(57)【要約】  【課題】本発明は、垂直磁気記録用ヘッドの主磁極に関し、特に磁気記録特性に影響を与えやすいトレーリング側の端面における磁性層の厚さ、形状をいかに精度よく、バラツキを少なく保つかの技術を提供することを目的とする。  【解決手段】ライトヘッドの主磁極層を積層するステップと、前記主磁極層を無機絶縁部材により覆うステップと、前記主磁極層を覆う前記無機絶縁部材の表面に対して前記主磁極層を積層したのとは逆方向に前記主磁極層の表面層が現れるまでＣＭＰにより研磨するステップと、前記表面層を所定深さまでエッチングにより除去するステップと、エッチングされた前記表面層に金属膜を真空成膜するステップと、前記金属膜の表面の高さが周囲の前記無機絶縁部材の高さと所望の範囲の段差内となるように平坦化するステップとを有する。  【選択図】図１
2008234775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法であって、
ライトヘッドの主磁極層を積層するステップと、
前記主磁極層を無機絶縁部材により覆うステップと、
前記主磁極層を覆う前記無機絶縁部材の表面に対して前記主磁極層を積層したのとは逆方向に前記主磁極層の表面層が現れるまでＣＭＰにより研磨するステップと、
前記表面層を所定深さまでエッチングにより除去するステップと、
エッチングされた前記表面層に金属膜を真空成膜するステップと、
前記金属膜の表面の高さが周囲の前記無機絶縁部材の高さと所望の範囲の段差内となるように平坦化するステップとを有することを特徴とする垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記エッチングがイオンミリングによることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記エッチングがＲＩＥによることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記平坦化がエッチバックによることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記主磁極が多層磁性金属膜からなることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録方式により磁気ディスク装置等の記録媒体にデータを記録する垂直磁気記録用の薄膜ヘッドの製造方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置等の情報記憶装置は、年々、大容量化、高記録密度化が進み、また、装置そのもの小型化に伴い、各ユニットの小型化も急速に進んでいる。殊に、磁気ディスク媒体に対して情報の書き込み、読み出しを行う一体型のリードライトヘッドは薄膜形成技術を用いて微細な成膜および加工が施され、各部寸法はますます小さくなってきている。
【０００３】
磁気記録媒体にデータを記録する際の磁気記録方式として、現在既に実用化されている磁化信号の向きが磁気記録媒体の面内方向になっている面内磁気記録方式と、磁化信号の向きが磁気記録媒体面に垂直な方向になっている垂直磁気記録方式とが挙げられる。
【０００４】
一般に、垂直磁気記録方式は面内磁気記録方式に比べて記録媒体の熱揺らぎの影響を受けにくく、より高い磁気記録密度を実現することが可能であるといわれている。
【０００５】
面内磁気記録方式の薄膜磁気ヘッドは、磁気記録媒体の媒体対向面側において、ギャップ部を介して対向する第１の磁性層および第２の磁性層が磁気的に接続されており、第１の磁性層または第２の磁性層に電気的に絶縁された状態で薄膜コイルが設けられ、薄膜コイルに電流を流すことにより、第１の磁性層、ギャップ部に近接した磁気記録媒体、第２の磁性層で形成された磁路に磁束がながれるリングヘッドの構造になっている。
【０００６】
一方、垂直磁気記録方式の薄膜磁気ヘッドとして、面内磁気記録方式の薄膜磁気ヘッドと同様の構成のリングヘッドと、単一の主磁極部によって磁気記録媒体に対し垂直な方向の磁界を印加する単磁極型の垂直磁気記録用ヘッドとがある。
【０００７】
本発明は、後者の単磁極型の垂直磁気記録用ヘッドに関するものである。
【０００８】
図２は、薄膜磁気ヘッドの外観図例を示す。単磁極型の垂直磁気記録用ヘッドの一例を示す模式図である。図２を参照して、垂直磁気記録方式の薄膜磁気ヘッドとして単磁極型の垂直磁気記録用ヘッドを用いた場合の情報記録について磁気記録媒体と関連づけて簡単に説明する。
【０００９】
一般的に、垂直磁気記録方式の磁気記録用ヘッドにより情報記録を行う場合、磁気記録媒体２００として、例えば、ガラス製の基板２００−１上に、裏打ち層２００−２、磁気記録層２００−３を有する垂直２層媒体が使用される。
【００１０】
磁気記録層２００−３は、磁気記録媒体２００に垂直な方向に情報が記録磁化され、裏打ち層２００−２は、磁気記録層２００−３内の磁化方向を記録媒体面に垂直に保持しておく機能を有しており、例えば、パーマロイ（ＦｅＮｉ）等の軟磁性材料が用いられ、
軟磁性下部層（ＳＵＬ。ＳＯＦＴ  ＵＮＤＥＲ  ＬＡＹＥＲの略）とも呼ばれる。
【００１１】
磁気記録媒体２００が磁気ディスクである場合、磁気ディスクの回転方向がＸ方向とすると、薄膜磁気ヘッド１００について、補助磁極１０５側が下流側、すなわちトレーリング側であり、下部シールド１０１側が上流側、すなわちリーディング側と呼ばれる位置関係となっている。
【００１２】
図２に示す薄膜磁気ヘッド１００は、磁気記録媒体２００の磁気記録層２００−３に垂直なＺ方向の磁界を印加する単一の主磁極１０７と、磁気記録層２００−３から外部に出てくる磁界を吸収する補助磁極１０５とは磁気記録媒体２００とは反対の、図の上側で接続されている。
【００１３】
ここで、下側の図において、薄膜磁気ヘッド１００の補助磁極１０５のトレーリング側にあるべき非磁性絶縁層１１０は図示を省略している。
【００１４】
磁気記録媒体２００の磁気記録層２００−３に情報を記録する場合、ライトコイル１０９に電流を流して所定の磁界を磁気記録媒体２００に生成する。ライトコイル１０９の他の断面は主磁極１０７と補助磁極１０５とが接続されている部分のさらに上側に位置し図示はされていない。また、磁気抵抗素子１０３とライトコイル１０９の外部へのリード線も図示省略されている。
【００１５】
ライトコイル１０９にて生成された磁界は主磁極１０７を通過し、磁気記録媒体２００の磁気記録層２００−３に垂直なＺ方向の記録磁界として磁気記録層２００−３に印加され、磁気記録層２００−３から外部に出てくる磁界は、補助磁極１０５に吸収される。
【００１６】
ライトコイル１０９によって発生する磁界によって主磁極１０７で絞り込まれた磁束は、磁気記録層２００−３を通過して裏打ち層２００−２に到達し、磁気記録層２００−３を再度通過して補助磁極１０５に入る。
【００１７】
このようにして、磁気記録媒体２００の磁気記録層２００−３に垂直な方向の磁化情報を磁気記録層２００−３に記録する。
【００１８】
このように、単磁極型の垂直磁気記録ヘッドを用いて、磁気記録層２００−３に情報を記録する場合、垂直磁気記録ヘッドである薄膜磁気ヘッド１００と磁気記録媒体２００との相互関係が重要となる。
【００１９】
薄膜磁気ヘッド１００は薄膜生成技術により、例えば、図示されていないアルチック（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ）基板の上に軟磁性材料により下部シールド１０１の層が形成され、リード素子である磁気抵抗素子１０３がアルミナの非磁性絶縁層１０２に周囲を囲まれ、上部シールド１０４といった順に積層されていく。
【００２０】
ここで、主磁極１０７に注目すると、素材、形成条件、形成方法、形状、位置等がライトヘッド性能に大きく影響する。製造工程においては、薄膜生成技術により主磁極１０７を形成し、その周囲を非磁性絶縁層１０８で取り囲むが、主磁極１０７を多層膜で構成する場合には、特に、積層工程が後となるトレーリング側の端面に位置する層の組成、端面形状、厚さが重要となってくる。
【００２１】
従来、主磁極１０７を形成し、その後アルミナ膜等の無機絶縁膜を非磁性絶縁層１０８として付着させ、ＣＭＰ（化学的機械研磨。Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）にて平坦化を行っていたが、ＣＭＰ後の多層膜で構成された主磁極の最表面層膜の厚さはＣＭＰ精度に依存するため、スパッタリング等真空成膜に比べて膜厚精度が悪いという不具合があった。
【００２２】
上記に関連する公知の技術として、特許文献１がある。特許文献１においては、主磁極のトレーリング側の端面に対してイオンミリングを行い、円弧状の凹形状とするにあたって、主磁極のパターン形成後、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非磁性材料からなる非磁性膜を堆積させて主磁極を埋め込み、次いで、少なくとも主磁極が露出するまで研磨を行う。次に、研磨により平坦化された面に対して、積層方向と第１の角度をなす方向からイオンミリングを行い、主磁極が周囲の非磁性膜より落ち込んだ段差を形成する。次に、段差が形成された面に対して、積層方向と、第１の角度よりも大きい第２の角度をなす方向からイオンミリングを行い、主磁極のトレーリング側を円弧状の凹形状に整形する。段差は、主磁極の中心部から非磁性膜との境界部に向けてイオンミリングレートを漸次減少させる役割を担い、円弧状の凹形状の制御性、再現性、ウエハ内の均一性が高くなるという方法を提示している。
【特許文献１】特開２００６−１３４５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、垂直磁気記録用ヘッドの主磁極に関し、特に磁気記録特性に影響を与えやすいトレーリング側の端面における磁性層の厚さ、形状をいかに精度よく、バラツキを少なく保つかの技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の請求項１に記載の発明は、
垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法であって、
ライトヘッドの主磁極層を積層するステップと、
前記主磁極層を無機絶縁部材により覆うステップと、
前記主磁極層を覆う前記無機絶縁部材の表面に対して前記主磁極層を積層したのとは逆方向に前記主磁極層の表面層が現れるまでＣＭＰにより研磨するステップと、
前記表面層を所定深さまでエッチングにより除去するステップと、
エッチングされた前記表面層に金属膜を真空成膜するステップと、
前記金属膜の表面の高さが周囲の前記無機絶縁部材の高さと所望の範囲の段差内となるように平坦化するステップとを有することを特徴とする垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法である。
【００２５】
従来、主磁極を形成し、その後アルミナ膜等の無機絶縁膜を非磁性絶縁層として付着させ、ＣＭＰ（化学的機械研磨。Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）にて平坦化を行っていたが、ＣＭＰによる平坦化を行ってもアルミナ膜表面と主磁極表面に段差が生じ、かつ、段差もＣＭＰ精度に依存するため、スパッタリング等真空成膜に比べて膜厚精度が悪いという不具合があった。
【００２６】
特に、主磁極を多層膜とした場合、主磁極の最表面に位置するトレーリング側の端面側における磁性層の厚さ、端面の形状のバラツキがライトヘッド性能のバラツキに結びついてしまっていた。
【００２７】
そこで、請求項１記載の発明によれば、ＣＭＰによる平坦化を行ってもアルミナ膜表面と主磁極表面に段差が生じ、かつ、段差もＣＭＰ精度に依存するため、ＣＭＰによる平坦化を行った後に、イオンミリング等によりさらに主磁極の表面部から所望する量の深さまでエッチングする。
【００２８】
次に、これら表面層に金属膜を所望の厚さ真空成膜する。その上にレジストを塗布しエッチバック法にて表面を平坦化する。
【００２９】
エッチバック法による平坦化においては、レジストの平坦化する性質とイオンミリングの角度によりエッチングレートが変化する現象を利用する。大抵の物質は、イオンミル角度を０°（イオンが物質表面に垂直に入射する角度）から傾けていくと、イオンミルレートが大きくなっていくが、ある角度でイオンミルレートが極大となった後は減少する。
【００３０】
イオンミル角度とイオンミルレートの大きさとの関係を２次元のグラフで表すと、グラフは物質により異なるが、２つの物質のグラフを重ねて交点とを示す点においては、２つの物質に対しイオンミル角度を同じにすれば、イオンミルレートも同じとなる。
【００３１】
そこでＣＭＰによる平坦化によってできた段差より厚く金属膜を成膜し、その後レジストを表面に塗布することによってレジスト表面は平坦となる。この状態で、金属膜とレジストが同じイオンミルレートとなるイオンミル角度によりイオンミリングすれば、レジストの平坦な表面が転写され、金属膜表面も平坦性を保ったままエッチングされる。
【００３２】
これにより、アルミナ膜表面と金属膜表面との段差が極めて少なく、かつ、金属膜表面の平滑度が優れ、バラツキ少なく安定したた主磁極を生成することができる。
【００３３】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記エッチングがイオンミリングによることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法である。
【００３４】
請求項２記載発明によれば、前記エッチングをイオンミリングにて高い寸法精度を得る。
【００３５】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記エッチングがＲＩＥによることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法である。
【００３６】
請求項３記載の発明によれば、前記エッチングをイオンミリングの代わりにＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）にて行う方法である。    
【００３７】
本発明の請求項４に記載の発明は、前記平坦化がエッチバックによることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法である。
【００３８】
請求項４記載の発明によれば、前記エッチングをイオンミリングの代わりにエッチバックにて行う方法である。    
【００３９】
本発明の請求項５に記載の発明は、前記主磁極が多層磁性金属膜からなることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法である。
【００４０】
従来、主磁極を形成し、その後アルミナ膜等の無機絶縁膜を非磁性絶縁層として付着させ、ＣＭＰ（化学的機械研磨。Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）にて平坦化を行っていたが、ＣＭＰ後の多層膜で構成された主磁極の最表面層膜の厚さはＣＭＰ精度に依存するため、スパッタリング等真空成膜に比べて膜厚精度が悪いという不具合があった。これは主磁極を多層磁性金属膜で積層した場合、最もライトヘッドの特性に影響を与える最表面層膜の厚さ、形状にバラツキが生じやすいという問題があった。
【００４１】
請求項５記載の発明によれば、特に、主磁極を多層磁性金属膜で成膜する際に有効な技術である。
【発明の効果】
【００４２】
本発明により、主磁極を形成する際のＣＭＰ加工精度による問題を回避できる。
【００４３】
特に、主磁極を多層にした場合、トレーリング側の端面側磁性層の厚さ、端面の形状のバラツキを抑えることができ、トレーリング側の端面側磁性層を高飽和磁束密度を持つ磁性膜の厚さを高精度で形成することにより、記録磁界勾配が急峻になり、Ｓ／Ｎ比を改善し、ヘッドの書き込み性能を向上させる際のバラツキを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図１は、本発明による製造方法の一実施例を示す。図１においては、本発明によるライトヘッドの主磁極を形成する部分を示している。
【００４５】
ａ）は、例えば、非磁性絶縁層としてアルミナ層を介して多層膜による主磁極を形成した時点の様子を示す。主磁極の幅方向の端面は必要に応じてイオンミリングにより、所望の形状、寸法に加工しても構わない。
【００４６】
ｂ）は、さらに上から平坦化のためにアルミナ膜を成膜する。
【００４７】
ｃ）は、アルミナ膜で覆った上部の層をＣＭＰにより平坦化する。ＣＭＰにより平坦化した面に、図に示すような段差が生ずる。
【００４８】
ｄ）上から、イオンミリングにより、さらに主磁極の上面を凹ますように削る。図においては、最上層を取り除いたようになっているが、最上層を所望の厚さだけ残しておいても構わない。
【００４９】
ｅ）さらに、スパタリングにより磁性膜を所望の厚さ積層する。この場合、例えば、積層する磁性膜をｄ）において所望の厚さだけ残しておいた最上層の膜と同じ組成の膜をすることにより、トレーリング側の端面側磁性層を均一組成で、かつ、厚さの精度の良い層を設けることができる。
【００５０】
ｆ）表面にレジストを塗布し、エッチバック法にて平坦化する。エッチバック法による平坦化においては、レジストの平坦化する性質とイオンミリングの角度によりエッチングレートが変化する現象を利用する。大抵の物質は、イオンミル角度を０°（イオンが物質表面に垂直に入射する角度）から傾けていくと、イオンミルレートが大きくなっていくが、ある角度でイオンミルレートが極大となった後は減少する。
【００５１】
イオンミル角度とイオンミルレートの大きさとの関係を２次元のグラフで表すと、グラフは物質により異なるが、２つの物質のグラフを重ねて交点とを示す点においては、２つの物質に対しイオンミル角度を同じにすれば、イオンミルレートも同じとなる。
【００５２】
そこでｃ）やｄ）において生じた段差より厚く磁性膜を成膜し、その後レジストを表面に塗布することによってレジスト表面は平坦となる。この状態で、磁性膜とレジストが同じイオンミルレートとなるイオンミル角度によりイオンミリングすれば、レジストの平坦な表面が転写され、磁性膜表面も平坦性を保ったままエッチングされる。
【００５３】
ｇ）主磁極と周囲のアルミナ層の高さを精度よく平坦化でき、ｅ）でスパタリングした磁性膜が主磁極の最上層のトレーリング側の端面側磁性層として望ましい、厚さ、平面度の優れた主磁極が完成する。
【００５４】
図３は本発明による薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置例を示す図である。磁気ディスク装置の内部の斜視図を示している。図３において、ベース３０には磁気ディスク媒体３１を回転支持するスピンドルモータ（図示省略）が取り付けられ、磁気ディスク媒体３１はスピンドルモータのディスク回転軸３２に固定されている。また、磁気ディスク媒体３１へ情報を書き込み、また読み出しを行う記録／再生素子（図示省略）が取付けられたヘッドスライダ３３は、例えば、ステンレス製のバネ鋼の板を加工したサスペンション３４に取り付けられ、さらに、サスペンション３４は金属製のアーム３５の先端部に取り付けられている。
【００５５】
ここで、ヘッドスライダ３３に取り付けられている記録／再生素子と磁気ディスク媒体３１との相対関係は図２で説明したのと同じである。
【００５６】
また、サスペンション３４には、記録／再生素子との信号のやり取りを中継する図示されていないＦＰＣがサスペンション３４の表面に接着層を介して強固に貼り付けられ一体化されている。
【００５７】
アーム３５は、アーム３５を左右に揺動させるアクチュエータ３６の回転軸３７に固定され、回転軸３７に対してサスペンション３４が取り付けられたアーム３５の先端部と反対側の後端には、図示されていないコイルが取り付けられている。磁気回路３８に生じている磁界の中をアーム３５のコイルに流れる電流の方向によって、アーム３５は回転軸３７を中心に左右に揺動し、記録／再生素子が取付けられたヘッドスライダ３３を磁気ディスク媒体３１の所定位置に位置決めしている。
【００５８】
アクチュエータ３６からベース３０の裏面に実装されている回路基板（図示省略）へはＦＰＣ３９が接続されており、制御信号や駆動電流を送受している。
さらに、外部の機器との接続のためのコネクタ部４０がベース３０に取り付けられている。
【００５９】
ここで、再び図１乃至図３を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
（付記１）
垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法であって、リードヘッドの主磁極層を積層するステップと、前記主磁極層を無機絶縁部材により覆うステップと、前記主磁極層を覆う前記無機絶縁部材の表面に対して前記主磁極層を積層したのとは逆方向に前記主磁極層の表面層が現れるまでＣＭＰにより研磨するステップと、前記表面層を所定深さまでエッチングにより除去するステップと、エッチングされた前記表面層に金属膜を真空成膜するステップと、前記金属膜の表面の高さが周囲の前記無機絶縁部材の高さと所望の範囲の段差内となるように平坦化するステップとを有することを特徴とする垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法。
（付記２）
上記エッチングがイオンミリングによることを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法。
（付記３）
上記エッチングがＲＩＥによることを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法。
（付記４）
上記平坦化がエッチバックによることを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法。
（付記５）
上記主磁極が多層磁性金属膜からなることを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法。
（付記６）
上記金属膜が磁性膜であることを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法。
（付記７）
上記金属膜が主磁極を構成する他の前記多層膜より高い飽和磁束密度を持つことを特徴とする付記６記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法。
（付記８）
上記金属膜の厚さが０．１ｕｍ以下であることを特徴とする付記６または付記７記載の垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法。
（付記９）
付記１乃至付記８のうちのどれか１つの垂直磁気記録用薄膜ヘッドの製造方法によって製造された垂直磁気記録用薄膜ヘッドを搭載する磁気記録装置。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による製造方法の一実施例
【図２】本発明による薄膜磁気ヘッドの外観図例
【図３】本発明による薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置例
【符号の説明】
【００６１】
３０          ベース
３１          磁気ディスク媒体
３２          ディスク回転軸
３３          ヘッドスライダ
３４          サスペンション
３５          アーム
３６          アクチュエータ
３７          回転軸
３８          磁気回路
３９          ＦＰＣ
４０          コネクタ部
１００          薄膜磁気ヘッド
１０１          下部シールド
１０２          非磁性絶縁層
１０３          磁気抵抗素子
１０４          上部シールド
１０５          補助磁極
１０６          トレーリングギャップ
１０７          主磁極
１０８          非磁性絶縁層
１０９          ライトコイル
１１０          非磁性絶縁層
２００          磁気記録媒体
【図１】
2008234775.tif 000003
【図２】
2008234775.tif 000004
【図３】
2008234775.tif 000005