JP2006114076A - Manufacturing method of magnetic head, magnetic head, head gimbal assembly, head arm assembly, and head stack assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、垂直磁気記録再生装置に関する。 The present invention relates to a perpendicular magnetic recording / reproducing apparatus.
垂直磁気記録再生方式は、従来から広く用いられてきた面内磁気記録再生方式に比べて、面記録密度を上げた場合の磁化の熱ゆらぎが小さい。それゆえ、垂直磁気記録再生方式は、ハードディスク装置などの磁気記録再生装置における面記録密度向上の要請を満たし得るものとして、近年注目を集めている。 In the perpendicular magnetic recording / reproducing method, the thermal fluctuation of magnetization when the surface recording density is increased is small as compared with the in-plane magnetic recording / reproducing method widely used conventionally. Therefore, the perpendicular magnetic recording / reproducing system has recently attracted attention as being capable of satisfying the demand for increasing the surface recording density in a magnetic recording / reproducing apparatus such as a hard disk device.
このような垂直磁気記録再生方式における問題点の1つとして、スキュー効果に起因するサイドイレーズが挙げられる。ここで、スキュー効果とは、磁気ヘッドを磁気記録媒体の半径方向(トラック幅方向)に移動させると、磁気記録媒体の場所によっては、磁気ヘッドの磁極が磁気記録媒体の回転方向に対して傾いてしまうことをいう。また、サイドイレーズとは、あるトラックにおいて記録を行っているときに、当該トラックに隣接するトラックの情報を消去してしまうことをいう。 One of the problems in such a perpendicular magnetic recording / reproducing system is side erasure caused by the skew effect. Here, the skew effect is that when the magnetic head is moved in the radial direction (track width direction) of the magnetic recording medium, depending on the location of the magnetic recording medium, the magnetic pole of the magnetic head is inclined with respect to the rotation direction of the magnetic recording medium. It means to end up. Side erase refers to erasing information on a track adjacent to the track when recording is performed on the track.
図1Aを参照すると、垂直磁気記録再生装置における、スキュー効果に起因するサイドイレーズを説明するための図が示されている。図1Aにおいて、磁気ヘッドを磁気記録媒体の外周方向に移動させると、主磁極は磁気記録媒体の回転方向に対して傾いてしまい、そのリーディング側(磁気記録媒体の回転方向における上流側)が隣接トラックにはみ出てしまう。垂直磁気記録再生装置では、単磁極磁気ヘッドがよく用いられる。このような単磁極磁気ヘッドでは、主磁極の記録媒体対向面の形状が、磁気記録媒体に記録される磁化のパターンに大きな影響を与える。したがって、主磁極のリーディング側が隣接トラックにはみ出てしまうと、当該隣接トラックの情報を消去してしまうおそれがある。 Referring to FIG. 1A, there is shown a diagram for explaining side erasure caused by a skew effect in a perpendicular magnetic recording / reproducing apparatus. In FIG. 1A, when the magnetic head is moved in the outer circumferential direction of the magnetic recording medium, the main pole is inclined with respect to the rotation direction of the magnetic recording medium, and the leading side (upstream side in the rotation direction of the magnetic recording medium) is adjacent. It will stick out on the track. In a perpendicular magnetic recording / reproducing apparatus, a single pole magnetic head is often used. In such a single-pole magnetic head, the shape of the surface of the main pole facing the recording medium greatly affects the magnetization pattern recorded on the magnetic recording medium. Therefore, if the leading side of the main pole protrudes from the adjacent track, there is a possibility that information on the adjacent track is erased.
このようなスキュー効果に起因するサイドイレーズを防止するために、主磁極の記録媒体対向面の形状を、トレーリング側(磁気記録媒体の回転方向における下流側)を長辺、リーディング側を短辺とする逆台形状(以下、このような逆台形状を単に逆台形状と呼ぶことにする)にすることが提案されている。 In order to prevent side erasure due to such a skew effect, the shape of the recording surface of the main pole facing the recording medium is such that the trailing side (downstream side in the rotation direction of the magnetic recording medium) is the long side and the leading side is the short side. It has been proposed to make an inverted trapezoidal shape (hereinafter, such an inverted trapezoidal shape is simply referred to as an inverted trapezoidal shape).
図1Bを参照すると、記録媒体対向面の形状が逆台形状の主磁極を用いれば、スキュー効果に起因するサイドイレーズを防止できることを説明するための図が示されている。図1Bにおいて、磁気ヘッドを磁気記録媒体の外周方向に移動させると、主磁極は磁気記録媒体の回転方向に対して傾く。しかしながら、主磁極の記録媒体対向面の形状が逆台形状になっているので、そのリーディング側は隣接トラックにはみ出ない。したがって、隣接トラックの情報を消去してしまうおそれが少ない。なお、単磁極磁気ヘッドでは、主磁極の記録媒体対向面の形状のうち、トレーリング側の形状が、磁気記録媒体に記録される磁化のパターンにとりわけ大きな影響を与える。したがって、トレーリング側の主磁極の幅が変らなければ、記録媒体対向面の形状をこのような逆台形状としても、磁気記録媒体に記録される磁化のパターンに大きな変化はない。 Referring to FIG. 1B, there is shown a diagram for explaining that side erasure due to a skew effect can be prevented by using a main magnetic pole having an inverted trapezoidal shape on the recording medium facing surface. In FIG. 1B, when the magnetic head is moved in the outer circumferential direction of the magnetic recording medium, the main magnetic pole is inclined with respect to the rotation direction of the magnetic recording medium. However, since the shape of the main pole facing the recording medium is an inverted trapezoid, the leading side does not protrude from the adjacent track. Therefore, there is little risk of erasing information on adjacent tracks. In the single-pole magnetic head, the shape on the trailing side of the shape of the recording surface of the main magnetic pole facing the recording medium has a particularly great influence on the pattern of magnetization recorded on the magnetic recording medium. Therefore, if the width of the main magnetic pole on the trailing side does not change, there is no significant change in the magnetization pattern recorded on the magnetic recording medium even if the shape of the recording medium facing surface is such an inverted trapezoidal shape.
主磁極の記録媒体対向面の形状を逆台形状にする手法は、これまでにいくつか提案されている。その代表的なものは次の3つである。 Several methods have been proposed so far in which the shape of the recording surface of the main pole facing the recording medium is inverted. The following are three typical ones.
第1に、手法1は次のようなものである。まず、レジストを用いて、主磁極の下地層の上に、深くなるにしたがって孔の径が小さくなるテーパ状のフレームを形成する。そして、このフレームを用いて、主磁極を構成する磁性金属のめっきを行う。めっき終了後、このフレームを除去する。これにより、記録媒体対向面の形状が逆台形状の主磁極が形成される。
First,
第2に、手法2は次のようなものである(特開2003−263705号公報(特許文献1)を参照)。まず、レジストを用いて、主磁極の下地層の上に、深さ方向の孔の径が均一のフレームを形成する。そして、このフレームを用いて、主磁極を構成する磁性金属のめっきを行う。めっき終了後、このフレームを除去する。フレーム除去後、積層方向と所定の角度をなす方向からイオンミリングを行う。主磁極層は、その上部よりも下部の方がイオンミリングレートが早くなり、その結果、記録媒体対向面が逆台形状に整形される。主磁極の下地層には、Al2O3のイオンミリングレートよりも速いイオンミリングレートを有する材料を用いる。Al2O3のイオンミリングレートでは、所望の逆台形状が得られないから、ということである。これにより、記録媒体対向面の形状が逆台形状の主磁極が形成される。
Second,
第3に、手法3は次のようなものである(特開2003−203311号公報(特許文献2)を参照)。まず、スパッタを用いて、主磁極の下地層の上に、主磁極を構成する磁性金属を一様に成膜する。そして、主磁極層の上に、主磁極を構成する磁性金属のイオンミリングレートよりも遅いイオンミリングレートを有する材料で上地層を形成する。そして、この上地層の上に、主磁極のパターン形成用のマスクを形成する。このマスクを用いて主磁極のパターンを形成後、積層方向と所定の角度をなす方向からイオンミリングを行う。主磁極層は、その上に存在する、イオンミリングレートの遅い上地層の影響を受けて、その下部よりも上部の方がイオンミリングレートが遅くなり、その結果、記録媒体対向面が逆台形状に整形される。これにより、記録媒体対向面の形状が逆台形状の主磁極が形成される。
上記手法1から手法3には、次のような問題点がある。
The
手法1および手法2では、主磁極を構成する磁性金属をめっきしている。めっきは、一般に材料の選択性が低い。したがって、主磁極材料を変えながら、磁気ヘッドの記録性能を最適化していくことができない。したがって、手法1および手法2は、適当な手法とは言えない。
In
この点、手法3は、主磁極層を形成するためにスパッタを用いているので、主磁極材料の選択性の点では問題がない。しかしながら、手法3では、主磁極層の下部と上部のイオンミリングレートの差が十分ではないため、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形するために、主磁極の幅方向の削りしろを多く取らなければならない。その結果、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する工程の前後で、フレアポイント(以下、FPとする)の位置およびネックハイト(以下、NHとする)の長さが著しく変動するおそれがある。この問題は、主磁極層の下部と上部のイオンミリングレートの差がやはり十分ではない手法2にもそのままあてはまる。
In this respect,
ここで、FPとは、記録媒体対向面に垂直な方向において、主磁極の幅が広がり始める点のことである。また、NHとは、記録媒体対向面からFPまでの距離のことである。両者は、磁気ヘッドの記録性能を決定する重要なファクタである。 Here, FP is a point where the width of the main magnetic pole starts to widen in the direction perpendicular to the recording medium facing surface. NH is a distance from the recording medium facing surface to the FP. Both are important factors that determine the recording performance of the magnetic head.
図2Aを参照すると、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する工程の前後で、FPの位置およびNHの長さが変動するのを説明するための図が示されている。図2Aでは、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形するためにイオンミリングを行うと、FPの位置が記録媒体対向面から離れ、NHの長さが長くなる場合が示されている。もっとも、場合によっては、FPの位置が記録媒体対向面に近づき、NHの長さが短くなることもありうる。さらに、イオンミリングによって主磁極のエッチングを行うので、除去された粒子が主磁極に再付着することにより、FPの位置およびNHの長さが変動することもありうる。 Referring to FIG. 2A, there is shown a diagram for explaining that the position of FP and the length of NH fluctuate before and after the step of shaping the shape of the main pole facing the recording medium into a desired inverted trapezoidal shape. ing. In FIG. 2A, when ion milling is performed in order to shape the shape of the recording medium facing surface of the main magnetic pole into a desired inverted trapezoidal shape, the position of the FP may be separated from the recording medium facing surface and the length of NH may be increased. It is shown. However, depending on the case, the position of FP may approach the recording medium facing surface, and the length of NH may be shortened. Furthermore, since the main magnetic pole is etched by ion milling, the removed particles may be reattached to the main magnetic pole, so that the position of FP and the length of NH may vary.
このようにFPの位置およびNHの長さが変動すると、以下に説明するように、磁気ヘッドの記録性能は大きな影響を受ける。 As described above, when the FP position and the NH length fluctuate as described above, the recording performance of the magnetic head is greatly affected.
図2Bを参照すると、FPの位置およびNHの長さが変動した場合、磁気ヘッドの記録性能にいかなる影響が生じるかを説明するための図が示されている。(a)はNHが長くなった場合、(b)はNHが短くなった場合を示す。 Referring to FIG. 2B, there is shown a diagram for explaining what influence is exerted on the recording performance of the magnetic head when the position of FP and the length of NH change. (A) shows a case where NH becomes long, and (b) shows a case where NH becomes short.
図2Bにおいて、(a)NHが長くなると、形状磁気異方性のため、主磁極先端部には残留磁化が生じる。その結果、この残留磁化に起因する磁束が、コイルに電流を流して磁気記録媒体に書き込みを行っていない状態でも、主磁極先端部から磁気記録媒体に向けて放射される。そして、この放射された磁束は、磁気記録媒体に記録されている磁化を反転させ、書き込まれている情報を消去してしまうおそれがある。 In FIG. 2B, (a) when NH becomes longer, residual magnetization occurs at the tip of the main pole due to shape magnetic anisotropy. As a result, the magnetic flux resulting from the residual magnetization is radiated from the front end of the main pole toward the magnetic recording medium even when a current is passed through the coil and writing is not performed on the magnetic recording medium. The radiated magnetic flux may reverse the magnetization recorded on the magnetic recording medium and erase the written information.
逆に、(b)NHが短くなると、コイルに電流を流して磁気記録媒体に書き込みを行うときに、主磁極先端部以外からも磁束が漏れてしまうおそれがある。その結果、磁気ヘッドの実効トラック幅が広くなり、サイドイレーズが生じるおそれがある。 Conversely, when (b) NH is shortened, there is a risk that magnetic flux will leak from other than the tip of the main pole when current is passed through the coil and writing to the magnetic recording medium. As a result, the effective track width of the magnetic head becomes wide, and side erasure may occur.
このように、NHの長さは、長すぎても短すぎてもよくない。NHは、当該磁気ヘッドにおいて、まさに最適な長さに制御される必要がある。しかしながら、FPの位置およびNHの長さの制御を行いつつ、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形することは非常に困難である。したがって、FPの位置およびNHの長さを適切に制御するためには、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形した後のFPの位置およびNHの長さを、主磁極のパターン形成にもとづくFPの位置およびNHの長さからできるだけ変化させないことが必要となる。そのためには、主磁極層の下部と上部のイオンミリングレートの差を十分大きくし、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する際の主磁極の幅方向の削りしろをできるだけ少なくすることが必要となる。 Thus, the length of NH may not be too long or too short. NH needs to be controlled to the very optimum length in the magnetic head. However, it is very difficult to shape the shape of the recording surface of the main pole facing the recording medium into a desired inverted trapezoid shape while controlling the position of FP and the length of NH. Therefore, in order to appropriately control the position of FP and the length of NH, the position of FP and the length of NH after the shape of the recording medium facing surface of the main pole is shaped into a desired inverted trapezoidal shape It is necessary to change as little as possible from the position of FP and the length of NH based on the pattern formation of the magnetic pole. For this purpose, the difference in the ion milling rate between the lower part and the upper part of the main magnetic pole layer is made sufficiently large, and the main magnetic pole is shaved in the width direction when the shape of the recording medium facing surface of the main magnetic pole is shaped into a desired inverted trapezoidal shape. It is necessary to reduce as much as possible.
さらに、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する際の主磁極の幅方向の削りしろをできるだけ少なくすると、イオンミリングにより除去される粒子量が減るので、除去された粒子が主磁極に再付着することによる、FPの位置およびNHの長さの変動を可及的に防止できる。 Furthermore, if the amount of shaving in the width direction of the main pole when shaping the shape of the main pole facing the recording medium into the desired inverted trapezoidal shape is reduced as much as possible, the amount of particles removed by ion milling is reduced and thus removed. Variations in the position of the FP and the length of the NH due to the particles reattaching to the main pole can be prevented as much as possible.
本発明の目的は、スパッタを用いて主磁極材料の選択性を維持しつつ、主磁極層の下部と上部のイオンミリングレートの差を十分大きくし、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する際の主磁極の幅方向の削りしろをできるだけ少なくする方法を提供することにある。 The object of the present invention is to maintain the selectivity of the main magnetic pole material by using sputtering, while sufficiently increasing the difference in the ion milling rate between the lower part and the upper part of the main magnetic pole layer so that the shape of the recording surface of the main magnetic pole facing the recording medium is desired. It is an object of the present invention to provide a method for reducing as much as possible the shaving margin in the width direction of the main magnetic pole when shaping into an inverted trapezoidal shape.
上記目的を達成するために、本発明では、主磁極層の下地層を設け、これを構成する材料として、SiO2など、主磁極層を構成する磁性金属のイオンミリングレートよりも速いイオンミリングレートを有する(ミリング耐性の低い)非磁性材料を用いる。そして、主磁極層の上地層を設け、これを構成する材料として、Al2O3など、主磁極層を構成する磁性金属のイオンミリングレートよりも遅いイオンミリングレートを有する(ミリング耐性の高い)材料を用いる。さらに、主磁極層を構成する磁性金属は、材料の選択性を維持するため、スパッタにより堆積させる。 In order to achieve the above object, in the present invention, an ion milling rate faster than the ion milling rate of a magnetic metal constituting the main magnetic pole layer, such as SiO 2 , is provided as an underlayer of the main magnetic pole layer. A nonmagnetic material having low milling resistance is used. Then, the upper layer of the main magnetic pole layer is provided, and the material constituting this has an ion milling rate slower than that of the magnetic metal constituting the main magnetic pole layer such as Al 2 O 3 (high milling resistance) Use materials. Further, the magnetic metal constituting the main magnetic pole layer is deposited by sputtering in order to maintain material selectivity.
主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状にするために、下地層−主磁極層−上地層の積層構造に対し、主磁極層−上地層のイオンミリングレートの差、下地層−主磁極層のイオンミリングレートの差が十分に出る、積層方向と所定の角度をなす方向からイオンミリングを行う。主磁極層の上部は、イオンミリングレートの遅い上地層の影響を受けて、主磁極層の他の部分よりもイオンミリングレートが遅くなる。他方、主磁極層の下部は、イオンミリングレートの速い下地層の影響を受けて、主磁極層の他の部分よりもイオンミリングレートが速くなる。これにより、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状にすることができる。 In order to change the shape of the recording surface of the main pole facing the recording medium to the desired inverted trapezoidal shape, the difference in the ion milling rate between the main pole layer and the upper layer relative to the laminated structure of the lower layer, the main magnetic pole layer, and the upper layer, the lower layer -Ion milling is performed from a direction that makes a sufficient difference in ion milling rate of the main magnetic pole layer and forms a predetermined angle with the stacking direction. The upper part of the main magnetic pole layer is affected by the upper layer having a slow ion milling rate, and the ion milling rate is slower than that of other parts of the main magnetic pole layer. On the other hand, the lower part of the main magnetic pole layer is affected by the underlayer having a higher ion milling rate, so that the ion milling rate is faster than the other parts of the main magnetic pole layer. Thereby, the shape of the recording surface of the main pole facing the recording medium can be changed to a desired inverted trapezoidal shape.
以上説明したように、本発明によれば、主磁極層の下地層を構成する材料として、主磁極層を構成する磁性金属材料のイオンミリングレートよりも速いイオンミリングレートを有する非磁性材料を用い、主磁極層の上地層を構成する材料として、主磁極層を構成する磁性金属材料のイオンミリングレートよりも遅いイオンミリングレートを有する材料を用いることにより、手法2および手法3よりも、主磁極層の下部と上部のイオンミリーグレートの差を大きくすることができる。そのため、手法2および手法3よりも、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する際の主磁極の幅方向の削りしろを少なくすることができる。その結果、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形した後のFPの位置およびNHの長さが、主磁極のパターン形成にもとづくFPの位置およびNHの長さからあまり変化せず、磁気ヘッドの製造におけるFPの位置およびNHの長さの制御を高めることができる。また、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する際の主磁極の幅方向の削りしろを少なくすることができるので、イオンミリングの処理時間を短縮することができる。
As described above, according to the present invention, a nonmagnetic material having an ion milling rate faster than the ion milling rate of the magnetic metal material constituting the main magnetic pole layer is used as the material constituting the underlayer of the main magnetic pole layer. By using a material having an ion milling rate slower than the ion milling rate of the magnetic metal material constituting the main magnetic pole layer as the material constituting the upper layer of the main magnetic pole layer, the main magnetic pole can be made more than the
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
以下において、まず、1.本発明の磁気ヘッドの構造を概観する。次に、2.本発明の主磁極形成方法を説明し、その効果を実験結果にもとづいて説明する。最後に、3.主磁極形成を含め、本発明の磁気ヘッドの製造方法全般を概観する。 In the following, first, 1. The structure of the magnetic head of the present invention will be outlined. Next, 2. The main magnetic pole forming method of the present invention will be described, and the effects will be described based on experimental results. Finally, 3. An overview of the manufacturing method of the magnetic head of the present invention, including the formation of the main magnetic pole, will be outlined.
1.本発明の磁気ヘッドの構造
まず、本発明の磁気ヘッドの構造を概観する。本発明の磁気ヘッドは、単磁極型垂直磁気記録再生磁気ヘッドである。
1. First, the structure of the magnetic head of the present invention will be outlined. The magnetic head of the present invention is a single pole type perpendicular magnetic recording / reproducing magnetic head.
図3を参照すると、本発明の磁気ヘッドの構造を説明するための図が示されている。(a)は記録媒体対向面、(b)は記録媒体対向面に垂直かつ積層方向に平行な面で切った断面である。 Referring to FIG. 3, a diagram for explaining the structure of the magnetic head of the present invention is shown. (A) is a recording medium facing surface, and (b) is a cross section cut by a surface perpendicular to the recording medium facing surface and parallel to the stacking direction.
本発明の磁気ヘッドは、再生部と記録部に大きく分かれる。再生部は、下部リードシールド層1、シールドギャップ絶縁膜2、MR素子3、上部リードシールド層4を含む。記録部は、下部ライトシールド層7、コイル用リード10、コイル用端子11、下地層13、主磁極層14、非磁性膜17、上部ライトシールド支持層18、絶縁膜20、コイル21、コイル用絶縁膜22、上部ライトシールド層23を含む。なお、図3において、無地の部分は、絶縁材料または非磁性材料に対応している。以下、再生部、記録部の順に、各部の説明を行う。
The magnetic head of the present invention is largely divided into a reproducing unit and a recording unit. The reproducing unit includes a lower
再生部は、磁気ヘッドの記録媒体対向面と対向して配置された磁気記録媒体に記録されている磁化(信号)を読み取る。 The reproducing unit reads the magnetization (signal) recorded on the magnetic recording medium arranged to face the recording medium facing surface of the magnetic head.
MR素子3は、再生部の中核となる素子であり、磁気記録媒体に記録されている磁化(信号)を抵抗の変化により検出する。MR素子3は、図3(b)を見てもわかるように、記録媒体対向面近傍に配置される。MR素子3は、例えば、巨大磁気抵抗(Giant Magneto−Resistance(GMR))素子や、トンネル磁気抵抗(Tunneling Magneto−Resistance(TMR))素子である。
The
下部リードシールド層1と上部リードシールド層4は、パーマロイなどの軟磁性材料により構成される。下部リードシールド層1と上部リードシールド層4は、MR素子3を挟み込むように形成されており、これによって、MR素子3の読み取り動作が磁気記録媒体上の隣接ビットからの磁化(信号)によって影響を受けるのを防止している。
The lower
シールドギャップ絶縁膜2は、Al2O3などの絶縁材料により構成されており、MR素子3と、金属である下部リードシールド層1および上部リードシールド層4との間の電気的絶縁を維持する。
The shield
シールドギャップ非磁性膜6は、Al2O3やRuなどの非磁性材料により構成されており、上部リードシールド層4(再生部)と下部ライトシールド7(記録部)の磁気的絶縁を維持する。
The shield gap
記録部は、磁気ヘッドの記録媒体対向面と対向して配置された磁気記録媒体に向けて磁束を放射することにより、磁化(信号)を記録する。 The recording unit records magnetization (signal) by radiating a magnetic flux toward a magnetic recording medium disposed opposite to the recording medium facing surface of the magnetic head.
下部ライトシールド層7は、パーマロイなどの軟磁性材料により構成されている。下部ライトシールド層7は、主磁極層14の補助磁極としての機能を有し、主磁極層14から磁気記録媒体に放射され、磁気記録媒体から磁気ヘッドの方に戻ってくる磁束を吸収する。
The lower
コイル用リード10は、Cuなどの金属により構成されており、外部からコイル21に電流を導入するための配線である。
The
コイル用端子11は、Cuなどの金属により構成されている。コイル用端子11の場所が起点となり、コイル21が上部ライトシールド層23に巻き付けられるようにして形成されることになる。
The
下地層13は、本発明のポイントとなる部分であり、主磁極層14を構成する鉄コバルト合金などの磁性金属材料よりもイオンミリングレートの速い(ミリング耐性が低い)非磁性材料、例えば、Au、Cu、Si、AuCu、SiO2などにより構成される。下地層13は、下地層13の上に堆積される主磁極層14の下部のイオンミリングレートを速くする機能を有する。下地層13は、その材料がSiO2の場合、少なくとも500オングストローム(50nm)、好ましくは800オングストローム(80nm)以上必要である。
The
主磁極層14は、鉄コバルト合金などの高飽和磁束密度を有する磁性金属材料により構成される。主磁極層14は、コイル21に電流を流すことにより生成された磁束を磁気記録媒体に向けて放射する。主磁極層14は、図2Aおよび図2Bで見たように、記録媒体対向面近傍においてその幅が細くなっており、FPの位置およびNHの長さを適切に制御することにより、磁気記録媒体に向けて効率よく磁束が放射されるようになっている。また、主磁極層14は、その記録媒体対向面の形状が逆台形状に整形されており、これにより、スキュー効果に起因するサイドイレーズを防止する。主磁極層14の記録媒体対向面形状を逆台形状に整形する際、主磁極層14の上には、上地層が形成される。この上地層も、本発明のポイントとなる部分であり、主磁極層14を構成する鉄コバルト合金などの磁性金属材料よりもイオンミリングレートの遅い(ミリング耐性が高い)材料、例えば、Al2O3、Ti、Ta、Cr、NiPなどにより構成される。上地層は、上地層の下にある主磁極層14の上部のイオンミリングレートを遅くする機能を有する。この上地層と下地層13により、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する際の主磁極の幅方向の削りしろをできるだけ少なくすることができる。なお、上地層は、後の工程で取り除くことが可能なため、下地層13とは異なり、必ずしも非磁性材料である必要はない。
The main
非磁性膜17は、Al2O3、Ti、Taなどの非磁性材料で構成されており、記録媒体対向面近傍において、主磁極層14と上部ライトシールド支持層18を磁気的に絶縁し、ライトギャップを形成している。
The
上部ライトシールド支持層18は、パーマロイなどの軟磁性材料により構成される。上部ライトシールド支持層18は、上部ライトシールド層23を支持するとともに、上部ライトシールド層23と一体となって、補助磁極として機能する上部ライトシールドを構成する。
The upper write
絶縁膜20は、Al2O3などの絶縁材料で構成されており、コイル21と上部ライトシールド支持層18を電気的に絶縁する。
The insulating
コイル21は、Cuなどの金属により構成される。コイル21は、コイル用端子11の場所を起点として、上部ライトシールド層23に巻き付けられるようにして形成されている。コイル21は、コイル用リード10によって外部から電流を導入されることにより、主磁極層13が磁気記録媒体へ向けて放射する磁束を生成する。なお、コイル用端子11の場所には、種々の材料が堆積されるが、間には絶縁材料が堆積されないように配慮されている。これにより、コイル用リード10とコイル21の間の電気的接続が確保される。
The
コイル用絶縁膜22は、フォトレジストなどの絶縁材料により構成され、コイル間の電気的絶縁を維持する。
The
上部ライトシールド層23は、パーマロイなどの軟磁性材料により構成される。上部ライトシールド層23は、上部ライトシールド支持層18によって支持されており、上部ライトシールド支持層18と一体となって、補助磁極として機能する上部ライトシールドを構成する。主磁極層14と上部ライトシールドは磁気的に接続されており、上部ライトシールドに巻き付けられるように形成されているコイル21に電流が流れることにより、主磁極層14から放射される磁束を誘導する。上部ライトシールドは、主磁極層14から磁気記録媒体に放射され、磁気記録媒体から磁気ヘッドの方に戻ってくる磁束を吸収するとともに、主磁極層14から放射される書き込み用磁場の勾配形状を矯正する機能を有する。
The upper
以上のような磁気ヘッドは、スライダに加工され、そして、ヘッドジンバルアセンブリ(スライダとサスペンションの組み合わせ)、ヘッドアームアセンブリ(ヘッドジンバルアセンブリとアームの組み合わせ)、ヘッドスタックアセンブリ(ヘッドアームアセンブリを数本組み合わせて、ボイスコイルモータのコイルを取り付けたもの)に組み立てられ、ハードディスク装置などの磁気記録再生装置で用いられる。 The magnetic head as described above is processed into a slider, and a head gimbal assembly (a combination of a slider and a suspension), a head arm assembly (a combination of a head gimbal assembly and an arm), and a head stack assembly (a combination of several head arm assemblies). And is used in a magnetic recording / reproducing device such as a hard disk device.
2.本発明の主磁極形成方法
次に、本発明の主磁極形成方法を説明する。
2. Next, the main magnetic pole forming method of the present invention will be described.
図4Aを参照すると、本発明の主磁極形成方法の手順を説明するためのフローチャートが示されている。以下、絶縁層の上に、主磁極層14の下地層13を形成する工程から、主磁極の記録媒体対向面の形状を逆台形状に整形する工程までを説明する。
Referring to FIG. 4A, a flowchart for explaining the procedure of the main magnetic pole forming method of the present invention is shown. Hereinafter, the process from the step of forming the
まず、ステップ401で、絶縁層の上に、主磁極層14を構成する磁性金属材料のイオンミリングレートよりも速いイオンミリングレートを有する(ミリング耐性の低い)非磁性材料を、主磁極層14の下地層13として成膜する。
First, in
次に、ステップ402で、ステップ401で成膜された下地層13の上に、主磁極層14を構成する磁性金属材料をスパッタにより成膜する。
Next, in
次に、ステップ403で、ステップ402で成膜された主磁極層14の上に、主磁極層14を構成する磁性金属材料のイオンミリングレートよりも遅いイオンミリングレートを有する(ミリング耐性の高い)材料を、主磁極の上地層15として成膜する。
Next, in
次に、ステップ404で、イオンミリングやRIE(Reactive Ion Etching)などにより、主磁極層14のパターニングを行う。マスクは、上地層15自体を用いてもよいし、上地層15の上に形成してもよい。
Next, in
最後に、ステップ405で、下地層13−主磁極層14−上地層15の積層構造に対し、主磁極層14−上地層15のイオンミリングレートの差、下地層13−主磁極層14のイオンミリングレートの差が十分に出る、積層方向と所定の角度(具体的には、約40°〜約70°)をなす方向からイオンミリングを行うことにより、主磁極の記録媒体対向面の形状を逆台形状にする。
Finally, in
ステップ405において、主磁極層14の上部は、イオンミリングレートの遅い上地層15の影響を受けて、主磁極層14の他の部分よりもイオンミリングレートが遅くなる。一方、主磁極層14の下部は、イオンミリングレートの速い下地層13の影響を受けて、主磁極層14の他の部分よりもイオンミリングレートが早くなる。その結果、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する際の主磁極の幅方向の削りしろをできるだけ少なくすることができる。
In
なお、ステップ404でイオンミリングを用いる場合は、ステップ404とステップ405を連続的に実施してもよい。
If ion milling is used in
以下、本発明の主磁極形成方法の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the main magnetic pole forming method of the present invention will be described.
図4Bを参照すると、本発明の第1の実施形態の主磁極形成方法を説明するための図が示されている。第1の実施形態では、絶縁層の上に、下地層13、主磁極層14を形成し、主磁極層14のパターニングを行うためのマスクとして、上地層15をめっきにより形成する。この場合の上地層15の材料としては、Cr、NiPなどを用いる。そして、主磁極層14−上地層15のイオンミリングレートの差、下地層13−主磁極層14のイオンミリングレートの差が十分に出る、積層方向と約40°〜約70°の角度をなす方向からイオンミリングを行う。イオンミリングを行う際には、例えば、基板を揺動させてもよいし、回転させてもよい。また、揺動・回転・静状態を組み合わせてもよい。
Referring to FIG. 4B, a diagram for explaining the main magnetic pole forming method of the first embodiment of the present invention is shown. In the first embodiment, the
第1の実施形態では、上地層15をマスクとしても利用するので、上地層15の上に、主磁極層14のパターニングを行うためのマスクをめっきにより形成する工程が省略できる。また、いきなり、積層方向と約40°〜約70°の角度をなす方向という、主磁極層14−上地層15のイオンミリングレートの差、下地層13−主磁極層14のイオンミリングレートの差が十分に出る方向からイオンミリングを行うので、主磁極層14のパターニング工程と、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する工程を連続的に実施できる。よって、一工程分を省略することができる。
In the first embodiment, since the
図4Cを参照すると、本発明の第2の実施形態の主磁極形成方法を説明するための図が示されている。第2の実施形態では、第1の実施形態と同様、絶縁層の上に、下地層13、主磁極層14を形成し、主磁極層14のパターニングを行うためのマスクとして、上地層15をめっきにより形成する(この場合の上地層15の材料としては、第1の実施形態と同様、Cr、NiPなどを用いる)。しかしながら、それ以降の工程が第1の実施形態とは異なる。すなわち、まず、積層方向とのなす角が約30°〜約45°の方向からイオンミリングを行って、主磁極層14のパターニングを行う。次に、主磁極層14−上地層15のイオンミリングレートの差、下地層13−主磁極層14のイオンミリングレートの差が十分に出る、積層方向と約50°〜約70°の角度をなす方向からイオンミリングを行って、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する。イオンミリングを行う際には、例えば、基板を揺動させてもよいし、回転させてもよい。また、揺動・回転・静状態を組み合わせてもよい。
Referring to FIG. 4C, a diagram for explaining the main magnetic pole forming method of the second embodiment of the present invention is shown. In the second embodiment, as in the first embodiment, the
第2の実施形態では、第1の実施形態と同様、上地層15をマスクとしても利用するので、上地層15の上に、主磁極層14のパターニングを行うためのマスクをめっきにより形成する工程が省略できる。また、まず、約30°〜約45°という小さな角度からイオンミリングを行って主磁極層14のパターニングを行い、次に、約50°〜約70°という大きな角度からイオンミリングを行って主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形するので、第1の実施形態よりも工程数が増えるが、その分、主磁極の幅の制御が正確になる。
In the second embodiment, as in the first embodiment, since the
図4Dを参照すると、本発明の第3の実施形態の主磁極形成方法を説明するための図が示されている。第3の実施形態では、第1の実施形態および第2の実施形態とは異なり、絶縁層の上に、下地層13、主磁極層14、上地層15を形成し、主磁極層14のパターニングを行うためのマスク24を上地層15の上にめっきにより形成する。そして、第1の実施形態と同様、主磁極層14−上地層15のイオンミリングレートの差、下地層13−主磁極層14のイオンミリングレートの差が十分に出る、積層方向と約40°〜約70°の角度をなす方向からイオンミリングを行う。イオンミリングを行う際には、例えば、基板を揺動させてもよいし、回転させてもよい。また、揺動・回転・静状態を組み合わせてもよい。
Referring to FIG. 4D, there is shown a diagram for explaining a main magnetic pole forming method according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, unlike the first and second embodiments, the
第3の実施形態では、上地層15の上に別途マスク24をめっきするので、第1の実施形態および第2の実施形態に比べて、積層の工程が1つ増える。しかしながら、上地層15は、めっきではなくスパッタにより形成できるので、上地層15の材料の選択性の点で第1の実施形態および第2の実施形態より優れている。すなわち、Al2O3、Ti、Taなどは、めっきにより堆積することができないので、第1の実施形態および第2の実施形態では、上地層15をこれらに材料で構成できないが、第3の実施形態では、上地層15をこれらの材料で構成することが可能である。また、いきなり、積層方向と約40°〜約70°の角度をなす方向という、主磁極層14−上地層15のイオンミリングレートの差、下地層13−主磁極層14のイオンミリングレートの差が十分に出る方向からイオンミリングを行うので、主磁極層14のパターニング工程と、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する工程を連続的に実施できる。よって、一工程分を省略することができる。
In the third embodiment, since the
図4Eを参照すると、本発明の第4の実施形態の主磁極形成方法を説明するための図が示されている。第4の実施形態では、第3の実施形態と同様、絶縁層の上に、下地層13、主磁極層14、上地層15を形成し、主磁極層14のパターニングを行うためのマスクを上地層15の上にめっきにより形成する。そして、まず、RIEにより、上地層15のパターニングを行う。上地層15としてAl2O3を用いた場合、RIEのエッチングガスとしては、例えば塩素を用いる。次に、この塩素量および基板温度を上げて、RIEにより、主磁極層14と下地層13のパターニングを行う。次に、主磁極層14−上地層15のイオンミリングレートの差、下地層13−主磁極層14のイオンミリングレートの差が十分に出る、積層方向と約50°〜約70°の角度をなす方向からイオンミリングを行って、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する。イオンミリングを行う際には、例えば、基板を揺動させてもよいし、回転させてもよい。また、揺動・回転・静状態を組み合わせてもよい。
Referring to FIG. 4E, a diagram for explaining a main magnetic pole forming method according to a fourth embodiment of the present invention is shown. In the fourth embodiment, as in the third embodiment, the
第4の実施形態では、上地層15の上に別途マスク24を形成するので、第3の実施形態と同様、上地層15の材料の選択性の点で、第1の実施形態および第2の実施形態より優れている。また、まず、RIEにより、主磁極のパターニングを行い、次に、積層方向と約50°〜約70°の角度をなす方向という、主磁極層14−上地層15のイオンミリングレートの差、下地層13−主磁極層14のイオンミリングレートの差が十分に出る方向からイオンミリングを行って主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形するので、第2の実施形態と同様、主磁極の幅の制御が正確になる。
In the fourth embodiment, since the
第4の実施形態では、RIEにより主磁極のパターニングを行う。これは、以下の理由による。すなわち、第1に、第3の実施形態および第4の実施形態のように上地層15の上に別途マスク24を設ける場合には、第1の実施形態および第2の実施形態とは異なり、まず、上地層15のエッチングを行わなければならない。そして、上地層15の材料として用いるAl2O3、Ti、Taなどは、イオンミリングよりもRIEの方が容易にエッチングできる。そのため、RIEを用いる方が有利だからである。第2に、第3の実施形態および第4の実施形態のように上地層15の上に別途マスク24を設ける場合には、第1の実施形態および第2の実施形態の場合よりも、上地層15の分だけエッチング量が多くなる。そして、イオンミリングでは、エッチングにより除去された粒子が再付着し、これがFPの位置やNHの長さの制御に影響を与えるが、RIEでは、エッチングにより除去された粒子が再付着することは少ないので、エッチング量が多い場合であっても、FPの位置やNHの長さの制御にはほとんど影響がない。そのため、RIEを用いる方が有利だからである。
In the fourth embodiment, the main magnetic pole is patterned by RIE. This is due to the following reason. That is, first, when the
もっとも、第4の実施形態においても、RIEによるエッチングを行わずに、第2の実施形態のように、まず、積層方向と約30°〜約45°の角度をなす方向からイオンミリングを行って主磁極層14のパターニングを行い、次に、積層方向と約50°〜約70°の角度をなす方向という、主磁極層14−上地層15のイオンミリングレートの差、下地層13−主磁極層14のイオンミリングレートの差が十分に出る方向からイオンミリングを行って主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形することが可能である。
However, also in the fourth embodiment, without performing etching by RIE, as in the second embodiment, first, ion milling is performed from a direction that forms an angle of about 30 ° to about 45 ° with the stacking direction. Patterning of the main
次に、本発明の主磁極形成方法の効果を実験データにもとづいて説明する。 Next, the effect of the main magnetic pole forming method of the present invention will be described based on experimental data.
図5Aを参照すると、本発明、手法2、手法3の主磁極形成方法における、イオンミリングの処理時間と、主磁極の記録媒体対向面の逆台形の角度との関係を示したグラフが示されている。
Referring to FIG. 5A, there is shown a graph showing the relationship between the ion milling processing time and the angle of the inverted trapezoid of the recording medium facing surface of the main pole in the main pole forming method of the present invention,
ここで、本発明の主磁極形成方法としては、上記第4の実施形態を用いた。また、手法2、手法3とは、[背景技術]で説明した方法のことである。本発明、手法2、手法3において、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形するために行うイオンミリング処理は、基板を回転させながら、積層方向とのなす角が約60°の方向から行った。主磁極層の厚さは約3000オングストローム(300nm)、主磁極の材料は同組成の鉄コバルト合金である。また、本発明における下地層はSiO2(膜厚約2000オングストローム(200nm))、上地層はAl2O3である。手法2における下地層はAuCu(膜厚約1000オングストローム(100nm))である。手法3における下地層はAl2O3であり、上地層はAl2O3である。以上の点は、以下のすべての実験結果で共通である(ただし、図5Cで、本発明における下地層のSiO2の膜厚を変えている点は除く)。
Here, the fourth embodiment is used as the main magnetic pole forming method of the present invention.
図5Aにおいて、手法2では、イオンミリングの処理時間が5分程度で、逆台形の角度が4°程度のものしか形成できない。同様に、手法3では、イオンミリングの処理時間が5分程度で、逆台形の角度が6°程度のものしか形成できない。イオンミリングの処理時間10分程度とれば、逆台形の角度が10°程度のものを形成できるが、図5Bで見るように、当然、削りしろは増えてしまう。
In FIG. 5A,
これに対し、本発明では、イオンミリングの処理時間が5分程度で、逆台形の角度が10°程度のものが形成できる。また、手法2、手法3に比べて、イオンミリングの処理時間に対する逆台形の角度の立ち上がりが急峻であり、少ないイオンミリングの処理時間で逆台形の角度をつけることが可能であることを示している。これは、本発明では、主磁極層の下地層を構成する材料として、主磁極層を構成する磁性金属材料のイオンミリングレートよりも速いイオンミリングレートを有する非磁性材料を用い、主磁極層の上地層を構成する材料として、主磁極層を構成する磁性金属材料のイオンミリングレートよりも遅いイオンミリングレートを有する材料を用いることにより、主磁極層の下部と上部でイオンミリングレートに大きな差を設けることができたためと考えられる。
In contrast, in the present invention, an ion milling process time of about 5 minutes and an inverted trapezoidal angle of about 10 ° can be formed. Also, compared to
なお、手法2では下地層にAuCu(膜厚約1000オングストローム(100nm))を用いているが、AuCuがSiO2よりもミリング耐性が低いことを考慮すると、下地層がSiO2であれば、さらに逆台形の角度がつきにくいものと思われる。
Although using a AuCu to the
図5Bを参照すると、本発明、手法2、手法3の主磁極形成方法における、主磁極の幅方向の削りしろと、主磁極の記録媒体対向面の逆台形の角度との関係を示したグラフが示されている。
Referring to FIG. 5B, a graph showing the relationship between the main magnetic pole width in the main magnetic pole forming method of the present invention,
図5Aにおいて、手法2では、逆台形の角度が4°程度のものを作るのに、0.4μm程度の削りしろを取らなければならない。同様に、手法3では、逆台形の角度が10°程度のものを作るのに、0.4μm程度の削りしろを取らなければならない。
In FIG. 5A, in
これに対し、本発明では、逆台形の角度が10°程度のものを作るのに必要な削りしろは、手法3の半分の0.2μm程度ですむ。また、手法2、手法3に比べて、必要な削りしろに対する逆台形の角度の立ち上がりが急峻であり、少ない削りしろで逆台形の角度をつけることが可能であることを示している。これにより、本発明では、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形した後のFPの位置およびNHの長さが、主磁極のパターン形成にもとづくFPの位置およびNHの長さからあまり変化せず、磁気ヘッドの製造におけるFPの位置およびNHの長さの制御を高めることができる。
On the other hand, in the present invention, the cutting margin required to make an inverted trapezoidal angle of about 10 ° is about 0.2 μm, which is half of
表1を参照すると、本発明、手法2、手法3の主磁極形成方法における、FPの移動量またはNHの長さの変化量を示すテーブルが示されている。
Referring to Table 1, there is shown a table showing the movement amount of FP or the change amount of the length of NH in the main magnetic pole forming method of the present invention,
表1は、主磁極の幅方向の削りしろが約2μmのときのデータである。図5Bを参照すると、削りしろが約2μmのときの本発明、手法2、手法3における主磁極の逆台形の角度は、それぞれ約10°、約3°、約5°である。表1において、手法2、手法3におけるFPの移動量またはNHの長さの変化量は、それぞれ、本発明の約24倍、約13倍となっている。したがって、手法2および手法3において、本発明と同じ主磁極の逆台形の角度をつけるためには、さらにミリング処理を行う必要があり、さらに削りしろも増え、さらにFPの移動量またはNHの長さの変化量が増えることが予想される。通常、NHの長さが約0.1μmであることを考慮すると、手法2、手法3におけるFPの移動量またはNHの長さの変化量は相当なレベルに達していると言える。
Table 1 shows data when the margin in the width direction of the main pole is about 2 μm. Referring to FIG. 5B, the angle of the inverted trapezoid of the main pole in the present invention,
図5Cを参照すると、本発明の主磁極形成方法における、下地層の膜厚と、主磁極の記録媒体対向面の逆台形の角度との関係を示したグラフが示されている。図5Cにおけるイオンミリングの処理時間は約5分である。 Referring to FIG. 5C, there is shown a graph showing the relationship between the film thickness of the underlayer and the angle of the inverted trapezoid of the surface of the main pole facing the recording medium in the main pole forming method of the present invention. The processing time for ion milling in FIG. 5C is about 5 minutes.
図5Cに示したように、本発明の主磁極形成方法においては、下地層の膜厚により、同じイオンミリングの処理時間または同じ削りしろでつく逆台形の角度が異なる。下地層の膜厚が大きくなるほど、同じイオンミリングの処理時間または同じ削りしろでつく逆台形の角度が大きくなる。6°よりも大きい角度をつけるのが好ましいので、図5Cに示した結果から、下地層がSiO2の場合、膜厚は少なくとも500オングストローム(50nm)、好ましくは800オングストローム(80nm)以上必要である。 As shown in FIG. 5C, in the main magnetic pole forming method of the present invention, depending on the film thickness of the underlayer, the same ion milling processing time or the angle of the inverted trapezoid formed with the same cutting margin differs. As the film thickness of the underlayer increases, the angle of the inverted trapezoid formed with the same ion milling processing time or the same cutting margin increases. Since it is preferable to make an angle larger than 6 °, from the result shown in FIG. 5C, when the underlayer is SiO 2 , the film thickness needs to be at least 500 angstroms (50 nm), preferably 800 angstroms (80 nm) or more. .
3.本発明の磁気ヘッドの製造方法
最後に、主磁極形成を含め、本発明の磁気ヘッドの製造方法全般を概観する。
3. Finally, the overall method of manufacturing the magnetic head of the present invention including the formation of the main magnetic pole will be outlined.
図6Aを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法の手順を説明するためのフローチャートが示されている。 Referring to FIG. 6A, there is shown a flowchart for explaining the procedure of the magnetic head manufacturing method of the present invention.
まず、ステップ601で、再生部(下部リードシールド層1、シールドギャップ絶縁膜2、MR素子3、上部リードシールド層4)を完成させる(以下で参照する図6Bに対応)。以降、記録部の製造が始まる。次に、ステップ602で、下部ライトシールド層7を形成する(以下で参照する図6C〜図6Dに対応)。次に、ステップ603で、コイル用リード10およびコイル用端子11を形成する(以下で参照する図6Eに対応)。次に、ステップ604で、主磁極の下地層13を形成する(以下で参照する図6F〜図6Gに対応)。次に、ステップ605で、主磁極を形成する(以下で参照する図6Hに対応)。次に、ステップ606で、上部ライトシールド支持層18を形成する(以下で参照する図6I〜図6Kに対応)。次に、ステップ607で、コイル21を形成する(以下で参照する図6L〜図6Mに対応)。最後に、ステップ608で、上部ライトシールド層23を形成し、記録部を完成させる(以下で参照する図6Nに対応)。
First, in
図4A〜図4Eを参照して説明した本発明の主磁極形成方法は、図6Aのステップ604およびステップ605に対応している。以下、各ステップについて、図面を参照しながら説明する。 The main magnetic pole forming method of the present invention described with reference to FIGS. 4A to 4E corresponds to step 604 and step 605 in FIG. 6A. Hereinafter, each step will be described with reference to the drawings.
(ステップ601 再生部の完成)
図6Bを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法における一工程(上部リードシールド層4のめっき)を説明するための図が示されている。(a)は記録媒体対向面、b)は記録媒体対向面に垂直かつ積層方向に平行な面で切った断面、(c)は上面図である(図6C〜図6Nでも同様である)。
(Step 601 Completion of playback unit)
Referring to FIG. 6B, a diagram for explaining one step (plating of the upper lead shield layer 4) in the method of manufacturing a magnetic head of the present invention is shown. (A) is a recording medium facing surface, b) is a cross section cut by a surface perpendicular to the recording medium facing surface and parallel to the stacking direction, and (c) is a top view (the same applies to FIGS. 6C to 6N).
基板(不図示)の上に堆積された絶縁層(不図示)の上に、下部リードシールド層1、シールドギャップ絶縁膜2、MR素子3が形成された状態において、シールドギャップ絶縁膜2の上に、上部リードシールド層4(パーマロイなど)をめっきする。これにより、再生部が完成する。
In a state where the lower
(ステップ602 下部ライトシールド層の形成)
図6Cを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法における一工程(シールドギャップ非磁性膜6のスパッタ)を説明するための図が示されている。
(Step 602 Formation of lower light shield layer)
Referring to FIG. 6C, a diagram for explaining one step (sputtering of the shield gap nonmagnetic film 6) in the magnetic head manufacturing method of the present invention is shown.
図6Bにおいてめっきされた上部リードシールド層4の上に、上部リードシールド層4と下部ライトシールド層7を磁気的に絶縁するシールドギャップ非磁性膜6(Al2O3、Ruなど)をスパッタする。
A shield gap nonmagnetic film 6 (Al 2 O 3 , Ru, etc.) for magnetically insulating the upper
図6Dを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法における一工程(下部ライトシールド層7のめっき、非磁性膜8のスパッタ、CMP)を説明するための図が示されている。
Referring to FIG. 6D, there is shown a diagram for explaining one step (plating of the lower
図6Cでスパッタされたシールドギャップ非磁性膜6の上に、下部ライトシールド層7(パーマロイなど)をめっきする。そして、下部ライトシールド層7がめっきされた面を平坦化するために、非磁性膜8(Al2O3など)をウエハ全体に一様にスパッタし、少なくとも下部ライトシールド層7が露出するまで、CMP(Chemical Mechanical Polishing)を行う。
A lower write shield layer 7 (permalloy or the like) is plated on the shield gap
(ステップ603 コイル用リードおよび端子の形成)
図6Eを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法における一工程(絶縁膜9のスパッタ、コイル用リード10のめっき、コイル用端子11のめっき)を説明するための図が示されている。
(Step 603 Formation of coil leads and terminals)
Referring to FIG. 6E, there is shown a diagram for explaining one step (sputtering of the insulating film 9, plating of the
図6Dにおいて平坦化された面に対して、絶縁膜(Al2O3など)9をウエハ全体に一様にスパッタする。そして、この絶縁膜9(下部ライトシールド層7と電気的に絶縁させるため)の上に、コイル用リード10(Cuなど)を、磁気ヘッドの左上からコイルの巻き付けの起点となる点までL字型のパターンでめっきを行う(図6E(c)を参照)。そして、コイルの巻き付けの起点において、コイル用リード10の上に、コイル用リード10と電気的に接続されるように、コイル用端子11(Cuなど)をめっきする。
An insulating film (Al 2 O 3 or the like) 9 is uniformly sputtered over the entire surface of the flattened surface in FIG. 6D. Then, on this insulating film 9 (to electrically insulate the lower write shield layer 7), a coil lead 10 (Cu or the like) is L-shaped from the upper left of the magnetic head to the point where the coil is wound. Plating is performed with a mold pattern (see FIG. 6E (c)). Then, the coil terminal 11 (Cu or the like) is plated on the
(ステップ604 主磁極の下地層の形成)
図6Fを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法における一工程(絶縁膜12のスパッタ、CMP)を説明するための図が示されている。
(Step 604 Formation of the underlayer of the main pole)
Referring to FIG. 6F, there is shown a diagram for explaining one step (sputtering of the insulating
図6Eにおいてコイル用リード10とコイル用端子11が形成された面を平坦化するために、絶縁膜12(Al2O3など)をスパッタし、少なくともコイル用端子11が露出するまでCMPを行う。少なくともコイル用端子11が露出するまでCMPを行うのは、コイル用端子11の上に絶縁膜12が残ると、コイル用リード10とコイル21が電気的に絶縁されてしまうことになるからである。本ステップは、下地層13を形成するための準備ステップである。
In FIG. 6E, in order to flatten the surface on which the
図6Gを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法における一工程(下地層13のスパッタ)を説明するための図が示されている。 Referring to FIG. 6G, a diagram for explaining one step (sputtering of the underlayer 13) in the method of manufacturing a magnetic head of the present invention is shown.
図6Fにおいて平坦化された面の上に、コイル用端子11の箇所にマスクを施したうえで、下地層13(SiO2など)をスパッタする。コイル用端子11の箇所に下地層13をスパッタしないのは、下地層13が絶縁材料の場合、コイル用端子11の上に下地層13が堆積されると、コイル用リード10とコイル21が電気的に絶縁されてしまうことになるからである。下地層13は、上述のように、下地層13の上に堆積される主磁極層14の下部のイオンミリングレートを速くする。
In FIG. 6F, a mask is applied to the location of the
(ステップ605 主磁極の形成)
図6Hを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法における一工程(主磁極形成)を説明するための図が示されている。
(Step 605 formation of main magnetic pole)
Referring to FIG. 6H, a diagram for explaining one step (main magnetic pole formation) in the magnetic head manufacturing method of the present invention is shown.
主磁極形成については、上述したとおりである。下地層13の上に主磁極層14(鉄コバルト合金など)を形成する。そして、主磁極層14の上に、上地層15(Al2O3など)を形成する。そして、この上地層15または上地層15の上に形成されためっき膜をマスクとして、主磁極層14を図6H(c)のような形にパターニングする。そして、積層方向と所定の角度をなす方向からのイオンミリングにより、主磁極層14の記録媒体対向面の形状を逆台形状に整形する。上地層15は、上地層15の下にある主磁極層14の上部のイオンミリングレートを遅くする。この上地層15と下地層13により、主磁極の記録媒体対向面の形状を所望の逆台形状に整形する際の主磁極の幅方向の削りしろをできるだけ少なくすることができる。
The formation of the main magnetic pole is as described above. A main magnetic pole layer 14 (such as an iron cobalt alloy) is formed on the
(ステップ606 上部ライトシールド支持層の形成)
図6Iを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法における一工程(絶縁膜16のスパッタ、CMP)を説明するための図が示されている。
(Step 606 Formation of upper light shield support layer)
Referring to FIG. 6I, there is shown a diagram for explaining one step (sputtering of the insulating
図6Hにおいて主磁極が形成された面を平坦化するために、絶縁膜16(Al2O3など)をウエハ全体に一様にスパッタし、少なくとも主磁極層14が露出するまでCMPを行う。少なくとも主磁極層14が露出するまでCMPを行うのは、コイル用端子11の箇所の主磁極層14の上に絶縁膜16が残ると、コイル用リード10とコイル21が電気的に絶縁されてしまうことになるからである。
In FIG. 6H, in order to flatten the surface on which the main magnetic pole is formed, an insulating film 16 (Al 2 O 3 or the like) is uniformly sputtered over the entire wafer, and CMP is performed until at least the main
図6Jを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法における一工程(非磁性膜17のスパッタ)を説明するための図が示されている。 Referring to FIG. 6J, a diagram for explaining one step (sputtering of the nonmagnetic film 17) in the magnetic head manufacturing method of the present invention is shown.
図6Iにおいて平坦化された面の上に、非磁性膜17(Al2O3など)をスパッタする。図6J(b)を見てもわかるように、主磁極の先端部と、コイル用端子11の箇所の前後以外の場所にはマスクを行って、非磁性膜17を堆積させない。これらの場所には、次に、上部ライトシールド支持層18を堆積させるが、これらの場所に非磁性膜17を堆積させると、上部ライトシールドと主磁極層14との磁気的接続を維持できなくなるからである。また、非磁性膜17が絶縁材料でもある場合には、コイル21とコイル用リード10の電気的接続を維持できなくなるからである。非磁性膜17は、記録媒体対向面において、ライトギャップを形成する。
A nonmagnetic film 17 (Al 2 O 3 or the like) is sputtered on the planarized surface in FIG. 6I. As can be seen from FIG. 6J (b), the
図6Kを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法における一工程(上部ライトシールド支持層18のめき)を説明するための図が示されている。 Referring to FIG. 6K, there is shown a diagram for explaining one step (the turning of the upper write shield support layer 18) in the magnetic head manufacturing method of the present invention.
図6Jで非磁性膜17を堆積させなかった場所および主磁極の最先端部に、上部ライトシールド支持層18(パーマロイなど)をめっきする(図6K(b)を参照)。主磁極層14の上に堆積された上部ライトシールド支持層18は、主磁極層14と磁気的に接続し、コイル用端子11の箇所に堆積された上部ライトシールド支持層18は、コイル用リード10と電気的に接続する。
An upper write shield support layer 18 (permalloy or the like) is plated on the place where the
(ステップ607 コイルの形成)
図6Lを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法における一工程(絶縁膜19のスパッタ、CMP)を説明するための図が示されている。
(Step 607 formation of coil)
Referring to FIG. 6L, a diagram for explaining one step (sputtering of the insulating
図6Kで上部ライトシールド支持層18が形成された面を平坦化するために、絶縁膜19(Al2O3など)をウエハ全面に一様にスパッタする。そして、少なくとも、図6Kにおいて上部ライトシールド支持層18をめっきしたすべての場所で上部ライトシールド支持層18が露出するまでCMPを行う。これは、上部ライトシールド層23と上部ライトシールド支持層18の磁気的接続を維持するためであり、さらに、コイル用端子11の箇所において、コイル21とコイル用リード10との電気接続を維持するためである。
In FIG. 6K, an insulating film 19 (Al 2 O 3 or the like) is uniformly sputtered over the entire surface of the wafer in order to planarize the surface on which the upper write
図6Mを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法における一工程(絶縁膜20のスパッタ、コイル21のめっき、コイル用絶縁膜22の形成)を説明するための図が示されている。
Referring to FIG. 6M, a diagram for explaining one step (sputtering of insulating
図6Lにおいて平坦化された面に、上部ライトシールド支持層18とコイル21を電気的に絶縁する絶縁膜20(Al2O3など)をスパッタする。そして、絶縁膜20の上に、コイル21(Cuなど)をめっきする。そして、コイル21の間の電気的絶縁を確実にするため、コイル21をコイル用絶縁膜22(フォトレジストなど)で覆う。なお、コイル用端子11のところには、絶縁膜20は形成されず、上部ライトシールド支持層18とコイル21が直接接触する。これにより、コイル21とコイル用リード10の電気的接続が維持される。
An insulating film 20 (Al 2 O 3 or the like) that electrically insulates the upper write
(ステップ608 上部ライトシールド層の形成)
図6Nを参照すると、本発明の磁気ヘッドの製造方法における一工程(上部ライトシールド層23のめっき)を説明するための図が示されている。
(Step 608: formation of the upper light shield layer)
Referring to FIG. 6N, there is shown a diagram for explaining one step (plating of the upper write shield layer 23) in the method of manufacturing the magnetic head of the present invention.
図6Mにおいて面に露出している上部ライトシールド支持層18と接触させるように、上部ライトシールド層23(パーマロイなど)をめっきする。これにより、上部ライトシールド層23と上部ライトシールド支持層18は一体となって、上部ライトシールドを形成する。
The upper light shield layer 23 (permalloy or the like) is plated so as to come into contact with the upper light
以上により、本発明の磁気ヘッドが完成する。 Thus, the magnetic head of the present invention is completed.
なお、図6A〜図6Nを参照して説明した磁気ヘッドの製造方法、図3を参照して説明した磁気ヘッドの構造は、あくまで例示にすぎず、本発明の主磁極形成方法を異なる磁気ヘッドの製造方法に組み込み、異なる構造を有する磁気ヘッドを製造することは適宜可能である。 The magnetic head manufacturing method described with reference to FIGS. 6A to 6N and the structure of the magnetic head described with reference to FIG. 3 are merely examples, and the main magnetic pole forming method of the present invention is different from the magnetic head. It is possible to appropriately manufacture a magnetic head having a different structure by being incorporated in the manufacturing method.
1 下部リードシールド層
2 シールドギャップ絶縁膜
3 MR素子
4 上部リードシールド層
6 シールドギャップ非磁性膜
7 下部ライトシールド層
8 非磁性膜
9 絶縁膜
10 コイル用リード
11 コイル用端子
12 絶縁膜
13 下地層
14 主磁極層
15 上地層
16 絶縁膜
17 非磁性膜
18 上部ライトシールド支持層
19 絶縁膜
20 絶縁膜
21 コイル
22 コイル用絶縁膜
23 上部ライトシールド層
24 マスク
401〜405 ステップ
601〜608 ステップ
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記主磁極の下地層として、前記主磁極を構成する磁性金属材料よりもイオンミリングレートの速い非磁性材料を堆積させる第1のステップと、
前記下地層の上に、主磁極層として、前記主磁極を構成する磁性金属材料をスパッタにより堆積させる第2のステップと、
前記主磁極層の上に、前記主磁極の上地層として、前記主磁極を構成する磁性金属材料よりもイオンミリングレートの遅い材料を堆積させる第3のステップと、
前記下地層と前記主磁極層と前記上地層を含む積層構造に対して、積層方向と所定の角度をなす方向からイオンミリングを行う第4のステップを有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。 In the method of manufacturing a magnetic head for perpendicular magnetic recording, in which the shape of the recording medium facing surface of the main pole is an inverted trapezoidal shape,
A first step of depositing a nonmagnetic material having an ion milling rate faster than a magnetic metal material constituting the main magnetic pole as an underlayer of the main magnetic pole;
A second step of depositing, as a main magnetic pole layer, a magnetic metal material constituting the main magnetic pole on the underlayer by sputtering;
A third step of depositing, on the main magnetic pole layer, a material having an ion milling rate slower than the magnetic metal material constituting the main magnetic pole as an upper layer of the main magnetic pole;
A method of manufacturing a magnetic head, comprising: a fourth step of performing ion milling on a laminated structure including the underlayer, the main magnetic pole layer, and the upper layer from a direction that forms a predetermined angle with a lamination direction. .
前記主磁極を構成する磁性金属材料よりもイオンミリングレートの速い非磁性材料により構成される下地層と、
前記下地層の上に形成され、前記磁性金属材料により構成される主磁極層を有し、
前記主磁極は、前記下地層と、前記主磁極層と、前記主磁極層の上に形成され、前記磁性金属材料よりもイオンミリングレートの遅い材料により構成される上地層とを含む積層構造に対して、積層方向と所定の角度をなす方向からイオンミリングがなされることにより、その記録媒体対向面の形状が逆台形状になっていることを特徴とする磁気ヘッド。 In a magnetic head for perpendicular magnetic recording having a main pole,
An underlayer composed of a nonmagnetic material having a faster ion milling rate than the magnetic metal material constituting the main magnetic pole;
A main magnetic pole layer formed on the underlayer and made of the magnetic metal material;
The main magnetic pole has a laminated structure including the base layer, the main magnetic pole layer, and an upper layer formed on the main magnetic pole layer and made of a material having an ion milling rate slower than that of the magnetic metal material. On the other hand, a magnetic head characterized in that the shape of the surface facing the recording medium is an inverted trapezoid by performing ion milling from a direction forming a predetermined angle with the stacking direction.
前記スライダが取り付けられるサスペンションを有するヘッドジンバルアセンブリ。 A slider obtained by processing the magnetic head according to any one of claims 12 to 14,
A head gimbal assembly having a suspension to which the slider is attached.
前記ヘッドジンバルアセンブリが取り付けられるアームを有するヘッドアームアセンブリ。 A head gimbal assembly according to claim 15;
A head arm assembly having an arm to which the head gimbal assembly is attached.
前記複数のヘッドアームアセンブリが取り付けられる、ボイスコイルモータのコイルを有するヘッドスタックアセンブリ。 A plurality of head arm assemblies according to claim 16;
A head stack assembly having a coil of a voice coil motor to which the plurality of head arm assemblies are attached.
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JP2010086572A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Fujitsu Ltd | Method for manufacturing magnetic head |
US8028399B2 (en) | 2007-12-16 | 2011-10-04 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | Magnetic write pole fabrication |
US8303780B2 (en) | 2008-09-30 | 2012-11-06 | Tdk Corporation | Method of forming mask for dry etching and manufacturing method of magnetic head using the same method |
JP2014006954A (en) * | 2012-06-26 | 2014-01-16 | Seagate Technology Llc | Device and write magnetic poles |
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