(57)【要約】【課題】  ライト主磁極の断面形状を正確に逆台形状に形成することができ、製造上のばらつきを防止して、高精度の垂直磁気記録ヘッドを効率的に製造することを可能にする。【解決手段】  記録媒体に対向する主磁極を備える磁気ヨークと、該磁気ヨークに巻回されたコイルを備えたライト磁極と、再生用素子とを備えた垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記主磁極となる主磁極層２０を形成する工程と、該主磁極層２０の表面に非磁性材からなるバリア層２２を形成する工程と、前記バリア層２２および前記主磁極層２０に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極１０の先端部を形成する工程とを備えることを特徴とする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に対向する主磁極を備える磁気ヨークと、該磁気ヨークに巻回されたコイルを備えたライト磁極と、再生用素子とを備えた垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、
前記主磁極となる主磁極層を形成する工程と、
該主磁極層の表面に非磁性材からなるバリア層を形成する工程と、
前記バリア層および前記主磁極層に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極の先端部を形成する工程とを備える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２】
バリア層および主磁極層に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極の先端部を形成する際に、主磁極を挟む配置に、バリア層および主磁極層をエッチングして開口部を形成する工程を備え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の製造方法。
【請求項３】
バリア層および主磁極層に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極の先端部を形成する際に、集束イオンビームを１０°〜２０°の入射角度をもって照射・スキャンする工程を備え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の製造方法。
【請求項４】
主磁極の先端部を形成した後、バリア層の表面に保護レジスト層を形成し、保護レジスト層をパターニングして主磁極を被覆するレジストパターンを形成する工程と、
該レジストパターンをマスクとして主磁極を除くバリア層および主磁極層の部位を除去する工程とを備え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の製造方法。
【請求項５】
主磁極の先端部を形成した後、開口部およびバリア層を被覆する保護層を設ける工程と、
前記保護層の表面に保護レジスト層を形成し、保護レジスト層をパターニングして主磁極を被覆するレジストパターンを形成する工程と、
該レジストパターンをマスクとして主磁極を除くバリア層および主磁極層の部位を除去する工程とを備えることを特徴とする請求項２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】
本発明は垂直磁気記録ヘッドの製造方法に関し、より詳細には主磁極先端部が逆台形状の断面形状に形成される垂直磁気記録ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気ディスク装置に用いられている磁気ヘッドは、記録媒体の媒体面内で媒体を磁化させて情報を記録するのに対し、垂直磁気記録ヘッドは媒体面に垂直に媒体を磁化させて情報を記録する。このように媒体面に垂直に媒体を磁化させるため、垂直磁気記録ヘッドは媒体面に対向して配置した主磁極と、媒体内を通過した磁力線を帰還させるリターンヨークとを備えている。
垂直磁気記録ヘッドを用いた磁気ディスク装置では、面内磁化による磁気ヘッドにくらべてはるかに高密度に情報を記録することが可能である一方、高密度記録に対応できるようにするため、主磁極の媒体に対向する端面（先端部）をきわめて細幅（０．１μｍ程度）に形成する必要がある。
【０００３】
図６は、垂直磁気記録ヘッドの主磁極１０の端面形状を示している。図のように、主磁極１０は側面が傾斜面に形成され、断面形状が逆台形状となっている。このように主磁極１０の断面形状を逆台形状に形成しているのは、磁気ヘッドがトラックを移動する際にサイドイレーズが生じないようにするためで、主磁極１０の側面の傾斜角度θは８０°〜８５°程度に設定されている。なお、主磁極１０の上面（Ａの部位）が情報を記録する部位で、精度よく情報を記録できるようにするためには、主磁極１０の上面のエッジが鋭角に形成されている必要がある。
【０００４】
図７は、このように微細にかつ逆台形形状に主磁極を形成する従来方法を示すもので、ライト磁極の側面方向から見た断面構造（基板および再生素子は不図示）を示している。図７(a)は、磁性材からなるリターンヨーク１２を成膜し、絶縁層１３を介してコイル層およびバッククロージャ層を成膜し、これらをパターニングしてコイル１４およびバッククロージャ１６を形成し、さらに絶縁層１７を形成して平坦化処理を行い、磁性材からなる主磁極太らし層１８を成膜し、その表面を平坦化した後、主磁極層２０を成膜して形成した状態を示す。主磁極層２０はFeCo等の磁性材からなるもので、主磁極層２０はワークの表面の全面を被覆している。
【０００５】
図７(b)は、主磁極層２０をエッチングして所定のパターンに主磁極１０を形成するため、主磁極層２０の表面にＴａなどの非磁性材からなるバリア層２２を形成し、さらにレジスト層２４を形成した状態を示す。バリア層２２は主磁極層２０をイオンミリングする際に、主磁極１０を保護するとともに主磁極１０のエッジが鋭角になるようにするためのものである。
次に、レジスト層２４を主磁極１０の形状に合わせてエッチングしてレジストパターン２４ａを形成する。図９は、レジストパターン２４ａの平面形状を示す。レジストパターン２４ａは図のように中途が細幅となる細幅部２５が形成されるようにパターニングされる。ワークはこの細幅部２５を横切るように切断され、切断端面が主磁極１０の端面（先端部）となる。細幅部２５は主磁極１０の出来上がり幅よりも広い１．０μｍ程度の幅にパターン形成されている。
【０００６】
図７(c)は、レジストパターン２４ａに合わせてバリア層２２をエッチングするため、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってバリア層２２をエッチングした状態を示す。図８(a)はバリア層２２をエッチングした状態を、レジストパターン２４ａの細幅部２５の断面方向から見た状態を示す。反応性イオンエッチングによりレジストパターン２４ａによって被覆されているバリア層２２の部位のみが主磁極層２０の表面に残る。
次に、レジストパターン２４ａおよびバリア層２２をマスクとして主磁極層２０に対してイオンミリングを施す。図８(b)が、主磁極層２０をイオンミリングしている状態を示すもので、図のように右および左から４５°の角度固定によりイオンミリングする。
図８(c)は、イオンミリングによって最終的に主磁極１０が形成された状態を示す。主磁極層２０に対して斜め方向からイオンミリングすることにより、レジストパターン２４ａ、バリア層２２がシャドウマスクとして作用し、主磁極１０の側面がテーパ面に形成される。図７(d)は、主磁極１０が形成された状態の側面断面図で、主磁極１０の上面にバリア層２２が残った状態でライト磁極が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
垂直磁気記録ヘッドの主磁極は、断面形状を逆台形状に形成するとともに、０．１μｍといったきわめて細幅に形成する必要があり、従来は、上述したようにイオンミリング法によって主磁極を形成しているのであるが、図８(b)、(c)に示す加工工程からもわかるように、イオンミリング法による場合は、主磁極層２０がイオンミリングによって削られるレートを考慮し、レジストパターン２４ａおよびバリア層２２のパターン幅を、主磁極１０の出来上がり寸法（０．１μｍ）よりもはるかに広く（１．０μｍ）、また、厚く（２．０μｍ）形成している。このため、イオンミリングを施した後の主磁極１０の幅寸法のばらつきが大きくなり（３σ＝０．１）、主磁極１０の側面の傾斜角度も正確に形成できず、±１０°程度のばらつきが生じることが避けられないという問題があった。
【０００８】
また、最近の垂直磁気記録ヘッドでは、主磁極の残留磁化の作用によるイレーズ磁界が生じることが問題とされ、主磁極の残留磁化を抑え高速応答を可能にするため、主磁極にFeCo層以外にRu層やNiCr層を設けた多層構造からなるものが検討されている。このように、主磁極が異種の材料からなる場合には、これらの磁性材あるいは非磁性材の反応性イオンエッチングあるいはイオンミリングに対するエッチングレートがそれぞれ異なるため、イオンミリングによって主磁極を逆台形形状に形成した際に、主磁極のエッジが階段状になるといった問題が生じ、磁気ヘッドとして所要の精度が得られなくなるという問題がある。
【０００９】
そこで、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、その目的とするところは、ライト磁極における主磁極の断面形状を正確な逆台形状に形成することができ、製造上のばらつきを防止して、高精度の垂直磁気記録ヘッドを効率的に製造することができる垂直磁気記録ヘッドの製造方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、記録媒体に対向する主磁極を備える磁気ヨークと、該磁気ヨークに巻回されたコイルを備えたライト磁極と、再生用素子とを備えた垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記主磁極となる主磁極層を形成する工程と、該主磁極層の表面に非磁性材からなるバリア層を形成する工程と、前記バリア層および前記主磁極層に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極の先端部を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、前記バリア層および主磁極層に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極の先端部を形成する際に、主磁極を挟む配置に、バリア層および主磁極層をエッチングして開口部を形成する工程を備えることを特徴とする。
また、前記バリア層および主磁極層に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極の先端部を形成する際に、集束イオンビームを１０°〜２０°の入射角度をもって照射・スキャンする工程を備えることを特徴とする。
また、前記主磁極の先端部を形成した後、バリア層の表面に保護レジスト層を形成し、保護レジスト層をパターニングして主磁極を被覆するレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして主磁極を除くバリア層および主磁極層の部位を除去する工程とを備えることを特徴とする。
また、前記主磁極の先端部を形成した後、開口部およびバリア層を被覆する保護層を設ける工程と、前記保護層の表面に保護レジスト層を形成し、保護レジスト層をパターニングして主磁極を被覆するレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして主磁極を除くバリア層および主磁極層の部位を除去する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る垂直磁気記録ヘッドの製造方法によれば、主磁極層を被覆するバリア層を設け、バリア層および主磁極層に集束イオンビームを照射して主磁極の先端部の形状を形成する方法によることで、容易にかつ高精度に主磁極の先端部（端面）の断面形状を逆台形状に形成することができ、また、主磁極の先端部のコア幅のばらつきをなくして、信頼性の高い垂直磁気記録ヘッドを製造することが可能となり、垂直磁気記録ヘッドを歩留まりよく量産することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜４は、本発明に係る垂直磁気記録ヘッドの製造方法を示す説明図であり、図１、２は、ライト磁極を側面方向から見た断面図を示し、図３、４は、主磁極を正面方向から見た断面図を示す。
図１(a)は、リターンヨーク１２、絶縁層１３、コイル１４、バッククロージャ１６、主磁極太らし層１８、主磁極層２０を形成した状態を示す。主磁極層２０を除いて、各層の構成は図７(a)に示す従来の垂直磁気記録ヘッドの構成と同一である。図７に示す従来例では主磁極層２０をFeCoによって形成しているが、本実施形態では主磁極層２０をRuとFeCoの積層膜によって形成している。主磁極層２０の全厚は１００〜３００ｎｍである。
【００１４】
次に、主磁極層２０の表面にバリア層２２を形成する（図１(b)）。バリア層２２はＦＩＢ（集束イオンビーム）法によって主磁極１０を成形する際に、主磁極のエッジ部が鋭角に形成されるように保護するためのもので、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等の非磁性材を主磁極層２０の表面にスパッタリングにより被着して形成する。本実施形態ではＴａを２００ｎｍの厚さに形成した。バリア層２２には低応力材を使用することが望ましく、ＦＩＢによって除去される厚さを考慮して２００ｎｍ±５０ｎｍ程度の厚さに形成するのがよい。
【００１５】
図３(a)は、主磁極層２０とバリア層２２とを端面方向から見た状態を示す。
本実施形態においては、バリア層２２により主磁極層２０を被覆した後、ＦＩＢ法を使用して主磁極を形成する。図３(b)は、バリア層２２と主磁極層２０に集束イオンビームを照射してバリア層２２と主磁極層２０を開口させ、主磁極１０の一方の側面を形成した状態、図３(c)は、ＦＩＢ法により主磁極１０の他方の側面を形成した状態を示す。
図５は、集束イオンビームを用いてバリア層２２と主磁極層２０に形成した開口部３０の平面図を示す。バリア層２２および主磁極層２０はワークの表面全体に被着されており、開口部３０は主磁極１０を挟む両側に四角形状に開口するように設けられる。本実施形態では、開口部３０は縦横１．０μｍ程度の大きさに形成した。
【００１６】
主磁極１０の側面は８０°〜８５°の傾斜角度をもったテーパ面に形成するから、集束イオンビームはバリア層２２および主磁極層２０の平面に垂直となる方向に対し１０°〜２０°程度傾斜させて照射する。実際には、集束イオンビームは細くフォーカスされているから、集束イオンビームをスキャンして四角形状の開口部３０を形成するようにする。本実施形態で用いたＦＩＢの実施条件は、加速電圧３０ｋＶ、ビーム電流２．２μＡ、装置照射角度１５°、ビーム径４５ｎｍである。
【００１７】
このように、集束イオンビームを照射して主磁極１０を形成する方法は、主磁極１０の側面のテーパ角度を正確に設定することが可能であり、集束イオンビームの照射角度を調節することによって主磁極１０の側面のテーパ角を任意の角度に設定することができるという利点がある。本方法によれば、主磁極１０の側面のテーパ角は８０°±１°のばらつきで形成することができる。これは、前述したイオンミリング法を用いた従来方法でのばらつきが８０°±１０°程度あることと比較してはるかに高精度となっている。
また、集束イオンビームを照射位置を設定することによって、主磁極１０のコア幅を正確に規定することが可能となる。本方法による主磁極１０のコア幅のばらつきは、０．１μｍ±０．０２（３σ）であり、イオンミリング法のによる従来方法とくらべてコア幅のばらつきは１／５となっている。
このように、本実施形態のＦＩＢ法を利用して主磁極１０を成形する方法は、従来方法と比較して、高精度に主磁極１０を形成することが可能になるという利点がある。
また、本実施形態の場合、ＦＩＢ法によって開口部３０を形成する際には、バリア層２２と主磁極層２０がワークの表面全体に被着されている状態でイオンビームを照射するから、ワーク表面が帯電することが防止でき、この点においても正確なＦＩＢ処理ができるという利点がある。
【００１８】
主磁極１０の側面形状を形成した後、主磁極１０を所定の平面形状にパターニングする。主磁極１０をパターニングする前工程として、主磁極１０を保護するため、まず、図２(a)に示すように、バリア層２２の表面を保護層３２によって被覆する。保護層３２はアルミナあるいはシリカ等の絶縁材をスパッタリングして形成するもので、バリア層２２の表面を被覆するとともに開口部３０に絶縁材を充填して主磁極１０の側面を保護するためのものである。
図４(a)は、バリア層２２の表面を保護層３２によって被覆し、開口部３０にアルミナを充填した状態を示す。保護層３２の厚さは３００ｎｍ±５０ｎｍ程度とする。保護層３２の厚さが薄いと耐久性が確保できず、厚過ぎると後工程でのイオンミリング加工での加工時間が長くなる。
【００１９】
保護層３２を形成した後、図２(b)に示すように、主磁極１０をパターニングするための保護レジスト層３４を形成する。保護レジスト層３４は保護層３２の表面を被覆するように設けた後、露光および現像して主磁極１０の平面パターンにしたがったレジストパターン３４ａを形成する。図４(b)に、保護レジスト層３４をパターニングしてレジストパターン３４ａを形成した状態を示す。図４(b)に示すように、主磁極１０の細幅部では、レジストパターン３４ａの側面は開口部３０の内側で主磁極１０を遮蔽する幅に形成される。
図５(b)に、主磁極１０の細幅部２５と開口部３０およびレジストパターン３４ａの平面配置を示す。主磁極１０の細幅部２５ではレジストパターン３４ａが開口部３０の内側を通過するようにパターニングされる。
【００２０】
図４(c)は、イオンミリング加工によりレジストパターン３４ａをマスクとして、バリア層２２、主磁極層２０の不要部分をエッチングしている状態を示す。このイオンミリング加工では主磁極１０となる部位はレジストパターン３４ａによって被覆されて保護され、レジストパターン３４ａによって被覆されていない部位がイオンミリングによって除去される。イオンミリング工程では、第１ステップでワークの表面に垂直にイオンミリングし、第２ステップで斜め方向からイオンミリングして主磁極１０の側面に飛散した飛散物を除去する。
【００２１】
図４(d)は、イオンミリング加工によって変質したレジストパターン３４ａを除去して、主磁極１０が形成された状態を示す。イオンミリング加工によって変質したレジストパターン３４ａはプラズマ処理、化学的処理等によって除去することができる。
こうして、先端部の断面形状を逆台形状に成形された主磁極１０を得ることができる。図２(c)は、主磁極１０を成形した状態のライト磁極を側面方向から見た断面構成を示す。主磁極１０の上面にバリア層２２が形成され、バリア層２２の表面に保護層３２が被着形成されている。なお、本実施形態においてはイオンミリングによってバリア層２２と主磁極層２０の不要部分を除去したが、イオンミリングによらずに反応性イオンエッチングによって除去することもできる。
【００２２】
本実施形態の垂直磁気記録ヘッドの製造方法においては、ＦＩＢ法を利用して主磁極１０の先端部を形成するから、主磁極層２０がFeCo等の磁性材の単一材からなる場合でも、多層膜からなる場合でも、主磁極１０の側面が階段状になることなく、所定のテーパ面に形成することができる。また、上述したように、ＦＩＢ法による場合は、バリア層２２と主磁極層２０にねらいを定めて集束イオンビームを照射するだけで所定の形状に主磁極層１０を形成することができ、バリア層２２の表面にマスクを形成したりする必要がない。また、主磁極層２０をバリア層２２によって被覆した状態で集束イオンビームを照射することにより主磁極１０のエッジ部が鋭角に形成でき、磁気ヘッドの書き込み精度を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る垂直磁気記録ヘッドの製造工程を示す側面断面図である。
【図２】本発明に係る垂直磁気記録ヘッドの製造工程を示す側面断面図である。
【図３】本発明に係る垂直磁気記録ヘッドの製造工程を示す正面断面図である。
【図４】本発明に係る垂直磁気記録ヘッドの製造工程を示す正面断面図である。
【図５】開口部とレジストパターンの平面配置を示す説明図である。
【図６】垂直磁気記録ヘッドの主磁極の端面形状を示す説明図である。
【図７】従来の垂直磁気記録ヘッドの製造工程を示す側面断面図である。
【図８】従来の垂直磁気記録ヘッドの製造工程を示す正面断面図である。
【図９】主磁極の平面形状を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  主磁極
１２  リターンヨーク
１３  絶縁層
１４  コイル
１６  バッククロージャ
１７  絶縁層
１８  主磁極太らし層
２０  主磁極層
２２  バリア層
２４  レジスト層
２４ａ  レジストパターン
２５  細幅部
３０  開口部
３２  保護層
３４  保護レジスト層
３４ａ  レジストパターン
【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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