JPH05128441A - 垂直磁気記録用薄膜ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コアの磁気特性を上げて性能を良好にし、し
かも、高密度化に対応できる垂直磁気記録用薄膜ヘッド
を提供する。 【構成】 下コア２４、上コア３０及びコイル３４を有
する中間コア２８を絶縁層４２、４４、４６中に設けた
磁性体により形成し、各コア２４、２８、３０を含む各
層の表面に平坦化処理を施して段差をなくす。そして、
各コアのいずれかの層の表面に主磁極２６を形成すると
共に、他の少なくとも１つのコアを補助磁極３２として
形成する。これにより、各層の表面の段差をなくして高
精度のフォトリソグラフィ、エッチングを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、垂直磁気記録用薄膜ヘ
ッドに係り、特に、磁気特性を改良して高密度化に適し
た薄膜ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、代表的な垂直磁気記録用薄膜ヘ
ッドとしては、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すよ
うな構造のものが知られている。この種の薄膜ヘッド
は、薄膜形成プロセスにより磁性層や導体層を順次積層
して形成し、これをフォトリソグラフィ技術とエッチン
グによりコア形状、コイル形状等に加工し、更にこれら
と絶縁層とを積み重ねて磁気回路を形成することによ
り、構成されている。

【０００３】すなわち、まず、基板２上に磁性膜を形成
し、これにフォトリソグラフィとエッチング処理を施し
て主磁極４を形成する。このように主磁極４を形成した
ら、この上に更に磁性膜を形成し、これにフォトリソグ
ラフィとエッチング処理を施して下コア６を形成する。
更に、全体に渡って絶縁層８を形成して、フォトリソグ
ラフィとエッチング処理により不必要な部分を取り除
く。そして、この絶縁層８上に導体層を形成すると共
に、これにフォトリソグラフィとエッチング処理を施し
てコイル形状に加工してコイル１０を形成する。更に、
このコイル１０上に絶縁層１２を形成すると共に、これ
より不必要な部分をフォトリソグラフィとエッチング処
理により取り除く。そして、この絶縁層１２上に全体に
渡って磁性層を形成し、これにフォトリソグラフィとエ
ッチングにより上コア１４を形成して、その先端部を補
助磁極２０とする。そして、上記コイル１０上の絶縁層
１２に図示しないスルーホールを形成し、これにリード
線１６を配置する。更に、全体に渡って適当な保護層１
８を形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
形成方法にあっては、図１１からも判明するように、コ
ア６、１４やコイル１０の形状をエッチング等により加
工し、これらを順次積み重ねるようにしているので、表
面に段差Ｓが生じ、そして、この段差は層が増加するご
とに大きくなる傾向にある。通常は、各コア６、１４は
５μｍ前後、コイル１０は３μｍ前後の厚みに形成さ
れ、そして、コイル巻数を多くする必要からコイルを多
層化するようになっている。このため、上コア１４の形
成直前にあっては段差Ｓが１０μｍ以上もの高さになっ
てしまう。通常、コア用の磁性層は、スパッタ蒸着、蒸
着、メッキ等により形成するが、このような磁性膜形成
方法にあっては段差Ｓの部分での磁気特性が非常に劣化
し、このため段差Ｓの大きな上に形成される上コア１４
の磁気特性がかなり劣化してしまうという問題点があっ
た。

【０００５】また、微細な加工するためのフォトリソグ
ラフィ技術、エッチング加工は、加工面が平坦な状態で
は、最近にあっては１μｍ以下のパターン加工も可能で
あるが、上述のように加工面に段差がある場合には、フ
ォトリソグラフィの解像度が極端に落ち、段差の大きさ
程度まで解像度が劣化する。例えば、５〜１０μｍもの
段差が発生する薄膜ヘッドではコイル１０の幅の最小線
幅は５〜１０μｍであり、コイルのピッチも１０μｍ程
度が限界である。そして、コイル一層では１０〜２０タ
ーン程度巻くために上述のようにコイルピッチが１０μ
ｍであるとするとコアの長さは１００〜２００μｍと長
くなり、しかもコアの厚みが数μｍと薄いために、全体
としてコアの磁気抵抗が高くなってしまい、磁気ヘッド
としての性能が更に悪くなってしまう。しかも、補助磁
極としては上コア１６だけで構成されているために、記
録媒体に対する補助磁極の露出面積が小さく、この点か
らしても磁気ヘッドとしての性能を劣化させていた。

【０００６】また、磁気ヘッドの先端の形状は、図１２
にも示すように上コア１４よりなる補助磁極２０と主磁
極４とが対向するために擬似ギャップによる周波数特性
のうねりや位相のズレを起こし、良好な性能を得ること
ができなかった。このように、従来の薄膜ヘッドの形成
方法にあっては、コアの磁気特性が悪く、磁気ヘッドと
しての性能も悪く、しかも高密度な磁気記録に対応した
磁気ヘッドを形成することは困難であった。本発明は、
以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく
創案されたものである。本発明の目的は、コアの磁気特
性を上げて性能を良好にし、しかも高密度化に対応でき
る垂直磁気記録用薄膜ヘッドを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、下コア、上コア及びこれらの上コア及
び下コアを接続すると共に巻回されたコイルを備えた中
間コアとを有する３層構造よりなる垂直磁気記録用薄膜
ヘッドにおいて、前記下コア、上コア及び中間コアを絶
縁層中に設けた磁性体により形成し、前記各コアの接続
面及び各層の前記絶縁層を含む表面を略平坦に形成し、
前記各コアのいずれかの層の表面に磁気の記録または再
生用の主磁極を形成し、前記各コアの少なくとも１つを
補助磁極として構成したものである。

【０００８】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、上下コ
アは絶縁層に埋め込まれて表層が平坦化され、この上下
コアとこれらの間に挟まれる中間コアとにより磁気回路
を構成する。そして、上記各コアのいずれかの層の表面
に主磁極を形成すると共に、各コアの少なくとも１つを
補助磁極とする。これにより、コアは常に平坦な面に形
成されるので、上の層でも高精度なフォトリソグラフィ
及びエッチング加工ができる。従って、段差の生じてい
ない平坦な面上に磁性膜を形成できることから、磁気特
性の良好なコアを形成できる。そして、段差がないため
に厚いコアのエッチング加工も可能となり、コア自体を
厚くすることによりコアの磁気抵抗を下げ、しかも記録
媒体に対する補助磁極の面積も大きくすることができ
る。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明に係る垂直磁気記録用薄膜ヘ
ッドの一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は
本発明に係る垂直磁気記録用薄膜ヘッドを示す斜視図、
図２は図１中のＡ−Ａ線矢視図、図３及び図４は垂直磁
気記録用薄膜ヘッドを形成するときに用いる表面平坦化
処理を説明するための説明図である。図示するようにこ
の垂直磁気記録用薄膜ヘッド２２の下層には磁性体によ
り所定の厚さで所定の長さに形成された下コア２４を有
しており、この下コア２４上には磁性体よりなる主磁極
２６が形成されている。この主磁極２６の先端部は、上
記下コア２４の先端部よりも所定の長さだけ僅かに延出
させて設けられている。

【００１０】そして、上記下コア２４の後端部からは、
起立させて磁性体よりなる中間コア２８が中間層に設け
られている。そして、この中間層の上部の上層には、一
端を上記中間コア２８に接続させて同じく磁性体よりな
る上コア３０が形成されている。従って、上記下コア２
４と上コア３０とは上記中間コア２８を介して磁気的に
接続されている。そして、上記上コア３０は、上記下コ
ア２４を水平方向から挟み込むように二股状に分岐され
ていると共に、この上コア３０の先端部は下方に屈曲さ
れて中間層及び下層に伸び、この屈曲部は補助磁極３２
として構成されている。そして、この補助磁極３２の先
端と上記主磁極２６との先端は、垂直面内において一致
されている。また、中間層には、上記中間コア２８の周
りに銅等の導体よりなるコイル３４が水平方向に複数回
巻回させて設けられており、このコイル３４の基端部か
らはリード線３６が引き出されており、このリード線３
６と上記コイル３４と同じ平面上に位置する他のリード
線３８との間で信号を取出し、或いは供給し得るように
構成されている。そして、上記上下コア２４、３０、中
間コア２８及びコイル３４の相互間にはＳｉＯ₂ 等の絶
縁材よりなる絶縁層４０、４２、４４が形成されてい
る。

【００１１】以上のような構造における各コアの形成方
法を図３に基づいて説明する。まず、図３（Ａ）に示す
ように基板２上或いはコアが形成されて平坦化された下
層または中間層の面上に、スパッタ蒸着等により、例え
ばパーマロイよりなる軟磁性体薄膜４０を１〜１０μｍ
の厚みで堆積形成する。次に、図３（Ｂ）に示すように
上記磁性体膜４０にフォトリソグラフィやエッチングを
施すことにより対応するコア形状に加工し、コア２４、
２８、３０を形成する。次に、図３（Ｃ）に示すように
上記コア２４、２８、３０が形成されたらコア表面を含
む全面に渡って、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 等よ
りなる絶縁膜４２、４４、４６を上記コアの厚みよりも
厚く堆積して絶縁層を形成する。その後、図３（Ｄ）に
示すように全体の表面を機械的に研磨することにより、
全体の表面を平坦化し、これにより対応するコアを形成
する。このコアの形成方法は、下コア２４、中間コア２
８及び上コア３０のいずれを形成する場合にも適用する
ことができる。

【００１２】また、図３に示すコアの形成方法に代えて
図４に示す方法を採用してもよい。まず、図４（Ａ）に
示すように基板２上或いはコアが形成されて平坦化され
た下層または中間層の面上に、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 等の絶縁膜４２を４〜１０μｍの厚みで堆積形
成する。次いで、図４（Ｂ）に示すようにこの絶縁膜４
２にフォトリソグラフィやエッチング処理を施すことに
よりコア形状のコア溝４８を形成する。次いで、図４
（Ｃ）に示すように、表面全体に渡ってパーマロイ等の
軟磁性体薄膜４０を形成して上記コア溝４８内を完全に
埋める。その後、図４（Ｄ）に示すように表面全体を機
械的に研磨することにより、この表面を平坦化し、コア
２４、２８、３０及び絶縁層４２、４４、４６を形成す
る。

【００１３】このような方法により、各コア２４、２
８、３０を形成することにより、常に平坦な面上に更に
上の層を形成することが可能となる。また、中間層の中
間コア２８の周囲にはこれを巻回してコイル３４が埋設
されるが、これは図５に示す成形方法により形成され
る。すなわち、まず、図５（Ａ）に示すように中間コア
２８の埋め込まれた絶縁層４４に、フォトリソグラフィ
やエッチングによりコイル形状のコイル溝５０を形成す
る。次に、図５（Ｂ）に示すように銅等の導体を全表面
に堆積することにより導体膜５２を形成し、上記コイル
溝５０を完全に埋める。その後、図５（Ｃ）に示すよう
に、絶縁層４４上及びコイル溝上の余分な導体膜５２
を、例えば機械的な研磨により除去して表面全体を平坦
化し、これによりコイル３４を形成する。このコイルを
形成する中間層は、同じ工程を繰り返すことにより多層
化することができ、これにより巻数が増え、記録媒体に
対向する補助磁極の対向面積も増やすことができ、更に
感度の高い薄膜ヘッドを形成することが可能となる。

【００１４】次に、図３乃至図５に示す方法を用いて図
１及び図２に示すような構造の薄膜ヘッドを形成する方
法を図６乃至図１０に基づいて説明する。尚、この方法
では、コイルを一層とし、コアは図３に示すように絶縁
層を後から形成して平坦化する方法により形成する。ま
ず、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように基板２の表
面に、パーマロイ、センダスト、アモルファス磁性体、
窒化Ｆｅ等よりなる磁性体を１〜１０μｍの厚みで堆積
形成し、この磁性層をコア形状にエッチング加工し、そ
の後、コアの厚み以上にＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂
等よりなる絶縁膜を形成する。そして、この表面全体
を機械的に研磨することにより平坦面とし、下コア２４
を形成する。この際、下コア２４の先端部の両側に、補
助磁極の下層３２Ａも一緒に形成しておく。

【００１５】次に、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すよ
うに、パーマロイ、センダスト、アモルファス磁性体、
窒化Ｆｅ等の磁性体を全面に渡って０．１〜１μｍの厚
みで堆積形成し、その後、この磁性体にフォトリソグラ
フィ、エッチング処理を施して主磁極形状に加工し、上
記下コア２４上に主磁極２６を形成する。次いで、図８
（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、上記下コア２４を
形成したと同様な方法を用いて、中間コア２８、補助磁
極３２の中間層３２Ｂを形成する。その後、図９（Ａ）
及び図９（Ｂ）に示すように、図５に示した方法を用い
て中間層の絶縁層４４にコイル状のコイル溝を形成する
と共に、この溝内に銅のような導体を埋め込んで表面全
体を平坦化し、中間コア２８の周囲に巻回されたコイル
３４を形成する。

【００１６】次いで、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に
示すように前記した下コア２４を形成したと同様な方法
を用いて上コア３０を形成すると共に、上層の絶縁層４
６を貫通して中間層に位置する上記コイル３４の基端部
に伸びるスルーホール５６をエッチングにより形成し、
これにリード線３６を接続する。その後、全面に適当な
保護層を形成すると共に、所定の加工を施すことにより
薄膜ヘッドに仕上げる。

【００１７】次に、以上のように構成された薄膜ヘッド
の作用について説明する。まず、記録媒体（図示せず）
に対する記録、再生に関しては、この薄膜ヘッドの先端
部に位置される記録媒体、主磁極、下コア２４、中間コ
ア２８及び上コア３０の順に形成される閉ループにより
磁気回路が形成され、磁気信号は中間コア２４に巻回さ
れているコイル３４を介して記録或いは再生されること
になる。従来の薄膜ヘッドにあっては、コイル形状によ
り積層面に大きな段差が発生し、このため、精度の高い
リソグラフィやエッチングが困難となって数μｍ幅のよ
うな狭いピッチのコイルを形成するのが難しく、また、
厚いコアを形成することも難しかった。更に、段差の上
に形成する磁性膜は磁気特性が悪く、しかも磁気ヘッド
としての性能も悪かった。その上、補助磁極の記録媒体
と対向する対向面積は小さくて効率を下げているため
に、感度も悪かった。

【００１８】これに対して、本実施例にあっては、上コ
ア３０、下コア２４及びこれらを磁気的に接続する中間
コア２８の少なくとも３つの層により磁気回路を形成し
て中間コア２８と同じ層にコイル３４を形成して薄膜ヘ
ッドを構成し、そして、それぞれのコア２４、２８、３
０、コイル３４は絶縁層４２、４４、４６中に形成され
て、各層の表面は平坦化研磨により平坦化され、次の層
を堆積形成するときは常に平面であるようになされてい
る。このため、高精度なフォトリソグラフィ、エッチン
グが可能となり、ピッチの細かなコイル３４を形成で
き、小さな磁気回路で多くのコイルの巻数を得ることが
可能となる。更には、磁性層は、常に平坦な面上に形成
されることになるため、従来生じていた段差が生ずるこ
とがなく、このため、磁気特性の劣化が生ずることがな
く、効率の良好な薄膜ヘッドを形成することが可能とな
る。

【００１９】また、上コア３０の先端部に位置する補助
磁極３２は下層、中間層、上層の全ての層に渡って形成
することができ、従って、これが記録媒体と対向する面
積を大きくすることができるので、記録再生効率も大幅
に向上させることが可能となる。更に、上記補助磁極３
２は、主磁極２６の両側に位置されているので、擬似ギ
ャップによる周波数特性の劣化、位相ズレ等がなくな
り、高性能の垂直磁気記録用薄膜ヘッドを提供すること
が可能となる。尚、磁性体の材料、導体の材料は上記実
施例に上げられた材料に限定されず、他の材料を用いて
もよい。また、各層の平坦化処理は機械的研磨に限定さ
れず、他の方法、例えば化学的処理、物理的処理により
平坦化してもよいのは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような優れた作用効果を発揮することができる。高精
度なフォトリソグラフィやエッチングが可能となり、ピ
ッチの細かなコイルを多数形成することができる。ま
た、磁性膜等に段差が生ずることを防止することができ
るので、磁気特性の劣化が少なく、上記した理由と相俟
って再生記録効率の良い薄膜ヘッドを提供することがで
きる。更に、補助磁極を広くして記録媒体と対向する面
を大きくした場合には、再生記録効率を一層向上させる
ことができる。また、補助磁極を主磁極の両側に位置さ
せた場合には、擬似ギャップの発生も抑制でき、周波数
特性の劣化、位相ズレ等を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る垂直磁気記録用薄膜ヘッドを示す
斜視図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図３】薄膜ヘッドを形成するときに用いる表面平坦化
処理を説明するための説明図である。

【図４】薄膜ヘッドを形成するときに用いる表面平坦化
処理を説明するための説明図である。

【図５】コイルを形成する方法を説明するための説明図
である。

【図６】薄膜ヘッドを形成する工程図である。

【図７】薄膜ヘッドを形成する工程図である。

【図８】薄膜ヘッドを形成する工程図である。

【図９】薄膜ヘッドを形成する工程図である。

【図１０】薄膜ヘッドを形成する工程図である。

【図１１】従来の垂直磁気記録用薄膜ヘッドを説明する
ための構成図である。

【図１２】図１１に示す薄膜ヘッドの主磁極と補助磁極
との関係を示す図である。

【符号の説明】

２…基板、４，２６…主磁極、６，２４…下コア、８，
１２，４２，４４，４６…絶縁層、１０，３４…コイ
ル、１４，３０…上コア、２０，３２…補助磁極、１
６，３６，３８…リード線、２２…垂直磁気記録用薄膜
ヘッド、Ｓ…段差。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下コア、上コア及びこれらの上コア及び
   下コアを接続すると共に巻回されたコイルを備えた中間
   コアとを有する３層構造よりなる垂直磁気記録用薄膜ヘ
   ッドにおいて、前記下コア、上コア及び中間コアを絶縁
   層中に設けた磁性体により形成し、前記各コアの接続面
   及び各層の前記絶縁層を含む表面を略平坦に形成し、前
   記各コアのいずれかの層の表面に磁気の記録または再生
   用の主磁極を形成し、前記各コアの少なくとも１つを補
   助磁極として構成するようにしたことを特徴とする垂直
   磁気記録用薄膜ヘッド。