JP3880780B2 - 薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば浮上式磁気ヘッドなどに使用される記録用の薄膜磁気ヘッドに係り、特に狭トラック化と共に、ライトフリンジングの発生の防止と、磁気飽和の低減を図ることが可能な薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図12は、従来における薄膜磁気ヘッド(インダクティブヘッド)の構造を示す部分正面図、図13は、図12に示す13−13線から切断された薄膜磁気ヘッドを矢印方向から見た部分断面図である。
【0003】
図12及び図13に示す符号1は、パーマロイなどの磁性材料で形成された下部コア層であり、この下部コア層1の上に非磁性材料のギャップ層7が形成されている。
【0004】
図13に示すように、前記ギャップ層7の上にはポリイミドやレジストなどで形成された有機絶縁層4を介してコイル層5が形成されている。
【0005】
また前記コイル層5の上には、ポリイミドやレジストなどの有機絶縁層6が形成され、さらに前記有機絶縁層6の上には、パーマロイなどの磁性材料製の上部コア層3が形成されている。
【0006】
図12に示すように上部コア層3の先端部3aは、ギャップ層7を介して下部コア層1と対向し、前記先端部3aの幅寸法はトラック幅Twに規制されている。また前記上部コア層3の基端部3bは下部コア層1と磁気的に接続された状態になっている。
【0007】
図12および図13に示すインダクティブヘッドでは、コイル層5に記録電流が与えられると、下部コア層1及び上部コア層3に記録磁界が誘導され、前記上部コア層3の先端部3aと下部コア層1間からの洩れ磁界により、ハードディスクなどの記録媒体に磁気信号が記録される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、今後の高記録密度化に伴い、狭トラック化を実現する必要がある。
【0009】
前述したようにトラック幅Twは、上部コア層3の先端部3aの幅寸法により規制され(図12参照)、前記上部コア層3は、いわゆるフレームメッキ法により形成される。
【0010】
フレームメッキ法ではまず上部コア層3が形成されるべき面全面にレジスト層を塗布し、前記レジスト層に上部コア層3のパターンを露光現像により形成する。次に形成された前記パターン内に磁性材料をメッキ形成し前記レジスト層を除去すると図12及び図13に示す形状の上部コア層3が完成する。
【0011】
ところで前記レジスト層の解像度は、露光現像の際に使用される波長に大きく関わり、前記波長を短くすると解像度を高めることができる。
【0012】
しかしながら当然に前記解像度には限界があり、上部コア層3の先端部3aの幅寸法で規制されるべきトラック幅Twを、前記解像度の限界値以下の寸法でパターン形成することはできない。よって図12及び図13に示す構造のインダクティブヘッドでは、今後のさらなる高記録密度化に伴い狭トラック化を実現することは難しい。
【0013】
またトラック幅Twを小さくすることで、前記上部コア層3の先端部3aの体積が小さくなり、高記録周波数化に伴って磁気飽和の問題が顕著に現われ、記録特性の低下を招く。
【0014】
さらに図12及び図13に示すインダクティブヘッドでは、下部コア層1と上部コア層3の先端部3a間で発生する漏れ磁界がトラック幅Tw内に納まらずにトラック幅Twからはみ出てしまう、いわゆるライトフリンジングの問題が発生し易い。
【0015】
前記ライトフリンジングが発生すると、書き込まれた記録媒体でのトラック位置検出を高精度に行うことができず、トラッキングサーボエラーを引き起こし、記録特性を悪化させ易い。
【0016】
前記ライトフリンジングの発生は、図12に示すように下部コア層1の幅がトラック幅Twよりも延出して形成され、この延出した部分の下部コア層1と上部コア層3の先端部3aとの距離が短いことにより起こり易くなっている。
【0017】
ところで特開平10−143817号公報では、上記したライトフリンジングの発生を効果的に防止したインダクティブヘッドの構造が開示されている。
【0018】
しかしながら上記公報に開示された発明では、図12に示すトラック幅Twよりも延出したギャップ層7を削る工程が必要なこと、さらに前記ギャップ層7を削ることにより露出した下部コア層1表面をイオンミリングで削り、下部コア層1と上部コア層3の先端部3aとの距離を離すことができながらもその際に、磁粉が前記先端部3a等の両側端面に付着し、この付着物を取り除く工程が必要になるなど、製造工程を煩雑化させる結果になる。
【0019】
また上記公報に開示された発明では、依然として狭トラック化とともに磁気飽和防止を実現することはできない。
【0020】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、狭トラック化とともに、ライトフリンジングの発生の防止と磁気飽和を効果的に低減することができる薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的としている。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、
(a)下部コア層上にレジスト層を形成し、前記レジスト層に、所定の幅寸法で且つ記録媒体との対向面からハイト方向に向けて所定の長さ寸法の溝を形成する工程と、
(b)前記溝内に、下部磁極層、非磁性のギャップ層ならびに上部磁極層を順に積層したトラック幅規制部を形成し、このとき、前記ギャップ層をNiP、NiPd、NiW、NiMo、Au、Pt、Rh、Pd、Ru、Crの中から1種または2種以上選択して、前記下部磁極層及び前記上部磁極層とともにメッキ形成する工程と、
(c)前記レジスト層を除去する工程と、
(d)イオンミリングにより、前記トラック幅規制部のトラック幅方向の両側面を削って、前記トラック幅規制部の幅寸法をトラック幅に規制する工程と、前記トラック幅規制部の両側に延びる下部コア層の上面に、前記トラック幅規制部から離れるにしたがって前記上部コア層との間隔が徐々に広がる傾斜面を形成する工程とを同時に行い、このとき、前記トラック幅を0.4μm以下に形成する工程と、
(e)前記トラック幅規制部上に、前記トラック幅よりも大きい幅寸法を有する上部コア層を形成する工程と、
を有することを特徴とするものである。
【0022】
上記のように本発明では、下部コア層と上部コア層との間に、トラック幅方向の幅寸法がトラック幅で規制されるトラック幅規制部が形成されている。前記トラック幅規制部内には、前記上部コア層と磁気的に接続された上部磁極層が形成されており、しかも本発明では、前記トラック幅規制部の両側から延びる下部コア層の上面には、前記上部コア層から離れる方向に傾斜する傾斜面が形成されているから、前記上部磁極層と下部コア層との距離は適切に離れ、ライトフリンジングの発生を効果的に防止することが可能になっている。
【0023】
また前記上部磁極層上に形成される上部コア層は、その幅寸法がトラック幅よりも大きい幅で形成されており、前記上部コア層の先端部付近における磁気飽和を適切に低減することができる。
【0024】
さらに本発明では、トラック幅規制部の幅寸法(=トラック幅)を、レジストの露光現像の際に使用される波長の解像度以下の幅で形成することが可能であり、今後の高記録密度化に伴う狭トラック化を実現することができる。
【0025】
また本発明では、前記トラック幅規制部の幅寸法により規制されるトラック幅は0.4μm以下である。この寸法は、レジストの露光現像の際にi線を使用した場合の解像度以下の数値である。またより好ましくは、前記トラック幅は0.2μm以下である。
また本発明では、前記トラック幅規制部の高さ寸法は、2μm以上で3μm以下である。この範囲内であると、下部コア層と上部磁極層との距離は適切に離れ、ライトフリンジングの発生を抑制でき、また上部磁極層の高さ寸法も高くでき、高記録密度化の下においても磁気飽和に達し難くなる。しかも前記高さ寸法内であると、トラック幅規制部を容易に形成しやすいといった利点もある。
【0026】
また本発明では、前記下部コア層の上面に形成された傾斜面のトラック幅方向に対する傾斜角度θ1は、2°以上で10°以下であることが好ましい。この範囲内であると、ライトフリンジングの発生を適切に抑制できる。また下部コア層のシールド機能を十分に保つことができる。
【0036】
また本発明では、前記下部コア層上には、Gd決め絶縁層が設けられており、前記トラック幅規制部は、前記下部コア層上から前記Gd決め絶縁層上にかけて形成されていることが好ましい。
【0051】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明における薄膜磁気ヘッドの構造を示す部分正面図、図2は図1に示す2−2線から切断した薄膜磁気ヘッドを矢印方向から見た部分断面図である。
【0052】
図1に示す薄膜磁気ヘッドは、記録用のインダクティブヘッドであるが、本発明では、このインダクティブヘッドの下に、磁気抵抗効果を利用した再生用ヘッド(MRヘッド)が積層されていてもよい。
【0053】
図1及び図2に示す符号10は、例えばパーマロイなどの磁性材料で形成された下部コア層である。なお、前記下部コア層10の下側に再生用ヘッドが積層される場合、前記下部コア層10とは別個に、磁気抵抗効果素子をノイズから保護するシールド層を設けてもよいし、あるいは、前記シールド層を設けず、前記下部コア層10を、前記再生用ヘッドの上部シールド層として機能させてもよい。
【0054】
図1に示すように、下部コア層10の上には、トラック幅Twで形成されたトラック幅規制部14が形成されている。前記トラック幅Twは、0.4μm以下で形成されることが好ましい。またより好ましくは0.2μm以下である。
【0055】
本発明では、前記トラック幅規制部14の幅寸法、すなわちトラック幅Twを、後述する製造方法によって、レジストを露光現像する際に使用される波長の解像度以下の幅寸法で形成することができる。上記0.4μmという数値は、レジストに露光現像によりパターンを形成する際に、i線を使用した場合の解像度の限界値であり、本発明によれば、i線の解像度以下の寸法にてトラック幅Twを規制することができる。
【0056】
図1および図2に示す実施例では、前記トラック幅規制部14は、下部磁極層11、ギャップ層15、および上部磁極層12の3層膜の積層構造で構成されている。以下、前記磁極層11、12およびギャップ層15について説明する。
【0057】
図1および図2に示すように、前記下部コア層10上には、トラック幅規制部14の最下層となる下部磁極層11がメッキ形成されている。前記下部磁極層11は、下部コア層10と磁気的に接続されており、前記下部磁極層11は、前記下部コア層10と同じ材質でも異なる材質で形成されていてもどちらでもよい。また単層膜でも多層膜で形成されていてもどちらでもよい。
【0058】
また図1及び図2に示すように、前記下部磁極層11上には、非磁性のギャップ層15が積層されている。
【0059】
本発明では、前記ギャップ層15は、非磁性金属材料で形成されて、下部磁極層11上にメッキ形成されることが好ましい。なお本発明では、前記非磁性金属材料として、NiP、NiPd、NiW、NiMo、NiRh、Au、Pt、Rh、Pd、Ru、Crのうち1種または2種以上を選択することが好ましく、前記ギャップ層15は、単層膜で形成されていても多層膜で形成されていてもどちらであってもよい。
【0060】
次に前記ギャップ層15上には、後述する上部コア層16と磁気的に接続する上部磁極層12がメッキ形成されている。なお前記上部磁極層12は、上部コア層16と同じ材質で形成されていてもよいし、異なる材質で形成されていてもよい。また単層膜でも多層膜で形成されていてもどちらでもよい。
【0061】
上記したようにギャップ層15が、非磁性金属材料で形成されていれば、下部磁極層11、ギャップ層15および上部磁極層12を連続してメッキ形成することが可能になる。
【0062】
また上記したように、トラック幅規制部14を構成する下部磁極層11および上部磁極層12は、それぞれの磁極層が磁気的に接続されるコア層と同じ材質でも異なる材質で形成されてもどちらでもよいが、記録密度を向上させるためには、ギャップ層15に対向する下部磁極層11および上部磁極層12は、それぞれの磁極層が磁気的に接続されるコア層の飽和磁束密度よりも高い飽和磁束密度を有していることが好ましい。このように下部磁極層11および上部磁極層12が高い飽和磁束密度を有していることにより、ギャップ近傍に記録磁界を集中させ、記録密度を向上させることが可能になる。
【0063】
また図1に示すように、前記トラック幅規制部14の高さ寸法はH1で形成されている。例えば一例として、下部磁極層11の膜厚は0.4μm程度、ギャップ層15の膜厚は0.2μm程度、上部磁極層12の膜厚は2μm程度である。
【0064】
前記トラック幅規制部14の高さ寸法H1は、2.0μm以上で3.0μm以下で形成されることが好ましい。また前記高さ寸法H1は、2.3μm以上で2.5μm以下で形成されることがより好ましい。
【0065】
前記高さ寸法内であると、下部コア層10と上部磁極層12との距離を適切に離すことができ、ライトフリンジングの発生を抑制できる。また上部磁極層12の高さ寸法を高くでき、前記上部磁極層12の体積を大きくできるから、高記録密度化の下において、磁気飽和を抑制できる。
【0066】
さらに前記トラック幅規制部14は後述するように、レジスト層に溝を形成し、この溝の中に各磁性層の金属材料をメッキすることによって形成されるが、前記トラック幅規制部14を上記の高さ寸法とすれば、前記レジスト層に所定形状及び所定寸法の溝を露光現像によって形成し易く、狭トラック化に対応可能な前記トラック幅規制部14を容易に形成することができる。
【0067】
前記トラック幅規制部14は、図2に示すように、記録媒体との対向面(ABS面)からハイト方向(図示Y方向)に所定の長さ寸法にて形成されており、また前記下部コア層10上には、例えばレジストやポリイミドなどの有機絶縁材料で形成されたGd決め絶縁層17が形成されている。
【0068】
前記Gd決め絶縁層17は、薄膜磁気ヘッドの電気特性に多大な影響を与えるギャップデプス(Gd)を規制するために設けられたものであり、前記ギャップデプスは、前記Gd決め絶縁層17の前端面からABS面までの長さ寸法によって決定される。なお前記Gd決め絶縁層17を設けることにより図2に示すように上部磁極層12のハイト方向(図示Y方向)における長さ寸法を長く形成することでき、前記上部磁極層12の体積を大きくできるから、磁気飽和の発生を防ぎ、記録特性を向上させることができるという利点もある。
【0069】
ただし前記Gd決め絶縁層17を設けるか否かは任意であり、前記Gd決め絶縁層17を設けない場合は、前記トラック幅規制部14のハイト方向への長さ寸法にてギャップデプスが決定される。
【0070】
また図2に示すようにトラック幅規制部14の後端からハイト方向にかけて絶縁層18が形成されている。前記絶縁層18は、例えば無機材料で形成された無機絶縁層であり、前記無機材料には、Al2O3、SiN、SiO2から1種または2種以上が選択されることが好ましい。
【0071】
また図2に示すように、上部磁極層12と、後述する上部コア層16との接合面を基準平面Aとしたときに、前記絶縁層18の上面18aが前記基準平面Aと同一平面上に平坦化されて形成されていることが好ましい。
【0072】
そして本発明では図2に示すように、前記絶縁層18上にコイル層19が螺旋状にパターン形成されている。前記絶縁層18の上面18aは平坦化されているので、コイル層19を形成する際にパターン精度良く形成することができ、よって前記コイル層19の各導体部のピッチ間を狭くして形成することができる。
【0073】
各導体部のピッチ間を狭くできることにより、後述する上部コア層16のハイト方向における長さ寸法を短くでき、下部コア層10を経て形成される磁路長の短磁路化により、記録特性の向上を図ることができる。
【0074】
なお前記コイル層19は、導電性材料層とその上に積層された保護層とで構成されていることが好ましい。この場合、前記導電性材料層は、Cu、Auのうちのいずれか一方または両方の元素を含む単層構造または多層構造の非磁性導電層であり、前記保護層は、Ni、NiP、Pd、Pt、B、Auから選ばれる1種または2種以上の元素を含む単層構造または多層構造の非磁性導電層であることが好ましい。
【0075】
上記保護層は、前記コイル層19がパターン形成された後前記コイル層19上に有機絶縁層20を形成する前に、前記コイル層19が大気中に曝されるときがあり、この際前記コイル層を酸化から防止するために設けられたものである。
【0076】
図2に示すように前記コイル層19上には、レジストやポリイミドなどの有機材料で形成された有機絶縁層20が形成されており、さらに前記有機絶縁層20上には、パーマロイなどの磁性材料で形成された上部コア層16が、フレームメッキ法などで形成されている。
【0077】
図2に示すように前記上部コア層16の先端部16aは、上部磁極層12上に磁気的に接続して形成され、また基端部16bは、下部コア層10上に形成された磁性材料製の持ち上げ層(バックギャップ層)21上に磁気的に接続されて形成される。なお本発明では前記持ち上げ層21が形成されていなくてもかまわない。この場合前記上部コア層16の基端部16bは下部コア層10上に直接接して形成されることになる。
【0078】
図1および図2に示すインダクティブヘッドでは、コイル層19に記録電流が与えられると、下部コア層10及び上部コア層16に記録磁界が誘導され、トラック幅規制部14において、ギャップ層15を介して対向する下部磁極層11及び上部磁極層12間に漏れ磁界が発生し、この漏れ磁界により、ハードディスクなどの記録媒体に磁気信号が記録される。
【0079】
ところで本発明では、今後のさらなる高記録密度化に伴い狭トラック化と共に、ライトフリンジングの発生を適切に防止し、さらに磁気飽和を低減すべく、図1に示す構造のインダクティブヘッドを開発するに至った。
【0080】
図1に示すインダクティブヘッドでは、下部コア層10と上部コア層16との間に、トラック幅方向(図示X方向)の幅寸法がトラック幅Twに規制されたトラック幅規制部14を形成している。
【0081】
上記したようにトラック幅規制部14の幅寸法は、レジストの露光現像の際に使用される波長の解像度以下の幅で形成されるので、適切に狭トラック化を実現することができる。具体的には0.4μm以下の寸法でトラック幅Twを規制することが可能である。またより好ましくは0.2μm以下でトラック幅Twを形成する。
【0082】
また本発明では図1に示すように、上部コア層16のトラック幅方向(図示X方向)における幅寸法はT1で形成され、前記幅寸法T1は、トラック幅Twよりも大きい幅寸法で形成される。このため本発明によれば、前記上部コア層16の先端部16a付近の体積を大きくすることができ、磁気飽和をより適切に低減させることが可能である。
【0083】
さらに本発明では図1に示すように、トラック幅規制部14の両側から延びる下部コア層10の上面には、前記トラック幅規制部14から離れる方向に傾斜する傾斜面10aが形成されている。
【0084】
前記傾斜面10aの形成により、下部コア層10とトラック幅規制部14を構成する上部磁極層12との距離は適切に離れるので、前記上部磁極層12から発生する漏れ磁界が下部コア層10の幅寸法に引きずられて、トラック幅Twからはみ出ることは少なくなり、いわゆるライトフリンジングの発生を抑制することができる。
【0085】
なおトラック幅方向(図示X方向)に平行な平行線と、前記傾斜面10aとの成す傾斜角度θ1は、2°から10°の範囲内が好ましい。
【0086】
前記傾斜面10aの角度θ1が2°よりも小さいと、下部コア層10と上部磁極層12との間で漏れ磁界が発生し易くなり、ライトフリンジングの発生の抑制効果をあまり期待できない。
【0087】
また前記傾斜面10aの角度θ1が10°よりも大きい場合は、ライトフリンジングの抑制効果としては適しているが、前記下部コア層10が、図示しない磁気抵抗効果素子のシールド層としても機能している場合、前記傾斜面10aの角度θ1を10°よりも大きくすると、下部コア層10の特に両側部付近における膜厚が薄くなり、あるいは下部コア層10のトラック幅方向(図示X方向)における幅寸法自体が短くなることにより、下部コア層10の磁気抵抗効果素子に対するシールド層としての機能が低下するといった問題などが発生する。
【0088】
また図1に示すように、下部コア層10の上面からは図示Z方向に延びる***部10cが形成されていてもよく、この場合、前記***部10cの上面とトラック幅規制部14の基端とが接合された状態となる。そして前記***部10cの基端から延びる下部コア層10の上面には、トラック幅規制部14から離れる方向に傾斜する傾斜面10b,10bが形成されていることが好ましい。なお図1に示す***部10cは幅寸法がトラック幅Twの矩形状で形成されているが、その他の形状であっても良い。例えば上面がトラック幅Twで形成され、下部コア層10方向(図示Z方向と逆方向)に向かうに従って幅寸法が徐々に大きくなるように両側端面が傾斜している台形状であってもよい。
【0089】
なお本発明では下部コア層10に傾斜面10a,10bが形成されていなくても良く、下部コア層10の上面がトラック幅方向(図示X方向)と平行に形成されていても良いが、この場合は、傾斜面10a,10bが形成されている場合に比べて、上記したライトフリンジングが発生し易くなるといった問題が発生する。
【0090】
しかしながら下部コア層10の上面がトラック幅方向と平行に形成されていても、本発明によれば、適切に狭トラック化を図ることができ、さらに磁気飽和の発生を効果的に抑制することができるという従来のインダクティブヘッドには無い効果を奏することができる。また下部コア層10に***部10cが形成される場合には、下部コア層10と上部磁極層12との距離を離すことができるので、傾斜面10bが形成されていなくても、有効にライトフリンジングの発生を抑制できる。
【0091】
図3は、本発明の第2実施例の薄膜磁気ヘッドの構造を示す部分正面図である。
【0092】
この実施例では、トラック幅規制部14の膜構成が、図1と異なるのみで他の構成は同一である。
【0093】
図3に示すように、トラック幅規制部14は、ギャップ層15と上部磁極層12の2層で構成されている。
【0094】
図3に示すように、ギャップ層15の基端から延びる下部コア層10の上面にはトラック幅規制部14から離れる方向に傾斜する傾斜面10a,10aが形成されている。これによりライトフリンジングの発生を適正に抑制することができる。
【0095】
また図3に示すように、前記下部コア層10の上面には図示Z方向に延びる***部10cが形成され、前記***部10cの上面とトラック幅規制部14の基端とが接合されていてもよい。そして前記***部10cの基端から延びる下部コア層10の上面には、トラック幅規制部14から離れるに従って傾斜する傾斜面10b,10bが形成されていることが好ましい。これによりライトフリンジングの発生を適性に抑制することができる。
【0096】
図4から図10は、図1及び図2に示す本発明における薄膜磁気ヘッド(インダクティブヘッド)の製造方法を示す工程図である。なお図4から図7の工程では、薄膜磁気ヘッドを部分正面図で、図8から図10の工程では、薄膜磁気ヘッドを部分縦断面図で表している。
【0097】
まず図8以降に図示されているようにGd決め絶縁層17を形成する場合は、予め下部コア層10上に前記Gd決め絶縁層17を形成しておく必要がある。
【0098】
図4では下部コア層10上に、レジスト層30を塗布する。なお前記レジスト層30の膜厚はH2で形成される。
【0099】
次に図4に示すように、前記レジスト層30にトラック幅規制部14を形成するための溝30aを、露光現像によりパターン形成する。図4に示すように溝30aのトラック幅方向(図示X方向)に対する幅をT2で形成し、さらにハイト方向(図示Y方向)に対する長さを所定の寸法で形成する。
【0100】
ここで例えば露光現像の際の波長にi線を使用した場合、前記レジスト層30に形成された溝30aの幅T2を0.4μm程度まで小さく形成できる。しかし前記0.4μmという数値はi線を使用した場合の現像度の限界値であり、これ以上小さい寸法で前記溝30aの幅T2を形成することはできない。
【0101】
解像度を高めるには、露光現像の際に使用される波長をより短いものにすれば良く、i線を使用した場合よりも解像度を高めるにはエキシマレーザなどを使用すれば良い。エキシマレーザを使用した場合は、前記レジスト層30に形成された溝30aの幅T2を0.3μm程度まで小さくすることが可能である。
【0102】
次に図5に示すように、レジスト層30に形成された溝30a内にトラック幅規制部14を形成する。本発明における実施例では図5に示すように前記トラック幅規制部14は、下から下部磁極層11、ギャップ層15及び上部磁極層12の積層構造で構成されている。なお前記下部磁極層11は下部コア層10と磁気的に接続し、電気メッキ法等によりメッキ形成される。また前記上部磁極層12は上部コア層16に磁気的に接続し、電気メッキ法等によりメッキ形成される。
【0103】
本発明では前記ギャップ層15を、磁極層11,12と共にメッキ形成することが好ましい。これにより前記磁極層11,12及びギャップ層15を連続してメッキ形成することができる。
【0104】
なおギャップ層15を形成するメッキ形成可能な非磁性金属材料を、NiP、NiPd、NiW、NiMo、Au、Pt、Rh、Pd、Ru、Crの中から1種または2種以上選択することが好ましい。
【0105】
また本発明でトラック幅規制部14を下部磁極層11、ギャップ層15及び上部磁極層12の3層の積層構造で形成しなくても良く、例えばギャップ層15と上部磁極層12との2層の積層構造で構成してもよい。
【0106】
ところで図5に示すように本発明ではトラック幅規制部14を高さ寸法H3で形成する。この高さ寸法H3は、レジスト層30の膜厚H2と同程度かそれよりも若干小さく形成される。
【0107】
しかも前記高さ寸法H3は、図1に示すトラック幅規制部14の高さH1よりも大きく形成される。すなわち図4の工程で、トラック幅規制部14の高さ寸法H3を規制すべきレジスト層30の高さ寸法H2自体が、予め前記高さ寸法H1よりも高く形成される。
【0108】
また前記高さ寸法H3は、前記トラック幅規制部14の高さH1とさらには図7工程に示すCMP技術による研削工程の際の削り量等を考慮して決定される。
【0109】
前記研削工程では、前記トラック幅規制部14の高さが、1μm程度小さくなる。また図6に示すイオンミリング工程でも、前記トラック幅規制部14の高さは、小さくなる。
【0110】
既に説明したように本発明では、製造後のトラック幅規制部14の高さ寸法H1(図1参照)は、2μm以上で3μm以下で形成されることが好ましく、より好ましくは2.3μm以上で2.5μm以下であったが、前記寸法の高さ寸法H1を確保するには、上記の研削工程、イオンミリング工程を考慮して、図5に示すトラック幅規制部14の高さ寸法H3を、3.5μm以上で5.0μm以下で形成することが好ましい。より好ましくは、4.0μm以上で4.2μm以下である。
【0111】
以上のようにしてレジスト層30の溝30a内にトラック幅規制部14を形成した後、図2に示す持ち上げ層21を形成する。
【0112】
前記持ち上げ層21を下部コア層10上に形成する場合には、図5に示す工程後、レジスト層30を除去した後、再度レジスト層を形成し、持ち上げ層21のパターンを前記レジスト層に形成して、前記パターン内に、磁性材料をメッキ形成することで、前記持ち上げ層21を形成することができる。
【0113】
そして持ち上げ層21形成のためのレジスト層を除去した状態が図6に示されている。
【0114】
図6に示すように、下部コア層10上のABS面付近には、トラック幅規制部14のみが立った状態で形成されており、その周囲には何も形成されていない。
【0115】
本発明では図6に示す状態で、前記トラック幅規制部14のトラック幅方向(図示X方向)における両側端面14a,14aを削り、前記トラック幅規制部14の幅寸法をより小さくしている。
【0116】
本発明では、前記トラック幅規制部14の両側端面14a,14aを削る方法としてイオンミリング法を挙げることができる。
【0117】
前記イオンミリング法では、中性イオン化されたAr(アルゴン)ガスが使用される。図6に示すようにイオンミリングは斜め方向(矢印B、C方向)から行なわれる。
【0118】
矢印B、C方向からイオンが照射されると、物理的作用により前記トラック幅規制部14の両側端面14a,14aが削られていき、前記トラック幅規制部14の幅寸法は徐々に小さくなっていく。
【0119】
上記したように本発明ではトラック幅規制部14を構成するギャップ層15には非磁性金属材料を選択しメッキ形成されることが好ましく、この場合、前記ギャップ層15及び磁極層11,12のミリングレートは3層ともほぼ同じであるから、前記トラック幅規制部14の両側端面14a,14aは適切に同一面状で削られていく。
【0120】
ところで前記トラック幅規制部14の幅寸法はトラック幅Twとして規制されるが、本発明の方法によれば、前記トラック幅Twを、レジストの露光現像の際に使用された波長の現像度の限界値よりも小さい寸法にて形成することができる。
【0121】
すなわち上記したように図4に示す工程では、トラック幅規制部14を形成すべきレジスト層30の部分に溝30aを形成するが、この溝30aの幅寸法T2は、最小でも露光現像の際に使用される波長の現像度の限界値であり、これ以上幅寸法を小さくすることはできない。
【0122】
従って前記レジスト層30の溝30a内に形成されるトラック幅規制部14の幅寸法はT2であるが(図6参照)、本発明では前記トラック幅規制部14の両側端面をイオンミリング等で削ることにより、前記トラック幅規制部14の幅寸法をT2よりも小さくすることができ、換言すれば、前記トラック幅規制部14のトラック幅Twをレジストの露光現像の際に使用される波長の現像度の限界値よりも小さい寸法にて形成することができる(図7参照)。
【0123】
例えば前記レジスト層30の露光現像の際にi線を使用した場合では、レジスト層30に形成されるべき溝30aの幅寸法T2は、最小でも0.4μm程度であるが、本発明では図6に示す工程でトラック幅規制部14の両側端面14a,14aをイオンミリングで削ることで、前記トラック幅規制部14の幅寸法(=トラック幅Tw)を0.4μm以下で形成することが可能である。またイオンミリング時間やイオン照射角度の調整によって、前記トラック幅Twを0.2μm以下で形成することも可能である。
【0124】
図7に示すように、イオンミリングによりトラック幅規制部14の両側端面14a,14aを削り終えると、前記トラック幅規制部14の幅寸法はトラック幅Twとして設定されるが、同時に前記イオンミリングにより前記トラック幅規制部14の両側から延びる下部コア層10の上面も斜めに削り取られ、前記下部コア層10の上面には傾斜面10a,10aが形成される。
【0125】
このように本発明によればイオンミリングにより、トラック幅規制部14の両側端面14a,14aを削って前記トラック幅規制部14の幅寸法をトラック幅Twに規制する工程と、前記下部コア層10の上面に傾斜面10a,10aを形成する工程とを同時に行うことが可能であるが、例えば前記下部コア層10が削られることにより発生する磁粉の再付着を防止し、さらには前記下部コア層10に形成された傾斜面10aの傾斜角度θ1を所定範囲内(上記したように2°から10°の範囲内)に設定するために、前記イオンミリングの際におけるイオン照射の傾斜角度θ2(トラック幅規制部14の高さ方向(図示Z方向)に対する前記イオン照射の傾斜角度)を適切に設定する必要がある。
【0126】
本発明では、前記イオン照射の傾斜角度θ2を45°以上で75°以下の範囲内とすることが好ましい。
【0127】
後述する実験結果によって、前記イオン照射角度θ2を45°以上で75°以下にすると、トラック幅規制部14の両側端面のエッチングレートは正値となり、前記トラック幅規制部14の両側端面を適切に削ることができ、トラック幅Twを0.4μm以下に小さく形成できる。
【0128】
一方、上部磁極層12の上面(すなわちトラック幅規制部14の上面)は、前記イオン照射によって削られるが、前記上部磁極層12の上面に対するエッチングレートは、前記イオン照射角度θ2が約40°〜45°の範囲で最も大きくなり、したがって前記イオン照射角度θ2を45°以上にすれば、前記エッチングレートを小さくでき、前記トラック幅規制部14の高さの極端な減少を抑えることが可能である。
【0129】
また上記のイオン照射角度θ2であると、下部コア層10のトラック幅規制部14との接合部D,Dでのエッチングレートは正値となるので、この接合部Dの部分は適切に削れていき、イオンミリングによる再付着により下部コア層10上面が盛り上がるといった心配がない。
【0130】
また既に説明したように、従来の薄膜磁気ヘッド(図12参照)では、トラック幅Twよりも延出したギャップ層7及びその下に形成された下部コア層10の表面をイオンミリングで削る工程が必要となり、しかも前記イオンミリングによる上部コア層3への再付着物を除去する工程が必要であったが、本発明のトラック幅規制部14は、ギャップ層15を含む3層メッキ構造の***形状であるので、上記のイオンミリング工程は必要無く、そのため前記イオンミリングによる再付着の問題も発生しない。
【0131】
さらに本発明ではイオンミリング工程前のとき(図5のとき)、トラック幅規制部14のトラック幅方向における幅寸法が所定幅よりも多少大きく形成されても、その後のイオンミリング工程で、トラック幅規制部14の両側端面14a,14aの削り量を修正することで、トラック幅Twを所定の寸法範囲内に容易に収めることができる。
【0132】
また本発明では、図4に示す工程のときレジスト層30を形成する前に、下部コア層10上面にトラック幅規制部14の形成のためのメッキ下地層を形成するが、図6の工程では、トラック幅規制部14の下以外の部分に設けられたメッキ下地層がイオンミリングによって適切に除去され、前記メッキ下地層の除去工程を考慮する必要がない。
【0133】
以上のように本発明では、上記のイオン照射角度θ2でイオンミリングを行うと、トラック幅規制部14のトラック幅Twを0.4μm以下、好ましくは0.2μm以下に形成でき、しかも下部コア層10の上面に形成される傾斜面10aの傾斜角度θ1を2°以上で10°以下の範囲内に調整できる。
【0134】
特にイオン照射の傾斜角度θ2を55°から70°の範囲にすることで、後述する実験結果に示すように、トラック幅規制部14の両側端面でのエッチングレート、上部磁極層12の上面でのエッチングレート、及び下部コア層10のトラック幅規制部14との接合部Dでのエッチングレートを適切な範囲内に調整でき、イオンミリングによる再付着の悪影響も無く、前記トラック幅規制部14のトラック幅Twの寸法と下部コア層10上面の傾斜面10aの傾斜角度θ1を上記所定範囲内に容易に収めることが可能である。
【0135】
また本発明では、イオン照射角度θ2を、45°から75°の範囲内にて一定の角度に固定してイオンミリングを行うものであるが、トラック幅Twを所定範囲内に収めるためのエッチングレートの適切な範囲、及び下部コア層10上面に傾斜面10aを形成するためのエッチングレートの適切な範囲は、それぞれ異なるために、例えば、最初にイオン照射角度θ2を60°から75°の範囲内としてトラック幅規制部14の両側端面14a,14aを削り、前記トラック幅Twを小さくした後、イオン照射の角度θ2を45°から60°に変えて、下部コア層10上面に適切な傾斜角度θ1を有する傾斜面10aを形成してもよい。
【0136】
また本発明では、上記のイオン照射角度θ2であれば、下部コア層10のトラック幅規制部14との接合部Dも適切に削れるので、図1及び図3に示すような***部10cを前記下部コア層10に形成することができる。あるいは図6に示すトラック幅規制部14の両側端面14a,14aを削る工程よりも前の段階で、下部コア層10に対してイオン照射角度をほぼ垂直方向(0°から15°程度)にしたイオンミリングを用い、まず下部コア層10の上面のみを削って***部10cを形成し、その後図6、7に示すイオンミリング工程を行っても良い。
【0137】
これにより図1及び図3に示すように下部コア層10に***部10cを形成でき、さらに前記***部10cの基端から延びる下部コア層10の上面に、トラック幅規制部14から離れるに従って、下部コア層10の膜厚が徐々に薄くなるように傾斜する傾斜面10b,10bを形成することができる。
【0138】
次に図8に示すように、下部コア層10上を絶縁層18によって覆う。この場合前記トラック幅規制部14及び持ち上げ層21上もまた前記絶縁層18によって覆われる。
【0139】
なお本発明では前記絶縁層18を無機材料によってスパッタ形成する。前記無機材料には、Al2O3、SiN、SiO2のうちから1種または2種以上を選択することが好ましい。
【0140】
そして図8に示すように、前記絶縁層18の表面をCMP技術などを利用して、トラック幅規制部14の表面が露出するように、D−D線上まで削っていく。これにより図9に示すように、絶縁層18の上面18aは、トラック幅規制部14の表面14bと同一平面上で平坦化されて形成される。なお前記CMPによる研削工程により持ち上げ層21の表面21aも露出する。
【0141】
既に説明したように、この研削工程によってトラック幅規制部14の高さは1μm程度削られる。そしてこの工程後の状態では、前記トラック幅規制部14の高さ寸法H1(図1参照)は、2μm以上で3μm以下の高さ寸法内に収められる。
【0142】
次に図9に示すように前記絶縁層18上にコイル層19を螺旋状にパターン形成する。上記したように絶縁層18の表面18aは平坦化されて形成されているので、前記コイル層19をパターン精度良く形成することができ、よって各導体部のピッチ間を小さくして形成することができる。
【0143】
そして図10に示すように前記コイル層19を、レジストやポリイミドなどの有機絶縁材料で形成された有機絶縁層20によって覆い、さらに前記有機絶縁層20上に上部コア層16を、フレームメッキ法などの既存の方法でパターン形成する。図10に示すように前記上部コア層16は、その先端部16aにてトラック幅規制部14上に接して形成され、また基端部16bにて下部コア層10上に形成された持ち上げ層21上に磁気的に接して形成される。
【0144】
前記上部コア層16の先端部16aのトラック幅方向(図示X方向)における幅寸法は、図1及び図3に示すようにトラック幅Twよりも大きい幅寸法T1で形成される。このようにトラック幅Twよりも大きい幅寸法T1で形成できる理由は、トラック幅Twが、上部コア層16と分離して形成された上部磁極層12の幅寸法によって既に設定されているからである。
【0145】
このように前記上部コア層16の先端部16aの幅寸法をトラック幅Twよりも大きい幅寸法で形成できることにより、従来に比べて(すなわち前記先端部16aの幅寸法をトラック幅Twに規制していた場合に比べて)、パターン精度を向上させて上部コア層16を形成することができ、また前記上部コア層16の先端部16aの幅寸法T1を大きくできることで、前記上部コア層16の体積を大きくできて磁気飽和の発生を適切に抑制することができる。
【0146】
【実施例】
本発明では、図6工程のときに行なわれるイオンミリングにおいて、イオン照射角度と、任意の場所でのエッチングレートとの関係を調べた。
【0147】
実験では、まず図6に示す形状のインダクティブヘッドを形成した。なおこのときのトラック幅規制部14のトラック幅方向(図示X方向)における幅寸法T2は、0.55〜0.6μmの範囲内であった。また前記トラック幅規制部14の高さ寸法H3は、4〜4.2μmの範囲内であった。
【0148】
そしてエッチングレートの測定では、トラック幅規制部14の両側端面でのエッチングレート、上部磁極層12の上面でのエッチングレート、及び下部コア層10のトラック幅規制部14との接合部(図6に示す符号Dの部分)でのエッチングレートを、イオン照射角度θ2(図6を参照)を変化させながら測定した。その実験結果を図11に示す。
【0149】
図11に示すように、イオン照射角度θ2が大きくなると、トラック幅規制部14の両側端面でのエッチングレートEは直線的に大きくなる。
【0150】
ところで図11に示すように、イオン照射角度θ2が0°以上で40°以下程度では、前記エッチングレートEは負の値であることがわかる。これはイオンミリングによる再付着がされていることを意味し、上記の範囲内のイオン照射角度θ2であると、前記トラック幅規制部14の両側端面では、下部コア層10などで削られた磁粉が付着し、前記トラック幅規制部14のトラック幅方向における幅寸法T2は大きくなるといった問題が発生する。
【0151】
すなわちトラック幅規制部14の前記幅寸法T2を小さくして0.4μm以下のトラック幅Twを確保するには、少なくとも前記エッチングレートEは正の値である必要がある。
【0152】
次に上部磁極層12の上面でのエッチングレートGは、イオン照射角度θ2が40°〜45°程度で最も大きくなり、前記イオン照射角度θ2がそれ以上に大きくなると徐々に前記エッチングレートGは小さくなることがわかる。
【0153】
図11に示すように前記エッチングレートGは、どの範囲のイオン照射角度θ2でも正の値である。つまり前記上部磁極層12の上面は、イオンミリングによって削られ、前記上部磁極層12の高さは小さくなる。しかしながら前記上部磁極層12の高さ寸法は、できる限り低減されない方が好ましい。なぜなら前記上部磁極層12の高さ寸法が小さくなると、前記上部磁極層12の体積が小さくなり、高記録密度化の下では磁気飽和に達しやすくなるからである。したがって前記エッチングレートGは正の値であっても、その値はできる限り小さいことが好ましい。
【0154】
次に、下部コア層10の接合部DにおけるエッチングレートFは、イオン照射角度θ2が大きくなることにより、直線的に小さくなり、特にイオン照射角度θ2が約75°以上になると、前記エッチングレートFは負の値になる。負の値になることは、上記したと同様にイオンミリングによる再付着されたことを意味する。
【0155】
前記エッチングレートFは少なくとも負の値でなければ良い。負の値であると、前記下部コア層10の接合部Dでは、トラック幅規制部14などでエッチング除去された磁粉が付着し、前記接合部Dが盛り上がる。そうすると下部コア層10と上部磁極層12との距離は小さくなるから、ライトフリンジングの増大に繋がり好ましくない。
【0156】
以上、上記した観点から本発明では、イオン照射角度θ2を、45°以上で75°以下に設定した。この範囲内であると図11に示すように、トラック幅規制部14の両側端面でのエッチングレートEは正の値でしかもその値は大きくなるから、前記トラック幅規制部14のトラック幅方向における幅寸法T2を小さくでき、本発明ではトラック幅Twを0.2μm以下に小さくできることが確認されている。
【0157】
一方、上記のイオン照射角度θ2であると、上部磁極層12の上面でのエッチングレートGは正の値であるものの、その値は小さくなる傾向にあり、イオンミリングを終えた際の前記トラック幅規制部14の高さ寸法は3.3μm〜3.5μm程度であった。
【0158】
次に、上記のイオン照射角度θ2であると、下部コア層12の接合部DでのエッチングレートFは正の値であり、イオンミリングによる再付着は起らない。したがって前記下部コア層10に図1に示す***部10cを形成することが可能である。
【0159】
また上記のイオン照射角度θ2によって、下部コア層10の上面に形成される傾斜面10aの傾斜角度θ1を、2°以上で10°以下の範囲内に収めることが可能である。
【0160】
また本発明では、イオン照射角度θ2を、55°以上で70°以下にすることがより好ましいとした。この範囲内であると、上部磁極層12上面でのエッチングレートを適切に低減でき、しかもトラック幅規制部14の両側端面でのエッチングレートを正値で且つ大きくできる。また下部コア層10の接合部Dでのエッチングレートを確実に正値にできる。
【0161】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、下部コア層と上部コア層との間に幅寸法がトラック幅Twに規制されたトラック幅規制部を有し、特に本発明における製造方法を用いれば、前記トラック幅規制部の幅寸法(=トラック幅Tw)を、レジストを露光現像する際に使用される波長の解像度以下の寸法で形成することができる。これにより狭トラック化を図ることができる。
【0162】
また本発明では、トラック幅Twに規制されたトラック幅規制部上に、前記トラック幅Twよりも大きい幅寸法を有する上部コア層を形成でき、これにより前記上部コア層の体積を大きくできるから、磁気飽和の発生を効果的に低減することができる。
【0163】
さらに本発明では、トラック幅規制部の両側から延びる下部コア層の上面に、前記トラック幅規制部から離れる方向に向かって傾斜する傾斜面を形成しているので、前記下部コア層と、トラック幅規制部を構成する上部磁極層との距離を適切に離すことができ、ライトフリンジングの発生を適切に防止することができる。
【0164】
以上により本発明によれば、今後のさらなる高記録密度化にも対向可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【0165】
また本発明における製造方法では、レジストを用いてトラック幅規制部を形成した後、前記トラック幅規制部の両側端面をイオンミリングにより削ることによって前記トラック幅規制部の幅寸法を、レジストを露光現像する際に使用される波長の解像度以下の寸法で形成できると同時に、前記イオンミリングを用いれば下部コア層の上面への傾斜面の形成工程をも行うことができる。これにより製造工程を、簡素化することが可能である。
【0166】
また前記イオンミリングの際のイオン照射角度θ2は45°以上で75°以下であることが好ましく、この範囲内であると、イオンミリングによる再付着の問題が起らず、前記ラック幅Twを、0.4μm以下、より好ましくは0.2μm以下にでき、しかも下部コア層10の上面に2°以上で10°以下の傾斜角度θ1を有する傾斜面を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における薄膜磁気ヘッドの構造を示す部分正面図、
【図2】図1に示す2−2線から切断した薄膜磁気ヘッドの部分断面図、
【図3】本発明における他の薄膜磁気ヘッドの構造を示す部分正面図、
【図4】本発明における薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す一工程図、
【図5】図4に示す工程の次に行なわれる一工程図、
【図6】図5に示す工程の次に行なわれる一工程図、
【図7】図6に示す工程の次に行なわれる一工程図、
【図8】図7に示す工程の次に行なわれる一工程図、
【図9】図8に示す工程の次に行なわれる一工程図、
【図10】図9に示す工程の次に行なわれる一工程図、
【図11】図6工程のイオンミリングの際のイオン照射角度θ2と、任意の複数の場所で測定したエッチングレートとの関係を示すグラフ、
【図12】従来における薄膜磁気ヘッドの構造を示す部分正面図、
【図13】図12に示す13−13線から切断した薄膜磁気ヘッドの部分断面図、
【符号の説明】
10 下部コア層
10a、10b 傾斜面
10c ***部
11 下部磁極層
12 上部磁極層
14 トラック幅規制部
15 ギャップ層
16 上部コア層
17 Gd決め絶縁層
18 絶縁層
19 コイル層
20 有機絶縁層
21 持ち上げ層
30 レジスト層
Claims (1)
- (a)下部コア層上にレジスト層を形成し、前記レジスト層に、所定の幅寸法で且つ記録媒体との対向面からハイト方向に向けて所定の長さ寸法の溝を形成する工程と、
(b)前記溝内に、下部磁極層、非磁性のギャップ層ならびに上部磁極層を順に積層したトラック幅規制部を形成し、このとき、前記ギャップ層をNiP、NiPd、NiW、NiMo、Au、Pt、Rh、Pd、Ru、Crの中から1種または2種以上選択して、前記下部磁極層及び前記上部磁極層とともにメッキ形成する工程と、
(c)前記レジスト層を除去する工程と、
(d)イオンミリングにより、前記トラック幅規制部のトラック幅方向の両側面を削って、前記トラック幅規制部の幅寸法をトラック幅に規制する工程と、前記トラック幅規制部の両側に延びる下部コア層の上面に、前記トラック幅規制部から離れるにしたがって前記上部コア層との間隔が徐々に広がる傾斜面を形成する工程とを同時に行い、このとき、前記トラック幅を0.4μm以下に形成する工程と、
(e)前記トラック幅規制部上に、前記トラック幅よりも大きい幅寸法を有する上部コア層を形成する工程と、
を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
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