(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＢＳに露出した端面と、トレーリングエッジを含むトレーリング面およびリーディングエッジを含むリーディング面とを有し、前記ＡＢＳに沿った前記トレーリング面と前記リーディング面との間隔で規定される厚さが前記ＡＢＳから遠ざかる方向において変化する磁極層と、
ヨークと
を備え、
前記磁極層は、
前記ＡＢＳに露出した前記端面を含むと共に前記ＡＢＳから遠ざかるほど前記厚さが最大値となるまで増大する第１の部分と、
前記第１の部分と接続され、前記厚さが最大であり、かつ一定に維持されている第２の部分と、
前記厚さが前記第２の部分よりも薄く、かつ一定に維持されている第３の部分と、
前記第２の部分と前記第３の部分とを連結し、前記ＡＢＳから遠ざかるほど前記厚さが減少する部分を含む第４の部分と
を含んでなり、
前記第３の部分は前記ヨークと物理的および磁気的に接続されており、
前記第４の部分は、前記ＡＢＳと直交する方向に対して傾斜した前記リーディング面と、前記ＡＢＳと直交する方向に対して傾斜した前記トレーリング面とを有する
垂直磁気記録ヘッド。
【請求項２】
自らから射出される磁束によって隣接トラック消去（ＡＴＥ）および広域トラック消去が生じることのないリーディングシールドおよびサイドシールドを含むシールド構造をさらに備えた
請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記第１の部分は、前記トレーリング面および前記リーディング面の少なくとも一方が傾斜している
請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記第１の部分および前記第２の部分の、前記ＡＢＳと直交する方向の合計の長さが０．３μｍ以上１．５μｍ以下である
請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記厚さの最大値は０．１５μｍ以上０．５μｍ以下である
請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記第３の部分の厚さは０．０５μｍ以上０．３５μｍ以下である
請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記第４の部分における前記トレーリング面は、前記ＡＢＳと直交する方向に対して１５°以上９０°未満の角度を有するように傾斜している
請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記第４の部分における前記リーディング面は、前記ＡＢＳと直交する方向に対して１５°以上９０°未満の角度を有するように傾斜している
請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項９】
前記第４の部分は、前記第２の部分と接続された第１の遷移部分と前記第３の部分と接続された第２の遷移部分を有し、
前記第１の遷移部分は前記ＡＢＳと直交する方向に対して１５°以上９０°未満の角度を有するように傾斜した前記トレーリング面を有し、
前記第２の遷移部分は前記ＡＢＳと直交する方向に対して１５°以上９０°未満の角度を有するように傾斜した前記リーディング面を有している
請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
前記第４の部分は、前記第１の遷移部分と前記第２の遷移部分との間に挟まれた中間部分をさらに有し、
前記ＡＢＳから前記第２の部分と前記第１の遷移部分との境界位置までの距離は０．３μｍ以上１．５μｍ以下であり、
前記ＡＢＳから前記中間部分と前記第２の遷移部分との境界位置までの距離は０．３μｍ以上１．５μｍ以下である
請求項９記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の垂直磁気記録ヘッドを製造する方法であって、
基体を用意するステップと、
最終的に前記ＡＢＳとなる部分を含む前方端部と、前記ＡＢＳと直交する方向において前記前方端部と反対側の後方端部とを有する材料層を、前記基体の上に形成するステップと、
前記材料層の前記前方端部の上に第１のフォトレジストマスクを形成するステップと、
前記第１のフォトレジストマスクを利用した第１のエッチング処理により、前記材料層に、前記前方端部から前記後方端部へ向けて深くなるように傾斜する第１の傾斜面を外縁に有する第１のトレンチを形成するステップと、
前記第１のフォトレジストマスクを除去したのち、前記第１のトレンチの内部であって前記第１の傾斜面から離れた位置に第２のフォトレジストマスクを形成するステップと、
前記第２のフォトレジストマスクを利用した第２のエッチング処理により、前記第１のトレンチにおける前記第１の傾斜面と前記第２のフォトレジストマスクとの間の部分を掘り下げて第２のトレンチを形成するステップと、
前記第２のフォトレジストマスクを除去するステップと、
前記第１のトレンチおよび前記第２のトレンチを完全に埋めるように磁極層を形成するステップと、
前記磁極層の表面を平坦化するステップと、
平坦化された前記磁極層の表面の一部であって前記第１の傾斜面と厚さ方向において重複する部分に、前記前方端部から前記後方端部へ向かう方向において前記磁極層の厚さが増大するように傾斜する第２の傾斜面を形成するステップと、
前記磁極層のうちの、前記第２の傾斜面を含む部分であって前記材料層の前方端部から前記第２のトレンチの一部に至る部分と対応する領域、を選択的に覆うように第３のフォトレジストマスクを形成するステップと、
前記第３のフォトレジストマスクを利用した第３のエッチング処理により、前記第３のフォトレジストマスクによって覆われていない、前記後方端部と対応する領域の前記磁極層の厚さを薄くするステップと
を含む垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の垂直磁気記録ヘッドを製造する方法であって、
基体を用意するステップと、
最終的に前記ＡＢＳとなる部分を含む前方端部と、前記ＡＢＳと直交する方向において前記前方端部と反対側の後方端部とを有する第１の材料からなる第１の層を、前記基体の上に形成するステップと、
前記第１の層の前記後方端部の上に金属エッチングストップ層を選択的に形成するステップと、
前記第１の層および金属エッチングストップ層の上に前記第１の材料からなる第２の層を形成するステップと、
前記第２の層上の、前記第１の層の前記前方端部と厚さ方向において重複する位置であって前記金属エッチングストップ層から離れた位置に、第１のフォトレジストマスクを選択的に形成するステップと、
前記第１のフォトレジストマスクおよび前記金属エッチングストップ層を利用した第１のエッチング処理により、前記第２の層および前記第１の層を貫くと共に位置によって深さが異なるトレンチを形成するステップと、
前記第１のフォトレジストマスクを除去するステップと、
前記トレンチを完全に埋めるように磁極層を形成するステップと、
前記磁極層の表面を平坦化するステップと、
第２のエッチング処理により、平坦化された前記磁極層の表面の一部であって前記前方端部の近傍と厚さ方向において重複する部分に、前記前方端部から前記後方端部へ向かう方向において前記磁極層の厚さが増大するように傾斜する傾斜面を形成するステップと、
前記磁極層のうちの、前記傾斜面を含む部分であって前記第１の層の前方端部から前記トレンチの一部に至る部分と対応する領域、を選択的に覆うように第２のフォトレジストマスクを形成するステップと、
前記第２のフォトレジストマスクを利用した第３のエッチング処理により、前記第２のフォトレジストマスクによって覆われていない、前記後方端部と対応する領域の前記磁極層の厚さを薄くするステップと
を含む垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記磁極層の厚さの最大値を０．１５μｍ以上０．５μｍ以下とする
請求項１１記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記第３のエッチング処理により、前記磁極層の一部を０．０５μｍの厚さとする
請求項１１記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
前記磁極層の厚さの最大値を０．１５μｍ以上０．５μｍ以下とする
請求項１２記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記第３のエッチング処理により、前記磁極層の一部を０．０５μｍの厚さとする
請求項１２記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記磁極層を、Ｆｅ（鉄）およびＣｏ（コバルト）を含む合金により、めっき法またはスパッタリングを利用して形成する
請求項１２記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記磁極層を、Ｆｅ（鉄）およびＣｏ（コバルト）を含む合金により、めっき法またはスパッタリングを利用して形成する
請求項１１記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１９】
前記材料層を、Ａｌ2 Ｏ3 によって形成する
請求項１１記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項２０】
前記第１および第２の層を、Ａｌ2 Ｏ3 によって形成する
請求項１２記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項２１】
イオンビームエッチングもしくは反応性イオンエッチングにより前記第２のエッチング処理を行い、
イオンビームエッチングにより前記第３のエッチング処理を行う
請求項１１記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項２２】
イオンビームエッチングもしくは反応性イオンエッチングにより前記第１のエッチング処理を行い、
イオンビームエッチングにより前記第３のエッチング処理を行う
請求項１２記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体表面に対しておおよそ垂直な記録磁界を生成する垂直磁気記録ヘッドに関する。より具体的には、ＡＢＳへ向けて厚さが減少するテーパ形状を有することによって、記録媒体に対して記録磁界をより効果的に伝えるとともに、隣接トラック消去（ＡＴＥ：adjacent track erasure）および広域トラック消去（ＷＡＴＥ：wide area track erasure）の作用を最小化することのできる磁極を備えた垂直磁気記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
１インチ四方あたり１００ギガビットを超える高記録面密度の必要性が高まるなか、長手磁気記録（ＬＭＲ：longitudinal magnetic recording）ヘッドに替わり、垂直磁気記録（ＰＭＲ：perpendicular magnetic recording）ヘッドが選択されるようになっている。
【０００３】
ＬＭＲヘッドでは、２つの磁極間に広がるフリンジ磁界の作用により、各ドメインに、磁気媒体（ハードディスク）の表面に沿って配向された磁気モーメントを有する小さな磁気ドメインが形成される。記録面密度の増加に従って、これらのドメインの寸法を減少させなければならないが、寸法を減少させすぎると、その結果、熱的な影響により磁気ドメインが不安定になる。この現象は、一般に超常磁性限界と呼ばれている。
【０００４】
垂直磁気記録を用いた記録媒体では、磁気記録層内のドメイン構造が、記録媒体表面に対して垂直に配向するネット磁気モーメントを有する複数のドメインを含むように形成される。また、磁性記録層の下に形成された軟磁性下地層（ＳＵＬ：soft magnetic underlayer）は、戻り磁束（return flux）をヘッドに戻し、書き込み処理の際に、記録磁界の強度を高めるように機能している。そのような記録媒体とともに、記録媒体表面に対して垂直な磁気モーメントを有するドメインを形成可能な垂直磁界を生成する磁気記録ヘッドを用いることで、長手記録の場合と比較して、ドメイン構造をより安定化させ、かつ、面記録密度を大幅に向上させることができる。
【０００５】
垂直磁気記録に用いられる磁気記録媒体は高面密度記録が可能であるが、磁気記録媒体の性能を活かすためには、記録ヘッド自体が、十分な強度と鮮明さ（definition）とを有する記録磁界を生成する必要がある。磁気記録媒体の性能に相応な記録性能を得る１つの方法は、磁極先端部を、その厚さがＡＢＳ（磁気記録媒体と対向する面）に近づくほど薄くなる（ＡＢＳから遠ざかるほど増加する）テーパ形状となるように形成することである。その構造では、ＡＢＳにおいて露出する磁極の面積は減少するが、磁気記録媒体へ伝達される磁束の密度が向上する。特許文献１〜３には、トレーリングエッジを含むトレーリング面の一部が傾斜した主磁極が開示されている。
【０００６】
図１は、一の磁極を備えた従来のＰＭＲヘッドを模式的に表した断面図である。図１では、ＰＭＲヘッドが、それに対して相対的に移動する磁気記録媒体（磁気ディスク）１６の上に設置されている。磁気ディスク１６は中心軸を中心として回転しているが、図１においては、磁気ディスク１６がＰＭＲヘッドの主磁極層１１４に対して矢印１８０の方向（紙面右方向）へ移動する様子を表している。主磁極層１１４のリーディングエッジ１１４Ｌは、磁気ディスク１６が流入する側にあるエッジまたは表面を表す。この主磁極層１１４における、リーディングエッジ１１４Ｌと反対側の面がトレーリングエッジ１１４Ｔである。通常、ここでは図示しない再生ヘッドが記録ヘッドのリーディングエッジ側に形成され、磁気ディスク１６における任意の領域が、記録ヘッドの下を通過する前に再生ヘッドの下を通過するようになっている。なお、本明細書では、各図に示した互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸を用いて方向を定義する。Ｘ軸の正方向（＋Ｘ方向）は磁気ディスクの移動方向を表し、Ｙ軸の正方向（＋Ｙ方向）はＡＢＳから離れて記録ヘッドの後方へ向かう方向を表し、Ｚ軸は磁気ディスクのトラック幅方向を表す。
【０００７】
主磁極層１１４は、ヨーク１８の一部と物理的、および磁気的に接触している。ヨーク１８は、ここでは主磁極層１１４の上面であるトレーリングエッジ１１４Ｔと接するように（例えば、めっき法によって）形成されたものである。そのため、上部ヨークとも呼ばれる。ＡＢＳに露出した磁極先端部の端面１１９から磁束が放出され、磁気ディスク表面に及ぶ。それにより、磁気ディスク表面のうちの磁極先端部の端面１１９と対向する一部領域において、磁性粒子の磁気モーメントの向きが所定方向へ配向する。その結果、磁気ディスクの一部領域に情報記録が行われる。磁極先端部の端面１１９から射出された磁束は、媒体およびＳＵＬを通り抜け、ヨークのリターン部分１５に戻り、磁束ループが完成する。磁束は、主磁極の周りに巻回されたコイル１２の電流から生じる磁界によって生成される。そのようなコイル１２の一例を示す。
【０００８】
図２は、ＡＢＳ１９から出る磁束をより狭い範囲に制限し、より高い解像度で磁気ディスク表面のより小さい領域に対して正確に記録するための形状を有する従来の主磁極を拡大して表したものである。ここで、主磁極１１４の上面（トレーリング面１１４Ｔには、ヨーク１８が設けられている。
【０００９】
図２の設計においては、主磁極１１４の先端部は傾斜面を有しており、ＡＢＳに近づくほど主磁極１１４の厚さが減少している。傾斜面を含む先端部は、例えば主磁極の先端部のトレーリングエッジ１１９２およびリーディングエッジ１１９１の両方をＡＢＳと直交する方向（Ｙ軸方向）に対して傾斜させる（bevel）することによって形成される。但し、トレーリングエッジ１１９２およびリーディングエッジ１１９１のいずれか一方のみを傾斜面としてもよい。主磁極の先端部の後方（ＡＢＳと反対側）では、主磁極はその厚さを一定に維持したままＡＢＳから遠ざかる方向（＋Ｙ方向）へ延在している。
【００１０】
以下の特許文献４〜７においても、磁極先端部の傾斜方法、および傾斜の一般的な設計が示されている。具体的には、Guan等による特許文献４には、主磁極のリーディングエッジまたはトレーリングエッジを傾斜させることが開示されている。また、Takano等による特許文献５には、主磁極のリーディングエッジもしくはトレーリングエッジのいずれか一方、またはそれらの両方を傾斜させることが示されている。また、Heim等による特許文献６には、傾斜面を有する磁極先端部が開示されている。さらに、Sasaki等による特許文献７の図１２には、傾斜した磁極に加えて、傾斜した非磁性層１７も示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第７３２２０９５号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開２００８／０１１２０８２
【特許文献３】米国特許出願公開２００５／０２３７６６５
【特許文献４】米国特許出願公開２００５／０２１９７４３
【特許文献５】米国特許第７１３３２５２号明細書
【特許文献６】米国特許第５６００５１９号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開２００８／０３１６６５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の先端部に傾斜面を含む磁極構造は、先端部に傾斜面を含まない磁極と比較すると磁界強度の向上などの利点を有するが、ある欠点も有する。具体的には、磁極先端部の厚い領域部分（ＡＢＳから少し離れて位置する領域部分）により、増加した磁束が主磁極の周辺領域に向かうこととなり、主磁極内の磁束密度を増加させるだけでなく、記録磁界の漏洩（フリンジング）を大幅に増加させてしまう。このフリンジングはシールド構造によって増加するおそれがあり、隣接トラック消去（ＡＴＥ）および広域トラック消去（ＷＡＴＥ）を引き起こす場合がある。さらに、磁極の厚い（傾斜に対して近位である）領域部分が長いと、その内部に強度の高い磁束を含むことになる。そのため、そのうちの一部の磁束が傾斜した磁極先端部に集中するので、記録磁束強度を向上させる一方で大きなフリンジングを生むこととなってしまう。磁極先端部に所望の磁束を集中させるためには、記録ヘッドの内部により強い磁束が生じていることが必要と考えられる。その一方で、ＡＴＥおよびＷＡＴＥを最小限に抑えるためには、記録磁界のフリンジングを抑制することが必要である。
【００１３】
本発明の第１の目的は、高面密度記録が可能な垂直磁気記録（ＰＭＲ）ヘッドの磁極構造を提供することにある。
【００１４】
本発明の第２の目的は、傾斜面を含む形状を用いてＡＢＳに露出した磁極先端部に対してより効果的に磁束を供給することによって、記録磁界を増加させるＰＭＲヘッドの磁極構造を提供することにある。
【００１５】
本発明の第３の目的は、狭いトラック幅に対する記録性能を向上させるとともに、隣接トラック、および記録対象トラックの周囲の広い領域内に含まれるトラックへの情報記録に対する劣化（ＡＴＥおよびＷＡＴＥ）を最小限に抑え、もしくは排除することが可能な磁極構造を備えたＰＭＲヘッドを提供することにある。
【００１６】
本発明の第４の目的は、上述の目的を達成するとともに、ヘッドの特定の領域における磁束量を減少させるＰＭＲヘッドを提供することにある。
【００１７】
本発明の第５の目的は、上述の目的に適う磁極構造の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記した本発明の目的は、厚さが変化する傾斜部を含む磁極の形成によって達成される。ここで、厚さとは、リーディングエッジ表面とトレーリングエッジ表面との間の距離であり、ＡＢＳと垂直な方向において変化するものである。
【００１９】
具体的には、本発明の垂直磁気記録ヘッドは、ＡＢＳに露出した端面と、トレーリングエッジを含むトレーリング面およびリーディングエッジを含むリーディング面とを有し、ＡＢＳに沿ったトレーリング面とリーディング面との間隔で規定される厚さがＡＢＳから遠ざかる方向において変化する磁極層を備える。磁極層は、ＡＢＳから遠ざかるほど厚さが最大値となるまで増大する第１の部分と、その第１の部分と接続され、厚さが最大であり、かつ一定に維持されている第２の部分と、厚さが第２の部分よりも薄く、かつ一定に維持されている第３の部分と、第２の部分と第３の部分とを連結し、ＡＢＳから遠ざかるほど厚さが減少する部分を含む第４の部分とを含んでなるものである。ここで第４の部分は、ＡＢＳと直交する方向に対して傾斜したリーディング面と、ＡＢＳと直交する方向に対して傾斜したトレーリング面とを有する。
【００２０】
また、本発明の第１の垂直磁気記録ヘッドの製造方法は、基体を用意するステップと、基体の上に材料層を形成するステップと、材料層の上に第１のフォトレジストマスクを形成するステップと、第１のフォトレジストマスクを利用した第１のエッチング処理により、材料層に第１のトレンチを形成するステップと、第１の第１のフォトレジストマスクを除去したのち、第２のフォトレジストマスクを形成するステップと、第２のフォトレジストマスクを利用した第２のエッチング処理により、第１のトレンチを掘り下げるステップと、第２のフォトレジストマスクを除去するステップと、掘り下げた第１のトレンチを完全に埋めるように磁極層を形成するステップと、磁極層の表面を平坦化するステップと、平坦化された磁極層の表面の一部に傾斜面を形成するステップと、磁極層を選択的に覆うように第３のフォトレジストマスクを形成するステップと、第３のフォトレジストマスクを利用した第３のエッチング処理により、第３のフォトレジストマスクによって覆われていない領域の磁極層の厚さを薄くするステップとを含むものである。
【００２１】
また、本発明の第２の垂直磁気記録ヘッドの製造方法は、基体を用意するステップと、基体の上に第１の材料からなる第１の層を形成するステップと、第１の層の上に金属エッチングストップ層を形成するステップと、第１の層および金属エッチングストップ層の上に第１の材料からなる第２の層を形成するステップと、第２の層の上に第１のフォトレジストマスクを形成するステップと、第１のフォトレジストマスクおよび金属エッチングストップ層を利用した第１のエッチング処理により、第２の層および第１の層を貫くと共に位置によって深さが異なるトレンチを形成するステップと、第１のフォトレジストマスクを除去するステップと、トレンチを完全に埋めるように磁極層を形成するステップと、磁極層の表面を平坦化するステップと、第１のエッチング処理により、平坦化された磁極層の表面の一部に、傾斜面を形成するステップと、磁極層を選択的に覆うように第２のフォトレジストマスクを形成するステップと、第３のフォトレジストマスクを利用した第２のエッチング処理により、第２のフォトレジストマスクによって覆われていない領域の磁極層の厚さを薄くするステップとを含むものである。
【００２２】
磁極の厚さの変化を、図３〜５に模式的に示した各実施態様を例に挙げて以下に説明する。磁極の厚さは、その後方部分（ＡＢＳから離れた部分）においては薄く一定である。また、この領域の上面または下面にはヨークが固定されている。記録磁極の厚さは、それが増大する先端部（第１の部分）の後方に位置する第２の部分において最大値で一定となり、その後方部分（第４の部分）において減少したのち、さらに後方の第３の部分において薄く一定となる。この磁極設計によれば、ヨークと接触する磁極領域の厚さが薄いので、磁極を駆動するために用いる磁束の総量が少なくてすむ。また、厚さが最大となる第２の部分は、さらなる磁束集中パワーを供給する。それによって、磁極と対応する領域の磁界は増加する。一方で、図２に示した従来構造と比較すると、隣接領域における漏洩磁界は大幅に減少する。なお、ＡＢＳに平行な面における磁極の断面形状は、通常、三角形または台形であり、リーディングエッジからトレーリングエッジに向かって傾斜している。本発明は、この傾斜にさらなる傾斜形状を付加するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の垂直磁気記録ヘッドによれば、磁極層において、厚さが徐々に減少する先端部の後方に厚さが最大となる部分を配置することで記録動作に必要な大きさの磁束を十分に確保しつつ、ＡＢＳに露出した端面において磁束密度を高めることができる。さらに、その後方に位置しヨークと接する部分の厚さを薄くかつ一定に維持するようにしたので、磁極層全体に内包する磁束の量を低減し、フリンジングを抑えることができる。その結果、磁気記録媒体における微小な領域に対し、正確に情報の記録を行うことができる。すなわち、高密度記録を実現することができる。また、本発明の垂直磁気記録ヘッドの製造方法によれば、上記本発明の垂直磁気記録ヘッドを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】１つの主磁極を備えた従来のＰＭＲヘッドの例を模式的に表した側面からの断面図である。
【図２】記録密度向上のために傾斜した形状を備えた従来の磁極を模式的に表した断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を模式的に表した断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を模式的に表した断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を模式的に表した断面図である。
【図６】厚い部分および薄い部分を有する主磁極層を製造するための一連の処理工程を模式的に示した断面図である。
【図７】厚い部分および薄い部分を有する主磁極層を製造するための一連の処理工程を模式的に示した他の断面図である。
【図８】厚い部分および薄い部分を有する主磁極層を製造するための一連の処理工程を模式的に示した別の他の断面図である。
【図９】磁極の断面における合計の磁束を、その断面からＡＢＳまでの距離の関数として表した特性図である。
【図１０】本発明と従来技術とを、磁束の伝達効果において比較して示した特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の目的、特徴および利点は、以下に記載の好適な実施の形態の説明に照らして理解される。本実施の形態の垂直磁気記録（ＰＭＲ：perpendicular magnetic recording）ヘッドは、ＡＢＳと直交する方向において厚さが変化するように傾斜面を含む主磁極を備えたものである。なお、厚さは主磁極のトレーリングエッジとリーディングエッジとの間の、ＡＢＳに沿った方向の距離である。また、主磁極の先端部におけるＡＢＳに露出した端面の形状は、例えば三角形状または台形状となっている。
【００２６】
主磁極は、ＡＢＳに露出した先端部である第１の部分において傾斜を生じている。第１の部分では、ＡＢＳから離れるに従ってその厚さが増加する。第１の部分では、第１の部分におけるトレーリングエッジ面もしくはリーディングエッジ面のいずれか、またはその両方が傾斜（bevel）している。その傾斜は、主磁極の厚さが一定かつ最大となる第２の部分との境界位置において終了する。なお、傾斜面は対称でなくてもよいが、傾斜面が終了する位置（２つの傾斜面の、ＡＢＳと直交する方向の長さが異なる場合には、長いほうの傾斜面が終了する位置）から、厚さが一定かつ最大となる第２の部分が開始する。すなわち、第１の部分は、ＡＢＳと反対側の端縁において最大の厚さを有している。
【００２７】
主磁極の第２の部分は、その厚さを一定に維持しつつ、第１の部分との接続部分からＡＢＳから離れる方向へ延在している。第２の部分の厚さは、主磁極において最大値を示す。この最も厚い第２の部分の後方には、厚さが減少する移行部分としての第４の部分が配置される。
【００２８】
第４の部分では、リーディング面およびトレーリング面のうちの少なくとも一方が傾斜面（ＡＢＳと直交する方向に対して傾斜した面）となっていることにより、ＡＢＳから遠ざかるほど厚さが減少している。
【００２９】
主磁極は、第４の部分において厚さが減少したのち、さらにその後方には減少した（薄くなった）厚さを維持したままＡＢＳから離れる方向へ延在する第３の部分を含んでいる。この第３の部分には、上部ヨークまたは下部ヨークが取り付けられ、物理的、および磁気的結合を生じさせている。なお、ここでは、単なる形成例として上部ヨークを示す。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図３は、本発明の第１の実施の形態としてのＰＭＲヘッドにおける要部の、ＡＢＳと直交する断面構成（ＸＹ断面）を表すものである。なお、本実施の形態におけるＰＭＲヘッドの構造は、主磁極層１１４を主磁極層１４Ａに置き換えたことを除き、図１に示したものと同様である。以下において、厚さは、主磁極層１４のリーディングエッジを含む面とトレーリングエッジを含む面との、Ｘ軸方向の間隔を意味する。
【００３１】
主磁極層１４Ａは、第１〜第４の部分１〜４を含んでなり、ＡＢＳと直交するＹ軸方向においてその厚さが変動している。
【００３２】
磁極先端部としての第１の部分１はＡＢＳに露出した端面１９を含み、ＡＢＳから遠ざかるほど厚さが増大し、第２の部分２と連結する境界位置において厚さは最大値ｔ１となっている。第１の部分１では、リーディングエッジを含むリーディング面１９１およびトレーリングエッジを含むトレーリング面１９２の双方が、Ｙ軸に対して傾斜している。但し、リーディング面１９１またはトレーリング面１９２のいずれか一方は、Ｙ軸と平行であってもよい。最大値ｔ１は、例えば０．１５μｍ以上０．５μｍ以下の範囲である。
【００３３】
第２の部分２は、第１の部分１の後方（ＡＢＳと反対側）と連結され、一定かつ最大の厚さｔ１を維持しつつＹ軸方向に延在している。
【００３４】
第３の部分３は第２の部分２の後方に位置しており、第２の部分２の厚さｔ１よりも薄い厚さｔ２（＜ｔ１）を一定に維持するようにＹ軸方向に延在している。厚さｔ２は、主磁極層１４において例えば最小値を示す。第３の部分３には、その上面（トレーリング面１４Ｔ）と接するように上部ヨーク１８が固定されている。上部ヨーク１８は、物理的および磁気的に主磁極層１４Ａと接続されたものである。第４の部分４は、第２の部分２と第３の部分３とを連結し、ＡＢＳから遠ざかるほど厚さがｔ１からｔ２まで減少する遷移部分である。
【００３５】
厚さｔ２は、例えば０．０５μｍ以上０．３５μｍ以下である。端面１９から、傾斜面２２による厚さの減少が開始する始点位置（第２の部分２と第４の部分４との境界位置）までの長さＬは、例えば０．３μｍ以上１．５μｍ以下である。長さＬは、Ｙ軸方向における、第１の部分１と第２の部分２との合計の長さである。第４の部分４におけるリーディング面である傾斜面２２は、厚さをｔ１からｔ２へと減少させ、Ｙ軸方向に対して角度αを形成する。角度αは例えば１５°以上９０°以下である。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態としてのＰＭＲヘッドにおける要部の、ＡＢＳと直交する断面構成（ＸＹ断面）を表すものである。本実施の形態は、上記第１の実施の形態における主磁極層１４Ａを主磁極層１４Ｂに置き換えたものである。すなわち、本実施の形態では、主磁極層１４Ｂの第４の部分４におけるトレーリング面が傾斜面２１を含むことにより、主磁極層１４Ｂの厚さがｔ１からｔ２まで減少している。この点を除き、他は第１の実施の形態としてのＰＭＲヘッドと同様の構成である。
【００３７】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態としてのＰＭＲヘッドにおける要部の、ＡＢＳと直交する断面構成（ＸＹ断面）を表すものである。本実施の形態では、主磁極層１４Ｃが、第１の部分１の後方において、リーディング面およびトレーリング面の両方において傾斜面２１，２２を有することでその厚さが減少するように構成されている。
【００３８】
第１の部分１では、リーディングエッジを含むリーディング面１９１およびトレーリングエッジを含むトレーリング面１９２の双方が、Ｙ軸に対して傾斜している。但し、リーディング面１９１またはトレーリング面１９２のいずれか一方は、Ｙ軸と平行であってもよい。最大値ｔ１は、例えば０．１５μｍ以上０．５μｍ以下の範囲である。
【００３９】
第２の部分２は、第１の部分１の後方（ＡＢＳと反対側）と連結され、一定かつ最大の厚さｔ１を維持しつつＹ軸方向に延在している。
【００４０】
第３の部分３は第２の部分２の後方に位置しており、第２の部分２の厚さｔ１よりも薄い厚さｔ２（＜ｔ１）を一定に維持するようにＹ軸方向に延在している。厚さｔ２は、主磁極層１４Ｃにおいて例えば最小値を示す。厚さｔ２は、例えば０．０５μｍ以上０．３５μｍ以下である。第３の部分３には、その上面（トレーリング面１４Ｔ）と接するように上部ヨーク１８が固定されている。上部ヨーク１８は、物理的および磁気的に主磁極層１４Ｃと接続されたものである。
【００４１】
第４の部分４は、第２の部分２と接続された第１の遷移部分４Ａと、第３の部分３と接続された第２の遷移部分４Ｂと、それらに挟まれた一定の厚さｔ３（ｔ２＜ｔ３＜ｔ１）を有する中間部分４Ｃとを有している。第１の遷移部分４Ａでは、トレーリング面に傾斜面２１が含まれており、ＡＢＳから遠ざかるほど厚さがｔ１からｔ３まで減少している。傾斜面２１は、Ｙ軸方向に対して角度α１をなしている。角度α１は例えば１５°以上９０°以下である。端面１９から第２の部分２と第４の部分４との境界位置までの長さＬ１は、例えば０．３μｍ以上１．５μｍ以下である。第２の遷移部分４Ｂでは、リーディング面に傾斜面２２が含まれており、ＡＢＳから遠ざかるほど厚さがｔ３からｔ２まで減少している。傾斜面２２は、Ｙ軸方向に対して角度α２をなしている。角度α２は例えば１５°以上９０°以下である。端面１９から、中間部分４Ｃと第２の遷移部分４Ｂとの境界位置までの長さＬ２は、例えば０．３μｍ以上１．５μｍ以下である。なお、長さＬ１と長さＬ２とは、相互に等しいことが望ましいが、これに限定されるものではない。
【００４２】
以下、図６〜８を参照して、本実施の形態（第１〜第３の実施の形態）に係るＰＭＲヘッドを製造するための製造方法について説明する。
【００４３】
図３〜５に示した主磁極層１４Ａ〜１４Ｃを形成することができる方法がいくつかある。図６（Ａ）〜６（Ｆ）および図７（Ａ）〜７（Ｇ）に、図３および図５に示した、リーディング側に厚い部分が付加された主磁極層１４Ａ，１４Ｃの形成方法を２つ示す。図８（Ａ）〜８（Ｃ）には、図４および図５に示した、トレーリング側に厚い部分が付加された主磁極層１４Ｂ，１４Ｃを形成する方法を示す。なお、図８（Ａ）に示した第１のステップは、実際には、図６（Ｆ）に示したステップ、または図７（Ｇ）に示したステップに対応する。あるいは、図８（Ａ）に示したステップは、図４に示したように、主磁極層のトレーリング面における傾斜面の形成は完了しているが、下部の厚い部分を備えていない状態の主磁極層から始める場合の第１処理ステップであってもよい。
【００４４】
図６（Ａ）は、第１の材料からなる第１の層１００を側面から模式的に表した断面図である。第１の層１００は、例えばＡｌ2Ｏ3からなり、図示しない基板の上に堆積されたものである。なお、垂直な破線は、以下の各図において形成される磁極先端部の最終的なＡＢＳの位置を表す。
【００４５】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に続く一工程を表す断面図である。ここでは、第１のフォトレジストマスク１１０を利用して、イオンビームエッチング（ＩＢＥ：ion beam etch）、または反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：reactive ion etch）（矢印１１５）を施し、第１の層１００に第１の溝１２０を形成する。この際、第１の溝１２０の外縁に、傾斜面１４５が形成される。この傾斜面１４５によって、こののち第１の溝１２０の内部に堆積される材料層に、対応する傾斜面が形成される。
【００４６】
つぎに、図６（Ｃ）に示したように、第１のフォトレジストマスク１１０を除去したのち、第１の溝１２０の内部に、第２のフォトレジストマスク１３０を選択的に設ける。第２のフォトレジストマスク１３０を利用して、第２のＩＢＥまたはＲＩＥ（矢印１３５）処理を行い、第１の溝１２０を深く掘り下げ、より深い第２の溝１４０を形成する。この際、第２の溝１４０の外縁に傾斜面１５５が形成される。なお、傾斜面１４５の形状が変化する場合もある。
【００４７】
つぎに、図６（Ｄ）に示したように、第２のフォトレジストマスク１３０を除去することで第２の溝１４０を残存させる。
【００４８】
つぎに、図６（Ｅ）に示したように、Ｆｅ（鉄）およびＣｏ（コバルト）の合金などの磁性材料からなる磁性層１５０を、第２の溝１４０を完全に埋めると共に、主磁極層１４に必要な最大値ｔ１を超える厚さとなるようにめっき処理などにより形成する。磁性層１５０の上面を、化学機械研磨（ＣＭＰ：chemical mechanical polishing）などの方法によって平坦化する（滑らかかつ平坦にする）。
【００４９】
最後に、図６（Ｆ）に示したように、先端部分のトレーリング面１９２を傾斜面とする。具体的には、例えば、図６（Ｂ）に既に示した処理と同様の「フォトレジストの形成／ＩＢＥ／フォトレジストの除去」という処理によって形成可能である。なお、リーディング面１９１の傾斜は、第１の溝１４５によってすでに確定している。
【００５０】
図７（Ａ）は、他の方法（図６（Ａ）〜６（Ｆ）の工程に代わる方法）における第１ステップを側面から模式的に表した断面図である。このステップでは、図示しない基板の上に、第１の層１００を堆積する。第１の層１００は、例えばＡｌ2Ｏ3からなる。なお、垂直な破線は、以下の各図において形成される磁極先端部の最終的なＡＢＳの位置を表す。
【００５１】
つぎに、図７（Ｂ）に示したように、リフトオフ堆積法により、第１の層１００の一部の上に、金属からなるエッチングストップ層１１２を形成する。
【００５２】
つぎに、図７（Ｃ）に示したように、全体を覆うようにＡｌ2Ｏ3からなる層２００を堆積する。そののち、層２００の表面を、ＣＭＰなどの表面研磨方法によって平坦化する。
【００５３】
つぎに、図７（Ｄ）に示したように、層２００の表面を選択的に覆うフォトレジストマスク１１０を設ける。
【００５４】
つぎに、図７（Ｅ）に示したように、ＲＩＥ処理を行うことで溝１４０を形成する。ここで、方向性ＲＩＥを適用する場合、フォトレジストマスク１１０およびエッチングストップ層１１２のいずれによっても覆われていない領域は、エッチングストップ層１１２で覆われた領域よりも深く掘り下げられる。フォトレジストマスク１１０によって、傾斜面１４５を形成可能である。向かい合った傾斜面１４５および傾斜面１５５は、互いに反対向きに傾斜している。
【００５５】
つぎに、図７（Ｆ）に示したように、フォトレジストマスク１１０を除去したのち、ＦｅおよびＣｏの合金などの磁性材料からなる磁性層１５０を、溝１４０を完全に埋めると共に、主磁極層１４に必要な最大値ｔ１を超える厚さとなるようにめっき処理などにより形成する。磁性層１５０の上面を、化学機械研磨（ＣＭＰ：chemical mechanical polishing）などの方法によって平坦化する（滑らかかつ平坦にする）。
【００５６】
最後に、図７（Ｇ）に示したように、先端部分のトレーリング面１９２を傾斜面とする。
【００５７】
図８（Ａ）は、図６（Ｆ）または図７（Ｇ）と実質的に同一の磁極構造を示している。この状態から、例えば図８（Ｂ）に示したように、磁性層１５０の上にフォトレジストマスク１６０を選択的に設け、ＩＢＥ処理１７０を施す。ＩＢＥ処理１７０によって、フォトレジストマスク１６０に覆われていない領域の磁性層１５０を厚さ方向に一部除去し、その厚さを第３の部分３に求められる所定の厚さｔ２とする。
【００５８】
最後に、図８（Ｃ）に示したように、フォトレジストマスク１６０を除去することで、傾斜面を有し、厚さが変化する主磁極層１４Ｃが現れる。こののち、主磁極層３Ｃに、上部ヨークまたは下部ヨークを取り付けてもよい。このようにして、ＰＭＲヘッドにおける主磁極構造の製造を完了する。記録ヘッド構造の残りの部分の設計に応じて、これに続くステップで任意にトレーリングシールド、サイドシールド、およびリーディングシールドを追加してもよい。
【００５９】
図９は、３種類の磁極設計の性能を比較するためのグラフ表示である。実験例１は、従来の、先端部を除き厚さが一定の主磁極層９Ａ（ｔ１＝ｔ２＝２４０ｎｍ）を備えたＰＭＲヘッドである。実験例２は、本発明における、厚さが変化する傾斜した主磁極層９Ｂ（ｔ１＝３００ｎｍ，ｔ２＝２４０ｎｍ）を備えたＰＭＲヘッドである。実験例３は、従来の、先端部を除き厚さが一定の主磁極層９Ｃ（ｔ１＝ｔ２＝３００ｎｍ）を備えたＰＭＲヘッドである。図９では、横軸がＡＢＳからの距離を表し、縦軸が、主磁極層における磁束の大きさ（累積値Ｂy）を表している。図９に示したように、実験例２（主磁極９Ｂ）では、ＡＢＳからの距離が２０ｎｍ以下の位置における合計磁束は同程度であるが、厚さの薄い後方部分（距離が１μｍよりも大きい位置）においては、受け取る磁束はより少なくて済む。
【００６０】
つぎに参照する図１０は、図９の３種類の磁極設計の効果を比較するための別のグラフである。ここでは、ＡＢＳからの距離が１０ｎｍの位置での合計磁束と、ＡＢＳからの距離が２μｍの位置（磁極の後方端部）における流入磁束との比を比較した。実験例２（９Ｂ）は、従来の実験例１，３（９Ａ，９Ｃ）よりもその効果が１５％高い。実験例２では、ＡＢＳに露出した主磁極層の端面おいて、同じ記録磁界を生成するために必要な流入駆動磁束がより少ないので、主磁極層から周囲のシールドへの漏れが減少し、その結果、隣接するトラック、および周囲のトラックへのフリンジングが減少し、ＡＴＥおよびＷＡＴＥ性能が向上する。
【００６１】
当業者であれば理解できるように、本発明の好適な実施の形態は、本発明の例示であって本発明を制限するものではない。添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の精神および範囲に従って、ＰＭＲヘッドの主磁極、およびその形成方法を提供する限りにおいて、ＰＭＲヘッドの、厚さが変化する傾斜した主磁極を形成し提供する際に適用する方法、材料、構造、および大きさに関しては修正や変更可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１〜４…第１〜第４の部分、１４（１４Ａ〜１４Ｃ）…主磁極層、１８…上部ヨーク、１９…端面、２１，２２…傾斜面、１９１…リーディング面、１９２…トレーリング面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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