(57)【要約】【課題】トレーリングシールド形成プロセスにおいて、主磁極上のアルミナを平坦化するＣＭＰ工程の際、ディッシングによる主磁極端部エッジの欠落及び主磁極膜厚の減少を防止する。【解決手段】主磁極を形成する前に、主磁極形成位置の外側にかさ上げ層２３を形成しておくことにより、ＣＭＰストッパ膜２７の高さを主磁極１３より高い位置に設定する。主磁極上のアルミナ膜３０をＣＭＰで研磨するとき直接主磁極に接しないため、主磁極上部エッジの欠落及び主磁極消失が生じない。【選択図】図４
2007335005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主磁極材としての磁性膜を形成する前に、主磁極を形成する位置の外側にかさ上げ層を形成する工程と、
前記主磁極形成位置と前記かさ上げ層の上に前記主磁極材である磁性膜、ＣＭＰストッパ膜を積層して形成する工程と、
主磁極とともに前記かさ上げ層を形成した領域に前記主磁極より前記かさ上げ層の膜厚分だけ高い積層膜を形成する工程と、
前記主磁極及び前記積層膜上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜をＣＭＰにて前記積層膜上のＣＭＰストッパ膜まで研磨し平坦化する工程と
を有することを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記平坦化された主磁極上に磁性材料によるシールドを形成する工程を有することを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記主磁極は、前記絶縁膜の上に形成したレジストパターンをマスクにイオンミリングを用いて形成することを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記絶縁膜はアルミナからなることを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記ＣＭＰストッパ膜は、Ｒｈ、ＮｉＣｒ、Ｃｒ、Ｔａ又はＳｉＯ2からなることを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記かさ上げ層はＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｒｈ、ＮｉＣｒ、Ｃｒ又はＴａからなることを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項２記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記ＣＭＰにて平坦化した前記主磁極上のＣＭＰストッパ膜及び主磁極加工マスク材が前記主磁極と前記シールドの間のトレーリングギャップとなることを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記ＣＭＰにて平坦化した前記主磁極上のＣＭＰストッパ膜及び主磁極加工マスク材をイオンミリングもしくはリアクティブエッチングによって除去して前記主磁極の上面を露出させる工程と、露出した前記主磁極の上面にギャップ材を形成する工程とを有することを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項２記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記主磁極の上面に、めっき下地膜に非磁性膜を用いめっきにてシールドを形成することを特徴とする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、磁気ディスク装置等の記録・再生に用いられる薄膜磁気ヘッドの製造方法、特に磁気記録ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブを付加したビデオレコーダ、ハードディスクドライブ内蔵テレビなどに見られるように、画像、音楽などをハードディスクドライブに保存するニーズが急速に広まりつつある。画像データの増加に伴い、磁気ディスクドライブの面記録密度も、高密度化が要求されている。現在、磁気ヘッドにおいては、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ2以上の高記録面密度を実現するために、面内磁気記録から垂直磁気記録に技術移行が急速に進みつつある。これは現状の面記録方式を用いると、ビット長を小さくしたとき、媒体の磁化の熱揺らぎが発生し、面内記録密度を上げられないためである。
【０００３】
一方、垂直磁気記録方式では媒体垂直方向に磁化するために、この熱揺らぎ問題を回避できる。また、記録には単磁極ヘッドを用い、磁気損失が少なく媒体側に軟磁性裏打ち層（Soft Under Layer）があるため、記録能力も向上する。これも前述した垂直磁気ヘッド移行の原動力となっている。ところで、この垂直磁気記録ヘッドにおいても、面記録密度向上も求められている。これを実現するためには、記録トラック幅の狭小化及び線記録密度向上の観点から記録磁界勾配の急峻化が必要である。特に後者は、トラック幅の狭小化に伴い線記録密度を向上するためには特に重要である。この磁界勾配急峻化を目的に、トレーリング側にシールドを配置するトレーリングシールドを用いた垂直磁気記録ヘッドが提案されている。これは、主磁極上に磁気ギャップを形成し、その上にシールドを配置し磁界勾配急峻化を狙ったものである。そのためは主磁極を形成後、主磁極上を高精度に平坦化しなければならない。このトレーリングシールドの形成方法については、主磁極を形成後その上にアルミナを形成し、ＣＭＰを用い平坦化した後で磁気ギャップ、いわゆるトレーリングギャップを形成し、その上にトレーリングシールドを形成する手法がある。
【特許文献１】特開２００６−１０２９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した主磁極形成後にアルミナを形成し、平坦化ＣＭＰを行うと、ＣＭＰのディシングによる主磁極上面トラック幅短部のエッジの欠落や、オーバー研磨による主磁極自体の消失などの不良が発生する。そのため歩留まりを著しく低下させるだけではなく、特性劣化の原因になり、信頼性を落とすことになる。
【０００５】
本発明は、主磁極形成後の平坦化ＣＭＰによる主磁極エッジの欠落及び消失を構造的に防止することのできる垂直磁気記録ヘッド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】
【０００６】
本発明では、記録ヘッドを形成する工程において、主磁極材としての磁性膜を形成する前に、主磁極を形成する位置の外側に、ＣＭＰが主磁極に及ばないようにするためのかさあげ層を形成する。かさ上げ層の上に主磁極材である磁性膜、ＣＭＰストッパ膜、主磁極加工マスク材であるアルミナを積層して形成する。その上に形成した主磁極加工用のレジストパターンをマスクに、イオンミリングを用いて主磁極を形成する。次に、主磁極と、主磁極の外側にあって主磁極よりかさ上げ層の膜厚分高くなった積層膜上に、絶縁膜としてアルミナを形成し、その絶縁膜をＣＭＰを用いて積層膜上のＣＭＰストッパ膜まで研磨し平坦化する。この工程でトレーリングギャップを形成することになる。次に、平坦化された主磁極上に磁性材料にてシールドを形成する。
【０００７】
本構造のポイントは、主磁極材としての磁性膜を形成する前に、主磁極形成位置の外側にかさ上げ層を形成しておくことにより、ＣＭＰストッパ膜の高さを主磁極より高い位置に設定することである。そのため、主磁極の両側に配置した積層膜中のＣＭＰストッパ膜まで研磨が進行する平坦化ＣＭＰの過程で、ＣＭＰが主磁極に接触することがなく、主磁極トラック部先端のエッジがディシングにより欠落したり消失したりすることを防止することが出来る。
【０００８】
かさ上げ層には、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2等の酸化物、あるいは、非磁性材料であるＲｈ、ＮｉＣｒ、Ｃｒ、Ｔａの材料が適用可能である。また、ＣＭＰストッパ膜には、非磁性材料及び酸化物が好ましくＲｈ、ＮｉＣｒ、Ｃｒ、Ｔａ、ＳｉＯ2等を用いることができる。ＣＭＰにて平坦化した主磁極上のＣＭＰストッパ膜及びアルミナを、そのままトレーリングギャップとすることも可能である。また別の方法として、ＣＭＰにて平坦化した主磁極上のＣＭＰストッパ膜及びアルミナを、イオンミリングもしくはリアクティブエッチングによって除去し、主磁極の上面を露出させ、新たに高精度にトレーリングギャップを形成してもよいし、また、シールドをめっきにて形成する工程において、めっき下地膜に非磁性膜を用い、この非磁性膜をトレーリングギャップにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、ＣＭＰで発生するディシングなどによる、主磁極トラック端部のエッジの欠落や消失を防止することが出来る。この結果、歩留まり及び特性劣化を引き起こさず、量産性に優れ、かつ信頼性の高い垂直記録磁気ヘッドを供給することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、磁気記録再生装置の概念図である。磁気記録再生装置は、モータ１によって回転する磁気ディスク（磁気記録媒体）２上の所定位置に、サスペンションアーム３の先端に固定されたスライダ４に搭載された磁気ヘッドによって磁化信号の記録再生を行う。ロータリアクチュエータ５を駆動することにより、磁気ヘッドの磁気ディスク半径方向の位置（トラック）を選択することができる。磁気ヘッドへの記録信号及び磁気ヘッドからの読み出し信号は信号処理回路６ａ，６ｂにて処理される。
【００１１】
図２は、垂直磁気ヘッド７と磁気ディスク２との関係及び、垂直記録の概略を示す図である。本発明の垂直磁気ヘッド７は、ヘッドの走行方向側（リーディング側）から、下部磁気シールド８、再生素子９、上部磁気シールド１０、補助磁極１１、薄膜コイル１２、主磁極１３の順に積層されている。下部磁気シールド８、再生素子９、上部磁気シールド１０は再生ヘッド１４を構成し、主磁極１３、薄膜コイル１２、補助磁極１１は記録ヘッド（単磁極ヘッド）１５を構成する。
【００１２】
主磁極１３の周りにはトレーリングシールド１９が形成されている。主磁極１３の浮上面形状は、ヘッドにスキュー角がついた場合を考慮して、リーディング側の幅が狭い逆台形形状とされる。記録ヘッド１５の主磁極１３から出た磁界は、磁気ディスク２の磁気記録層１６、軟磁性裏打ち層１７を通り、補助磁極１１に入る磁気回路を形成し、磁気記録層１６に磁化パターン１８を記録する。このとき、ディスク回転方向との関係から、主磁極１３が磁気ディスクのある点から、最後に離れる部分即ち主磁極の上面（トレーリング側）及び、側面の形状が磁化パターンの形状に大きな影響を及ぼす。磁気ディスク２の磁気記録層１６と軟磁性裏打ち層１７の間には中間層が形成されている場合もある。再生ヘッド１４の再生素子９には、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）やトンネル磁気抵抗効果型素子（ＴＭＲ，ＣＰＰ）等が用いられる。
【００１３】
図３はトレーリングシールドを有した垂直磁気記録ヘッドの模式図であり、図３（ａ）は素子高さ方向の断面図、図３（ｂ）は浮上面から見た図である。主磁極１３に接続されたヨーク２０にはバックギャップ２１を介して副磁極１１が接続され、バックギャップ２１の周りを周回して薄膜コイル１２が形成されている。主磁極１３の浮上面形状は、スキュー角により隣接トラックを消去する問題が生じないように逆台形形状を採用している。また、記録磁界勾配急峻化を目的に、トレーリングギャップ２２上にトレーリングシールド１９を形成する。トレーリングシールド１９の形成にあたっては、トレーリングギャップ２２の制御の他に素子高さ方向の制御も重要である。そのため、主磁極１３上は、浮上面に示すとおり平坦にしなければならない。
【００１４】
次に、本発明による磁気記録ヘッドの形成方法を、図４の工程図を用いて説明する。図４（ａ）は、アルミナ上にかさ上げ層２３を形成した状態を示す図である。かさ上げ層２３は、図５（ａ）に示すように、ＰＭＧＩのような感光性をもたないレジスト２５とフォトレジスト２４を用いて、いわゆるリフトオフによって形成した。かさ上げ層２３の材料にはアルミナ膜を用いたが、他にＲｈ、ＮｉＣｒ、Ｃｒ、Ｔａの非磁性材料あるいはＳｉＯ2などの酸化物を用いてもよい。また、非磁性膜なので、浮上面にそのまま残してもよい。図５（ｂ）は、かさ上げ層２３の別の形成方法を示す図であり、図示するように、フォトレジスト２４を用いてパターニングし、イオンミリングにてかさ上げ層２３を形成してもよい。かさ上げ層の膜厚は、トレーリングギャップ２２と同等の厚さとし、膜厚を５０ｎｍとした。また、図９に、かさ上げ層の形成エリアを示す。図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）はそのＡＡ断面図である。図中、○で囲んだ場所は、主磁極形成位置である。図に示したような主磁極形成位置以外のエリアにかさ上げ層２３を形成する。
【００１５】
かさ上げ層２３を形成後、図４（ｂ）に示すように、スパッタを用いて主磁極材２６、ＣＭＰストッパ膜２７、主磁極加工用の第１のアルミナ膜２８を連続し成膜させ、積層膜２９を形成した。それぞれ構成材料と膜厚を下記に示す。主磁極材２６は、ＦｅＣｏ／Ｃｒの多層膜を用い、その膜厚を２００ｎｍとした。主磁極材は、スパッタ膜のみではなく、めっき膜でもよい。また、ＣＭＰストッパ膜２７にはＲｈを用い、その膜厚を１０ｎｍとした。また、主磁極加工用のアルミナの膜厚は、５０ｎｍとした。この積層膜２９上に、図４（ｃ）に示すように、フォトレジスト２４で主磁極パターンをＫｒＦもしくは、ＡｒＦスキャナーを用いて形成し、イオンミリングを用いて主磁極を逆台形に加工する。
【００１６】
図４（ｄ）は、逆台形加工した結果を示す図である。主磁極形状に関しては、この逆台形形状に類似したトランペット形状や、Ｔ型の形状であってもよい。主磁極１３と主磁極の周りの積層膜２９のトレーリング側の高さを比較すると、図４（ｄ）に示すとおり、かさ上げ層２３の膜厚分、主磁極周りの積層膜２９が高い構造となる。本発明の特徴は、この主磁極１３の両側に、主磁極より高い積層膜２９形成された構造にある。次に、図４（ｅ）に示すように、第２のアルミナ膜３０を、１μｍの厚さに形成した。
【００１７】
次に、この第２のアルミナ膜を、図４（ｆ）に示すようにＣＭＰにて研磨した。この工程は本発明の重要な工程であるため、詳細に述べる。ＣＭＰスラリにはアルミナ砂粒を用い、ＰＨ＝１０以上のものを用いた。研磨条件は、スラリ流量１００ｓｃｃｍ、過重１００ｇ／ｃｍ2、スピンドル／テーブルの回転数は２５／２５ｒｐｍとした。研磨速度は、０．２３μｍ／ｍｉｎである。また、Ｒｈの選択比は１０以上である。５分程度研磨すると、ＣＭＰストッパ膜２７のＲｈに達し、完全に研磨が終了する。また、研磨中は常にトルク検知でテーブル電流値をモニターしながら行った。Ｒｈが全面にでてくると摩擦係数がアルミナと違うため、研磨終了がモニターできた。このことにより、ディッシング量を制御することできた。また、更にＣＭＰマージン拡大のために、アルミナ膜研磨用のスラリを、例えばそのスラリと同じ溶媒で３倍に希釈したものを用いてもよい。
【００１８】
このようなスラリを用いて研磨を行う場合、Ｒｈ膜のアルミナ膜に対する研磨速度はおよそ１００分の１であるので、Ｒｈ膜がストッパ膜として作用するために十分なオーバーポリッシュ時間をとることが可能となる。その結果として、主磁極上以外のアルミナ膜に対して研磨残りが発生しないように研磨を行うことが出来、かつ、ディッシングを低減させることが容易となる。
【００１９】
予め定められた砥粒含有率のアルミナ膜用スラリを、そのスラリと同じ溶媒で希釈した場合の希釈スラリで、アルミナ膜及びＲｈ膜を研磨したときの、砥粒含有率に対する研磨レートの関係を図６に示す。図６に示されているように、スラリ中の砥粒含有率１％までの希釈では、Ｒｈ膜の研磨レートを変えることなく、アルミナ膜の研磨レートを減少させることが可能となる。
【００２０】
砥粒含有率とディシングとの相関を図７に示す。図７から明らかなように、砥粒含有率の減少に伴ってディッシング量も減少し、化学機械研磨工程にとって望ましい結果を示している。このように、希釈スラリを用いることにより、安定かつマージンのとれた平坦化を行うことが可能となる。
【００２１】
次に、図４（ｇ）に示すように主磁極上にレジストを形成し、主磁極周りの積層膜をイオンミリングにて用いて除去する。除去した結果を図４（ｈ）に示す。次に、図４（ｉ）に示すように、シールドを形成するためにめっきシード膜３１をスパッタ膜にて形成した。めっきシード膜には、Ａｕ／Ｃｒなどの非磁性膜、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅなどの磁性膜どちらでも使うことができる。めっきシード膜上に、ＫｒＦステッパを用いてフレームを形成しトレーリングシールド膜３２を形成する、いわゆるフレームめっき法を用いた。トレーリングシール膜３２には、Ｂｓ１．０Ｔ以上のめっき膜が望ましい。最後にシード膜を除去して本工程を終了する。なお、非磁性膜の場合、除去しないで残しておくことも可能である。
【００２２】
また、図４（ｉ）以降のプロセスを別の方法で形成することもできる。図８（ａ）に示すように、主磁極上のアルミナ及びＣＭＰストッパ膜をイオンミリングやＲＩＥを用いて、エッチバックする手法も可能である。図８（ｂ）は、エッチバックで主磁極上を露出させた後、Ａｕ／Ｃｒなどの非磁性膜をスパッタで形成することにより磁気ギャップの膜厚をきめ、フレームめっき法を用いてトレーリングシールド３２を形成したものである。
【００２３】
図１０は、カスプ構造の垂直磁気ヘッドに本発明の方法を適用した例を示す図である。図１０（ａ）は断面図、図１０（ｂ）は浮上面から見た図である。図示するように、主磁極１３上を本発明のかさ上げ層を用いたＣＭＰを適用し平坦化した後、２層目のコイルを形成し、トレーリングシールド３２を形成することもできる。
【００２４】
図４に示した本発明の工程を用いることにより、ＣＭＰ工程の際に主磁極にダメージを与えることがなく、高い歩留りで、信頼性の高い垂直記録用磁気ヘッドを作製できた。更に、本発明の垂直磁気ヘッドは、トラック及び線記録密度を向上させることができ、面記録密度１５０Ｇｂｉｔ／ｉｎ2以上の磁気記録再生装置を作製できた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】磁気記録再生装置の概念図。
【図２】垂直記録の動作概略図。
【図３】トレーリングシールドを有した垂直磁気記録ヘッドの模式図。
【図４】本発明によるトレーリングシールドの形成方法の例を示す工程図。
【図５】かさ上げ層の形成方法の例を示す図。
【図６】スラリの砥粒含有率とアルミナ膜及びＲｈ膜の研磨レートの関係を示した図。
【図７】砥粒含有率とディシングとの相関を示した図。
【図８】トレーリングシールド形成工程の他の例を示す図。
【図９】かさ上げ層の形成エリアを示す図。
【図１０】カスプ構造の垂直磁気ヘッドに本発明の方法を適用した例を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１…モータ、２…磁気ディスク、３…サスペンションアーム、４…スライダ、５…ロータリアクチュエータ、６…信号処理回路、７…垂直磁気ヘッド、８…下部磁気シールド、９…再生素子、１０…上部磁気シールド、１１…補助磁極、１２…薄膜コイル、１３…主磁極、１４…再生ヘッド、１５…記録ヘッド、１６…磁気記録層、１７…軟磁性裏打ち層、１８…磁化パターン、１９…トレーリングシールド、２０…ヨーク、２１…バックギャップ、２２…トレーリングギャップ、２３…かさ上げ層、２４…レジスト、２５…感光剤をもたないレジスト、２６…主磁極材、２７…ＣＭＰストッパ膜、２８…第１のアルミナ膜、２９…積層膜、３０…第２のアルミナ膜、３１…めっきシード膜、３２…トレーリングシールド膜
【図１】
2007335005.tif 000003
【図２】
2007335005.tif 000004
【図３】
2007335005.tif 000005
【図４】
2007335005.tif 000006
【図５】
2007335005.tif 000007
【図６】
2007335005.tif 000008
【図７】
2007335005.tif 000009
【図８】
2007335005.tif 000010
【図９】
2007335005.tif 000011
【図１０】
2007335005.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月20日(2006.6.20)
【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】
主磁極材としての磁性膜を形成する前に、主磁極を形成する位置の外側にかさ上げ層を形成する工程と、
前記主磁極形成位置と前記かさ上げ層の上に前記主磁極材である磁性膜、ＣＭＰストッパ膜を積層して形成する工程と、
主磁極とともに前記かさ上げ層を形成した領域に前記主磁極より前記かさ上げ層の膜厚分だけ高い積層膜を形成する工程と、
前記主磁極及び前記積層膜上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜をＣＭＰにて前記積層膜上のＣＭＰストッパ膜まで研磨し平坦化する工程と
を有することを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記平坦化された主磁極上に磁性材料によるシールドを形成する工程を有することを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記主磁極は、前記絶縁膜の上に形成したレジストパターンをマスクにイオンミリングを用いて形成することを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記絶縁膜はアルミナからなることを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記ＣＭＰストッパ膜は、Ｒｈ、ＮｉＣｒ、Ｃｒ、Ｔａ又はＳｉＯ2からなることを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記かさ上げ層はＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｒｈ、ＮｉＣｒ、Ｃｒ又はＴａからなることを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項２記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記ＣＭＰにて平坦化した前記主磁極上のＣＭＰストッパ膜及び主磁極加工マスク材が前記主磁極と前記シールドの間のトレーリングギャップとなることを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記ＣＭＰにて平坦化した前記主磁極上のＣＭＰストッパ膜及び主磁極加工マスク材をイオンミリングもしくはリアクティブエッチングによって除去して前記主磁極の上面を露出させる工程と、露出した前記主磁極の上面にギャップ材を形成する工程とを有することを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項２記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記主磁極の上面に、めっき下地膜に非磁性膜を用いめっきにてシールドを形成することを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。