いて、ウェハ載置台を基準位置に戻した後に、図6(c)に示すように、ウェハ載置台を基準位置に対して例えば−15度傾ける。その後に、イオンビームを再び非磁性導電膜61に収束させて走査して非磁性導電層61をエッチングすることにより、キャビティの残りの領域を形成する。これにより、キャビティ62の他方の側面は、基板1の上面に対して垂直方向からキャビティ外側に+15度傾いたテーパー状になる。
Subsequently, after returning the wafer mounting table to the reference position, as shown in FIG. 6C, the wafer mounting table is tilted, for example, by −15 degrees with respect to the reference position. Thereafter, the ion beam is again focused on the nonmagnetic
以上のような2段階のイオンビームによる走査の軌道は、FIB装置の操作部により制御される。
これにより、図7に示すように、非磁性導電層61にキャビティ62が形成される。その後、基板1をFIB装置のチャンバから取り出す。キャビティ62は、主磁極21のヨーク部21aを収納するヨーク対応部62aと、主磁極21の絞り部21bを収納する絞り対応部62bと、主磁極21の先端部21cを収納する先端対応部62cとを有している。
The scanning trajectory by the two-stage ion beam as described above is controlled by the operation unit of the FIB apparatus.
As a result, a
キャビティ62は、後述のめっき層の厚さを主磁極21の周囲に加えた大きさを有し、先端対応部62cの長手方向に直交する断面形状は図6(c)に示すように、逆台形となっている。先端対応部62cの逆台形の大きさについては、例えば、上側底辺の長さが100nm、下側底辺の長さが40nm、深さが300nmである。
The
次に、図6(d)に示すように、非磁性導電層6上面及びキャビティ62内面に沿ってめっきシード層63を形成する。めっきシード層63は、第2実施形態に示しためっきシード層45と同様に、例えば、厚さ5nmのTa層と厚さ50nmのRu層の二層構造を有している。
Next, as shown in FIG. 6D, a
さらに、図6(e)に示すように、めっきシード層63をめっき用電極として使用し、電解めっき法により磁性層64をめっきシード層63上に形成する。めっきシード層63は、第2実施形態と同様に、少なくともキャビティ62内をめっきシード層63とともに埋め込む厚さ、例えば300nmの厚さに形成する。
Further, as shown in FIG. 6E, the
磁性層64として飽和磁束密度が例えば1.8T以上の材料を採用することが好ましい。そのような磁性材として、例えばFeを90質量%、Niを10質量%の割合で含む鉄ニッケル層、或いは、Feを70質量%、Coを30質量%の割合で含むFeCo層がある。
It is preferable to use a material having a saturation magnetic flux density of, for example, 1.8 T or more for the
続いて、図6(f)に示すように、CMPによって磁性層64をキャビティ62以外の領域から除去する。この場合、第2実施形態と同様に、めっきシード層63を構成するRu層、Ta層は、研磨ストッパとなるので、磁性層64の平坦化が良好となり、研磨選択性が高くなる。
Subsequently, as shown in FIG. 6F, the
その後、さらにCMPを進めて磁性層64、めっきシード層63を非磁性導電層61上から除去するとともに、磁性層64及び非磁性導電層61の上面を平坦にする。なお、めっきシード層63が非磁性材料である場合にはそのまま残存させてもよい。
これにより、キャビティ62内に選択的に残された磁性層64は、図1、図2に示す主磁極21となり、また、非磁性導電層63は平坦化導電層22となる。
Thereafter, CMP is further advanced to remove the
As a result, the
この後に、図6(g)に示すように、第1実施形態と同様に、主磁極21と平坦化導電層22の上に、非磁性ギャップ層23を40nm〜60nmの厚さに形成し、さらに、非磁性ギャップ層23上に下地絶縁層24aを形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 6G, a
さらに、第1実施形態に示したと同じ工程によって図1に示した磁気記録ヘッド20を完成させる。その後、基板1を所定形状に切断、加工し、最終的に磁気ヘッドスライダを形成するが、その際に主磁極21の先端部21cの長さが研磨により調整される。
Further, the
以上説明したように本実施形態によれば、主磁極21を埋め込むキャビティ62の形成方法として、ハードマスクを使用せずにイオンビームでエッチングするようにしている。これにより、主磁極21の先端部21cを埋め込むためのキャビティ62の先端対応部62cを高精度で微細に形成することが可能になる。
As described above, according to this embodiment, as a method for forming the
また、イオンビームを非磁性導電層64に照射する際に、FIB装置のウェハ載置台上面とイオンビームの相対角度を調整することにより、主磁極21の先端部21cの両側面のテーパー角を容易に変えることができる。これにより、先端部21のリーディング側について、磁気記録媒体5のトラックからのはみ出し量の調整が容易になる。
Further, when the non-magnetic
しかも、非磁性導電層61からなる平坦化導電層22は、第1実施形態と同様に、電解めっき時の電極として機能するので、基板1の全体に対する面積比の小さなキャビティ62内のめっきシールド63層を薄くしても良好にめっきを施すことができる。
なお、非磁性導電層63としては、NiP層、Ta層に限られるものではなく、例えば金、プラチナ、ルテニウム、ロジウム等の貴金属、アルミニウム、銅、クロム及びそれらの合金等を用いてもよい。
In addition, since the planarization
The nonmagnetic
ところで、キャビティ62を形成する際に、基板1を傾けずにイオンビーム照射時間の制御によってキャビティ62の側面を傾斜させることができる。
例えば、図8(a)に示すように、一側面を傾斜させる場合には、照射開始後、イオンビームを一側から他側方向に向けて移動する最中にイオンビーム移動速度を徐々に下げて単位面積での照射時間を徐々に長くする。これにより、その一側面は一方へ傾斜するテーパー面となる。
By the way, when the
For example, as shown in FIG. 8A, when one side is inclined, the ion beam moving speed is gradually decreased while the ion beam is moved from one side toward the other side after the start of irradiation. Gradually increase the irradiation time per unit area. Thereby, the one side surface becomes a tapered surface inclined to one side.
その後、キャビティ62の深さを一定にするために、イオンビームの移動速度を一定にする。さらに、他側面を形成する場合には、イオンビームの走査速度を徐々に上げてイオンビームの単位面積での照射時間を徐々に短くすることにより、図8(b)に示すように、他側面を他方へ傾斜するテーパー形状にする。
これにより、図7に示したと同様な形状のキャビティ62が形成される。
Thereafter, in order to make the depth of the
Thereby, a
上記の磁気ヘッドでは、主磁極21が埋め込まれるキャビティ62の全領域をイオンビーム照射により形成している。しかし、キャビティ62において最も微細加工が要求される領域である先端対応部62cと絞り対応部6bをイオンビーム照射により形成する。一方、先端対応部62cに比べて高い加工精度が要求されないヨーク対応部62aについては、第1〜第3実施形態と同様に、フォトレジスト及びエッチング法を使用して形成してもよい。
In the magnetic head described above, the entire region of the
例えば、図9(a)に示すように、まず、レジストパターンを使用してドライエッチングによりキャビティ62のヨーク対応部62aを非磁性導電層61に形成する。その後に、図9(b)に示すように、非磁性導電層61へのイオンビーム照射により、ヨーク対応部62aに接続する絞り対応部62bと、絞り対応部62b先端に接続される先端対応部62cを形成する。
これにより、イオンビーム照射時間を短くすることによりキャビティ62の形成のスループットを向上することができる。
For example, as shown in FIG. 9A, first, the
Thereby, the throughput of forming the
(第5の実施の形態)
図10(a)〜(g)は、本発明の第5実施形態に係る磁気ヘッドの形成工程、特に主磁極の形成工程を示す断面図であって、図2のI−I線断面から見た形成工程を示す断面図である。
本実施形態に係る磁気ヘッドは、図1に示すと同様の構造を有し、磁気記録ヘッド20の最終的な主磁極21の構造は、図2に示したと同様な形状を有している。
(Fifth embodiment)
FIGS. 10A to 10G are cross-sectional views showing a magnetic head forming process according to the fifth embodiment of the present invention, in particular, a main magnetic pole forming process, as seen from the cross section taken along the line II in FIG. It is sectional drawing which shows the formation process.
The magnetic head according to this embodiment has the same structure as shown in FIG. 1, and the final structure of the main
まず、図1に示したと同様に、基板1上に絶縁層2、磁気再生ヘッド10及び絶縁分離層3を形成する。
次に、図10(a)に示すように、絶縁分離層3の上に下地層71を形成する。下地層71として例えば非磁性材料であるTi層71a、Ru層71bをスパッタ法によりそれぞれ50nmの厚さに形成する。下地層71は、その上に形成される磁性層の結晶性を改善するために形成される。
First, as shown in FIG. 1, the insulating layer 2, the magnetic reproducing head 10, and the insulating
Next, as shown in FIG. 10A, a
続いて、下地層71上に、保持力Hcの小さい磁性材からなる磁性導電層72をスパッタ法により300nmの厚さに形成する。そのような磁性材として、例えばFeを20質量%、Niを80質量%の割合で含むFeNi、或いは、Coを67質量%、Niを16質量%、Feを17質量%の割合で含むCoNiFeを用いる。
Subsequently, a magnetic
次に、図10(b)に示すように、磁性導電層72が形成された基板1をFIB装置のチャンバに入れ、ウェハ載置台上に載置する。続いて、ウェハ載置台を基準位置から+15度傾ける。その傾斜の中心軸方向は、主磁極21の先端部21cの長手方向とする。なお、基準位置は、第4実施形態と同じ位置を意味する。
Next, as shown in FIG. 10B, the
次に、FIB装置内において、イオン源からイオンを出力し、所定のレンズを通してイオンビームを収束して磁性導電層72に照射する。この場合、イオンビームのイオン加速エネルギーを例えば30keVとし、また、イオンビームを磁性導電層72で例えば数nm程度の幅に収束させ、磁性導電層72をエッチングする。
Next, in the FIB apparatus, ions are output from the ion source, the ion beam is converged through a predetermined lens, and the magnetic
そして、イオンビームを磁性導電層72に収束させて走査することにより、主磁極21と相似形に形成しようとするキャビティ73のうち一側方から他側方の途中までの領域を形成する。これにより、キャビティ73の一側面は、基板1の上面に対して垂直方向から−15度傾いたテーパー状になる。
Then, the ion beam is focused on the magnetic
続いて、ウェハ載置台を基準位置に戻した後に、図10(c)に示すように、ウェハ載置台を例えば−15度傾ける。その後に、イオンビームを再び磁性導電層72に収束させて走査してエッチングすることにより、キャビティ73の残りの領域を形成する。これにより、キャビティ73の他側面は、基板1の上面に対して垂直方向から外側に+15度傾いたテーパー状になる。
Subsequently, after returning the wafer mounting table to the reference position, as shown in FIG. 10C, the wafer mounting table is tilted, for example, by −15 degrees. Thereafter, the ion beam is again focused on the magnetic
以上のような2段階のイオンビームによる走査の軌道は、FIB装置の操作部により制御される。
これにより、磁性導電層72には、図7に示したと同様な形状のキャビティ73が形成される。その後、基板1をFIB装置のチャンバから取り出す。
The scanning trajectory by the two-stage ion beam as described above is controlled by the operation unit of the FIB apparatus.
As a result, a
キャビティ73は、後述するめっきシード層、非磁性層の厚さを主磁極21の周囲に加えた大きさを有する。また、主磁極21の先端部21cの長手方向に直交する断面形状は逆台形となっている。主磁極21の先端部21cが形成される領域における逆台形の大きさは、例えば、上側底辺の長さは100nm、下側底辺の長さは40nm、深さを300nmとする。
次に、図10(d)に示すように、磁性導電層72上面及びキャビティ73内面に沿って非磁性絶縁層74とめっきシード層75を順に形成する。
非磁性絶縁層74として、例えばアルミナ層をスパッタ法により20nmの厚さに形成する。また、めっきシード層75として、例えば厚さ5nmのTa層と、厚さ25nmのRu層と、厚さ5nmのNiFe層をスパッタ法により順に形成する。
The
Next, as shown in FIG. 10D, a nonmagnetic insulating
As the nonmagnetic insulating
次に、図10(e)に示すように、めっきシード層75をめっき用電極として使用して、パルスめっき法により磁性層76をめっきシード層75上に形成する。磁性層76は、少なくともキャビティ73内をめっきシード層75とともに埋め込む厚さ、例えば400nmの厚さに形成する。
Next, as shown in FIG. 10E, the
磁性層76として飽和磁束密度が例えば1.8T以上の材料を採用することが好ましい。そのような磁性材として、例えば、Feを70質量%、Coを30質量%の割合で含むFeCo層を用いる。
続いて、図10(f)に示すように、キャビティ73以外の領域からめっきシード層75が露出するまで磁性層76をCMPによって研磨し、さらに、磁性層76及びめっきシード層75をキャビティ73以外の領域から除去する。この場合、非磁性絶縁層74を構成するアルミナ層は研磨ストッパとなるので、磁性層76の平坦化が良好となり、研磨選択性が高くなる。
It is preferable to employ a material having a saturation magnetic flux density of, for example, 1.8 T or more as the
Subsequently, as shown in FIG. 10 (f), the
これにより、磁性導電層72のキャビティ73内で、非磁性絶縁層74及びめっきシード層75を介して選択的に残された磁性層76は図1、図2に示す主磁極21となり、磁性導電層72は平坦化導電層22となる。なお、本実施形態では、図1とは異なり、平坦化導電層22の上に非磁性絶縁層74が形成され、残された構造となっている。
Thereby, the
この後に、図10(g)に示すように、主磁極21と非磁性絶縁層74の上に、非磁性ギャップ層23を40nm〜60nmの厚さに形成し、さらに、非磁性ギャップ層23上に下地絶縁層24aを形成する。
さらに、第4実施形態に示したと同じ工程により図1に示した磁気記録ヘッド20を完成させる。その後に、基板1を所定形状に切断、加工し、最終的に磁気ヘッドスライダを形成するが、その際に主磁極21の先端部21cの長さが研磨により調整される。
Thereafter, as shown in FIG. 10G, the
Further, the
以上説明したように本実施形態によれば、主磁極21及び平坦化導電層22の形成工程において、主磁極21を埋め込むキャビティ73の形成方法として、ハードマスクを使用せずにイオンビームでエッチングするようにしている。これにより、第4実施形態と同様に、主磁極21のうち先端部21cが埋め込まれるキャビティ73を高精度で微細に形成することが可能になる。また、第4実施形態と同様に、主磁極21の先端部21cの両側面のテーパー角を容易に変えることができる。
As described above, according to the present embodiment, in the process of forming the main
しかも、平坦化導電層22を磁性導電層72から形成したので、第3実施形態と同様に、非磁性絶縁層74により主磁極21から磁気的に分離される平坦化導電層22として磁気シールド層を使用することができる。この場合、キャビティ73内の主磁極21の先端部21cの周囲は図1の非磁性ギャップ層21及び非磁性絶縁層74を介して磁気シールド層27と磁気導電層72(平坦化導電層22)に囲まれた状態となる。
Moreover, since the planarizing
従って、磁性材からなる平坦化導電層22と磁気シールド層27によって、主磁極21の横方向に漏洩する磁界を四方向から吸収することができ、隣接するトラックへの書き込みエラーを抑制することが可能になる。
ところで、本実施形態に係るキャビティ73の形成方法として、第4実施形態と同様に、FIB装置内でウェハ載置台を基準位置に設置した状態で、基板10へのイオンビームの照射時間を調整することにより、両側をテーパー状にすることができる。
Therefore, the planarized
By the way, as the formation method of the
また、本実施形態に係るキャビティ73の形成方法として、第4実施形態に示したと同様に、キャビティ73のヨーク対応部をフォトレジスト及びエッチング方法を使用して形成し、絞り対応部と先端対応部をイオンビームにより形成してもよい。
上記の第4、第5実施形態において形成されるキャビティ62,73の深さを、第1実施形態と同様に、非磁性導電層61又は磁性導電層72の途中、即ち、絶縁分離層3を露出させない深さに形成してもよい。これにより、非磁性導電層61又は磁性導電層72をめっき電極に用いることができ、めっきシード層を省略することができる。
なお、第1〜第5実施形態のそれぞれにおいて、電解めっきするときには、キャビティ以外の領域をフォトレジストで覆ってもよい。また、主磁極先端部の断面形状は逆三角形であってもよい。
In addition, as a method for forming the
The depths of the
In each of the first to fifth embodiments, when electrolytic plating is performed, a region other than the cavity may be covered with a photoresist. The cross-sectional shape of the main magnetic pole tip may be an inverted triangle.
以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、各構成要素を組み合わせること、或いはその変形およびバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理および請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。 The embodiment described above is merely given as a typical example, and it is obvious for those skilled in the art to combine the components or modifications and variations thereof, and those skilled in the art will describe the principle of the present invention and the claims. Obviously, various modifications of the above-described embodiments can be made without departing from the scope of the invention as described above.
以下に、本発明の実施形態をさらに付記する。
(付記1)
下地層の上に導電層を形成する工程と、
開口部を有するレジストマスクを前記導電層上に直接形成する工程と、
前記レジストマスクの前記開口部を通して前記導電層を少なくとも層厚の途中までエッチングすることにより前記導電層内にキャビティを形成する工程と、
前記レジストマスクを前記導電層から除去する工程と、
前記導電層をめっき用電極に使用して、前記導電層とは磁気的に分離される磁性層を電解めっきにより前記キャビティ内及び前記導電層上に形成する工程と、
前記磁性層を前記導電層の上面の上から除去することにより、前記キャビティ内に残した前記磁性層を磁極とする工程と、
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
(付記2)
下地層の上に導電層を形成する工程と、
前記導電層の少なくとも層厚の途中までイオンビーム照射により除去することにより前記導電層内にキャビティを形成する工程と、
前記導電層をめっき用電極に使用して、前記導電層とは磁気的に分離される磁性層を電解めっきにより前記キャビティ内及び前記導電層上に形成する工程と、
前記磁性層を前記導電層の上面の上から除去することにより、前記キャビティ内に残した前記磁性層を磁極とする工程と、
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
(付記3)
前記イオンビーム照射の方向は、前記導電層の上面に垂直な方向から傾斜させることを特徴とする付記2に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記4)
前記イオンビーム照射の方向は、前記キャビティの形成の途中で変更されることを特徴とする付記3に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記5)
前記キャビティの一部は、フォトレジストを使用するエッチングにより形成されることを特徴とする付記2乃至付記4のいずれか1つに記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記6)
前記磁極は主磁極であって、前記キャビティのうち前記主磁極のヨーク部が埋め込まれる領域が前記エッチングにより形成されることを特徴とする付記5に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記7)
前記磁性層を形成する前に、前記キャビティの内面と前記導電層の上面に沿ってめっきシード層を形成する工程を有することを特徴とする付記1乃至付記6のいずれか1つに記載の磁気ヘッドの形成方法。
(付記8)
前記導電層を磁性材から構成し、前記めっきシード層を非磁性導電材から構成することを特徴とする付記7に記載の磁気ヘッドの形成方法。
(付記9)
キャビティが形成された導電層と、
前記キャビティ内に形成され且つ前記導電層とは磁気的に分離する磁極と、
前記磁極の上方、下方の少なくとも一方に第1絶縁層を介して形成された励磁部と、
前記励磁部の上に第2絶縁層を介して形成され且つ前記磁極に磁気的に結合される磁性層と、
を有することを特徴とする磁気ヘッド。
(付記10)
キャビティが形成された導電層と、前記キャビティ内に形成され且つ前記導電層とは磁気的に分離する磁極と、前記磁極の上方、下方の少なくとも一方に第1絶縁層を介して形成された励磁部と、前記励磁部の上に第2絶縁層を介して形成され且つ前記磁極に磁気的に結合される磁性層とを有する磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドに対向して配置される磁気記録媒体と、
を有することを特徴とする磁気記録装置。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be further described.
(Appendix 1)
Forming a conductive layer on the underlayer;
Forming a resist mask having an opening directly on the conductive layer;
Forming a cavity in the conductive layer by etching the conductive layer at least halfway through the opening of the resist mask; and
Removing the resist mask from the conductive layer;
Using the conductive layer as an electrode for plating, and forming a magnetic layer magnetically separated from the conductive layer in the cavity and on the conductive layer by electrolytic plating;
Removing the magnetic layer from the upper surface of the conductive layer, thereby making the magnetic layer left in the cavity a magnetic pole;
A method of manufacturing a magnetic head, comprising:
(Appendix 2)
Forming a conductive layer on the underlayer;
Forming a cavity in the conductive layer by removing it by ion beam irradiation to at least the middle of the layer thickness of the conductive layer;
Using the conductive layer as an electrode for plating, and forming a magnetic layer magnetically separated from the conductive layer in the cavity and on the conductive layer by electrolytic plating;
Removing the magnetic layer from the upper surface of the conductive layer, thereby making the magnetic layer left in the cavity a magnetic pole;
A method of manufacturing a magnetic head, comprising:
(Appendix 3)
3. The method of manufacturing a magnetic head according to appendix 2, wherein the ion beam irradiation direction is inclined from a direction perpendicular to the upper surface of the conductive layer.
(Appendix 4)
The method of manufacturing a magnetic head according to
(Appendix 5)
5. A method of manufacturing a magnetic head according to any one of appendices 2 to 4, wherein a part of the cavity is formed by etching using a photoresist.
(Appendix 6)
6. The method of manufacturing a magnetic head according to claim 5, wherein the magnetic pole is a main magnetic pole, and a region of the cavity where the yoke portion of the main magnetic pole is embedded is formed by the etching.
(Appendix 7)
The magnetic material according to any one of
(Appendix 8)
The method for forming a magnetic head according to appendix 7, wherein the conductive layer is made of a magnetic material, and the plating seed layer is made of a nonmagnetic conductive material.
(Appendix 9)
A conductive layer in which a cavity is formed;
A magnetic pole formed in the cavity and magnetically separated from the conductive layer;
An excitation part formed on at least one of the upper and lower sides of the magnetic pole via a first insulating layer;
A magnetic layer formed on the excitation part via a second insulating layer and magnetically coupled to the magnetic pole;
A magnetic head comprising:
(Appendix 10)
A conductive layer in which a cavity is formed; a magnetic pole formed in the cavity and magnetically separated from the conductive layer; and an excitation formed through a first insulating layer at least above or below the magnetic pole And a magnetic head formed on the excitation portion via a second insulating layer and magnetically coupled to the magnetic pole,
A magnetic recording medium disposed to face the magnetic head;
A magnetic recording apparatus comprising:
1 基板
2 絶縁層
3 絶縁分離層(下地層)
5 磁気記録媒体
10 磁気再生ヘッド
20 磁気記録ヘッド
21 主磁極
22 平坦化導電層
23 非磁性ギャップ層
24a 下地絶縁層
24b 被覆絶縁層
25 励磁コイル
26 リターンヨーク
27 磁気シールド層
31 タンタル層
32 フォトレジスト(レジストパターン)
33 開口部
34 キャビティ
35 磁性層
41 ニッケル燐層
42 フォトレジスト(レジストパターン)
43 開口部
44 キャビティ
45 めっきシード層
46 磁性層
51 磁性導電層
52 フォトレジスト(レジストパターン)
53 開口部
54 キャビティ
55 磁気分離層
56 めっきシード層
57 磁性層
61 非磁性導電層
62 キャビティ
63 めっきシード層
64 磁性層
71 下地層
72 磁性導電層
73 キャビティ
74 非磁性絶縁層
75 めっきシード層
76 磁性層
1 Substrate 2
5 Magnetic recording medium 10 Magnetic reproducing
33
43
53
Claims (5)
開口部を有するレジストマスクを前記導電層上に直接形成する工程と、
前記レジストマスクの前記開口部を通して前記導電層を少なくとも層厚の途中までエッチングすることにより前記導電層内にキャビティを形成する工程と、
前記レジストマスクを前記導電層から除去する工程と、
前記導電層をめっき用電極に使用して、前記導電層とは磁気的に分離される磁性層を電解めっきにより前記キャビティ内及び前記導電層上に形成する工程と、
前記磁性層を前記導電層の上面の上から除去することにより、前記キャビティ内に残した前記磁性層を磁極とする工程と、
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。 Forming a conductive layer on the underlayer;
Forming a resist mask having an opening directly on the conductive layer;
Forming a cavity in the conductive layer by etching the conductive layer at least halfway through the opening of the resist mask; and
Removing the resist mask from the conductive layer;
Using the conductive layer as an electrode for plating, and forming a magnetic layer magnetically separated from the conductive layer in the cavity and on the conductive layer by electrolytic plating;
Removing the magnetic layer from the upper surface of the conductive layer, thereby making the magnetic layer left in the cavity a magnetic pole;
A method of manufacturing a magnetic head, comprising:
前記導電層の少なくとも層厚の途中までイオンビーム照射により除去することにより前記導電層内にキャビティを形成する工程と、
前記導電層をめっき用電極に使用して、前記導電層とは磁気的に分離される磁性層を電解めっきにより前記キャビティ内及び前記導電層上に形成する工程と、
前記磁性層を前記導電層の上面の上から除去することにより、前記キャビティ内に残した前記磁性層を磁極とする工程と、
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。 Forming a conductive layer on the underlayer;
Forming a cavity in the conductive layer by removing it by ion beam irradiation to at least the middle of the layer thickness of the conductive layer;
Using the conductive layer as an electrode for plating, and forming a magnetic layer magnetically separated from the conductive layer in the cavity and on the conductive layer by electrolytic plating;
Removing the magnetic layer from the upper surface of the conductive layer, thereby making the magnetic layer left in the cavity a magnetic pole;
A method of manufacturing a magnetic head, comprising:
前記キャビティ内に形成され且つ前記導電層とは磁気的に分離する磁極と、
前記磁極の上方、下方の少なくとも一方に第1絶縁層を介して形成された励磁部と、
前記励磁部の上に第2絶縁層を介して形成され且つ前記磁極に磁気的に結合される磁性層と、
を有することを特徴とする磁気ヘッド。 A conductive layer in which a cavity is formed;
A magnetic pole formed in the cavity and magnetically separated from the conductive layer;
An excitation part formed on at least one of the upper and lower sides of the magnetic pole via a first insulating layer;
A magnetic layer formed on the excitation part via a second insulating layer and magnetically coupled to the magnetic pole;
A magnetic head comprising:
前記磁気ヘッドに対向して配置される磁気記録媒体と、
を有することを特徴とする磁気記録装置。 A conductive layer in which a cavity is formed; a magnetic pole formed in the cavity and magnetically separated from the conductive layer; and an excitation formed through a first insulating layer at least above or below the magnetic pole And a magnetic head formed on the excitation portion via a second insulating layer and magnetically coupled to the magnetic pole,
A magnetic recording medium disposed to face the magnetic head;
A magnetic recording apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008177892A JP2009151911A (en) | 2007-11-29 | 2008-07-08 | Method of manufacturing magnetic head, the magnetic head, and magnetic recording device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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