垂直磁記錄磁頭及其制造方法

專利名稱：垂直磁記錄磁頭及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種用于從垂直磁記錄介質讀取/寫入到垂直磁記錄介質的垂直磁記錄磁頭。
背景技術：
在硬盤驅動器中，通過磁頭在磁盤上讀和寫數據。為了增加磁盤的每一單位面積的記錄容量，必須增加面密度。但是，在當前的縱向磁記錄系統中，如果記錄的位長被減小，那么因為介質的磁化的熱波動，不能增加面密度。解決該問題的一種方法是在垂直于介質的方向上記錄磁化信號的垂直磁記錄方法。在垂直磁記錄方法中，使用巨磁阻(GMR)磁頭和其讀輸出較大的隧穿磁阻(TMR)磁頭或電流垂直于平面(CPP)型GMR磁頭用于讀取。另一方面，使用單極磁頭用于寫入。
在垂直磁記錄中，為了增加面密度，必須增加磁道密度和線性記錄密度。為了增加線性記錄密度，必須提高記錄磁頭的磁場梯度。為此，記錄介質被分為兩層，其具有作為下層的軟底層(SUL)。但是，為了增加超過200Gb/in2的更高記錄密度，需要進一步提高來自記錄磁頭的磁場梯度。為了提高該磁場梯度，尾屏蔽是有效的，但是必須精確地控制尾側上的間隙長度。并且，為了增加磁道密度，必須更精細和更精確地處理磁頭的磁道寬度，但是當磁道變窄時，介質上寫入的有效磁道寬度變得顯著地大于物理磁道寬度，因此窄的磁道寬度形成獲得磁道密度增加的最大的瓶頸。為了解決該問題，例如，在US2002/0176214A1中或point No.E6 of The Magnetic RecordingConference(TMRC)2003中，公開了設有側屏蔽的垂直磁記錄磁頭的例子。此外，在JP2000-92929A中，公開了設有尾側屏蔽的磁頭及其制造方法。
US2002/0176214A1[專利文獻2]JP2000-92929A[非專利文獻1]The magnetic recording conference(TMRC)2003，No.E6發明內容本發明解決的問題在上面的文獻中，為了控制介質上寫入的磁道寬度，設置側屏蔽，但是沒有提及在主磁極和尾側上的屏蔽之間使用的材料，也沒有提及其制造方法。在JP2000-92929A中公開了一種制造方法，該制造方法是諸如化學機械拋光直到主磁極頂表面的切割方法。該切割方法具有可能容易對其上寫入有磁化圖形的主磁極造成損壞的缺點。此外，在現有技術中，通過控制諸如離子銑削的刻蝕的時間來確定尾部間隙寬度，但是該方法沒有直接控制間隙長度，因此它不是必然令人滿意的。
因此本發明的目的是提供一種具有改進的記錄磁場梯度同時抑制介質上寫入的有效磁道寬度的寫擴展的垂直磁頭，以及提供其的制造方法。
解決問題的方法根據本發明的垂直磁記錄磁頭具有布置在主磁極的尾側上的尾屏蔽，或布置在主磁極的尾側和磁道寬度方向側的尾屏蔽，以及通過在主磁極的尾側順序地層疊非磁性間隙層、刻蝕信號層和電鍍籽晶層的粘附層來形成，以及在其上形成尾屏蔽或尾側屏蔽。
在制造期間，在主磁極的尾端上層疊刻蝕信號層，主磁極的周圍被非磁性間隙層覆蓋，非磁性間隙層被刻蝕，直到由于刻蝕信號層的刻蝕的信號被刻蝕信號檢測器檢測到，然后根據需要除去刻蝕信號層，并在其上形成尾屏蔽或尾側屏蔽。使用對于非磁性間隙層的刻蝕使用離子銑削，離子的入射角可以是例如45°至65°。刻蝕信號層包括非磁性材料，包含例如Ta、Cr、Mo、W、Nb、Rh或Si，以及非磁性間隙層包括含礬土的材料。電鍍籽晶層包含Au。由于需要高精確度，因此使用KrF準分子激光器來暴露光致抗蝕劑。此時，因為Au相對于KrF準分子激光器具有低反射率，所以Au具有減小光暈的效果。
發明效果根據本發明的實施例，可以高精確度地控制垂直磁記錄介質的尾屏蔽或尾側屏蔽的尾側面上的間隙長度，因此可以在磁記錄介質上以高記錄密度記錄磁化信息。


圖1是磁讀/寫裝置的總圖。
圖2是通過本發明磁頭的一個例子中的磁道中心的示意性截面圖。
圖3是示出根據本發明的制造磁頭的方法的一個實施例的示意性截面圖。
圖4是示出根據本發明的制造磁頭的方法的一個實施例的示意性截面圖。
圖5是示出根據本發明的制造磁頭的方法的一個實施例的示意性截面圖。
圖6是示出了根據本發明的記錄磁頭的一個例子的空氣支承面形狀的示意圖。
圖7是示出根據本發明的制造磁頭的方法的一個實施例的示意性截面圖。
圖8是尾側屏蔽形成工序的示意圖。
圖9是示出根據本發明的制造磁頭的方法的一個實施例的示意性截面圖。
圖10是示出根據本發明的制造磁頭的方法的一個實施例的示意性截面圖。
圖11是示出根據本發明的制造磁頭的方法的一個實施例的示意性截面圖。
圖12是示出了根據本發明的寫磁頭的一個例子的空氣支承面形狀的示意圖。
圖13是示出根據本發明的制造磁頭的方法的一個實施例的示意性截面圖。
圖14是示出了根據本發明的垂直磁記錄磁頭的空氣支承面形狀和截面形狀的例子的視圖。
圖15是示出了根據本發明的垂直磁記錄磁頭的空氣支承面形狀和截面形狀的例子的視圖。
圖16是示出了根據本發明的垂直磁記錄磁頭的空氣支承面形狀和截面形狀的例子的視圖。
圖17是示出了根據本發明的垂直磁記錄磁頭的空氣支承面形狀和截面形狀的例子的視圖。
圖18是比較根據現有技術和根據本發明的方法制造的磁頭的尾間隙精確度的曲線圖。
具體實施例方式
此后，將參考附圖來描述本發明的一個實施例。在下面的圖中，相同的參考數字被指定給相同功能的部件。
圖1是硬盤驅動器的示意圖。硬盤驅動器通過滑動器43上安裝的磁頭來執行磁化信號的讀/寫，滑動器43被固定到懸臂42的端部，該懸臂42在磁盤(磁記錄介質)的預定位置處并被電機46旋轉。磁頭的磁盤的徑向上的位置(磁道)可以通過驅動旋轉致動器44來選擇。當磁頭在磁盤41的表面之上移動時，臂42的擺動產生斜交角。斜交角的范圍約為±15°。寫到磁頭和從磁頭讀出的信號由信號處理電路45a、45b來處理。
圖2是通過根據本發明的磁頭的一個例子中的磁道的中心的截面示意圖。該磁頭是具有記錄磁頭(單極磁頭)51和讀磁頭52的讀/寫復合磁頭，記錄磁頭51包括主磁極12和返回磁極11，讀磁頭52包括讀傳感器3。包括巨磁阻(GMR)元件或隧穿磁阻(TMR)元件的讀傳感器3被布置在一對磁屏蔽(讀屏蔽)之間，該一對磁屏蔽由前側上的下屏蔽4和尾側上的上屏蔽5構成。主磁極12和返回磁極11在遠離空氣支承面的位置處通過支柱6磁性地連接，薄膜線圈9被鏈接到由主磁極12、返回磁極11和支柱6形成的磁路。主磁極12被布置在返回磁極11的前側上。主磁極12包括利用支柱6連接到返回磁極11的主磁極yoke部件12A，以及包括暴露給磁頭的空氣支承面和指定磁道寬度的磁極芯片12B。由記錄磁頭51的主磁極12產生的磁場，穿過磁記錄介質41的磁記錄層1和磁籽晶層2，并進入返回磁極11，以便形成磁電路，以及由此在磁記錄層1上記錄磁化圖形。此時，根據與磁盤旋轉方向的關系，主磁極12最后從磁盤上的某些點分開的部分，即主磁極的上表面(尾側)和側表面的形狀對磁化圖形的形狀具有主要影響。通過在尾側上布置屏蔽13，由此可以增加磁場梯度，以及通過減小記錄位的轉變寬度可以增加線性記錄密度。
為了在垂直磁記錄中實現高記錄密度，必須提高磁頭的記錄磁場梯度和在磁道寬度方向上的記錄磁場強度。為了提高磁道寬度方向上的記錄磁場強度，側屏蔽是有效的，以及為了提高磁場梯度，尾屏蔽是有效的。具有尾屏蔽和側屏蔽的尾側屏蔽可以提高在磁道寬度方向上的記錄磁場梯度和記錄磁場強度。具體，為了提高磁場傾斜率和大量生產穩定的磁頭，必須高精確度地控制主磁極的尾端和尾屏蔽之間的間隙長度(尾間隙)。這是因為尾間隙對于磁場梯度的大小具有主要的影響。
圖3示出了制造根據本發明的具有尾側屏蔽的磁頭的方法的一個實施例的截面示意圖。這里，將描述磁頭的主磁極和布置在主磁極的尾側和磁道寬度方向側上的尾側屏蔽的制造方法。
如圖3(a)所示，在將變為主磁極的磁層12上順序地淀積非磁性間隙層14、非磁性刻蝕掩膜層15、刻蝕信號層16以及抗蝕劑20，以及根據主磁極的形狀構圖抗蝕劑20。對于主磁極的磁層，使用具有高飽和磁通密度Bs的材料，如FeCo。非磁性層14是用于避免損壞例如在晶片處理過程期間的主磁極的上表面(尾端表面)的氧化的層，以及需要非磁性間隙層14的原因是因為，在垂直磁記錄期間，主磁極的尾端(晶片處理中的主磁極的上表面)在介質上進行記錄中具有重要的功能。可以使用的間隙材料的例子是Cr、NiCr、Ta、Rh、Mo、Nb和Au。通過增加非磁性間隙層14的薄膜厚度，可以省略間隙層上形成的非磁性刻蝕掩膜15。可以使用的非磁性刻蝕掩膜15的例子是礬土、硅石、鈦、二氧化鈦、鉭和氧化鉭的單層膜或層疊膜。
在之后描述的圖3中的工序(d)中，刻蝕信號層16的材料必須與其上形成的非磁性間隙層17不同。例如，如果礬土用于非磁性間隙層，那么所使用的刻蝕信號層16的材料可以是硅、硅石、鉭、氧化鉭、鈦、二氧化鈦、NiCr、Cr、Rh、Mo、Nb或Au。考慮到離子銑削率，刻蝕單層16優選地具有接近非磁性間隙層17的離子銑削率。例如，如果礬土用于非磁性間隙層，那么可以使用鉭作為具有緩慢的離子銑削率的另一材料。這里，Ta用于刻蝕信號層16。
接下來，如圖3(b)所示，通過掩膜的離子銑削，抗蝕劑20被刻蝕到刻蝕信號層16和非磁性刻蝕掩膜層15。接下來，使用該抗蝕劑掩膜20、刻蝕信號層16和非磁性刻蝕掩膜層15作為掩膜，刻蝕主磁極的非磁性間隙層14和磁層12，以及主磁極被處理為反轉的梯形。
接下來，抗蝕劑掩膜20被除去，如圖3(d)所示，形成將成為主磁極的頂部和側面上的尾間隙和側間隙的部分的非磁性間隙層17。該非磁性間隙層的材料的例子是諸如礬土和硅石的氧化物、諸如礬土氮化物和氮化硅的氮化物和諸如Cr、Ta、NiCr、Au和Cu的非磁性金屬。對于淀積，優選使用轉盤式濺射機、離子束淀積機或化學氣相淀積(CVD)機。這是因為這些淀積機在主磁極的側面上形成良好的薄膜涂層，以及適合于側屏蔽間隙形成。
在形成非磁性間隙層17之后，如圖3(e)所示，通過利用離子銑削的刻蝕，平整該尾側。離子銑削Ar+離子的入射角是40°至65°。這是因為當在該范圍內入射離子時，離子被入射在主磁極周圍形成的非磁性層的尾側和側面上，以及在尾側和交叉磁道側上刻蝕該非磁性層。通過利用檢測器24來檢測顯示刻蝕信號層16已經被刻蝕的信號，來執行離子銑削的終點檢測，以及當檢測到來自刻蝕信號層16的信號時，離子銑削停止。在該圖中，例如，示出了鋁被刻蝕的階段。在此情況下的檢測器24是質譜分析儀。在該例子的情況下，當質譜分析儀檢測到Ta時，停止銑削。
除直接檢測由刻蝕信號層16的刻蝕產生的離子的質譜分析儀之外，檢測來自刻蝕單層16的信號的檢測器，可以是光學型檢測器，其檢測從刻蝕信號層發射的等離子體光。如果通過質譜分析儀來檢測刻蝕信號，那么刻蝕信號層16必須具有與周圍的非磁性間隙層17不同的原子質量。當分析等離子體光時，刻蝕信號層16必須具有與非磁性間隙層17不同的發光光譜。
接下來，如圖3(f)所示，在其上形成電鍍籽晶層18。電鍍籽晶層18可以是磁層或非磁性層。非磁性電鍍籽晶層的例子是Au。如果使用Au，那么可以插入NiCr、Cr、Ta等等作為粘附層。磁性電鍍籽晶層的例子是NiFeCo、CoFe和NiFe。
接下來，如圖3(g)所示，通過使用電鍍籽晶層18利用光致抗蝕劑框架來電鍍形成尾側屏蔽13。尾側屏蔽13的材料的例子是FeNi、NiFe、CoNiFe和FeCo。如果尾側屏蔽13具有更高的飽和磁通密度(Bs)，那么磁場梯度是陡峭的，因此Bs優選是高的。
主磁極的上表面是磁頭的尾端，由于當在介質上記錄磁化圖形時，該上表面對磁化圖形有影響，因此它必須在沒有損壞的情況下形成。在JP2000-92929A中公開的方法中，通過CMP來平整主磁極的上表面周圍的非磁性層。在該方法中，可以高精確度來處理主磁極的上表面(尾端)和尾屏蔽之間的間隙長度，但是主磁極的上表面會被CMP損壞。為了處理該問題，在本發明的方法中，因為在主磁極的磁層的尾側和將成為刻蝕掩膜的非磁性層上存在非磁性間隙層，主磁極的上表面不受損壞影響。并且，由于提供刻蝕信號層和檢測刻蝕終點，可以高精確度地控制尾側上的間隙長度。
根據本實施例，可以以高再現性地形成其中從磁層的尾端至主磁極的尾屏蔽的距離(非磁性間隙層、將成為刻蝕掩膜的非磁性層、刻蝕信號層和非磁性電鍍籽晶層的全部薄膜厚度)是50nm以下的尾間隙長度掩膜。這是因為，由于記錄磁場的梯度較高，因此尾間隙長度優選被布置為等于或小于從磁頭的空氣支承面至介質的軟底層(SUL)的距離。
圖4示出了根據本發明的具有尾側屏蔽的磁頭制造方法的另一實施例的截面圖。這里將僅僅描述與圖3不同的工序。圖4(a)所示的工序是跟隨圖3(e)的工序。
在該實施例中，如使用圖3(e)描述，非磁性間隙層17被離子銑削，直到檢測到來自刻蝕信號層16的信號。此后，如圖4(a)所示，通過反應離子刻蝕(RIE)僅僅除去刻蝕信號層16。例如，當刻蝕信號層16是Si、SiO2、Ta、Ta2O5時，可以使用利用CF4或CHF3的RIE。如果非磁性間隙層17是礬土，那么獲得1000或以上的選擇性比率。
接下來，如圖4(b)所示，形成電鍍籽晶層18，以及如圖4(c)所示，通過使用電鍍籽晶層18利用光刻抗蝕劑框架的電鍍，來形成尾側屏蔽13。電鍍籽晶層18的材料和尾側屏蔽13的材料與圖3所示的實施例的相同，它們的描述將不被重復。根據該實施例，由于刻蝕信號層16被除去，可以使尾間隙長度變窄，以及可以高精確度地實現20nm的尾間隙長度。
圖5是示出根據本發明制造具有尾側屏蔽的磁頭的方法的另一實施例的示意性截面圖。這里，下面將僅僅描述與圖3不同的工序。圖5(a)所示的工序是跟隨圖3(e)的工序。
根據該實施例，如圖3(e)所示，通過檢測來自刻蝕信號層16的信號，來離子銑削非磁性間隙層17。接下來，如圖5(a)所示，形成新的非磁性間隙層19。接下來，如圖5(b)所示，在其上形成電鍍籽晶層18，以及如圖5(c)所示，通過使用電鍍籽晶層18利用光刻抗蝕劑框架的電鍍，來形成尾側屏蔽13。電鍍籽晶層18的材料和尾側屏蔽13的材料與圖3中所示的實施例的相同，它們的描述將不被重復。在圖5(a)之前的工序中，可以除去刻蝕信號層16，如圖4(a)所示。當刻蝕信號層16被除去，記錄磁頭的空氣支承面狀態如圖6所示。
圖7是示出了根據本發明的制造具有尾側屏蔽的磁頭的方法的另一實施例的示意性截面圖。這里，圖7(a)是對應于圖3(c)的工序視圖。在該實施例中，在處理主磁極之后，形成刻蝕信號層25。因此，在圖7(a)所示的階段中，未形成刻蝕信號層。如圖7(a)所示，在處理主磁極形狀之后，除去光致抗蝕劑掩膜，然后如圖7(b)所示，在整個主磁極12的周圍上形成刻蝕信號層。接下來，如圖7(c)中所示，在主磁極之上和在主磁極的側面上形成尾間隙的部分和將成為側間隙的非磁性間隙層17。接下來，如圖7(d)所示，通過利用離子的銑削刻蝕，來平整非磁性間隙層17的尾側。通過使用檢測器24來檢測表示刻蝕信號層25被刻蝕的信號，執行離子銑削的終點檢測。
接下來，如圖7(e)所示，形成電鍍籽晶層18，以及如圖7(f)所示，通過使用電鍍籽晶層18利用光刻抗蝕劑框架的電鍍，形成尾側屏蔽13。在此情況下，刻蝕信號層25保留在主磁極的側表面上，但是如果刻蝕信號層25由非磁性材料制成，那么不存在問題。該實施例中的刻蝕信號層25的材料可以便利地是Ta、Cr、NiCr或Mo。
根據該實施例，可以以高再生產性地形成其中從磁層的尾端到主磁極的尾屏蔽的距離(非磁性間隙層、將成為刻蝕掩膜的非磁性層、刻蝕信號層和非磁性電鍍籽晶層的全部薄膜厚度)是50nm以下掩膜的尾間隙長度。
圖8示出了尾側屏蔽形成工序的概述。每個工序中的左側視圖是在平行于空氣支承面的方向上的示意性截面圖，以及右側視圖是在垂直于空氣支承面的方向上的截面圖。圖8(a)示出了具有反轉梯形形狀的主磁極的形成。圖8(b)示出了其中在其上形成非磁性間隙層17的另一實施例。圖8(c)示出了其中已通過離子銑削刻蝕了非磁性間隙層17的階段。離子銑削的入射角是45°至65°。使用在主磁極之上形成的刻蝕信號層，來執行該離子銑削的終點檢測。圖8(d)示出了形成電鍍籽晶層之后和形成光刻抗蝕劑框架圖形23之后的狀態。如果電鍍籽晶層是Au，那么由于其相對于KrF準分子激光器的反射率較低，那么在框架形狀上沒有出現光暈的效果。如果有光暈，那么在右側上的示意性截面圖中所示的抗蝕劑的側表面形狀中出現收縮。圖8(e)示出了已經使用電鍍籽晶層和光刻抗蝕劑框架電鍍的磁層的狀態，該磁層將成為尾側屏蔽。圖8(f)示出了除去光刻抗蝕劑框架和電鍍籽晶層和在主磁極周圍形成尾側屏蔽的階段。
接下來，將使用圖9的示意性截面圖來描述根據本發明的具有尾屏蔽的磁頭的制造方法的實施例。這里，將描述用于制造記錄磁頭的主磁極的工序和將描述在主磁極的尾側上布置的尾屏蔽。
如圖9(a)所示，在將成為主磁極的磁層12上順序地淀積非磁性間隙層14、非磁性刻蝕掩膜層15、刻蝕信號層16以及抗蝕劑20，以及根據主磁極的形狀來構圖抗蝕劑20。對主磁極的磁層使用具有高飽和磁通密度Bs的材料如FeCo。非磁性層14是用于避免損壞例如在晶片處理期間的上表面(尾端表面)的氧化的層，以及需要非磁性間隙層14的原因是因為，在垂直磁記錄期間，在介質上進行記錄中，主磁極的尾端(晶片處理中的主磁極的上表面)具有重要的功能。可以使用的間隙材料的例子是Cr、NiCr、Ta、Rh、Mo、Nb和Au。通過增加非磁性間隙層14的薄膜厚度，可以省略在間隙層上形成的非磁性刻蝕掩膜15。可以使用的非磁性刻蝕掩膜15的例子是礬土、硅石、鈦、二氧化鈦、鉭和氧化鉭的單層膜或層疊膜。
在之后描述的圖9中的工序(d)中，刻蝕信號層16必須具有與其上形成的非磁性間隙層17不同的材料。例如，如果礬土用于非磁性間隙層，那么所使用的刻蝕信號層16的材料可以是硅、硅石、鉭、氧化鉭、鈦、二氧化鈦、NiCr、Cr、Rh、Mo、Nb或Au。考慮到離子銑削率，刻蝕單層16優選地具有接近非磁性間隙層17的離子銑削率。例如，如果礬土用于非磁性間隙層，那么可以使用鉭作為具有緩慢的離子銑削率的另一材料。
接下來，如圖9(b)所示，通過掩膜的離子銑削，抗蝕劑20被刻蝕到刻蝕信號層16和非磁性刻蝕掩膜層15。接下來，如圖9(c)所示，使用抗蝕劑掩膜20、刻蝕信號層16和非磁性刻蝕掩膜層15作為掩膜，來刻蝕非磁性間隙層14和主磁極的磁層12，以及主磁極被加工為反轉的梯形形狀。
接下來，抗蝕劑掩膜20被除去，如圖9(d)所示，在主磁極的頂部和側面上形成非磁性間隙層17。非磁性間隙層的材料例子是諸如礬土和硅石的氧化物、諸如礬土氮化物和氮化硅的氮化物和諸如Cr、Ta、NiCr、Au和Cu的非磁性金屬。對于淀積，優選使用偏壓濺射機、離子束淀積機或化學氣相淀積(CVD)機。
接下來，如圖9(e)所示，通過化學機械拋光(CMP)，執行拋光，直到主磁極和在刻蝕信號層16上。從刻蝕信號層16至拋光面的距離是0.1-0.3μm的數量級。接下來，如圖9(f)所示，通過離子銑削，執行銑削，直到檢測到來自刻蝕信號層16的信號。離子銑削的入射角優選是45°至65°。接下來，如圖9(g)所示，形成非磁性間隙層19，以及在形成如圖9(h)所示的電鍍籽晶層18之后，如圖9(i)所示，通過利用光刻抗蝕劑框架的電鍍，來形成尾屏蔽26。電鍍籽晶層可以是例如Au/Cr、Au/Ta、Au/NiCr、NiFeCo、CoFe、NiFe、CoNiFe、Ir、Rh、Re、Pt或Pd。
在本發明公開的方法中，由于在主磁極的磁層的尾側上和將成為刻蝕掩膜的非磁性層上存在非磁性間隙層，因此主磁極的上表面不受到損壞。此外，由于提供刻蝕信號層和檢測到刻蝕終點，可以高精確度地控制尾側上的間隙間隔。
根據該實施例，可以高再生產性地形成其中從磁層的尾端至主磁極的尾屏蔽的距離(非磁性間隙層、將成為刻蝕掩膜的非磁性層、刻蝕信號層和非磁性電鍍籽晶層的全部薄膜厚度)是50nm或以下的尾間隙長度掩膜。
圖10示出了根據本發明的具有尾屏蔽的磁頭的制造方法的另一實施例的截面圖。這里，下面將僅僅描述與圖9不同的工序。圖10(a)所示的工序是跟隨圖9(f)的工序。
在該實施例中，如使用圖9(f)描述，非磁性間隙層17被離子銑削，直到檢測到來自刻蝕信號層16的信號。此后，如圖10(a)所示，通過反應離子刻蝕(RIE)僅僅除去刻蝕信號層16。例如，當刻蝕信號層16是Si、SiO2、Ta、Ta2O5時，可以使用利用CF4或CHF3的RIE。如果非磁性間隙層17是礬土，那么可以獲得1000或以上的選擇性比率。此后，如圖10(b)所示，形成非磁性間隙層19，以及如圖10(c)所示，形成電鍍籽晶層18，以及如圖10(d)所示，通過利用光刻抗蝕劑框架的電鍍來形成尾屏蔽26。在此情況下，尾間隙長度不包括刻蝕信號層，因此可以高精確度地區別20nm或以下的尾間隙長度。
圖11示出了制造根據本發明的具有尾側屏蔽的磁頭的方法的另一實施例的截面圖。圖11(a)所示的工序是跟隨圖9(f)的工序。在該實施例中，如使用圖9(f)描述，非磁性間隙層17被離子銑削，直到檢測到來自刻蝕信號層16的信號。接下來，不形成非磁性間隙層，如圖11(a)所示，形成電鍍籽晶層18，以及如圖11(b)所示，通過利用光刻抗蝕劑框架的電鍍來形成尾屏蔽26。在圖11(a)之前的工序中，如圖10(a)所示，可以除去刻蝕信號層16。在圖12中示出了刻蝕信號層16被除去時的記錄磁頭的空氣支承面形狀。
圖13是根據本發明的具有尾屏蔽的磁頭的制造方法的另一實施例的示意性截面圖。這里，圖13(a)是對應于圖9(c)的工序視圖。在該實施例中，在處理主磁極之后，形成刻蝕信號層25。因此，在圖13(a)所示的步驟中，不形成刻蝕信號層。如圖13(a)所示，在處理主磁極形狀之后，除去抗蝕劑掩膜20，然后如圖13(b)所示，在整個主磁極12上形成刻蝕信號層25。接下來，如圖13(c)所示，在主磁極的頂部和側面上形成尾間隙的部分和將成為側間隙的非磁性間隙層17。
接下來，如圖9(e)所示，通過化學機械拋光(CMP)，執行拋光直到主磁極和在刻蝕信號層16上。從刻蝕信號層16至拋光表面的距離是0.1-0.3μm的數量級。接下來，如圖9(f)所示，通過離子銑削執行銑削，直到檢測到來自刻蝕信號層16的信號。離子銑削的入射角優選是45°至65°。接下來，如圖9(g)所示，形成非磁性間隙層19，以及在形成如圖9(h)所示的電鍍籽晶層18，如圖9(i)所示，通過利用光刻抗蝕劑框架的電鍍，來形成尾屏蔽26。將被使用的電鍍籽晶層可以是例如Au/Cr、Au/Ta、Au/NiCr、NiFeCo、CoFe、NiFe、CoNiFe、Ir、Rh、Re、Pt或Pd。
圖14至圖17是示出根據本發明的實施例的垂直磁記錄磁頭的空氣支承面形狀和截面形狀的視圖。所有這些視圖示出了在主磁極附近形成尾側屏蔽13時的垂直磁記錄磁頭的情況，但是該情況與在主磁極附近形成尾屏蔽時的相同。
圖14示出了其中設置有主磁極12的兩個上下線圈的磁頭的例子。線圈形狀可以是現有技術中的螺旋形線圈的雙層，或螺旋形線圈可以圍繞主磁極12纏繞。圖15示出了其中有一個線圈的情況，以及在主磁極12和讀磁頭之間設置中間屏蔽。來自主磁極12的磁場進入讀磁頭，以及中間屏蔽具有防止來自讀磁頭的輸出波動的功能。圖16示出了其中在讀磁頭附近有返回磁極11的磁頭的情況，以及主磁極12之上的尾側屏蔽13利用連接磁極磁性地連接到返回磁極11。在此情況下，連接磁極優選地以盡可能低的磁阻進行連接。圖17的情況示出在與圖16的相同形狀中沒有連接磁極的情況，這是最容易制造的形狀。
圖18是比較通過現有技術制造方法制造的記錄磁頭的和通過本發明的方法制造的寫磁頭的尾間隙長度的測量值3σ(nm)的曲線圖。因此形成的尾間隙長度是40nm。如由該視圖看到，在現有技術方法中，尾間隙長度有大的離差，但是，當使用本發明時，尾間隙長度的離差被減小到一半(1/2.5)或以下。因此，根據本發明的實施例，可以大大地提高尾間隙精確度。
參考數字的描述9...線圈，11...返回磁極，12...主磁極，13...尾側屏蔽，14...非磁性間隙層，15...非磁性刻蝕掩膜層，16...刻蝕信號層，17...非磁性間隙層，18...電鍍籽晶層，19...非磁性間隙層，20...刻蝕劑，23...光刻抗蝕劑框架圖形，24...檢測器，25...刻蝕信號層，26...尾屏蔽，41...磁盤，42...臂，43...滑動塊，44...旋轉致動器，51...寫磁頭，52...讀磁頭
權利要求
1.一種用于制造垂直磁記錄磁頭的方法，該垂直磁記錄磁頭具有主磁極、返回磁極和布置在所述主磁極的尾側上的尾屏蔽，該方法包括用于在上部中形成具有刻蝕信號層的主磁極的工序；用于在上部中利用非磁性間隙層來覆蓋具有刻蝕信號層的主磁極的頂部和側面的工序；用于拋光所述非磁性間隙層直到所述刻蝕信號層的平整工序；用于刻蝕所述非磁性間隙層直到利用刻蝕信號檢測器來檢測到由于所述刻蝕信號層的信號的工序；以及在所述刻蝕之后在所述非磁性間隙層上形成尾屏蔽的工序。
2.根據權利要求1所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，包括用于在上部中形成具有所述刻蝕信號層的主磁極的工序，用于在將成為主磁極的磁層上形成刻蝕信號層的工序，以及用于通過處理上部中具有所述刻蝕信號層的磁層來形成主磁極的工序。
3.根據權利要求1所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，包括用于在上部中形成具有所述刻蝕信號層的主磁極的工序，通過處理將成為主磁極的磁層來形成主磁極的工序，以及用于在所述主磁極上形成刻蝕信號層的工序。
4.根據權利要求1所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中所述刻蝕信號是檢測來自所述刻蝕信號層的離子的質譜分析儀或質譜儀。
5.根據權利要求1所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中所述刻蝕信號檢測器是檢測由于所述刻蝕信號層的發光的裝置。
6.根據權利要求1所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中在形成所述尾屏蔽之前除去所述刻蝕信號層。
7.根據權利要求1所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中通過離子銑削來執行所述非磁性間隙層的刻蝕。
8.根據權利要求1所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中所述刻蝕信號層是包含Ta、Cr、Mo、W、Nb、Rh或Si的非磁性層。
9.根據權利要求1所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中所述非磁性間隙層包括礬土。
10.一種用于制造垂直磁記錄磁頭的方法，該垂直磁記錄磁頭具有主磁極、返回磁極和布置在所述主磁極的尾側和所述主磁極的交叉磁道方向側面上的尾側屏蔽，所述方法包括用于在上部中形成具有刻蝕信號層的主磁極的工序；用于利用非磁性間隙層來覆蓋上部中的具有所述刻蝕信號層的主磁極的頂部和側面而留下形成側屏蔽開口的區域；用于刻蝕所述非磁性間隙層直到利用刻蝕信號檢測器檢測到來自所述刻蝕信號層的信號的工序；以及用于在刻蝕之后在所述非磁性間隙層的頂部和側面上形成尾側屏蔽的工序。
11.根據權利要求10所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中用于在上部中形成具有所述刻蝕單層的主磁極的所述工序還包括在將成為主磁極的磁層之上形成刻蝕信號層的工序；以及用于通過處理上部中具有所述刻蝕信號層的磁層來形成主磁極的工序。
12.根據權利要求10所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中用于在上部中形成具有所述刻蝕信號層的主磁極的所述工序還包括通過處理將成為主磁極的磁層而形成主磁極的工序；以及用于在所述主磁極之上形成所述刻蝕信號層的工序。
13.根據權利要求10所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中所述刻蝕信號檢測器是檢測來自所述刻蝕信號層的離子的質譜分析儀。
14.根據權利要求10所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中所述刻蝕信號檢測器是檢測由于所述刻蝕信號層而發射的光的裝置。
15.根據權利要求10所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中在形成所述尾側屏蔽之前除去所述刻蝕信號層。
16.根據權利要求10所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中通過離子銑削來執行所述磁性氣隙層的刻蝕。
17.根據權利要求16所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中所述離子銑削的入射角為45°至65°。
18.根據權利要求10所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中所述刻蝕信號層是包含Ta、Cr、Mo、W、Nb、Rh或Si的非磁性層。
19.根據權利要求10所述的制造垂直磁記錄磁頭的方法，其中所述非磁性間隙層包括礬土。
20.一種具有主磁極、返回磁極和布置在所述主磁極的尾側上的尾屏蔽的垂直磁記錄磁頭，其中在所述主磁極的尾側上順序地層疊非磁性間隙層、將成為刻蝕掩膜的非磁性層、刻蝕信號層以及電鍍籽晶粘附層，在其上布置尾屏蔽，以及從所述主磁極的尾端至所述尾屏蔽的距離是50nm或以下。
21.根據權利要求20所述的垂直磁記錄磁頭，其中從所述主磁極的尾端至所述尾屏蔽的距離是非磁性間隙層、將成為刻蝕掩膜的非磁性層、刻蝕信號層以及電鍍籽晶粘附層的全部薄膜厚度。
22.一種垂直磁記錄磁頭，氣包括主磁極、返回磁極以及布置在尾側和所述主磁極的磁道寬度方向側上的尾側屏蔽，其中在所述主磁極的尾側上順序地層疊非磁性間隙層、將成為刻蝕掩膜的非磁性層、刻蝕信號層以及電鍍籽晶粘附層，在其上布置尾側屏蔽，以及從所述主磁極的尾端至所述尾側屏蔽的距離是50nm或以下。
23.根據權利要求22所述的垂直磁記錄磁頭，其中從所述主磁極的尾端至所述尾側屏蔽的距離是非磁性間隙層、將成為刻蝕掩膜的非磁性層、刻蝕信號層以及電鍍籽晶粘附層的全部薄膜厚度。
全文摘要
在主磁極周圍設置尾側屏蔽和高精確度地控制其尾側上的間隙長度，以便增加記錄磁場梯度。在主磁極12上設置刻蝕信號層16，當檢測到來自該層的信號時，通過停止離子銑削，來高精確度地控制主磁極的尾側上的間隙長度。
文檔編號G11B5/127GK101042873SQ20071008627
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月13日 優先權日2006年3月15日
發明者岡田智弘, 布川功, 江藤公俊, 楠川喜久雄 申請人:日立環球儲存科技荷蘭有限公司