JP2011028842A - 垂直磁気記録用磁気ヘッド - Google Patents

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Abstract

【課題】記録動作後における磁極層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。
【解決手段】磁極層16は、トラック幅規定部16Aと幅広部16Bを有し、磁極層収容層12の溝部12a内に収容されている。磁極層16は、複数の磁性膜161〜165を含んでいる。磁性膜161〜165のうちの少なくとも1つは、トラック幅規定部16Aに含まれ、磁極層16のトラック幅方向の中心を通る断面において第1の厚みを有する第1の部分と、幅広部16Bに含まれ、磁極層16のトラック幅方向の中心を通る断面において第1の厚みよりも小さい第2の厚みを有する第2の部分と、第1の部分と第2の部分を連結する第3の部分とを有している。磁極層16のトラック幅方向の中心を通る断面において、第3の部分の上面は媒体対向面30に垂直な方向に対して傾いている。
【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。
特許文献1には、無機絶縁膜に、磁極層に対応した形状の溝部を形成し、めっき法またはスパッタ法によって、溝部内に磁極層を形成する方法が記載されている。この方法では、無機絶縁膜に形成される溝部の幅によって磁極層の幅、すなわちトラック幅が決まる。また、特許文献1には、めっき法によって溝部内に磁極層を形成する場合には、めっき下地膜を形成後、CMP用のストッパ膜を形成してもよい旨が記載されている。
また、特許文献2には、以下のような磁極層の形成方法が記載されている。この方法では、まず、非磁性層の上面の上に、磁極層の平面形状に対応した形状の貫通する開口部を有する研磨停止層を形成する。次に、非磁性層のうち研磨停止層の開口部から露出する部分を選択的にエッチングすることによって非磁性層に溝部を形成し、磁極層となる磁性層を、溝部を埋め、且つその上面が研磨停止層の上面よりも上側に配置されるように形成する。次に、磁性層および研磨停止層を覆うように被覆層を形成する。次に、磁性層が磁極層になるように、研磨停止層が露出するまで被覆層および磁性層を研磨する。この方法によれば、記録特性に影響を与える磁極層の厚みと、トラック幅を規定する磁極層の上面における幅とを正確に制御することが可能になる。
特開2003−242607号公報 特開2006−107695号公報
ところで、記録特性を向上させる手段の1つとして、飽和磁束密度の大きな磁性材料によって磁極層を形成することが考えられる。飽和磁束密度の大きな磁性材料としては、例えばCoFeが挙げられる。一方、めっき法で形成された磁性層よりもスパッタ法等の物理気相成長法によって形成された磁性層の方が、飽和磁束密度が大きくなる場合があることが知られている。例えば、めっき法で形成されたCoFe層の飽和磁束密度は2.3T程度であるのに対し、物理気相成長法によって形成されたCoFe層の飽和磁束密度は2.4T程度である。
そこで、記録特性を向上でき、且つ記録特性とトラック幅を正確に制御できるようにするために、物理気相成長法によって、非磁性層の溝部内に、磁極層となるCoFe層を形成することが考えられる。
一方、高記録密度化のためには、トラック幅を縮小することが求められ、そのためには上記溝部の幅の縮小が求められる。しかしながら、幅の小さな溝部内に物理気相成長法によって磁極層を形成する場合には、磁極層にキーホール等の欠陥が生じやすくなるという問題が発生する。
また、溝部内に物理気相成長法によって磁極層を形成する場合には、例えばスパッタ法によって溝部内に非磁性金属材料または磁性材料よりなる薄いシード層を形成した後、このシード層の上に、物理気相成長法によって厚い磁性層を形成する場合がある。この場合、溝部内に形成されたシード層の表面は、柱状の結晶が現れた粗い面になる。そのため、このシード層の上に物理気相成長法によって磁性層を形成すると、結晶の質の低い磁性層が形成され、その結果、磁極層の特性が劣化する。
また、幅の小さな溝部内にめっき法を用いて磁極層を形成する場合にも、以下のような問題が生じる。溝部内にめっき法を用いて磁極層を形成する場合、一般的には、まず、例えばスパッタ法によって溝部内に非磁性金属材料または磁性材料よりなる薄いシード層を形成し、このシード層の上に、めっき法によって磁性材料よりなるめっき層を形成する。この場合、前述のように、溝部内に形成されたシード層の表面は、柱状の結晶が現れた粗い面になる。そのため、このシード層の上にめっき層を形成すると、結晶の質の低いめっき層が形成され、その結果、磁極層の特性が劣化する。
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、非磁性層の溝部内に質のよい磁極層を形成できる方法によって形成された磁極層を有する垂直磁気記録用磁気ヘッドを提供することにある。
本発明の第1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、
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、
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、
非磁性材料よりなり、上面と、この上面で開口する溝部とを有する磁極層収容層と、
非磁性金属材料よりなり、溝部内に配置されて、磁極層を収容する磁極層収容部を形成する非磁性層とを備えている。
本発明の第1の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法は、
磁極層収容層を形成する工程と、
物理気相成長法を用いて、磁極層収容層の溝部内に、後に表面がエッチングされることによって非磁性層となる初期非磁性層を形成する工程と、
初期非磁性層が非磁性層となるように、ドライエッチングを用いて初期非磁性層の表面をエッチングする工程と、
非磁性層によって形成された磁極層収容部内に磁極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。
本発明の第1の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、初期非磁性層は、後に磁極層収容部となる初期収容部を形成し、初期収容部は開口部を有している。そして、初期非磁性層の表面をエッチングする工程は、エッチング前に比べて開口部が広がって、初期収容部が磁極層収容部となるように、初期非磁性層の表面をエッチングする。
本発明の第1の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、磁極層は、媒体対向面に配置された第1の端部とその反対側の第2の端部とを含み、トラック幅を規定するトラック幅規定部と、トラック幅規定部の第2の端部に連結され、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てもよい。
また、本発明の第1の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、磁極層は、媒体対向面に配置された端面を有し、この端面の幅は、磁極層収容層の上面から離れるに従って小さくなっていてもよい。
また、本発明の第1の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法では、初期非磁性層の表面をエッチングする工程によって、初期非磁性層の表面が平滑化されてもよい。
また、本発明の第1の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、初期非磁性層の表面をエッチングする工程は、イオンビームエッチングを用いて行われてもよい。
また、本発明の第1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、磁極層収容層、非磁性層、磁極層およびコイルが積層される基板を備えていてもよい。また、磁極層収容層の溝部は、トラック幅方向の両側に位置する2つの壁面を有し、2つの壁面は、基板の上面に近づくに従って2つの壁面の間隔が小さくなるように、基板の上面に垂直な方向に対して第1の角度をなして傾いていてもよい。この場合、初期非磁性層の表面をエッチングする工程は、イオンビームの進行方向が基板の上面に垂直な方向に対して第1の角度よりも大きい第2の角度をなすように、イオンビームエッチングを用いて行われてもよい。
また、本発明の第1の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法では、磁極層を形成する工程において、磁極層の少なくとも一部は物理気相成長法を用いて形成されてもよい。
また、本発明の第1の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法では、磁極層を形成する工程において、磁極層の少なくとも一部はめっき法を用いて形成されてもよい。
また、本発明の第1の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、磁極層は、非磁性層の上に積層された複数の磁性膜を含んでいてもよい。この場合、磁極層を形成する工程において、複数の磁性膜のうち、最も上に配置される磁性膜以外の磁性膜については、物理気相成長法を用いて、後に表面がエッチングされることによって磁性膜となる初期磁性膜を形成した後、この初期磁性膜が磁性膜となるように、ドライエッチングを用いて初期磁性膜の表面をエッチングすることによって形成されてもよい。また、この場合、複数の磁性膜のうち、最も上に配置される磁性膜は、めっき法によって形成されてもよい。
また、本発明の第1の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、磁極層は、非磁性層の上に積層された複数の磁性膜と、非磁性材料よりなり、上下に隣接する磁性膜の間に挿入された非磁性膜とを含んでいてもよい。この場合、磁極層を形成する工程は、磁性膜と非磁性膜を交互に形成してもよい。
また、本発明の第1の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、磁極層は、それぞれ金属磁性材料よりなり、非磁性層の上に積層された複数の磁性膜と、酸化物磁性材料よりなり、上下に隣接する磁性膜の間に挿入された酸化物磁性材料膜とを含んでいてもよい。この場合、磁極層を形成する工程は、金属磁性材料よりなる金属磁性材料膜を形成する工程と、金属磁性材料膜の表面を酸化させて、金属磁性材料膜のうち酸化された部分によって酸化物磁性材料膜を形成すると共に金属磁性材料膜のうち酸化されない部分によって磁性膜を形成する工程とを含んでいてもよい。
本発明の第2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、
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、
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、
非磁性材料よりなり、上面と、この上面で開口し、磁極層を収容する溝部よりなる磁極層収容部とを有する磁極層収容層とを備え、
磁極層が、磁性材料よりなる第1層と、この第1層の上に形成された第2層とを含むものである。
本発明の第2の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法は、
磁極層収容層を形成する工程と、
磁極層収容層の磁極層収容部内に磁極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。
本発明の第2の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、磁極層を形成する工程は、物理気相成長法を用いて、後に表面がエッチングされることによって第1層となる初期第1層を形成する工程と、初期第1層が第1層となるように、ドライエッチングを用いて初期第1層の表面をエッチングする工程と、第1層の上に第2層を形成する工程とを含んでいる。初期第1層は、開口部を有する溝部を形成する。そして、初期第1層の表面をエッチングする工程は、エッチング前に比べて開口部が広がるように、初期第1層の表面をエッチングする。
本発明の第2の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、磁極層は、媒体対向面に配置された第1の端部とその反対側の第2の端部とを含み、トラック幅を規定するトラック幅規定部と、トラック幅規定部の第2の端部に連結され、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てもよい。
また、本発明の第2の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、磁極層は、媒体対向面に配置された端面を有し、この端面の幅は、磁極層収容層の上面から離れるに従って小さくなっていてもよい。
また、本発明の第2の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法では、初期第1層の表面をエッチングする工程によって、初期第1層の表面が平滑化されてもよい。
また、本発明の第2の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、初期第1層の表面をエッチングする工程は、イオンビームエッチングを用いて行われてもよい。
また、本発明の第2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、磁極層収容層、磁極層およびコイルが積層される基板を備えていてもよい。また、磁極層収容層の溝部は、トラック幅方向の両側に位置する2つの壁面を有し、2つの壁面は、基板の上面に近づくに従って2つの壁面の間隔が小さくなるように、基板の上面に垂直な方向に対して第1の角度をなして傾いていてもよい。この場合、初期第1層の表面をエッチングする工程は、イオンビームの進行方向が基板の上面に垂直な方向に対して第1の角度よりも大きい第2の角度をなすように、イオンビームエッチングを用いて行われてもよい。
また、本発明の第2の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法では、第2層を形成する工程において、第2層の少なくとも一部は物理気相成長法を用いて形成されてもよい。
また、本発明の第2の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法では、第2層を形成する工程において、第2層の少なくとも一部はめっき法を用いて形成されてもよい。
また、本発明の第2の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、第2層は、第1層の上に積層された複数の磁性膜を含んでいてもよい。この場合、第2層を形成する工程において、複数の磁性膜のうち、最も上に配置される磁性膜以外の磁性膜については、物理気相成長法を用いて、後に表面がエッチングされることによって磁性膜となる初期磁性膜を形成した後、この初期磁性膜が磁性膜となるように、ドライエッチングを用いて初期磁性膜の表面をエッチングすることによって形成されてもよい。また、この場合、複数の磁性膜のうち、最も上に配置される磁性膜は、めっき法によって形成されてもよい。
また、本発明の第2の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、第2層は、第1層の上に積層された複数の磁性膜と、非磁性材料よりなり、上下に隣接する磁性膜の間に挿入された非磁性膜とを含んでいてもよい。そして、第2層を形成する工程は、磁性膜と非磁性膜を交互に形成してもよい。
また、本発明の第2の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法において、第2層は、それぞれ金属磁性材料よりなり、第1層の上に積層された複数の磁性膜と、酸化物磁性材料よりなり、上下に隣接する磁性膜の間に挿入された酸化物磁性材料膜とを含んでいてもよい。この場合、第2層を形成する工程は、金属磁性材料よりなる金属磁性材料膜を形成する工程と、金属磁性材料膜の表面を酸化させて、金属磁性材料膜のうち酸化された部分によって酸化物磁性材料膜を形成すると共に金属磁性材料膜のうち酸化されない部分によって磁性膜を形成する工程とを含んでいてもよい。
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、
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、
非磁性材料よりなり、上面と、この上面で開口し、磁極層を収容する溝部とを有する磁極層収容層とを備え、
磁極層は、媒体対向面に配置された第1の端部とその反対側の第2の端部とを含み、トラック幅を規定するトラック幅規定部と、トラック幅規定部の第2の端部に連結され、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するものである。
磁極層は、積層された複数の磁性膜を含んでいる。複数の磁性膜のうちの少なくとも1つの磁性膜は、トラック幅規定部に含まれ、磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面において第1の厚みを有する第1の部分と、幅広部に含まれ、磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面において第1の厚みよりも小さい第2の厚みを有する第2の部分と、第1の部分と第2の部分を連結する第3の部分とを有し、磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面において、第3の部分の上面は媒体対向面に垂直な方向に対して傾いている。
本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、磁極層は、媒体対向面に配置された端面を有し、この端面の幅は、磁極層収容層の上面から離れるに従って小さくなっていてもよい。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、複数の磁性膜のうち、最も上に配置される磁性膜は、他の磁性膜とは異なる飽和磁束密度を有していてもよい。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドにおいて、磁極層は、更に、非磁性材料よりなり、上下に隣接する磁性膜の間に挿入された非磁性膜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、磁極層は、更に、酸化物磁性材料よりなり、上下に隣接する磁性膜の間に挿入された酸化物磁性材料膜を含んでいてもよい。
本発明の第1の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法では、物理気相成長法を用いて、磁極層収容層の溝部内に初期非磁性層が形成されて、この初期非磁性層によって、開口部を有する初期収容部が形成される。次に、エッチング前に比べて開口部が広がって、初期収容部が磁極層収容部となるように、初期非磁性層の表面がエッチングされる。その後、非磁性層によって形成された磁極層収容部内に磁極層が形成される。本発明の第1の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法によれば、磁極層収容層の溝部内に、質のよい磁極層を形成することが可能になるという効果を奏する。
また、本発明の第2の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法では、磁極層収容層の磁極層収容部内に磁極層を形成する工程において、物理気相成長法を用いて、初期第1層が形成され、この初期第1層によって、開口部を有する溝部が形成される。次に、エッチング前に比べて開口部が広がって、初期第1層が第1層となるように、初期第1層の表面がエッチングされる。その後、第1層の上に第2層が形成される。本発明の第2の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法によれば、磁極層収容層の溝部内に、質のよい磁極層を形成することが可能になるという効果を奏する。
また、本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドでは、磁極層は、積層された複数の磁性膜を含み、複数の磁性膜のうちの少なくとも1つの磁性膜は、トラック幅規定部に含まれ、磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面において第1の厚みを有する第1の部分と、幅広部に含まれ、磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面において第1の厚みよりも小さい第2の厚みを有する第2の部分と、第1の部分と第2の部分を連結する第3の部分とを有している。磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面において、第3の部分の上面は媒体対向面に垂直な方向に対して傾いている。本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドによれば、記録動作後における磁極層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という効果を奏する。
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における磁極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製造方法における一工程を示す説明図である。 図4に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図5に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図6に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図7に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図8に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図9に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図10に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図11に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図12に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図13に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図14に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図15に示した工程に続く工程を示す説明図である。 比較例の磁極層の形成方法を説明するための説明図である。 比較例の磁極層の形成方法を説明するための説明図である。 比較例の磁極層の形成方法を説明するための説明図である。図である。 本発明の第1の実施の形態における磁極層の形成方法を説明するための説明図である。 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3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。 (a)は本発明の第4の実施の形態に係る磁気ヘッドの構成を示す断面図、(b)は本発明の第4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4の実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法における一工程を示す説明図である。 (a)は本発明の第5の実施の形態に係る磁気ヘッドの構成を示す断面図、(b)は本発明の第5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5の実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法における一工程を示す説明図である。 本発明の第6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7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。 (a)は本発明の第8の実施の形態に係る磁気ヘッドの構成を示す断面図、(b)は本発明の第8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。
[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1および図2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1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1は媒体対向面および基板の上面に垂直な断面であって、磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面を示している。また、図1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2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1および図2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第1の上部シールド層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、第1の上部シールド層7の上に順に配置された非磁性層81および第2の上部シールド層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。第2の上部シールド層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から第2の上部シールド層82までの部分は、再生ヘッドを構成する。
磁気ヘッドは、更に、第2の上部シールド層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磁極層収容層12を備えている。磁極層収容層12は、上面と、この上面で開口し、後述する磁極層の少なくとも一部を収容する溝部12aとを有している。磁極層収容層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、非磁性金属材料よりなり、磁極層収容層12の上面の上に配置された非磁性金属層13を備えている。非磁性金属層13は、貫通する開口部13aを有し、この開口部13aの縁は、磁極層収容層12の上面における溝部12aの縁の真上に配置されている。非磁性金属層13の材料としては、例えば、Ta、Mo、W、Ti、Ru、Rh、Re、Pt、Pd、Ir、NiCr、NiP、NiB、WSi、TaSi、TiSi、TiN、TiWのいずれかを用いることができる。
磁気ヘッドは、更に、磁極層収容層12の溝部12a内および非磁性金属層13の開口部13a内に配置された非磁性膜14、非磁性層15および磁極層16を備えている。非磁性膜14は、溝部12aの表面に接するように配置されている。磁極層16は、溝部12aの表面から離れるように配置されている。非磁性層15は、非磁性膜14と磁極層16の間に配置されている。非磁性層15は、磁極層16を形成する際に用いられるシード層を兼ねている。
非磁性膜14は、非磁性材料によって形成されている。非磁性膜14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14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14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。
非磁性層15は、非磁性金属材料によって形成されている。非磁性層15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。非磁性層15は、溝部12a内に配置されて、磁極層16を収容する磁極層収容部15aを形成する。非磁性層15は、本発明における「非磁性層」に対応する。磁極層16については、後で詳しく説明する。
磁気ヘッドは、更に、非磁性材料よりなり、磁極層16の上面の一部の上に配置された非磁性層17を備えている。非磁性層17は、無機絶縁材料よりなる層を含んでいてもよいし、金属材料よりなる層を含んでいてもよい。図1に示した例では、非磁性層17は、金属材料よりなり磁極層16の上面の一部の上に配置された第1層171と、無機絶縁材料よりなり第1層171の上に配置された第2層172とを含んでいる。第1層171を構成する金属材料としては、例えばRu、NiCrまたはNiCuが用いられる。第2層172を構成する無機絶縁材料としては、例えばAl23またはシリコン酸化物が用いられる。
磁気ヘッドは、更に、非磁性金属層13、非磁性膜14、非磁性層15、磁極層16および非磁性層17の上に配置されたギャップ層18を備えている。非磁性層17およびギャップ層18は、磁極層16の上面のうち媒体対向面30から離れた一部分は覆っていない。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。
磁気ヘッドは、更に、シールド20を備えている。シールド20は、ギャップ層18の上に配置された第1層20Aと、磁極層16の上面のうち媒体対向面30から離れた一部分の上に配置されたヨーク層20Bと、第1層20Aとヨーク層20Bとを連結する第2層20Cとを有している。第1層20Aと第2層20Cは、いずれも、媒体対向面30に配置された端面を有している。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、第1層20Aおよびヨーク層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を覆うように絶縁層24とを備えている。絶縁層22は、例えばアルミナによって形成されている。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。磁気ヘッドは、更に、第2層20Cを覆うように配置されたアルミナ等の絶縁材料よりなる保護層25を備えている。コイル9からシールド20の第2層20Cまでの部分は、記録ヘッドを構成する。
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、磁極層収容層12、非磁性金属層13、非磁性膜14、非磁性層15、磁極層16、非磁性層17、ギャップ層18、シールド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。また、非磁性膜14は省略してもよい。
磁極層16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。
シールド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16に連結されている。磁極層16とシールド20のうち、磁極層16の方が基板1に近い位置に配置されている。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16とシールド20との間に設けられている。
媒体対向面30において、シールド20の端面は、磁極層16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は、磁極層16とシールド20とによって囲まれた空間を通過する部分を含んでいる。
磁極層16は、磁極層収容層12の溝部12a内および非磁性金属層13の開口部13a内に、非磁性膜14および非磁性層15を介して配置されている。非磁性膜14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14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。非磁性層15の厚みは、例えば20〜80nmの範囲内である。
シールド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、磁極層16の上面のうち媒体対向面30から離れた一部分の上に配置されたヨーク層20Bと、第1層20Aとヨーク層20Bとを連結する第2層20Cとを有している。第2層20Cは、絶縁層24によって覆われたコイル23の一部における磁極層16とは反対側に配置された部分を含んでいる。
次に、磁極層16について詳しく説明する。図3は、磁極層16を示す平面図である。なお、図3において、1−1線は、図1に示した断面の位置を表わしている。図3に示したように、磁極層16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の端部とを含み、トラック幅を規定するトラック幅規定部16Aと、トラック幅規定部16Aの第2の端部に連結され、トラック幅規定部16Aよりも大きな幅を有する幅広部16Bとを有している。トラック幅規定部16A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16Bの幅は、例えば、トラック幅規定部16Aとの境界位置ではトラック幅規定部16Aの幅と等しく、媒体対向面30から離れるに従って、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16のうち、媒体対向面30に配置された端面から、磁極層16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16A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16A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。
本実施の形態では、磁極層収容層12の溝部12aの底部には、底部のうちのトラック幅規定部16Aに対応する部分が、底部のうちの幅広部16Bに対応する部分に比べて基板1から離れた位置に配置されるように、段差部が形成されている。これに対応して、磁極層16の下面には、トラック幅規定部16Aの下面が、幅広部16Bの下面に比べて基板1から離れた位置に配置されるように、段差部が形成されている。
図2に示したように、媒体対向面30に配置された磁極層16の端面は、基板1により近い第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2の辺A2は、トラック幅を規定する。媒体対向面30に配置された磁極層16の端面の幅は、第1の辺A1に近づくに従って小さくなっている。すなわち、媒体対向面30に配置された磁極層16の端面の幅は、磁極層収容層12の上面から離れるに従って小さくなっている。また、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の辺A2の長さ、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、図1に示したように、磁極層16の上面は、媒体対向面30に配置された第1の端縁とその反対側の第2の端縁とを有する第1の部分16T1と、第1の部分16T1よりも媒体対向面30から遠い位置に配置され、第2の端縁において第1の部分16T1に接続された第2の部分16T2とを有している。第1の端縁は、第2の辺A2と一致している。第1の部分16T1の任意の位置の基板1からの距離は、この任意の位置が媒体対向面30から離れるに従って大きくなっている。第2の部分16T2は、実質的に媒体対向面30に垂直な方向に延在している。
非磁性層17は、第2の部分16T2の上に配置されている。非磁性層17は、第2の部分16T2に接する下面を有し、この下面は第2の端縁に位置する端縁を有している。図1に示した例では、非磁性層17は、金属材料よりなり磁極層16の上面の一部の上に配置された第1層171と、無機絶縁材料よりなり第1層171の上に配置された第2層172とを含んでいる。なお、非磁性層17は、金属材料よりなる1つの層によって構成されていてもよいし、無機絶縁材料よりなる1つの層によって構成されていてもよい。
ギャップ層18は、磁極層16の上面のうちの第1の部分16T1と、非磁性層17を覆うように配置されている。
シールド20の第1層20Aは、ギャップ層18に接する下面を有している。この第1層20Aの下面は、ギャップ層18を介して磁極層16および非磁性層17に対向するように屈曲している。第1層20Aの下面と第2の部分16T2との間隔は、第1層20Aの下面と第1の部分16T1との間隔よりも大きい。
本実施の形態において、スロートハイトTHは、非磁性層17の下面における媒体対向面30に最も近い端縁と媒体対向面30との間の距離と等しい。スロートハイトTHは、例えば0.08〜0.12μmの範囲内である。
また、磁極層16は、積層された複数の磁性膜を含んでいる。ここでは、一例として、磁極層16は、積層された5つの磁性膜161,162,163,164,165を含んでいるものとする。複数の磁性膜161〜165のうちの少なくとも1つの磁性膜は、トラック幅規定部16Aに含まれ、磁極層16のトラック幅方向の中心を通る断面において第1の厚みを有する第1の部分と、幅広部16Bに含まれ、磁極層16のトラック幅方向の中心を通る断面において第1の厚みよりも小さい第2の厚みを有する第2の部分と、第1の部分と第2の部分を連結する第3の部分とを有している。そして、磁極層16のトラック幅方向の中心を通る断面において、第3の部分の上面は媒体対向面30に垂直な方向に対して傾いている。
図1は、磁極層16のトラック幅方向の中心を通る断面を示している。ここでは、一例として、図1に示したように、磁性膜161が、第1の部分161A、第2の部分161Bおよび第3の部分161Cを有し、磁性膜162が、第1の部分162A、第2の部分162Bおよび第3の部分162Cを有しているものとする。
磁性膜161において、トラック幅規定部16Aに含まれ、図1に示した断面において第1の厚みt11を有する部分が第1の部分161Aであり、幅広部16Bに含まれ、図1に示した断面において第1の厚みt11よりも小さい第2の厚みt12を有する部分が第2の部分161Bであり、第1の部分161Aと第2の部分161Bを連結する部分が第3の部分161Cである。図1に示した断面において、第3の部分161Cの上面は媒体対向面30に垂直な方向に対して傾いている。具体的には、図1に示した断面において、第3の部分161Cの上面の任意の位置の基板1からの距離は、この任意の位置が媒体対向面30から離れるに従って小さくなっている。
同様に、磁性膜162において、トラック幅規定部16Aに含まれ、図1に示した断面において第1の厚みt21を有する部分が第1の部分162Aであり、幅広部16Bに含まれ、図1に示した断面において第1の厚みt21よりも小さい第2の厚みt22を有する部分が第2の部分162Bであり、第1の部分162Aと第2の部分162Bを連結する部分が第3の部分162Cである。図1に示した断面において、第3の部分162Cの上面は媒体対向面30に垂直な方向に対して傾いている。具体的には、図1に示した断面において、第3の部分162Cの上面の任意の位置の基板1からの距離は、この任意の位置が媒体対向面30から離れるに従って小さくなっている。
本実施の形態において、磁極層16を構成する複数の磁性膜161〜165のうち、最も上に配置される磁性膜165は、他の磁性膜161〜164とは異なる飽和磁束密度を有していてもよい。磁性膜161〜164は、例えば、CoFeよりなり、物理気相成長法を用いて形成された膜である。この場合、磁性膜161〜164の飽和磁束密度は、例えば2.4T程度である。一方、磁性膜165は、例えば、CoFeまたはFeNiよりなり、めっき法を用いて形成された膜である。磁性膜165が、CoFeよりなり、めっき法を用いて形成された膜である場合には、磁性膜165の飽和磁束密度は、例えば2.3T程度である。磁性膜165が、FeNiよりなり、めっき法を用いて形成された膜である場合には、磁性膜165の飽和磁束密度は、例えば2.1T程度である。
次に、図4ないし図16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4ないし図16において、(a)は、磁気ヘッドの製造過程における積層体の、媒体対向面および基板の上面に垂直な断面を示し、(b)は、積層体の、媒体対向面が形成される予定の位置における断面を示している。なお、図4ないし図16では、磁極層収容層12よりも基板1側の部分を省略している。
本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法では、まず、図1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、第2の上部シールド層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4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り磁極層収容層12となる非磁性層を形成する。次に、例えばスパッタ法によって、非磁性層の上に、非磁性金属材料よりなる非磁性金属層13を形成する。非磁性金属層13の厚みは、例えば20〜100nmの範囲内である。ここでは、非磁性金属層13が、Ruよりなる40nmの厚みの第1層13Aと、この第1層13Aの上に積層されたCrよりなる20nmの厚みの第2層13Bとによって構成された例を示す。
次に、非磁性金属層13の上に、例えば1.0μmの厚みの図示しない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、磁極層収容層12に溝部12aを形成するためのマスクを形成する。このマスクは、溝部12aに対応した形状の開口部を有している。次に、このマスクを用いて、非磁性金属層13を選択的にエッチングする。これにより、非磁性金属層13に、貫通した開口部13aが形成される。この開口部13aは、後に形成される磁極層16の平面形状に対応した形状をなしている。更に、磁極層収容層12となる非磁性層のうち非磁性金属層13の開口部13aから露出する部分を選択的にエッチングすることによって、非磁性層に溝部12aを形成する。次に、マスクを除去する。溝部12aが形成されることにより、非磁性層は磁極層収容層12となる。非磁性金属層13の開口部13aの縁は、磁極層収容層12の上面における溝部12aの縁の真上に配置されている。
磁極層収容層12の溝部12aは、トラック幅方向の両側に位置する2つの壁面を有し、この2つの壁面は、基板1の上面に近づくに従って2つの壁面の間隔が小さくなるように、基板1の上面に垂直な方向に対して第1の角度をなして傾いている。
非磁性金属層13と非磁性層のエッチングは、例えば、反応性イオンエッチング(以下、RIEと記す。)またはイオンビームエッチング(以下、IBEと記す。)を用いて行われる。非磁性層に溝部12aを形成するためのエッチングの際には、磁極層16のトラック幅規定部16Aの両側部に対応する溝部12aの壁面と基板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。
図5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14を形成する。非磁性膜14は、磁極層収容層12の溝部12a内にも形成される。非磁性膜14は、例えば、スパッタ法または化学的気相成長法(以下、CVDと記す。)によって形成される。非磁性膜14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14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14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14を形成する場合には、非磁性膜14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14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14を形成することが好ましい。また、非磁性膜14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、物理気相成長法を用いて、積層体の上面全体の上に、後に表面がエッチングされることによって非磁性層15となる初期非磁性層15Pを形成する。初期非磁性層15Pは、磁極層収容層12の溝部12a内および磁極層収容層12の上面の上方に形成される。ここでは、一例として、物理気相成長法としてイオンビームデポジション(以下、IBDと記す。)を用いて、Ruよりなる60nmの厚みの初期非磁性層15Pを形成するものとする。初期非磁性層15Pは、後に磁極層収容部15aとなる初期収容部15Paを形成する。初期収容部15Paは開口部150を有している。
図6は、次の工程を示す。この工程では、初期非磁性層15Pが非磁性層15となるように、ドライエッチングを用いて初期非磁性層15Pの表面をエッチングする。ここでは、一例として、IBEを用いて初期非磁性層15Pの表面をエッチングするものとする。この場合には、例えば、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が0°〜15°の範囲内となり、且つ前記角度が0°以外の場合には基板1の上面に垂直な方向に見たときにイオンビームの進行方向が回転するようにエッチングを行う。
このエッチングにより、エッチング前に比べて開口部150が広がって、初期収容部15Paが磁極層収容部15aとなる。また、このエッチングにより、非磁性層15のうち、開口部150の近傍の部分における厚みが、他の部分における厚みよりも小さくなる。また、このエッチングにより、初期非磁性層15Pの表面が平滑化されて、平滑化された非磁性層15の表面が形成される。これについては、後で詳しく説明する。非磁性層15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。
図7は、次の工程を示す。この工程では、物理気相成長法を用いて、非磁性層15の上に、後に表面がエッチングされることによって磁性膜161となる初期磁性膜161Pを形成する。初期磁性膜161Pは、磁極層収容部15a内および磁極層収容層12の上面の上方に形成される。ここでは、一例として、物理気相成長法としてIBDまたはスパッタ法を用いて、CoFeよりなる初期磁性膜161Pを形成するものとする。初期磁性膜161Pの厚みは、例えば30〜60nmの範囲内である。初期磁性膜161Pは、溝部12aに対応する溝部を形成する。この溝部は開口部を有している。
図8は、次の工程を示す。この工程では、初期磁性膜161Pが磁性膜161となるように、ドライエッチングを用いて初期磁性膜161Pの表面をエッチングする。ここでは、一例として、IBEを用いて初期磁性膜161Pの表面をエッチングするものとする。この工程は、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第1の角度(磁極層収容層12の溝部12aの2つの壁面が、基板1の上面に垂直な方向に対してなす角度)よりも大きい第2の角度をなすように、イオンビームエッチングを用いて行う。より具体的には、この工程は、例えば、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が40°〜50°の範囲内となり、且つ基板1の上面に垂直な方向に見たときにイオンビームの進行方向が回転するようにエッチングを行う。
このエッチングにより、エッチング前に比べて、初期磁性膜161Pによる溝部の開口部が広がって、初期磁性膜161Pが磁性膜161となる。また、このエッチングにより、初期磁性膜161Pの表面が平滑化されて、平滑化された磁性膜161の表面が形成される。
図9は、次の工程を示す。この工程では、物理気相成長法を用いて、磁性膜161の上に、後に表面がエッチングされることによって磁性膜162となる初期磁性膜162Pを形成する。初期磁性膜162Pは、磁極層収容部15a内および磁極層収容層12の上面の上方に形成される。ここでは、一例として、物理気相成長法としてIBDまたはスパッタ法を用いて、CoFeよりなる初期磁性膜162Pを形成するものとする。初期磁性膜162Pの厚みは、例えば30〜60nmの範囲内である。初期磁性膜162Pは、溝部12aに対応する溝部を形成する。この溝部は開口部を有している。
次に、図示しないが、初期磁性膜161Pの表面のエッチングと同様の方法により、初期磁性膜162Pの表面をエッチングする。このエッチングにより、エッチング前に比べて、初期磁性膜162Pによる溝部の開口部が広がって、初期磁性膜162Pが磁性膜162となる。また、このエッチングにより、初期磁性膜162Pの表面が平滑化されて、平滑化された磁性膜162の表面が形成される。
次に、磁性膜162の形成方法と同様の方法により、磁性膜162の上に、磁性膜163,164を順に形成する。すなわち、まず、物理気相成長法を用いて、磁性膜162の上に、後に表面がエッチングされることによって磁性膜163となる初期磁性膜を形成した後、ドライエッチングを用いて初期磁性膜の表面をエッチングすることによって磁性膜163を形成する。次に、物理気相成長法を用いて、磁性膜163の上に、後に表面がエッチングされることによって磁性膜164となる初期磁性膜を形成した後、ドライエッチングを用いて初期磁性膜の表面をエッチングすることによって磁性膜164を形成する。
図10は、次の工程を示す。この工程では、例えばめっき法によって、磁性膜164の上に磁性膜165を形成する。なお、めっき法の代りに物理気相成長法を用いて磁性膜165を形成してもよい。
図11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、非磁性層15が露出するまで被覆層および磁性膜161〜165を研磨して、非磁性層15および磁性膜161〜165の上面を平坦化する。CMPによって被覆層および磁性膜161〜165を研磨する場合には、非磁性層15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。
図12は、次の工程を示す。この工程では、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、後に一部がエッチングされることによって非磁性層17の第1層171となる第1の膜171Pを形成する。次に、例えばスパッタ法によって、第1の膜171Pの上に、後に一部がエッチングされることによって非磁性層17の第2層172となる第2の膜を形成する。次に、第2の膜の上に、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、第2の膜をパターニングするためのマスク32を形成する。次に、マスク32を用い、また、例えばRIEを用いて、第2の膜の一部をエッチングする。図12(a)に示したように、第2の膜のエッチングは、エッチングによって形成された溝の底部が第1の膜171Pの上面に達し、その位置で停止するように行われる。従って、第1の膜171Pの材料としては、第2の膜に比べて、第2の膜の一部をエッチングする際におけるエッチングレートが小さいものが選択される。具体的には、例えば、第1の膜171Pの材料としてRu、NiCrまたはNiCuが用いられ、第2の膜の材料としてAl23またはシリコン酸化物が用いられる。第2の膜は、その一部がエッチングされることにより第2層172となる。次に、マスク32を除去する。
図13は、次の工程を示す。この工程では、まず、第2層172をマスクとして、例えばIBEを用いて第1の膜171Pの一部をエッチングする。これにより、第1の膜171Pは第1層171となり、第1層171と第2層172を有する非磁性層17が形成される。次に、非磁性層17をマスクとして、例えばIBEを用いて磁性膜161〜165よりなる積層体の一部をエッチングする。磁性膜161〜165よりなる積層体の上面に、第1の部分16T1と第2の部分16T2が形成されて、磁性膜161〜165よりなる磁極層16が形成される。
図14は、次の工程を示す。この工程では、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。ALCVDを用いて形成されるギャップ層18は、ステップカバレージがよい。従って、ALCVDを用いてギャップ層18を形成することにより、平坦ではない面の上に均質なギャップ層18を形成することができる。
図15は、次の工程を示す。この工程では、例えばIBEを用いて、非磁性層17およびギャップ層18のうち、媒体対向面30に近い一部分以外の部分を選択的にエッチングする。更に、例えばIBEを用いて、磁極層収容層12の溝部12aのうち、媒体対向面30とは反対側の端部の近傍の領域において、非磁性金属層13の第1層13Aが露出するまで、磁性膜161〜165、非磁性層15および非磁性膜14をエッチングする。
次に、ギャップ層18の上に第1層20Aを形成すると共に、媒体対向面から離れた位置において磁極層16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。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、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。
図16は、次の工程を示す。この工程では、まず、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、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。次に、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を形成して、シールド20を完成させる。
次に、図1に示したように、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、媒体対向面の近傍で基板1を切断し、この切断によって形成された面を研磨して媒体対向面30を形成し、更に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16およびシールド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16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。シールド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16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、シールド20の端面は、磁極層16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の位置は、媒体対向面30における磁極層16のギャップ層18側の端部の位置によって決まる。シールド20は、磁極層16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、本実施の形態では、図2に示したように、媒体対向面30に配置された磁極層16の端面の幅は、第1の辺A1に近づくに従って小さくなっている。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、磁極層16の上面は、媒体対向面30に配置された第1の端縁とその反対側の第2の端縁とを有する第1の部分16T1と、第1の部分16T1よりも媒体対向面30から遠い位置に配置され、第2の端縁において第1の部分16T1に接続された第2の部分16T2とを有している。第1の端縁は、磁極層16の端面における、トラック幅を規定する第2の辺A2と一致している。第1の部分16T1の任意の位置の基板1からの距離は、この任意の位置が媒体対向面30から離れるに従って大きくなっている。また、第1の端縁の位置における媒体対向面30に垂直な方向に対する第1の部分16T1の傾斜角度は0°よりも大きい。このような磁極層16の形状により、本実施の形態によれば、媒体対向面30における磁極層16の厚みを小さくすることによって、スキューに起因した問題の発生を防止でき、且つ磁極層16によって多くの磁束を媒体対向面30まで導くことが可能になることから、オーバーライト特性等の記録特性を向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、媒体対向面30に垂直な方向に見て、媒体対向面30から所定の位置までの領域において磁極層の厚みが一定である場合に比べて、媒体対向面30の近傍において、磁束の流れる方向に対して垂直な磁極層16の断面積が大きくなる。そのため、本実施の形態によれば、媒体対向面30の近傍において、磁極層16に対して、より多くの磁束を通過させることができる。これにより、本実施の形態によれば、オーバーライト特性等の記録特性を向上させることができる。
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16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16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16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。
また、本実施の形態では、非磁性材料よりなる磁極層収容層12の溝部12a内に、非磁性膜14および非磁性層15を介して磁極層16が配置される。そのため、磁極層16の幅は溝部12aの幅よりも小さくなる。これにより、溝部12aを容易に形成することが可能になると共に、磁極層16の幅、特にトラック幅を規定するトラック幅規定部16A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。
以下、本実施の形態における磁極層16の形成方法による効果、およびこの形成方法によって形成される磁極層16の構造による効果について説明する。始めに、図17ないし図19を参照して、比較例の磁極層の形成方法について説明する。この比較例の磁極層の形成方法では、まず、図17に示したように、物理気相成長法を用いて、磁極層収容層12の溝部12a内において、非磁性膜14の上にRu等の非磁性金属材料よりなるシード層115を形成する。このシード層115は、図5に示した工程で形成する初期非磁性層15Pと同様のものである。シード層115は、溝部12aに対応した溝部を形成する。この溝部は開口部を有している。溝部12a内に形成されたシード層115の表面は、柱状の結晶が現れた粗い面になっている。比較例では、シード層115によって形成された溝部内に、物理気相成長法またはめっき法によって磁極層を形成する。
図18は、シード層115によって形成された溝部内に、物理気相成長法、例えばIBDによって、後に磁極層となる磁性膜116を形成した後の状態を表わしている。図18に示したように、比較例では、シード層115によって形成された溝部の開口部が小さいため、溝部内に磁性膜116の材料が入り込みにくい。そのため、比較例では、磁性膜116にキーホール等の欠陥が生じやすい。また、比較例では、前述のように、シード層115の表面が粗い面になっているため、その上に形成される磁性膜116は、結晶の質の低いものなる。
図19は、シード層115によって形成された溝部内に、めっき法を用いて、後に磁極層となる磁性膜117を形成した後の状態を表わしている。この場合も、前述のように、シード層115の表面が粗い面になっているため、その上に形成される磁性膜117は、結晶の質の低いものなる。
本実施の形態では、図5に示した工程において、磁極層収容層12の溝部12a内に初期非磁性層15Pを形成した後、図6に示した工程において、初期非磁性層15Pが非磁性層15となるように、ドライエッチングを用いて初期非磁性層15Pの表面をエッチングする。図20は、このエッチングによって非磁性層15が形成された後の状態を表わしている。初期非磁性層15Pは、初期収容部15Paを形成し、この初期収容部15Paは開口部150を有している。上記のエッチングにより、エッチング前に比べて開口部150が広がって、初期収容部15Paが磁極層収容部15aとなる。その後、この磁極層収容部15a内に磁極層16が形成される。このように、本実施の形態によれば、初期非磁性層15Pの表面をエッチングすることによって開口部150が広げられるため、物理気相成長法によって磁極層収容部15a内に磁性膜を形成する場合、磁極層収容部15a内に磁極膜の材料が入り込みやすくなる。その結果、本実施の形態によれば、磁極層16内にキーホール等の欠陥が生じることなく、磁極層収容部15a内に磁極層16を形成することが可能になる。
また、本実施の形態では、ドライエッチングを用いて初期非磁性層15Pの表面をエッチングすることにより、初期非磁性層15Pの表面が平滑化されて、平滑化された非磁性層15の表面が形成される。これは、ドライエッチングによって初期非磁性層15Pの表面における凸部が削られると共に、ドライエッチングによって初期非磁性層15Pから飛散した物質が初期非磁性層15Pの表面における凹部を埋めるためである。本実施の形態では、このようにして形成される平滑化された非磁性層15の表面の上に磁極層16を形成するため、結晶の質のよい磁極層16を形成することが可能になる。
以上のことから、本実施の形態によれば、質のよい磁極層16を形成することが可能となり、その結果、磁気ヘッドの記録特性を向上させることが可能となる。
ところで、めっき法で形成された磁性層よりも物理気相成長法によって形成された磁性層の方が、飽和磁束密度が大きくなる場合があることが知られている。例えば、めっき法で形成されたCoFe層の飽和磁束密度は2.3T程度であるのに対し、物理気相成長法によって形成されたCoFe層の飽和磁束密度は2.4T程度である。本実施の形態によれば、磁極層16内にキーホール等の欠陥が生じることなく、磁極層16の少なくとも一部を、物理気相成長法を用いて形成することができる。従って、本実施の形態によれば、例えばCoFeを用いて磁極層16を形成する場合、磁極層16全体をめっき法によって形成する場合に比べて、磁極層16の飽和磁束密度を大きくすることが可能になる。
また、本実施の形態では、磁極層16を構成する複数の磁性膜161〜165のうち、最も上に配置される磁性膜165以外の磁性膜161〜164については、物理気相成長法を用いて、後に表面がエッチングされることによって磁性膜となる初期磁性膜を形成した後、ドライエッチングを用いて初期磁性膜の表面をエッチングすることによって形成している。このように初期磁性膜の表面をエッチングして磁性膜を形成することによって、前述の初期非磁性層15Pの表面をエッチングすることによる効果と同様の効果が得られる。従って、本実施の形態によれば、より確実に磁極層16内にキーホール等の欠陥が生じることなく、より質のよい磁極層16を形成することが可能になる。
また、図1に示したように、本実施の形態における磁極層16は、積層された5つの磁性膜161〜165を含んでいる。複数の磁性膜161〜165のうちの少なくとも1つの磁性膜、例えば磁性膜161,162は、第1ないし第3の部分を有している。第1の部分は、トラック幅規定部16Aに含まれ、磁極層16のトラック幅方向の中心を通る断面において第1の厚みを有する。第2の部分は、幅広部16Bに含まれ、磁極層16のトラック幅方向の中心を通る断面において第1の厚みよりも小さい第2の厚みを有する。第3の部分は、第1の部分と第2の部分を連結する。そして、磁極層16のトラック幅方向の中心を通る断面において、第3の部分の上面は媒体対向面30に垂直な方向に対して傾いている。上記第1ないし第3の部分は、本実施の形態における磁極層16の形成方法に起因して形成される。以下、その理由について説明する。
本実施の形態では、前述のように、磁極層16を構成する複数の磁性膜161〜165のうち、最も上に配置される磁性膜165以外の磁性膜161〜164については、物理気相成長法を用いて、後に表面がエッチングされることによって磁性膜となる初期磁性膜を形成した後、ドライエッチングを用いて初期磁性膜の表面をエッチングすることによって形成している。このような方法で形成される磁性膜では、トラック幅規定部16Aに対応した幅の小さな溝部内に配置される第1の部分に比べて、幅広部16Bに対応した幅の大きな溝部内に配置される第2の部分の方が、より多くエッチングされて薄くなる。従って、第2の部分の第2の厚みは、第1の部分の第1の厚みよりも小さくなる。その結果、磁極層16のトラック幅方向の中心を通る断面において、第1の部分の上面と第2の部分の上面との間には高低差が生じ、第3の部分の上面は媒体対向面30に垂直な方向に対して傾くことになる。なお、図1に示した例では、磁極層収容層12の溝部12aの底部に段差部が形成されているが、溝部12aの底部に段差部が形成されていない場合でも、本実施の形態における磁極層16の形成方法によれば、上述の理由から、第1ないし第3の部分を含む磁性膜が形成される。
磁極層16のトラック幅方向の中心を通る断面において媒体対向面30に垂直な方向に対して傾いた上面を有する第3の部分では、残留磁化の方向も、媒体対向面30に垂直な方向に対して傾いた方向になりやすい。そのため、本実施の形態によれば、記録動作後において、磁極層16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16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。
また、本実施の形態では、磁極層16を構成する複数の磁性膜161〜165のうち、最も上に配置される磁性膜165以外の磁性膜161〜164については、物理気相成長法を用いて、後に表面がエッチングされることによって磁性膜となる初期磁性膜を形成した後、ドライエッチングを用いて初期磁性膜の表面をエッチングすることによって形成している。このように、本実施の形態では、磁性膜161〜164は、同一チャンバ内で連続的に形成されるのではなく、物理気相成長法を用いた初期磁性膜の形成とドライエッチングを用いた初期磁性膜の表面のエッチングとが交互に繰り返されて形成される。そのため、本実施の形態では、磁極層16中において、上下に隣接する磁性膜の間に、それぞれ界面が存在する。この界面は、磁極層16の断面を高解像度の電子顕微鏡によって観察することによって確認することができる。上記界面の近傍では、この界面に交差する方向の残留磁化は生成されにくい。そのため、上述の第3の部分による効果が発揮される。
また、本実施の形態では、磁極層16を構成する複数の磁性膜161〜165のうち、最も上に配置される磁性膜165を、他の磁性膜161〜164とは異なる飽和磁束密度を有する膜とすることができる。これにより、磁極層16内に、互いに異なる特性の磁性膜165と磁性膜164との界面が形成される。図1に示したように、この界面のうち、トラック幅規定部16Aと幅広部16Bとの境界の近傍の部分は、媒体対向面30に垂直な方向に対して傾いている。この部分の近傍では、媒体対向面30に垂直な方向の残留磁化は生成されにくくなる。このことによっても、磁極層16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り、上記の現象の発生を抑制することが可能になる。
[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21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21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21は媒体対向面および基板の上面に垂直な断面であって、磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面を示している。また、図21では、磁極層収容層12よりも基板1側の部分と保護層25を省略している。
本実施の形態における磁極層16は、非磁性層15の上に積層された複数の磁性膜161〜165の他に、非磁性材料よりなり、上下に隣接する磁性膜の間に挿入された非磁性膜を含んでいる。具体的には、磁極層16は、磁性膜161,162の間に挿入された非磁性膜166と、磁性膜162,163の間に挿入された非磁性膜167と、磁性膜163,164の間に挿入された非磁性膜168と、磁性膜164,165の間に挿入された非磁性膜169を含んでいる。非磁性膜166〜169は、例えば、非磁性金属材料または無機絶縁材料によって形成されている。非磁性膜166〜169を構成する非磁性金属材料としては、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。非磁性膜166〜169を構成する無機絶縁材料としては、例えばアルミナを用いることができる。また、非磁性膜166〜169の厚みは、例えば1〜5nmの範囲内である。
本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法において、磁極層16を形成する工程は、磁性膜161〜165と非磁性膜166〜169を交互に形成する。磁性膜161〜165の形成方法は、第1の実施の形態と同様である。非磁性膜166〜169は、例えばIBDまたはスパッタ法を用いて形成される。
本実施の形態に係る磁気ヘッドでは、磁極層16において、上下に隣接する磁性膜の間に非磁性膜が挿入されているため、非磁性膜の近傍において、非磁性膜の面に交差する方向の残留磁化は生成されにくくなる。これにより、本実施の形態によれば、少なくとも1つの磁性膜が第3の部分を有することによって、記録動作後における磁極層16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できるという効果が顕著に発揮される。
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3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22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22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22は媒体対向面および基板の上面に垂直な断面であって、磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面を示している。また、図22では、磁極層収容層12よりも基板1側の部分と保護層25を省略している。
本実施の形態における磁極層16は、非磁性層15の上に積層された複数の磁性膜161〜165の他に、上下に隣接する磁性膜の間に挿入された酸化物磁性材料膜を含んでいる。具体的には、磁極層16は、磁性膜161,162の間に挿入された酸化物磁性材料膜161aと、磁性膜162,163の間に挿入された酸化物磁性材料膜162aと、磁性膜163,164の間に挿入された酸化物磁性材料膜163aと、磁性膜164,165の間に挿入された酸化物磁性材料膜164aを含んでいる。磁性膜161〜165は、金属磁性材料によって形成されている。酸化物磁性材料膜161a,162a,163a,164aは、酸化物磁性材料によって形成されている。酸化物磁性材料膜161a,162a,163a,164aの厚みは、例えば0.2〜2.0nmの範囲内である。
本実施の形態における磁極層16を形成する工程は、金属磁性材料よりなる金属磁性材料膜を形成する工程と、例えばプラズマを用いて、金属磁性材料膜の表面を酸化させて、金属磁性材料膜のうち酸化された部分によって酸化物磁性材料膜を形成すると共に金属磁性材料膜のうち酸化されない部分によって磁性膜を形成する工程とを含んでいる。磁性膜161〜164と酸化物磁性材料膜161a,162a,163a,164aは、上記の2つの工程を繰り返すことによって形成される。また、例えば、金属磁性材料膜を構成する金属磁性材料としてCoFeを用いた場合には、磁性膜161〜164はCoFeによって構成され、酸化物磁性材料膜161a,162a,163a,164aはコバルト酸化鉄によって構成される。
本実施の形態に係る磁気ヘッドでは、磁極層16において、上下に隣接する磁性膜の間に酸化物磁性材料膜が挿入されているため、酸化物磁性材料膜の近傍において、酸化物磁性材料膜の面に交差する方向の残留磁化は生成されにくくなる。これにより、本実施の形態によれば、少なくとも1つの磁性膜が第3の部分を有することによって、記録動作後における磁極層16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できるという効果が顕著に発揮される。
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。
[第4の実施の形態]
次に、本発明の第4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23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23(a)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23(a)は媒体対向面および基板の上面に垂直な断面であって、磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面を示している。図23(b)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23では、磁極層収容層12よりも基板1側の部分と保護層25を省略している。本実施の形態における磁極層16は、全体がめっき法によって形成されたものになっている。本実施の形態におけるその他の構成は、第1の実施の形態と同様である。
次に、図24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。本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法では、図6に示した工程までは、第1の実施の形態と同様である。
図24は、次の工程を示す。この工程では、めっき法を用いて、非磁性層15の上に、後に磁極層16となる磁性膜16Pを形成する。この磁性膜16Pは、磁極層収容部15a内を埋め、且つその上面が非磁性層15の上面よりも上側に配置されるように形成される。
次に、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、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、非磁性層15が露出するまで被覆層および磁性膜16Pを研磨して、非磁性層15および磁性膜16Pの上面を平坦化する。その後の工程は、第1の実施の形態において図12に示した工程以降の工程と同様である。
本実施の形態では、平滑化された非磁性層15の表面の上に、めっき法を用いて磁極層16が形成される。そのため、本実施の形態によれば、結晶の質のよい磁極層16を形成することが可能になる。
本実施の形態におけるその他の作用および効果は、第1の実施の形態において磁極層16が複数の磁性膜161〜165によって構成されていることによる作用および効果を除いて、第1の実施の形態と同様である。
[第5の実施の形態]
次に、本発明の第5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25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25(a)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25(a)は媒体対向面および基板の上面に垂直な断面であって、磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面を示している。図25(b)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25では、磁極層収容層12よりも基板1側の部分と保護層25を省略している。
本実施の形態に係る磁気ヘッドは、第1の実施の形態における非磁性層15を備えていない。本実施の形態において、磁極層収容層12の溝部12aは、磁極層収容部を構成する。本実施の形態における磁極層16は、磁性材料よりなる第1層61と、この第1層61の上に形成された第2層62とを含んでいる。第1層61は、磁極層収容層12の溝部12a内および非磁性金属層13の開口部13a内に配置されている。溝部12aの表面と第1層61との間には、非磁性膜14が配置されている。
第2層62は、積層された複数の磁性膜を含んでいる。ここでは、一例として、第2層62は、積層された5つの磁性膜621,622,623,624,625を含んでいるものとする。磁性膜621〜625の構成は、第1の実施の形態における磁性膜161〜165と同様である。
次に、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。本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法では、図5に示した工程のうちの非磁性膜14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、第1の実施の形態における初期非磁性層15Pの代りに、物理気相成長法を用いて、後に表面がエッチングされることによって第1層61となる初期第1層を形成する。この初期第1層は、開口部を有する溝部を形成する。この工程は、第1の実施の形態における初期非磁性層15Pが初期第1層に変わることを除いて、第1の実施の形態において図5(a)、(b)を参照して説明した工程と同様である。
次に、初期第1層が第1層61となるように、ドライエッチングを用いて初期第1層の表面をエッチングする。この工程では、エッチング前に比べて、初期第1層によって形成される溝部の開口部が広がるように、初期第1層の表面をエッチングする。この工程は、第1の実施の形態における初期非磁性層15Pが初期第1層に変わり、第1の実施の形態における非磁性層15が第1層61に変わることを除いて、第1の実施の形態において図6(a)、(b)を参照して説明した工程と同様である。
次に、第1層61の上に、第2層62を構成する磁性膜621〜625を順に形成する。この一連の工程は、第1の実施の形態において、図7ないし図10を参照して説明した磁性膜161〜165を順に形成する一連の工程と同様である。
図26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、非磁性金属層13が露出するまで被覆層および磁性膜621〜625を研磨して、非磁性金属層13および磁性膜621〜625の上面を平坦化する。CMPによって被覆層および磁性膜621〜625を研磨する場合には、非磁性金属層13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。
その後の工程は、第1の実施の形態において図12を参照して説明した工程以降の工程と同様である。
本実施の形態では、磁極層収容層12の溝部12a内に初期第1層を形成した後、この初期第1層が第1層61となるように、ドライエッチングを用いて初期第1層の表面をエッチングする。このエッチングにより、エッチング前に比べて、初期第1層によって形成される溝部の開口部が広がる。その後、第1層61の上に、第2層62を構成する磁性膜621〜625が順に形成される。このように、本実施の形態によれば、初期第1層の表面をエッチングすることによって上記開口部が広げられるため、第2層62内にキーホール等の欠陥が生じることなく磁極層16を形成することが可能になる。
また、本実施の形態では、初期第1層の表面をエッチングすることにより、初期第1層の表面が平滑化されて、平滑化された第1層61の表面が形成される。本実施の形態では、このように平滑化された第1層61の表面の上に第2層62を形成するため、結晶の質のよい第2層62を形成することが可能になる。
以上のことから、本実施の形態によれば、質のよい磁極層16を形成することが可能となり、その結果、磁気ヘッドの記録特性を向上させることが可能となる。
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態において第2層62が複数の磁性膜621〜625によって構成されていることによる作用および効果は、第1の実施の形態において磁極層16が複数の磁性膜161〜165によって構成されていることによる作用および効果と同様である。
[第6の実施の形態]
次に、本発明の第6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27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27は媒体対向面および基板の上面に垂直な断面であって、磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面を示している。また、図27では、磁極層収容層12よりも基板1側の部分と保護層25を省略している。
本実施の形態における磁極層16は、第5の実施の形態と同様に、第1層61と第2層62とを含んでいる。本実施の形態における第2層62は、第1層61の上に積層された複数の磁性膜621〜625の他に、非磁性材料よりなり、上下に隣接する磁性膜の間に挿入された非磁性膜を含んでいる。具体的には、第2層62は、磁性膜621,622の間に挿入された非磁性膜626と、磁性膜622,623の間に挿入された非磁性膜627と、磁性膜623,624の間に挿入された非磁性膜628と、磁性膜624,625の間に挿入された非磁性膜629を含んでいる。非磁性膜626〜629の材料は、第2の実施の形態における非磁性膜166〜169と同様である。また、非磁性膜626〜629の厚みは、例えば1〜5nmの範囲内である。
本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法において、第2層62を形成する工程は、磁性膜621〜625と非磁性膜626〜629を交互に形成する。磁性膜621〜625の形成方法は、第5の実施の形態と同様である。非磁性膜626〜629は、例えばIBDまたはスパッタ法を用いて形成される。
本実施の形態に係る磁気ヘッドでは、磁極層16において、上下に隣接する磁性膜の間に非磁性膜が挿入されているため、非磁性膜の近傍において、非磁性膜の面に交差する方向の残留磁化は生成されにくくなる。これにより、本実施の形態によれば、第2の実施の形態と同様に、少なくとも1つの磁性膜が第3の部分を有することによって、記録動作後における磁極層16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できるという効果が顕著に発揮される。
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第5の実施の形態と同様である。
[第7の実施の形態]
次に、本発明の第7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28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28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28は媒体対向面および基板の上面に垂直な断面であって、磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面を示している。また、図28では、磁極層収容層12よりも基板1側の部分と保護層25を省略している。
本実施の形態における磁極層16は、第5の実施の形態と同様に、第1層61と第2層62とを含んでいる。本実施の形態における第2層62は、第1層61の上に積層された複数の磁性膜621〜625の他に、上下に隣接する磁性膜の間に挿入された酸化物磁性材料膜を含んでいる。具体的には、第2層62は、磁性膜621,622の間に挿入された酸化物磁性材料膜621aと、磁性膜622,623の間に挿入された酸化物磁性材料膜622aと、磁性膜623,624の間に挿入された酸化物磁性材料膜623aと、磁性膜624,625の間に挿入された酸化物磁性材料膜624aを含んでいる。磁性膜621〜625は、金属磁性材料によって形成されている。酸化物磁性材料膜621a,622a,623a,624aは、酸化物磁性材料によって形成されている。酸化物磁性材料膜621a,622a,623a,624aの厚みは、例えば0.2〜2.0nmの範囲内である。
本実施の形態における第2層62を形成する工程は、金属磁性材料よりなる金属磁性材料膜を形成する工程と、例えばプラズマを用いて、金属磁性材料膜の表面を酸化させて、金属磁性材料膜のうち酸化された部分によって酸化物磁性材料膜を形成すると共に金属磁性材料膜のうち酸化されない部分によって磁性膜を形成する工程とを含んでいる。磁性膜621〜624と酸化物磁性材料膜621a,622a,623a,624aは、上記の2つの工程を繰り返すことによって形成される。また、例えば、金属磁性材料膜を構成する金属磁性材料としてCoFeを用いた場合には、磁性膜621〜624はCoFeによって構成され、酸化物磁性材料膜621a,622a,623a,624aはコバルト酸化鉄によって構成される。
本実施の形態に係る磁気ヘッドでは、磁極層16において、上下に隣接する磁性膜の間に酸化物磁性材料膜が挿入されているため、酸化物磁性材料膜の近傍において、酸化物磁性材料膜の面に交差する方向の残留磁化は生成されにくくなる。これにより、本実施の形態によれば、第3の実施の形態と同様に、少なくとも1つの磁性膜が第3の部分を有することによって、記録動作後における磁極層16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できるという効果が顕著に発揮される。
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第5の実施の形態と同様である。
[第8の実施の形態]
次に、本発明の第8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29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29(a)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29(a)は媒体対向面および基板の上面に垂直な断面であって、磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面を示している。図29(b)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29では、磁極層収容層12よりも基板1側の部分と保護層25を省略している。
本実施の形態における磁極層16は、第5の実施の形態と同様に、第1層61と第2層62とを含んでいる。本実施の形態における第2層62は、全体がめっき法によって形成されたものになっている。本実施の形態におけるその他の構成は、第5の実施の形態と同様である。
次に、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。本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法では、磁極層16の第1層61を形成する工程までは、第5の実施の形態と同様である。本実施の形態では、次に、めっき法を用いて、第1層61の上に、後に第2層62となる磁性膜を形成する。この磁性膜は、第1層61によって形成される溝部内を埋め、且つその上面が第1層61の上面よりも上側に配置されるように形成される。
次に、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、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、非磁性金属層13が露出するまで被覆層、磁性膜および第1層61を研磨して、非磁性金属層13、第1層61および磁性膜の上面を平坦化する。その後の工程は、第1の実施の形態において図12を参照して説明した工程以降の工程と同様である。
本実施の形態では、平滑化された第1層61の表面の上に、めっき法を用いて第2層62が形成される。そのため、本実施の形態によれば、結晶の質のよい第2層62を形成することが可能になる。
本実施の形態におけるその他の作用および効果は、第5の実施の形態において第2層62が複数の磁性膜621〜625によって構成されていることによる作用および効果を除いて、第5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、本発明において、磁極層16の上面および下面は平坦であってもよい。
また、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16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。
12…磁極層収容層、15…非磁性層、16…磁極層、30…媒体対向面、161〜165…磁性膜。

Claims (5)

  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、
    非磁性材料よりなり、上面と、この上面で開口し、前記磁極層を収容する溝部とを有する磁極層収容層とを備え、
    前記磁極層は、前記媒体対向面に配置された第1の端部とその反対側の第2の端部とを含み、トラック幅を規定するトラック幅規定部と、前記トラック幅規定部の第2の端部に連結され、前記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する垂直磁気記録用磁気ヘッドであって、
    前記磁極層は、積層された複数の磁性膜を含み、
    前記複数の磁性膜のうちの少なくとも1つの磁性膜は、
    前記トラック幅規定部に含まれ、前記磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面において第1の厚みを有する第1の部分と、
    前記幅広部に含まれ、前記磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面において前記第1の厚みよりも小さい第2の厚みを有する第2の部分と、
    前記第1の部分と第2の部分を連結する第3の部分とを有し、
    前記磁極層のトラック幅方向の中心を通る断面において、前記第3の部分の上面は、前記媒体対向面に垂直な方向に対して傾いていることを特徴とする垂直磁気記録用磁気ヘッド。
  2. 前記磁極層は、前記媒体対向面に配置された端面を有し、この端面の幅は、前記磁極層収容層の上面から離れるに従って小さくな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。
  3. 前記複数の磁性膜のうち、最も上に配置される磁性膜は、他の磁性膜とは異なる飽和磁束密度を有す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. 前記磁極層は、更に、非磁性材料よりなり、上下に隣接する磁性膜の間に挿入された非磁性膜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。
  5. 前記磁極層は、更に、酸化物磁性材料よりなり、上下に隣接する磁性膜の間に挿入された酸化物磁性材料膜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。
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