(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ヘッドの製造方法において、
下部磁気コアを形成し、
前記下部磁気コアの上に、第１の磁性体と第２の磁性体と、第１の磁性体と第２の磁性体の間に位置する非磁性体とを有する積層体を形成し、
上部磁気コアを、浮上面より0.1μｍ以上3.0μｍ以下の範囲の深さ位置より奥側であって、かつ、前記上部磁気コアの浮上面側の膜厚範囲内における端部は、浮上面側から深さ方向でみた場合の前記積層体の上面と80°以上85°以下の範囲の角度となる端面を有するように形成し、
前記上部磁気コアの前記端面は、ネガレジストを用いためっき処理によって形成されることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主にハードディスクの磁気記録の書き込みに用いられる磁気ヘッドの製造方法およびこれを用いた磁気ヘッドに関わり、さらに該磁気ヘッドを用いたハードディスク装置に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
当該業者によく知られているようにハードディスク装置は磁気記録媒体としての磁気ディスク円板、該円板に磁気記録信号を書き込と読み出すための書き込み用磁気ヘッド、磁気ヘッドを円板上の定められた位置にアクセスするためのサーボ機構、信号処理のための電気回路などを主要素として含んでいる。ハードディスク装置の性能の最も重要な項目の一つは面記録密度であり、面記録密度向上のためには線記録密度とトラック密度を増加する必要がある。
【０００３】
このうち、トラック密度の向上には書き込み用磁気ヘッドのトラック部におけるトラック幅を狭小化することが不可欠であるとともに、書き込み時の漏洩磁束を低減する必要がある。かかる書き込み用磁気ヘッドに要請される技術的問題点は、たとえば日経エレクトロニクスに詳細に記述されているし、トラック部の構造例がUSP5,285,340号公報に述べられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これらの従来技術は磁気回路やこれを駆動するためのコイルを含めたヘッド全体の具体的な製造プロセスとして確立したものでないことに加え、磁気ヘッドの構造としても最適化されたものではないために、実際に磁気ヘッドを製造して高性能なハードディスク装置を安価に提供するには十分とはいえない問題を抱えていた。
【０００５】
すなわち、書き込み用磁気ヘッドの製造にはトラック部先端のみの製造で十分なわけではなく、コイル部、上部磁気コア部などを含めた書き込みヘッドの構造と一連の製造プロセスとを合理的に設計するとともに、磁気ヘッドに必要な特性を満足するのに最適化した材料を製造プロセスに適合する困難を克服する必要がある。
【０００６】
かかる困難を克服した、狭小なトラック幅の書き込みヘッドを製造するための合理的な製造方法は、これまで提供されていなかった。
【０００７】
かかる問題を鑑みてなされた本発明の第一の目的は、上記の各種課題に同時に応えるための合理的に構成されたトラック部、コイル部、上部磁気コア部などを含めた書き込み用磁気ヘッドを製造するための書き込みヘッドの構造と一連の製造プロセスとを提供することにある。
【０００８】
本発明の第二の目的は、該製造プロセスに適合した最適な磁気ヘッド用材料の組み合わせを提供することにある。
【０００９】
本発明の第三の目的は、該磁気ヘッドを用いた高性能な磁気ディスク装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、本発明は書き込みヘッドの磁気回路の上部磁気コアと下部磁気コアとを、第１の磁性体と非磁性体と第２の磁性体とからなる積層構造材でトラック部とバックギャップ部で接続した特徴に加えて該上部磁気コアの端部が浮上面より内部に位置することを特徴とする磁気ヘッドを提供する。本発明の手段を図１にしたがって以下で詳細に説明する。
【００１１】
図１（ａ）は書き込み用磁気ヘッドの下部磁気コア1を示す。
【００１２】
この下部磁気コア1の上にトラック部Ａとバックギャップ部Ｂの２カ所に、第１の磁性体２と非磁性体３と第２の磁性体４とからなる積層構造材をめっきで形成し、これを（ｂ）とする。
【００１３】
次いで、トラック部Ａとバックギャップ部Ｂを除く所定部分にコイル下部絶縁層５を形成し、コイル下部絶縁層５と該積層構造材を平坦化する。（ｃ）
次いで、絶縁材５上に駆動用のコイル６を形成する。（ｄ）
次いで、コイル絶縁材７を形成しコイル６を完全に被覆する。（ｅ）
次いで、露出した積層構造材をトラック部Ａとバックギャップ部Ｂで接続するように上部磁気コア８を形成する。このとき上部磁気コア８の端部を浮上面より後退させ、かつ端部の角度を４５乃至９０度の範囲、好ましくは６０乃至８５度の範囲となるように形成する。（ｆ）
次いで、上部磁気コア８部、コイル６部分、トラック部Ａ、バックギャップ部Ｂを含めた書き込みヘッド全体を被覆するように絶縁材９を形成する。（ｇ）
最後に浮上面Ｃが露出するように切断、研磨してヘッドが完成する。なお、磁気ヘッドとしての性能を確保するためには上記の工程を経た後にも、保護膜の形成や浮上面のレール加工等の工程が必要であることはいうまでもない。
【００１４】
なお、本発明ではバックギャップ部Ｂの非磁性体３と第２の磁性体４を除去する工程を追加して磁気ヘッドを製造することもでき、これを図１（ｈ）に示す。
【００１５】
上記した（ａ）から（ｇ）までの一連の工程を順序良く経ることで、本発明の、書き込みヘッドの磁気回路の上部磁気コアと下部磁気コアとを、第１の磁性体と非磁性体と第２の磁性体とからなる積層構造材でトラック部とバックギャップ部で接続したことを特徴とする磁気ヘッドが製造できるのである。
【００１６】
本発明は上記のような一連の工程を用いて製造できるが、それぞれの工程と工程の前後の関係およびその工程で使用する材料には密接な関係がある。
【００１７】
通常、読みとり用のＭＲヘッド（もしくはＧＭＲヘッド）と書き込みヘッドを分離した複合ヘッドでは下部磁気コア１がＭＲヘッドの上部シールドを兼ねている。しかし、本発明は読みとり用と書き込み用ヘッドが同一の、いわゆる誘導型薄膜ヘッドの製造に用いることもできることはいうまでもない。
【００１８】
本発明の該積層構造体はいわゆるフレームめっき法と称されるめっき法によって連続的に形成することができる。すなわち、トラック部Ａ、バックギャップ部Ｂへ積層構造体をめっきする場合には、トラック部Ａ、バックギャップ部Ｂを取り囲む形状にレジストのフレームを形成してからトラック部、バックギャップ部とそれ以外にもめっきを施し、この後、トラック部Ａ、バックギャップ部Ｂをキャップレジストで保護しながら不要部のめっきをエッチングで除去し、最後に、フレームレジストを除去する等の当該業者に周知の方法を用いることができる。かかるフレームレジストを用いためっき処理を、第１の磁性体２と非磁性体３と第２の磁性体４に順次、施すことで本発明の積層構造材が形成できるのである。
【００１９】
本発明ではトラック部Ａとバックギャップ部Ｂを同時に形成するとともに、トラック部Ａとバックギャップ部Ｂの該積層構造材の面積比が0.1乃至0.00001となるように調整することが重要である。
【００２０】
通常、バックギャップ部Ｂには磁気ギャップを形成しないのが、従来の磁気ヘッドの一般的な構造である。これはバックギャップ部Ｂに形成する磁気ギャップがヘッドの書き込み特性に悪影響を与える場合があるためである。ところが上記の方法を用いて積層構造材でトラック部Ａを形成し、かつ、バックギャップ部Ｂには磁気ギャップを形成しないためには製造工程を追加する必要が生じるのである。
【００２１】
かかる追加した製造工程を採用しても本発明を実現することは可能であり、以下のようにバックギャップ部の該非磁性体３を除去して磁気回路を軟磁性体で直接に接続する構造とすることも可能である。
【００２２】
すなわち、少なくともバックギャップ部を開口したフォトレジストパターンををマスクにしてイオンミリング法もしくは反応性イオンエッチング法などのドライエッチングで、あるいはウェットエッチングで非磁性体３と第２の磁性体４を除去するのである。その後に上部磁気コアを形成することで、バックギャップ部Ｂには磁気ギャップを形成しないで磁気回路を軟磁性体で直接に接続することが可能になるのである。
【００２３】
しかし、上記の方法では工程が複雑になるので、かかる問題を回避するために、トラック部Ａとバックギャップ部Ｂを積層構造材で同時に形成するとともに、トラック部Ａとバックギャップ部Ｂの該積層構造体の面積比が0.1乃至0.00001となるように調整するのがよい。トラック部Ａとバックギャップ部Ｂを同時に形成することで製造工程の大幅な簡略化が可能となり、かつ、トラック部Ａとバックギャップ部Ｂとの該積層構造体の面積比が0.1乃至0.00001となるように調整することでバックギャップ部Ｂの磁気ギャップがヘッドの書き込み特性に悪影響を与えることを防止できるのである。
【００２４】
ギャップ厚さをｇ、真空の透磁率をμ0、トラック部Ａの面積（ヘッドが完成してからの）をＳ1、バックギャップ部Ｂの面積をＳ2とするとトラック部とバックギャップ部を合わせたギャップの磁気抵抗の近似値Ｒは次式で表すことができる。
【００２５】
【数１】
Ｒ＝ｇ／μ0（1／Ｓ1＋1／Ｓ2）
かかる関係からトラック部Ａとバックギャップ部Ｂの該積層構造体の面積比Ｓ1／Ｓ2が0.1乃至0.00001である場合にはバックギャップ部Ｂの磁気ギャップがギャップの磁気抵抗に及ぼす影響は無視できるようになり、ひいては、ヘッドの書き込み特性に悪影響を与えることを防止できるのである。
【００２６】
本発明では該積層構造材で形成されるトラック幅を0.3乃至1.5μｍとすることで極めて高密度の磁気記録を可能にする。かかるトラック幅の下限はホトレジストのフレーム形成が可能な実用的な見地から定まるものであり、上限は望ましい記録密度が得られる範囲から定まるものである。
【００２７】
本発明では該第１の磁性体２の厚さが0.2乃至1.0μｍであり、該非磁性体３の厚さが0.1乃至0.5μｍであり、該第２の磁性体４の厚さが0.2乃至1.0μｍであることが望ましい。かかる厚さの下限はトラック先端からの書き込み磁束が実用的な範囲となる見地から定まるものであり、上限はやはりホトレジストのフレーム形成が可能な範囲から定まるものである。
【００２８】
本発明の該非磁性体３はＰｄもしくはＲｈもしくはＰｔもしくＡｕもしくはＣｕもしくはそれらを含んでなる非磁性合金であることを特徴とする。かかる金属は容易にめっきが可能であるとともに、第１の磁性体２および第２の磁性体４との密着にすぐれていることから選ばれるもので、後の工程での浮上面研磨の際に研磨によるダレの発生が少ないＰｄ，Ｒｈ，Ｐｔなどの白金族もしくはこれに類似の金属が特に好ましい。
【００２９】
さらに、本発明の該第１の磁性体２と該第２の磁性体４には、飽和磁束密度が１．０乃至２．２Ｔの軟磁性合金が用いられる。十分に強力なヘッド磁界を得るには飽和磁束密度はより大であることが好ましい。かかる飽和磁束密度の磁性体を得るにはＮｉ，Ｆｅ，Ｃｏから選ばれたすくなくとも一つの成分を含む軟磁性合金もしくはこれらにその他の元素を含有してなる軟磁性合金を用いればよく、かかる軟磁性合金を得るにはめっき法が利用できるのである。
【００３０】
一方、本発明の該下部磁気コア１と上部磁気コア８にも該第１の磁性体２と該第２の磁性体４と同様に飽和磁束密度が１．０乃至２．２Ｔの軟磁性合金が用いられる。
【００３１】
該下部磁気コア1と上部磁気コア８は厚さが０．５乃至５．０μｍであることが推奨される。かかる厚さの上、下限は書き込み特性もしくは複合ヘッドとしてのシールド効果が十分に確保できることから定まるものである。
【００３２】
本発明の該コイル下部絶縁層５にはポジ型ホトレジストを焼成した有機絶縁膜もしくはアルミナ、シリカ等の酸化物絶縁材料の単独もしくは組み合わせが好んで用いられるがこれら以外の絶縁材料が用いられないわけではない。
【００３３】
本発明の該平坦化とは、トラック部Ａとバックギャップ部Ｂとに該積層構造体を形成した基板の全面にコイル下部絶縁層５を堆積した後、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)等の手法を用いて、コイル下部絶縁層５の上面と該積層構造体上面とが同一平面となるように研磨するのがよい。かかる研磨加工は当該業者に周知の手法である。
【００３４】
本発明の該コイル６の形成には平坦化した積層構造体とコイル下部絶縁層５の表面にコイルめっき用下地膜（図示しない）をスパッタ等で形成し、コイルめっき用フレームレジストを形成した後、コイルをＣｕ等の低抵抗金属で形成し、フレームレジストを除去してから露出したコイルめっき用下地膜をミリング等で除去する当該業者に周知の方法を用いることができる。
【００３５】
本発明の該コイル絶縁材料７にはポジ型ホトレジストを焼成したものを用いることができるが、アルミナ、シリカ等の酸化物を絶縁材料として用いられないわけではない。
【００３６】
本発明の該上部磁気コア８の形成にはめっき用下地膜のスパッタ（図示しない）後にホトレジストフレームを形成し、上部磁気コア9の磁気異方性を確保するために磁場中めっきを施し、めっき後に所用部にキャップレジストを形成してから不要部のめっきをエッチングで除去し、フレームレジストを除去してからめっき用下地膜をミリングで除去する等の当該業者に周知の方法を用いることができる。
【００３７】
本発明の該上部磁気コア８は該上部磁気コアの端部が浮上面より内部に位置することをが特徴である。図２に示すような上部磁気コア端部と浮上面との距離Ｌは0.1乃至3μｍに規定される。かかる上部磁気コア端部の浮上面からの後退は上部磁気コア端部が浮上面に露出することによる上部磁気コア端部からの漏れ磁界が磁気記録に影響することを防止するために劇的な効果がある。
【００３８】
さらに本発明の該上部磁気コア端部の仰角θが４５度以上乃至９０度以下であることも本発明の特徴である。かかる角度を設けるのは、後に形成する絶縁材９が脱落するのを防止するのに大きな効果があるためである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を以下に述べる。図３は先述した図１の断面構造図に対応する磁気ヘッドの平面構造図を示したものである。説明をわかりやすくするために図３では磁気ヘッドを構成するいくつかの層を重ね書きして示してある。
【００４０】
図３に示す浮上面ＣをＸの方向からみた断面図が図４である。
【００４１】
本発明の下部磁気コア１は図３に示すように配置される。かかる下部磁気コア１は下部磁気コア１の下部に配置されたＭＲ素子１２の上部シールドを兼ねた作用を担っている。
【００４２】
具体的には、アルミナチタンカーバイドのごとき材質のウェハ１０に形成した下部シールド１１上にＭＲ素子１２を形成した後、ＭＲ素子１２の上部シールド（下部磁気コア１）を形成して、本発明の該下部磁気コア１とする。
【００４３】
本発明の該下部磁気コア１には一例として、飽和磁束密度が約１．０ＴのＮｉ−Ｆｅ軟磁性合金を用いることができる。かかる軟磁性合金はＮｉ組成が約８０％のパーマロイ合金として当該業者にはその性質と作成法が熟知されたものである。
【００４４】
該下部磁気コア１の厚さは一例として３．０μｍとする。かかる下部磁気コア１上にトラック部Ａ、バックギャップ部Ｂを形成するためのホトレジストのフレームを形成し、第１の磁性体２と非磁性体３と第２の磁性体４の３層のめっきを順次施すことで本発明の積層構造体を形成する。この後、トラック部Ａ、バックギャップ部Ｂ以外のめっきはエッチングで除去する。第１の磁性体２と第２の磁性体４には一例として高Ｂｓ軟磁性材料であるＮｉ組成が約４６％のＮｉ−Ｆｅ軟磁性合金を用いることができる。非磁性体３として非磁性のＰｄめっきを用いることができる。
【００４５】
ホトレジスト高さを２．５μｍ、トラック幅を０．９μｍ、トラック部面積／バックギャップ部面積比を０．０００３に設定する。第１の磁性体２と第２の磁性体４の厚さをそれぞれ１．０μｍ、非磁性体の厚さを０．２μｍとする。
【００４６】
かかる本発明では微細なトラック部Ａのめっきを形成するためのホトレジストのフレームを下部磁気コア１上の平坦な面上に形成できるので、極めて精度良くホトレジストを形成することが可能で、その結果として微細でかつ精密なトラック幅の制御が可能となるのである。
【００４７】
次いで、コイル下部絶縁層５とするアルミナを３．０μｍ厚さに全面に堆積し、ＣＭＰ法でコイル下部絶縁層５の上面と該積層構造体上面とが同一平面となるように研磨する。具体的にはアルミナ微粒子の砥粒を含むスラリで堆積したアルミナを研磨していき、該積層構造体上面が露出したときに研磨を終了することで、平坦化した研磨面を効率良く作成することができる。
【００４８】
本発明は次いで、コイル下部絶縁層５のアルミナ上に駆動用のコイル６を形成する。コイル６の高さと幅はそれぞれ３．０μｍが推賞される。またコイルのターン数もヘッドの設計から決定すべきもので、１例として８ターンを選択する。さらにコイルは１層に限られるものではなく、２層化してターン数の増加によるヘッド面積の増大を防止することも可能である。かかるコイル６の形成には、Ｃｕ／Ｃｒのごときコイルめっき用下地膜を全面にスパッタ等で形成し、コイルめっき用フレームレジストを形成した後、コイル６をめっきで形成し、フレームレジストを除去してから露出したコイルめっき用下地膜をミリング等で除去するとよい。
【００４９】
本発明は該コイル絶縁材料７にポジ型ホトレジストを焼成したものを用いる。
【００５０】
本発明は上部磁気コア８をトラック部Ａ、バックギャップ部Ｂで接続するように形成する。かかる上部磁気コア８には一例として、飽和磁束密度が１．０ＴのＮｉ−Ｆｅ軟磁性合金を用いることができる。
【００５１】
本発明の該上部磁気コア８の形成にはめっき用下地膜のスパッタ（図示しない）後にホトレジストフレームを形成し、上部磁気コア８の磁気異方性を確保するために磁場中めっきを施し、めっき後に所用部にキャップレジストを形成してから不要部のめっきをエッチングで除去し、フレームレジストを除去してからめっき用下地膜をミリングで除去する等の当該業者に周知の方法を用いることができる。良好な磁気異方性の確保には一例として０．１Ｔの磁場を印可するとよい。かかるホトレジストフレームの形成に該上部磁気コア８の端部が浮上面から後退したマスクを用いることで本発明を実現できる。後退距離Ｗの値は一例として0.5μｍが推奨される。さらにフレームレジストにネガレジストを使用することで、仰角を設けることが可能になる。仰角の値は一例として80度が推奨される。
【００５２】
本発明では上部磁気コア８部、コイル６を含めた書き込みヘッド全体をアルミナの絶縁材９で被覆し、書き込みヘッドの積層工程を完成する。
【００５３】
かかるヘッドを多数形成したウェハから複数のヘッドを含むブロックを切り出し、浮上面の研磨、浮上面のレール加工、ヘッド保護膜の形成を施し、単数のヘッドに分割し、磁気ヘッドを完成する。
【００５４】
図５には以上のように製造した磁気ヘッド２０を磁気ディスク装置２４に組み込む方法の一例を示す。本発明の磁気ヘッド２０はあらかじめサスペンション２１に実装しサーボアクチュエータ２２で駆動する構造とする。記録媒体の磁気ディスク２３は複数枚を同一シリンダで回転する。ディスクの両面を記録媒体として利用するために、磁気ディスク１枚に対し通常２ヶの磁気ヘッドを実装するのは当該業者に周知となっている。かかる方法で磁気ディスク装置２４が完成するのである。
【００５５】
本発明の磁気ディスク装置２４では本発明の磁気ヘッド２０を使用するとともに、２０００エルステッドの保磁力の媒体を有する磁気ディスク２３を用い４０００ｒｐｍの回転速度を使用することでトラック記録密度２２ｋＴＰＩ（トラックパーインチ）、線記録密度２３０ｋＢＰＩ（ビットパーインチ）で記録密度５Ｇビット／平方インチの著しく優れた記録性能を達成できるのである。
【００５６】
また、トラック幅をさらに狭くして０．５μｍとし、トラック部面積／バックギャップ部面積比を０．０００１に設定し、さらに、非磁性体の厚さを０．１μｍとすることで、さらなる記録密度の向上が可能である。かかる場合は３０００エルステッドの保磁力の媒体を有する磁気ディスクを併用することで、トラック記録密度３４ｋＴＰＩ（トラックパーインチ）が可能となり、線記録密度３００ｋＢＰＩ（ビットパーインチ）で記録密度１０Ｇビット／平方インチ以上の著しく優れた記録性能をも達成できる。
【００５７】
かかる高性能な磁気記録に利用できる磁気ヘッドを簡易な製造工程で提供できるのは、本発明の優れたヘッド構造と、これを実現するための製造法によるのである。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は著しく簡単な工程で高性能の磁気ヘッドを製造する方法と新規な磁気ヘッドの構造を同時に提供するものであり、本発明の磁気ヘッドを用いると著しく高性能の磁気ディスク装置を安価に提供できるようになるので、その経済効果には測り知れないものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気ヘッドの製造工程を断面図を用いて説明した断面図。
【図２】本発明の磁気ヘッドの構造の一部を断面図を用いて説明した断面図。
【図３】本発明の磁気ヘッドの構造を平面図を用いて説明した図。
【図４】本発明の磁気ヘッドの浮上面の構造を断面図を用いて説明した断面図。
【図５】本発明の磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置の外観を示す斜視図。
【符号の説明】
１…下部磁気コア、２…第１の磁性体、３…非磁性体、４…第２の磁性体、５…コイル下部絶縁層、６…コイル、７…コイル絶縁材、８…上部磁気コア、９…絶縁材、１０…ウェハ、１１…下部シールド、１２…ＭＲ素子、２０…磁気ヘッド、２１…サスペンション、２２…サーボアクチュエータ、２３…磁気ディスク、２４…磁気ディスク装置。
【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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