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JP2005108348A - Method for manufacturing perpendicular magnetic recording head - Google Patents

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JP2005108348A
JP2005108348A JP2003341896A JP2003341896A JP2005108348A JP 2005108348 A JP2005108348 A JP 2005108348A JP 2003341896 A JP2003341896 A JP 2003341896A JP 2003341896 A JP2003341896 A JP 2003341896A JP 2005108348 A JP2005108348 A JP 2005108348A
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JP
Japan
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magnetic pole
layer
main magnetic
main
barrier layer
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Pending
Application number
JP2003341896A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuaki Sato
和昭 佐藤
Fujio Sakumichi
不二雄 作道
Seigo Yamawaki
清吾 山脇
Yoshio Koshikawa
誉生 越川
Yoshibumi Mizoshita
義文 溝下
Yukinori Ikegawa
幸徳 池川
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】 ライト主磁極の断面形状を正確に逆台形状に形成することができ、製造上のばらつきを防止して、高精度の垂直磁気記録ヘッドを効率的に製造することを可能にする。
【解決手段】 記録媒体に対向する主磁極を備える磁気ヨークと、該磁気ヨークに巻回されたコイルを備えたライト磁極と、再生用素子とを備えた垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記主磁極となる主磁極層20を形成する工程と、該主磁極層20の表面に非磁性材からなるバリア層22を形成する工程と、前記バリア層22および前記主磁極層20に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極10の先端部を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図3
PROBLEM TO BE SOLVED To make it possible to accurately form a cross section of a write main pole in an inverted trapezoidal shape, to prevent manufacturing variations, and to efficiently manufacture a high-precision perpendicular magnetic recording head.
In a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording head comprising: a magnetic yoke having a main magnetic pole facing a recording medium; a write magnetic pole having a coil wound around the magnetic yoke; and a reproducing element. A step of forming a main magnetic pole layer 20 to be a main magnetic pole, a step of forming a barrier layer 22 made of a nonmagnetic material on the surface of the main magnetic pole layer 20, and a focused ion beam on the barrier layer 22 and the main magnetic pole layer 20 And forming a tip end portion of the main magnetic pole 10 having a cross-sectional shape of an inverted trapezoid.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は垂直磁気記録ヘッドの製造方法に関し、より詳細には主磁極先端部が逆台形状の断面形状に形成される垂直磁気記録ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording head, and more particularly to a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording head in which a main magnetic pole tip is formed in an inverted trapezoidal cross-sectional shape.

従来の磁気ディスク装置に用いられている磁気ヘッドは、記録媒体の媒体面内で媒体を磁化させて情報を記録するのに対し、垂直磁気記録ヘッドは媒体面に垂直に媒体を磁化させて情報を記録する。このように媒体面に垂直に媒体を磁化させるため、垂直磁気記録ヘッドは媒体面に対向して配置した主磁極と、媒体内を通過した磁力線を帰還させるリターンヨークとを備えている。
垂直磁気記録ヘッドを用いた磁気ディスク装置では、面内磁化による磁気ヘッドにくらべてはるかに高密度に情報を記録することが可能である一方、高密度記録に対応できるようにするため、主磁極の媒体に対向する端面(先端部)をきわめて細幅(0.1μm程度)に形成する必要がある。
A magnetic head used in a conventional magnetic disk device records information by magnetizing the medium within the medium surface of the recording medium, whereas a perpendicular magnetic recording head magnetizes the medium perpendicular to the medium surface to record information. Record. In order to magnetize the medium perpendicular to the medium surface as described above, the perpendicular magnetic recording head includes a main magnetic pole disposed to face the medium surface and a return yoke for returning the magnetic lines of force that have passed through the medium.
In a magnetic disk device using a perpendicular magnetic recording head, information can be recorded at a much higher density than a magnetic head based on in-plane magnetization. It is necessary to form an end face (tip portion) facing the medium with a very narrow width (about 0.1 μm).

図6は、垂直磁気記録ヘッドの主磁極10の端面形状を示している。図のように、主磁極10は側面が傾斜面に形成され、断面形状が逆台形状となっている。このように主磁極10の断面形状を逆台形状に形成しているのは、磁気ヘッドがトラックを移動する際にサイドイレーズが生じないようにするためで、主磁極10の側面の傾斜角度θは80°〜85°程度に設定されている。なお、主磁極10の上面(Aの部位)が情報を記録する部位で、精度よく情報を記録できるようにするためには、主磁極10の上面のエッジが鋭角に形成されている必要がある。   FIG. 6 shows the end face shape of the main pole 10 of the perpendicular magnetic recording head. As shown in the figure, the main magnetic pole 10 has an inclined side surface and a cross-sectional shape of an inverted trapezoid. The reason why the cross-sectional shape of the main magnetic pole 10 is formed in an inverted trapezoidal shape is to prevent side erasure when the magnetic head moves on the track. Is set to about 80 ° to 85 °. The upper surface of the main pole 10 (part A) is a part where information is recorded, and in order to record information with high precision, the upper surface edge of the main pole 10 needs to be formed at an acute angle. .

図7は、このように微細にかつ逆台形形状に主磁極を形成する従来方法を示すもので、ライト磁極の側面方向から見た断面構造(基板および再生素子は不図示)を示している。図7(a)は、磁性材からなるリターンヨーク12を成膜し、絶縁層13を介してコイル層およびバッククロージャ層を成膜し、これらをパターニングしてコイル14およびバッククロージャ16を形成し、さらに絶縁層17を形成して平坦化処理を行い、磁性材からなる主磁極太らし層18を成膜し、その表面を平坦化した後、主磁極層20を成膜して形成した状態を示す。主磁極層20はFeCo等の磁性材からなるもので、主磁極層20はワークの表面の全面を被覆している。   FIG. 7 shows a conventional method for forming the main magnetic pole in such a fine and inverted trapezoidal shape, and shows a cross-sectional structure (substrate and reproducing element not shown) viewed from the side of the write magnetic pole. In FIG. 7A, a return yoke 12 made of a magnetic material is formed, a coil layer and a back closure layer are formed through an insulating layer 13, and these are patterned to form a coil 14 and a back closure 16. Further, after the insulating layer 17 is formed and planarized, the main magnetic pole thickening layer 18 made of a magnetic material is formed, and after the surface is flattened, the main magnetic pole layer 20 is formed and formed. Indicates. The main magnetic pole layer 20 is made of a magnetic material such as FeCo, and the main magnetic pole layer 20 covers the entire surface of the workpiece.

図7(b)は、主磁極層20をエッチングして所定のパターンに主磁極10を形成するため、主磁極層20の表面にTaなどの非磁性材からなるバリア層22を形成し、さらにレジスト層24を形成した状態を示す。バリア層22は主磁極層20をイオンミリングする際に、主磁極10を保護するとともに主磁極10のエッジが鋭角になるようにするためのものである。
次に、レジスト層24を主磁極10の形状に合わせてエッチングしてレジストパターン24aを形成する。図9は、レジストパターン24aの平面形状を示す。レジストパターン24aは図のように中途が細幅となる細幅部25が形成されるようにパターニングされる。ワークはこの細幅部25を横切るように切断され、切断端面が主磁極10の端面(先端部)となる。細幅部25は主磁極10の出来上がり幅よりも広い1.0μm程度の幅にパターン形成されている。
In FIG. 7B, in order to form the main pole 10 in a predetermined pattern by etching the main pole layer 20, a barrier layer 22 made of a nonmagnetic material such as Ta is formed on the surface of the main pole layer 20, and The state in which the resist layer 24 is formed is shown. The barrier layer 22 is for protecting the main magnetic pole 10 and making the edge of the main magnetic pole 10 have an acute angle when ion milling the main magnetic pole layer 20.
Next, the resist layer 24 is etched according to the shape of the main magnetic pole 10 to form a resist pattern 24a. FIG. 9 shows the planar shape of the resist pattern 24a. The resist pattern 24a is patterned so that a narrow portion 25 having a narrow width is formed as shown in the figure. The workpiece is cut so as to cross the narrow portion 25, and the cut end surface becomes the end surface (tip portion) of the main magnetic pole 10. The narrow width portion 25 is patterned to a width of about 1.0 μm, which is wider than the completed width of the main magnetic pole 10.

図7(c)は、レジストパターン24aに合わせてバリア層22をエッチングするため、反応性イオンエッチング(RIE)によってバリア層22をエッチングした状態を示す。図8(a)はバリア層22をエッチングした状態を、レジストパターン24aの細幅部25の断面方向から見た状態を示す。反応性イオンエッチングによりレジストパターン24aによって被覆されているバリア層22の部位のみが主磁極層20の表面に残る。
次に、レジストパターン24aおよびバリア層22をマスクとして主磁極層20に対してイオンミリングを施す。図8(b)が、主磁極層20をイオンミリングしている状態を示すもので、図のように右および左から45°の角度固定によりイオンミリングする。
図8(c)は、イオンミリングによって最終的に主磁極10が形成された状態を示す。主磁極層20に対して斜め方向からイオンミリングすることにより、レジストパターン24a、バリア層22がシャドウマスクとして作用し、主磁極10の側面がテーパ面に形成される。図7(d)は、主磁極10が形成された状態の側面断面図で、主磁極10の上面にバリア層22が残った状態でライト磁極が形成される。
FIG. 7C shows a state in which the barrier layer 22 is etched by reactive ion etching (RIE) in order to etch the barrier layer 22 in accordance with the resist pattern 24a. FIG. 8A shows a state where the barrier layer 22 is etched as viewed from the cross-sectional direction of the narrow width portion 25 of the resist pattern 24a. Only the portion of the barrier layer 22 that is covered with the resist pattern 24 a by reactive ion etching remains on the surface of the main magnetic pole layer 20.
Next, ion milling is performed on the main magnetic pole layer 20 using the resist pattern 24a and the barrier layer 22 as a mask. FIG. 8B shows a state in which the main magnetic pole layer 20 is ion-milled, and ion milling is performed by fixing an angle of 45 ° from the right and left as shown.
FIG. 8C shows a state in which the main magnetic pole 10 is finally formed by ion milling. By ion milling from the oblique direction with respect to the main magnetic pole layer 20, the resist pattern 24a and the barrier layer 22 act as a shadow mask, and the side surface of the main magnetic pole 10 is formed into a tapered surface. FIG. 7D is a side cross-sectional view in a state where the main magnetic pole 10 is formed. The write magnetic pole is formed with the barrier layer 22 remaining on the upper surface of the main magnetic pole 10.

垂直磁気記録ヘッドの主磁極は、断面形状を逆台形状に形成するとともに、0.1μmといったきわめて細幅に形成する必要があり、従来は、上述したようにイオンミリング法によって主磁極を形成しているのであるが、図8(b)、(c)に示す加工工程からもわかるように、イオンミリング法による場合は、主磁極層20がイオンミリングによって削られるレートを考慮し、レジストパターン24aおよびバリア層22のパターン幅を、主磁極10の出来上がり寸法(0.1μm)よりもはるかに広く(1.0μm)、また、厚く(2.0μm)形成している。このため、イオンミリングを施した後の主磁極10の幅寸法のばらつきが大きくなり(3σ=0.1)、主磁極10の側面の傾斜角度も正確に形成できず、±10°程度のばらつきが生じることが避けられないという問題があった。   The main magnetic pole of a perpendicular magnetic recording head must have a cross-sectional shape of an inverted trapezoid and a very narrow width of 0.1 μm. Conventionally, the main magnetic pole is formed by ion milling as described above. However, as can be seen from the processing steps shown in FIGS. 8B and 8C, in the case of the ion milling method, the resist pattern 24a is considered in consideration of the rate at which the main magnetic pole layer 20 is shaved by ion milling. The pattern width of the barrier layer 22 is much wider (1.0 μm) and thicker (2.0 μm) than the finished dimension (0.1 μm) of the main pole 10. For this reason, the variation of the width dimension of the main magnetic pole 10 after ion milling becomes large (3σ = 0.1), and the inclination angle of the side surface of the main magnetic pole 10 cannot be formed accurately, and the variation is about ± 10 °. There was a problem that it was inevitable that this would occur.

また、最近の垂直磁気記録ヘッドでは、主磁極の残留磁化の作用によるイレーズ磁界が生じることが問題とされ、主磁極の残留磁化を抑え高速応答を可能にするため、主磁極にFeCo層以外にRu層やNiCr層を設けた多層構造からなるものが検討されている。このように、主磁極が異種の材料からなる場合には、これらの磁性材あるいは非磁性材の反応性イオンエッチングあるいはイオンミリングに対するエッチングレートがそれぞれ異なるため、イオンミリングによって主磁極を逆台形形状に形成した際に、主磁極のエッジが階段状になるといった問題が生じ、磁気ヘッドとして所要の精度が得られなくなるという問題がある。   Also, in recent perpendicular magnetic recording heads, it is a problem that an erase magnetic field is generated by the action of the residual magnetization of the main magnetic pole. In order to suppress the residual magnetization of the main magnetic pole and enable a high-speed response, the main magnetic pole is not limited to the FeCo layer. A multilayer structure having a Ru layer or a NiCr layer has been studied. In this way, when the main magnetic pole is made of different materials, the etching rates for reactive ion etching or ion milling of these magnetic materials or nonmagnetic materials are different, so that the main magnetic pole is formed into an inverted trapezoid shape by ion milling. When it is formed, there arises a problem that the edge of the main magnetic pole has a stepped shape, and there is a problem that the required accuracy as a magnetic head cannot be obtained.

そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、ライト磁極における主磁極の断面形状を正確な逆台形状に形成することができ、製造上のばらつきを防止して、高精度の垂直磁気記録ヘッドを効率的に製造することができる垂直磁気記録ヘッドの製造方法を提供するにある。   Therefore, the present invention has been made to solve these problems, and the object of the present invention is to make it possible to form the cross-sectional shape of the main pole in the write magnetic pole in an accurate inverted trapezoidal shape, resulting in manufacturing variations. Is to provide a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording head capable of efficiently manufacturing a highly accurate perpendicular magnetic recording head.

上記目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、記録媒体に対向する主磁極を備える磁気ヨークと、該磁気ヨークに巻回されたコイルを備えたライト磁極と、再生用素子とを備えた垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、前記主磁極となる主磁極層を形成する工程と、該主磁極層の表面に非磁性材からなるバリア層を形成する工程と、前記バリア層および前記主磁極層に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極の先端部を形成する工程とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following arrangement.
That is, in a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording head including a magnetic yoke having a main magnetic pole facing a recording medium, a write magnetic pole having a coil wound around the magnetic yoke, and a reproducing element, the main magnetic pole A step of forming a main magnetic pole layer, a step of forming a barrier layer made of a nonmagnetic material on the surface of the main magnetic pole layer, and irradiating the barrier layer and the main magnetic pole layer with a focused ion beam, Forming a tip portion of the main magnetic pole having an inverted trapezoidal shape.

また、前記バリア層および主磁極層に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極の先端部を形成する際に、主磁極を挟む配置に、バリア層および主磁極層をエッチングして開口部を形成する工程を備えることを特徴とする。
また、前記バリア層および主磁極層に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極の先端部を形成する際に、集束イオンビームを10°〜20°の入射角度をもって照射・スキャンする工程を備えることを特徴とする。
また、前記主磁極の先端部を形成した後、バリア層の表面に保護レジスト層を形成し、保護レジスト層をパターニングして主磁極を被覆するレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして主磁極を除くバリア層および主磁極層の部位を除去する工程とを備えることを特徴とする。
また、前記主磁極の先端部を形成した後、開口部およびバリア層を被覆する保護層を設ける工程と、前記保護層の表面に保護レジスト層を形成し、保護レジスト層をパターニングして主磁極を被覆するレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして主磁極を除くバリア層および主磁極層の部位を除去する工程とを備えることを特徴とする。
The barrier layer and the main magnetic pole layer are arranged so as to sandwich the main magnetic pole when the barrier layer and the main magnetic pole layer are irradiated with a focused ion beam to form the tip of the main magnetic pole having a cross-sectional shape of an inverted trapezoid. And etching to form an opening.
When the focused ion beam is irradiated to the barrier layer and the main magnetic pole layer to form the tip of the main magnetic pole whose cross-sectional shape is an inverted trapezoid, the focused ion beam is incident at an angle of 10 ° to 20 °. A step of irradiating and scanning is provided.
Forming a protective resist layer on the surface of the barrier layer after forming the tip of the main magnetic pole, patterning the protective resist layer to form a resist pattern covering the main magnetic pole, and masking the resist pattern And a step of removing a portion of the barrier layer excluding the main magnetic pole and the main magnetic pole layer.
And forming a protective layer covering the opening and the barrier layer after forming the tip of the main magnetic pole, forming a protective resist layer on the surface of the protective layer, and patterning the protective resist layer to form the main magnetic pole And a step of removing a portion of the barrier layer and the main magnetic pole layer excluding the main magnetic pole using the resist pattern as a mask.

本発明に係る垂直磁気記録ヘッドの製造方法によれば、主磁極層を被覆するバリア層を設け、バリア層および主磁極層に集束イオンビームを照射して主磁極の先端部の形状を形成する方法によることで、容易にかつ高精度に主磁極の先端部(端面)の断面形状を逆台形状に形成することができ、また、主磁極の先端部のコア幅のばらつきをなくして、信頼性の高い垂直磁気記録ヘッドを製造することが可能となり、垂直磁気記録ヘッドを歩留まりよく量産することが可能になる。   According to the method for manufacturing a perpendicular magnetic recording head according to the present invention, a barrier layer covering the main magnetic pole layer is provided, and the barrier layer and the main magnetic pole layer are irradiated with a focused ion beam to form the shape of the tip portion of the main magnetic pole. By this method, the cross-sectional shape of the tip (end face) of the main pole can be easily and accurately formed into an inverted trapezoidal shape, and the core width at the tip of the main pole is not varied and reliable. It is possible to manufacture a perpendicular magnetic recording head with high performance, and it is possible to mass-produce perpendicular magnetic recording heads with a high yield.

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1〜4は、本発明に係る垂直磁気記録ヘッドの製造方法を示す説明図であり、図1、2は、ライト磁極を側面方向から見た断面図を示し、図3、4は、主磁極を正面方向から見た断面図を示す。
図1(a)は、リターンヨーク12、絶縁層13、コイル14、バッククロージャ16、主磁極太らし層18、主磁極層20を形成した状態を示す。主磁極層20を除いて、各層の構成は図7(a)に示す従来の垂直磁気記録ヘッドの構成と同一である。図7に示す従来例では主磁極層20をFeCoによって形成しているが、本実施形態では主磁極層20をRuとFeCoの積層膜によって形成している。主磁極層20の全厚は100〜300nmである。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 to 4 are explanatory views showing a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording head according to the present invention. FIGS. 1 and 2 are sectional views of the write magnetic pole as viewed from the side, and FIGS. Sectional drawing which looked at the magnetic pole from the front direction is shown.
FIG. 1A shows a state in which the return yoke 12, the insulating layer 13, the coil 14, the back closure 16, the main magnetic pole thickening layer 18, and the main magnetic pole layer 20 are formed. Except for the main magnetic pole layer 20, the structure of each layer is the same as that of the conventional perpendicular magnetic recording head shown in FIG. In the conventional example shown in FIG. 7, the main magnetic pole layer 20 is formed of FeCo. However, in this embodiment, the main magnetic pole layer 20 is formed of a laminated film of Ru and FeCo. The total thickness of the main magnetic pole layer 20 is 100 to 300 nm.

次に、主磁極層20の表面にバリア層22を形成する(図1(b))。バリア層22はFIB(集束イオンビーム)法によって主磁極10を成形する際に、主磁極のエッジ部が鋭角に形成されるように保護するためのもので、Ta、Ti、W等の非磁性材を主磁極層20の表面にスパッタリングにより被着して形成する。本実施形態ではTaを200nmの厚さに形成した。バリア層22には低応力材を使用することが望ましく、FIBによって除去される厚さを考慮して200nm±50nm程度の厚さに形成するのがよい。   Next, the barrier layer 22 is formed on the surface of the main magnetic pole layer 20 (FIG. 1B). The barrier layer 22 is used to protect the edge of the main pole so that it is formed at an acute angle when the main pole 10 is formed by the FIB (focused ion beam) method. The barrier layer 22 is made of nonmagnetic material such as Ta, Ti, or W. A material is formed on the surface of the main magnetic pole layer 20 by sputtering. In this embodiment, Ta is formed to a thickness of 200 nm. It is desirable to use a low-stress material for the barrier layer 22, and it is preferable to form the barrier layer 22 with a thickness of about 200 nm ± 50 nm in consideration of the thickness removed by the FIB.

図3(a)は、主磁極層20とバリア層22とを端面方向から見た状態を示す。
本実施形態においては、バリア層22により主磁極層20を被覆した後、FIB法を使用して主磁極を形成する。図3(b)は、バリア層22と主磁極層20に集束イオンビームを照射してバリア層22と主磁極層20を開口させ、主磁極10の一方の側面を形成した状態、図3(c)は、FIB法により主磁極10の他方の側面を形成した状態を示す。
図5は、集束イオンビームを用いてバリア層22と主磁極層20に形成した開口部30の平面図を示す。バリア層22および主磁極層20はワークの表面全体に被着されており、開口部30は主磁極10を挟む両側に四角形状に開口するように設けられる。本実施形態では、開口部30は縦横1.0μm程度の大きさに形成した。
FIG. 3A shows a state in which the main magnetic pole layer 20 and the barrier layer 22 are viewed from the end surface direction.
In this embodiment, after the main magnetic pole layer 20 is covered with the barrier layer 22, the main magnetic pole is formed by using the FIB method. FIG. 3B shows a state in which the barrier layer 22 and the main magnetic pole layer 20 are irradiated with a focused ion beam to open the barrier layer 22 and the main magnetic pole layer 20, and one side surface of the main magnetic pole 10 is formed. c) shows a state in which the other side surface of the main magnetic pole 10 is formed by the FIB method.
FIG. 5 is a plan view of the opening 30 formed in the barrier layer 22 and the main magnetic pole layer 20 using a focused ion beam. The barrier layer 22 and the main magnetic pole layer 20 are deposited on the entire surface of the workpiece, and the openings 30 are provided so as to open in a square shape on both sides of the main magnetic pole 10. In this embodiment, the opening 30 is formed to have a size of about 1.0 μm in length and width.

主磁極10の側面は80°〜85°の傾斜角度をもったテーパ面に形成するから、集束イオンビームはバリア層22および主磁極層20の平面に垂直となる方向に対し10°〜20°程度傾斜させて照射する。実際には、集束イオンビームは細くフォーカスされているから、集束イオンビームをスキャンして四角形状の開口部30を形成するようにする。本実施形態で用いたFIBの実施条件は、加速電圧30kV、ビーム電流2.2μA、装置照射角度15°、ビーム径45nmである。   Since the side surface of the main magnetic pole 10 is formed into a tapered surface having an inclination angle of 80 ° to 85 °, the focused ion beam is 10 ° to 20 ° with respect to the direction perpendicular to the plane of the barrier layer 22 and the main magnetic pole layer 20. Irradiate at an angle. Actually, since the focused ion beam is finely focused, the focused ion beam is scanned so as to form a rectangular opening 30. The FIB implementation conditions used in this embodiment are an acceleration voltage of 30 kV, a beam current of 2.2 μA, an apparatus irradiation angle of 15 °, and a beam diameter of 45 nm.

このように、集束イオンビームを照射して主磁極10を形成する方法は、主磁極10の側面のテーパ角度を正確に設定することが可能であり、集束イオンビームの照射角度を調節することによって主磁極10の側面のテーパ角を任意の角度に設定することができるという利点がある。本方法によれば、主磁極10の側面のテーパ角は80°±1°のばらつきで形成することができる。これは、前述したイオンミリング法を用いた従来方法でのばらつきが80°±10°程度あることと比較してはるかに高精度となっている。
また、集束イオンビームを照射位置を設定することによって、主磁極10のコア幅を正確に規定することが可能となる。本方法による主磁極10のコア幅のばらつきは、0.1μm±0.02(3σ)であり、イオンミリング法のによる従来方法とくらべてコア幅のばらつきは1/5となっている。
このように、本実施形態のFIB法を利用して主磁極10を成形する方法は、従来方法と比較して、高精度に主磁極10を形成することが可能になるという利点がある。
また、本実施形態の場合、FIB法によって開口部30を形成する際には、バリア層22と主磁極層20がワークの表面全体に被着されている状態でイオンビームを照射するから、ワーク表面が帯電することが防止でき、この点においても正確なFIB処理ができるという利点がある。
As described above, the method of forming the main magnetic pole 10 by irradiating the focused ion beam enables the taper angle of the side surface of the main magnetic pole 10 to be accurately set, and by adjusting the irradiation angle of the focused ion beam. There is an advantage that the taper angle of the side surface of the main magnetic pole 10 can be set to an arbitrary angle. According to this method, the taper angle of the side surface of the main magnetic pole 10 can be formed with a variation of 80 ° ± 1 °. This is much higher accuracy than the variation in the conventional method using the ion milling method described above is about 80 ° ± 10 °.
Further, by setting the irradiation position of the focused ion beam, the core width of the main magnetic pole 10 can be accurately defined. The variation of the core width of the main magnetic pole 10 by this method is 0.1 μm ± 0.02 (3σ), and the variation of the core width is 1/5 compared to the conventional method by the ion milling method.
As described above, the method of forming the main magnetic pole 10 using the FIB method of the present embodiment has an advantage that the main magnetic pole 10 can be formed with higher accuracy than the conventional method.
In the case of the present embodiment, when the opening 30 is formed by the FIB method, the ion beam is irradiated while the barrier layer 22 and the main magnetic pole layer 20 are applied to the entire surface of the workpiece. The surface can be prevented from being charged, and in this respect also, there is an advantage that accurate FIB processing can be performed.

主磁極10の側面形状を形成した後、主磁極10を所定の平面形状にパターニングする。主磁極10をパターニングする前工程として、主磁極10を保護するため、まず、図2(a)に示すように、バリア層22の表面を保護層32によって被覆する。保護層32はアルミナあるいはシリカ等の絶縁材をスパッタリングして形成するもので、バリア層22の表面を被覆するとともに開口部30に絶縁材を充填して主磁極10の側面を保護するためのものである。
図4(a)は、バリア層22の表面を保護層32によって被覆し、開口部30にアルミナを充填した状態を示す。保護層32の厚さは300nm±50nm程度とする。保護層32の厚さが薄いと耐久性が確保できず、厚過ぎると後工程でのイオンミリング加工での加工時間が長くなる。
After the side surface shape of the main magnetic pole 10 is formed, the main magnetic pole 10 is patterned into a predetermined planar shape. As a pre-process for patterning the main magnetic pole 10, first, the surface of the barrier layer 22 is covered with a protective layer 32 as shown in FIG. 2A in order to protect the main magnetic pole 10. The protective layer 32 is formed by sputtering an insulating material such as alumina or silica, and covers the surface of the barrier layer 22 and fills the opening 30 with an insulating material to protect the side surface of the main pole 10. It is.
FIG. 4A shows a state in which the surface of the barrier layer 22 is covered with the protective layer 32 and the opening 30 is filled with alumina. The thickness of the protective layer 32 is about 300 nm ± 50 nm. If the thickness of the protective layer 32 is thin, the durability cannot be ensured, and if it is too thick, the processing time in the ion milling process in the subsequent process becomes long.

保護層32を形成した後、図2(b)に示すように、主磁極10をパターニングするための保護レジスト層34を形成する。保護レジスト層34は保護層32の表面を被覆するように設けた後、露光および現像して主磁極10の平面パターンにしたがったレジストパターン34aを形成する。図4(b)に、保護レジスト層34をパターニングしてレジストパターン34aを形成した状態を示す。図4(b)に示すように、主磁極10の細幅部では、レジストパターン34aの側面は開口部30の内側で主磁極10を遮蔽する幅に形成される。
図5(b)に、主磁極10の細幅部25と開口部30およびレジストパターン34aの平面配置を示す。主磁極10の細幅部25ではレジストパターン34aが開口部30の内側を通過するようにパターニングされる。
After forming the protective layer 32, as shown in FIG. 2B, a protective resist layer 34 for patterning the main magnetic pole 10 is formed. The protective resist layer 34 is provided so as to cover the surface of the protective layer 32, and then exposed and developed to form a resist pattern 34a according to the planar pattern of the main pole 10. FIG. 4B shows a state in which the resist pattern 34 a is formed by patterning the protective resist layer 34. As shown in FIG. 4B, in the narrow portion of the main magnetic pole 10, the side surface of the resist pattern 34 a is formed with a width that shields the main magnetic pole 10 inside the opening 30.
FIG. 5B shows a planar arrangement of the narrow portion 25, the opening 30 and the resist pattern 34a of the main magnetic pole 10. In the narrow portion 25 of the main magnetic pole 10, the resist pattern 34 a is patterned so as to pass through the inside of the opening 30.

図4(c)は、イオンミリング加工によりレジストパターン34aをマスクとして、バリア層22、主磁極層20の不要部分をエッチングしている状態を示す。このイオンミリング加工では主磁極10となる部位はレジストパターン34aによって被覆されて保護され、レジストパターン34aによって被覆されていない部位がイオンミリングによって除去される。イオンミリング工程では、第1ステップでワークの表面に垂直にイオンミリングし、第2ステップで斜め方向からイオンミリングして主磁極10の側面に飛散した飛散物を除去する。   FIG. 4C shows a state where unnecessary portions of the barrier layer 22 and the main magnetic pole layer 20 are etched by ion milling using the resist pattern 34a as a mask. In this ion milling process, the part to be the main magnetic pole 10 is covered and protected by the resist pattern 34a, and the part not covered by the resist pattern 34a is removed by ion milling. In the ion milling process, ion milling is performed perpendicularly to the surface of the workpiece in the first step, and scattered matter scattered on the side surfaces of the main magnetic pole 10 is removed by ion milling from an oblique direction in the second step.

図4(d)は、イオンミリング加工によって変質したレジストパターン34aを除去して、主磁極10が形成された状態を示す。イオンミリング加工によって変質したレジストパターン34aはプラズマ処理、化学的処理等によって除去することができる。
こうして、先端部の断面形状を逆台形状に成形された主磁極10を得ることができる。図2(c)は、主磁極10を成形した状態のライト磁極を側面方向から見た断面構成を示す。主磁極10の上面にバリア層22が形成され、バリア層22の表面に保護層32が被着形成されている。なお、本実施形態においてはイオンミリングによってバリア層22と主磁極層20の不要部分を除去したが、イオンミリングによらずに反応性イオンエッチングによって除去することもできる。
FIG. 4 (d) shows a state in which the main magnetic pole 10 is formed by removing the resist pattern 34a that has been altered by ion milling. The resist pattern 34a altered by the ion milling process can be removed by plasma treatment, chemical treatment, or the like.
In this way, the main magnetic pole 10 in which the cross-sectional shape of the tip portion is formed in an inverted trapezoidal shape can be obtained. FIG. 2C shows a cross-sectional configuration of the write magnetic pole in a state in which the main magnetic pole 10 is formed as seen from the side surface direction. A barrier layer 22 is formed on the upper surface of the main magnetic pole 10, and a protective layer 32 is deposited on the surface of the barrier layer 22. In this embodiment, unnecessary portions of the barrier layer 22 and the main magnetic pole layer 20 are removed by ion milling. However, they can be removed by reactive ion etching without using ion milling.

本実施形態の垂直磁気記録ヘッドの製造方法においては、FIB法を利用して主磁極10の先端部を形成するから、主磁極層20がFeCo等の磁性材の単一材からなる場合でも、多層膜からなる場合でも、主磁極10の側面が階段状になることなく、所定のテーパ面に形成することができる。また、上述したように、FIB法による場合は、バリア層22と主磁極層20にねらいを定めて集束イオンビームを照射するだけで所定の形状に主磁極層10を形成することができ、バリア層22の表面にマスクを形成したりする必要がない。また、主磁極層20をバリア層22によって被覆した状態で集束イオンビームを照射することにより主磁極10のエッジ部が鋭角に形成でき、磁気ヘッドの書き込み精度を向上させることが可能になる。   In the manufacturing method of the perpendicular magnetic recording head of the present embodiment, the tip portion of the main magnetic pole 10 is formed using the FIB method. Therefore, even when the main magnetic pole layer 20 is made of a single material such as FeCo, Even in the case of a multilayer film, the side surface of the main magnetic pole 10 can be formed in a predetermined tapered surface without being stepped. Further, as described above, when the FIB method is used, the main magnetic pole layer 10 can be formed in a predetermined shape simply by aiming at the barrier layer 22 and the main magnetic pole layer 20 and irradiating the focused ion beam. There is no need to form a mask on the surface of the layer 22. Further, by irradiating the focused ion beam with the main magnetic pole layer 20 covered with the barrier layer 22, the edge portion of the main magnetic pole 10 can be formed at an acute angle, and the writing accuracy of the magnetic head can be improved.

本発明に係る垂直磁気記録ヘッドの製造工程を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the manufacturing process of the perpendicular magnetic recording head based on this invention. 本発明に係る垂直磁気記録ヘッドの製造工程を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the manufacturing process of the perpendicular magnetic recording head based on this invention. 本発明に係る垂直磁気記録ヘッドの製造工程を示す正面断面図である。FIG. 6 is a front sectional view showing a manufacturing process of the perpendicular magnetic recording head according to the present invention. 本発明に係る垂直磁気記録ヘッドの製造工程を示す正面断面図である。FIG. 6 is a front sectional view showing a manufacturing process of the perpendicular magnetic recording head according to the present invention. 開口部とレジストパターンの平面配置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the planar arrangement | positioning of an opening part and a resist pattern. 垂直磁気記録ヘッドの主磁極の端面形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the end surface shape of the main pole of a perpendicular magnetic recording head. 従来の垂直磁気記録ヘッドの製造工程を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the manufacturing process of the conventional perpendicular magnetic recording head. 従来の垂直磁気記録ヘッドの製造工程を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the manufacturing process of the conventional perpendicular magnetic recording head. 主磁極の平面形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the planar shape of a main pole.

符号の説明Explanation of symbols

10 主磁極
12 リターンヨーク
13 絶縁層
14 コイル
16 バッククロージャ
17 絶縁層
18 主磁極太らし層
20 主磁極層
22 バリア層
24 レジスト層
24a レジストパターン
25 細幅部
30 開口部
32 保護層
34 保護レジスト層
34a レジストパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Main pole 12 Return yoke 13 Insulating layer 14 Coil 16 Back closure 17 Insulating layer 18 Main pole thickening layer 20 Main pole layer 22 Barrier layer 24 Resist layer 24a Resist pattern 25 Narrow width part 30 Opening part 32 Protective layer 34 Protective resist layer 34a resist pattern

Claims (5)

記録媒体に対向する主磁極を備える磁気ヨークと、該磁気ヨークに巻回されたコイルを備えたライト磁極と、再生用素子とを備えた垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、
前記主磁極となる主磁極層を形成する工程と、
該主磁極層の表面に非磁性材からなるバリア層を形成する工程と、
前記バリア層および前記主磁極層に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極の先端部を形成する工程とを備えることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
In a method of manufacturing a perpendicular magnetic recording head comprising a magnetic yoke having a main magnetic pole facing a recording medium, a write magnetic pole having a coil wound around the magnetic yoke, and a reproducing element,
Forming a main magnetic pole layer to be the main magnetic pole;
Forming a barrier layer made of a nonmagnetic material on the surface of the main magnetic pole layer;
Irradiating the barrier layer and the main magnetic pole layer with a focused ion beam to form a tip portion of the main magnetic pole having a reverse trapezoidal cross section.
バリア層および主磁極層に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極の先端部を形成する際に、主磁極を挟む配置に、バリア層および主磁極層をエッチングして開口部を形成する工程を備えることを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。   When the barrier layer and the main magnetic pole layer are irradiated with a focused ion beam to form the tip of the main magnetic pole having a cross-sectional shape of an inverted trapezoid, the barrier layer and the main magnetic pole layer are etched so as to sandwich the main magnetic pole. 2. A method of manufacturing a perpendicular magnetic recording head according to claim 1, further comprising the step of forming an opening. バリア層および主磁極層に集束イオンビームを照射して、断面形状が逆台形状となる主磁極の先端部を形成する際に、集束イオンビームを10°〜20°の入射角度をもって照射・スキャンする工程を備えることを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。   When the focused ion beam is irradiated to the barrier layer and the main magnetic pole layer to form the tip portion of the main magnetic pole having a cross-sectional shape of an inverted trapezoid, the focused ion beam is irradiated and scanned at an incident angle of 10 ° to 20 °. 2. The method of manufacturing a perpendicular magnetic recording head according to claim 1, further comprising the step of: 主磁極の先端部を形成した後、バリア層の表面に保護レジスト層を形成し、保護レジスト層をパターニングして主磁極を被覆するレジストパターンを形成する工程と、
該レジストパターンをマスクとして主磁極を除くバリア層および主磁極層の部位を除去する工程とを備えることを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
After forming the tip of the main pole, forming a protective resist layer on the surface of the barrier layer, patterning the protective resist layer to form a resist pattern that covers the main pole;
2. The method of manufacturing a perpendicular magnetic recording head according to claim 1, further comprising a step of removing a portion of the barrier layer excluding the main pole and the main pole layer using the resist pattern as a mask.
主磁極の先端部を形成した後、開口部およびバリア層を被覆する保護層を設ける工程と、
前記保護層の表面に保護レジスト層を形成し、保護レジスト層をパターニングして主磁極を被覆するレジストパターンを形成する工程と、
該レジストパターンをマスクとして主磁極を除くバリア層および主磁極層の部位を除去する工程とを備えることを特徴とする請求項2記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
Providing a protective layer covering the opening and the barrier layer after forming the tip of the main pole; and
Forming a protective resist layer on the surface of the protective layer, patterning the protective resist layer to form a resist pattern covering the main pole;
3. A method of manufacturing a perpendicular magnetic recording head according to claim 2, further comprising a step of removing a portion of the barrier layer excluding the main magnetic pole and the main magnetic pole layer using the resist pattern as a mask.
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