(57)【要約】【課題】磁気ディスク装置の高記録密度化に対応するため、0.5μm以下のトラック幅の誘導型薄膜磁気ヘッドを歩留まり良く製造する。【解決手段】本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドでは、上部磁気コアを、KrFもしくはArFエキシマ・レーザー・ステッパーにより形成したフレームを用いたフレームめっき法により形成することにより、上部磁気コアの膜厚が3.0μm以上でかつ、めっき直後の上部磁気コア下部の幅を0.5μm以下で形成できる。この後、少なくとも上部磁気コア先端部をマスクとして、浮上面近傍で下部磁気コアの上部磁気コアに覆われていない領域をイオン・ミリング等により除去（トリミング）する。本発明では、めっき直後の上部磁気コア先端部の幅を0.5μm以下で形成できるため、記録トラック幅調整のための横方向からのトリミングの時間及び回数を低減でき、即ち記録トラック幅のばらつきを低減できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された下部磁気コアと、該下部磁気コアの少なくとも先端部上に形成された磁気ギャップ膜と、該磁気ギャップ膜と先端部で結合し前記下部磁気コアと後端部で結合した上部磁気コアと、前記上部磁気コアと前記下部磁気コアとの間に形成されたコイルと、前記コイルと前記上部磁気コア及び前記コイルと下部磁気コアの間に形成された絶縁層とを有し、前記上部磁気コアは、浮上面において、前記磁気ギャップ膜に接した面の幅より前記磁気ギャップ膜とは反対側面の幅の方が大きく、前記磁気ギャップ膜に接した面の端部と前記磁気ギャップ膜とは反対側面の端部とを結ぶ線と前記磁気ギャップ膜に接した面の側面とのなす角度が０より大きく２０°以下であり、前記磁気ギャップ膜に接した面の幅が0.5μm以下であることを特徴とする誘導型薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記上部磁気コアは、浮上面において、磁気ギャップ膜から1.0〜5.0μmの高さまでは前記磁気ギャップ膜に接した面の幅と略同じ幅を有することを特徴とする請求項1に記載の誘導型薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
先端部における前記下部磁気コアと前記上部磁気コアとの間に、第１の磁性膜、磁気ギャップ膜及び第２の磁性膜の順に積層された磁極端層が形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の誘導型薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
少なくとも前記上部磁気コア、または前記第1の上部磁気コア、または前記磁極端層がフレームめっき法により形成され、概フレームのパターニングにKrFもしくはArFエキシマ・レーザー・ステッパーを用いたことを特徴とする請求項１乃至３に記載の誘導型薄膜磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録用に使われる誘導型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置の高記録密度化に伴い、磁気記録媒体は高保磁力化し、記録に用いる誘導型薄膜磁気ヘッドのトラック幅は狭小化している。また磁気記録媒体の高保持力化に伴い、記録に充分な磁束を出すために、誘導型薄膜磁気ヘッドの膜厚は厚くなっている。即ち現在では、誘導型薄膜磁気ヘッドの先端部では、トラック幅よりも膜厚の方が厚くなっており、その製造はますます困難なものとなっている。
【０００３】
この問題を解決するために、誘導型薄膜磁気ヘッドの上部磁気コアを先端部と後部とに分け、上部磁気コア先端部を低い段差上で形成する事により、狭いトラック幅を精度良く形成する方法が特開平2-247809号に記載されている。
【０００４】
また、浮上面近傍における下部磁気コア上部の幅が上部磁気コア下部の幅と一致する構造とすることにより、磁極端部での記録にじみを低減する方法が、特開平2-208812号（第2728487号）に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平2-208812号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の通り、現在では誘導型薄膜磁気ヘッドの先端部では、トラック幅よりも膜厚の方が厚くなっており、その製造はますます困難なものとなっている。
【０００７】
例えば、従来の技術で記録トラック幅0.3μmの誘導型薄膜磁気ヘッドを形成する方法として、あらかじめ幅広なトラック幅で上部磁気コアを形成後、誘導型磁気ヘッドの壁面を積極的にエッチングして狭トラック幅の誘導型薄膜磁気ヘッドを形成する方法が第23回日本応用磁気学会学術講演概要集6aB-3(1999)に記載されている。
【０００８】
しかしながら、このように誘導型磁気ヘッドの壁面を積極的にエッチングして狭トラック幅の誘導型薄膜磁気ヘッドを形成する方法では、エッチング時間やエッチング角度等のパラメータによりエッチング量が変わるため、面内でのばらつきが多く、即ち所望のトラック幅の誘導型薄膜磁気ヘッドを歩留まり良く製造することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドでは、上部磁気コアを、KrFもしくはArFエキシマ・レーザー・ステッパーにより形成したフレームを用いたフレームめっき法により形成することにより、上部磁気コアの膜厚が3.0μm以上でかつ、めっき直後の上部磁気コア下部の幅を0.5μm以下で形成できる。この後、少なくとも上部磁気コア先端部をマスクとして、浮上面近傍で下部磁気コアの上部磁気コアに覆われていない領域をイオン・ミリング等により除去（トリミング）する。本発明では、めっき直後の上部磁気コア先端部の幅を0.5μm以下で形成できるため、記録トラック幅調整のための横方向からのトリミングの時間及び回数を低減でき、即ち記録トラック幅のばらつきを低減できる。
【００１０】
また、少なくとも上部磁気コアの浮上面における形状を、磁気ギャップ膜に接した上部磁気コア下部の幅よりも上部磁気コア上部の幅の方が広く、上部磁気コア下部の端部から上部磁気コア上部の端部への見込み角度、すなわち、上部磁気コアの磁気ギャップ膜に接した面の端部及び磁気ギャップ膜とは反対側面の端部を結ぶ線と磁気ギャップ膜に接した面の側面とのなす角度を０より大きく２０°以下とする。ここで、上部磁気コアにおける磁気ギャップ膜に接した面を底面としたときの側面である。上部磁気コアの先端部をこのような形状にすることにより、0.5μm以下のトラック幅を有する誘導型薄膜磁気ヘッドにおいても、高い記録磁界を有しながら、隣接するトラックの記録情報を壊すような端部磁界を低減できる。
【００１１】
加えて下部磁気コア上部のトリミングを容易とするため、少なくとも上部磁気コアの先端部を、磁気ギャップ膜から1.0〜5.0μmの高さまでは上部磁気コア下部の幅と略同じ幅を有する形状とし、上部磁気コア下部の端部から上部磁気コア上部の端部への見込み角度を２０°以下とすることが望ましい。
【００１２】
上部磁気コアが、磁気ギャップ膜及び膜厚の薄い絶縁膜上に形成された第1の上部磁気コアとコイルを覆う絶縁膜上に形成された第2の上部磁気コアとからなる、所謂スティッチド・ポール・ヘッドでも同様の効果が得られる。本発明をスティッチド・ポール・ヘッドに適用した場合には、第1の上部磁気コアの上部における幅が下部における幅よりも広いため、第1の上部磁気コアと第2の上部磁気コアの接触面積が大きくなり、接触部分での磁束の漏れを低減できる。
【００１３】
また、浮上面近傍において下部磁気コア及び上部磁気コアの間に形成された磁性膜／磁気ギャップ膜／磁性膜からなる磁極端層を有する誘導型薄膜磁気ヘッドでも、磁極端層の下部における幅よりも上部の幅が広く、磁極端層と上部磁気コアの接触面積を大きくできるため、接触部分での磁束の漏れを低減でき、高い記録磁界を有する誘導型薄膜磁気ヘッドが提供できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施により、0.5μm以下のトラック幅で、高い記録磁界を有する誘導型薄膜磁気ヘッドを歩留まりよく提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明による薄膜磁気ヘッドの一実施例を図１に示す。図１(a)が本発明による薄膜磁気ヘッドを浮上面から見た図で、図１(b)が本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドの先端部の要部の断面図である。本発明による薄膜磁気ヘッドは大きく分けて再生ヘッドと記録ヘッド（誘導型薄膜磁気ヘッド）からなる。本実施例は記録ヘッドがスティッチド・ポール型ヘッドの場合である。
【００１６】
再生ヘッドは、基板１上に形成された下部磁気シールド２と上部磁気シールド４と上部及び下部シールドの間に形成された再生素子及び、それらを絶縁する絶縁膜とからなり、再生素子は巨大磁気抵抗効果（GMR）素子８と電極３により構成される。電極３はGMR素子に縦方向バイアスを印可する永久磁石膜とそれよりも抵抗率の低い金属膜との積層膜により構成される。
【００１７】
記録ヘッドは、下部磁気コア５と上部磁気コア、磁気ギャップ膜７及びコイル１１とからなる。本発明では、上部磁気シールド４と下部磁気コア５の間に絶縁膜を設けているが、これは再生ヘッドに対する記録磁界の影響を低減するためである。
【００１８】
本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドの製造工程は次の通りである。下部磁気コア５上の少なくとも浮上面近傍に磁気ギャップ膜７及び磁気ギャップ位置を決める絶縁膜１０を順次形成する。絶縁膜１０の先端位置と浮上面との距離で磁気ギャップ長さが規定され、これにより記録磁界強度や記録磁界分布が変化する。
【００１９】
続いて、フォトレジスト等のマスク材を塗布し、第１の上部磁気コア６が磁気ギャップ膜７及び磁気ギャップ位置を決める絶縁膜１０にまたがる形状になるようにフレームを形成し、このフレームを用いて第1の上部磁気コア６をフレームめっき法により形成する。フレームをKrFもしくはArFエキシマ・レーザー・ステッパーにより形成することにより、めっき直後の第１の上部磁気コア６の先端部の幅を容易に0.5μm以下とすることができる。フレームを除去した後に、第1の上部磁気コア６をマスクとして、少なくとも浮上面近傍の第1の上部磁気コア６に覆われていない領域の磁気ギャップ膜７及び下部磁気コア５の上部をイオン・ミリング法やリアクティブ・イオン・エッチング法等によりトリミングする。この時、第1の上部磁気コア６の浮上面から見た形状が重要となる。即ち、上部磁気コア下部の端部から上部磁気コア上部の端部への見込み角度１２が大きくなると、第1の上部磁気コア６と第2の上部磁気コア９との接触面積が大きくなり、磁束の漏れが小さくなるため、0.5μm以下のトラック幅でも記録磁界の低下を抑えることができるが、一方、上部磁気コア下部よりも上部磁気コア上部の方が大きいため、トリミングしても上部磁気コア下部よりも下部磁気コア上部の方が大きくなってしまう。この時、上部磁気コア側よりも下部磁気コア側の方で等磁界曲線が広がった形になり、即ち実効的なトラック幅が広くなってしまう。また、上部磁気コアの浮上面形状に沿った形で等磁界曲線が広がった形になってしまう。この問題を解決するために、少なくとも上部磁気コアの先端部を、磁気ギャップ膜から1.0〜5.0μmの高さまでは上部磁気コア下部の幅と略同じ幅を有する形状とし、上部磁気コア下部の端部から上部磁気コア上部の端部への見込み角度を２０°以下とすることが望ましい。
【００２０】
次に、アルミナ等の絶縁膜を堆積し、ケミカル・メカニカル・エッチング(CMP)法等の平坦化技術により第1の上部磁気コア６の上部を露出させる。続いて、コイル１１及びコイルを覆う絶縁膜を形成後、第2の上部磁気コア９を形成する。
第2の上部磁気コアは、先端部では第1の上部磁気コアと、後部では下部磁気コア５と接続する。また、第2の上部磁気コアの先端部は、浮上面から0.5〜3.0μm後退していることが望ましい。
【００２１】
本実施例では、第1の上部磁気コアよりも上にコイルを形成したが、ダマシン法等により第1の上部磁気コアの周りに配置した絶縁膜中に埋め込んでも構わない。
【００２２】
図2は、誘導型薄膜磁気ヘッドの浮上面形状をSEMにより観察した図である。図２(a)が第1の上部磁気コアを形成するためのフレームをI線を用いて形成したときの誘導型薄膜磁気ヘッドの浮上面形状、図２(b)がKrFエキシマ・レーザー・ステッパーによりフレームを形成したときの誘導型磁気ヘッドの浮上面形状をSEMにより観察した図である。図１で示したスティッチド・ポール型ヘッドのように、上部磁気コアを先端部と後部に分けて形成し、CMP等による平坦化が必要な場合には、第1の上部磁気コアの必要膜厚よりも0.5〜2.0μm程膜厚を厚くする必要がある。そこで本実施例では、第1の上部磁気コアの目標膜厚を3.0μm以上とした。図2(a)に示すようにI線を用いてフレームを形成した場合には、トラック幅0.6μmのとき、トラック幅と略同じ幅を有する部分の膜厚はおおよそ2.0μmであった。トラック幅0.6μm以下の場合には、フレームがうまく解像できず、めっきするまでに至らなかった。一方フレームの形成にKrFエキシマ・レーザー・ステッパーを用いた場合には、トラック幅0.32μmのとき、トラック幅と略同じ幅を有する部分の膜厚はおおよそ3.0μmと、I線を用いた場合よりも狭トラック幅でかつ、トラック幅と同じ幅を有する部分の膜厚も厚くすることが可能となった。
【００２３】
フレームの断面形状はレジストの膜厚や露光条件、現像条件等によりコントロールすることが可能である。記録磁界を大きくするためには、上部磁気コアの上側で幅が広がるようにすることが望ましい。しかしながら、トラック端部での記録磁界の広がりを低減し、記録トラック幅内において均一な記録磁界を得るためには、上部磁気コアをマスクとして下部磁気コアの上部をトリミングする必要があり、上部磁気コアの下側と上側とでコア幅が違いすぎるとトリミングがうまく行かないといった問題がある。記録磁界を大きくしかつ、トリミングをうまく行うためには、フレームの断面形状をコントロールし、具体的には上部磁気コア下部の端部から上部磁気コア上部の端部への見込み角度１２を０〜20°にするのが望ましい。上部磁気コア下部の端部から上部磁気コア上部の端部への見込み角度１２を20°以上としても、トリミング時のイオンミリングの角度を横方向に寝かせることにより良好なトリミング形状を得ることも可能であるが、ウエハー面内あるいはロット間での歩留まりを低下させることになりかねないため、好ましくない。
【００２４】
図３に本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドの別の実施例の先端部の断面図を示す。本発明の特徴は、下部磁気コア上５の浮上面近傍に長さ0.5〜3.0μm、膜厚0.5〜3.0μmのノッチ構造体51を形成することと、ノッチ構造体51を覆う非磁性膜を形成後CMP法等により平坦化後、ノッチ構造体よりも長い第1の上部磁気コア６を形成することにある。ノッチ構造体51の上部の浮上面近傍の上部磁気コアに覆われていない領域をトリミングにより除去する必要があることは言うまでもない。
また、前述と同様の理由から、少なくとも上部磁気コアの先端部を、磁気ギャップ膜から1.0〜5.0μmの高さまでは上部磁気コア下部の幅と略同じ幅を有する形状とし、上部磁気コア下部の端部から上部磁気コア上部の端部への見込み角度を２０°以下とすることが望ましい。本実施例では、下部磁気コアと第1の上部磁気コアの上面との間にコイルを埋め込む形状としたが、第1の上部磁気コアよりも上にコイルを形成しても問題はない。
【００２５】
図４に本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドの別の実施例の先端部の断面図を示す。本発明の特徴は、下部磁気コア５上にKrFあるいはArFエキシマ・レーザー・ステッパーでフレームを形成後、磁性膜のノッチ構造体51、非磁性膜の磁気ギャップ膜７及び磁性膜の第1の上部磁気コア６をめっき法により連続的に形成するとこにある。本実施例においても前述と同様の理由から、少なくとも上部磁気コアの先端部を、磁気ギャップ膜から1.0〜5.0μmの高さまでは上部磁気コア下部の幅と略同じ幅を有する形状とし、上部磁気コア下部の端部から上部磁気コア上部の端部への見込み角度を２０°以下とすることが望ましい。またコイルの位置も、本実施例では第1の上部磁気コアよりも上に配置したが、ノッチ構造体51、磁気ギャップ膜７及び第1の上部磁気コア６のまわりの絶縁膜中に埋め込む構造としても何ら問題はない。
【００２６】
第１の上部磁気コア６の膜厚は薄いほどトラック幅加工精度がよくなるが、薄くしすぎると磁極端層11において磁束の飽和が起こり、誘導型薄膜磁気ヘッドの磁界強度が小さくなってしまう。しかしながら、第１の上部磁気コア６に（40〜60）Ni-（60〜40）FeやCo-Ni-Fe等のような飽和磁束密度の高い材料を使うことにより、膜厚を薄くしても磁極端層における磁束の飽和は起こりにくくなる。
【００２７】
磁気ディスク装置の高記録密度化に伴い、トラック幅の狭小化のみならず、線記録密度も向上しており、そのため誘導型薄膜磁気ヘッドの記録周波数が向上している。記録周波数が高くなると、渦電流損失によりヘッドの磁界強度が低下してしまう。渦電流損失は誘導型薄膜磁気ヘッドの磁気コアの断面積と比抵抗に依存する。第１の上部磁気コア６は小さい為渦電流損失はほとんどないと考えてよい。第２の上部磁気コア９及び下部磁気コア５の渦電流損失を小さくする為には、比抵抗の大きな磁性膜（100μΩ・cm以上が望ましい）を用いるか、あるいは渦電流が流れにくくなるように磁気コア材料として磁性膜と絶縁膜との積層膜からなる磁性多層膜を用いるのが望ましい。
【００２８】
図５は本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドを用いた一実施例の磁気ディスク装置を示す図である。磁気記録装置としての磁気ディスク装置に本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドを適用した概要を示すものである。しかしながら、本発明の誘導型薄膜磁気ヘッドを例えば磁気テープ装置などのような磁気記録装置にも搭載する事は可能である。
【００２９】
図示した磁気ディスク装置は、同心円状のトラックと呼ばれる記録領域にデータを記録する為のディスク上に形成された磁気記録媒体としての磁気ディスク1110と、磁気トランスデューサーからなり、上記データの読み取り、書き込みを実施する為の本発明による磁気ヘッド1118と、該磁気ヘッド1118を支える磁気ディスク1110上の所定位置へ移動させるアクチュエーター手段と、磁気ヘッド1118が読み取り、書き込みするデータの送受信及びアクチュエーター手段の移動などを制御する制御手段とを含み構成される。
【００３０】
さらに、磁気ディスク装置を複数個接続する事により、記憶容量の大きなディスクアレイ装置を形成する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による薄膜磁気ヘッドの先端部の要部を示す図である。
【図２】誘導型薄膜磁気ヘッドの浮上面形状をSEMにより観察した図である。
【図３】本発明による薄膜磁気ヘッドの別の実施例の先端部の断面を示す図である。
【図４】本発明による薄膜磁気ヘッドの別の実施例の先端部の断面を示す図である。
【図５】本発明による誘導型薄膜磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…基板、２…下部磁気シールド、３…電極、４…上部磁気シールド、５…下部磁気コア、６…第１の上部磁気コア、７…磁気ギャップ膜、８…ＧＭＲ素子、９…第２の上部磁気コア、１０…磁気ギャップ位置を決める絶縁膜、１１…コイル、１２…上部磁気コア下部の端部から上部磁気コア上部の端部への見込み角度、５１…ノッチ構造体。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成17年9月9日(2005.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部磁気コアと、
前記下部磁気コアの上に形成された、第１磁性膜と、磁気ギャップ膜と、第２磁性膜と、
前記第２磁性膜の上に形成され、浮上面より後退した上部磁気コアと、
前記下部磁気コアと前記上部磁気コアとの間に配置されたコイルとを有する磁気ヘッドの製造方法において、  
前記第２磁性膜は、KrFもしくはArFエキシマ・レーザー・ステッパーにより形成されたフレームを用いてめっき法により形成され、
浮上面における前記磁気ギャップ膜の幅は、前記第２磁性膜の前記磁気ギャップ膜とは反対側面の幅より小さくなるようにトリミングされ、前記磁気ギャップ膜に接した面の幅が0.5μm以下であり、
前記第２磁性膜は、浮上面において、磁気ギャップ膜から1.0〜5.0μmの高さまでは前記磁気ギャップ膜に接した面の幅と略同じ幅を有するることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気ヘッドの製造方法において、
前記第２磁性膜をマスクとして前記トリミングを行い、浮上面において、前記第２磁性膜の前記磁気ギャップ膜に接した面の端部と前記磁気ギャップ膜とは反対側面の端部とを結ぶ線と前記磁気ギャップ膜に接した面の側面とのなす角度が０より大きく２０°以下であることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項３】
基板の上に形成された下部磁気コアと、
浮上面より後退して設けられた第１上部磁気コアと、
前記第１上部磁気コアと前記下部磁気コアとの間に形成されたコイルと、
前記下部磁気コアと前記第１上部磁気コアの先端部の間に設けられた、第１磁性膜と、
非磁性の磁気ギャップ膜と、第２上部磁気コアとを有し、前記下部磁気コアと前記第１上
部磁気コアは後端部で結合された磁気ヘッドの製造方法において、
前記第２上部磁気コアはめっき法によりKrFもしくはArFエキシマ・レーザー・ステッパーにより形成されたフレームを用いて形成され、
前記第２上部磁気コアは、前記第２上部磁気コアをマスクとして、浮上面において、前記磁気ギャップ膜に接した面の幅が前記磁気ギャップ膜とは反対側面の幅より小さくなるようイオン・ミリング又はリアクティブ・イオン・エッチングされ、
前記磁気ギャップ膜に接した面の幅が0.5μm以下であり、
前記第２上部磁気コアは、浮上面において、磁気ギャップ膜から1.0〜5.0μmの高さまでは前記磁気ギャップ膜に接した面の幅と略同じ幅を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項３の磁気ヘッドの製造方法において、
浮上面において、前記第２上部磁気コアの前記磁気ギャップ膜に接した面の端部と前記磁気ギャップ膜とは反対側面の端部とを結ぶ線と前記磁気ギャップ膜に接した面の側面とのなす角度が０より大きく２０°以下であることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。