(57)【要約】【課題】  垂直磁気記録方式のヘッドにおいて、記録磁界を維持するために主磁極形状は逆台形であることが好ましいが、この時、磁気ヘッドの主磁極の保護膜のつき回りをよくし、信頼性を確保する。【解決手段】主磁極を保護する保護膜の形成時に、スパッタ装置でバイアスをかけて成膜するか、あるいは、カルーセル型スパッタ装置やケミカルベーパーデポジション（CVD）法で成膜する。【選択図】  図５
2006127640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に再生ヘッドを形成し、
前記再生ヘッド上に、下部磁極を形成し、
前記下部磁極上に主磁極を形成し、
前記主磁極を保護する保護膜を形成する磁気ヘッドの製造方法において、
前記保護膜を、前記基板にバイアスをかけて形成することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記再生ヘッドは、前記基板上に形成される下部磁気シールドと、前記下部シールド上に形成される磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子上に形成される上部磁気シールドとを有することを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記主磁極の磁気ディスク浮上面に接する面の形状は、前記基板方向に向かってトラック幅方向の幅が狭くなる形状テーパを有することを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記主磁極のスロートハイトが、300ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記保護膜をスパッタリング法により形成することを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記保護膜をCVD法により形成することを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記保護膜をスパッタ装置によりバイアスをかけながら形成することを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記保護膜は、アルミナ又はSiO2を添加したアルミナであることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記保護膜は、バイアスをかけずに形成する第１の保護膜と、バイアスをかけて形成する第２の保護膜とを有することを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記第２の保護膜の膜厚は、前記第１の保護膜の膜厚より厚いことを特徴とする請求項９に記載に磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体の記録・再生に用いられる磁気ヘッド及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置では、記録媒体上のデータは磁気ヘッドによって読み書きされる。磁気ディスクの単位面積当たりの記録容量を多くするためには、面記録密度(areal density)を高密度化する必要がある。しかしながら、現状の面内記録(longitudinal recording) 方式では、記録されるビット長が小さくなると、媒体の磁化の熱揺らぎのために面記録密度があげられない問題がある。
【０００３】
この問題を解決できる方法として、媒体に垂直な方向に磁化信号を記録する垂直記録(perpendicular recording) 方式がある。垂直記録方式においても、再生には巨大磁気抵抗効果(Giant magneto-resistive)型ヘッド（GMRヘッド）及び、さらに再生出力が大きいトンネル型巨大磁気抵抗効果(Tunneling magneto-resistive)型ヘッド（TMRヘッド）や膜面に垂直に電流を流すCPP(current perpendicular to the plane)型GMRヘッドを用いることができる。一方、記録には、単磁極ヘッドを用いる必要がある。垂直記録においても、面記録密度の向上のためには、トラック密度と線記録密度を向上する必要がある。線記録密度向上のためには、記録ヘッドの記録磁界勾配を向上させる必要がある。そのためには、記録媒体を２層化し、下層に軟磁性層(Soft under layer, SUL)を設ける構造とする。トラック密度向上のためには、磁気ヘッドのトラック幅(track width)を微細、高精度化する必要がある。
【０００４】
垂直磁気記録において、ライト性能を維持するためには、絶縁層による記録ヘッドの主磁極部分の保護が必要である。例えば、特許文献１には、大きな比抵抗を有する磁性膜によって主磁極周りを絶縁した垂直磁気記録用の磁気ヘッドの例が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−８７７１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、磁気ディスク装置では、ディスクの内周と外周にアクセスするためにスキュー(Skew)角があるため、特に垂直記録では、主磁極形状に依存したサイドライト(side writing) の問題が発生する。この対策のためには、主磁極のトラック幅方向の幅に関して、トレーリング側が広く、磁気ヘッド基板側が狭い形状、すなわち基板方向に向かって逆台形形状にすることが望ましい。このとき、狭トラックになるにつれて逆台形形状のテーパ角を大きくする必要が有り、トラックを保護する保護膜のつき回りが問題になる。すなわち、保護膜のつき回りが悪く膜質に問題があると、磁気ヘッドの磁気ディスクに対して浮上する浮上面に接する主磁極近傍にボイド（穴）状のものが発生し、最悪の場合、トラック部が腐食する。トラック部が腐食するとライト性能が大幅に劣化し、製品として使用ができなくなる。
【０００７】
特許文献１に記載の発明には、大きな比抵抗を有する磁性膜によって絶縁する、とあるが、逆台形形状が必須である主磁極の絶縁膜による保護の考慮が不十分である。
【０００８】
そこで、本発明では主磁極の逆台形形状を維持しながら、主磁極回りの絶縁膜つきまわりを確保することで、記録性能を保った垂直記録用磁気ヘッドとその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による磁気ヘッドは、主磁極と下部磁極とを有し、前記主磁極の周りを保護する絶縁膜の形成時に、スパッタ装置でバイアスをかけて成膜することを特徴とする。あるいは、カルーセル型スパッタ装置やケミカルベーパーデポジション（CVD）法で成膜することを特徴とする。この主磁極の回りを保護する保護膜は、アルミナあるいはSiO2などの添加物を有するアルミナであることが望ましい。
【００１０】
磁気ディスク装置では、ディスクの内周と外周にアクセスするためにスキュー(Skew)角があるため、特に垂直記録では、主磁極形状に依存したサイドライト(side writing) の問題が発生する。この対策のためには、主磁極の幅に関して、トレーリング側が広く、リーディング側が狭い形状、すなわち逆台形形状にすることが望ましい。主磁極が逆台形形状になるために、上記のようにバイアスをかけて絶縁膜を成膜するあるいはカルーセル型スパッタ装置やケミカルベーパーデポジション（CVD）法で成膜するという方法で、主磁極をつき回り良く保護するという手段をとる。バイアスをかけずに保護膜を形成した後に、バイアスをかけて保護膜を形成する場合、バイアスをかけて成膜した保護膜をより厚くすることでさらに効果が上がる。特に、CVD(Chimical vapor deposition, CVD)を用いる時の材料は、Si，SiON，SiC，SiO2，Si3N4，ダイアモンドライクカーボン(Diamond like carbon, DLC)等の膜を用いることが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
逆台形形状である主磁極を保護する保護膜の形成の際、スパッタ装置でバイアスをかけながら成膜するか、あるいはカルーセル型スパッタ装置やケミカルベーパーデポジション（CVD）法で成膜することで、主磁極をつき回り良く保護し、主磁極回りにボイド（穴）状のものが発生する事を防止できる。これにより、ライト性能劣化の防止が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。理解を容易にするため、以下の図において同様の機能部分には同じ符号を付して説明する。
【００１３】
図1は、本発明の磁気記録再生装置の概念の概略図である。磁気記録再生装置は、モータにより回転駆動する磁気ディスク1上に、アーム2の先端に固定された磁気ヘッド3によって磁化信号の記録、再生を行う。アーム2は、アクチュエータ5によってディスク半径方向に駆動し、記録あるいは再生されるトラック上に位置決めされる。磁気ヘッド3を駆動する記録信号あるいは磁気ヘッドから送出される再生信号は信号処理回路24によって処理される。
【００１４】
図2に、アーム2が磁気ディスク1の半径方向に沿って動く状態の概略図を示す。このとき、図に示すようにスキュー角が発生する。スキュー角の範囲は±20°程度である。
【００１５】
図3に、本発明の垂直記録用磁気ヘッドと磁気ディスクとの関係の概略図を示す。図4は、垂直記録の概略図を示す図である。磁気ヘッドは記録ヘッドと再生ヘッドとからなる。記録ヘッドは磁気ディスク１の記録層に記録するための磁界を発生するヘッドであり、主磁極12、下部磁極11、及び主磁極と下部磁極が作る磁気回路に鎖交する薄膜コイル9を備える単磁極ヘッドである。再生ヘッドは磁気ディスク1の記録層に書き込まれた情報を読み取るためのヘッドであり、一対の再生シールド(下部磁気シールド16及び上部磁気シールド17)に挟まれたGMR素子等の磁気抵抗効果素子15を備える。記録ヘッドの主磁極12からでた磁界は磁気ディスク1の記録層、軟磁性裏打ち層を通り、補助磁極11に入る磁気回路を形成し、記録層に磁化パターン4を記録する。このとき、ディスク回転方向との関係から、主磁極12が磁気ディスクのある点から最後に離れる部分即ち主磁極の上面(トレーリング側)及び側面の形状が磁化パターンの形状に大きな影響を及ぼす。
【００１６】
図5は、本発明による記録再生複合ヘッドの例を示す模式図である。この記録再生複合
ヘッドは、記録ヘッドとして主磁極12とギャップ膜21を介して下部磁極11を有する単磁極ヘッドを備え、再生ヘッドには一対の再生シールド(下部磁気シールド16及び上部磁気シールド17)で挟んだ磁気抵抗効果素子15（以下、「ＭＲ素子」という。）を備える。ＭＲ素子15には、巨大磁気抵抗効果（GMR）素子、さらに再生出力が大きいトンネル型巨大磁気抵抗効果（TMR）素子、膜面に垂直に電流を流すCPP型GMR素子等を用いることができる。主磁極12の浮上面近傍の浮上面に面する形状は逆台形になっており、そのため主磁極12の膜厚が素子の高さ方向上方から浮上面に向かって薄くなっている。この主磁極12のテーパ構造によって、記録磁界強度を、テーパがない場合に対して3割程度向上させることが可能となる。
【００１７】
図5に記載の磁気ヘッドの製造方法として、基板22上に下部磁気シールド16、アルミナ等からなる下部ギャップ膜を形成し、さらに、ＭＲ素子15と、ＭＲ素子15の磁気信号を引き出すための一対の電極を形成する。次に、アルミナ等からなる上部ギャップ膜、上部磁気シールド17を形成し、さらに、アルミナ等からなる上部磁気シールド絶縁膜を形成する。次に、上部磁気シールド絶縁膜上に磁気記録用素子の下部磁極11を形成する。次に、主磁極12に磁界を発生させるための電流を流すコイル9及び有機絶縁膜を形成する。次に、スティッチドポール上に主磁極12を形成するが、その方法は、まずスパッタ法で主磁極の膜を成膜し、その後ミリング法等で形状を上述のような逆台形の形状とする。次に、以上の素子群を保護絶縁するためのアルミナ等からなる硬質保護膜21を、成膜した素子全体を覆うように形成し、最後に、コイル9へ電流を外部により入力するための記録用端子と、磁気信号を外部へ伝達するための再生用端子を形成する。保護膜の形成方法として、基板22にバイアスを印加しながら、保護膜をスパッタ法等により成膜することを特徴とする。詳細については、実施例１及び実施例２に示す。
【００１８】
図6に、主磁極12を上面から見たところを示す。磁気ヘッドが磁気ディスク上を浮上する浮上面から、トラック部の幅が広がる部分（フレアポイントと呼ばれる）までの長さをスロートハイトという。
【００１９】
図7に、記録磁界強度とスロートハイトとの関係を示す。スロートハイトが大きくなるとともに、記録磁界強度が減少するため、スロートハイトは、300nm以下が望ましい。図7に示すように、スロートハイトの小さい方が記録磁界強度が増加するため、スロートハイトは小さくする方向だが、そうすると図6に示すように、トラック部の幅が広がる部分（フレアポイントと呼ばれる）が浮上面に近づくことになる。フレアポイントが浮上面に近づくとフレアポイントまでの保護アルミナの奥行き方向の膜厚が減るため、アルミナ成膜時の初期層である膜質の劣化したアルミナが浮上面に出てくることになり、ヘッドの信頼性上、問題になる可能性が有る。こうした事からも、主磁極に対するアルミナのつき回りを良くすることは重要な課題となる。
【００２０】
さらに、図2に示したように、ハードディスクドライブでは、スキュー角があるため、記録ヘッドの主磁極浮上面形状を逆台形にする必要がある。保護膜を主磁極に形成するときに、主磁極が逆台形でない場合は、つまり、主磁極が再生側に向かって広がりのある形状を有する場合は、主磁極に沿って保護膜を形成するアルミナがつき回るので、バイアスをかけなくても、欠陥が生じることはないが、逆台形形状である場合、逆台形形状に沿った形でアルミナがつき回らないため、逆台形部にアルミナのボイド（穴）が発生しやすくなる。そのため、バイアスをかけて成膜することにより、電位を磁気ヘッド基板に印加して、スパッタ粒子をイオン化させることで、主磁極にスパッタ粒子を引き込みやすくすることが必要となる。
【実施例１】
【００２１】
図8に、本実施例による記録ヘッドの製造工程の概略図を示す。左側が、浮上面方向から見た図で、右側が浮上面からの素子高さ方向の断面図である。
【００２２】
無機絶縁膜上に逆台形形状の主磁極12を形成したところを図8（a）に示す。形状が逆台形であるため、主磁極の上に保護膜としてAl2O3膜21をスパッタ法により形成する時に、バイアスをかけて成膜した。ここで、バイアス条件は、バイアス電位を100〜250V、バイアスパワーを3〜6ｋWの範囲で行う。尚、本実施例において、バイアス電位はプラスで行ったが、絶対値が100〜250Vの範囲内であれば、マイナス電位で行うことも可能である。
【００２３】
そのつき回りの状態を図8（b）に示す。この図に示すように、バイアスをかけてAl2O3膜21を成膜することで主磁極の形状に沿う形でAl2O3膜21がつき回る。この方法を採用することで、浮上面の主磁極回りのAl2O3膜21のボイド（穴）の発生を防止できる。実際にAFMを使ってAl2O3膜21の段差を測定した結果、1nm以下であった。
【００２４】
また、図9に、カルーセル型スパッタ装置あるいはケミカルベーパーデポジション（CVD）法で主磁極の上に、Al2O3膜21を成膜した状態を示す。この図に示すように、Al2O3膜21は主磁極の形状に沿ってほぼ均等の膜厚でつき回る。この方法を採用することで、浮上面の主磁極回りのAl2O3膜21ボイド（穴）の発生を防止できる。実際にAFMを使ってAl2O3膜21の段差を測定した結果、1nm以下であった。
【００２５】
比較例として、バイアスをかけないでAl2O3膜21を成膜した場合の主磁極回りの形状を図10に示す。この図に示すように、主磁極のテーパ部にボイド（穴）が発生した。実際にAFMを使用して、Al2O3膜21の段差を測定した結果、3〜5nmの段差が存在した。この程度の段差が存在すると、ABS保護膜のつき回りが不十分になり、結局浮上面からの腐食につながり、ヘッドとして使用不可となる。
【実施例２】
【００２６】
また主磁極の上にAl2O3膜21をスパッタする時に、バイアスをかけないで成膜した後にバイアスをかけて成膜するという2ステップを踏んで成膜した結果を図11に示す。この方法を用いると主磁極が逆台形であっても、形状にあまり影響を受けずにAl2O3膜21が、主磁極につき回ることが可能となる。この時、AFMを使ってAl2O3膜21の段差を測定したがその結果は、段差が1nm以下であった。また、主磁極回りのAl2O3膜21のボイド（穴）は発生しなかった。
【００２７】
実施例１の場合、バイアスをかけることにより、スパッタ粒子が基板側に引きこまれるため、主磁極が微小ながらエッチングされる可能性がある。そこで、まず、バイアスをかけずに保護膜を成膜し、その後バイアスをかけて成膜することで、このようなエッチングを防止することができ、記録特性の劣化を回避することができる。
【００２８】
また、本実施例において、バイアスをかけて保護膜を成膜した方が、バイアスをかけずに成膜する場合より、主磁極周りの保護膜の付き回りが改善されるので、バイアスをかけて成膜した保護膜の膜厚が、バイアスをかけない場合の保護膜の膜厚より厚くなる傾向となる。
【００２９】
ここで、主磁極保護用の材料として従来用いられているAl2O3を用いたが、他にSiC，AlN，Ta2O5，TiC，TiO2，SiO2等が使用可能である。また、CVDを用いる場合、主磁極保護用の材料は、Si，SiON，SiC，SiO2，Si3N4，ダイアモンドライクカーボン等の膜を用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の磁気記録再生装置の概念の概略図を示す。
【図２】本発明において、アームが磁気ディスクの半径方向に沿って動く状態の概略図を示す。
【図３】垂直記録用磁気ヘッドと磁気ディスクとの関係の概略図を示す。
【図４】垂直記録の概略図を示す。
【図５】本発明による記録再生複合ヘッドの例を示す模式図である。
【図６】本発明の主磁極を上面から見たところを示す。
【図７】記録磁界強度とスロートハイトとの関係を示す。
【図８】第１の実施例による記録ヘッドの製造工程の概略図を示す
【図９】第１の実施例においてカルーセル型スパッタ装置あるいはケミカルベーパーデポジション（CVD）法で主磁極の上に、保護膜を成膜した状態を示す。
【図１０】バイアスをかけずに保護膜を成膜した場合の主磁極回りの形状を示す。
【図１１】第２の実施例において、バイアスをかけないで成膜した後にバイアスをかけて成膜するステップを踏んで保護膜を成膜した結果を示す。
【符号の説明】
【００３１】
１…磁気ディスク、２…アーム、３…磁気ヘッド、４…磁化信号、５…アクチュエータ、９…導体コイル、11…下部磁極、12…主磁極、15…再生素子、16…下部磁気シールド、17…上部磁気シールド、21…保護膜（Al2O3膜）、22…基板、24…信号処理回路
【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】
2006127640.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006127640.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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