磁头及其制造方法.pdf

磁头及其制造方法。提供了一种高可靠性的磁头，其中防止了形成上磁极时的波动，并提高了记录密度。该磁头具有记录头，在该记录头中，彼此相对地形成下端部磁极和上端部磁极，其间具有写入间隙，并且在下磁极的后部设置有线圈。下端部磁极通过将设置有该线圈的后部上的表面形成为斜面而具有顶角部分，并且在下端部磁极的后部形成有覆盖该线圈的绝缘层。

权利要求书
1、  一种磁头，其包括记录头，在该记录头中，彼此相对地形成下端部磁极和上端部磁极，其间具有写入间隙，并且在下磁极的后部设置有线圈，
其中通过在设置有所述线圈的后部将侧面形成为斜面，来在所述下端部磁极上设置顶角部分，并且
在所述下端部磁极的后部设置有覆盖所述线圈的绝缘层。

2、  根据权利要求1所述的磁头，其中
所述下端部磁极的上表面和所述绝缘层的上表面被形成为齐平的平面，并且
在写入间隙层的另一侧设置被形成为平面的上磁极。

3、  根据权利要求2所述的磁头，其中
通过在所述下端部磁极的上表面和所述绝缘层的上表面上进行抛光工艺，使这两个上表面齐平。

4、  一种制造磁头的方法，该磁头包括记录头，在该记录头中，彼此相对地形成下端部磁极和上端部磁极，其间具有写入间隙，并且在下磁极的后部设置有线圈，所述方法包括以下步骤：
在所述下磁极的暴露表面上溅射用于形成所述下端部磁极的磁性材料，以使其上设置有线圈的后部为斜面；
覆盖绝缘材料，以使得所述线圈的上表面与形成在所述下磁极的暴露表面上的磁性材料形成连续表面；以及
将所述磁性材料的上表面抛光为平面，以部分暴露出所述磁性材料，并对覆盖所述线圈的绝缘材料的上表面进行抛光，使其与所述磁性材料的平面齐平，以形成下端部磁极并形成覆盖所述线圈的绝缘层，其中在所述下端部磁极的设置有所述线圈的后部，形成有顶角部分。

5、  根据权利要求4所述的制造磁头的方法，
在形成所述下端部磁极和所述绝缘层以后，所述方法进一步包括以下步骤：
形成写入间隙层；
使用抗蚀剂覆盖所述写入间隙层的上表面，并且根据上磁极的图案对所述抗蚀剂进行曝光和显影，以形成抗蚀剂图案；以及
通过电镀构成磁性材料来形成所述上磁极和所述上端部磁极。

6、  根据权利要求4所述的制造磁头的方法，其中将所述磁性材料溅射为所述下端部磁极的所述步骤包括以下步骤：
在所述基板上形成抗蚀剂，以覆盖其上设置有所述线圈而暴露出所述下磁极的一侧，并且在所述下磁极的设置有所述线圈的一侧的侧面上形成檐状突出部分；
在所述抗蚀剂的暴露部分和所述下磁极的暴露表面上溅射磁性材料；以及
通过剥离处理来去除所述抗蚀剂以及粘附在所述抗蚀剂上的磁性材料，从而仅在所述下磁极上留有所述磁性材料。

7、  根据权利要求4所述的制造磁头的方法，其中
将CMP工艺执行为下述步骤：将所述磁性材料的上表面抛光为平面，以部分地暴露出所述磁性材料，以及对所述绝缘层的上表面进行抛光，使其与所述磁性材料的平面齐平。

说明书磁头及其制造方法
技术领域
本发明涉及磁头及其制造方法，具体地，涉及一种以磁头中的记录头的构造为特征的磁头及其制造方法。
背景技术
图8A表示构成磁头的记录头的剖面结构。如下构成该记录头：在写入间隙10的两侧设置下磁极20和上磁极30，并且设置一线圈，记录电流通过该线圈在下磁极20和上磁极30之间流动。在图8A中，线A表示磁头滑块的悬浮表面，在该悬浮表面上的写入间隙10的两侧上暴露出下端部磁极20a和上端部磁极30a。
图8B表示从该悬浮表面侧观察到的下端部磁极20a和上端部磁极30a。下端部磁极20a和上端部磁极30a被形成得很薄，以集中磁场，并使得能够在介质上进行高密度记录。
然而，如图8A所示，对于传统的磁头，上磁极30到上端部磁极30a的后部被形成为向上弯曲。将上磁极30的弯曲部分相对于上端部磁极30a上升的角度表示为顶角(θ)。该顶角影响记录头的记录特性，并且已经提出通过控制该顶角来形成上磁极30的方法(例如，参见专利文献1至3)。
专利文献1
日本特开专利公报No.2000-182216
专利文献2
日本特开专利公报No.2001-76320
专利文献3
日本特开专利公报No.2002-197617
根据这种制造记录头的方法，在下磁极20的前端面上以稍微突起的形状形成下端部磁极20a后，在下端部磁极20a的表面上溅射SiO2，以形成写入间隙10。接下来，使用绝缘材料在下端部磁极20a后部上的SiO2层上，以稍微隆起的形状形成凸起部分24，并且通过电镀在这些部分上形成上磁极30。
如图8B所示，上磁极30的前端被形成为非常窄的上端部磁极30a。如图9A所示，当通过电镀形成上磁极30时，对抗蚀剂40进行曝光和显影，以使得其中要形成上前端部磁极30a的端面为窄的凹沟道的形式，并且通过电镀形成上端部磁极30a，以使其构成在该凹沟道内部。应该注意，使用诸如NiFe的磁性材料来作为上磁极。
然而，实际上，如图9B所示，当对抗蚀剂40进行曝光并显影，并且通过电镀来构成将成为上端部磁极30a的部分时，形成在抗蚀剂40中的凹沟道的中心部分会稍微凸起。由于其上形成有上磁极30的底部部分(base part)到上端部磁极30a的后部为曲面，所以当对抗蚀剂40进行曝光时，照射光在该底面(base surface)上以某个角度散射，以使得在对抗蚀剂40进行显影时，相对于所设计的形状会产生轻微的偏移。图8A表示用于曝光抗蚀剂40的光如何在凸起部分24的上表面散射。由于曲面和另一曲面在凸起部分24和下端部磁极20a的边界处是连续的，所以上磁极30的底面具有弯曲形状，这意味着用于曝光抗蚀剂40的照射光束以一种复杂的方式散射。
在传统的磁头中，下端部磁极20a和上端部磁极30a的延伸长度(即写入间隙的深度)相对较长，因此，当对抗蚀剂40进行曝光时，考虑到上端部磁极30a的形状精度，在该曲面部分上散射的光不会产生任何问题。然而，当写入间隙的深度较浅时，凸起部分24和下端部磁极20a的表面形状会对上端部磁极30a的形状精度产生影响，并由此导致磁极形状的波动。
发明内容
本项发明旨在解决上述问题，并且本发明的目的在于提供一种磁头和制造该磁头的方法，以改善记录特性，其中可以通过防止由于形成在上磁极中的曲面部分(其中设置有顶角的部分)的影响而导致上磁极形状的波动来改善记录特性和可靠性，并且能够以较高的精度来形成磁极。
为了实现所述目的，根据本发明的磁头包括记录头，其中下端部磁极和上端部磁极彼此面对，其间具有写入间隙，并且在下磁极的后部设置有线圈，其中通过在设置有该线圈的后部将侧面形成为斜面，来在下端部磁极上设置顶角部分(apex part)，并且在该下端部磁极的后侧设置有覆盖该线圈的绝缘层。
下端部磁极的上表面和绝缘层的上表面可以形成为齐平(flush)的平面，并且可以在写入间隙层的另一侧上设置被形成为平面的上磁极。
可以通过在下端部磁极的上表面和绝缘层地上表面上执行抛光工艺，来使它们的上表面齐平。
根据本发明的制造磁头的方法制造下述磁头，该磁头包括记录头，其中下端部磁极和上端部磁极被形成为彼此相对，其间具有写入间隙，并且在下磁极的后部设置有线圈，所述方法包括以下步骤：在下磁极的暴露表面上溅射用于形成下端部磁极的磁性材料，以使其上设置有线圈的后部成为斜面；覆盖绝缘材料，以使所述线圈的上表面和形成在下磁极的暴露表面上的磁性材料形成连续表面；以及将磁性材料的上表面抛光为平面，以部分暴露出所述磁性材料，并对覆盖所述线圈的绝缘材料的上表面进行抛光，使其与所述磁性材料的平面齐平，以形成下端部磁极并形成覆盖线圈的绝缘层，其中在该下端部磁极的设置有线圈的后部，形成有顶角部分。
在形成下端部磁极和绝缘层后，所述制造磁头的方法可以进一步包括：形成写入间隙层；使用抗蚀剂覆盖该写入间隙层的上表面，并且根据上磁极的图案对抗蚀剂进行曝光和显影，以形成抗蚀剂图案；通过电镀构成磁性材料来形成上磁极和上端部磁极。根据该制造方法，将下端部磁极的上表面和绝缘层的上表面形成为齐平的平面，以使得可以以极高的精度来形成构成上磁极的抗蚀剂图案，可以提高磁头的制造精度，并且可以获得质量方面没有波动的磁头。
在该制造磁头的方法中，将磁性材料溅射为下端部磁极的所述步骤可以包括以下步骤：在基板上形成抗蚀剂，以覆盖设置有线圈而暴露出下磁极的一侧，并且在设置有线圈的该侧上的下磁极的侧面上形成檐状突出部分；在抗蚀剂的暴露部分和下磁极的暴露表面上溅射磁性材料；以及通过剥离来去除抗蚀剂以及粘附在抗蚀剂上的磁性材料，从而仅在下磁极上留下磁性材料。
此外，可以将CMP工艺执行为以下步骤：将磁性材料的上表面抛光为平面，以部分地暴露出磁性材料，以及对绝缘层的上表面进行抛光，以使其与磁性材料的平面齐平。
根据本发明的磁头及制造磁头的方法，顶角部分设置在下端部磁极本身中，因此，可以以极高的精度来形成上磁极和上端部磁极，同时抑制波动。由此，可以进一步提高磁头的记录密度，并且可以提供具有更高可靠性的磁头。
附图说明
当参照附图阅读并理解了以下详细说明时，对于本领域的技术人员来说，本发明的前述和其他目的以及优点将变得明了。
在附图中：
图1是表示根据本发明的磁头的结构的剖视图；
图2表示该磁头的制造工艺的剖视图；
图3表示该磁头的制造工艺的剖视图；
图4表示该磁头的制造工艺的剖视图；
图5表示该磁头的制造工艺的剖视图；
图6表示该磁头的制造工艺的剖视图；
图7表示该磁头的制造工艺的剖视图；
图8A和8B表示传统磁头的构造的剖视图和端面视图；以及
图9A和9B是用于说明形成上端部磁极的方法的视图。
具体实施方式
下面将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。
图1是表示根据本发明的磁头的实施例的结构的剖视图。
本实施例的磁头的结构的特征如下。形成在与上端部磁极50a相对的下磁极20的端部处的下端部磁极20a的表面被形成为与绝缘层26的表面齐平，该绝缘层26形成在位于下磁极20后面的线圈22的上层上，下磁极20与上磁极50相对。另外，在下端部磁极20a的后部形成顶角部分20b，该顶角部分20b与上磁极50的平面成角度θ。
通过将下端部磁极20a的上表面形成为与形成在线圈22的上层上的绝缘层26的上表面齐平，将写入间隙层11形成为平面，同时还将形成在写入间隙层11上的上磁极50形成为平面。
在传统的磁头中，如图8A所示，上磁极30被形成为曲面形状，从而从上端部磁极30a的后部以顶角θ上升。另一方面，在根据本实施例的磁头中，上磁极50被完全形成为穿过从上端部磁极50a开始的上磁极50的整个区域的平面。
在下端部磁极20a的后部形成顶角部分20b，以使下端部磁极20a后部的侧面(即，设置有线圈22的一侧)形成斜面，同时使形成在下端部磁极20a的侧面上的该斜面以角度θ与上磁极50的平面方向交叉。
由于顶角部分20b形成在下端部磁极20a本身中，同时下端部磁极20a的后表面是斜面，所以可以仅通过将上磁极50形成为平面形状，来实现在记录头端部集中磁通量的相同效果，从而使得能够通过将传统磁头中的上磁极30形成为以顶角θ上升的曲面形状，来实现高密度的记录。
应该注意，在根据本实施例的磁头中，线圈22形成有双层结构，并且设置在下磁极20的后面。通过由氧化铝制成的绝缘层23使线圈22的两层之间的空间电绝缘，并且通过抗蚀剂使线圈22中的相邻绕组电绝缘。
在下磁极20的下层上形成上屏蔽层29b和下屏蔽层29a，并且其间夹有元件形成层，该元件形成层中形成有MR元件28。
图2到7表示制造如图1所示的磁头的方法。下面将描述制造上述磁头的方法。
图2表示下述状态：在由Al2O3-TiC构成的基板上形成有包括磁性层的下屏蔽层29a，通过淀积工艺形成了MR头28，然后形成了下磁极20和线圈22。下磁极20由诸如NiFe的磁性材料构成，并且通过以下步骤来形成：在基板上形成抗蚀剂图案，然后进行电镀来将下磁极20形成为预定厚度。如下形成线圈22：使用由氧化铝制成的绝缘层对这些层之间的空间进行电绝缘，根据线圈图案对抗蚀剂进行构图，并通过电镀铜来形成导电部分。
图3表示以下状态：为了在下磁极20的表面上(沿厚度方向)形成下端部磁极20a，使用抗蚀剂60覆盖基板的表面，并且对抗蚀剂60进行曝光和显影，以暴露出下磁极20的表面。应该注意，如图3所示，当对抗蚀剂60进行曝光和显影时，设置有线圈22的一侧是被覆盖的，而下磁极20是暴露的，并且在抗蚀剂60的侧面上形成有突出部分60a，该突出部分60a位于下磁极20的后部(即设置有线圈的一侧)。设置该突出部分60a，以使得当通过溅射来形成下端部磁极20a时，下端部磁极20a的背面成为斜面。该突出部分60a被形成为下述形状：在抗蚀剂60与下磁极20之间的接触位置处，抗蚀剂60朝向后部凹进。换句话说，将该突出部分60a形成为以檐状形状突出。可以在执行曝光和显影时，使用形成有檐状形状的抗蚀材料来形成突出部分60a。
图4表示下述状态：在通过在其上形成有下磁极20等的基板的表面上进行构图而形成抗蚀剂60后，将用于形成下端部磁极20a的磁性材料70(例如NiFe)溅射到该基板的表面上。粘附磁性材料70，以使其积聚在抗蚀剂60的上表面和侧面以及下磁极20的暴露表面上。
通过在抗蚀剂60的侧面上形成突出部分60a，积聚在下磁极20的暴露表面上的磁性材料70的积聚厚度在下磁极20的后部较薄，而在悬浮表面侧变得较厚。由此，磁性材料70积聚在下磁极20的暴露表面上，并且在其后部具有逐渐倾斜的表面。
通过在下磁极20上溅射磁性材料70之后去除抗蚀剂60，同时去除抗蚀剂60和覆盖抗蚀剂60的外表面的磁性材料70，并且磁性材料70仅粘附在下磁极20的暴露表面上(剥离工艺)。
图5表示下述状态：在剥离工艺之后，磁性材料70的表面覆盖有抗蚀剂61，并且在基板的表面上溅射氧化铝，以形成氧化铝层72。对氧化铝层72的覆盖厚度进行设置，以使线圈22的上表面和已构成的磁性材料70的表面形成连续表面。
图6表示下述状态：对其上形成有氧化铝层72的基板的表面进一步执行CMP(化学机械抛光)工艺，以部分暴露出磁性材料70的上表面，并且将覆盖线圈22的氧化铝层72的上表面抛光为平面。
通过抛光部分暴露出磁性材料70的上表面，形成下端部磁极20a，以使得下磁极20的上表面为平面，而下磁极20后部的侧面(其上形成有线圈22的一侧)为斜面。由于形成磁性材料70以使得其后部形成逐渐倾斜的表面，所以通过CMP工艺控制剩余的磁性材料70的厚度，可以控制下端部磁极20a的倾角(顶角θ)。
根据该CMP工艺，同时对磁性材料70和氧化铝层72进行抛光，以将通过对磁性材料70进行抛光而形成的下端部磁极20a的上表面(暴露表面)形成为平面，该平面与通过对氧化铝层72进行抛光而形成的绝缘层26的上表面完全齐平。
应该注意，绝缘层26的厚度被设定为3000埃或者更大，顶角θ被设定为大约20度到45度的范围。
尽管在本实施例中是使用氧化铝来形成绝缘层26，但是也可以使用另一绝缘材料，例如二氧化硅而不是氧化铝。此外，在对磁性材料70和氧化铝层72进行抛光时，可以使用除了CMP工艺以外的抛光工艺。
图7表示下述状态：在下端部磁极20a的表面以及被形成为平面的绝缘层26的表面上溅射SiO2作为写入间隙层11之后，通过进行电镀形成了上磁极50。这里，可以使用除了SiO2以外的绝缘材料作为写入间隙层11。
如上所述，当形成上磁极50时，将抗蚀剂62附着在基板表面上，并且对抗蚀剂62进行曝光和显影，以在上磁极50的前端形成窄宽度的凹沟道。然后在该凹沟道内部电镀磁性材料(例如NiFe)，以构造并形成上磁极50。如图9所示，在制造磁头的传统方法中，由于其上附着并形成有抗蚀剂40的下表面是曲面，所以存在下述问题：形成在抗蚀剂40中的凹沟道的形状与预定形状存在偏差，但是通过根据本实施例的制造方法，作为抗蚀剂62的基础的下端部磁极20a和绝缘层26的上表面被形成为完整的平面，以使得对抗蚀剂62进行曝光时，可以避免照射光以某一角度被基层散射，所以可以以很高的精度在抗蚀剂62中形成凹沟道。
这样，根据制造本实施例的磁头的方法，与传统的磁头相比，可以以很高的精度在上磁极50中形成上端部磁极50a，并且可以具有完全抑制了波动的形状。根据制造本实施例的磁头的方法，与制造磁头的传统方法相比，写入中心宽度的实际波动可以从大约0.030μm减小到大约0.015μm，并且制造合格率可以提高大约10％。
通过根据本实施例的磁头，可以高精度地形成上端部磁极50a的端面。下端部磁极20a的上表面被形成为平面，并且平坦部分的厚度被形成为均匀厚度，由此，即使写入间隙的深度很浅，在上端部磁极50a和下端部磁极20a的形成过程中也不会出现波动。这使得本发明具有下述优点：即使在写入间隙的深度很浅时，磁头的形成精度也不会下降。
这样，根据本发明的磁头及制造该磁头的方法，可以容易地获得能够以较高密度进行记录并且可靠性高的磁头。