(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体上に形成され、エアベアリング面と同一面内に位置する前面および傾斜側面を有すると共に記録トラック幅方向に分離配置された一対の下部サイドシールドと、
前記一対の下部サイドシールド上に形成され、前記下部サイドシールドの前面および傾斜側面とそれぞれ同一面内に位置する前面および傾斜側面を有すると共に前記記録トラック幅方向に分離配置された一対の非磁性材料層と、
一方の下部サイドシールドおよび非磁性材料層と他方の下部サイドシールドおよび非磁性材料層との間に、前記エアベアリング面から後方に向かって延在すると共に前記基体から離れるにしたがって次第に幅が広がるように、前記基体の露出面と前記一対の下部サイドシールド層の傾斜側面と前記一対の非磁性材料層の傾斜側面とにより形成された、先端が切り取られたくさび状の断面形状を有する溝の内部に形成され、前記溝の断面形状に対応する断面形状を有する磁極先端部、を含む磁極と、
少なくとも前記基体の露出面、前記一対の下部サイドシールドの傾斜側面および前記一対の非磁性材料層の傾斜側面と前記磁極先端部との間に形成されたサイドギャップ層と、
少なくとも前記磁極先端部上に形成された記録ギャップ層と、
前記記録ギャップ層上に形成された上部シールドと
を備えたことを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
【請求項２】
通電時に前記磁極先端部から垂直磁界を発生させるスパイラル状の電気伝導コイルを備えた
ことを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記一対の下部サイドシールドは、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚さを有し、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）を含む
ことを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記一対の非磁性材料層は、１００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の厚さを有し、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）を含む
ことを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記上部シールドは、５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の厚さを有し、ニッケル鉄合金を含む
ことを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記磁極は、３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の厚さを有し、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）を含む
ことを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記サイドギャップ層および前記記録ギャップ層は、３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さを有し、酸化アルミニウムを含むと共に、原子層堆積法により形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記磁極先端部は、０．０５μｍ以上０．１５μｍ以下の長さおよび１００ｎｍ以上１８０ｎｍ以下の最大幅を有する
ことを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項９】
基体上に、下部サイドシールド形成層および非磁性材料形成層をこの順に形成する工程と、
前記下部サイドシールド形成層および前記非磁性材料形成層に、エアベアリング面から後方に向かって延在すると共に前記基体から離れるにしたがって次第に幅が広がるように、先端が切り取られたくさび状の断面形状を有する溝を形成し、前記下部サイドシールド形成層および前記非磁性材料形成層をそれぞれ記録トラック幅方向において２つに分離することにより、傾斜側面を有する一対の下部サイドシールドおよび傾斜側面を有する一対の非磁性材料層を形成する工程と、
少なくとも、前記溝における前記基体の露出面、前記一対の下部サイドシールドの傾斜側面および前記一対の非磁性材料層の傾斜側面を覆うように、サイドギャップ層を形成する工程と、
前記サイドギャップ層により覆われた前記溝の内部に、その溝の断面形状に対応する断面形状を有する磁極先端部を含むように磁極を形成する工程と、
前記磁極先端部および前記サイドギャップ層を平坦化する工程と、
少なくとも前記平坦化された磁極先端部上に、記録ギャップ層を形成する工程と、
前記記録ギャップ層上に、上部シールドを形成する工程と
を含むことを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記溝を形成する工程は、
前記非磁性材料形成層上にマスク形成層を形成する工程と、
前記マスク形成層をパターニングし、開口部を有するマスク層を形成することにより、その開口部に前記非磁性材料形成層を露出させる工程と、
前記マスク層と共に反応性イオンエッチング法を用いて、前記非磁性材料形成層および前記下部サイドシールド形成層を選択的にエッチングすることにより、前記非磁性材料形成層および前記下部サイドシールド形成層を貫通するように前記溝を形成すると共に、前記一対の下部サイドシールドおよび前記一対の非磁性材料層を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項９記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記マスク形成層のパターニングは、前記マスク形成層を選択的にマスクしたのち、イオンビームエッチング法を用いて前記マスク形成層をエッチングすることにより行われる
ことを特徴とする請求項１０記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記非磁性材料形成層よりも前記マスク層においてエッチング速度が遅くなると共に前記下部サイドシールド形成層よりも前記非磁性材料形成層においてエッチング速度が遅くなるエッチングガスを用いて、前記非磁性材料形成層および前記下部サイドシールド形成層をエッチングする
ことを特徴とする請求項１０記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
タンタル（Ｔａ）、ルテニウムおよびタンタル（Ｒｕ／Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、またはチタン（Ｔｉ）を含むように前記マスク形成層を形成し、
酸化アルミニウムを含むように前記非磁性材料形成層を形成し、
ニッケル鉄合金を含むように前記下部サイドシールド形成層を形成し、
前記エッチングガスとして、前記非磁性材料形成層をエッチングするために塩素（Ｃｌ2 ）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）、四フッ化炭素（ＣＦ4 ）またはそれらの混合物を用いると共に、前記下部サイドシールド形成層をエッチングするためにメタノール（ＣＨ3 ＯＨ）、一酸化炭素（ＣＯ）、アンモニア（ＮＨ3 ）またはそれらの混合物を用いる
ことを特徴とする請求項１２記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記エッチングガスとして一酸化炭素およびアンモニアを用いて前記下部サイドシールド形成層をエッチングする際に、圧力を０．８Ｐａ、流量を９０×１０-5ｍ3 ／ｈ（＝１５ｓｃｃｍ）、基板エネルギーを１０００Ｗ、バイアスエネルギーを１２００Ｗとする
ことを特徴とする請求項１３記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
原子層堆積法を用いて、酸化アルミニウムを含むと共に３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さとなるように前記サイドギャップ層を形成する
ことを特徴とする請求項１０記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記磁極先端部を形成する工程は、
前記サイドギャップ層上に、化学機械研磨ストップ層を形成する工程と、
前記化学機械研磨ストップ層上に、シード層を形成する工程と、
前記溝およびその周辺における前記シード層上に、前記溝を埋め込むように鍍金膜を形成する工程と、
化学機械研磨法を用いて前記鍍金膜を研磨することにより、その鍍金膜を平坦化する工程と、
前記平坦化された鍍金膜上に、酸化アルミニウムを含むように犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層が消失すると共に前記化学機械研磨ストップ層により研磨速度が低下させられるまで、化学機械研磨法を用いて前記犠牲層および前記鍍金膜を研磨して平坦化することにより、前記溝の内部に、残存する鍍金膜からなる前記磁極先端部を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項１０記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
ニッケル鉄合金を含むと共に５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚さとなるように前記下部サイドシールド形成層を形成する
ことを特徴とする請求項９記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
酸化アルミニウムを含むと共に１００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の厚さとなるように前記非磁性材料形成層を形成する
ことを特徴とする請求項９記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１９】
ニッケル鉄合金を含むと共に５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の厚さとなるように前記上部シールドを形成する
ことを特徴とする請求項９記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項２０】
コバルト鉄合金を含むと共に３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の厚さとなるように前記磁極を形成する
ことを特徴とする請求項９記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項２１】
原子層堆積法を用いて、酸化アルミニウムを含むと共に３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さとなるように前記サイドギャップ層および前記記録ギャップ層を形成することを特徴とする請求項９記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項２２】
０．０５μｍ以上０．１５μｍ以下の長さおよび１００ｎｍ以上１８０ｎｍ以下の最大幅となるように、前記磁極先端部を形成する
ことを特徴とする請求項９記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項２３】
通電時に前記磁極先端部から垂直磁界を発生させるスパイラル状の電気伝導コイルを形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項９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、磁極用のシールドを備えた垂直磁気記録ヘッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最大５００ギガビット／インチ2 に至る高い面記録密度を実現するためには、長手磁気記録（ＬＭＲ：longitudinal magnetic recording ）ヘッドに代えて、垂直磁気記録（ＰＭＲ：perpendicular magnetic recording）ヘッドを用いる必要がある。
【０００３】
ＬＭＲヘッドでは、２つの磁極間に生じる漏れ磁界により、記録メディア（ハードディスク）の表面に小さな磁区が形成される。この場合には、面記録密度が大きくなるにしたがって、磁区のサイズが小さくなる。そして、磁区構造を安定化する磁気的な相互作用を脅かす程度まで磁区のサイズが小さくなると、その磁区構造が熱の影響を受けやすくなる。この現象は、いわゆる超磁性限界と呼ばれている。
【０００４】
一方、ＰＭＲヘッドと一緒に用いられる垂直磁気記録用の記録メディアは、軟磁性下地層（ＳＵＬ：soft magnetic underlayer）上に磁性層を有している。この記録メディアでは、メディア表面に対して垂直な方向の磁区（垂直磁区）が磁性層中に形成され、ＳＵＬは磁性層中の磁区構造を安定化する機能を果たす。ＰＭＲヘッドでは、記録用の磁界（垂直磁界）により記録メディアの表面に極めて小さな垂直磁区が形成されるため、ＬＭＲヘッドよりも面記録密度が高くなる。この場合において、Yoda等は、薄膜内に形成された開口部を通じて主磁極の先端を突出させている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】米国特許第６９１２７６９号明細書
【０００５】
現在用いられているＰＭＲヘッドの磁極構造に関する大きな問題は、垂直磁界が記録トラック幅方向に大きく広がりやすいため、意図しないサイド記録（いわゆる隣接トラック消去）が生じることである。この問題は、垂直磁界の広がり成分を取り込むために磁極の側方（記録トラック幅方向における側）にサイドシールドを設けても十分に解決することが困難であるため、ＰＭＲヘッドがＬＭＲヘッドよりも不利になる技術的な懸念点の１つである。
【０００６】
そこで、ＰＭＲヘッドの利点を活かしつつ、上記した隣接トラック消去などのＰＭＲヘッドの問題点を改善するために、いくつかの技術が提案されている。
【０００７】
具体的には、Hsu 等は、磁極の上方（トレーリング側）および側方にそれぞれトレーリングシールドおよびサイドシールドを設け、強磁性を有する固定用部品を用いてサイドシールドをトレーリングシールドに接続させている（例えば、特許文献２参照。）。この固定用部品は、ＰＭＲヘッドの後側（エアベアリング面から遠い側）に配置されているため、その固定用部品への環流磁束は、記録メディアに影響を与えない。
【特許文献２】米国出願公開２００５／００６８６７８
【０００８】
また、Yazawa等は、磁極の上方および側方に、それから等間隔を隔てて一体型のシールドを設けている（例えば、特許文献３参照。）。このシールドの物理的サイズは十分に大きくなるため、そのシールド層に環流磁束が十分に取り込まれる。
【特許文献３】米国出願公開２００５／００５７８５２
【０００９】
また、Batra 等は、環流磁極が主磁極を囲むように記録磁極を構成している（例えば、特許文献４参照。）。これにより、意図せずに生じる不要な磁界の大部分が排除される。この場合には、不要な磁界をより減少させるために、記録磁極にサイドシールドを併設してもよい。
【特許文献４】米国出願公開２００２／００７１２０８
【００１０】
さらに、Kimura等は、イオンミリング法を用いて主磁極のトラック幅制限部分を形成している（例えば、特許文献５参照。）。ただし、主磁極にシールドを併設することについては、何ら言及していない。
【特許文献５】米国出願公開２００５／０１６２７７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、高記録密度および狭トラック幅が益々進行する状況下において、高性能なＰＭＲヘッドを実現するためには、隣接トラック消去を抑制するために、不要な磁界をより減少させる必要がある。この場合には、特に、ＰＭＲヘッドの利点を活かすために、不要な磁界を減少させる一方で、垂直磁界の強度および記録トラック幅の解像度を維持することが重要である。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、最大５００ギガビット／インチ2 に至る高い面記録密度を実現することが可能な垂直磁気記録ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の第２の目的は、不要な磁界を減少させると共に、高い垂直磁界の強度および記録トラック幅の解像度を維持することが可能な垂直磁気記録ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の第３の目的は、隣接トラック消去を抑制すると共に、十分な記録トラック幅の解像度を得ることが可能な垂直磁気記録ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第４の目的は、磁極の上方および両側方の３方向にシールドを設けることが可能な垂直磁気記録ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の第５の目的は、シールドの物理的なサイズを大きくすることにより、シールド効果を高めることが可能な垂直磁気記録ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の第６の目的は、サイドシールドの形成工程において生じる構造を利用して磁極を形成することが可能な垂直磁気記録ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１８】
さらに、本発明の第７の目的は、磁極の上方および両側方の３方向にシールドが設けられた垂直磁気記録ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の垂直磁気記録ヘッドは、基体と、基体上に形成され、エアベアリング面と同一面内に位置する前面および傾斜側面を有すると共に記録トラック幅方向に分離配置された一対の下部サイドシールドと、一対の下部サイドシールド上に形成され、下部サイドシールドの前面および傾斜側面とそれぞれ同一面内に位置する前面および傾斜側面を有すると共に記録トラック幅方向に分離配置された一対の非磁性材料層と、一方の下部サイドシールドおよび非磁性材料層と他方の下部サイドシールドおよび非磁性材料層との間に、エアベアリング面から後方に向かって延在すると共に基体から離れるにしたがって次第に幅が広がるように、基体の露出面と一対の下部サイドシールド層の傾斜側面と一対の非磁性材料層の傾斜側面とにより形成された、先端が切り取られたくさび状の断面形状を有する溝の内部に形成され、溝の断面形状に対応する断面形状を有する磁極先端部、を含む磁極と、少なくとも基体の露出面、一対の下部サイドシールドの傾斜側面および一対の非磁性材料層の傾斜側面と磁極先端部との間に形成されたサイドギャップ層と、少なくとも磁極先端部上に形成された記録ギャップ層と、記録ギャップ層上に形成された上部シールドとを備えたものである。
【００２０】
本発明の垂直磁気記録ヘッドの製造方法は、基体上に、下部サイドシールド形成層および非磁性材料形成層をこの順に形成する工程と、下部サイドシールド形成層および非磁性材料形成層に、エアベアリング面から後方に向かって延在すると共に基体から離れるにしたがって次第に幅が広がるように、先端が切り取られたくさび状の断面形状を有する溝を形成し、下部サイドシールド形成層および非磁性材料形成層をそれぞれ記録トラック幅方向において２つに分離することにより、傾斜側面を有する一対の下部サイドシールドおよび傾斜側面を有する一対の非磁性材料層を形成する工程と、少なくとも、溝における基体の露出面、一対の下部サイドシールドの傾斜側面および一対の非磁性材料層の傾斜側面を覆うように、サイドギャップ層を形成する工程と、サイドギャップ層により覆われた溝の内部に、その溝の断面形状に対応する断面形状を有する磁極先端部を含むように磁極を形成する工程と、磁極先端部およびサイドギャップ層を平坦化する工程と、少なくとも平坦化された磁極先端部上に、記録ギャップ層を形成する工程と、記録ギャップ層上に、上部シールドを形成する工程とを含むようにしたものである。
【００２１】
本発明の垂直磁気記録ヘッドの製造方法では、まず、基体上に下部サイドシールド形成層および非磁性材料形成層がこの順に形成される。続いて、下部サイドシールド形成層および非磁性材料形成層に先端が切り取られたくさび状の断面形状を有する溝が形成され、下部サイドシールド形成層および非磁性材料形成層がそれぞれ記録トラック幅方向において２つに分離されることにより、一対の下部サイドシールドおよび一対の非磁性材料層が形成される。続いて、少なくとも溝における基体の露出面、一対の下部サイドシールドの傾斜側面および一対の非磁性材料層の傾斜面を覆うように、サイドギャップ層が形成される。続いて、サイドギャップ層により覆われた溝の内部に、その溝の断面形状に対応する断面形状を有する磁極先端部を含むように磁極が形成される。続いて、磁極先端部およびサイドギャップ層が平坦化される。続いて、少なくとも平坦化された磁極先端部上に記録ギャップ層が形成される。最後に、記録ギャップ層上に上部シールドが形成される。これにより、本発明の垂直磁気記録ヘッドでは、一対の下部サイドシールドおよび上部シールドにより、磁極先端部が両側方下部および上方の３方向からシールドされる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の垂直磁気記録ヘッドまたはその製造方法によれば、（１）下部サイドシールド形成層および非磁性材料形成層に、先端が切り取られたくさび状の断面形状を有する溝を形成することにより、一対の下部サイドシールドおよび一対の非磁性材料層を形成し、（２）溝の内部に、サイドギャップ層を介して一対の下部サイドシールドから離間されるように、磁極の磁極先端部を形成し、（３）磁極先端部の上方に、記録ギャップ層を介して磁極から離間されるように上部シールドを形成しているので、一対の下部サイドシールドおよび上部シールドにより、磁極先端部が両側方下部および上方の３方向からシールドされる。これにより、磁極の物理的サイズを大きくしても、高い垂直磁界の強度および記録トラック幅の解像度が維持されたまま、記録トラック幅方向およびそれに直交する方向における垂直磁界の広がりが抑制される。したがって、最大５００ギガビット／インチ2 に至る高い面記録密度を実現することができる。この場合には、高い垂直磁界の強度および記録トラック幅の解像度を維持したまま、不要な磁界を減少させることができると共に、十分な記録トラック幅の解像度を維持したまま、隣接トラック消去を抑制することもできる。
【００２３】
特に、一対の下部サイドシールドの形成工程において生じる溝の断面形状により磁極先端部の断面形状が決定されるため、先端が切り取られたくさび状の断面形状を有する磁極先端部を容易に形成することができる。
【００２４】
また、一対の下部サイドシールドおよび上部シールドの物理的サイズが大きくなるため、シールド効果（垂直磁界の広がりを抑制する効果）をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、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。
【００２６】
まず、本発明の一実施の形態に係る垂直磁気記録（ＰＭＲ）ヘッドの構成について説明する。図１は、ＰＭＲヘッドのエアベアリング面に沿った断面構成を示している。
【００２７】
なお、以下では、説明を簡略化するために、必要に応じて、エアベアリング面に近い側を「前」、エアベアリング面から遠い側を「後」と呼ぶと共に、トレーリング側を「上」、リーディング側を「下」と呼ぶ。
【００２８】
このＰＭＲヘッドは、基体５と、その基体５上に、いずれも溝８００を挟んで分離されるように形成された一対の下部サイドシールド２０および一対の非磁性材料層３０と、その一対の非磁性材料層３０上に形成されたマスク層４０と、溝８００の内部およびその周辺を覆うように形成されたサイドギャップ層５０と、そのサイドギャップ層５０により覆われた溝８００の内部を覆うように形成された化学機械研磨（ＣＭＰ：chemical mechanical polishing ）ストップ層５３と、サイドギャップ層５０およびＣＭＰストップ層５３により覆われた溝８００の内部を埋め込むように形成された磁極先端部１０を含む磁極１００と、その磁極先端部１０およびその周辺を覆うように形成された記録ギャップ層７０と、その記録ギャップ層７０上に形成された上部シールド８０とを備えている。
【００２９】
基体５は、酸化アルミニウム（いわゆるアルミナ）などの非磁性絶縁性材料を含んでいる。この基体５は、その上に形成される一対の下部サイドシールド２０等を支持することが可能であれば、いかなる機能を果たすものであってもよい。
【００３０】
一対の下部サイドシールド２０は、磁極先端部１０を記録トラック幅方向からシールドするものであり、各下部サイドシールド２０は、磁極先端部１０の記録トラック幅方向における両側方下部に配置されている。この下部サイドシールド２０は、エアベアリング面と同一面内に位置する前面と、溝８００の側壁２５の一部である傾斜側面とを有している。また、下部サイドシールド２０は、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有していると共に、ニッケル鉄合金などの磁性材料を含んでいる。
【００３１】
一対の非磁性材料層３０は、一対の下部サイドシールド２０上に形成されており、各非磁性材料層３０は、磁極先端部１０の記録トラック幅方向における両側方上部に配置されている。この非磁性材料層３０は、下部サイドシールド２０の前面および傾斜側面とそれぞれ同一面内に位置する前面および傾斜側面を有している。また、非磁性材料層３０は、例えば、１００ｎｍ〜３５０ｎｍの厚さを有していると共に、酸化アルミニウムなどの非磁性絶縁性材料を含んでいる。
【００３２】
溝８００は、一方の下部サイドシールド２０および非磁性材料層３０と他方の下部サイドシールド２０および非磁性材料層３０との間に設けられており、エアベアリング面から後方に向かって延在している。溝８００の幅は、基体５から離れるにしたがって次第に広がっており、その溝８００は、先端部が切り取られたくさび状（いわゆる逆台形状）の断面形状を有している。この溝８００の断面形状は、底面２３（溝８００における基体５の露出面）と、一対の側壁２５（下部サイドシールド２０の傾斜側面および非磁性材料層３０の傾斜側面）とにより形作られている。
【００３３】
マスク層４０は、ＰＭＲヘッドの製造工程において溝８００を形成するためのマスクとして用いられ、完成後のＰＭＲヘッド中に残存したものである。このマスク層４０は、後述するように、マスク層４０を用いて溝８００を形成することが可能なエッチング選択性を実現するものであれば、どのような材料を含んでいてもよい。
【００３４】
サイドギャップ層５０は、磁極先端部１０を下部サイドシールド２０から離間させるものであり、例えば、溝８００の内部（底面２３および側壁２５）およびその周辺（マスク層４０）を覆っている。ただし、サイドギャップ層５０は、溝８００の内部を覆っていれば、その周辺まで覆っていなくてもよい。このサイドギャップ層５０は、例えば、３０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さを有していると共に、酸化アルミニウムなどの非磁性絶縁性材料を含んでいる。特に、サイドギャップ層５０は、全体に渡って均一な厚さを有しており、例えば、膜厚分布の制御に優れた原子層堆積（ＡＬＤ：atomic layer deposition ）法により形成されている。
【００３５】
ＣＭＰストップ層５３は、ＰＭＲヘッドの製造工程においてＣＭＰ法を用いた研磨処理の進行度を制御するために用いられ、完成後のＰＭＲヘッド中に残存したものである。このＣＭＰストップ層５３は、サイドギャップ層５０により覆われた溝８００の内部を覆っており、ＣＭＰ法による研磨速度を十分に低下させることが可能なものであれば、どのような材料を含んでいてもよい。
【００３６】
磁極１００は、垂直磁界を発生させるものである。この磁極１００は、例えば、３００ｎｍ〜４００ｎｍの厚さを有していると共に、コバルト鉄合金などの磁性材料を含んでいる。なお、磁極１００は、例えば、鍍金法により形成されており、図１では示していないが、シード層と、その上に成長した鍍金膜とを含んでいる。
【００３７】
磁極先端部１０は、エアベアリング面から後方に向かって延在しており、溝８００の断面形状に対応する断面形状を有している。この「溝８００の断面形状に対応する断面形状」とは、溝８００の断面形状と相似な関係にある逆台形状の断面形状という意味である。この磁極先端部１０は、０．０５μｍ〜０．１５μｍの長さを有していると共に、１００ｎｍ〜１８０ｎｍの最大幅を有している。この長さとは、磁極先端部１０の延在方向の寸法である。また、最大幅とは、磁極先端部１０が逆台形状の断面形状を有していることから、その上端の幅である。図１から明らかなように、磁極先端部１０は、一対の下部サイドシールド２０および上部シールド８０により、記録トラック幅方向における両側方下部および上方の３方向からシールドされている。
【００３８】
記録ギャップ層７０は、磁極先端部１０を上部シールド８０から離間させるものであり、例えば、磁極先端部１０およびその周辺（サイドギャップ層５０およびＣＭＰストップ層５３）を覆っている。ただし、記録ギャップ層７０は、磁極先端部１０を覆っていれば、その周辺まで覆っていなくてもよい。この記録ギャップ層７０は、例えば、３０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さを有していると共に、酸化アルミニウムなどの非磁性絶縁性材料を含んでいる。特に、記録ギャップ層７０は、全体に渡って均一な厚さを有しており、例えば、サイドギャップ層５０と同様にＡＬＤ法により形成されている。
【００３９】
上部シールド８０は、磁極１００を上方からシールドするものである。この上部シールド８０は、例えば、５００ｎｍ〜１５００ｎｍ、好ましくは５００ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さを有していると共に、ニッケル鉄合金などの磁性材料を含んでいる。
【００４０】
図２は、図１に示したＰＭＲヘッドの主要部（一対の下部サイドシールド２０および磁極１００）の平面構成を表している。
【００４１】
磁極１００は、エアベアリング面１５０から後方に向かって順に、一定幅を有する磁極先端部１０と、それよりも大きな幅を有する磁極後端部２７とを含んでいる。この磁極先端部１０の「一定幅」とは、上記したように、磁極先端部１０が逆台形状の断面形状を有していることから、その上端の幅である。磁極後端部２７は、例えば、磁極先端部１０に近い側から順に、磁極先端部１０の幅に等しい幅からそれよりも大きな幅まで次第に広がる幅を有する拡幅部と、その拡幅部の最大幅よりも大きな一定幅を有する一定幅部とを含んでいる。
【００４２】
一対の下部サイドシールド２０は、少なくとも磁極先端部１０の記録トラック幅方向における両側方に位置している。ここでは、例えば、一対の下部サイドシールド２０は、磁極先端部１０の両側方だけでなく、その磁極先端部１０の両側方から磁極後端部２７の一部（拡幅部分）の両側方まで拡張されており、各下部サイドシールド２０の内側側面は、磁極先端部１０および磁極後端部２７の側面に沿って延在している（磁極先端部１０および磁極後端部２７の側面から所定の距離を隔てて位置している）。
【００４３】
次に、図１および図２に示したＰＭＲヘッドの製造方法について説明する。図３〜図１２は、ＰＭＲヘッドの製造工程を表しており、図１に対応する断面構成を示している。
【００４４】
ＰＭＲヘッドを製造する場合には、まず、図３に示したように、基体５を準備したのち、例えば、基体５上に、鍍金成長用のシード層（図示せず）を形成する。続いて、例えば、シード層を用いて鍍金膜を成長させることにより、下部サイドシールド形成層２００を形成する。この下部サイドシールド形成層２００を形成する場合には、例えば、ニッケル鉄合金（例えば、Ｎｉ85Ｆｅ15）などの磁性材料を用いると共に、厚さを５０ｎｍ〜２００ｎｍとする。なお、下部サイドシールド形成層２００の形成方法としては、鍍金法以外の方法を用いてもよい。
【００４５】
続いて、図４に示したように、例えばプラズマ蒸着（ＰＶＤ：plasma vapor deposition ）法などを用いて、下部サイドシールド形成層２００上に非磁性材料形成層３００を形成する。この非磁性材料形成層３００を形成する場合には、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素などの非磁性材料を用いると共に、厚さを１００ｎｍ〜３５０ｎｍとする。
【００４６】
続いて、非磁性材料形成層３００上に、マスク形成層４００を形成する。このマスク形成層４００を形成する場合には、タンタル、ルテニウム、ルテニウムおよびタンタル、窒化タンタル、チタン、またはニッケルクロム合金などの金属材料を用いると共に、厚さを８０ｎｍ〜１００ｎｍとする。この「ルテニウムおよびタンタル」とは、ルテニウム層とタンタル層とを積層させるという意味である。この場合には、特に、後工程において、イオンビームエッチング（ＩＢＥ：ion beam etching）を用いてマスク形成層４００をエッチングしてマスク層４０を形成すると共に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：reactive ion etching）法を用いて非磁性材料形成層３００および下部サイドシールド形成層２００をエッチングして溝８００を形成することが可能となるように、エッチング選択性を設定する。このエッチング選択性とは、マスク形成層４００のエッチング速度が非磁性材料形成層３００および下部サイドシールド形成層２００のエッチング速度よりも遅くなるような耐エッチング特性である。この場合には、マスク形成層４００のエッチング速度が非磁性材料形成層３００のエッチング速度よりも遅くなると共に、非磁性材料形成層３００のエッチング速度が下部サイドシールド形成層２００のエッチング速度よりも遅くなるようにするのが好ましい。
【００４７】
続いて、マスク形成層４００上に、開口部１２０を有するフォトレジストパターン４５０を形成したのち、そのフォトレジストパターン４５０をマスクとしてマスク形成層４００を選択的にエッチングすることにより、図５に示したように、開口部１２０に対応する箇所に開口部１２１を有するマスク層４０を形成する。これにより、マスク層４０の開口部１２１に非磁性材料形成層３００の表面１４０が露出する。フォトレジストパターン４５０を形成する場合には、マスク形成層４００の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜（図示せず）を形成したのち、フォトリソグラフィ法を用いてフォトレジスト膜をパターニング（露光および現像）する。また、マスク層４０を形成する場合には、例えば、ＩＢＥ法を用いる。
【００４８】
続いて、使用済みのフォトレジストパターン４５０を除去したのち、マスク層４０を用いて非磁性材料形成層３００および下部サイドシールド形成層２００を選択的にエッチングすることにより、図６に示したように、溝８００を形成すると共に、その溝８００により分離された一対の非磁性材料層３０および一対の下部サイドシールド２０を形成する。この場合には、例えば、一対の下部サイドシールド２０が図２に示した平面形状を有するようにする。これにより、溝８００の内部に、その底面２３となる基体５の表面が露出すると共に、その側壁２５となる非磁性材料層３０および下部サイドシールド２０の傾斜側面が形成される。
【００４９】
この溝８００を形成する場合には、例えば、ＲＩＥ法を用いる。この場合には、非磁性材料形成層３００および下部サイドシールド形成層２００を貫通するようにエッチングするために、エッチングガスとして、非磁性材料形成層３００を完全にエッチングすることが可能なガスと、下部サイドシールド形成層２００を完全にエッチングすることが可能なガスとを混合したものを用いる。非磁性材料形成層３００をエッチングするためのエッチングガスとしては、例えば、非磁性材料形成層３００の形成材料として酸化アルミニウムを用いる場合には、塩素（Ｃｌ2 ）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）、四フッ化炭素（ＣＦ4 ）、またはそれらの２種以上の混合物が挙げられる。一方、下部サイドシールド形成層２００をエッチングするためのエッチングガスとしては、例えば、下部サイドシールド形成層２００の形成材料としてニッケル鉄合金を用いる場合には、メタノール（ＣＨ3 ＯＨ）、一酸化炭素（ＣＯ）、アンモニア（ＮＨ3 ）、またはそれらの２種以上の混合物が挙げられる。
【００５０】
非磁性材料形成層３００および下部サイドシールド形成層２００のエッチング時には、上記したように、マスクとして用いられるマスク層４０が非磁性材料形成層３００および下部サイドシールド形成層２００を優先的にエッチングすることが可能なエッチング選択性を有しているため、基体５に近づくにしたがってエッチング幅が次第に狭まるように非磁性材料形成層３００および下部サイドシールド形成層２００が掘り下げられる。これにより、底面２３（基体５の露出面）と側壁２５（一対の非磁性材料層３０の傾斜側面および一対の下部サイドシールド２０の傾斜側面）とにより形作られると共に、先端部が切り取られたくさび状の断面形状を有するように、溝８００が形成される。この溝８００の側壁２５の傾斜角度は、後工程において磁極先端部１０の断面形状（いわゆるベベル角）を決定することとなる。溝８００の最小幅、すなわち一対の下部サイドシールド２０間の最小距離は、例えば、３００ｎｍ〜３５０ｎｍである。
【００５１】
具体的なエッチング条件は、例えば、以下の通りである。エッチングガスとして一酸化炭素およびアンモニアの混合ガスを用いる場合には、圧力＝０．８Ｐａ、流量＝９０×１０-5ｍ3 ／ｈ（＝１５ｓｃｃｍ）、基板エネルギー＝１０００Ｗ、バイアスエネルギー＝１２００Ｗとするのが好ましい。この条件では、マスク層４０のエッチング速度が２ｎｍ／分となり、下部サイドシールド形成層２００のエッチング速度が３４ｎｍ／分となる。
【００５２】
なお、ここではＲＩＥ法を用いて非磁性材料形成層３００および下部サイドシールド形成層２００の双方をエッチングするようにしたが、必ずしもこれに限られない。例えば、ＲＩＥ法を用いて非磁性材料形成層３００をエッチングしたのち、ＩＢＥ法を用いて下部サイドシールド形成層２００をエッチングしてもよい。このＩＢＥ法を用いたエッチング工程では、例えば、アルゴンイオン（Ａｒ+ ）のビームを用いると共に、電圧および電流をそれぞれ６５０Ｖおよび１２００ｍＡとする。
【００５３】
続いて、図７に示したように、例えば、溝８００の内部（底面２３および側壁２５）およびその周辺（マスク層４０）を覆うように、サイドギャップ層５０を形成する。このサイドギャップ層５０を形成する場合には、例えば、酸化アルミニウムを用いると共に、厚さを３０ｎｍ〜５０ｎｍとする。また、ＰＶＤ法またはＡＬＤ法を用いることにより、サイドギャップ層５０の厚さが全体に渡って均一になるようにする。中でも、サイドギャップ層５０の厚さをより均一にするためには、ＡＬＤ法を用いるのが好ましい。ＡＬＤ法を用いれば、１５０ｎｍ以下の範囲において均一な厚さとなるように薄膜が容易に形成されるからである。
【００５４】
続いて、図８に示したように、サイドギャップ層５０上にＣＭＰストップ層５３０を形成したのち、例えば、ＣＭＰストップ層５３０上にシード層５５を形成する。なお、図８では、図示内容を簡略化するために、シード層５５を「層（厚さを有し、ハッチングが付された構成要素）」としては示していない。このシード層５５を形成する場合には、例えば、タンタル、ルテニウムまたはコバルトニッケル鉄合金などの導電性材料を用いると共に、厚さを５０ｎｍ〜１００ｎｍとする。
【００５５】
続いて、図９に示したように、ＣＭＰストップ層５３０上に形成されたシード層５５上に、溝８００を埋め込むように鍍金膜を成長させることにより、磁極形成層５００を形成する。この磁極形成層５００を形成する場合には、ニッケル鉄合金または鉄ニッケル合金などの低保持力の磁性材料を用いる。なお、磁極形成層５００の形成方法としては、鍍金法以外の方法を用いてもよい。
【００５６】
続いて、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１１に示したように、３つのステップの作業を行うことにより、サイドギャップ層５０およびＣＭＰストップ層５３０により覆われた溝８００の内部に、磁極先端部１０を含むように磁極１００を形成する。
【００５７】
第１のステップでは、図１０Ａに示したように、例えば、ＣＭＰ法を用いて磁極形成層５００を途中まで研磨することにより、そのうちの溝８００よりも上方にある大部分を除去する。これにより、磁極形成層５００の一部（部分５５０）が残存すると共に、その磁極形成層５００の表面が平坦になる。
【００５８】
第２のステップでは、図１０Ｂに示したように、平坦な磁極形成層５００上に、犠牲層７００を形成する。この犠牲層７００を形成する場合には、例えば、酸化アルミニウムを用いると共に、厚さを４００ｎｍ〜５００ｎｍとする。
【００５９】
第３のステップでは、例えば、ＣＭＰ法を用いて、ＣＭＰストップ層５３０により研磨速度が十分に低下させられるまで磁極形成層５００を研磨することにより、図２および図１１に示したように、溝８００の断面形状に対応する断面形状を有する磁極先端部１０を含むように、磁極１００を形成する。この磁極層１００を形成する場合には、犠牲層７００および磁極形成層５００のうちの部分５５０と一緒に、ＣＭＰストップ層５３のうちの溝８００の外側に位置する部分が消失するまで研磨処理を過剰に進行させることにより、サイドギャップ層５０を露出させると共に、磁極１００およびその周辺（サイドギャップ層５０およびＣＭＰストップ層５３）を平坦にする。また、磁極先端部１０を形成する場合には、例えば、長さを０．０５μｍ〜０．１５μｍとし、最大幅を１００ｎｍ〜１８０ｎｍとする。
【００６０】
なお、第３のステップののち、必要に応じて、磁極先端部１０の最大幅（上端の幅）を所望の値となるように調整するために、ＩＢＥ法を用いて磁極１００およびその周辺をエッチングしてもよい。
【００６１】
続いて、図１２に示したように、例えば、ＰＶＤ法またはＡＬＤ法を用いて、平坦な磁極１００およびその周辺（サイドギャップ層５０およびＣＭＰストップ層５３）上に、記録ギャップ層７０を形成する。この記録ギャップ層７０を形成する場合には、例えば、酸化アルミニウムを用いると共に、厚さを３０ｎｍ〜５０ｎｍとする。
【００６２】
最後に、図１に示したように、例えば、記録ギャップ層７０上にシード層（図示せず）を形成したのち、そのシード層を用いて鍍金膜を成長させることにより、上部シールド８０を形成する。この上部シールド８０を形成する場合には、下部サイドシールド形成層２００と同様の磁性材料を用いると共に、厚さを５００ｎｍ〜１５００ｎｍとする。なお、上部シールド８０の形成方法としては、鍍金法以外の方法を用いてもよい。
【００６３】
これにより、一対の下部サイドシールド２０および上部シールド８０により、磁極先端部１０が両側方下部および上方の３方向からシールドされるため、図１および図２に示したＰＭＲヘッドが完成する。
【００６４】
このＰＭＲヘッドは、上記した一対の下部サイドシールド２０、上部シールド８０および磁極１００などの一連の構成要素を備えていれば、全体としてはどのような構造を有していてもよい。この場合において、ＰＭＲヘッドは、上記した一連の構成要素以外の他の構成要素を有していてもよい。
【００６５】
図１３は、上記したＰＭＲヘッドの全体構造の一例を表しており、エアベアリング面に垂直な断面構成を示している。
【００６６】
このＰＭＲヘッドの全体構造は、下部シールド９０と、非磁性絶縁層２６，２７，３５により周辺から絶縁された１層目の電気伝導コイル４５と、上記したＰＭＲヘッドとがこの順に積層された構造を有している。
【００６７】
ＰＭＲヘッドの上部シールド８０は、エアベアリング面に露出し、記録ギャップ層７０により磁極１００（磁極先端部１０）から離間された前端部８１と、それから間隔を隔てて後方に位置し、記録ギャップ層７０に設けられた開口部を通じて磁極１００に接続された後端部８２と、前端部８１および後端部８２の上方に、それらを接続するように設けられた接続部８３とを含んでいる。
【００６８】
前端部８１と後端部８２との間には、磁極１００から上部シールド８０へ磁束が漏れることを抑制するために、非磁性絶縁性の孤立ギャップ６５が設けられている。上部シールド８０（前端部８１、後端部８２および接続部８３）と孤立ギャップ６５とにより囲まれた空間には、非磁性絶縁層７５により埋設されるように２層目の電気導電コイル４６０が設けられている。
【００６９】
電気伝導コイル４５，４６０は、通電時に磁極先端部１０から垂直磁界を発生させるものであり、いずれもスパイラル状の構造を有している。なお、図１３には、スパイラル状の構造を有する電気伝導コイル４５，４６０の一部のみが示されている。
【００７０】
本実施の形態に係るＰＭＲヘッドおよびその製造方法では、（１）下部サイドシールド形成層２００および非磁性材料形成層３００に、先端が切り取られたくさび状の断面形状を有する溝８００を形成することにより、一対の下部サイドシールド２０および一対の非磁性材料層３０を形成し、（２）溝８００の内部に、サイドギャップ層５０を介して一対の下部サイドシールド２０から離間されるように、磁極１００の磁極先端部１０を形成し、（３）磁極先端部１０の上方に、記録ギャップ層７０を介して磁極先端部１０から離間されるように上部シールド８０を形成しているので、一対の下部サイドシールド２０および上部シールド８０により、磁極先端部１０が両側方下部および上方の３方向からシールドされる。これにより、磁極１００の物理的サイズを大きくしても、高い垂直磁界の強度および記録トラック幅の解像度が維持されたまま、記録トラック幅方向およびそれに直交する方向における垂直磁界の広がりが抑制される。したがって、最大５００ギガビット／インチ2 に至る高い面記録密度を実現することができる。この場合には、高い垂直磁界の強度および記録トラック幅の解像度を維持したまま、垂直磁界の広がりを減少させることができると共に、十分な記録トラック幅の解像度を維持したまま、隣接トラック消去を抑制することもできる。
【００７１】
特に、本実施の形態では、一対の下部サイドシールド２０の形成工程において生じる溝８００の断面形状により磁極先端部１０の断面形状が決定されるため、先端が切り取られたくさび状の断面形状を有する磁極先端部１０を容易に形成することができる。
【００７２】
また、本実施の形態では、一対の下部サイドシールド２０および上部シールド８０の物理的サイズが大きくなるため、シールド効果（垂直磁界の広がりを抑制する効果）をより高めることができる。
【００７３】
ここで、本発明の技術的意義について説明しておく。磁極先端部が十分にシールドされていないと、その磁極先端部から放出された磁束が広がりやすくなる。この場合には、記録メディアが広範囲に渡って磁化されるため、記録トラック幅の解像度が低下すると共に、隣接トラック消去が生じやすくなる。本願の関連出願（ＨＴ０５−０３９）では、磁極先端部の記録トラック幅方向における両側方に、その磁極先端部の側面全体と対向する（磁極先端部と同様の厚さを有する）ようにサイドシールドを設けているため、隣接トラック消去は生じにくくなるが、垂直磁界の強度が低下してしまう。これに対して、本発明では、磁極先端部の両側方に、その磁極先端部の一部側面（下部側面）と対向する（磁極先端部よりも小さい厚さを有する）ようにサイドシールドを設けているため、隣接トラック消去が生じにくくなると共に、垂直磁界の強度も確保される。これらのことから、本発明の技術的意義は、磁極先端部の両側方下部に（磁極先端部よりも厚さが小さい）サイドシールドを設けることにより、垂直磁界の強度を確保しつつ、隣接トラック消去を生じにくくすることにある。
【００７４】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本発明のＰＭＲヘッドに関する上記以外の構成（形状、寸法、形成材料および形成方法など）は、任意に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明のＰＭＲヘッドの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示したＰＭＲヘッドの主要部の構成を表す平面図である。
【図３】図１に示したＰＭＲヘッドの製造工程における一工程を説明するための断面図である。
【図４】図３に続く工程を説明するための断面図である。
【図５】図４に続く工程を説明するための断面図である。
【図６】図５に続く工程を説明するための断面図である。
【図７】図６に続く工程を説明するための断面図である。
【図８】図７に続く工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く工程を説明するための断面図である。
【図１０Ａ】図９に続く工程を説明するための断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに続く工程を説明するための断面図である。
【図１１】図１０Ｂに続く工程を説明するための断面図である。
【図１２】図１１に続く工程を説明するための断面図である。
【図１３】本発明のＰＭＲヘッドの全体構造の一例を表す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…磁極先端部、２０…下部サイドシールド、２３…底面、２５…側壁、２６，２７，３５，７５…非磁性絶縁層、２７…磁極後端部、３０…非磁性材料層、４０…マスク層、４５，４６０…電気伝導コイル、５０…サイドギャップ層、５３…ＣＭＰストップ層、５５…シード層、６５…孤立ギャップ、７０…記録ギャップ層、８０…上部シールド、８１…前端部、８２…後端部、８３…接続部、９０…下部シールド、１００…磁極、１２０，１２１…開口部、１４０…表面、１５０…エアベアリング面、２００…下部サイドシールド形成層、３００…非磁性材料形成層、４００…マスク形成層、４５０…フォトレジストパターン、５００…磁極形成層、５５０…部分、７００…犠牲層、８００…溝。
【図１】
0005788630.tif 000002
【図２】
0005788630.tif 000003
【図３】
0005788630.tif 000004
【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】
0005788630.tif 000009
【図９】
0005788630.tif 000010
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
0005788630.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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