JP5544156B2 - 2つのサイドシールドを有する垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

2つのサイドシールドを有する垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法 Download PDF

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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の製造方法に関する。
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。垂直磁気記録方式の記録ヘッドには、高記録密度化のために、トラック幅の縮小と、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の向上が求められる。
垂直磁気記録用の磁気ヘッドとしては、例えば、特許文献1に記載されているように、媒体対向面において、磁極層の端面に対して、所定の間隔を開けて記録媒体の進行方向の前側に配置された端面を有するシールドを備えた磁気ヘッドが知られている。磁極層とシールドとの間には、非磁性材料よりなるギャップ層が設けられる。シールドは、磁極層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が記録媒体に達することを阻止する機能を有している。このようなシールドを備えた磁気ヘッドによれば、記録密度のより一層の向上が可能になる。
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。)が発生しやすい。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。
上述のようなスキューに起因した隣接トラック消去を抑制する技術としては、特許文献1に記載されているように、媒体対向面の近傍における磁極層の厚みが媒体対向面に近づくに従って小さくなるように、媒体対向面の近傍において磁極層の上面にテーパー面を形成する技術が有効である。この技術によれば、媒体対向面におけるトラック幅規定部の厚みを小さくすることができることから、スキューに起因した隣接トラック消去を抑制でき、且つ磁極層によって多くの磁束を媒体対向面まで導くことができることから記録特性(オーバーライト特性)の低下を抑制することができる。
また、垂直磁気記録方式の記録ヘッドにおける隣接トラック消去を抑制する技術としては、特許文献2に記載されているように、磁極層のトラック幅方向の両側に2つのサイドシールドを設ける技術も有効である。このような2つのサイドシールドを備えた磁気ヘッドによれば、磁極層の端面より発生されてトラック幅方向に広がる磁束を取り込むことができることから、隣接トラック消去を抑制することができる。
特許文献3には、1つのマスクを用いたエッチングによって、非磁性層に、磁極層を収容する溝部と2つのサイドシールドを収容する2つの溝部とを同時に形成する方法が記載されている。
特開2005−293822号公報 特開2007−207419号公報 特開2007−242210号公報
2つのサイドシールドを備えた磁気ヘッドでは、磁極層の近くに2つのサイドシールドが存在するため、磁極層から2つのサイドシールドへの磁束の漏れが生じやすい。そのため、磁極層と2つのサイドシールドの位置関係や、磁極層と2つのサイドシールドの各々の形状は、記録特性に影響を与える。そのため、所望の記録特性を実現するためには、磁極層と2つのサイドシールドの精度のよい位置合わせと、磁極層と2つのサイドシールドの各々の形状の制御が重要である。
一般的には、磁極層と2つのサイドシールドは、それぞれ別々のマスクを用いてパターニングされる。この場合、磁極層と2つのサイドシールドを精度よく位置合わせすることは難しい。
前述のように、特許文献3には、1つのマスクを用いたエッチングによって、非磁性層に、磁極層を収容する溝部と2つのサイドシールドを収容する2つの溝部とを同時に形成する方法が記載されている。この方法によれば、磁極層と2つのサイドシールドを精度よく位置合わせすることが可能である。しかしながら、この方法では、磁極層を収容する溝部と2つのサイドシールドを収容する2つの溝部とを同時に形成するため、磁極層を収容する溝部の形状と2つのサイドシールドを収容する2つの溝部の形状を互いに独立して制御することは難しい。そのため、この方法では、磁極層の形状と2つのサイドシールドの各々の形状を任意に制御することが難しい。
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、磁極層と2つのサイドシールドの精度のよい位置合わせと、磁極層と2つのサイドシールドの各々の形状の制御とを可能にした垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
本発明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、媒体対向面に配置された端面を有し、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、磁性材料よりなり、媒体対向面において磁極層の端面に対して記録媒体の進行方向の前側に配置された端面を有する上部シールドと、非磁性材料よりなり、媒体対向面に配置された端面を有し、磁極層と上部シールドとの間に配置されたギャップ層と、磁性材料よりなり、それぞれ媒体対向面に配置された端面を有し、磁極層のトラック幅方向の両側に配置された第1および第2のサイドシールドと、非磁性材料よりなる収容層とを備えている。収容層は、磁極層を収容する第1の溝部と、第1のサイドシールドを収容する第2の溝部と、第2のサイドシールドを収容する第3の溝部とを有している。
本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法は、
後に第1ないし第3の溝部が形成されることによって収容層となる非磁性層を形成する工程と、
非磁性層の上に、後に形成される第1ないし第3の溝部の平面形状に対応した形状の第1ないし第3の開口部を有するエッチングマスク層を形成する工程と、
非磁性層が収容層となるように、エッチングマスク層を用いて、エッチングによって非磁性層に第1ないし第3の溝部を形成する工程と、
磁極層を形成する工程と、
第1および第2のサイドシールドを形成する工程と、
ギャップ層を形成する工程と、
上部シールドを形成する工程と、
コイルを形成する工程とを備えている。
第1ないし第3の溝部を形成する工程は、第2および第3の開口部を第1のマスクで覆った状態で、第1の開口部を用いて非磁性層をエッチングして第1の溝部を形成する工程と、第1の開口部を第2のマスクで覆った状態で、第2および第3の開口部を用いて非磁性層をエッチングして第2および第3の溝部を形成する工程とを含んでいる。
垂直磁気記録用磁気ヘッドは、更に、上面を有し、コイル、収容層、磁極層、第1および第2のサイドシールド、ギャップ層および上部シールドが積層される基板を備えていてもよい。この場合、媒体対向面に配置された磁極層の端面のトラック幅方向の幅は、基板の上面に近づくに従って小さくなっていてもよい。また、磁極層は、媒体対向面に配置された第1の端縁とその反対側の第2の端縁とを有する第1の部分と、第1の部分よりも媒体対向面から遠い位置に配置され、第2の端縁において第1の部分に接続された第2の部分とを含む上面を有し、第1の部分における任意の位置の基板の上面からの距離は、前記任意の位置が媒体対向面に近づくに従って小さくなっていてもよい。この場合、磁極層を形成する工程は、第1の溝部を埋めるように、後に磁極層となる磁性層を形成する工程と、磁極層の上面における第1の部分が形成されて磁性層が磁極層となるように、磁性層の一部をエッチングする工程と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の製造方法において、エッチングマスク層を形成する工程は、非磁性層の上に、非磁性金属材料よりなり、後に第1ないし第3の開口部が形成されることによってエッチングマスク層となる非磁性金属層を形成する工程と、非磁性金属層の上に、後に非磁性金属層をエッチングする際に用いられるフォトレジストマスクを形成する工程と、非磁性金属層がエッチングマスク層となるように、フォトレジストマスクを用いて、エッチングによって非磁性金属層に第1ないし第3開口部を形成する工程とを含んでいてもよい。この場合、フォトレジストマスクを形成する工程では、光近接効果補正を伴うフォトリソグラフィによってフォトレジストマスクを形成してもよい。
また、本発明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と第1および第2のサイドシールドを形成する工程は、第1の溝部を形成する工程と第2および第3の溝部を形成する工程の後に行われてもよい。
また、本発明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、第1の溝部を形成する工程の後に行われ、第2および第3の溝部を形成する工程は、磁極層を形成する工程の後に行われ、第1および第2のサイドシールドを形成する工程は、第2および第3の溝部を形成する工程の後に行われ、第2および第3の溝部を形成する工程において、第2のマスクは、第1の開口部と共に磁極層を覆ってもよい。この場合、ギャップ層を形成する工程は、第2および第3の溝部を形成する工程と第1および第2のサイドシールドを形成する工程との間に行われてもよい。更に、第1および第2のサイドシールドと上部シールドは同じ材料よりなり、上部シールドを形成する工程は、第1および第2のサイドシールドを形成する工程と同時に行われてもよい。
本発明の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法では、磁極層と2つのサイドシールドの位置は、エッチングマスク層の第1ないし第3の開口部によって規定される。従って、本発明によれば、磁極層と2つのサイドシールドの精度のよい位置合わせを行うことができる。また、本発明では、第2および第3の開口部を第1のマスクで覆った状態で、第1の開口部を用いて非磁性層をエッチングすることによって、第1の溝部が形成され、第1の開口部を第2のマスクで覆った状態で、第2および第3の開口部を用いて非磁性層をエッチングすることによって、第2および第3の溝部が形成される。そのため、本発明によれば、磁極層と2つのサイドシールドの各々の形状を制御することができ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および2つのサイドシールド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における磁極層および2つのサイドシールドの媒体対向面の近傍の部分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媒体対向面における磁極層および2つのサイドシールドの形状を示す説明図である。 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。 図16に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図17に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図18に示した工程に続く工程を示す説明図である。 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いて用いられるフォトマスクの形状の第1ないし第3の例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の第1の変形例における一工程を示す説明図である。 図21に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図22に示した工程に続く工程を示す説明図である。 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の第2の変形例における一工程を示す説明図である。 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の第3の変形例における一工程を示す説明図である。 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の第4の変形例における一工程を示す説明図である。 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2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2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。 本発明の第3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3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32に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図33に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図34に示した工程に続く工程を示す説明図である。 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。 図37に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図38に示した工程に続く工程を示す説明図である。
[第1の実施の形態]
以下、本発明の第1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ないし図5を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る磁気ヘッドの構成について説明する。本実施の形態に係る磁気ヘッドは、垂直磁気記録用の磁気ヘッドである。図1は本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。なお、図1は媒体対向面および基板の上面に垂直な断面を示している。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磁気ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。図3は本実施の形態における磁極層および2つのサイドシールドを示す平面図である。図4は本実施の形態における磁極層および2つのサイドシールドの媒体対向面の近傍の部分を示す平面図である。図5は本実施の形態に係る磁気ヘッドの媒体対向面における磁極層および2つのサイドシールドの形状を示す説明図である。なお、図5では、磁極層および2つのサイドシールド以外の部分は簡略化して描いている。
図1および図2に示したように、本実施の形態に係る磁気ヘッドは、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。
下部シールド層3から上部シールド層7までの部分は、再生ヘッドを構成する。磁気ヘッドは、更に、非磁性材料よりなり、上部シールド層7の上に配置された非磁性層8と、非磁性層8の上に配置された記録ヘッドとを備えている。非磁性層8は、例えばアルミナによって形成されている。記録ヘッドは、第1のコイル11と、第2のコイル18と、磁極層12と、シールド13と、ギャップ層14とを備えている。
第1のコイル11と第2のコイル18は、いずれも平面渦巻き形状をなしている。また、第1のコイル11と第2のコイル18は、直列または並列に接続されている。図1において、符号11aは、第1のコイル11のうち、第2のコイル18に接続される接続部を示し、符号18aは、第2のコイル18のうち、第1のコイル11に接続される接続部を示している。磁気ヘッドは、更に、それぞれ導電材料よりなり、接続部11aの上に順に積層された接続層51,52,53を備えている。接続部18aは、接続層53の上に配置されている。
第1のコイル11および第2のコイル18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12は、媒体対向面30に配置された端面を有し、コイル11,18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13は、磁極層12に対して記録媒体の進行方向Tの後側に配置された第1の部分13Aと、磁極層12に対して記録媒体の進行方向Tの前側に配置された第2の部分13Bと、磁極層12のトラック幅方向の両側に配置された第1および第2のサイドシールド13C1,13C2とを有している。第1の部分13A、第2の部分13Bおよびサイドシールド13C1,13C2は、いずれも磁性材料によって形成されている。これらの材料としては、例えばCoFeN、CoNiFe、NiFe、CoFeのいずれかを用いることができる。
シールド13の第1の部分13Aは、磁気的に連結された下部シールド層13A1、第2層13A2および第3層13A3を有している。第2層13A2は、非磁性層8の上に配置されている。第2層13A2は、媒体対向面30により近い端面を有し、この端面は媒体対向面30から離れた位置に配置されている。磁気ヘッドは、更に、第2層13A2の周囲において非磁性層8の上に配置された絶縁材料よりなる絶縁層21と、第2層13A2の上面の一部の上に配置された絶縁材料よりなる絶縁層22とを備えている。絶縁層21,22は、例えばアルミナによって形成されている。第1のコイル11は、絶縁層22の上に配置されている。
下部シールド層13A1と第3層13A3は、第2層13A2の上に配置されている。下部シールド層13A1は、媒体対向面30とコイル11との間に配置されている。下部シールド層13A1は、媒体対向面30において磁極層12の端面に対して記録媒体の進行方向Tの後側に配置された端面を有している。第3層13A3は、下部シールド層13A1よりも媒体対向面30から離れた位置に配置されている。コイル11は、第3層13A3を中心として巻回されている。
磁気ヘッドは、更に、コイル11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23と、絶縁層23、下部シールド層13A1および第3層13A3の周囲ならびにコイル11および絶縁層23の上面の上に配置された絶縁層24とを備えている。下部シールド層13A1、第3層13A3および絶縁層24の上面は平坦化されている。絶縁層24には、コイル11の接続部11aの上面を露出させる開口部が形成されている。絶縁層23は、例えばフォトレジストによって形成されている。絶縁層24は、例えばアルミナによって形成されている。コイル11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、下部シールド層13A1および絶縁層24の上面の上に配置された非磁性材料よりなる収容層25を備えている。収容層25は、上面で開口する4つの溝部25a,25b1,25b2,25cを有している。溝部25aは磁極層12を収容する。溝部25b1はサイドシールド13C1を収容する。溝部25b2はサイドシールド13C2を収容する。溝部25cは接続層51を収容する。溝部25a,25b1,25b2は、本発明における第1ないし第3の溝部に対応する。
溝部25aの底部には、第3層13A3の上面を露出させる開口部が形成されている。溝部25b1,25b2は、媒体対向面30の近傍において、溝部25aのトラック幅方向の中心に対して対称な位置に配置されている。溝部25b1,25b2は収容層25を貫通し、溝部25b1,25b2の底部の位置は、下部シールド層13A1の上面の位置と一致している。溝部25cは、溝部25aよりも媒体対向面30から遠い位置に配置されている。溝部25cは収容層25を貫通し、収容層25の下面における溝部25cの縁は、絶縁層24の上面におけるコイル11の接続部11aの上面を露出させる開口部の縁の真上に配置されている。なお、図1および図2に示した例では、溝部25aは収容層25を貫通していないが、溝部25aは収容層25を貫通していてもよい。
収容層25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、非磁性材料よりなり、収容層25の溝部25a,25c内に配置された非磁性層27を備えている。非磁性層27は、溝部25a,25cおよび絶縁層24の開口部の壁面に沿って配置されている。非磁性層27には、第3層13A3およびコイル11の接続部11aの上面を露出させる開口部が形成されている。非磁性層27の材料としては、例えばアルミナが用いられる。
磁気ヘッドは、更に、溝部25a内に配置された非磁性金属層28Aと、溝部25b1内に配置された非磁性金属層28B1と、溝部25b2内に配置された非磁性金属層28B2と、溝部25c内に配置された非磁性金属層28Cとを備えている。非磁性金属層28A,28Cは、非磁性層27の表面に沿って配置されている。非磁性金属層28B1は、溝部25b1の壁面および下部シールド層13A1の上面に沿って配置されている。非磁性金属層28B2は、溝部25b2の壁面および下部シールド層13A1の上面に沿って配置されている。非磁性金属層28Aには、第3層13A3の上面を露出させる開口部が形成されている。非磁性金属層28Cには、コイル11の接続部11aの上面を露出させる開口部が形成されている。非磁性金属層28A,28B1,28B2,28Cは、非磁性金属材料によって形成されている。非磁性金属層28A,28B1,28B2,28Cは、例えば、Ta層とRu層の積層膜で構成されている。
磁極層12は、収容層25の溝部25aの壁面と磁極層12との間に非磁性層27および非磁性金属層28Aが介在するように、溝部25a内に収容されている。磁極層12は、下面と、その反対側の上面とを有している。磁極層12の下面は、第3層13A3の上面に接している。磁極層12は、金属磁性材料によって形成されている。磁極層12の材料としては、例えば、NiFe、CoNiFe、CoFeのいずれかを用いることができる。
磁極層12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12T1と、この第1の部分12T1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12T1に接続された第2の部分12T2とを有している。図1に示したように、第1の部分12T1における任意の位置の基板1の上面からの距離は、この任意の位置が媒体対向面30に近づくに従って小さくなっている。第2の部分12T2は、実質的に媒体対向面30に垂直な方向に延在している。
サイドシールド13C1は、収容層25の溝部25b1の壁面および下部シールド層13A1の上面とサイドシールド13C1との間に非磁性金属層28B1が介在するように、溝部25b1内に収容されている。サイドシールド13C2は、収容層25の溝部25b2の壁面および下部シールド層13A1の上面とサイドシールド13C2との間に非磁性金属層28B2が介在するように、溝部25b2内に収容されている。サイドシールド13C1,13C2は、媒体対向面30の近傍において、磁極層12のトラック幅方向の中心に対して対称な位置に配置されている。サイドシールド13C1,13C2は、それぞれ媒体対向面30に配置された端面を有し、サイドシールド13C1,13C2の端面は、媒体対向面30において磁極層12の端面のトラック幅方向の両側に配置されている。
磁極層12を構成する磁性材料の飽和磁束密度は、サイドシールド13C1,13C2を構成する磁性材料の飽和磁束密度よりも大きいことが好ましい。例えば、磁極層12を構成する磁性材料としては飽和磁束密度が2.4T程度の磁性材料が用いられ、サイドシールド13C1,13C2を構成する磁性材料としては飽和磁束密度が2.2T程度の磁性材料が用いられる。
接続層51は、溝部25c内に収容されている。接続層51は、下面と、その反対側の上面とを有している。接続層51の下面は、コイル11の接続部11aの上面に接している。
磁気ヘッドは、更に、磁極層12の上面のうち第2の部分12T2の一部の上に配置された絶縁材料よりなる絶縁層58と、この絶縁層58の上面の上に配置された非磁性金属材料よりなる非磁性金属層59とを備えている。絶縁層58は、例えばアルミナによって形成されている。非磁性金属層59は、例えばRu、NiCrまたはNiCuによって形成されている。
ギャップ層14は、磁極層12の上面のうちの第1の部分12T1と、絶縁層58および非磁性金属層59を覆うように配置されている。ギャップ層14は、非磁性材料によって形成されている。ギャップ層14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等の非磁性導電材料でもよい。
シールド13の第2の部分13Bは、磁気的に連結された上部シールド層13B1、第2層13B2、第3層13B3、第4層13B4、第5層13B5、第6層13B6および上部ヨーク層13B7を有している。上部シールド層13B1は、サイドシールド13C1,13C2およびギャップ層14の上に配置されている。上部シールド層13B1は、媒体対向面30において磁極層12の端面に対して記録媒体の進行方向Tの前側に配置された端面を有している。媒体対向面30において、上部シールド層13B1の端面の一部は、磁極層12の端面に対して、ギャップ層14の厚みによる所定の間隔を開けて配置されている。ギャップ層14の厚みは、5〜60nmの範囲内であることが好ましく、例えば30〜60nmの範囲内である。磁極層12の端面は、ギャップ層14に隣接する辺を有し、この辺はトラック幅を規定している。上部シールド層13B1は、本発明における上部シールドに対応する。
上部ヨーク層13B7は、媒体対向面30から離れた位置において磁極層12の上面に接している。また、接続層52は接続層51の上に配置されている。
磁気ヘッドは、更に、上部シールド層13B1、上部ヨーク層13B7および接続層52の周囲に配置された非磁性層46を備えている。非磁性層46は、例えば無機絶縁材料によって形成されている。この無機絶縁材料としては、例えばアルミナまたはシリコン酸化物が用いられる。上部シールド層13B1、上部ヨーク層13B7、接続層52および非磁性層46の上面は平坦化されている。
第2層13B2は、上部シールド層13B1の上に配置されている。第2層13B2は、媒体対向面30により近い端面を有し、この端面は媒体対向面30から離れた位置に配置されている。第6層13B6は上部ヨーク層13B7の上に配置されている。接続層53は接続層52の上に配置されている。
磁気ヘッドは、更に、第2層13B2、第6層13B6および接続層53の周囲に配置された非磁性層47を備えている。非磁性層47の一部は、第2層13B2の媒体対向面30により近い端面を覆っている。非磁性層47は、例えば無機絶縁材料によって形成されている。この無機絶縁材料としては、例えばアルミナまたはシリコン酸化物が用いられる。第2層13B2、第6層13B6、接続層53および非磁性層47の上面は平坦化されている。
磁気ヘッドは、更に、非磁性層47の上面の一部の上に配置された絶縁材料よりなる絶縁層17を備えている。絶縁層17は、例えばアルミナによって形成されている。第2のコイル18は、絶縁層17の上に配置されている。
第3層13B3は第2層13B2の上に配置されている。第3層13B3は、媒体対向面30により近い端面を有し、この端面は媒体対向面30から離れた位置に配置されている。第5層13B5は第6層13B6の上に配置されている。第2のコイル18は、第5層13B5を中心として巻回されている。第2のコイル18の接続部18aは、接続層53の上に配置されている。
磁気ヘッドは、更に、コイル18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19と、絶縁層19、第3層13B3および第5層13B5の周囲に配置された絶縁材料よりなる絶縁層41とを備えている。絶縁層19の一部は、第3層13B3の媒体対向面30により近い端面を覆っている。第3層13B3、第5層13B5、コイル18および絶縁層19,41の上面は平坦化されている。磁気ヘッドは、更に、コイル18および絶縁層19を覆うように配置された絶縁層20を備えている。絶縁層19は、例えばフォトレジストによって形成されている。絶縁層20,41は、例えばアルミナによって形成されている。コイル18は、銅等の導電材料によって形成されている。
第4層13B4は、第3層13B3と第5層13B5とを連結するように配置されている。第4層13B4は、媒体対向面30により近い端面を有し、この端面は媒体対向面30から離れた位置に配置されている。
磁気ヘッドは、更に、非磁性材料よりなり、第2の部分13Bを覆うように配置された保護層42を備えている。保護層42は、例えば、アルミナ等の無機絶縁材料によって形成されている。
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、第1のコイル11と、第2のコイル18と、磁極層12と、シールド13と、ギャップ層14とを備えている。
磁極層12は、収容層25の溝部25a内に、非磁性層27および非磁性金属層28Aを介して配置されている。非磁性層27の厚みは、例えば40〜200nmの範囲内である。非磁性金属層28Aの厚みは、例えば10〜50nmの範囲内である。
シールド13は、磁極層12に対して記録媒体の進行方向Tの後側に配置された第1の部分13Aと、磁極層12に対して記録媒体の進行方向Tの前側に配置された第2の部分13Bと、磁極層12のトラック幅方向の両側に配置された第1および第2のサイドシールド13C1,13C2とを有している。第1の部分13Aと第2の部分13Bは、それぞれ、媒体対向面30から離れた位置において磁極層12に接続されている。第1のコイル11の一部は、磁極層12と第1の部分13Aとによって囲まれた空間を通過している。第2のコイル18の一部は、磁極層12と第2の部分13Bとによって囲まれた空間を通過している。
サイドシールド13C1,13C2は、媒体対向面30の近傍において、磁極層12のトラック幅方向の中心に対して対称な位置に配置されている。サイドシールド13C1,13C2は、第2の部分13Bの上部シールド層13B1に接続されている。
第2の部分13Bは、上部シールド層13B1を含んでいる。上部シールド層13B1は、媒体対向面30において磁極層12の端面に対して記録媒体の進行方向Tの前側に配置された端面を有している。媒体対向面30において、上部シールド層13B1の端面の一部は、磁極層12の端面に対して、ギャップ層14の厚みによる所定の間隔を開けて配置されている。磁極層12の端面は、ギャップ層14に隣接する辺を有し、この辺はトラック幅を規定している。
なお、サイドシールド13C1,13C2は、下部シールド層13A1の上面に接していてもよい。この場合には、シールド13の第1の部分13Aと第2の部分13Bは、サイドシールド13C1,13C2を介して磁気的に連結される。
次に、磁極層12とサイドシールド13C1,13C2の形状について詳しく説明する。図3および図4に示したように、磁極層12は、媒体対向面30に配置された端面を有するトラック幅規定部12Aと、このトラック幅規定部12Aよりも媒体対向面30から遠い位置に配置され、トラック幅規定部12Aよりも大きな幅を有する幅広部12Bとを有している。トラック幅規定部12A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12Bの幅は、例えば、トラック幅規定部12Aとの境界位置ではトラック幅規定部12A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12のうち、媒体対向面30に配置された端面から、磁極層12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12Aとする。ここで、図4に示したように、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12Aの長さをネックハイトと呼び、記号NHで表す。ネックハイトNHは、例えば0.05〜0.3μmの範囲内である。
図2に示したように、媒体対向面30に配置された磁極層12の端面は、基板1の上面により近い第1の辺A1と、ギャップ層14に隣接する第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12の端面のトラック幅方向(図2における水平方向)の幅は、基板1の上面に近づく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°の範囲内である。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。
本実施の形態において、スロートハイトは、媒体対向面30から見て磁極層12とシールド13の第2の部分13Bとの間隔が大きくなり始める位置から媒体対向面30までの距離となる。本実施の形態では、スロートハイトは、絶縁層58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。スロートハイトは、例えば0.05〜0.3μmの範囲内である。
図1に示したように、磁極層12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12T1と、この第1の部分12T1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12T1に接続された第2の部分12T2とを含んでいる。第1の部分12T1における任意の位置の基板1の上面からの距離は、この任意の位置が媒体対向面30に近づくに従って小さくなっている。第2の部分12T2は、実質的に媒体対向面30に垂直な方向に延在している。第1の部分12T1が媒体対向面30に垂直な方向に対してなす角度は、例えば10°〜45°の範囲内である。
図5に示したように、媒体対向面30に配置されたサイドシールド13C1の端面は、磁極層12により近い辺B1を有している。また、媒体対向面30に配置されたサイドシールド13C2の端面は、磁極層12により近い辺B2を有している。磁極層12の端面の第3の辺A3とサイドシールド13C1の端面の辺B1との間の距離と、磁極層12の端面の第4の辺A4とサイドシールド13C2の端面の辺B2との間の距離は、基板1の上面に垂直な方向(図5における上下方向)における同じ位置において、互いに等しいことが好ましい。図5に示した例では、辺B1,B2は基板1の上面に垂直になっている。しかし、辺B1,B2は、基板1の上面に垂直な方向に対して傾いていてもよい。
ここで、図5に示したように、第3の辺A3の上端とサイドシールド13C1の端面の辺B1との間の距離(第4の辺A4の上端とサイドシールド13C2の端面の辺B2との間の距離も同じ)をSG1とする。また、第3の辺A3の下端とサイドシールド13C1の端面の辺B1との距離(第4の辺A4の下端とサイドシールド13C2の端面の辺B2との間の距離も同じ)をSG2とする。また、媒体対向面30に配置されたサイドシールド13C1,13C2の端面の基板1の上面に垂直な方向(図5における上下方向)の寸法をSSDとする。また、媒体対向面30に配置された磁極層12の端面の基板1の上面に垂直な方向の寸法をPTとする。また、磁極層12の端面の第1の辺A1と下部シールド層13A1の上面との距離をLGとする。SG1は、例えば0.02〜1.00μmの範囲内である。SG2は、例えば0.02〜1.00μmの範囲内である。SSDは、例えば0.05〜1.50μmの範囲内である。PTは、例えば0.05〜1.50μmの範囲内である。LGは、例えば0〜1.30μmの範囲内である。また、図4に示したように、媒体対向面30に垂直な方向についてのサイドシールド13C1,13C2の最大の長さをSTHとする。STHは、例えば0.05〜1.00μmの範囲内である。
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11,18は、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11によって発生された磁界に対応する磁束は、シールド13の第1の部分13Aと磁極層12を通過する。コイル18によって発生された磁界に対応する磁束は、シールド13の第2の部分13Bと磁極層12を通過する。従って、磁極層12は、コイル11によって発生された磁界に対応する磁束とコイル18によって発生された磁界に対応する磁束とを通過させる。
なお、コイル11,18は、直列に接続されていてもよいし、並列に接続されていてもよい。いずれにしても、磁極層12において、コイル11によって発生された磁界に対応する磁束とコイル18によって発生された磁界に対応する磁束が同じ方向に流れるように、コイル11,18は接続される。
磁極層12は、上述のようにコイル11,18によって発生された磁界に対応する磁束を通過させて、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13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12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、シールド13は、磁極層12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んで、この磁束が記録媒体に達することを阻止する機能を有している。また、シールド13は、磁極層12の端面より発生されて、記録媒体を磁化した磁束を還流させる機能も有している。
シールド13は、磁極層12に対して記録媒体の進行方向Tの後側に配置された第1の部分13Aと、磁極層12に対して記録媒体の進行方向Tの前側に配置された第2の部分13Bと、磁極層12のトラック幅方向の両側に配置された第1および第2のサイドシールド13C1,13C2とを有している。従って、本実施の形態によれば、磁極層12の端面に対して記録媒体の進行方向Tの前側および後側ならびにトラック幅方向の両側において、磁極層12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んで、この磁束が記録媒体に達することを抑制することができる。これにより、本実施の形態によれば、隣接トラック消去の発生を抑制することができると共に、トラック幅方向の広い範囲にわたって、記録または再生の対象となっているトラックに隣接する1以上のトラックに記録された信号が減衰する現象の発生を抑制することができる。また、本実施の形態では、特に、サイドシールド13C1,13C2を備えていることから、サイドシールド13C1,13C2が設けられていない場合に比べて、より確実に隣接トラック消去の発生を抑制することができる。
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12の端面のトラック幅方向の幅は、基板1の上面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隣接トラック消去の発生を抑制することができる。
また、本実施の形態では、磁極層12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12T1と、この第1の部分12T1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12T1に接続された第2の部分12T2とを含んでいる。第1の部分12T1における任意の位置の基板1の上面からの距離は、この任意の位置が媒体対向面30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隣接トラック消去の発生を抑制することができ、且つ磁極層12によって多くの磁束を媒体対向面30まで導くことにより記録特性(オーバーライト特性)を向上させることができる。
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、まず、図1および図2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8を順に形成する。
次に、例えばフレームめっき法によって、非磁性層8の上にシールド13の第1の部分13Aにおける第2層13A2を形成する。次に、積層体の上面全体の上に絶縁層21を形成する。次に、例えば化学機械研磨(以下、CMPと記す。)によって、第2層13A2が露出するまで、絶縁層21を研磨して、第2層13A2および絶縁層21の上面を平坦化する。
次に、第2層13A2および絶縁層21の上面のうち、後にコイル11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、絶縁層22の上にコイル11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13A2の上に下部シールド層13A1および第3層13A3を形成する。なお、下部シールド層13A1および第3層13A3を形成した後に、コイル11を形成してもよい。
次に、コイル11の巻線間および周囲ならびに第3層13A3の周囲に絶縁層23を形成する。次に、積層体の上面全体の上に、絶縁層24を形成する。次に、例えばCMPによって、下部シールド層13A1および第3層13A3が露出するまで絶縁層24を研磨して、下部シールド層13A1、第3層13A3および絶縁層24の上面を平坦化する。
次に、図6ないし図19を参照して、上記の工程の後、磁極層12の形成までの一連の工程について説明する。図6ないし図19は、それぞれ、磁気ヘッドの製造過程における積層体を示している。図6ないし図19において、(a)は、それぞれ、積層体の一部の上面を示している。図6ないし図19において、(b)は、それぞれ、積層体における媒体対向面30が形成される予定の位置における断面を示している。図19(c)は、図19(a)において、19C−19C線で示す位置における積層体の断面を示している。なお、図6(b)では、絶縁層21よりも基板1側の部分を省略している。また、図7ないし図19の(b)および図19(c)では、下部シールド層13A1よりも基板1側の部分を省略している。また、図6ないし図19の(a)および図19(c)において、記号“ABS”は、媒体対向面30が形成される予定の位置を表している。
図6は、下部シールド層13A1、第3層13A3および絶縁層24の上面を平坦化した後の積層体を示している。
図7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、後に溝部25a,25b1,25b2,25cが形成されることにより収容層25となる非磁性層25Pを形成する。非磁性層25Pの厚みは、例えば0.2μm以上である。次に、例えばスパッタ法によって、積層体の上面全体の上に、非磁性金属材料よりなる非磁性金属層31Pを形成する。非磁性金属層31Pは、例えば、Ru層、またはRu層とNiCr層の積層膜によって形成される。非磁性金属層31Pの厚みは、例えば20〜50nmの範囲内である。
図8は、次の工程を示す。この工程では、非磁性金属層31Pの上にフォトレジスト層を形成し、これをフォトリソグラフィによってパターニングして、後に非磁性金属層31Pをエッチングする際に用いられるフォトレジストマスク32を形成する。より詳しく説明すると、この工程では、まず、非磁性金属層31Pの上にフォトレジスト層を形成する。次に、フォトマスクを用いて、フォトレジスト層を選択的に露光する。次に、露光後のフォトレジスト層を現像する。現像後に残ったフォトレジスト層がフォトレジストマスク32となる。
フォトレジストマスク32は、後に形成される溝部25a,25b1,25b2の平面形状(上方から見た形状)に対応した形状の3つの部分を含む開口部32aと、後に形成される溝部25cの平面形状に対応した形状の図示しない開口部とを有している。フォトリソグラフィによってフォトレジスト層をパターニングする際には、フォトレジストマスク32の形状を所望の形状に近づけるため、光近接効果補正(optical proximity correction;以下、OPCと記す。)を用いてもよい。このOPCについては、後で詳しく説明する。
図9は、次の工程を示す。この工程では、まず、フォトレジストマスク32を用いて、エッチング、特にドライエッチング、例えばイオンミリングによって非磁性金属層31Pに、後に形成される溝部25a,25b1,25b2の平面形状に対応した形状の開口部31a,31b1,31b2と、後に形成される溝部25cの平面形状に対応した形状の図示しない開口部とを形成する。エッチング後に残った非磁性金属層31Pは、非磁性金属材料よりなるエッチングマスク層31となる。開口部31a,31b1,31b2は、本発明における第1ないし第3の開口部に対応する。
フォトレジストマスク32を用いてイオンミリングによって非磁性金属層31Pをエッチングしてエッチングマスク層31を形成する場合、以下のような3ステップのエッチングを行ってもよい。最初のステップでは、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なす角度を0°とする。次のステップでは、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なす角度が45°〜75°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する。最後のステップでは、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なす角度を0°とする。最後のステップは、エッチングによって非磁性金属層31Pから分離した物質がフォトレジストマスク32およびエッチングマスク層31の開口部の側壁に付着して形成された付着膜を除去する機能を有する。以上の3ステップのエッチングを行ってエッチングマスク層31を形成することにより、エッチングマスク層31を精度よく形成することが可能になり、特に、エッチングマスク層31のうち、図5に示したSG1を規定する部分の幅を小さくでき、且つこの幅を精度よく規定することが可能になる。
図10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フォトレジスト層を形成し、これをパターニングして、フォトレジストマスク33を形成する。このフォトレジストマスク33は、エッチングマスク層31のうち、開口部31b1,31b2を覆い、開口部31aと溝部25cに対応した図示しない開口部を覆っていない。フォトレジストマスク33は、本発明における第1のマスクに対応する。そこで、以下、フォトレジストマスク33を第1のマスク33とも記す。
図11は、次の工程を示す。この工程では、まず、エッチングマスク層31の開口部31b1,31b2をフォトレジストマスク33で覆った状態で、エッチングマスク層31における開口部31aと溝部25cに対応した図示しない開口部を用いて、ドライエッチング、例えば反応性イオンエッチング(以下、RIEと記す。)によって、非磁性層25Pを選択的にエッチングして、非磁性層25Pに溝部25a,25cを形成する。このとき、磁極層12のトラック幅規定部12Aの両側部に対応する溝部25aの壁面が基板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。非磁性層25PをRIEによってエッチングする際のエッチングガスとしては、ClとBClとを含むガスが用いられる。エッチングガスにおいて、全流量に対するBClの流量の割合は、例えば50%〜90%である。また、非磁性層25PをRIEによってエッチングする際の積層体の温度は、100℃以下であることが好ましい。次に、フォトレジストマスク33を除去する。
図12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、非磁性層27を形成する。非磁性層27は、溝部25a,25c内にも形成される。非磁性層27は、例えば、スパッタ法、化学的気相成長(CVD)法または原子層堆積(ALD)法によって形成される。次に、積層体の上面全体の上にフォトレジスト層を形成し、これをパターニングしてフォトレジストマスク34を形成する。このフォトレジストマスク34は、エッチングマスク層31における開口部31aと溝部25cに対応した図示しない開口部を覆い、開口部31b1,31b2を覆っていない。フォトレジストマスク34は、本発明における第2のマスクに対応する。そこで、以下、フォトレジストマスク34を第2のマスク34とも記す。
図13は、次の工程を示す。この工程では、まず、エッチングマスク層31における開口部31aと溝部25cに対応した図示しない開口部をフォトレジストマスク34で覆った状態で、エッチングマスク層31の開口部31b1,31b2を用いて、ドライエッチング、例えばRIEによって、非磁性層25Pおよび非磁性層27を選択的にエッチングして、非磁性層25Pに溝部25b1,25b2を形成する。これにより、残った非磁性層25Pが収容層25となる。次に、フォトレジストマスク34を除去する。
図14は、次の工程を示す。この工程では、例えばスパッタ法によって、積層体の上面全体の上に非磁性金属膜28を形成する。非磁性金属膜28は、溝部25a,25b1,25b2,25c内にも形成される。非磁性金属膜28は、例えばTa層とRu層の積層膜によって構成される。非磁性金属膜28は、後に磁極層12をめっき法で形成する際に電極およびシード層として用いられる。
図15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フォトレジスト層を形成し、これをパターニングして2つのフォトレジストマスク35a,35bを形成する。フォトレジストマスク35aは溝部25b1を覆い、フォトレジストマスク35bは溝部25b2を覆っている。溝部25a,25cを覆うフォトレジストマスクは存在していない。
図16は、次の工程を示す。この工程では、まず、溝部25aの底部、非磁性層27および非磁性金属膜28を選択的にエッチングして、溝部25aの底部、非磁性層27および非磁性金属膜28に、第3層13A3の上面を露出させる開口部を形成すると共に、絶縁層24、非磁性層27および非磁性金属膜28を選択的にエッチングして、絶縁層24、非磁性層27および非磁性金属膜28に、コイル11の接続部11aの上面を露出させる開口部を形成する。次に、非磁性金属膜28を電極およびシード層として用いて、めっき法によって、後に磁極層12および接続層51となる磁性層12Pを形成する。この磁性層12Pは、溝部25a,25cを埋め、且つその上面が非磁性金属膜28のうちエッチングマスク層31よりも上方に配置された部分の上面よりも上方に配置されるように形成される。次に、フォトレジストマスク35a,35bを除去する。
図17は、次の工程を示す。この工程では、非磁性金属膜28を電極およびシード層として用いて、めっき法によって、後にサイドシールド13C1,13C2となる磁性層13CPを形成する。この磁性層13CPは、溝部25b1,25b2を埋め、且つその上面が非磁性金属膜28のうちエッチングマスク層31よりも上方に配置された部分の上面よりも上方に配置されるように形成される。
図18は、次の工程を示す。この工程では、まず、例えばCMPによって、非磁性金属膜28が露出するまで磁性層12P,13CP等を研磨して、磁性層12P,13CPおよび非磁性金属膜28の上面を平坦化する。次に、例えばイオンミリングによって、磁性層12P,13CP、非磁性金属膜28および非磁性層27の一部をエッチングし、磁性層12P,13CPおよびエッチングマスク層31の上面を平坦化する。これにより、溝部25a,25c内に残った磁性層12Pと、溝部25b1,25b2内に残った磁性層13CPとが互いに分離される。また、非磁性金属膜28のうち、溝部25a内に残った部分が非磁性金属層28Aとなり、溝部25b1内に残った部分が非磁性金属層28B1となり、溝部25b2内に残った部分が非磁性金属層28B2となり、溝部25c内に残った部分が非磁性金属層28Cとなる。
図19は、次の工程を示す。この工程では、まず、磁性層12Pのうち溝部25a内に残った部分の上に、積層されたマスク層58P,59Pを形成する。マスク層58Pは後に絶縁層58となるものであり、マスク層59Pは後に非磁性金属層59となるものである。これらマスク層58P,59Pは、例えば、スパッタ法によって形成された積層膜をエッチングによってパターニングして形成される。マスク層58P,59Pは、磁性層12Pの上面のうち、後に磁極層12の上面の第2の部分12T2となる部分を覆っている。媒体対向面30が形成される予定の位置ABSにより近いマスク層58Pの端縁は、磁極層12の上面の第1の部分12T1と第2の部分12T2の境界の位置を規定する。次に、マスク層58P,59Pを用いて、例えばイオンミリングによって、磁性層12P,13CPおよびエッチングマスク層31の一部をエッチングする。これにより、磁性層12Pのうち溝部25a内に残った部分の上面に第1の部分12T1と第2の部分12T2とが形成されて、磁性層12Pのうち溝部25a内に残った部分が磁極層12となる。また、磁性層12Pのうち溝部25c内に残った部分が接続層51となる。また、磁性層13CPのうち、溝部25b1内に残った部分がサイドシールド13C1となり、溝部25b2内に残った部分がサイドシールド13C2となる。
図19に示した工程の後、磁気ヘッド完成までの工程については、図1および図2を参照して説明する。図19に示した工程の後では、まず、積層体の上面全体の上に、例えばスパッタ法またはCVDによって、ギャップ層14を形成する。次に、例えばイオンミリングによって、磁極層12の上面の一部、サイドシールド13C1,13C2の上面および接続層51の上面が露出するように、ギャップ層14、マスク層58P,59Pを選択的にエッチングする。これにより、マスク層58P,59Pは、それぞれ絶縁層58、非磁性金属層59となる。
次に、例えばフレームめっき法によって、サイドシールド13C1,13C2およびギャップ層14の上に上部シールド層13B1を形成し、磁極層12の上に上部ヨーク層13B7を形成し、接続層51の上に接続層52を形成する。次に、積層体の上面全体の上に非磁性層46を形成する。次に、例えばCMPによって、上部シールド層13B1、上部ヨーク層13B7および接続層52が露出するまで、非磁性層46を研磨して、上部シールド層13B1、上部ヨーク層13B7、接続層52および非磁性層46の上面を平坦化する。
次に、例えばフレームめっき法によって、上部シールド層13B1の上に第2層13B2を形成し、上部ヨーク層13B7の上に第6層13B6を形成し、接続層52の上に接続層53を形成する。次に、積層体の上面全体の上に非磁性層47を形成する。次に、例えばCMPによって、第2層13B2、第6層13B6および接続層53が露出するまで、非磁性層47を研磨して、第2層13B2、第6層13B6、接続層53および非磁性層47の上面を平坦化する。
次に、非磁性層47の上面のうち、コイル18が配置される領域の上に絶縁層17を形成する。次に、例えばフレームめっき法によって、絶縁層17の上にコイル18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13B2の上に第3層13B3を形成し、第6層13B6の上に第5層13B5を形成する。なお、第3層13B3および第5層13B5を形成した後に、コイル18を形成してもよい。
次に、コイル18の巻線間および周囲ならびに第5層13B5の周囲に絶縁層19を形成する。次に、積層体の上面全体の上に、絶縁層41を形成する。次に、例えばCMPによって、第3層13B3、第5層13B5およびコイル18が露出するまで絶縁層41を研磨して、第3層13B3、第5層13B5、コイル18および絶縁層19,41の上面を平坦化する。
次に、例えばスパッタ法によって、積層体の上面全体の上に絶縁層20を形成する。次に、絶縁層20を選択的にエッチングすることによって、絶縁層20に、第3層13B3の上面を露出させる開口部と第5層13B5の上面を露出させる開口部とを形成する。次に、例えばフレームめっき法によって、第2の部分13Bにおける第4層13B4を形成して、シールド13を完成させる。
次に、積層体の上面全体を覆うように保護層42を形成する。次に、保護層42の上に配線や端子等を形成し、スライダ単位で基板を切断し、媒体対向面30の研磨、浮上用レールの作製等を行って、磁気ヘッドが完成する。
以上説明したように、本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法は、後に第1ないし第3の溝部25a,25b1,25b2が形成されることによって収容層25となる非磁性層25Pを形成する工程と、非磁性層25Pの上に、後に形成される第1ないし第3の溝部25a,25b1,25b2の平面形状に対応した形状の第1ないし第3の開口部31a,31b1,31b2を有するエッチングマスク層31を形成する工程と、非磁性層25Pが収容層25となるように、エッチングマスク層31を用いて、エッチングによって非磁性層25Pに第1ないし第3の溝部25a,25b1,25b2を形成する工程と、磁極層12を形成する工程と、第1および第2のサイドシールド13C1,13C2を形成する工程と、ギャップ層14を形成する工程と、上部シールド層13B1を形成する工程と、コイル11,18を形成する工程とを備えている。
第1ないし第3の溝部25a,25b1,25b2を形成する工程は、第2および第3の開口部31b1,31b2を第1のマスク33で覆った状態で、第1の開口部31aを用いて非磁性層25Pをエッチングして第1の溝部25aを形成する工程と、第1の開口部31aを第2のマスク34で覆った状態で、第2および第3の開口部31b1,31b2を用いて非磁性層25Pをエッチングして第2および第3の溝部25b1,25b2を形成する工程とを含んでいる。
また、エッチングマスク層31を形成する工程は、非磁性層25Pの上に、非磁性金属材料よりなり、後に第1ないし第3の開口部31a,31b1,31b2が形成されることによってエッチングマスク層31となる非磁性金属層31Pを形成する工程と、非磁性金属層31Pの上に、後に非磁性金属層31Pをエッチングする際に用いられるフォトレジストマスク32を形成する工程と、非磁性金属層31Pがエッチングマスク層31となるように、フォトレジストマスク32を用いて、エッチングによって非磁性金属層31Pに第1ないし第3の開口部31a,31b1,31b2を形成する工程とを含んでいる。フォトレジストマスク32を形成する工程では、OPCを伴うフォトリソグラフィによってフォトレジストマスク32を形成してもよい。
また、本実施の形態では、磁極層12を形成する工程と第1および第2のサイドシールド13C1,13C2を形成する工程は、第1の溝部25aを形成する工程と第2および第3の溝部25b1,25b2を形成する工程の後に行われる。
本実施の形態では、磁極層12と2つのサイドシールド13C1,13C2の位置は、同時にパターニングされるエッチングマスク層31の第1ないし第3の開口部31a,31b1,31b2によって規定される。従って、本実施の形態によれば、磁極層12と2つのサイドシールド13C1,13C2の精度のよい位置合わせを行うことができる。また、上述のように、磁極層12と2つのサイドシールド13C1,13C2の位置は、エッチングマスク層31の第1ないし第3の開口部31a,31b1,31b2によって規定されるため、第1および第2のマスク33,34には、高い精度は必要ない。
また、本実施の形態では、第2および第3の開口部31b1,31b2を第1のマスク33で覆った状態で、第1の開口部31aを用いて非磁性層25Pをエッチングすることによって、第1の溝部25aが形成され、第1の開口部31aを第2のマスク34で覆った状態で、第2および第3の開口部31b1,31b2を用いて非磁性層25Pをエッチングすることによって、第2および第3の溝部25b1,25b2が形成される。従って、本実施の形態では、第1の溝部25aと、第2および第3の溝部25b1,25b2を、互いに異なる条件のエッチングによって形成することができ、これにより、第1の溝部25aと第2および第3の溝部25b1,25b2の各々の形状を任意に制御することが可能になる。その結果、本実施の形態によれば、所望の記録特性を実現するために、磁極層12と2つのサイドシールド13C1,13C2の各々の形状を任意に制御することが可能になる。例えば、本実施の形態によれば、図5に示したように、媒体対向面30に配置された磁極層12の端面の基板1の上面に垂直な方向の寸法PTと、媒体対向面30に配置されたサイドシールド13C1,13C2の端面の基板1の上面に垂直な方向の寸法SSDとを異ならせることができる。また、本実施の形態によれば、磁極層12の端面における第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と、サイドシールド13C1の端面における辺B1とサイドシールド13C2の端面における辺B2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とを異ならせることができる。
また、本実施の形態では、磁極層12と、2つのサイドシールド13C1,13C2は、互いに異なる工程で形成される。そのため、本実施の形態によれば、磁極層12を構成する磁性材料と、2つのサイドシールド13C1,13C2を構成する磁性材料とを異ならせることができる。磁極層12を構成する磁性材料の飽和磁束密度は、サイドシールド13C1,13C2を構成する磁性材料の飽和磁束密度よりも大きいことが好ましい。
次に、図8に示した工程において、フォトリソグラフィによってフォトレジストマスク32を形成する際に用いられるOPCについて説明する。一般的に、フォトリソグラフィによってフォトレジスト層をパターニングする場合、フォトレジスト層の露光時における下地での光の反射等の影響によって、パターニングされたフォトレジスト層の形状が所望の形状からずれやすい。OPCでは、フォトリソグラフィによってパターニングされるフォトレジスト層の形状が所望の形状に近づくようにフォトマスクのパターンを決定する。
図8に示した工程では、フォトマスクを用いて、フォトレジスト層を選択的に露光し、次に、露光後のフォトレジスト層を現像して、フォトレジストマスク32を形成する。この工程でOPCを用いる場合におけるフォトマスクの形状の第1ないし第3の例を図20に示す。ここでは、フォトレジスト層がポジ型の場合について説明する。
図20(a)に示した第1の例のフォトマスク70は、露光用の光を通過させる透光部71と、露光用の光を遮断する遮光部72〜77を有している。透光部71の形状は、フォトレジスト層のうち現像によって除去される部分の形状に概ね対応し、遮光部72,73の形状は、形成すべきフォトレジストマスク32の形状に概ね対応する。遮光部74〜77は、フォトレジストマスク32の形状が所望の形状に近づくように、フォトレジスト層に照射される露光用の光のパターンを制御するための部分である。
図20(b)に示した第2の例のフォトマスク70は、図20(a)に示した第1の例のフォトマスク70における遮光部76,77の代わりに、遮光部86〜89を有している。第2の例では、遮光部74,75,86〜89が、フォトレジストマスク32の形状が所望の形状に近づくように、フォトレジスト層に照射される露光用の光のパターンを制御するための部分である。
図20(c)に示した第3の例のフォトマスク70では、図20(b)に示した第2の例のフォトマスク70と比較して、遮光部86〜89の形状が異なっている。
OPCを伴うフォトリソグラフィによってフォトレジストマスク32を形成することにより、フォトレジストマスク32の形状を所望の形状に近づけることができ、その結果、磁極層12と2つのサイドシールド13C1,13C2の各々の形状をより精度よく制御することが可能になる。
[変形例]
以下、本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法の第1ないし第4の変形例について、図1ないし図20を参照して説明した磁気ヘッドの製造方法と異なる点のみを説明する。
第1の変形例の磁気ヘッドの製造方法では、図15ないし図17に示した工程の代わりに、図21ないし図23に示した工程が行われる。図21ないし図23は、それぞれ、磁気ヘッドの製造過程における積層体を示している。図21ないし図23において、(a)は、それぞれ、積層体の一部の上面を示している。図21ないし図23において、(b)は、それぞれ、積層体における媒体対向面30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21ないし図23の(b)では、下部シールド層13A1よりも基板1側の部分を省略している。また、図21ないし図23の(a)において、記号“ABS”は、媒体対向面30が形成される予定の位置を表している。
図21に示した工程では、まず、溝部25aの底部、非磁性層27および非磁性金属膜28を選択的にエッチングして、溝部25aの底部、非磁性層27および非磁性金属膜28に、第3層13A3の上面を露出させる開口部を形成すると共に、絶縁層24、非磁性層27および非磁性金属膜28を選択的にエッチングして、絶縁層24、非磁性層27および非磁性金属膜28に、コイル11の接続部11aの上面を露出させる開口部を形成する。次に、積層体の上面全体の上にフォトレジスト層を形成し、これをパターニングして、溝部25aを覆うフォトレジストマスク36と、溝部25cを覆う図示しないフォトレジストマスクを形成する。溝部25b1,25b2を覆うフォトレジストマスクは存在していない。
図22は、次の工程を示す。この工程では、まず、非磁性金属膜28を電極およびシード層として用いて、めっき法によって、後にサイドシールド13C1,13C2となる磁性層13CPを形成する。この磁性層13CPは、溝部25b1,25b2を埋め、且つその上面が非磁性金属膜28のうちエッチングマスク層31よりも上方に配置された部分の上面よりも上方に配置されるように形成される。次に、フォトレジストマスク36を除去する。
図23は、次の工程を示す。この工程では、非磁性金属膜28を電極およびシード層として用いて、めっき法によって、後に磁極層12および接続層51となる磁性層12Pを形成する。この磁性層12Pは、溝部25a,25cを埋め、且つその上面が非磁性金属膜28のうちエッチングマスク層31よりも上方に配置された部分の上面よりも上方に配置されるように形成される。第1の変形例の磁気ヘッドの製造方法では、その後、図18に示した工程が行われる。
次に、図24を参照して、第2の変形例について説明する。図24は、図18(b)に対応した図である。第2の変形例では、溝部25b1,25b2の形状が、図18(b)に示した例と異なっている。第2の変形例では、溝部25b1における溝部25aにより近い壁面と、溝部25b2における溝部25aにより近い壁面は、いずれも、基板1の上面に近づくに従って溝部25aのトラック幅方向の中心から遠ざかるように、基板1の上面に垂直な方向に対して傾いている。
次に、図25を参照して、第3の変形例について説明する。図25は、図18(b)に対応した図である。第3の変形例では、溝部25b1,25b2の形状が、図18(b)に示した例と異なっている。第3の変形例では、溝部25b1,25b2は、収容層25を貫通しておらず、溝部25b1,25b2の底部は、下部シールド層13A1の上面の上方に位置している。
次に、図26を参照して、第4の変形例について説明する。図26は、図19(b)に示した工程に続く工程を示している。第4の変形例では、ギャップ層14は、サイドシールド13C1,13C2の上面全体を覆うように形成され、上部シールド層13B1はギャップ層14の上に配置されている。従って、上部シールド層13B1は、サイドシールド13C1,13C2の上面に接していない。
なお、本実施の形態では、図10ないし図13に示したように、エッチングマスク層31の開口部31b1,31b2を第1のマスク33で覆った状態で非磁性層25Pに溝部25aを形成し、更に非磁性層27を形成した後に、エッチングマスク層31の開口部31aを第2のマスク34で覆った状態で非磁性層25Pに溝部25b1,25b2を形成している。しかし、エッチングマスク層31の開口部31aを第2のマスク34で覆った状態で非磁性層25Pに溝部25b1,25b2を形成した後に、エッチングマスク層31の開口部31b1,31b2を第1のマスク33で覆った状態で非磁性層25Pに溝部25aを形成し、更に非磁性層27を形成してもよい。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。始めに、図27および図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27は本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。なお、図27は媒体対向面および基板の上面に垂直な断面を示している。また、図27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28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。
以下、本実施の形態に係る磁気ヘッドが、第1の実施の形態に係る磁気ヘッドと異なる点について説明する。本実施の形態に係る磁気ヘッドは、第1の実施の形態に係る磁気ヘッドにおける下部シールド層13A1を備えていない。また、本実施の形態では、第2層13A2と絶縁層24が、それぞれ、媒体対向面30に配置された端面を有している。また、絶縁層24は、上面で開口する溝部を有し、磁気ヘッドは、この溝部に収容された非磁性金属材料よりなる非磁性金属層56を備えている。非磁性金属層56は、下面と、その反対側の上面と、媒体対向面30において磁極層12の端面に対して記録媒体の進行方向Tの後側に配置された端面とを有している。非磁性金属層56は、例えば、Ru層、またはRu層とNiCr層の積層膜によって構成されている。
第3層13A、絶縁層24および非磁性金属層56の上面は平坦化されている。収容層25は、絶縁層24および非磁性金属層56の上面の上に配置されている。非磁性金属層28B1は、溝部25b1の壁面および非磁性金属層56の上面に沿って配置されている。非磁性金属層28B2は、溝部25b2の壁面および非磁性金属層56の上面に沿って配置されている。なお、非磁性金属層56は、収容層25に溝部25b1,25b2をエッチングで形成する際にエッチングを停止させるエッチングストッパとして機能する。
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、第3層13A3および絶縁層24の上面を平坦化するまでの工程は、下部シールド層13A1を形成しない点を除いて、第1の実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法と同様である。
次に、図29を参照して、上記の工程の後、非磁性金属層56を形成する工程について説明する。図29は、それぞれ、磁気ヘッドの製造過程における積層体を示している。図29(a)は、積層体の一部の上面を示している。図29(b)は、積層体における媒体対向面30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29(b)では、絶縁層21よりも基板1側の部分を省略している。また、図29(a)において、記号“ABS”は、媒体対向面30が形成される予定の位置を表している。
図29に示した工程では、まず、絶縁層24の上に、例えばフォトレジストよりなるエッチングマスクを形成し、このエッチングマスクを用いて、絶縁層24を選択的にエッチングして、絶縁層24に、非磁性金属層56を収容するための溝部を形成する。次に、エッチングマスクを残したまま、例えばスパッタ法によって、絶縁層24の溝部を埋めるように、非磁性金属層56を形成する。次に、エッチングマスクをリフトオフする。その後、例えばCMPによって、絶縁層24および非磁性金属層56の上面を平坦化してもよい。その後の工程は、第1の実施の形態と同様である。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の実施の形態について説明する。始めに、図30および図31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30は本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。なお、図30は媒体対向面および基板の上面に垂直な断面を示している。また、図30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31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。
以下、本実施の形態に係る磁気ヘッドが第2の実施の形態に係る磁気ヘッドと異なる点について説明する。本実施の形態に係る磁気ヘッドは、第2の実施の形態に係る磁気ヘッドにおける上部シールド層13B1、サイドシールド13C1,13C2、非磁性金属層28B1,28B2,59および絶縁層58を備えていない。代わりに、本実施の形態に係る磁気ヘッドは、シールド層13Dと、エッチングマスク層31とを備えている。
本実施の形態に係る磁気ヘッドでは、磁極層12の上面は、第1および第2の実施の形態における第1および第2の部分12T1,12T2を有していない。従って、本実施の形態における磁極層12の上面は、実質的に媒体対向面30に垂直な方向に延びる平坦な面である。
エッチングマスク層31は、収容層25の上面の上に配置されている。このエッチングマスク層31は、第2の実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法において、非磁性層25Pに溝部25a,25b1,25b2,25cを形成する際に用いられるエッチングマスク層31と同じである。エッチングマスク層31は、例えば、Ru層、またはRu層とNiCr層の積層膜によって構成されている。
本実施の形態では、ギャップ層14は、磁極層12の上面の一部、エッチングマスク層31の上面、エッチングマスク層31の開口部の壁面、溝部25b1,25b2の壁面、および非磁性金属層56の上面に沿って配置されている。
シールド層13Dは、ギャップ層14の上に配置されている。シールド層13Dは、第2の実施の形態における第1および第2のサイドシールド13C1,13C2に対応する第1および第2のサイドシールド13D1,13D2と、第2の実施の形態における上部シールド層13B1に対応する上部シールド13D3とを含んでいる。すなわち、本実施の形態におけるシールド層13Dは、サイドシールド13D1,13D2と上部シールド13D3が同じ材料によりなり、一体化されたものである。サイドシールド13D1,13D2は、溝部25b1,25b2の各壁面および非磁性金属層56の上面とサイドシールド13D1,13D2との間にギャップ層14が介在するように、溝部25b1,25b2内に収容されている。上部シールド13D3は、ギャップ層14のうち、磁極層12の上面の上方に配置された部分の上、およびサイドシールド13D1,13D2の上に配置されている。シールド層13Dは、磁性材料によって形成されている。シールド層13D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。
エッチングマスク層31は、溝部25a,25b1,25b2の平面形状に対応した形状の開口部31a,31b1,31b2と、溝部25cの平面形状に対応した形状の図示しない開口部とを有している。エッチングマスク層31の底面における各開口部の縁は、収容層25の上面における溝部25a,25b1,25b2,25cの縁の真上に配置されている。シールド層13D、上部ヨーク層13B7、接続層52および非磁性層46の上面は平坦化されている。第2層13B2は、シールド層13Dの上に配置されている。
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、非磁性層25Pに溝部25a,25cを形成し、フォトレジストマスク33を除去するまでの工程は、第2の実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法と同様である。
次に、図32ないし図35を参照して、上記の工程の後、シールド層13D、上部ヨーク層13B7および絶縁層46の形成までの一連の工程について説明する。図32ないし図35は、それぞれ、磁気ヘッドの製造過程における積層体を示している。図32ないし図35において、(a)は、積層体の一部の上面を示している。図32ないし図35において、(b)は、積層体における媒体対向面30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32ないし図35の(b)では、非磁性金属層56よりも基板1側の部分を省略している。また、図32ないし図35の(a)において、記号“ABS”は、媒体対向面30が形成される予定の位置を表している。
図32に示した工程では、まず、積層体の上面全体の上に、非磁性層27を形成する。非磁性層27は、溝部25a,25c内にも形成される。非磁性層27は、例えば、スパッタ法、CVD法またはALD法によって形成される。次に、例えばスパッタ法によって、積層体の上面全体の上に非磁性金属膜28を形成する。非磁性金属膜28は、溝部25a,25c内にも形成される。次に、溝部25aの底部、非磁性層27および非磁性金属膜28を選択的にエッチングして、溝部25aの底部、非磁性層27および非磁性金属膜28に、第3層13A3の上面を露出させる開口部を形成すると共に、絶縁層24、非磁性層27および非磁性金属膜28を選択的にエッチングして、絶縁層24、非磁性層27および非磁性金属膜28に、コイル11の接続部11aの上面を露出させる開口部を形成する。次に、非磁性金属膜28を電極およびシード層として用いて、例えばフレームめっき法によって、後に磁極層12および接続層51となる磁性層12Pを形成する。この磁性層12Pは、溝部25a,25cを埋め、且つその上面が非磁性金属層28のうちエッチングマスク層31よりも上方に配置された部分の上面よりも上方に配置されるように形成される。次に、例えばCMPによって、非磁性金属膜28が露出するまで磁性層12Pを研磨する。
図33は、次の工程を示す。この工程では、まず、例えばイオンミリングによって、磁性層12P、非磁性金属膜28および非磁性層27の一部をエッチングし、磁性層12Pおよびエッチングマスク層31の上面を平坦化する。これにより、磁極層12Pのうち、溝部25a内に残った部分が磁極層12となり、溝部25c内に残った部分が接続層51となる。また、非磁性金属膜28のうち、溝部25a内に残った部分が非磁性金属層28Aとなり、溝部25c内に残った部分が非磁性金属層28Cとなる。
次に、積層体の上面全体の上にフォトレジスト層を形成し、これをパターニングしてフォトレジストマスク37を形成する。フォトレジストマスク37は、エッチングマスク層31のうち、開口部31aと溝部25cに対応した図示しない開口部を覆い、開口部31b1,31b2を覆っていない。フォトレジストマスク37は、本発明における第2のマスクに対応する。次に、エッチングマスク層31における開口部31aと溝部25cに対応した図示しない開口部をフォトレジストマスク37で覆った状態で、エッチングマスク層31の開口部31b1,31b2を用いて、ドライエッチング、例えばRIEによって、非磁性層25Pおよび非磁性層27を選択的にエッチングして、非磁性層25Pに溝部25b1,25b2を形成する。これにより、残った非磁性層25Pが収容層25となる。
図34は、次の工程を示す。この工程では、まず、フォトレジストマスク37を除去する。次に、例えばスパッタ法によって、積層体の上面全体の上にギャップ層14を形成する。ギャップ層14は、溝部25b1,25b2内にも形成される。
図35は、次の工程を示す。この工程では、まず、ギャップ層14を選択的にエッチングして、ギャップ層14に磁極層12の上面の一部および接続層51の上面を露出させる開口部を形成する。次に、例えばフレームめっき法によって、シールド層13D、上部ヨーク層13B7および接続層52を形成する。シールド層13Dは、溝部25b1,25b2を埋め、且つその上面がギャップ層14のうちエッチングマスク層31よりも上方に配置された部分の上面よりも上方に配置されるように形成される。上部ヨーク層13B7は、磁極層12の上に形成される。接続層52は、接続層51の上に形成される。次に、積層体の上面全体の上に非磁性層46を形成する。次に、例えばCMPによって、シールド層13D、上部ヨーク層13B7および接続層52が露出するまで、非磁性層46を研磨して、シールド層13D、上部ヨーク層13B7、接続層52および非磁性層46の上面を平坦化する。その後の工程は、第2の実施の形態と同様である。
本実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法では、磁極層12を形成する工程は、第1の溝部25aを形成する工程の後に行われ、第2および第3の溝部25b1,25b2を形成する工程は、磁極層12を形成する工程の後に行われ、第1および第2のサイドシールド13D1,13D2を形成する工程は、第2および第3の溝部25b1,25b2を形成する工程の後に行われる。また、第2および第3の溝部25b1,25b2を形成する工程において、第2のマスクであるフォトレジストマスク37は、第1の開口部31aと共に磁極層12を覆う。
また、本実施の形態では、ギャップ層14を形成する工程は、第2および第3の溝部25b1,25b2を形成する工程と第1および第2のサイドシールド13D1,13D2を形成する工程との間に行われる。
また、本実施の形態では、第1および第2のサイドシールド13D1,13D2と上部シールド13D3は同じ材料よりなり、上部シールド13D3を形成する工程は、第1および第2のサイドシールド13D1,13D2を形成する工程と同時に行われる。
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2の実施の形態において磁極層12の上面が第1および第2の部分12T1,12T2を有していることによる作用および効果を除いて、第2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の実施の形態について説明する。始めに、図36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36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。本実施の形態に係る磁気ヘッドは、第3の実施の形態におけるシールド層13Dの代わりに、サイドシールド13C1,13C2と上部シールド層13B1とを備えている。本実施の形態では、ギャップ層14の材料としては、Ru等の非磁性金属材料が用いられる。
サイドシールド13C1,13C2は、溝部25b1,25b2の各壁面および非磁性金属層56の上面とサイドシールド13C1,13C2との間にギャップ層14が介在するように、溝部25b1,25b2内に収容されている。サイドシールド13C1,13C2は、それぞれ、媒体対向面30に配置された端面を有している。サイドシールド13C1,13C2の材料は、第1の実施の形態と同様である。
上部シールド層13B1は、ギャップ層14のうち、磁極層12の上面の上方に配置された部分の上、およびサイドシールド13C1,13C2の上に配置されている。上部シールド層13B1は、媒体対向面30において磁極層12の端面に対して記録媒体の進行方向Tの前側に配置された端面を有している。媒体対向面30において、上部シールド層13B1の端面の一部は、磁極層12の端面に対して、ギャップ層14の厚みによる所定の間隔を開けて配置されている。上部シールド層13B1の材料は、第1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、非磁性層25Pに溝部25b1,25b2を形成し、フォトレジストマスク37を除去するまでの工程は、第3の実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法と同様である。
次に、図37ないし図39を参照して、上記の工程の後、上部シールド層13B1、上部ヨーク層13B7および絶縁層46の形成までの一連の工程について説明する。図37ないし図39は、それぞれ、磁気ヘッドの製造過程における積層体を示している。図37ないし図39において、(a)は、積層体の一部の上面を示している。図37ないし図39において、(b)は、積層体における媒体対向面30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37ないし図39の(b)では、非磁性金属層56よりも基板1側の部分を省略している。また、図37ないし図39の(a)において、記号“ABS”は、媒体対向面30が形成される予定の位置を表している。
図37に示した工程では、例えばフレームめっき法によって、ギャップ層14を電極およびシード層として用いて、後にサイドシールド13C1,13C2となる磁性層13CPを形成する。この磁性層13CPは、溝部25b1,25b2を埋め、且つその上面がギャップ層14のうちエッチングマスク層31よりも上方に配置された部分の上面よりも上方に配置されるように形成される。
図38は、次の工程を示す。この工程では、例えばCMPによって、ギャップ層14のうちエッチングマスク層31よりも上方に配置された部分の上面が露出するまで磁性層13CP等を研磨して、磁性層13CPおよびギャップ層14の上面を平坦化する。これにより、磁性層13CPのうち、溝部25b1内に残った部分がサイドシールド13C1となり、溝部25b2内に残った部分がサイドシールド13C2となる。この工程において、ギャップ層14は、研磨を停止させる研磨ストッパとして機能する。
図39は、次の工程を示す。この工程では、まず、ギャップ層14を選択的にエッチングして、ギャップ層14に磁極層12の上面の一部および接続層51の上面を露出させる開口部を形成する。次に、例えばフレームめっき法によって、サイドシールド13C1,13C2およびギャップ層14の上に上部シールド層13B1を形成し、磁極層12の上に上部ヨーク層13B7を形成し、接続層51の上に接続層52を形成する。次に、積層体の上面全体の上に非磁性層46を形成する。次に、例えばCMPによって、上部シールド層13B1、上部ヨーク層13B7および接続層52が露出するまで、非磁性層46を研磨して、上部シールド層13B1、上部ヨーク層13B7、接続層52および非磁性層46の上面を平坦化する。その後の工程は、第3の実施の形態と同様である。
本実施の形態では、上部シールド層13B1と、サイドシールド13C1,13C2を、互いに異なる材料によって構成することができる。例えば、上部シールド層13B1を構成する磁性材料として、サイドシールド13C1,13C2を構成する磁性材料よりも飽和磁束密度が大きな磁性材料を用いることができる。
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3の実施の形態と同様である。
なお、本発明は、上記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、第1および第2の実施の形態では、磁極層12の上面が第1の部分12T1と第2の部分12T2とを含んでいるが、磁極層12の上面は、実質的に媒体対向面30に垂直な方向に延びる平坦な面であってもよい。
また、第3ないし第4の実施の形態において、シールド13の第1の部分13Aは、第1の実施の形態における第1の部分13Aと同じ構成であってもよい。
また、第1ないし第4の実施の形態では、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、13…シールド、13A…第1の部分、13B…第2の部分、13B1…上部シールド層、13C1,13C2…サイドシールド、14…ギャップ層、25…収容層、25a,25b1,25b2…溝部。

Claims (9)

  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、
    前記媒体対向面に配置された端面を有し、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、
    磁性材料よりなり、前記媒体対向面において前記磁極層の前記端面に対して記録媒体の進行方向の前側に配置された端面を有する上部シールドと、
    非磁性材料よりなり、前記媒体対向面に配置された端面を有し、前記磁極層と前記上部シールドとの間に配置されたギャップ層と、
    磁性材料よりなり、それぞれ前記媒体対向面に配置された端面を有し、前記磁極層のトラック幅方向の両側に配置された第1および第2のサイドシールドと、
    非磁性材料よりなり、前記磁極層を収容する第1の溝部、前記第1のサイドシールドを収容する第2の溝部、および前記第2のサイドシールドを収容する第3の溝部を有する収容層とを備えた垂直磁気記録用磁気ヘッドを製造する方法であって、
    後に前記第1ないし第3の溝部が形成されることによって前記収容層となる非磁性層を形成する工程と、
    前記非磁性層の上に、後に形成される前記第1ないし第3の溝部の平面形状に対応した形状の第1ないし第3の開口部を有するエッチングマスク層を形成する工程と、
    前記非磁性層が前記収容層となるように、前記エッチングマスク層を用いて、エッチングによって前記非磁性層に前記第1ないし第3の溝部を形成する工程と、
    前記磁極層を形成する工程と、
    前記第1および第2のサイドシールドを形成する工程と、
    前記ギャップ層を形成する工程と、
    前記上部シールドを形成する工程と、
    前記コイルを形成する工程とを備え、
    前記第1ないし第3の溝部を形成する工程は、
    前記第2および第3の開口部を第1のマスクで覆った状態で、前記第1の開口部を用いて前記非磁性層をエッチングして前記第1の溝部を形成する工程と、
    前記第1の開口部を第2のマスクで覆った状態で、前記第2および第3の開口部を用いて前記非磁性層をエッチングして前記第2および第3の溝部を形成する工程とを含み、
    前記第1のマスクは、前記第1の開口部の幅よりも大きい幅を有して前記第1の開口部を露出させる開口部を有することを特徴とする垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  2. 前記垂直磁気記録用磁気ヘッドは、更に、上面を有し、前記コイル、収容層、磁極層、第1および第2のサイドシールド、ギャップ層および上部シールドが積層される基板を備え、
    前記媒体対向面に配置された前記磁極層の端面のトラック幅方向の幅は、前記基板の上面に近づく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の製造方法。
  3. 前記垂直磁気記録用磁気ヘッドは、更に、上面を有し、前記コイル、収容層、磁極層、第1および第2のサイドシールド、ギャップ層および上部シールドが積層される基板を備え、
    前記磁極層は、前記媒体対向面に配置された第1の端縁とその反対側の第2の端縁とを有する第1の部分と、前記第1の部分よりも前記媒体対向面から遠い位置に配置され、前記第2の端縁において前記第1の部分に接続された第2の部分とを含む上面を有し、前記第1の部分における任意の位置の前記基板の上面からの距離は、前記任意の位置が前記媒体対向面に近づくに従って小さくなり、
    前記磁極層を形成する工程は、前記第1の溝部を埋めるように、後に前記磁極層となる磁性層を形成する工程と、前記磁極層の上面における前記第1の部分が形成されて前記磁性層が前記磁極層となるように、前記磁性層の一部をエッチングする工程と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の製造方法。
  4. 前記エッチングマスク層を形成する工程は、
    前記非磁性層の上に、非磁性金属材料よりなり、後に前記第1ないし第3の開口部が形成されることによって前記エッチングマスク層となる非磁性金属層を形成する工程と、
    前記非磁性金属層の上に、後に前記非磁性金属層をエッチングする際に用いられるフォトレジストマスクを形成する工程と、
    前記非磁性金属層が前記エッチングマスク層となるように、前記フォトレジストマスクを用いて、エッチングによって前記非磁性金属層に前記第1ないし第3開口部を形成する工程と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の製造方法。
  5. 前記フォトレジストマスクを形成する工程では、光近接効果補正を伴うフォトリソグラフィによって前記フォトレジストマスクを形成することを特徴とする請求項4記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  6. 前記磁極層を形成する工程と前記第1および第2のサイドシールドを形成する工程は、前記第1の溝部を形成する工程と前記第2および第3の溝部を形成する工程の後に行われ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の製造方法。
  7. 前記磁極層を形成する工程は、前記第1の溝部を形成する工程の後に行われ、
    前記第2および第3の溝部を形成する工程は、前記磁極層を形成する工程の後に行われ、
    前記第1および第2のサイドシールドを形成する工程は、前記第2および第3の溝部を形成する工程の後に行われ、
    前記第2および第3の溝部を形成する工程において、前記第2のマスクは、前記第1の開口部と共に前記磁極層を覆う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の製造方法。
  8. 前記ギャップ層を形成する工程は、前記第2および第3の溝部を形成する工程と前記第1および第2のサイドシールドを形成する工程との間に行われることを特徴とする請求項7記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
  9. 前記第1および第2のサイドシールドと前記上部シールドは同じ材料よりなり、前記上部シールドを形成する工程は、前記第1および第2のサイドシールドを形成する工程と同時に行われることを特徴とする請求項8記載の垂直磁気記録用磁気ヘッドの製造方法。
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