(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の上に形成され、逆台形の断面形状を有する磁極先端部を含む主磁極と、
トラック幅方向における両側およびトレーリング側の三方向から前記磁極先端部を囲むように形成され、前記磁極先端部の両側に位置する一対のサイドシールドと前記磁極先端部のトレーリング側に位置するトレーリングシールドとが一体化された磁気シールドと、
前記主磁極と前記磁気シールドとの間に、ルテニウム（Ｒｕ）を含むと共に、前記磁極先端部の両側面および上面に沿いながら、その磁極先端部の両側面および上面に隣接するように形成されたギャップ層と、
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】
エアベアリング面において前記磁極先端部から垂直磁界を発生させるために磁束を発生させるスパイラル状の導電コイルを備えた
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】
前記磁気シールドはニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）を含み、その厚さは３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、
前記主磁極は鉄ニッケル合金（ＦｅＮｉ）、コバルトニッケル鉄合金（ＣｏＮｉＦｅ）、鉄コバルト合金（ＦｅＣｏ）またはニッケル鉄合金を含み、その厚さは２μｍである
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４】
前記ギャップ層の厚さは３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である
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５】
前記磁極先端部のトレーリングエッジの幅は５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である
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６】
前記ギャップ層は、
ルテニウムを含むと共に、前記磁極先端部の下面および両側面に沿いながら、それらの下面および両側面に隣接するように形成された第１ギャップ層と、
ルテニウムを含むと共に、前記第１ギャップ層が形成された前記磁極先端部の上面および両側面に沿いながら、それらの上面および両側面に隣接するように形成された第２ギャップ層と
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主磁極および磁気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】
サイドシールドおよびトレーリングシールドを備えたシールド型の垂直磁気記録（ＰＭＲ：perpendicular magnetic recording）ヘッドが知られている。このシールド型のＰＭＲヘッドを用いる場合においてトラック密度を向上させるためには、フリンジ磁界の強度を減少させることにより、隣接トラック消去の発生を抑制する必要がある。
【０００３】
シールド型のＰＭＲヘッドを製造する場合には、一般的に、サイドシールドおよびトレーリングシールドを形成するために、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：reactive ion etching）法またはイオンビームエッチング（ＩＢＥ：ion beam etching）法などを用いたのち、原子層堆積（ＡＬＤ：atomic layer deposition ）法、電気鍍金法または化学機械研磨（ＣＭＰ：chemical mechanical polishing ）法などを用いている。しかしながら、この場合には、サイドシールドおよびトレーリングシールドが自己整合的な構造にならない。
【０００４】
シールド型のＰＭＲヘッドに関する具体的な構成および形成方法については、既にいくつかの提案がなされている。Hsu 等は、サイドシールドおよびトレーリングシールドを設けているが、それらの形成方法については言及していない（例えば、特許文献１参照。）。Fontana Jr等は、ＣＭＰ法を用いてサイドシールドおよびトレーリングシールドを形成しているが、それらは自己整合的な構造を有していない（例えば、特許文献２参照。）。Terris 等およびMochizuli等は、一体型または分離型のサイドシールドおよびトレーリングシールドについて説明している（例えば、特許文献３，４参照。）。Leは、分離形成されたサイドシールドおよびトレーリングシールドを示している（例えば、特許文献５参照。）。Han 等は、磁極先端部に対して整列させるようにサイドシールドを形成したのち、そのサイドシールドの上に上部シールドを形成している（例えば、特許文献６参照。）。Nix 等およびLe等は、自己整合的な構造を有するサイドシールドおよびトレーリングシールドを示している（例えば、特許文献７，８参照。）。しかしながら、上記したいずれの提案においても、主磁極はエッチング法および成膜法を用いて形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７００２７７５号明細書
【特許文献２】米国特許第７２５３９９１号明細書
【特許文献３】米国特許第７０６８４５３号明細書
【特許文献４】米国特許出願第２００７／０２５３１０７号
【特許文献５】米国特許第７０７０６９８号明細書
【特許文献６】米国特許出願第２００７／０１７７３０１号
【特許文献７】米国特許出願第２００７／０１８６４０８号
【特許文献８】米国特許出願第２００６／００４４６８２号
【０００６】
この他、自己整合的な完全サイドシールドを備えたシールド型のＰＭＲヘッドの具体的な形成方法が提案されている。図１８は、従来のシールド型のＰＭＲヘッドにおける主要部の断面構成を表している。このシールド型のＰＭＲヘッドは、絶縁層１の上に、主磁極１６と、その主磁極１６を囲むギャップ層２４と、そのギャップ層２４を介して主磁極１６を囲む自己整合的な完全サイドシールド２６と、その完全サイドシールド２６の上に形成されたトレーリングシールド２８とを備えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のシールド型のＰＭＲヘッドでは、完全サイドシールド２６とトレーリングシールド２８とが別個に形成されているため、それらの間に界面（接合面）が生じる。この場合には、接合面において磁束が流れにくくなるため、完全サイドシールド２６とトレーリングシールド２８との間における磁束の流れが阻害される。これにより、フリンジ磁界の強度が増加するため、隣接トラック消去が発生しやすくなる。
【０００８】
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、サイドシールドとトレーリングシールドとの間における磁束の流れを円滑にして隣接トラック消去の発生を抑制することが可能な垂直磁気記録ヘッドを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、サイドシールドとトレーリングシールドとを単一工程で形成して接合面が生じないように磁気シールド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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の垂直磁気記録ヘッドは、基体の上に形成され、逆台形の断面形状を有する磁極先端部を含む主磁極と、トラック幅方向における両側およびトレーリング側の三方向から磁極先端部を囲むように形成され、磁極先端部の両側に位置する一対のサイドシールドと磁極先端部のトレーリング側に位置するトレーリングシールドとが一体化された磁気シールドと、主磁極と磁気シールドとの間に、ルテニウム（Ｒｕ）を含むと共に、磁極先端部の両側面および上面に沿いながら、その磁極先端部の両側面および上面に隣接するように形成されたギャップ層とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の垂直磁気記録ヘッドによれば、磁極先端部を三方向から囲む磁気シールドを備えており、その磁気シールドが一対のサイドシールドとトレーリングシールドとを一体化したものである。また、主磁極と磁気シールドとの間に、ルテニウムを含むギャップ層が磁極先端部の両側面および上面に沿いながら、その磁極先端部の両側面および上面に隣接するように形成されている。この場合には、サイドシールドとトレーリングシールドとの間に接合面が生じないため、それらの間における磁束の流れが阻害されない。これにより、フリンジ磁界の強度が減少するため、隣接トラック消去の発生が抑制される。よって、サイドシールドとトレーリングシールドとの間における磁束の流れを円滑にして隣接トラック消去の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る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ヘッドの主要部を拡大して表す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るＰＭＲヘッドの製造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に対応する他の断面図および平面図である。
【図１０】図８および図９に続く工程を説明するための断面図および平面図である。
【図１１】図１０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平面図である。
【図１３】図１１に続く工程を説明するための平面図である。
【図１４】図１３に続く工程を説明するための断面図および平面図である。
【図１５】図１４に続く工程を説明するための平面図である。
【図１６】図１５に続く工程を説明するための断面図および平面図である。
【図１７】図１６に続く工程を説明するための断面図である。
【図１８】従来のＰＭＲヘッドの構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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、エアベアリング面と直交する方向におけるＰＭＲヘッドの断面構成を表しており、図２は、図１に示したＰＭＲヘッドの主要部のエアベアリング面に平行な断面構成を表している。
【００１７】
このＰＭＲヘッドは、例えば、再生・記録兼用のヘッドであり、再生部および記録部が積層された構造を有している。再生部は、例えば、図示しない再生素子を埋設する非磁性層５５と、それを挟んで磁気的にシールドする複数の再生シールド５６とを備えている。記録部は、絶縁層５１，５４，１０により埋設された１段目の導電コイル５２Ａと、主磁極１６およびギャップ層２３（１４，２０）と、磁気シールド３０、絶縁層３２および上部ヨーク３６と、絶縁層３７，３８により埋設された２段目の導電コイル５２Ｂと、記録シールド５８とを備えている。
【００１８】
導電コイル５２Ａ，５２Ｂは、磁束を発生させるものであり、例えば、スパイラル状の構造を有している。
【００１９】
主磁極１６は、エアベアリング面において記録用の磁界（垂直磁界）を発生させるものである。この主磁極１６は、例えば、鉄ニッケル合金、コバルトニッケル鉄合金、鉄コバルト合金またはニッケル鉄合金などの高飽和磁束密度を有する磁性材料を含んでおり、その厚さは、例えば、２μｍである。
【００２０】
特に、主磁極１６は、エアベアリング面から順に、狭幅の磁極先端部１６Ａと、広幅の磁極本体部１６Ｂとを含んでいる。この磁極先端部１６Ａは、垂直磁界を発生させる部分であり、リーディング側よりもトレーリング側において幅が広い逆台形の断面形状を有している。磁極先端部１６Ａの最大幅（トレーリングエッジの幅）は、例えば、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
【００２１】
ギャップ層２３は、記録ギャップおよびサイドギャップとして機能するものであり、主磁極１６と磁気シールド３０との間に形成されている。このギャップ層２３は、トレーリング側、リーディング側およびトラック幅方向における両側の四方向から磁極先端部１６Ａを囲んでいる。なお、「トレーリング側」、「リーディング側」および「両側」とは、それぞれ図２中における上側、下側および左右側である。
【００２２】
特に、ギャップ層２３は、ＰＭＲヘッドの製造工程において鍍金膜を成長させるためのシード層として利用されるものであり、第１シード層であるギャップ層１４と、第２シード層であるギャップ層２０とを含んでいる。このため、ギャップ層１４，２０は、例えば、ルテニウムなどの非磁性導電性材料を含んでおり、その厚さは、例えば、３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。ギャップ層１４は、サイドギャップとして機能し、ギャップ層２０は、記録ギャップおよびサイドギャップとして機能する。
【００２３】
磁気シールド３０は、主に、フリンジ磁束を取り込むものであり、ギャップ層２３を介してトレーリング側およびトラック幅方向における両側の三方向から磁極先端部１６Ａを囲んでいる。この磁気シールド３０は、例えば、ニッケル鉄合金などの高飽和磁束密度を有する磁性材料を含んでおり、その厚さは、例えば、３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。
【００２４】
特に、磁気シールド３０は、磁極先端部１６Ａの両側に位置する一対のサイドシールド３０Ａと磁極先端部１６Ｂのトレーリング側に位置するトレーリングシールド３０Ｂとが一体化されたものである。この「一体化」とは、一対のサイドシールド３０Ａとトレーリングシールド３０Ｂとが単一工程において形成されており、それらの間に接合面が存在していないことを意味している。
【００２５】
次に、上記したＰＭＲヘッドの製造方法について説明する。図３〜図１７は、ＰＭＲヘッドの製造工程を説明するためのものであり、図１および図２に対応する断面構成または平面構成を表している。
【００２６】
ＰＭＲヘッドを製造する場合には、図１に示したように、まず、非磁性層５５およびそれを挟む複数の再生シールド５６を形成したのち、その再生シールド５６の上に、絶縁層５１，５４，１０により埋設された導電コイル５２Ａを形成する。続いて、絶縁層１０の上に、主磁極１６およびギャップ層２３（１４，２０）と、磁気シールド３０、上部ヨーク３６および絶縁層３２とをこの順に形成したのち、磁気シールド３０、上部ヨーク３６および絶縁層３２を平坦化する。この場合には、磁気シールド３０がギャップ層２３を介して主磁極１６から離間されると共に、上部ヨーク３６が主磁極１６に連結されるようにする。続いて、上部ヨーク３６および絶縁層３２の平坦面の上に、絶縁層３７，３８により埋設された導電コイル５２Ｂを形成する。続いて、絶縁層３８を覆うと共に磁気シールド３０および上部ヨーク３６に連結されるように記録シールド５８を形成する。これにより、再生シールド５６などを含む再生部の上に、主磁極１６などを含む記録部が形成される。最後に、再生部および記録部の側面を一括研磨してエアベアリング面を形成することにより、ＰＭＲヘッドが完成する。
【００２７】
このＰＭＲヘッドの主要部の詳細な形成工程は、以下の通りである。まず、図３に示したように、基体としての絶縁層１０の上に、分離層１２を形成する。この場合には、例えば、物理蒸着（ＰＶＤ：physical vapor deposition ）法などを用いて、酸化アルミニウムなどの非磁性絶縁性材料を含むと共に、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の厚さとなるようにする。
【００２８】
続いて、図４に示したように、分離層１２に、絶縁層１０まで達する溝１３を形成する。この場合には、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法またはイオンビームエッチング（ＩＢＥ）法などを用いて、溝１３の断面形状が逆台形となるように分離層１２をエッチングする。なお、分離層１２をエッチングする場合には、例えば、エッチングストップ層として機能する材料を用いて絶縁層１０を形成しておき、その絶縁層１０をエッチングストップ層として用いて分離層１２をエッチングしてもよい。
【００２９】
続いて、図５に示したように、分離層１２の上および溝１３の内部（溝１３の内部における分離層１２の壁面および絶縁層１０の露出面）に、第１シード層であるギャップ層１４を形成する。この場合には、例えば、原子層堆積（ＡＬＤ）法などを用いて、ルテニウムなどの非磁性導電性材料を含むと共に、３０ｎｍ以上８０ｎｍ以下、好ましくは３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さとなるようにする。
【００３０】
続いて、図６に示したように、ギャップ層１４の上に、磁極先端部１６Ａおよび磁極本体部１６Ｂを含む主磁極１６を形成する。この場合には、例えば、電気鍍金法を用いて、ギャップ層１４をシード層として鍍金膜を成長させる。また、例えば、鉄ニッケル合金、コバルトニッケル鉄合金、鉄コバルト合金またはニッケル鉄合金などの高飽和磁束密度を有する磁性材料を含むと共に、溝１３を埋め込むのに十分な厚さとなるようにする。
【００３１】
続いて、図７に示したように、ギャップ層１４を研磨ストップ層として用いて、主磁極１６を平坦化する。この場合には、例えば、ＣＭＰ法などを用いて、ギャップ層１４が露出するまで主磁極１６を研磨する。
【００３２】
続いて、図８および図９に示したように、ギャップ層１４のうち、溝１３の外部に形成されている部分を除去する。この場合には、例えば、ＩＢＥ法などを用いて分離層１２が露出するまでギャップ層１４および主磁極１６をエッチングすると共に、主磁極１６の厚さが０．５μｍ以上１μｍ以下となるようにする。ここで、例えば、図９に示したように、磁極先端部１６Ａと磁極本体部１６Ｂとの間で厚さを異ならせて、主磁極１６の上面に段差が形成されるようにしてもよい。この場合には、磁極先端部１６Ａの厚さを磁極本体部１６Ｂの厚さよりも小さくすることが好ましい。なお、図８および図９において、図８は図９（Ｂ）に示したＢ−Ｂ’線に沿った断面であり、図９（Ａ）は図９（Ｂ）に示したＡ−Ａ’線に沿った断面である。
【００３３】
続いて、図１０に示したように、分離層１２のうち、磁極先端部１６Ａの両側に位置している部分を除去して、空洞１９を形成する。この空洞１９は、後工程において磁気シールド３０の一部（一対のサイドシールド３０Ａ）が形成されるスペースである。なお、図１０において、（Ａ）は（Ｂ）に示したＢ−Ｂ’線に沿った断面である。
【００３４】
空洞１９の詳細な形成手順は、例えば、以下の通りである。まず、空洞１９が形成される領域以外の領域における分離層１２の上および磁極本体部１６Ｂの上に、エッチング用のマスクとしてフォトレジストマスク（図示せず）を形成する。続いて、ＲＩＥ法、ＩＢＥ法、またはアルカリ性溶液によるウェットエッチング法などを用いて、分離層１２のうち、フォトレジストマスクにより覆われていない部分を絶縁層１０が露出するまでエッチングする。最後に、フォトレジストマスクを除去する。
【００３５】
続いて、図１１に示したように、主磁極１６の上および空洞１９の内部（空洞１９の内部におけるギャップ層１４の側面および絶縁層１０の露出面）に、第２シード層であるギャップ層２０を形成する。この場合には、例えば、ＡＬＤ法などを用いて、ルテニウムなどの非磁性導電性材料を含むと共に、３０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の厚さとなるようにする。これにより、ギャップ層１４，２０を含むギャップ層２３が形成されるため、そのギャップ層２３により磁極先端部１６Ａは四方向から囲まれる。なお、ギャップ層２３を形成する場合には、例えば、ギャップ層１４，２０の総厚が３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下となるようにすることが好ましい。
【００３６】
続いて、図１２に示したように、ギャップ層２０のうち、磁極本体部１６Ｂを覆っている部分を除去して、開口１８を形成する。この場合には、例えば、ＩＢＥ法などを用いてギャップ層２０をエッチングする。なお、ギャップ層２０を部分的に除去するためには、例えば、エッチング用のマスクを形成したのち、そのマスクを用いてエッチングすればよい。
【００３７】
続いて、図１３に示したように、磁極本体部１６Ｂの上に、シード層１７を形成する。この場合には、例えば、コバルトニッケル鉄合金またはニッケル鉄合金などの磁性材料を用いる。こののち、例えば、開口１８の周囲に、ネガティブ型フォトレジストを用いてマスクパターン１９，２２を形成する。
【００３８】
最後に、図１４〜図１７に示したように、ギャップ層２０の上に、一対のサイドシールド３０Ａとトレーリングシールド３０Ｂとが一体化された磁気シールド３０を形成する。
【００３９】
磁気シールド３０の詳細な形成手順は、例えば、以下の通りである。まず、図１４に示したように、電気鍍金法を用いて、ギャップ層２０をシード層として鍍金膜を成長させて磁気シールド３０を形成する。この場合には、例えば、鉄ニッケル合金、コバルトニッケル鉄合金、鉄コバルトニッケル合金またはニッケル鉄合金などの高飽和磁束密度を有する磁性材料を含むと共に、２μｍの厚さとなるようにする。続いて、図１５に示したように、ギャップ層２０のうち、磁気シールド３０により覆われていない部分を除去する。この場合には、例えば、ＩＢＥ法などを用いてギャップ層２０をエッチングする。
【００４０】
なお、磁気シールド３０を形成する場合には、図１５に示したように、磁気シールド３０を形成するための電気鍍金法を用いて、開口１８におけるシード層１７の上に鍍金膜を成長させて上部ヨーク３６を形成する。これにより、上部ヨーク３６が磁気シールド３０と一緒に（並列的に）形成される。これらの磁気シールド３０および上部ヨーク３６を形成したのち、マスクパターン１９，２２を除去する。
【００４１】
続いて、図１６に示したように、磁気シールド３０の上に、酸化アルミニウム層３２を形成する。この場合には、例えば、ＡＬＤ法またはＰＶＤ法などを用いる。続いて、図１７に示したように、磁気シールド３０を平坦化する。この場合には、例えば、ＣＭＰ法などを用いて、酸化アルミニウム層３２が消失すると共に磁極先端部１６Ａの上側に位置する部分の厚さが０．６μｍとなるまで研磨する。なお、図１７（Ｂ）では、磁気シールド３０および上部ヨーク３６と共に絶縁層３２を形成したのちに平坦化した状態を示している。
【００４２】
これにより、主磁極１６、ギャップ層２３（１４，２０）および磁気シールド３０が形成されるため、ＰＭＲヘッドの主要部が完成する。
【００４３】
本実施の形態に係る垂直磁気記録ヘッドでは、磁極先端部１６Ａを三方向から囲む磁気シールド３０を備えており、その磁気シールド３０が一対のサイドシールド３０Ａとトレーリングシールド３０Ｂとを一体化したものである。この場合には、サイドシールド３０Ａとトレーリングシールド３０Ｂとの間に接合面が生じないため、それらの間における磁束の流れが阻害されない。これにより、フリンジ磁界の強度が減少するため、隣接トラック消去の発生が抑制される。よって、サイドシールド３０Ａとトレーリングシールド３０Ｂとの間における磁束の流れを円滑にして隣接トラック消去の発生を抑制することができる。この場合には、記録密度を向上させると共に良好な記録プロファイルを得ることもできる。
【００４４】
また、本実施の形態に係る垂直磁気記録ヘッドの製造方法では、磁極先端部１６Ａを形成したのち、その磁極先端部１６Ａを三方向から囲むように一対のサイドシールド３０Ａとトレーリングシールド３０Ｂとが一体化された磁気シールド３０を形成している。この場合には、サイドシールド３０Ａとトレーリングシールド３０Ｂとが同一工程で一括形成されるため、それらの間に接合面が生じないように磁気シールド３０が形成される。よって、サイドシールド３０Ａおよびトレーリングシールド３０Ｂを単一工程で形成して接合面が生じないように磁気シールド３０を形成することができる。
【００４５】
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で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、垂直磁気記録ヘッドの主要部である主磁極、ギャップ層および磁気シールドの材質および厚さなどの条件は、必ずしも上記実施の形態で説明したものに限られず、適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…絶縁層、１４，２０，２３…ギャップ層、１６…主磁極、１６Ａ…磁極先端部、１６Ｂ…磁極本体部、３０…磁気シールド、３０Ａ…サイドシールド、３０Ｂ…トレーリングシールド。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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