JP2004259366A

JP2004259366A - Manufacturing method of thin film magnetic head

Info

Publication number: JP2004259366A
Application number: JP2003048617A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Yamamoto; 隆洋山本; Atsushi Iijima; 淳飯島
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the precision of the position of and the surface precision of a surface facing a medium and to prevent deficiencies from occurring when the surface facing the medium is formed by polishing processing. <P>SOLUTION: The manufacturing method of a thin film magnetic head is provided with a process for forming materials for a head, an etching process, and a head forming process. In the process for forming materials for the head, the materials for the head are formed on a substrate by forming a plurality of thin film magnetic head elements 20 arranged in a plurality of columns. In the etching process, a wall face 17a which is arranged between at least the thin film magnetic head elements 20 and a recording medium out of the surfaces facing the medium is formed every part to become each thin film magnetic head by etching part of the materials for the head by using a convergent ion beam. In the head forming process, a plurality of thin film magnetic heads are formed by severing the material for the head and separating parts to become the plurality of thin film magnetic heads. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体に対向する媒体対向面と、この媒体対向面の近傍に配置された薄膜磁気ヘッド素子とを有する薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置等に用いられる浮上型薄膜磁気ヘッドは、一般的に、空気流出側の端部近傍に薄膜磁気ヘッド素子が形成されたスライダの形態をなしている。スライダは、一般的に、表面が媒体対向面となるレール部を有すると共に、空気流入側の端部近傍にテーパ部またはステップ部を有し、テーパ部またはステップ部より流入する空気流によってレール部が磁気ディスク等の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。
【０００３】
また、薄膜磁気ヘッド素子としては、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、読み出し用の磁気抵抗（以下、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）と記す。）素子を有する再生ヘッドとを積層した構造の複合型の薄膜磁気ヘッド素子が広く用いられている。
【０００４】
例えば特許文献１に示されるように、一般に、スライダは以下のようにして製造される。まず、それぞれ薄膜磁気ヘッド素子を含むスライダとなる部分（以下、スライダ部分と記す。）が複数列に配列されたウェハを一方向に切断して、スライダ部分が一列に配列された棒状のスライダ用素材を形成する。次に、このスライダ用素材における媒体対向面となる面に対して、後述するスロートハイトおよびＭＲハイトの値が所定の範囲内に収まるように研磨加工を施して、媒体対向面を形成する。その後、スライダ用素材を切断して各スライダに分離する。
【０００５】
特許文献１に記載された薄膜磁気ヘッドの製造方法では、研磨後の媒体対向面を部分的にエッチングして、媒体対向面にレール部を形成するようになっている。
【０００６】
ところで、一般に、薄膜磁気ヘッドの出力特性を安定化させるためには、薄膜磁気ヘッドの磁極部分と記録媒体の表面との距離を、極小さな一定の値に保つことが重要である。そのためには、薄膜磁気ヘッドの媒体対向面の平面度を所定の範囲内に精度よく収め、浮上量の安定化を図ると共に、薄膜磁気ヘッドのスロートハイトおよびＭＲハイトの値を所定の範囲内に収めることが、薄膜磁気ヘッドの加工における重要な要件となっている。そのため、媒体対向面の位置の精度および面の精度を十分に高めることが重要である。なお、スロートハイトとは、誘導型電磁変換素子において、記録ギャップ層を介して対向する２つの磁極部分の媒体対向面側の端部から、２つの磁極部分の距離が広がり始める位置までの長さ（高さ）を言う。また、ＭＲハイトとは、ＭＲ素子における媒体対向面側の端部から反対側の端部までの長さ（高さ）を言う。
【０００７】
薄膜磁気ヘッドのスロートハイトおよびＭＲハイトの値を所定の範囲内の値となるように研磨加工によって媒体対向面を形成する方法は種々あるが、高精度で行なうことができ、且つ一般的に行われている方法は、以下のような方法である。すなわち、この方法は、後述する加工用治具と、この治具に適度な荷重を加え、治具に接着されたスライダ用素材を変形させながら、自動的に研磨を行う機能を持った研磨装置とを使用する方法である。上記治具は、外力が加えられることによってたわむ細長い梁構造の保持部を備えている。この保持部には、スライダ用素材における研磨しようとする面が表側となるように、スライダ用素材が接着剤等によって固定される。
【０００８】
また、この方法では、ウェハに予め、研磨加工時における加工量を検出するための複数の加工量検出素子を形成しておく。そして、研磨工程では、加工量検出素子の出力信号を監視し、その出力信号に応じて、加工用治具に加える荷重を変えながら、全ての薄膜磁気ヘッド素子についてスロートハイトおよびＭＲハイトが所定の範囲内の値となるように、スライダ用素材を研磨して媒体対向面を形成する。加工量検出素子としては、例えば、その寸法に応じて抵抗値が変化する抵抗素子が用いられる。また、ヘッド素子自体を加工量検出素子として用いることもある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１１３４３７号公報（第５−６頁、図１−３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、スライダ用素材に対して機械的な研磨加工を施すことによって媒体対向面を形成する。そのため、この方法では、媒体対向面の位置の精度および面の精度を高めることが難しいという問題点がある。
【００１１】
また、従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、加工用治具に荷重を加えてスライダ用素材を変形させながら、スライダ用素材の研磨加工を行って、媒体対向面を形成する。そのため、この方法では、ＭＲ素子に接続された電極層が塑性変形を起こしてスミアを生じたり、媒体対向面近傍に加工変質層が形成されたり、媒体対向面に砥粒によってスクラッチ等の欠陥が生じたりするといった問題点があった。スミアが生じると電極層と磁極層等が短絡し、再生ヘッドの特性が劣化するおそれがある。また、加工変質層が形成されると、再生ヘッドの特性が劣化する。また、従来の方法では、スライダ用素材に加えられる荷重がスライダ用素材における場所によって異なるため、加工変質層の厚みも、スライダ用素材における場所によって異なる。その結果、１つのスライダ用素材より形成される複数の薄膜磁気ヘッド間で、再生ヘッドの特性がばらつく。
【００１２】
また、加工変質層を除去するために、上述のようなスライダ用素材の研磨加工の後に、スライダ用素材に荷重を加えない状態でスライダ用素材をわずかに研磨することも考えられる。しかしながら、この方法によっても、加工変質層の厚みがスライダ用素材における場所によって異なる場合には、場所によっては加工変質層が残り、その結果、１つのスライダ用素材より形成される複数の薄膜磁気ヘッド間で、再生ヘッドの特性がばらつくことになる。
【００１３】
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、媒体対向面の位置の精度および面の精度を向上させることができ、且つ研磨加工によって媒体対向面を形成する場合における不具合の発生のない薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１４】
【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、記録媒体に対向する媒体対向面と、媒体対向面の近傍に配置された薄膜磁気ヘッド素子とを有する薄膜磁気ヘッドを製造する方法であって、
それぞれ薄膜磁気ヘッド素子を含み、複数列に配列された複数の薄膜磁気ヘッドとなる部分を有するヘッド用素材を形成する工程と、
ヘッド用素材の一部をドライエッチングによってエッチングすることによって、各薄膜磁気ヘッドとなる部分毎に、媒体対向面のうち、少なくとも薄膜磁気ヘッド素子と記録媒体との間に配置される部分を形成するエッチング工程と、
エッチング工程の後に、ヘッド用素材を切断して複数の薄膜磁気ヘッドとなる部分を分離することによって、複数の薄膜磁気ヘッドを形成する工程とを備えている。
【００１５】
本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、エッチング工程は、媒体対向面のうち、薄膜磁気ヘッド素子と記録媒体との間に配置される一部を形成し、複数の薄膜磁気ヘッドを形成する工程は、薄膜磁気ヘッドとなる部分に形成された切断面を研磨することによって、媒体対向面の他の部分を形成する工程を含んでいてもよい。
【００１６】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、エッチング工程は、集束イオンビームを用いて、ヘッド用素材の一部をエッチングするようにしてもよい。この場合、エッチング工程は、エッチングする位置を観察しながらエッチングを行うようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、ヘッド用素材を形成する工程は、エッチングする位置を決めるための指標をヘッド用素材に形成するようにしてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、記録媒体に対向する媒体対向面としてのエアベアリング面と、このエアベアリング面の近傍に配置された薄膜磁気ヘッド素子とを有する薄膜磁気ヘッドを製造する方法である。本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、ヘッド用素材形成工程と、エッチング工程と、ヘッド形成工程とを備えている。ヘッド用素材形成工程は、基板（ウェハ）上に、複数列に配列された複数の薄膜磁気ヘッド素子を形成して、ヘッド用素材を形成する。ヘッド用素材は、それぞれ薄膜磁気ヘッド素子を含み、複数列に配列された複数の薄膜磁気ヘッドとなる部分を有している。エッチング工程は、ヘッド用素材の一部をドライエッチングによってエッチングすることによって、各薄膜磁気ヘッドとなる部分毎に、エアベアリング面のうち、少なくとも薄膜磁気ヘッド素子と記録媒体との間に配置される部分を形成する。ヘッド形成工程は、エッチング工程の後に、ヘッド用素材を切断して複数の薄膜磁気ヘッドとなる部分を分離することによって、複数の薄膜磁気ヘッドを形成する。
【００１９】
本実施の形態では、特に、エッチング工程では、エアベアリング面のうち、薄膜磁気ヘッド素子と記録媒体との間に配置される一部を形成する。そして、ヘッド形成工程において、薄膜磁気ヘッドとなる部分に形成された切断面を研磨することによって、エアベアリング面の他の部分を形成する。
【００２０】
次に、図１ないし図３を参照して、ヘッド用素材形成工程について説明する。図１は薄膜磁気ヘッド素子を示す断面図である。図１において、（ａ）はエアベアリング面および基板の上面に垂直な断面を示し、（ｂ）は磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示している。図２はヘッド用素材の平面図である。図３はヘッド用素材の一部を拡大して示す平面図である。
【００２１】
ヘッド用素材形成工程では、まず、図１に示したように、アルティック（Ａｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１の上に、スパッタ法等によって、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）等の絶縁材料よりなる絶縁層２を、例えば０．５〜２０μｍの厚みに形成する。次に、絶縁層２の上に、磁性材料よりなる再生ヘッド用の下部シールド層３を、例えば０．１〜５μｍの厚みに形成する。下部シールド層３に用いる磁性材料は、ＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等である。下部シールド層３は、スパッタ法またはめっき法等によって形成される。
【００２２】
次に、下部シールド層３の上に、スパッタ法等によって、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の絶縁材料よりなる下部シールドギャップ膜４を、例えば１０〜２００ｎｍの厚みに形成する。次に、下部シールドギャップ膜４の上に、スパッタ法等によって、再生用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と記す。）５を、例えば数十ｎｍの厚みに形成する。ＭＲ素子５には、ＡＭＲ素子、ＧＭＲ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。
【００２３】
次に、下部シールドギャップ膜４の上に、スパッタ法等によって、ＭＲ素子５に電気的に接続される一対の電極層６を、数十ｎｍの厚みに形成する。次に、下部シールドギャップ膜４およびＭＲ素子５の上に、スパッタ法等によって、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の絶縁材料よりなる上部シールドギャップ膜７を、例えば１０〜２００ｎｍの厚みに形成する。
【００２４】
なお、上記の再生ヘッドを構成する各層は、レジストパターンを用いた一般的なエッチング方法やリフトオフ法やこれらを併用した方法によってパターニングされる。
【００２５】
次に、上部シールドギャップ膜７の上に、磁性材料からなり、再生ヘッドの上部シールド層を兼ねた、記録ヘッドの下部磁極層８を、例えば０．５〜４．０μｍの厚みに形成する。なお、下部磁極層８に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。下部磁極層８は、スパッタ法またはめっき法等によって形成される。なお、上部シールド層を兼ねた下部磁極層８の代わりに、非磁性層によって分離された上部シールド層と下部磁極層とを設けてもよい。
【００２６】
次に、下部磁極層８の上に、スパッタ法等によって、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の絶縁材料よりなる記録ギャップ層９を、例えば１０〜５００ｎｍの厚みに形成する。次に、磁路形成のために、後述する薄膜コイルの中心部分において、記録ギャップ層９を部分的にエッチングしてコンタクトホール９ａを形成する。
【００２７】
次に、記録ギャップ層９の上において、薄膜コイルを形成する部分に、例えば熱硬化させたフォトレジストよりなる絶縁層１０を形成する。次に、絶縁層１０の上に、フレームめっき法等によって、Ｃｕ等の導電性材料よりなる薄膜コイルの第１層部分１１を形成する。次に、絶縁層１０および薄膜コイルの第１層部分１１を覆うように、例えば熱硬化させたフォトレジストよりなる絶縁層１２を形成する。次に、絶縁層１２の上に、フレームめっき法等によって、Ｃｕ等の導電性材料よりなる薄膜コイルの第２層部分１３を形成する。次に、絶縁層１２および薄膜コイルの第２層部分１３を覆うように、例えば熱硬化させたフォトレジストよりなる絶縁層１４を形成する。薄膜コイルの第１層部分１１と第２層部分１３は、互いに接続され、コンタクトホール９ａの回りに巻回される。第１層部分１１と第２層部分１３を合わせた部分の厚みは例えば２〜５μｍとし、絶縁層１０，１２，１４を合わせた部分の厚みは例えば３〜２０μｍとする。
【００２８】
次に、記録ギャップ層９の上から絶縁層１２，１４の上を経て、コンタクトホール９ａにかけて、磁性材料からなる記録ヘッド用の上部磁極層１５を、例えば３〜５μｍの厚みに形成する。なお、上部磁極層１５に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。
【００２９】
上部磁極層１５の磁極部分１５ａは、記録トラック幅に等しい幅を有している。下部磁極層８のうち、記録ギャップ層９を介して磁極部分１５ａに対向する部分が、下部磁極層８の磁極部分である。また、下部磁極層８と上部磁極層１５は、磁極部分の反対側でコンタクトホール９ａを介して互いに磁気的に連結されている。
【００３０】
次に、上部磁極層１５の磁極部分１５ａをマスクとして、ドライエッチングにより、記録ギャップ層９を選択的にエッチングする。このときのドライエッチングには、例えば、ＢＣｌ_３，Ｃｌ_２等の塩素系ガスや、ＣＦ_４，ＳＦ_６等のフッ素系ガス等のガスを用いた反応性イオンエッチング（以下、ＲＩＥと記す。）が用いられる。次に、例えばアルゴンイオンミリングによって、下部磁極層８を選択的に例えば０．３〜０．６μｍ程度エッチングして、図１（ｂ）に示したようなトリム構造とする。このトリム構造によれば、狭トラックの書き込み時に発生する磁束の広がりによる実効的なトラック幅の増加を防止することができる。
【００３１】
次に、スパッタ法等によって、全体に、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の絶縁材料よりなる保護層１６を、例えば１〜５０μｍの厚みに形成し、その表面を平坦化して、その上に、図示しない電極用パッドを形成する。
【００３２】
このようにして、薄膜磁気ヘッド素子２０が形成される。薄膜磁気ヘッド素子２０は、再生ヘッドと記録ヘッド（誘導型電磁変換素子）とを有している。再生ヘッドは、後に形成されるエアベアリング面となる位置の近傍に配置されたＭＲ素子５と、エアベアリング面側の一部が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（下部磁極層８）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と上部シールド層との間に配置された上部シールドギャップ膜７とを有している。
【００３３】
記録ヘッドは、エアベアリング面側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層８および上部磁極層１５と、下部磁極層８の磁極部分と上部磁極層１５の磁極部分１５ａとの間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層８と上部磁極層１５との間に、これらに対して絶縁された状態で設けられた薄膜コイル（１１，１３）とを備えている。
【００３４】
ヘッド用素材形成工程では、基板１上に上記薄膜磁気ヘッド素子２０を複数列に配列して、図２に示したヘッド用素材５０を形成する。このヘッド用素材５０は、それぞれ薄膜磁気ヘッド素子２０を含み、複数列に配列された複数の薄膜磁気ヘッドとなる部分（以下、ヘッド部分と言う。）５１を有している。
【００３５】
本実施の形態では、図２に示したヘッド用素材５０を、隣接する列間および各列において隣接するヘッド部分５１間で切断することによって、複数の薄膜磁気ヘッドが形成される。図２において、符号５３は、隣接する列間の切断位置となる列間切断予定線を示し、符号５４は、各列において隣接するヘッド部分５１間の切断位置となる列内切断予定部を示している。
【００３６】
図３は、図２に示したヘッド用素材の一部を拡大して示している。図３に示したように、薄膜磁気ヘッド素子２０の近傍には、薄膜磁気ヘッド素子２０と外部との電気的な接続のための複数の電極５２が形成されている。また、各ヘッド部分５１中の薄膜磁気ヘッド素子２０において、上部磁極層１５の磁極部分１５ａは、列間切断予定線５３まで延びている。
【００３７】
本実施の形態では、ヘッド用素材形成工程において、この後のエッチング工程においてエッチングする位置、すなわちエアベアリング面の一部を形成する位置を決めるための指標１８を、予めヘッド用素材５０に形成しておく。この指標１８は、例えば、磁極部分１５ａの両側において、列間切断予定線５３から等しい距離だけ離れた位置に配置される。指標１８は、例えば、その下地とは光の反射率の異なる膜によって形成される。例えば、指標１８は金属膜で形成してもよい。また、指標１８は、ヘッド用素材形成工程中において、薄膜磁気ヘッド素子２０に含まれる任意の層と同時に形成してもよいし、薄膜磁気ヘッド素子２０に含まれる各層の形成工程とは別の工程で形成してもよい。
【００３８】
また、本実施の形態では、エッチング工程の後のヘッド形成工程において、ヘッド部分５１に形成された切断面を研磨することによって、エアベアリング面の他の部分を形成する。ヘッド用素材形成工程では、この研磨の際に加工量を検出するための加工量検出素子５５を、予めヘッド用素材５０に形成しておく。加工量検出素子５５は、例えば列内切断予定部５４内に配置される。加工量検出素子５５としては、例えば、その寸法に応じて抵抗値が変化する抵抗素子が用いられる。
【００３９】
次に、図１および図３を参照して、エッチング工程について説明する。エッチング工程では、図３に示したように、ヘッド用素材５０の一部をドライエッチングによってエッチングすることによって、各ヘッド部分５１毎に、エアベアリング面のうち、薄膜磁気ヘッド素子２０と記録媒体との間に配置される一部を形成する。より詳しく説明すると、本実施の形態では、上記ドライエッチングとして、集束イオンビーム（ＦｏｃｕｓｅｄＩｏｎＢｅａｍ；以下、ＦＩＢと記す。）を用いたエッチングを行う。そして、図１に示したように、このエッチングによって、保護層１６の上面から基板１に向けて、溝部１７を形成する。溝部１７は、下部シールドギャップ膜４と下部シールド層３の界面よりも基板１に近い位置まで形成される。
【００４０】
また、本実施の形態では、例えば、走査電子顕微鏡を備えたＦＩＢエッチング装置を用いて、エッチングする位置を走査電子顕微鏡によって観察しながら、ＦＩＢを用いたエッチングを行う。溝部１７の位置は、走査電子顕微鏡による観察の下で、ヘッド部分５１毎に、各ヘッド部分５１内の指標１８を基準として決められる。図３に示したように、溝部１７は、列間切断予定線５３と平行になるように形成される。また、溝部１７の長さは、磁極部分１５ａの幅およびＭＲ素子５の幅よりも大きくなるようにする。
【００４１】
図１に示したように、溝部１７によって列間切断予定線５３と平行に形成される２つの壁面のうち、列間切断予定線５３から遠い方の壁面１７ａは、エアベアリング面の一部となる。
【００４２】
次に、図２および図３を参照して、ヘッド形成工程を説明する。ヘッド形成工程では、図２および図３に示した列間切断予定線５３と列内切断予定部５４の位置でヘッド用素材５０を切断して複数のヘッド部分５１を分離することによって複数の薄膜磁気ヘッドを形成する。以下、ヘッド形成工程についてより詳しく説明する。まず、ヘッド用素材５０は、例えばダイヤモンド等の砥粒が固着されたブレードを有する切断装置によって、列間切断予定線５３に沿って切断される。これにより、ヘッド部分５１が一列に配列された棒状の素材５７（図３参照）が形成される。
【００４３】
次に、素材５７は、後述する加工量の検出機能を持つ研磨加工装置における治具に固定される。この治具は、外力が加えられることによってたわむ細長い梁構造の保持部を備えている。素材５７は、素材５７を形成する際に形成された２つの切断面のうち、溝部１７に近い方の切断面が表側となるように、治具の保持部に接着剤等によって固定される。次に、研磨加工装置によって、素材５７の２つの切断面のうち、溝部１７に近い方の切断面を研磨する。これにより、エアベアリング面のうち、溝部１７の壁面１７ａによって形成される部分以外の部分が形成される。
【００４４】
ここで、図５を参照して、上記研磨加工装置の構成の一例について説明する。図５は、この研磨加工装置の回路構成を示すブロック図である。この研磨加工装置は、図示しない治具の荷重付加部にそれぞれ３方向の荷重を付加するための９つのアクチュエータ９１〜９９と、これらを制御する制御装置８６と、図示しないコネクタを介して、素材５７内の複数の加工量検出素子５５に接続され、これらの加工量検出素子５５のいずれかを選択的に制御装置８６に接続するマルチプレクサ８７とを備えている。
【００４５】
この研磨加工装置を用いた素材５７の研磨では、制御装置８６によって、マルチプレクサ８７を介して、素材５７内の複数の加工量検出素子５５の抵抗値を監視しながら、アクチュエータ９１〜９９を制御する。これにより、適宜、素材５７が変形されながら、素材５７内の全てのヘッド部分５１について、研磨面の位置が所望のエアベアリング面の位置に一致するように、素材５７の研磨が行われる。このようにして、溝部１７の壁面１７ａと研磨面とがほぼ同一平面を形成するように、素材５７が研磨される。
【００４６】
素材５７の研磨が終了したら、次に、素材５７内の各ヘッド部分５１毎に、上記研磨面にレール部を形成する。これは、例えば、研磨面の上に所定のパターンの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研磨面をエッチングすることによって行われる。
【００４７】
次に、素材５７を列内切断予定部５４で切断して複数のヘッド部分５１を分離することによって、複数の薄膜磁気ヘッドを形成する。図４は、薄膜磁気ヘッドにおける磁極部分のエアベアリング面および基板の上面に垂直な断面を示す断面図である。図４において、符号３０は、エアベアリング面を示している。このエアベアリング面３０のうち、薄膜磁気ヘッド素子２０と記録媒体との間に配置される一部は、図１に示した溝部１７の壁面１７ａによって形成され、残りの部分は研磨加工によって形成されている。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態では、ドライエッチング、例えばＦＩＢを用いたエッチングによって、ヘッド用素材５０の一部をエッチングすることによって、エアベアリング面３０のうち、薄膜磁気ヘッド素子２０と記録媒体との間に配置される一部を形成する。この方法によれば、研磨加工によってエアベアリング面を形成する場合に比べて、エアベアリング面３０の一部の位置の精度および面の精度（平面度）を、それぞれ例えば１０倍以上、向上させることができる。特に、エッチングする位置を走査電子顕微鏡によって観察しながら、ＦＩＢを用いたエッチングによって、エアベアリング面３０の一部を形成することによって、エアベアリング面３０の一部の位置の精度をより向上させることができる。また、本実施の形態によれば、エアベアリング面３０の一部の位置を精度よく決めることができることから、スロートハイトおよびＭＲハイトを精度よく制御することができる。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、エアベアリング面３０の一部に関して、研磨加工によってエアベアリング面を形成する場合における不具合の発生がない。すなわち、本実施の形態によれば、エアベアリング面３０の一部においては、ＭＲ素子に接続された電極層が塑性変形を起こしてスミアを生じたり、エアベアリング面近傍に加工変質層が形成されたり、エアベアリング面に砥粒によってスクラッチ等の欠陥が生じたりすることがない。また、これにより、本実施の形態によれば、再生ヘッドの特性が劣化したり、再生ヘッドの特性にばらつきを生じたりすることを防止することができる。その結果、本実施の形態によれば、薄膜磁気ヘッドの歩留りを向上させることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、エアベアリング面３０の一部を形成する位置を決めるための指標１８を、予めヘッド用素材５０に形成している。そして、指標１８を基準にして、ＦＩＢを用いたエッチングによってエアベアリング面３０の一部を形成する位置を決める。これにより、本実施の形態によれば、エアベアリング面３０の一部の位置の精度をより向上させることができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、ＦＩＢを用いたエッチングによってエアベアリング面３０の一部を形成し、エアベアリング面３０の他の部分を研磨加工によって形成している。この方法によれば、エアベアリング面３０の全体をＦＩＢを用いたエッチングによって形成する場合に比べて、エアベアリング面３０を形成するために要する時間を短縮することが可能になる。
【００５２】
以下、図６ないし図９を参照して、本実施の形態に係る製造方法によって製造される薄膜磁気ヘッドが適用されるハードディスク装置について説明する。このハードディスク装置において、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、空気流出側の端部近傍に薄膜磁気ヘッド素子２０が形成されたスライダの形態をなしている。
【００５３】
図６は、スライダの斜視図である。図６において、スライダ６０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。このスライダ６０は、主に図１における基板１および保護層１６からなる基体５８を備えている。基体５８は、ほぼ六面体形状をなしている。基体５８の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、レール部５６が形成されている。レール部５６の空気流入側の端部（図６における右上の端部）の近傍にはテーパ部またはステップ部が形成されている。ハードディスクが図６におけるｚ方向に回転すると、テーパ部またはステップ部より流入し、ハードディスクとスライダ６０との間を通過する空気流によって、スライダ６０に、図６におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ６０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図６におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。スライダ６０の空気流出側の端部（図６における左下の端部）の近傍には、薄膜磁気ヘッド素子２０と電極５２とが形成されている。
【００５４】
次に、図７ないし図９を参照して、本実施の形態が適用されるヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。図７はヘッドアームアセンブリを示す斜視図、図８はハードディスク装置の要部を示す説明図、図９はハードディスク装置の平面図である。まず、図７を参照して、ヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ６０と、このスライダ６０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ６０が接合され、スライダ６０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ６０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ６０が取り付けられる部分には、スライダ６０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
【００５５】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
【００５６】
図７は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
【００５７】
次に、図８および図９を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例とハードディスク装置について説明する。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。各ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ６０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。スライダ６０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、スライダ６０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。
【００５８】
ハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ６０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ６０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ６０に含まれる薄膜磁気ヘッド素子２０は、記録ヘッドによって、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【００５９】
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、実施の形態では、ＦＩＢを用いたエッチングによって、エアベアリング面３０の一部を形成し、エアベアリング面３０の他の部分を研磨加工によって形成したが、エアベアリング面３０の全体をＦＩＢを用いたエッチングによって形成してもよい。
【００６０】
また、ＦＩＢを用いたエッチングの代わりに、例えば、反応性イオンエッチング等の他のドライエッチングを用いて、エアベアリング面３０の少なくとも一部を形成するようにしてもよい。この場合には、フォトリソグラフィによって、ヘッド用素材５０の上にエッチングマスクを形成し、これを用いてドライエッチングを行えばよい。
【００６１】
また、実施の形態では、基板側に読み取り用のＭＲ素子を形成し、その上に、書き込み用の誘導型電磁変換素子を積層した構造の薄膜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。
【００６２】
また、本発明は、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読み出し用の磁気抵抗効果素子を有する再生ヘッドとを積層した構造の薄膜磁気ヘッドだけではなく、誘導型電磁変換素子のみを備え、この誘導型電磁変換素子によって記録と再生を行う薄膜磁気ヘッドや、誘導型電磁変換素子のみを備えた記録専用の薄膜磁気ヘッドや、磁気抵抗効果素子のみを備えた再生専用の薄膜磁気ヘッドにも適用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし５のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、ヘッド用素材の一部をドライエッチングによってエッチングすることによって、薄膜磁気ヘッドの媒体対向面のうち、少なくとも薄膜磁気ヘッド素子と記録媒体との間に配置される部分を形成する。従って、本発明によれば、媒体対向面の位置の精度および面の精度を向上させることができ、且つ研磨加工によって媒体対向面を形成する場合における不具合の発生を防止することができるという効果を奏する。
【００６４】
また、請求項３または４記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、集束イオンビームを用いてヘッド用素材の一部をエッチングするようにしたので、特に、媒体対向面の位置の精度および面の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【００６５】
また、請求項４記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、エッチングする位置を観察しながらエッチングを行うようにしたので、媒体対向面の位置の精度をより向上させることができるという効果を奏する。
【００６６】
また、請求項５記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、エッチングする位置を決めるための指標をヘッド用素材に形成するようにしたので、媒体対向面の位置の精度をより向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における薄膜磁気ヘッド素子を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態におけるヘッド素材の平面図である。
【図３】図２に示したヘッド用素材の一部を拡大して示す平面図である。
【図４】本発明の一実施の形態における薄膜磁気ヘッドを示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態において用いられる研磨加工装置の回路構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施の形態が適用されるスライダの斜視図である。
【図７】本発明の一実施の形態が適用されるヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施の形態が適用されるハードディスク装置の要部を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態が適用されるハードディスク装置の平面図である。
【符号の説明】
１…基板、５…ＭＲ素子、８…下部磁極層、１５…上部磁極層、１７…溝部、１７ａ…壁面、１８…指標、２０…薄膜磁気ヘッド素子、３０…エアベアリング面、５１…ヘッド部分、５５…加工量検出素子。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a thin-film magnetic head having a medium facing surface facing a recording medium and a thin-film magnetic head element arranged near the medium facing surface.
[0002]
[Prior art]
A floating type thin film magnetic head used in a magnetic disk device or the like generally takes the form of a slider in which a thin film magnetic head element is formed near an end on the air outflow side. The slider generally has a rail portion having a surface facing the medium, and has a tapered portion or a step portion near the end on the air inflow side, and the rail portion is formed by an air flow flowing from the tapered portion or the step portion. Slightly float from the surface of a recording medium such as a magnetic disk.
[0003]
Further, as the thin-film magnetic head element, a recording head having an inductive electromagnetic transducer for writing and a reproducing head having a magnetoresistive (hereinafter referred to as MR (Magnetoresistive)) element for reading are laminated. Composite type thin film magnetic head elements are widely used.
[0004]
For example, as shown in Patent Document 1, generally, a slider is manufactured as follows. First, a wafer having a plurality of rows of slider portions each including a thin-film magnetic head element (hereinafter, referred to as a slider portion) is cut in one direction to obtain a rod-shaped slider for which the slider portions are arranged in a single line. Form the material. Next, a surface facing the medium of the slider material is polished so that values of throat height and MR height, which will be described later, fall within a predetermined range, thereby forming a medium facing surface. Then, the slider material is cut and separated into each slider.
[0005]
In the method for manufacturing a thin-film magnetic head described in Patent Document 1, a polished medium facing surface is partially etched to form a rail portion on the medium facing surface.
[0006]
Generally, in order to stabilize the output characteristics of a thin-film magnetic head, it is important to keep the distance between the magnetic pole portion of the thin-film magnetic head and the surface of the recording medium at a very small constant value. For this purpose, the flatness of the medium facing surface of the thin-film magnetic head is accurately set within a predetermined range to stabilize the flying height, and the values of the throat height and MR height of the thin-film magnetic head are set within a predetermined range. Enclosure is an important requirement in the processing of a thin-film magnetic head. Therefore, it is important to sufficiently improve the accuracy of the position of the medium facing surface and the accuracy of the surface. The throat height is the length from the end of the two magnetic pole portions facing each other via the recording gap layer on the medium facing surface side to the position where the distance between the two magnetic pole portions starts to widen in the induction type electromagnetic transducer. Say (height). The MR height refers to the length (height) from the end on the medium facing surface side to the end on the opposite side of the MR element.
[0007]
There are various methods of forming the medium facing surface by polishing so that the values of the throat height and the MR height of the thin film magnetic head are within a predetermined range. However, the method can be performed with high precision and generally performed. The following methods are used. That is, this method includes a processing jig described below and a polishing apparatus having a function of automatically polishing while applying an appropriate load to the jig and deforming the slider material adhered to the jig. And how to use. The jig includes a holding portion having an elongated beam structure that bends when an external force is applied. The slider material is fixed to the holding portion with an adhesive or the like so that the surface of the slider material to be polished faces the front side.
[0008]
Further, in this method, a plurality of processing amount detecting elements for detecting the processing amount at the time of polishing processing are formed on the wafer in advance. In the polishing step, the output signal of the processing amount detection element is monitored, and the throat height and the MR height of all the thin film magnetic head elements are set to predetermined values while changing the load applied to the processing jig according to the output signal. The slider facing material is polished so as to have a value within the range to form the medium facing surface. As the processing amount detection element, for example, a resistance element whose resistance value changes according to its size is used. In some cases, the head element itself is used as a processing amount detection element.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2000-113437 A (Pages 5-6, FIGS. 1-3)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional method of manufacturing a thin-film magnetic head, the medium facing surface is formed by subjecting the slider material to mechanical polishing. Therefore, this method has a problem that it is difficult to improve the accuracy of the position of the medium facing surface and the accuracy of the surface.
[0011]
In the conventional method of manufacturing a thin film magnetic head, a slider facing material is polished while a load is applied to a working jig to deform the slider material, thereby forming a medium facing surface. Therefore, in this method, the electrode layer connected to the MR element undergoes plastic deformation to cause smear, a damaged layer is formed near the medium facing surface, and defects such as scratches due to abrasive grains on the medium facing surface. There was a problem that it occurred. When smear occurs, the electrode layer and the pole layer are short-circuited, and the characteristics of the read head may be degraded. In addition, when the deteriorated layer is formed, the characteristics of the reproducing head deteriorate. In addition, in the conventional method, since the load applied to the slider material varies depending on the location in the slider material, the thickness of the affected layer also varies depending on the location in the slider material. As a result, the characteristics of the reproducing head vary among a plurality of thin-film magnetic heads formed from one slider material.
[0012]
In addition, in order to remove the work-affected layer, it is conceivable to slightly grind the slider material without applying a load to the slider material after polishing the slider material as described above. However, according to this method, if the thickness of the affected layer differs depending on the location in the slider material, the affected layer remains in some places, and as a result, a plurality of thin-film magnetic heads formed from one slider material. The characteristics of the reproducing head will vary between them.
[0013]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to improve the accuracy of the position of the medium facing surface and the accuracy of the surface, and to solve the problem in forming the medium facing surface by polishing. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin-film magnetic head free of occurrence.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the present invention is a method of manufacturing a thin-film magnetic head having a medium facing surface facing a recording medium and a thin film magnetic head element arranged near the medium facing surface,
A step of forming a head material having a portion to be a plurality of thin film magnetic heads, each including a thin film magnetic head element,
By etching a part of the head material by dry etching, at least a portion of the medium facing surface, which is disposed between the thin film magnetic head element and the recording medium, is formed for each portion to be each thin film magnetic head. An etching process;
Forming a plurality of thin-film magnetic heads by cutting the head material and separating portions to be a plurality of thin-film magnetic heads after the etching step.
[0015]
In the method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the present invention, the etching step is a step of forming a part of the medium facing surface disposed between the thin-film magnetic head element and the recording medium to form a plurality of thin-film magnetic heads. May include a step of forming another portion of the medium facing surface by polishing a cut surface formed in a portion to be the thin film magnetic head.
[0016]
In the method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the present invention, in the etching step, a part of the head material may be etched using a focused ion beam. In this case, the etching step may be performed while observing the position to be etched.
[0017]
In the method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the present invention, in the step of forming the head material, an index for determining a position to be etched may be formed on the head material.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the present embodiment includes a thin-film magnetic head having an air bearing surface as a medium facing surface facing a recording medium, and a thin film magnetic head element arranged near the air bearing surface. It is a manufacturing method. The method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the present embodiment includes a head material forming step, an etching step, and a head forming step. In the head material forming step, a plurality of thin-film magnetic head elements arranged in a plurality of rows are formed on a substrate (wafer) to form a head material. The head material includes thin-film magnetic head elements, each having a portion that becomes a plurality of thin-film magnetic heads arranged in a plurality of rows. In the etching step, a portion of the head material is etched by dry etching, so that at least a portion of each of the thin film magnetic heads is disposed between the air bearing surface and at least the thin film magnetic head element and the recording medium. Forming part. In the head forming step, after the etching step, a plurality of thin-film magnetic heads are formed by cutting the head material and separating portions to be a plurality of thin-film magnetic heads.
[0019]
In the present embodiment, particularly, in the etching step, a part of the air bearing surface that is arranged between the thin-film magnetic head element and the recording medium is formed. Then, in the head forming step, another portion of the air bearing surface is formed by polishing the cut surface formed in the portion to be the thin film magnetic head.
[0020]
Next, the head material forming step will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing a thin-film magnetic head element. In FIG. 1, (a) shows a cross section perpendicular to the air bearing surface and the upper surface of the substrate, and (b) shows a cross section of the magnetic pole portion parallel to the medium facing surface. FIG. 2 is a plan view of the head material. FIG. 3 is an enlarged plan view showing a part of the head material.
[0021]
In the head material forming step, first, as shown in FIG. ₂ O ₃ Alumina (Al) is formed on a substrate 1 made of a ceramic material such as TiC by sputtering or the like. ₂ O ₃ ), Silicon dioxide (SiO ₂ ) Is formed to a thickness of, for example, 0.5 to 20 μm. Next, a lower shield layer 3 for a reproducing head made of a magnetic material is formed on the insulating layer 2 to a thickness of, for example, 0.1 to 5 μm. The magnetic material used for the lower shield layer 3 is FeAlSi, NiFe, CoFe, CoFeNi, FeN, FeZrN, FeTaN, CoZrNb, CoZrTa, or the like. The lower shield layer 3 is formed by a sputtering method, a plating method, or the like.
[0022]
Next, Al is formed on the lower shield layer 3 by sputtering or the like. ₂ O ₃ , SiO ₂ The lower shield gap film 4 made of an insulating material such as the above is formed to a thickness of, for example, 10 to 200 nm. Next, on the lower shield gap film 4, a magnetoresistive element for reproduction (hereinafter, referred to as an MR element) 5 having a thickness of, for example, several tens nm is formed by a sputtering method or the like. As the MR element 5, an element using a magneto-sensitive film exhibiting a magnetoresistance effect, such as an AMR element, a GMR element, or a TMR (tunnel magnetoresistance effect) element can be used.
[0023]
Next, a pair of electrode layers 6 electrically connected to the MR element 5 is formed on the lower shield gap film 4 to a thickness of several tens nm by a sputtering method or the like. Next, Al is formed on the lower shield gap film 4 and the MR element 5 by sputtering or the like. ₂ O ₃ , SiO ₂ The upper shield gap film 7 made of an insulating material such as the above is formed to a thickness of, for example, 10 to 200 nm.
[0024]
Each layer constituting the read head is patterned by a general etching method using a resist pattern, a lift-off method, or a method using both of them.
[0025]
Next, on the upper shield gap film 7, a lower magnetic pole layer 8 of a recording head, which is made of a magnetic material and also serves as an upper shield layer of a reproducing head, is formed to a thickness of, for example, 0.5 to 4.0 μm. The magnetic material used for the lower magnetic pole layer 8 is a soft magnetic material such as NiFe, CoFe, CoFeNi, and FeN. The lower magnetic pole layer 8 is formed by a sputtering method, a plating method, or the like. Instead of the lower magnetic pole layer 8 also serving as the upper shield layer, an upper shield layer and a lower magnetic pole layer separated by a nonmagnetic layer may be provided.
[0026]
Next, an Al film is formed on the lower magnetic pole layer 8 by sputtering or the like. ₂ O ₃ , SiO ₂ The recording gap layer 9 made of an insulating material such as the above is formed to a thickness of, for example, 10 to 500 nm. Next, in order to form a magnetic path, a contact hole 9a is formed by partially etching the recording gap layer 9 in a central portion of a thin film coil described later.
[0027]
Next, on the recording gap layer 9, an insulating layer 10 made of, for example, a thermoset photoresist is formed on a portion where the thin film coil is to be formed. Next, the first layer portion 11 of the thin film coil made of a conductive material such as Cu is formed on the insulating layer 10 by a frame plating method or the like. Next, an insulating layer 12 made of, for example, a thermoset photoresist is formed so as to cover the insulating layer 10 and the first layer portion 11 of the thin film coil. Next, the second layer portion 13 of the thin film coil made of a conductive material such as Cu is formed on the insulating layer 12 by a frame plating method or the like. Next, an insulating layer 14 made of, for example, a thermoset photoresist is formed so as to cover the insulating layer 12 and the second layer portion 13 of the thin-film coil. The first layer part 11 and the second layer part 13 of the thin-film coil are connected to each other and wound around the contact hole 9a. The thickness of the combined portion of the first layer portion 11 and the second layer portion 13 is, for example, 2 to 5 μm, and the thickness of the combined portion of the insulating layers 10, 12, 14 is, for example, 3 to 20 μm.
[0028]
Next, an upper magnetic pole layer 15 for a recording head made of a magnetic material is formed to a thickness of, for example, 3 to 5 μm from the recording gap layer 9 to the contact holes 9 a through the insulating layers 12 and 14. The magnetic material used for the upper magnetic pole layer 15 is a soft magnetic material such as NiFe, CoFe, CoFeNi, and FeN.
[0029]
The pole portion 15a of the upper pole layer 15 has a width equal to the recording track width. The portion of the lower magnetic pole layer 8 that faces the magnetic pole portion 15a via the recording gap layer 9 is the magnetic pole portion of the lower magnetic pole layer 8. The lower magnetic pole layer 8 and the upper magnetic pole layer 15 are magnetically connected to each other via a contact hole 9a on the opposite side of the magnetic pole portion.
[0030]
Next, using the magnetic pole portion 15a of the upper magnetic pole layer 15 as a mask, the recording gap layer 9 is selectively etched by dry etching. At this time, for example, BCl ₃ , Cl ₂ Such as chlorine-based gas and CF ₄ , SF ₆ Reactive ion etching (hereinafter, referred to as RIE) using a gas such as a fluorine-based gas such as Next, the lower magnetic pole layer 8 is selectively etched by, for example, about 0.3 to 0.6 μm by, for example, argon ion milling to obtain a trim structure as shown in FIG. According to the trim structure, it is possible to prevent the effective track width from increasing due to the spread of the magnetic flux generated when writing in a narrow track.
[0031]
Next, Al is entirely formed by sputtering or the like. ₂ O ₃ , SiO ₂ Is formed to a thickness of, for example, 1 to 50 μm, the surface thereof is flattened, and an electrode pad (not shown) is formed thereon.
[0032]
Thus, the thin-film magnetic head element 20 is formed. The thin-film magnetic head element 20 has a reproducing head and a recording head (inductive electromagnetic transducer). The reproducing head has an MR element 5 arranged near an air bearing surface to be formed later and an MR element 5 arranged so that a part of the air bearing surface side faces the MR element 5 with the MR element 5 interposed therebetween. Shield layer 3 and upper shield layer (lower magnetic pole layer 8) for shielding the magnetic field, lower shield gap film 4 disposed between MR element 5 and lower shield layer 3, MR element 5 and upper shield layer And an upper shield gap film 7 disposed between the upper shield gap film 7.
[0033]
The recording head includes a lower magnetic pole layer 8 and an upper magnetic pole layer 15 which include magnetic pole portions facing each other on the air bearing surface side and are magnetically connected to each other, a magnetic pole portion of the lower magnetic pole layer 8 and a magnetic pole of the upper magnetic pole layer 15. The recording gap layer 9 provided between the portion 15a and the thin film coil (11,11) provided at least partially between the lower pole layer 8 and the upper pole layer 15 insulated therefrom. 13).
[0034]
In the head material forming step, the thin film magnetic head elements 20 are arranged in a plurality of rows on the substrate 1 to form the head material 50 shown in FIG. The head material 50 includes the thin film magnetic head elements 20 and has a plurality of thin film magnetic head portions (hereinafter, referred to as head portions) 51 arranged in a plurality of rows.
[0035]
In this embodiment, a plurality of thin-film magnetic heads are formed by cutting the head material 50 shown in FIG. 2 between adjacent rows and between adjacent head portions 51 in each row. In FIG. 2, reference numeral 53 indicates an inter-column cutting line which is a cutting position between adjacent columns, and reference numeral 54 indicates an intra-column cutting portion which is a cutting position between adjacent head portions 51 in each column. ing.
[0036]
FIG. 3 shows a part of the head material shown in FIG. 2 in an enlarged manner. As shown in FIG. 3, in the vicinity of the thin-film magnetic head element 20, a plurality of electrodes 52 for electrical connection between the thin-film magnetic head element 20 and the outside are formed. Further, in the thin-film magnetic head element 20 in each head portion 51, the magnetic pole portion 15a of the upper magnetic pole layer 15 extends to the inter-column cutting planned line 53.
[0037]
In the present embodiment, in the head material forming step, an index 18 for determining a position to be etched in the subsequent etching step, that is, a position for forming a part of the air bearing surface, is previously formed on the head material 50. Keep it. The indices 18 are arranged, for example, on both sides of the magnetic pole portion 15a at positions that are equally spaced from the scheduled inter-line cutting line 53. The index 18 is formed of, for example, a film having a different light reflectance from that of the base. For example, the indicator 18 may be formed of a metal film. The index 18 may be formed simultaneously with an arbitrary layer included in the thin-film magnetic head element 20 during the head material forming step, or may be formed separately from the step of forming each layer included in the thin-film magnetic head element 20. It may be formed in a process.
[0038]
Further, in the present embodiment, in the head forming step after the etching step, another part of the air bearing surface is formed by polishing the cut surface formed in the head part 51. In the head material forming step, a processing amount detecting element 55 for detecting the processing amount at the time of this polishing is formed on the head material 50 in advance. The processing amount detection element 55 is disposed, for example, in the cut-in-row portion 54. As the processing amount detection element 55, for example, a resistance element whose resistance value changes according to its size is used.
[0039]
Next, the etching process will be described with reference to FIGS. In the etching step, as shown in FIG. 3, a part of the head material 50 is etched by dry etching, so that the thin-film magnetic head element 20 and the recording medium of the air bearing surface are provided for each head portion 51. To form a part disposed between. More specifically, in this embodiment, as the dry etching, etching using a focused ion beam (hereinafter, referred to as FIB) is performed. Then, as shown in FIG. 1, a groove 17 is formed from the upper surface of the protective layer 16 toward the substrate 1 by this etching. The groove 17 is formed to a position closer to the substrate 1 than the interface between the lower shield gap film 4 and the lower shield layer 3.
[0040]
In the present embodiment, for example, using a FIB etching apparatus equipped with a scanning electron microscope, etching using the FIB is performed while observing the position to be etched with the scanning electron microscope. The position of the groove portion 17 is determined for each head portion 51 based on the index 18 in each head portion 51 under observation with a scanning electron microscope. As shown in FIG. 3, the groove portion 17 is formed so as to be parallel to the scheduled cutting line 53 between rows. The length of the groove 17 is set to be larger than the width of the magnetic pole portion 15a and the width of the MR element 5.
[0041]
As shown in FIG. 1, of the two wall surfaces formed in parallel with the planned cutting line 53 by the groove 17, the wall surface 17 a far from the planned cutting line 53 is part of the air bearing surface. Become.
[0042]
Next, a head forming step will be described with reference to FIGS. In the head forming step, a plurality of thin films are formed by cutting the head material 50 at the positions of the planned inter-cut line 53 and the planned cut portion 54 shown in FIGS. Form a magnetic head. Hereinafter, the head forming step will be described in more detail. First, the head material 50 is cut along the inter-row cutting line 53 by a cutting device having a blade to which abrasive grains such as diamond are fixed. Thus, a bar-shaped material 57 (see FIG. 3) in which the head portions 51 are arranged in a line is formed.
[0043]
Next, the raw material 57 is fixed to a jig in a polishing apparatus having a function of detecting a processing amount described later. This jig includes a holder having an elongated beam structure that bends when an external force is applied. The raw material 57 is fixed to the holding portion of the jig with an adhesive or the like so that the cut surface closer to the groove portion 17 of the two cut surfaces formed when forming the raw material 57 is on the front side. Next, of the two cut surfaces of the raw material 57, the cut surface closer to the groove 17 is polished by a polishing processing device. As a result, a portion of the air bearing surface other than the portion formed by the wall surface 17a of the groove 17 is formed.
[0044]
Here, an example of the configuration of the polishing apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of the polishing apparatus. This polishing apparatus includes nine actuators 91 to 99 for applying loads in three directions to load applying portions of a jig (not shown), a control device 86 for controlling these actuators, and a connector (not shown). A multiplexer 87 is connected to the plurality of processing amount detection elements 55 in 57 and selectively connects any one of these processing amount detection elements 55 to the control device 86.
[0045]
In the polishing of the material 57 using this polishing apparatus, the actuators 91 to 99 are controlled by the control device 86 while monitoring the resistance values of the plurality of processing amount detection elements 55 in the material 57 via the multiplexer 87. . As a result, the material 57 is polished so that the position of the polishing surface coincides with the position of the desired air bearing surface for all the head portions 51 in the material 57 while the material 57 is appropriately deformed. In this manner, the material 57 is polished so that the wall surface 17a of the groove 17 and the polished surface form substantially the same plane.
[0046]
After the polishing of the material 57 is completed, a rail portion is formed on the polishing surface for each head portion 51 in the material 57. This is performed, for example, by forming an etching mask having a predetermined pattern on the polishing surface and etching the polishing surface using the etching mask.
[0047]
Next, a plurality of thin-film magnetic heads are formed by cutting the material 57 at the cut-in-row portion 54 to separate the plurality of head portions 51. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the air bearing surface of the magnetic pole portion and the upper surface of the substrate in the thin film magnetic head. In FIG. 4, reference numeral 30 indicates an air bearing surface. A part of the air bearing surface 30 disposed between the thin-film magnetic head element 20 and the recording medium is formed by the wall surface 17a of the groove 17 shown in FIG. 1, and the remaining part is formed by polishing. ing.
[0048]
As described above, in the present embodiment, a part of the head material 50 is etched by dry etching, for example, using FIB, so that the thin-film magnetic head element 20 of the air bearing surface 30 can be recorded. Form a part disposed between the medium. According to this method, the accuracy of a part of the position of the air bearing surface 30 and the accuracy (flatness) of the surface are improved, for example, by 10 times or more, respectively, as compared with the case where the air bearing surface is formed by polishing. Can be. In particular, while observing the position to be etched by a scanning electron microscope, by forming a part of the air bearing surface 30 by etching using FIB, the accuracy of the position of a part of the air bearing surface 30 is further improved. Can be. Further, according to the present embodiment, since the position of a part of the air bearing surface 30 can be accurately determined, the throat height and the MR height can be accurately controlled.
[0049]
Further, according to the present embodiment, a problem does not occur when a part of the air bearing surface 30 is formed by polishing. That is, according to the present embodiment, in a part of the air bearing surface 30, the electrode layer connected to the MR element undergoes plastic deformation to cause smear, or a damaged layer is formed near the air bearing surface. No defects such as scratches are produced on the air bearing surface by the abrasive grains. Also, according to the present embodiment, it is possible to prevent the characteristics of the reproducing head from deteriorating or causing variations in the characteristics of the reproducing head. As a result, according to the present embodiment, the yield of the thin-film magnetic head can be improved.
[0050]
In the present embodiment, the index 18 for determining the position at which a part of the air bearing surface 30 is formed is formed in the head material 50 in advance. Then, a position where a part of the air bearing surface 30 is formed by etching using FIB is determined based on the index 18. Thus, according to the present embodiment, the accuracy of the position of a part of the air bearing surface 30 can be further improved.
[0051]
In the present embodiment, a part of the air bearing surface 30 is formed by etching using FIB, and the other part of the air bearing surface 30 is formed by polishing. According to this method, the time required to form the air bearing surface 30 can be reduced as compared with the case where the entire air bearing surface 30 is formed by etching using FIB.
[0052]
Hereinafter, a hard disk drive to which the thin-film magnetic head manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment is applied will be described with reference to FIGS. In this hard disk device, the thin-film magnetic head according to the present embodiment is in the form of a slider in which a thin-film magnetic head element 20 is formed near an end on the air outflow side.
[0053]
FIG. 6 is a perspective view of the slider. In FIG. 6, a slider 60 is disposed so as to face a hard disk which is a disk-shaped recording medium that is driven to rotate. The slider 60 includes a substrate 58 mainly including the substrate 1 and the protective layer 16 in FIG. The base 58 has a substantially hexahedral shape. One of the six surfaces of the base 58 faces the hard disk. A rail portion 56 is formed on this one surface. A tapered portion or a step portion is formed near the air inflow side end (the upper right end in FIG. 6) of the rail portion 56. When the hard disk rotates in the z direction in FIG. 6, an airflow that flows from the tapered portion or the step portion and passes between the hard disk and the slider 60 generates a lift in the slider 60 below the y direction in FIG. The slider 60 flies above the surface of the hard disk by this lift. Note that the x direction in FIG. 6 is the track cross direction of the hard disk. A thin-film magnetic head element 20 and an electrode 52 are formed near the end of the slider 60 on the air outflow side (the lower left end in FIG. 6).
[0054]
Next, a head gimbal assembly and a hard disk drive to which the present embodiment is applied will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a perspective view showing the head arm assembly, FIG. 8 is an explanatory view showing a main part of the hard disk device, and FIG. 9 is a plan view of the hard disk device. First, the head gimbal assembly 220 will be described with reference to FIG. The head gimbal assembly 220 includes a slider 60 and a suspension 221 that elastically supports the slider 60. The suspension 221 includes a plate-shaped load beam 222 made of, for example, stainless steel, a flexure 223 provided at one end of the load beam 222 and joined to the slider 60 to give the slider 60 an appropriate degree of freedom. And a base plate 224 provided at the other end of the beam 222. The base plate 224 is adapted to be attached to an arm 230 of an actuator for moving the slider 60 in the cross-track direction x of the hard disk 262. The actuator has an arm 230 and a voice coil motor that drives the arm 230. In the flexure 223, a gimbal portion for keeping the attitude of the slider 60 constant is provided at a portion where the slider 60 is attached.
[0055]
The head gimbal assembly 220 is attached to the arm 230 of the actuator. One in which the head gimbal assembly 220 is attached to one arm 230 is called a head arm assembly. A head gimbal assembly 220 attached to each arm of a carriage having a plurality of arms is called a head stack assembly.
[0056]
FIG. 7 shows an example of the head arm assembly. In this head arm assembly, a head gimbal assembly 220 is attached to one end of an arm 230. A coil 231 that is a part of a voice coil motor is attached to the other end of the arm 230. A bearing 233 attached to a shaft 234 for rotatably supporting the arm 230 is provided at an intermediate portion of the arm 230.
[0057]
Next, an example of a head stack assembly and a hard disk drive will be described with reference to FIGS. The head stack assembly 250 has a carriage 251 having a plurality of arms 252. A plurality of head gimbal assemblies 220 are attached to the plurality of arms 252 so as to be spaced apart from each other and arranged in a vertical direction. On the side of the carriage 251 opposite to the arm 252, a coil 253 that is a part of a voice coil motor is attached. The head stack assembly 250 is incorporated in a hard disk drive. The hard disk device has a plurality of hard disks 262 attached to a spindle motor 261. Two sliders 60 are arranged for each hard disk 262 so as to face each other with the hard disk 262 interposed therebetween. Further, the voice coil motor has permanent magnets 263 arranged at positions facing each other across the coil 253 of the head stack assembly 250. The head stack assembly 250 and the actuator except the slider 60 support the slider 60 and position the slider 60 with respect to the hard disk 262.
[0058]
In the hard disk device, the slider 60 is moved in the track crossing direction of the hard disk 262 by an actuator to position the slider 60 with respect to the hard disk 262. The thin-film magnetic head element 20 included in the slider 60 records information on the hard disk 262 by a recording head, and reproduces information recorded on the hard disk 262 by a reproducing head.
[0059]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the embodiment, a part of the air bearing surface 30 is formed by etching using the FIB, and the other part of the air bearing surface 30 is formed by polishing, but the entire air bearing surface 30 is formed by the FIB. It may be formed by the used etching.
[0060]
Further, instead of the etching using the FIB, at least a part of the air bearing surface 30 may be formed by using another dry etching such as a reactive ion etching. In this case, an etching mask may be formed on the head material 50 by photolithography, and dry etching may be performed using the etching mask.
[0061]
Further, in the embodiment, a thin film magnetic head having a structure in which a reading MR element is formed on a substrate side and an inductive electromagnetic transducer for writing is stacked thereon has been described, but this stacking order is reversed. You may.
[0062]
Further, the present invention provides not only a thin-film magnetic head having a structure in which a recording head having an inductive electromagnetic transducer for writing and a reproducing head having a magnetoresistive element for reading are stacked, but also only an inductive electromagnetic transducer. A thin-film magnetic head that performs recording and reproduction with this inductive electromagnetic transducer, a dedicated thin-film magnetic head that includes only an inductive electromagnetic transducer, and a read-only thin-film magnetic head that includes only a magnetoresistance effect element Can also be applied.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, in the method of manufacturing a thin-film magnetic head according to any one of claims 1 to 5, by etching a part of the head material by dry etching, At least a portion arranged between the thin-film magnetic head element and the recording medium is formed. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the accuracy of the position of the medium facing surface and the accuracy of the surface, and to prevent the occurrence of problems when the medium facing surface is formed by polishing. Play.
[0064]
According to the method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the third or fourth aspect, a part of the head material is etched by using the focused ion beam. There is an effect that the precision of the image can be improved.
[0065]
According to the method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the fourth aspect, since the etching is performed while observing the position to be etched, there is an effect that the accuracy of the position of the medium facing surface can be further improved. .
[0066]
According to the method of manufacturing a thin-film magnetic head of the fifth aspect, the index for determining the position to be etched is formed on the head material, so that the accuracy of the position of the medium facing surface can be further improved. It has the effect of being able to do it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a thin-film magnetic head element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a head material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged plan view showing a part of a head material shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a thin-film magnetic head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of a polishing apparatus used in an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of a slider to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 7 is a perspective view showing a head arm assembly to which an embodiment of the present invention is applied;
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a main part of a hard disk drive to which an embodiment of the present invention is applied;
FIG. 9 is a plan view of a hard disk drive to which an embodiment of the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... board | substrate, 5 ... MR element, 8 ... lower magnetic pole layer, 15 ... upper magnetic pole layer, 17 ... groove part, 17a ... wall surface, 18 ... index | index, 20 ... thin film magnetic head element, 30 ... air bearing surface, 51 ... head part , 55 ... Processing amount detecting element.

Claims

A method for manufacturing a thin-film magnetic head having a medium facing surface facing a recording medium and a thin film magnetic head element arranged near the medium facing surface,
A step of forming a head material having a portion to be a plurality of thin film magnetic heads, each including the thin film magnetic head element,
By etching a part of the head material by dry etching, at least a portion of the medium facing surface, which is disposed between the thin film magnetic head element and the recording medium, for each portion to be each thin film magnetic head. An etching step of forming
Forming a plurality of thin-film magnetic heads by cutting the head material after the etching step to separate portions to be a plurality of thin-film magnetic heads. Production method.

The etching step forms a part of the medium facing surface that is disposed between the thin-film magnetic head element and a recording medium;
The step of forming the plurality of thin film magnetic heads includes a step of forming another part of the medium facing surface by polishing a cut surface formed in a portion to be the thin film magnetic head. Item 3. A method for manufacturing a thin film magnetic head according to Item 1.

3. The method according to claim 1, wherein in the etching step, a part of the head material is etched using a focused ion beam.

4. The method according to claim 3, wherein the etching is performed while observing a position to be etched.

5. The method of manufacturing a thin-film magnetic head according to claim 1, wherein in the step of forming the head material, an index for determining a position to be etched is formed on the head material.