(57)【要約】【課題】リードヘッドの電気的な絶縁を確保するとともに、リード素子のフリー層にハード膜によるバイアス磁場を的確に作用させ、リードヘッドの出力を低減させることなく、リードヘッドの特性を向上させることができる磁気ヘッドを提供する。【解決手段】リード素子１０を厚さ方向に挟む配置に下部シールド層１２と上部シールド層１４が設けられるとともに、前記リード素子１０の両側に、該リード素子１０の側面と前記下部シールド層１２との間に第１の絶縁膜２０と第２の絶縁膜２２を介在させてハード膜１６が設けられ、前記絶縁膜２０、２２が、前記リード素子１０の側面を被覆する厚さに対し、前記下部シールド層１２を被覆する厚さがより厚く形成され、前記下部シールド層１２上に形成された前記ハード膜１６の厚さ方向の中心位置が、前記リード素子１０に形成されたフリー層１０ａの高さ位置に一致して設けられたリードヘッドを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リード素子を厚さ方向に挟む配置に下部シールド層と上部シールド層が設けられるとともに、前記リード素子の両側に、該リード素子の側面と前記下部シールド層との間に絶縁膜を介在させてハード膜が設けられ、
前記絶縁膜が、前記リード素子の側面を被覆する厚さに対し、前記下部シールド層を被覆する厚さがより厚く形成され、
前記下部シールド層上に形成された前記ハード膜の厚さ方向の中心位置が、前記リード素子に形成されたフリー層の高さ位置に一致して設けられたリードヘッドを備えることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
前記絶縁膜は、
等方性の成膜条件により前記リード素子の側面から前記下部シールド層にかけて均等的に成膜された第１の絶縁膜と、
指向性の成膜条件により、前記下部シールド層上に選択的に成膜された第２の絶縁膜からなることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
基板に下部シールド層を形成し、下部シールド層上に、フリー層を備えた磁気抵抗効果膜を成膜する工程と、
前記磁気抵抗効果膜の表面にマスクパターンを形成し、イオンミリングによりリード素子を成形する工程と、
前記リード素子の側面を被覆する厚さに対し、前記下部シールド層を被覆する厚さがより厚くなるように絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に、前記リード素子に形成されたフリー層の高さ位置に厚さ方向の中心位置を一致させる厚さにハード膜を成膜する工程と
を備えていることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記絶縁膜を形成する工程として、
等方性の成膜条件として、前記リード素子の側面と前記下部シールド層の表面に第１の絶縁膜を形成する工程と、
指向性の成膜条件として、前記下部シールド層上に選択的に第２の絶縁膜を形成する工程とを備えていることを特徴とする請求項３記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項５】
リード素子を厚さ方向に挟む配置に下部シールド層と上部シールド層が設けられるとともに、前記リード素子の両側に、該リード素子の側面と前記下部シールド層との間に絶縁膜を介在させてハード膜が設けられ、
前記絶縁膜が、前記リード素子の側面を被覆する厚さに対し、前記下部シールド層を被覆する厚さがより厚く形成され、
前記下部シールド層上に形成された前記ハード膜の厚さ方向の中心位置が、前記リード素子に形成されたフリー層の高さ位置に一致して設けられたリードヘッドを備える磁気ヘッドが搭載されたことを特徴とするヘッドスライダー。
【請求項６】
請求項５記載のヘッドスライダーがヘッドサスペンションに搭載されて組み立てられていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気ヘッドおよびその製造方法に関し、より詳細にはTMR（Tunneling  Mａgneto Resistａnce)ヘッド等のCPP(Current Perpendiculａr to the Plａne)構造のリードヘッドを備える磁気ヘッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、TMRヘッドのリードヘッドの構造を浮上面側から見た状態を示す。このTMRヘッドは、リード素子１０を厚さ方向に挟む配置に下部シールド層１２と上部シールド層１４が配置され、リード素子１０の両側にハード膜（永久磁石）１８が設けられた構造を有する。TMRヘッドは、下部シールド層１２と上部シールド層１４との間にセンス電流を流して磁気記録情報を検知する。このため、下部シールド層１２と上部シールド層１４とが電気的に短絡しないようにする必要があり、ハード膜１６とリード素子１０の側面および下部シールド層１２との間にアルミナ等からなる絶縁膜１８を介在させて形成される。
【０００３】
リード素子１０の両側に配置されたハード膜１６は、リード素子のバルクハウゼンノイズを抑制するために設けられたもので、リード素子１０に形成されているフリー層１０ａにバイアス磁場を作用させ、フリー層１０ａの磁区方向を安定させる作用を有する。フリー層１０ａに所要のバイアス磁場を作用させるため、ハード膜１６にはCoPt、CrTiといった保持力の大きな磁性材が用いられ、着磁工程によりハード膜１６をフリー層１０ａの面方向に平行に着磁して磁気ヘッドとして提供される。
【特許文献１】特開２００３−６０２５７号公報
【特許文献２】特開２００２−２３２０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＭＲ素子は、外部磁場によって磁化方向が変動しないピン層と、外部磁場によって磁化の向きが変化するフリー層１０ａとの作用を利用して外部磁場を抵抗値の変化として検知するものであり、リード素子１０は、フリー層およびピン層に加えて、ピン層の磁化方向を固定するための反強磁性層や、層間や下地層に設けられる非磁性層等からなる多層膜として形成される。
リード素子１０は、基板に下部シールド層１２を形成した後、下地層、反強磁性層、ピン層、フリー層、キャップ層等を順次積層して形成され、各層の層構成からフリー層１０ａはリード素子１０を厚さ方向に見て、中心位置よりも上部シールド層１４側に偏位した位置に形成される。
【０００５】
このように、フリー層１０ａがリード素子１０の厚さ方向で上部シールド層１４側に偏位しているために、従来の磁気ヘッドでは、図７に示すように、ハード膜１６の中心位置がフリー層１０ａの高さ位置よりも下部シールド層１２側に外れ、このためハード膜１６によるバイアス磁場が効率的にフリー層１０ａ作用しないという問題があった。
これは、TMR素子ではハード膜１６をできるだけフリー層１０ａに接近させた配置とすることがバイアス磁場を作用させる上で有利であるため、リードヘッドの電気的短絡を防止する絶縁膜１８をリードヘッドの短絡が生じない程度に薄く形成するからでもある。
【０００６】
ハード膜１６によるバイアス磁場を、より強くフリー層１０ａに作用させる方法としては、ハード膜１６の膜厚を厚くする方法もある。ハード膜１６を厚くすると、フリー層１０ａに作用するバイアス磁場のばらつきは小さくなるが、バイアス磁場が強くなり過ぎるとフリー層１０ａの磁化方向が外部磁場によって変動する作用が阻害され、リードヘッドの出力が低減してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、TMRヘッド等のCPP型のリードヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、リードヘッドの電気的な絶縁を確実に確保するとともに、リード素子のフリー層にハード膜によるバイアス磁場を的確に作用させ、リードヘッドの出力を低減させることなく、リードヘッドの特性を向上させることができる磁気ヘッドおよびその製造方法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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を備える。
すなわち、リード素子を厚さ方向に挟む配置に下部シールド層と上部シールド層が設けられるとともに、前記リード素子の両側に、該リード素子の側面と前記下部シールド層との間に絶縁膜を介在させてハード膜が設けられ、前記絶縁膜が、前記リード素子の側面を被覆する厚さに対し、前記下部シールド層を被覆する厚さがより厚く形成され、前記下部シールド層上に形成された前記ハード膜の厚さ方向の中心位置が、前記リード素子に形成されたフリー層の高さ位置に一致して設けられたリードヘッドを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記絶縁膜は、等方性の成膜条件により前記リード素子の側面から前記下部シールド層にかけて均等的に成膜された第１の絶縁膜と、指向性の成膜条件により、前記下部シールド層上に選択的に成膜された第２の絶縁膜からなることにより、リードヘッドの電気的な短絡を確実に防止し、かつ下部シールド層上に選択に第２の絶縁膜を形成することによって、下部シールド層を被覆する絶縁膜の厚さを容易に厚く形成することができる。      
【００１０】
また、磁気ヘッドの製造方法として、基板に下部シールド層を形成し、下部シールド層上に、フリー層を備えた磁気抵抗効果膜を成膜する工程と、前記磁気抵抗効果膜の表面にマスクパターンを形成し、イオンミリングによりリード素子を成形する工程と、前記リード素子の側面を被覆する厚さに対し、前記下部シールド層を被覆する厚さがより厚くなるように絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に、前記リード素子に形成されたフリー層の高さ位置に厚さ方向の中心位置を一致させる厚さにハード膜を成膜する工程とを備えていることを特徴とする。
また、前記絶縁膜を形成する工程として、等方性の成膜条件として、前記リード素子の側面と前記下部シールド層の表面に第１の絶縁膜を形成する工程と、指向性の成膜条件として、前記下部シールド層上に選択的に第２の絶縁膜を形成する工程とによることが有効である。なお、第１の絶縁膜を形成する工程と第２の絶縁膜を形成する工程とは、前後を入れ替えて適用することができる。
【００１１】
また、ヘッドスライダーにおいて、リード素子を厚さ方向に挟む配置に下部シールド層と上部シールド層が設けられるとともに、前記リード素子の両側に、該リード素子の側面と前記下部シールド層との間に絶縁膜を介在させてハード膜が設けられ、前記絶縁膜が、前記リード素子の側面を被覆する厚さに対し、前記下部シールド層を被覆する厚さがより厚く形成され、前記下部シールド層上に形成された前記ハード膜の厚さ方向の中心位置が、前記リード素子に形成されたフリー層の高さ位置に一致して設けられたリードヘッドを備える磁気ヘッドが搭載された製品が有用である。
また、前記ヘッドスライダーをヘッドサスペンションに搭載した磁気ディスク装置が好適に用いられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、絶縁膜により下部シールド層の表面およびリード素子の側面を被覆してリードヘッドの電気的短絡を防止するとともに、下部シールド層の表面の絶縁膜の厚さを厚くすることによってリード素子に形成されたフリー層の位置とハード膜の厚さ方向の中心位置とを一致させることができ、ハード膜によるバイアス磁場を効果的にフリー層に作用させることができることから、リードヘッドのノイズを抑制してリードヘッドの特性を向上させた磁気ヘッドとして提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る磁気ヘッドおよびその製造方法についての好適な実施の形態について、添付図面にしたがって詳細に説明する。
（磁気ヘッドの構成）
図１は、本発明に係る磁気ヘッドのリードヘッドの構成を、磁気ヘッドの浮上面側から見た状態を示す。本実施形態のリードヘッドの基本的な構成は、図７に示す従来のリードヘッドの構成と同様である。すなわち、リード素子１０を厚さ方向に挟む配置に下部シールド層１２と上部シールド層１４が形成され、リード素子１０の両側にハード膜１６が配置され、ハード膜１６とリード素子１０および下部シールド層１２との境界面に絶縁膜２０、２２が介在するようにして形成されている。
【００１４】
下部シールド層１２および上部シールド層１４は外部磁場をシールドするためのものであり、NiFe等の軟磁性材によって形成される。
リード素子１０にはフリー層１０ａの他にピン層、ピン層の磁化方向を固定するための反強磁性層、下地層、非磁性層、キャップ層等が設けられる。リード素子１０の層構成は適宜選択可能であるが、たとえば、下部シールド層１２側から、下地層/磁性層/反強磁性層/ピン層／フリー層／キャップ層といった層構成に形成される。このため、フリー層１０ａは、リード素子１０の厚さ内で、上部シールド層１４の側に偏位した位置にある。
【００１５】
本実施形態のリードヘッドの構成において特徴的な構成は、リードヘッドの電気的な短絡を防止するために設けた絶縁膜の構成である。すなわち、本実施形態においては、リード素子１０の側面とリード素子１０の両側の下部シールド層１２の表面を被覆する第１の絶縁膜２０と、リード素子１０の側方の下部シールド層１２の表面を選択的に被覆する第２の絶縁膜２２によって絶縁膜を形成する。
第１の絶縁膜２０は、ハード膜１６とリード素子１２および下部シールド層１２との電気的短絡を防止する目的で設けるものであり、第２の絶縁膜２２は下部シールド層１２に積層して形成するハード膜１６の形成位置を上部シールド層１４側に偏位させ、ハード膜１６の厚さ方向の中心位置をリード素子１０のフリー層１０ａの位置に一致させるためのものである。
【００１６】
第１の絶縁膜２０はリード素子１０の側面と下部シールド層１２の表面を均等に被覆するように設けるもので、等方性の成膜条件によるスパッタリングによって形成できる。本目的に使用する成膜装置は、等方的な成膜条件で成膜した場合は、緻密な膜が形成でき、絶縁性が確実に確保できるという利点がある。
第２の絶縁膜２０は下部シールド層１２の表面に厚く成膜し、リード素子１０の側面には成膜しないようにする。これは指向性の成膜条件に設定してスパッタリングすることによってなされる。指向性の高い成膜条件に設定してスパッタリングすると、膜の緻密性は劣化するが、絶縁性は第１の絶縁膜２０によって確保されるから問題はない。
【００１７】
図１では、下部シールド層１２の表面における第１の絶縁膜２０と第２の絶縁膜２２の厚さを制御し、下部シールド層１２上に形成されたハード膜１６の厚さ方向の中心位置がリード素子１０に形成されたフリー層１０ａの高さ位置と一致するように形成された状態を示す。
第１の絶縁膜２０はリード素子１０と下部シールド層１２を上部シールド層１４から電気的に絶縁するものであるから、電気的な絶縁作用が得られる最小の厚さに形成すればよい。第２の絶縁膜２２は、リード素子１０におけるフリー層１０ａの高さ位置、第１の絶縁膜２０の厚さ、ハード膜１６の厚さを考慮してその厚さを設定する。第１の絶縁膜２０と第２の絶縁膜２２の厚さは、製品の設計に応じて適宜選択すればよいが、第１の絶縁膜２０の厚さは３〜１０nm程度、第２の絶縁膜２２の厚さは１〜１５nm程度である。
【００１８】
このように、第１の絶縁膜２０と第２の絶縁膜２２の厚さを制御し、リード素子１０の側方にハード膜１６をできるだけ接近させた配置とするとともに、リード素子１０のフリー層１０ａの高さ位置にハード膜１６の厚さ方向の高さ位置を一致させることによって、ハード膜１６の厚さを厚くすることなく、ハード膜１６からフリー層１０ａに的確にバイアス磁場を作用させることができ、バイアス磁場の作用のばらつきを抑制することが可能になるとともに、リードヘッドの出力を低減させることなく、リードヘッドの特性を効果的に向上させることが可能となる。
【００１９】
また、上記実施形態では、第１の絶縁膜２０の表面に第２の絶縁膜２２を被覆する構成としたが、図２に示すように、はじめに指向性のある成膜条件によってスパッタリングして、下部シールド層１２の表面を第２の絶縁膜２２によって被覆し、次に、等方性の成膜条件によってスパッタリングしてリード素子１０の側面と下部シールド層１２上にかけて第１の絶縁膜２０によって被覆する構成とすることもできる。
この場合も、ハード膜１６の厚さ方向の中心位置をリード素子１０のフリー層１０ａの位置に合致させることによって、リードヘッドの特性を向上させることができる。
【００２０】
（リードヘッドの製造方法）
図３、４に、上述したリードヘッドの製造工程を示す。
図３(ａ)は、アルチック（Al2O3−TiO)基板３０の表面の前面に下部シールド層１２を形成し、下部シールド層１２の表面にリード素子１０となる磁気抵抗効果膜１００を形成した状態を示す。下部シールド層１２は、NiFe等の軟磁性材をめっきあるいはスパッタリングによって形成する。磁気抵抗効果膜１００は、前述したピン層およびフリー層１０ａを含む各層を順次スパッタリングして積層して形成したものである。
【００２１】
次に、磁気抵抗効果膜１００の表面にリード素子１０を形成する部位に合わせてマスクパターン４０を形成する（図３(b)）。マスクパターン４０は磁気抵抗効果膜１００の表面にフォトレジストを塗布し、フォトレジストをパターニングすることによって形成する。マスクパターン４０の下部側が上部側よりも細幅となるように形成する。
図３(c)は、ワークにイオンミリング加工を施し、磁気抵抗効果膜１００をエッチングしてリード素子１０を形成した状態である。
【００２２】
次に、等方性の成膜条件により、ワークの表面に第１の絶縁膜２０を成膜する（図３(d)。第１の絶縁膜２０は、たとえばアルミナをターゲットとし、アルゴンガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成することができる。等方性の成膜条件にするには、ターゲットとワークとの間隔を比較的狭くし（５０ｍｍ以下）、ガス圧力を比較的高く（１０〜５０mmTorr)すればよい。リード素子１０の側面はマスクパターン４０によって遮蔽される位置にあるが、等方性のスパッタリングによって、リード素子１０の側面と下部シールド層１２の表面に第１の絶縁膜２０が被着する。第１の絶縁膜２０はリードヘッドが電気的に短絡しないように絶縁膜の厚さを制御する。第１の絶縁膜２０の厚さは、３〜１０nm程度である。
【００２３】
次に、指向性の成膜条件として、ワークの表面に第２の絶縁膜２２を成膜する（図３(e)）。指向性の成膜条件とするには、ターゲットとワークとの間隔を広くし（７０ｍｍ以上）、成膜ガス圧力を低く（０．５〜１０ｍｍTorr)すればよい。図３(e)は、指向性の成膜条件で第２の絶縁膜２２を成膜した状態を示す。指向性の成膜条件とすることで、下部シールド層１２の表面に絶縁膜が被着し、マスクパターン４０によってリード素子１０の側面が遮蔽されている効果と合わせて、リード素子１０の側面への被着量は制限される。第２の絶縁膜２２は、リード素子１０におけるフリー層１０ａの位置（下部シールド層１２から離間する距離）が第２の絶縁膜２２の上に形成するハード膜１６の厚さ方向の高さ位置が一致するように、第１の絶縁膜２０の厚さを考慮して所定の厚さに成膜する。
【００２４】
本実施形態では、第１の絶縁膜２０と第２の絶縁膜２２にアルミナを使用した。第１の絶縁膜２２と第２の絶縁膜２２として同じ絶縁材を使用してもよいし、別の絶縁材を使用することも可能である。
また、上記方法とは逆に、はじめに指向性の成膜条件によって第２の絶縁膜２２を形成し、次に等方性の成膜条件によって第１の絶縁膜２０を成膜することによって、図２に示すリードヘッドを形成することができる。
【００２５】
図４(ａ)は、第２の絶縁膜２２を形成した後、ハード膜１６を形成した状態を示す。ハード膜１６は、保持力の大きな磁性材をスパッタリングして形成する。ハード膜１６を形成する場合は、ハード膜１６の厚さ方向の中心位置がリード素子１０のフリー層１０ａの高さ位置に一致するように厚さを制御して成膜する。
次に、マスクパターン４０をリフトオフし、リード素子１０とハード膜１６の表面に上部シールド層１４を形成する（図４（b)）。上部シールド層１４は、NiFe等の軟磁性材をスパッタリングして形成する。
こうして、第１の絶縁膜２０と第２の絶縁膜２２によってリードヘッドの短絡が防止され、かつリード素子１０のフリー層１０ａと高さ方向（積層方向）を位置合わせしてハード膜１６が形成されたリードヘッドが得られる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、等方性の成膜条件によって第１の絶縁膜２０を形成し、指向性の成膜条件によって第２の絶縁膜２２を形成する別個の工程によって絶縁膜を形成したが、スパッタリングによる成膜条件を、リード素子１０の側面における成膜速度が下部シールド層１２上におけるよりも遅くなるように設定することにより、同一の成膜工程でリード素子１０の側面にくらべて下部シールド層１２の表面により厚く成膜して、リードヘッドの短絡を防止し、かつリード素子１０のフリー層１０ａと同一位置高さにハード膜１６を形成したリードヘッドを形成することができる。
【００２７】
（ヘッドスライダー）
図５は、上記実施形態のリードヘッドを備える磁気ヘッドが搭載されたヘッドスライダー５０の斜視図を示す。ヘッドスライダー５０の磁気ディスクに対向する面（ＡＢＳ面）には、スライダー本体５１の側縁に沿ってヘッドスライダー５０を磁気ディスク面から浮上させるための浮上用レール５２ａ、５２ｂが設けられている。磁気ヘッド５３は、ヘッドスライダー５０の前端側（気流が流出する側）に磁気ディスクに対向して配置される。磁気ヘッド５３は保護膜５４によって被覆して保護されている。
【００２８】
図６は、ヘッドスライダー５０を搭載した磁気ディスク装置の例を示す。この磁気ディスク装置６０は、矩形の箱状に形成されたケーシング６１内に、スピンドルモータ６２によって回転駆動される複数の磁気記録ディスク６３を収納する。磁気記録ディスク６３の側方には、軸６４に支持されてディスク面に平行に揺動可能に支持されたキャリッジアーム６５が配置されている。キャリッジアーム６５の先端には、ヘッドサスペンション６６が取り付けられ、ヘッドサスペンション６６の先端にヘッドスライダー５０が取り付けられている。ヘッドスライダー５０は、ヘッドサスペンション６６のディスク面に対向する面に取り付けられる。
【００２９】
ヘッドスライダー５０は、スピンドルモータ６２により磁気記録ディスク６３が回転駆動されると、磁気記録ディスク６３の回転によって生じた気流によってディスク面から浮上し、軸６４を回転駆動するアクチュエータによりシーク動作がなされ、磁気記録ディスク６３との間で磁気ヘッド５３により情報を記録し、再生する処理をなす。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】磁気ヘッドの実施の形態の構成を示す断面図である。
【図２】磁気ヘッドの他の構成例を示す断面図である。
【図３】磁気ヘッドのリードヘッドの製造工程を示す説明図である。
【図４】磁気ヘッドのリードヘッドの製造工程を示す説明図である。
【図５】ヘッドスライダーの斜視図である。
【図６】磁気ディスク装置の平面図である。
【図７】磁気ヘッドの従来の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  リード素子
１０ａ  フリー層
１２  下部シールド層
１４  上部シールド層
１６  ハード膜
１８  絶縁膜
２０  第１の絶縁膜
２２  第２の絶縁膜
４０  マスクパターン
５０  ヘッドスライダー
５３  磁気ヘッド
６０  磁気ディスク装置
１００  磁気抵抗効果膜
【図５】
2008140521.tif 000003
【図６】
2008140521.tif 000004
【図１】
2008140521.tif 000005
【図２】
2008140521.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図７】
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