(57)【要約】【課題】ＣＭＰの侵食から保護された垂直磁気記録用のＰ３磁極端構造、およびＣＭＰプロセスによる侵食から垂直磁気記録用のＰ３磁極端を保護する方法を提供する。【解決手段】磁気ヘッドは、Ｐ３磁極端５２を含む、封止された被保護磁極構造８８を備えた書き込みヘッドを有する。保護層８２はＰ３磁極端５２の少なくとも一部を取り囲み、封止材料層７４は保護層８２の一部を取り囲む。この被保護磁極構造８８の作製に際し、イオンミリングを施した後または磁極のイオンミリングの後であるが、封止材料層７４を形成する前に、非磁性保護層８２を形成してＰ３磁極の側壁を包み込むことによって、ＣＭＰプロセスの間の化学的作用から磁極構造８０を保護する。【選択図】  図１３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被保護磁極構造を備えた書き込みヘッドを含む磁気ヘッドであって、
Ｐ３磁極端と、
前記Ｐ３磁極端の一部を取り囲む非磁性保護層とを備える磁気ヘッド。
【請求項２】
前記非磁性保護層の材料が、Ｒｈ、Ｒｕ、ＳｉＯ２、Ｔａ、Ｒｈ／Ｔａ、ＤＬＣ、ＮｉＣｒ、およびＣｒから成る群から選択される請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記Ｐ３磁極端が、磁性体および非磁性体の層が交互になった積層構造である、請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記積層構造の前記磁性体が、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、およびＮｉＦｅ合金から成る群から選択される請求項３に記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記積層構造の前記非磁性体が、Ｃｒ、Ａｌ２Ｏ３、Ｒｕ、ＮｉＣｒ、およびＲｈから成る群から選択される請求項３に記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記Ｐ３磁極端上に形成されたＣＭＰ停止層材料をさらに備える請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記ＣＭＰ停止層が、Ｔａ２Ｏ５合金、ＳｉＯｘＮｙ合金、Ｎｒ、ＮｉＣｒ、Ｒｈ、Ｔａ、およびＤＬＣから成る群から選択された材料である請求項６に記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記非磁性保護層の一部を取り囲む封止材料層をさらに備える請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
前記封止材料が、アルミナおよび絶縁材料から成る群から選択される請求項８に記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記Ｐ３磁極端上に形成されたＣＭＰ材料の第２の層をさらに備える請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１１】
封止された被保護磁極構造を備えた書き込みヘッドを含む磁気ヘッドであって、
Ｐ３磁極端と、
前記Ｐ３磁極端の少なくとも一部を取り囲む保護層と、
前記保護層の一部を取り囲む封止材料層とを備える磁気ヘッド。
【請求項１２】
前記保護層の材料が、Ｒｈ、Ｒｕ、ＳｉＯ２、Ｔａ、Ｒｈ／Ｔａ、ＤＬＣ、ＮｉＣｒ、およびＣｒから成る群から選択される請求項１１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１３】
前記Ｐ３磁極端が、磁性体および非磁性体の層が交互になった積層構造である請求項１１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１４】
前記積層構造の前記磁性体が、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、およびＮｉＦｅ合金から成る群から選択される請求項１３に記載の磁気ヘッド。
【請求項１５】
前記積層構造の前記非磁性体が、Ｃｒ、Ａｌ２Ｏ３、Ｒｕ、ＮｉＣｒ、およびＲｈから成る群から選択される請求項１３に記載の磁気ヘッド。
【請求項１６】
前記Ｐ３磁極端上に形成されたＣＭＰ停止層材料をさらに備える請求項１１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１７】
前記ＣＭＰ停止層が、Ｔａ２Ｏ５合金、ＳｉＯｘＮｙ合金、Ｎｒ、ＮｉＣｒ、Ｒｈ、Ｔａ、およびＤＬＣから成る群から選択された材料である請求項１６に記載の磁気ヘッド。
【請求項１８】
前記封止材料が、アルミナおよび絶縁材料から成る群から選択される請求項１１に記載の磁気ヘッド。
【請求項１９】
前記Ｐ３磁極端の上に形成されたＣＭＰ材料の第２の層をさらに備える請求項１６に記載の磁気ヘッド。
【請求項２０】
少なくとも１つのハードディスクと、
前記ハードディスクの上を浮揚して、前記ハードディスクからデータを読み取るように適合された、被保護磁極構造を備えた書き込みヘッドを含む少なくとも１つの磁気ヘッドであって、Ｐ３磁極端と、前記Ｐ３磁極端の一部を取り囲む非磁性保護層とを含む磁気ヘッドと、
を備えるディスクドライブ。
【請求項２１】
被保護磁極構造を備えた前記書き込みヘッドが、前記非磁性保護層の少なくとも一部を取り囲む封止材料層をさらに備える請求項２０に記載のディスクドライブ。
【請求項２２】
前記非磁性保護層材料が、Ｒｈ、Ｒｕ、ＳｉＯ２、Ｔａ、Ｒｈ／Ｔａ、ＤＬＣ、ＮｉＣｒ、およびＣｒから成る群から選択される請求項２０に記載のディスクドライブ。
【請求項２３】
封止された被保護磁極構造を有する垂直磁気記録用の書き込みヘッドの作製方法であって、
（Ａ）Ｐ１コイルおよびＰ２層を作製する工程と、
（Ｂ）前記Ｐ２層上にＰ３層を形成する工程と、
（Ｃ）前記Ｐ３層上にＣＭＰ停止層を形成する工程と、
（Ｄ）前記ＣＭＰ停止層上に少なくとも１つのハードマスク層を形成する工程と、
（Ｅ）前記Ｐ３層の部分を整形してＰ３磁極端とする工程と、
（Ｆ）前記Ｐ３磁極端の一部を保護層に封入する工程と、
（Ｇ）前記保護層の少なくとも一部の周りに封止材料層を形成する工程と
（Ｈ）前記少なくとも１つのハードマスク層を除去する工程と、
（Ｉ）前記封止材料を平坦化する工程とを含む方法。
【請求項２４】
前記工程（Ｆ）の前記保護層が非磁性体を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記非磁性保護層の材料が、Ｒｈ、Ｒｕ、ＳｉＯ２、Ｔａ、Ｒｈ／Ｔａ、ＤＬＣ、ＮｉＣｒ、およびＣｒから成る群から選択される請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記工程（Ｃ）の前記ＣＭＰ停止層の材料が、Ｔａ２Ｏ５合金、ＳｉＯｘＮｙ合金、Ｎｒ、ＮｉＣｒ、Ｒｈ、Ｔａ、およびＤＬＣから成る群から選択された材料である請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記工程（Ｄ）の前記少なくとも１つのハードマスク層が、ＮｉＦｅ、ＮｉＰ、および高いイオンミリング耐性を備えためっき材料から成る群から選択された材料を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記Ｐ３磁極端が、磁性体および非磁性体の層が交互になった積層構造である請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記積層構造の前記磁性体が、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金およびＮｉＦｅ合金から成る群から選択される請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記積層構造の前記非磁性体が、Ｃｒ、Ａｌ２Ｏ３、Ｒｕ、ＮｉＣｒおよびＲｈから成る群から選択される請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記工程（Ｅ）の前記Ｐ３層の整形がイオンミリングによって行われる請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記封止材料が、アルミナおよび絶縁材料から成る群から選択される請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高トラック密度の垂直磁気記録用のヘッド及びディスクドライブに関し、より具体的には、そのようなヘッドの磁極の作製に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、データは、ハードディスクドライブのディスク表面に隣接した薄い磁気媒体層に、水平モードで、すなわち、記憶された情報のビットの磁界が、ディスクがトランスデューサに対して移動する方向と同じかまたはそれに対向する方向のいずれかで、円形のデータトラックの方向にほぼ沿うように配向されて、記憶されていた。
【０００３】
最近になって、コンピュータのハードディスクドライブで使用するための、垂直磁気記録システムが開発されている。一般的な垂直磁気記録ヘッドは、後端の書き込み磁極、書き込み磁極に磁気的に結合された前端の戻り磁極または逆磁極、および書き込み磁極を取り囲む導電性の磁化コイルを含む。この種のディスクドライブでは、記憶された情報のビットの磁界は、磁気媒体の薄膜の面に垂直に、すなわち円形のデータトラックの方向に対して垂直に配向される。
【０００４】
垂直磁気記録に使用される媒体は、一般的に、硬磁性の記録層と、ライタの後端の書き込み磁極から前端の逆磁極への磁束通路を提供する、軟磁性の下層とを含む。電流がコイルを通って、書き込み磁極内に磁束を作る。磁束は、書き込み磁極端から、硬磁性の記録トラックを通って軟磁性の下層に入り、逆磁極まで至って、磁束のループが完成する。
【０００５】
垂直磁気記録の設計には、従来の水平の設計よりも線密度をはるかに高いものにする助けとなる可能性がある。二重層記録ディスク上のデータビットの磁気転移は、後端磁極の後縁によって記録され、後端磁極の突出の形状を媒体面上に再生するため、磁極端のサイズおよび形状は、記憶できるデータの密度の決定において非常に重要なものである。
【０００６】
垂直磁気記録は、超高密度磁気記録を可能にすることから、水平磁気記録に取って代わることが予想される。面密度の増加に相応して、トラック幅制御（ＴＷＣ）を維持し、かつ後縁構造定義（ＴＥＤ）を保存しながら、Ｐ３書き込み磁極端の幅を大幅に低減する、作製方法を考案することが求められてきた。上述したように、書き込みプロセスは、Ｐ３書き込み磁極の突出の形状を媒体面上に再生するので、Ｐ３のサイズによって、データフィールドのサイズ、すなわち面密度が制限される。現在の傾向は、２００ｎｍ（２００×１０−９メートル）未満のＰ３磁極を製造することである。そのような微小なサイズの信頼性が高い構成要素を製造することは、作製プロセスの分野にとっての課題となっている。ＡＢＳにおけるＰ３磁極の形状は、好ましくは単純な長方形ではなく、平行な上縁部および下縁部を備え、ただし側縁部のベベル角が好ましくは約８〜１５°である台形であることが好ましいため、この問題はさらに困難になる。これは主に、角が誤って隣接するトラック内まで延びることなく、Ｐ３磁極端が湾曲した同心のトラックに収まるように行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのような微小な構成要素を整形するために、様々な方策が試みられてきた。イオンミリング（ＩＭ）は、そのようなマイクロコンポーネントの製造および整形に長く使用されてきたプロセスであるが、これには、上縁部の寸法を維持したまま側面のベベルを切削しようとする困難がある。当初は、３３０〜３００ｎｍ範囲の信頼性の高い斜角付き（８〜１５°）トラック幅定義（ＴＷＤ）のため、アルミナがＩＭハードマスクとして使用されたが、その後、ＩＭプロセスをより小さな寸法にさらに拡張するため、カーボンに変更された。ＩＭスキームの開発が複雑なため、ハードマスクの耐性がＴＥＤを不活性化させるのには不十分であり、ばらつきなくＴＷＣプロセスを達成し、かつＴＥＤを保存することができない。ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などのカーボンは、アルミナよりも高いミリング耐性を提供して、３００〜２５０ｎｍ範囲のＴＷＤに対してＴＥＤを保存する。しかし、フィルムの厚さが増加すると、応力が層剥離またはウェハの曲がりを起こす恐れがあるため、適切にＴＥＤを保護するのに十分な厚さのカーボン膜を蒸着させることには固有の問題がある。そのため、Ｐ３カーボンプロセスを２００ｎｍ未満のトラック幅寸法まで拡張できるようにすることは一層困難になる。さらに、２００ｎｍ未満のＴＷＤでは、磁極片は脆弱になり、磁極端の上および側部に再蒸着された材料の除去（不揮発性の副産物のミリング）は、より一層困難になる。
【０００８】
近年、非常に狭く、幅よりも長さが大きい磁極端では、書き込みプロセスが完了した後に磁束を停止させることが困難な場合があることが分かっている。書き込み電流が切られた後であっても、磁束が磁極端から流れ続けることがある。この残留磁束は、完了したデータビットに干渉して、容認できないエラーを引き起こす恐れがある。この状態を修正するため、残留磁束を１つの磁性積層から隣接する積層に戻して、残留磁束が流れる範囲を短くし、したがって書き込まれたデータに干渉しないようにする、磁性体および非磁性体の積層を備えた磁極端が設計されてきた。
【０００９】
この設計は、残留磁束の問題を修正するのに有効であるが、積層磁極構造によって他の問題が生じる可能性がある。上述したように、Ｐ３磁極は、一般に、上面が下面よりも広い台形構造として構成される。トラック幅は、この上面の幅によって決まり、また、この寸法が非常に正確に制御されることが極めて重要である。しかし、積層構造において、作製プロセス中に上面の角が面取りされるか、または侵食されることに関する問題、ならびに層剥離に関する問題が生じ得る。
【００１０】
現行の作製手順では、Ｐ３磁極端が上縁部を保護するために整形されるときに、その上に犠牲層またはハードマスク層を形成することが好ましい。Ｐ３磁極端の上縁部の寸法は、トラック幅を規定するのに重要である。Ｐ３磁極端は、一般に、イオンミリングによって形成されるので、この重要な素子をさらに保護するために犠牲層またはハードマスクが使用される。それに加えて、ハードマスク層を備えた整形されたＰ３磁極は、次に、Ｐ３磁極を支持し、かつ損傷から保護する非磁性体の中に封止される。この方策を用いるいくつかの可能な方法の１つを図５〜９に示す。
【００１１】
図５〜９はＡＢＳから見た構造を示す。図５では、Ｐ２磁極整形層４４が蒸着されているが、上述したように、Ｐ２整形層はＡＢＳまで延びないので、アルミナ充填層４８の後ろで目に見えない。Ｐ３磁極端５２層は、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、もしくはＮｉＦｅ、またはそれらの合金などの、高磁気モーメント（Ｂｓ）材料と、Ｃｒ、Ａｌ２Ｏ３、Ｒｕなどの非磁性積層磁極材料との多層から成る。これは、異なる材料が交互になった層であるが、図示を容易にするため、図中では、積層の線が付けられた共通の材料として示されている。図５に示すような、下側のＣＭＰ停止層６０および薄い導電層６２を有する二重層６３などの、イオンミリングに耐性を有する非磁性体の層が形成される。ＣＭＰ停止層６０（下層）は、好ましくは、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯｘＮｙ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｔａ、もしくはＤＬＣ、または当該分野で既知の他のＣＭＰ停止材料で作られる。Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｄ、または当該分野で既知の他の導電材料の薄い導電層６２は、二重層６３の上層を形成し、また、以下に示し説明するように、犠牲層またはハードマスク層を形成するためのシード層として使用される。所定の厚さのフォトレジスト６４の層が二重層６３上に置かれ、次の段階で充填されるキャビティ６６がフォトリソグラフィによって作成される。
【００１２】
図６では、ハードマスク６８とも称される犠牲層を形成するため、キャビティは材料で充填されている。この犠牲層の材料は、好ましくはＮｉＰであるが、高いイオンミリング耐性を備えた他のめっき材料（後述するように、非磁性および磁性の両方）が使用されてもよい。その後、フォトレジスト層６４（図５を参照）が除去されて、図６に示す構造が得られる。このハードマスク６８層は、Ｐ３層５２（後述）をパターニングするためのイオンミリングマスク７０として使用される。ハードマスク６８が目標のトラック幅に削られるとき、ＣＭＰ停止層６０も削られる。ＣＭＰ停止層６０は、Ｐ３磁極端５２に斜角が付けられるときのマスクとして、またＣＭＰ停止層として使用される。ハードマスク６８は、書き込み磁極をパターニングし、またそれをＣＭＰ停止層６０および磁極端の材料に転写するためのものである。ハードマスク６８の材料は、好ましくは非磁性なので、ヘッドの性能に干渉することなく、そのトレースをヘッド内に残すことができる可能性がある。さらに、より高い不活性化およびイオンミリング耐性を得るため、ハードマスク６８をめっきして、リソグラフィに適当な程度厚くすることが望ましい。
【００１３】
図７では、イオンミリングを使用して、二重層６３およびＰ３層５２が切り込まれる。二重層６３およびＰ３磁極端５２のイオンミリングが開始される前に、ハードマスク６８のトラック幅が低減されるのが好ましい。ハードマスク層６８の幅を低減することにより、Ｐ３磁極端層５２およびその下の二重層６３の幅も、イオンミリングの間に低減される。
【００１４】
次に、イオンミリングを再び使用して、図８に示すように、Ｐ３磁極端５２の側面に斜角が付けられる。ハードマスク６８は、このプロセスの間にわずかに速く侵食されるが、好ましくはハードマスク６８よりもイオンミリング耐性がわずかに高い二重層６３が、第２のマスク７２として働くので、図８に示すように、Ｐ３磁極端５２の上縁部７６が保護される。二重層６３もまた、磁極片に斜角を付けるためのマスクとして使用される。
【００１５】
書き込み磁極のトラック幅が小さくなると、磁極端５２は非常に小さく（２００ｎｍ）、損傷する危険性が高まるので、書き込み磁極５２の側壁上の再蒸着およびフェンシングが除去の際の問題になる。Ｐ３書き込み磁極５２は、規定された後、図９に示すように、Ａｌ２Ｏ３または絶縁体材料などの封止層７４の中に封止される。封止材料７４は、磁極５２に機械的強度を付与し、腐食から保護する。したがって、Ｐ３書き込み磁極５２をイオンミリングで規定した後、書き込み磁極５２、二重層６３、および残りのハードマスク６８は、二重層６３のＣＭＰ停止層６０よりもわずかに低いレベルで、またはそれと同じ高さで、アルミナなどの絶縁体で封止される。これに続いて、ＣＭＰ停止層６０と同じ材料の薄層が蒸着され、これは封止ＣＭＰ停止層７５と称される。
【００１６】
その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を使用して、残りのハードマスク６８が除去またはリフトオフされる。上述したように、封止材料７４は薄い封止ＣＭＰ停止層７５を有するので、ハードマスク６８を除去するためにＣＭＰが使用されると、ハードマスク６８材料に対する除去速度が選択できる。しばらくして、ＣＭＰが封止ＣＭＰ停止層７５に達すると、速度は遅くなる。
【００１７】
残りのハードマスク層６８が除去されてしまうと、結果として、ＣＭＰ停止層６０と、完成したＰ３磁極端５２の周りの封止ＣＭＰ停止層７５との平坦化された上面が得られ、その幅は好ましくは２００ｎｍ以下である。通常、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の層またはＣｒ／Ｒｈの二重層９０が、Ｐ３磁極５２の上層の上に形成される。理想的には、ＣＭＰプロセスでは、封止材料７４がＤＬＣまたはＣｒ／Ｒｈ９０層よりも高く残され、また、Ｐ３磁極は封止材料７４のレベルよりも低いが、残留封止材料７４のレベルにはばらつきがあることが多いので、ウェハの縁部付近の素子は、ウェハの中央付近のものよりもレベルが異なっている場合がある。封止材料７４がＤＬＣまたはＣｒ／Ｒｈ９０層よりも低い素子では、Ｐ３磁極は封止材料７４よりも上に突出している場合があり、また、図１０Ａおよび図１０Ｂの詳細図に示すように、上縁部７６の角７８は、侵食されるか、別の形で損傷している場合がある。
【００１８】
図１０Ａおよび詳細図１０Ｂは、Ｐ３磁極端に対するそのような損傷の結果を示しており、磁極の上縁部７６で角７８が丸くなっていることが分かる。磁極のこの上縁部およびセンサの後縁部は、最も重要なヘッドのパラメータである。磁極のいかなる劣化も、磁極の有用性を損なう恐れがあり、また、一連のヘッド全体を廃棄しなければならないことがある。
【００１９】
ＣＭＰプロセスによる損傷から磁極を保護するため、封止層の厚さを増加させて、磁極の上面を封止層よりも低くする試みがなされてきた。しかし、ＣＭＰスラリーはアルミナに積極的に作用し、また実験では、隣接するアルミナをより高くしても、やはり磁極をＣＭＰの損傷から保護することができなかった。封止層の厚さとＣＭＰの時間とを釣り合わせる試みもなされてきたが、ＣＭＰプロセスのタイミングは制御するのが困難である。
【００２０】
したがって、ＣＭＰの侵食から保護されたＰ３磁極端構造、およびＣＭＰプロセスによる侵食から垂直磁気記録用のＰ３磁極端を保護する方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の好ましい一実施形態は、Ｐ３磁極端を含む、封止された被保護磁極構造を備えた書き込みヘッドを含む磁気ヘッドである。保護層はＰ３磁極端の少なくとも一部を取り囲み、封止材料層は前記保護層の一部を取り囲む。
本発明の封止された被保護磁極構造を備えた書き込みヘッドの作製方法は、イオンミリングを施した後または磁極のイオンミリングの後であるが、封止材料層を形成する前に、非磁性保護層を形成してＰ３磁極の側壁を包み込むことによって、ＣＭＰプロセスの間の化学的作用から磁極構造を保護する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の磁気ヘッドの１つの利点は、Ｐ３磁極端の角が保護層によって侵食または損傷から保護されることである。
本発明の磁気ヘッドの他の利点は、Ｐ３磁極端を保護することにより、トラック幅がより正確に制御されることである。
本発明の磁気ヘッドのさたに他の利点は、Ｐ３磁極端内の積層が、保護層によって損傷および層剥離から保護されることである。
本発明の製造方法の利点は、作製プロセスの間に損傷するＰ３磁極端がより少ないことにより、製造歩留まりが増加されることである。
本発明の製造方法の他の利点は、Ｐ３磁極端の腐食が防止されることである。
【００２３】
本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、いくつかの図面について言及する以下の詳細な説明を読むことにより当業者には明白になるであろう。図面は実際の装置の縮尺どおりに作成されたものではなく、本明細書に記載の発明を説明するために提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に含まれる構造についての理解を助けるため、図１〜４を参照して以下の説明を含める。
図１は、データ読み取り／書き込み装置８によって書き込まれ、読み取られるデータトラック６を備えた１つまたは複数の磁気データ記憶ディスク４を有する、磁気ディスクドライブ２の全体を示す。データ読み込み／書き込み装置８は、アクチュエータアーム１０と、１つまたは複数のスライダ１６に含まれた１つまたは複数の磁気ヘッド１４を支持するサスペンション１２とを含む。
【００２５】
図２は、サスペンション１２で支持されているスライダ１６をより詳細に示す。磁気ヘッド１４は点線で示され、そのさらなる詳細を図３および４に示す。磁気ヘッド１４は、コイル１８およびスライダ１６を含む。
【００２６】
図４は、標準的な垂直磁気ヘッドの書き込みヘッド部分の横断面図である。スライダ２０は、ハードディスク２４の表面の上を浮揚する空気軸受面（ＡＢＳ）２２を有する。ディスク２４は、軟磁性層２８の上に作製された、硬磁性層２６とも称される高保磁力の磁性層を含む。
【００２７】
垂直ヘッド３０は、一般的に、ここでは図示されない読み取りヘッドを含む。書き込みヘッド部分は、絶縁層３６の上に作製された第１の磁極（Ｐ１）３４を含む。コイル４０を含む誘導コイル構造３８は、Ｐ１磁極３４の上に作製される。コイル４０は、一般的に、電気絶縁層４２内に形成される。一般的にＰ２整形層４４と称される第２の磁極層は、誘導コイル構造３８の上に作製される。磁性バックギャップ片４６は、Ｐ１磁極３４の後側部分とＰ２整形層４４を接合するので、磁束がその間を流れることができる。Ｐ２整形層４４が作製されるので、それとＡＢＳ２２の残りの部分との間にギャップ４８が残され、また、アルミナ充填物がウェハの表面全体にわたって蒸着され、その結果、Ｐ２整形層４４の前側のギャップ４８が充填される。プローブ層とも呼ばれるＰ３層５０は、Ｐ３磁極端５２を含み、Ｐ２整形層４４と磁束連通している。Ｐ２整形層４４は、磁束をＰ３磁極端５２に伝え、方向付ける。
【００２８】
磁気ヘッド３０は、次に、アルミナ層５４を蒸着するなどして封止される。その後、ウェハはスライスされて、連なった磁気ヘッドとなり、ヘッドのＡＢＳ面は慎重に研磨され、ラップ仕上げを施されて、個々の磁気ヘッドが形成される。
【００２９】
電流が誘導コイル構造３８を通って流れることにより、磁束２がヘッドの磁極３４および５２を通って流れるが、この際、磁束が流れる方向は、誘導コイルを通る電流の方向によって決まる。１つの方向では、電流によって、磁束２９がＰ２整形層４４を通り、Ｐ３層５０を通って狭い磁極端５２に流れ、ハードディスク２４の硬磁性層２６および軟磁性層２８に入る。この磁束２９により、磁化されたデータビットが高保磁力の硬磁性層２６に記録されるが、この際、データビットの磁界はディスク２４の表面に対して垂直である。その後、磁束は軟磁性の下層２８に流れ込み、Ｐ１磁極３４に向かって戻るときに分散される。その後、磁束２９は、バックギャップ片４６を通ってＰ２整形層４４に流れるので、磁束回路が完成される。そのような垂直書き込みヘッドでは、ＡＢＳ２２において、Ｐ１磁極３４がＰ３磁極端５２よりもはるかに大きいので、高保磁力の硬磁性層２６から出る磁束の密度は、Ｐ１磁極層３４に戻るときに大幅に低減され、上書きされるトラックに隣接するデータトラック上のビットなど、ハードディスク上のデータビットの磁界に磁気的に影響したり、あるいは磁界を反転させないということが重要である。
【００３０】
上述したように、いくつかの現行の作製手順では、Ｐ３磁極端が上縁部を保護するために整形されるときに、その上に犠牲層またはハードマスク層を形成することが好ましい。Ｐ３磁極端の上縁部の寸法は、トラック幅を規定する上で重要である。Ｐ３磁極端は、一般に、イオンミリングによって形成されるので、この重要な素子をさらに保護するために犠牲層またはハードマスクが使用される。それに加えて、次に、ハードマスク層を備えた整形されたＰ３磁極は非磁性体の中に封止され、それによってＰ３磁極が支持され、損傷から保護される。この構成を製造するいくつかの方法があり、その製品を図９に示す。いくつかの可能な方法の１つは、図５〜９に関連して上記に示し説明したものである。
【００３１】
本発明は、図５〜７に関連して上記に示し説明した段階を使用して、図８に示す構成に至る。図７から分かるように、イオンミリングを使用して、Ｐ３磁極端材料５２の層およびＣＭＰ停止層６０が切り込まれる。ハードマスク層６８の幅によって決定されるトラック幅は、ＣＭＰ停止層６０およびＰ３磁極端５２のイオンミリングが開始される前に低減される。次に、イオンミリングを再び使用して、図８に示すようにＰ３磁極端５２の側面に斜角が付けられる。ハードマスク６８は、このプロセスの間にわずかに速く侵食されるが、好ましくはハードマスク６８よりもイオンミリング耐性がわずかに高いＣＭＰ停止層６０が、第２のマスク７２として働くので、図８に示すように、Ｐ３磁極端５２の上縁部７６が保護される。
【００３２】
図９〜１０Ｂに示す従来技術では、Ｐ３書き込み磁極５２は、規定された後、Ａｌ２Ｏ３、またはＴａ２Ｏ５、ＳｉＯｘＮｙなどの他の絶縁材料、および当該分野で既知の他の材料などの封止材料層７４の中に封入される。一般にアルミナである封止材料層７４の次には、一般的に、ＣＭＰ停止層に使用されたものと同じ材料の任意の層が設けられて、ＣＭＰ材料層９０を作る。上述したように、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）利用のリフトオフプロセスを使用した場合に問題が生じる。ＣＭＰは、より高いトポグラフィーの範囲を研磨するが、これは通常、封止材料層７４を備えたフォトレジストと第２のＣＭＰ材料層９０の積み重ね体である。しかし、ＣＭＰスラリーは、アルミナに積極的に作用するように設計される。理想的には、ＣＭＰプロセスでは、封止材料７４が第２のＣＭＰ材料層９０よりも高く残され、また、Ｐ３磁極５２は封止材料７４のレベルよりも低いが、残留封止材料７４のレベルにはばらつきがあることが多いので、ウェハの縁部付近の素子は、ウェハの中央付近のものとはレベルが異なっている場合がある。封止材料７４がＤＬＣまたはＣｒ／Ｒｈ９０層よりも低い素子では、Ｐ３磁極は封止材料７４よりも上に突出している場合があり、また、図１０Ａおよび図１０Ｂの詳細図に示すように、上縁部７６の角は、侵食されるか、別の形で損傷している場合がある。
【００３３】
本発明は、イオンミリングを施した後または磁極のイオンミリングの後であるが、封止材料層を形成する前に、非磁性保護層を形成してＰ３磁極の側壁を包み込むことによって、この問題を解決する。この保護層は、ＣＭＰプロセスの間の化学的作用から磁極構造を保護する。本発明のこのプロセスを図１１〜１３Ｂに示す。
【００３４】
図１１は、アルミナ充填層４８の上にある、上述したように整形された積層Ｐ３磁極端５２を示す。Ｐ３磁極端５２層は、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＮｉＦｅ合金などの高磁気モーメント（Ｂｓ）材料と、Ｃｒ、Ａｌ２Ｏ３、Ｒｕ、ＮｉＣｒ、およびＲｈなどの非磁性積層磁極材料との多層から成る。
【００３５】
下側のＣＭＰ停止層６０および薄い導電層６２を有する二重層６３などの、イオンミリングに耐性を有する非磁性体の層が、Ｐ３磁極端５２上に形成されている。ＣＭＰ停止層６０（下層）は、好ましくは、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯｘＮｙ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｔａ、もしくはＤＬＣ、または当該分野で既知の他のＣＭＰ停止材料で作られる。Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｄ、または当該分野で既知の他の薄い導電材料の薄い導電層６２は、二重層６３の上層を形成し、また、犠牲層またはハードマスク層６８を形成するためのシード層として使用される。
【００３６】
第２のマスク７２としても働く二重層６３は、積層Ｐ３磁極端５２の上縁部７６上の適所にある。ハードマスク６８は二重層６３の上に形成される。ハードマスク６８は、好ましくは、ＮｉＦｅ、ＮｉＰ、および高いイオンミリング耐性を備えためっき材料である。参照を簡単にするため、Ｐ３磁極端５２、二重層６３、およびハードマスク６８は、マスクされた磁極構造８０と総称される。このマスクされた磁極構造８０は、非磁性保護層８２の中に封止されている。この保護層８２は、好ましくは、Ｒｈ、Ｒｕ、ＳｉＯ２、Ｔａ、Ｒｈ／Ｔａ、ＤＬＣ、ＮｉＣｒ、またはＣｒから作られる。Ｐ３磁極端５２層の積層構造は、ＣｏＦｅなどの腐食の可能性がある材料から成るので、非磁性保護層８２材料は、積層材料と接触しその腐食を防ぐことができる材料であることが好ましい。したがって、保護層８２は、第１にＣＭＰの間の損傷から書き込み磁極を物理的に保護し、第２に書き込み磁極を腐食から化学的に保護するという、２つの機能を有する。
【００３７】
図１２は、封止材料層７４がマスクされた磁極構造８０の周りに形成されており、保護層８２を取り囲んでいることを示す。封止材料層７４は、好ましくは、Ａｌ２Ｏ３または別の絶縁体材料である。封止材料層７４は、図に示すように保護層８２全体を覆ってもよく、または、保護層８２の上側部分８４を成すマスクがなくてもよいことが理解されるであろう。
【００３８】
次に、ハードマスク６８、保護層８２の上側部分８４、およびＣＭＰ停止層６０の上の封止材料層７４の部分が除去される。ハードマスク６８は、通常、加熱ＮＭＰ、すなわち洗浄溶液を適用することにより、ＣＭＰによって破壊されリフトオフされる。任意に、ＣＭＰ材料９０の第２の層が、次にＰ３磁極５２の上に形成される。その後、ＣＭＰの仕上げプロセスが行われて、第２のＣＭＰ停止層９０のレベルまで平坦化され、かつフェンシングが除去されて、図１３Ａに示す結果が得られる。完成したＰ３磁極端５２、ＣＭＰ材料９０の任意の第２の層、および保護層８２は、被保護磁極構造８６と総称される。被保護磁極構造８６は、さらに、第２のＣＭＰ停止層９０のすべてまたは一部も含んでもよい。図１３Ｂは、Ｐ３磁極端５２の拡大詳細図を示し、ここでは、尖った角７８が規定され、従来技術のように丸くされないことが分かる。
【００３９】
完成したＰ３磁極端５２、および封止材料層７４を備えた保護層８２は、封止された被保護磁極構造８８と総称される。
【００４０】
本発明を、特定の好ましい実施形態に関連して示し記載してきたが、形態および詳細の変形が、本開示を検討することによって当業者には明白になるであろうことを理解すべきである。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の特徴の真の趣旨および範囲を含む限り、すべてのそのような変更および変形を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】例示的なディスクドライブの平面図である。
【図２】例示的なスライダおよびサスペンションの斜視図である。
【図３】例示的な読み取り／書き込みヘッドの平面図である。
【図４】垂直ヘッドの書き込みヘッドの様々な構成要素を示す横断面図である。
【図５】作製の１つの段階における書き込みヘッドの空気軸受面の正面図である。
【図６】作製の１つの段階における書き込みヘッドの空気軸受面の正面図である。
【図７】作製の１つの段階における書き込みヘッドの空気軸受面の正面図である。
【図８】作製の１つの段階における書き込みヘッドの空気軸受面の正面図である。
【図９】作製の１つの段階における従来技術の書き込みヘッドの空気軸受面の正面図である。
【図１０Ａ】作製の１つの段階における従来技術の書き込みヘッドの空気軸受面の正面図である。
【図１０Ｂ】角に対する侵食の損傷を示す従来技術のＰ３磁極端の詳細図である。
【図１１】作製の１つの段階における本発明の書き込みヘッドの空気軸受面の正面図である。
【図１２】作製の１つの段階における本発明の書き込みヘッドの空気軸受面の正面図である。
【図１３Ａ】作製の１つの段階における本発明の書き込みヘッドの空気軸受面の正面図である。
【図１３Ｂ】角が尖った状態で維持されていることを示す本発明のＰ３磁極端の詳細図である。
【符号の説明】
【００４２】
２…磁気ディスクドライブ、
４…磁気データ記憶ディスク、
６…データトラック、
８…データ読み取り／書き込み装置、
１０…アクチュエータアーム、
１２…サスペンション、
１４…磁気ヘッド、
１６…スライダ、
１８…コイル、
２０…スライダ、
２２…ＡＢＳ、
２４…ディスク、
２６…硬磁性層、
２８…軟磁性層、
３０…垂直ヘッド、
３２…書き込みヘッド、
３４…第１の磁極Ｐ１
３６…絶縁層、
３８…誘導コイル構造、
４０…コイル、
４２…絶縁層、
４４…Ｐ２整形層、
４６…磁性バックギャップ、
４８…アルミナ充填物
５０…Ｐ３プローブ層、
５２…Ｐ３磁極端、
５４…アルミナ層、
６０…ＣＭＰ停止層、
６２…導電層、
６３…二重層、
６４…フォトレジスト、
６６…キャビティ、
６８…ハードマスク、
７２…第２のマスク、
７４…封止材料、
７５…封止ＣＭＰ停止層、
７６…Ｐ３磁極端の上縁部、
７８…Ｐ３磁極端の角、
８０…マスクされた磁極構造、
８２…保護層、
８４…保護層の上側部分、
８６…保護磁極構造、
８８…封止された磁極構造、
９０…第２のＣＭＰ材料層。
【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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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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