DE69831999T2

DE69831999T2 - Magnetkopf und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69831999T2
Application number: DE69831999T
Authority: DE
Inventors: Takao Kawasaki-shi Kanagawa Koshikawa; Atsuhiko Kawasaki-shi Kanagawa Nagai
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Toshiba Storage Device Corp
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: US5966277A; CN1197977A; DE69831999D1; JPH117608A; EP0874355A3; EP0874355B1; KR100287612B1; CN1152368C; KR19980079618A; EP0874355A2; US6199267B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen Magnetkopf und ein Verfahren für dessen Herstellung. Im besonderen betrifft diese Erfindung einen Magnetkopf zur Verwendung in einem Magnetplattenlaufwerk oder einem Magnetbandlaufwerk und ein Verfahren für dessen Herstellung.
2. Gebiet der Erfindung
Das Magnetplattenlaufwerk oder das Magnetbandlaufwerk ist hinsichtlich der Spurdichte infolge der Erhöhung der Aufzeichnungsdichte der Vorrichtung beträchtlich verbessert worden und benötigt deshalb einen Magnetkopf, der eine schmale Kernbreite aufweist und nur unter einer geringen Aufzeichnungsunverständlichkeit leidet. Besonders wenn der MR-Kopf (der magnetoresistive Kopf) zu verwenden ist, der auf zunehmende Akzeptanz gestoßen ist, wird es bevorzugt, da ja die gemeinsame Nutzung einer magnetischen Schicht mit großer Breite, die dazu bestimmt ist, einen magnetischen Schirm für den MR-Kopf als einen der zwei Aufzeichnungsmagnetpole zu bilden, die über eine Aufzeichnungsschreibspaltschicht hinweg einander gegenüberliegen, beliebt ist und wahrscheinlich auch die Aufzeichnungsunverständlichkeit verschlimmert, einen Magnetkopf einzusetzen, der nur unter einer geringen Aufzeichnungsunverständlichkeit leidet und sich einer perfekten Spurabseits-Charakteristik erfreut.
Es ist bekannt, daß die Egalisierung der oberen und unteren Aufzeichnungsmagnetpole in der Breite bei der Realisierung von solch einem Magnetkopf effektiv ist, der eine schmale Kernbreite aufweist und nur unter einer geringen Aufzeichnungsunverständlichkeit leidet, wie oben erwähnt.
Verschiedene Verfahren sind für die Herstellung von Magnetköpfen mit dieser Beschreibung vorgeschlagen worden.
Ein Beispiel für das Trimmen eines Magnetpols von der Seite der Luftlageroberfläche (air bearing surface: ABS), d. h., von der Fläche aus, die einem magnetischen Medium gegenüberliegt, mit einem fokussierten Ionenstrahl (focused ion beam: FIB) wird angeführt. Der Magnetkopf, der zum Beispiel in JP-A-03-296,907 offenbart ist, soll ein Magnetkopf mit perfekter Spurabseits-Charakteristik sein, die erhalten wird, indem die oberen und unteren Magnetpole mit dem FIB von der Seite der Luftlageroberfläche (ABS) des Magnetkopfes aus getrimmt werden.
Speziell wird nach dem Bilden eines Gleiters 101, der eine Schienenfläche (Luftlageroberfläche (ABS)) 102 besitzt, wie in 1A gezeigt, der laterale Teil eines oberen Magnetpols 104 eines Magnetkopfes 103, der auf dem Gleiter 101 gebildet ist, durch Belichtung mit einem fokussierten Ionenstrahl getrimmt, und dabei wird gleichzeitig der Teil der oberen Schicht eines unteren Magnetpols 105 getrimmt, um den unteren Magnetpol 105 und die obere Elektrode 104 in der Breite zu egalisieren, wie in 1B und 1C gezeigt.
Neben diesem Verfahren ist das Verfahren bekannt gewesen, welches das Bilden des oberen Magnetpols und das anschließende Trimmen des unteren Magnetpols zum Beispiel durch Ionenstrahlätzen, wobei der obere Magnetpol selbst als Ätzmaske dient, im Verlaufe eines Wafer-Prozesses umfaßt. Da dieses Verfahren das Einstellen der Breite des oberen Magnetpols durch das Trimmen vermeidet, hängt die Genauigkeit der Breite des oberen Magnetpols von der Genauigkeit eines Plattierungsmusters ab, das zur Bildung des oberen Magnetpols zu verwenden ist.
Das Verfahren, welches das Trimmen des oberen Magnetpols 104 und des unteren Magnetpols 105 bewirkt, wie in 1A – 1C gezeigt, bringt jedoch die folgenden Probleme mit sich.
Erstens werden, da die Belichtung mit dem fokussierten Ionenstrahl erfolgt, nachdem ein gegebener Wafer in Blöcke geschnitten worden ist und die Schienenfläche 102 auf solch einem Block gebildet worden ist, der Umgang mit dem Substrat und die Positionierung des fokussierten Ionenstrahls kompliziert. Ferner ist dieses Verfahren hinsichtlich der Zuverlässigkeit äußerst problematisch, da sich in Absenkungen 106, die in der Schienenfläche 102 gebildet wurden, wie in 1C gezeigt, schnell Staub und Schmierstoff sammelt, wenn die Schienenfläche 102 die Fläche des Aufzeichnungsmediums in dem Kontaktstart- und -stopp-(CSS)-Bereich kontaktiert.
JP-A-03-296,907 (KOKAI) lehrt das Bewältigen dieses Problems durch Füllen der Absenkungen mit einem nichtmagnetischen Material. Die Arbeit des Füllens der Absenkungen selbst ist sehr schwierig, da das Substrat, auf dem die Schienenfläche hergestellt ist, kein Wafer mehr ist, sondern ein kleiner Block.
Ferner bilden die Ränder der Absenkungen, die durch den fokussierten Ionenstrahl gebildet werden, leicht R's mit einer Größe von etwa 0,1 – 0,2 μm. Diese Größe der R's darf nicht ignoriert werden, wenn die Kernbreite nahezu 1 μm erreicht.
Da der FIB die Schienenfläche 102 bei deren Herstellung elektrisch lädt, wird es darüber hinaus, falls diese Fläche nicht komplett einer Behandlung zur elektrischen Neutralisierung unterzogen wird, unvermeidlich zu einem Bruch des MR-Elementes kommen, das gegenüber statischer Elektrizität anfällig ist.
Das Verfahren, das darin besteht, dieses Problem zu bewältigen, indem die magnetische Schirmschicht im Verlaufe des Wafer-Prozesses dem Ionenstrahlätzen mit dem oberen Magnetpol als Ätzmaske ausgesetzt wird, ist bekannt gewesen. Obwohl dieses Verfahren den einfachen Umgang mit dem Substrat gestattet, das die Einheitsgröße eines Wafers hat, ist es dennoch im Nachteil, weil unvermeidlich Teile außer dem Magnetpol geätzt werden, der wieder abgeschiedene Film des geätzten Teils an der lateralen Fläche des Magnetpols klebenbleibt und es schwierig wird, die Genauigkeit der Kernbreite zu verbessern.
US-A-5 438 747, die zur Abgrenzung von Anspruch 1 verwendet wird, offenbart einen Prozeß zum Herstellen eines Magnetkopfes, der das Trimmen bei einem Schreibpol enthält. Gemäß dieser Veröffentlichung trifft auf die Konstruktion ein Ionenstrahl, wodurch die obere Polspitze selbst als Maske bei dem Prozeß des Trimmens verwendet wird. Der Ionenstrahl wird nicht fokussiert.
IBM TDB, Bd. 24, Nr. 3, 3.8.81, Seite 1470, Gardner et al. "Manufacture of thin film magnetic head" offenbart ein Trimmverfahren unter Einsatz des Ionenstrahlätzens, bei dem abgesenkte Teile gebildet werden. Eine Ätzmaske wird speziell gemustert, und abgesenkte Teile werden in einer unteren Seite einer Seitenfläche der Polspitze unter Verwendung der Ätzmaske während des Ionenstrahlätzens gebildet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung hat die Aufgabe, einen Magnetkopf vorzusehen, der das Bilden einer Absenkung in der Seite gegen über einem magnetischen Aufzeichnungsmedium unterdrückt, dem statischen Laden sicher standhält und eine Erhöhung der Genauigkeit der Breite eines Magnetpols zuläßt, und ein Verfahren für dessen Herstellung.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem Bilden eines oberen Magnetpols auf einem Wafer, dann dem Projizieren eines fokussierten Ionenstrahls in Richtung der Filmdicke, wodurch die gegenüberliegenden lateralen Teile der Polspitze des oberen Magnetpols getrimmt werden und gleichzeitig abgesenkte Teile in der oberen Schicht eines unteren Magnetpols direkt unter dem oberen Magnetpol gebildet werden, und dem Füllen der abgesenkten Teile mit einer nichtmagnetischen Schutzschicht.
Wenn der Wafer zerteilt wird, um das vordere Ende der Polspitze zu exponieren, kann deshalb an dem vorderen Ende der Polspitze und in dessen Umgebung, und zwar auf der Fläche des Magnetkopfes, die dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gegenüberliegt, kein abgesenkter Teil erscheinen. Die Fläche, die dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gegenüberliegt, läßt ein leichtes Anhaften von Staub nicht zu.
Da die oberen Magnetpole und die unteren Magnetpole noch in Form eines Wafers mit dem fokussierten Ionenstrahl gleichzeitig belichtet werden, kann wenigstens einer von dem unteren Magnetpol, dem oberen Magnetpol und dem leitenden Plattierungsfilm auf dem Wafer ohne weiteres geerdet werden. Durch dieses Erden kann bei dem magnetoresistiven Element, falls es unter dem unteren Magnetpol existiert, ein elektrostatischer Durchbruch ausgeschlossen werden.
Da der fokussierte Ionenstrahl ferner von außen zu dem lateralen Teil der Polspitze bewegt wird, haftet das Material des Magnetpols, das durch das Auftreffen des fokussier ten Ionenstrahls zerstreut wird, nicht einfach an dem lateralen Teil der Polspitze und kann deshalb die Genauigkeit der Breite der Polspitze nicht mindern.
Wenn die Oberfläche der unteren Elektrode, die direkt unter der Polspitze des oberen Magnetpols liegt, mit einer Schicht mit einer höheren gesättigten magnetischen Flußdichte oder einem höheren Widerstand als in dem anderen Bereich bedeckt ist, wird es möglich, eine Veränderung des Signals auf Grund der magnetischen Sättigung des unteren Magnetpols zu unterdrücken oder eine Verschlechterung der Frequenzcharakteristik infolge des Wirbelstroms zu verhindern.
Wenn der Bereich der oberen Fläche des unteren Magnetpols, der dem oberen Magnetpol gegenüberliegt, und deren Umgebung angehoben werden, um dadurch den abgesenkten Teil zu ebnen, der möglicherweise in dem unteren Magnetpol infolge der Belichtung mit dem fokussierten Ionenstrahl gebildet wurde, kann die Möglichkeit, daß der abgesenkte Teil die größte Tiefe in dem Teil erreicht, der am dichtesten an der Polspitze liegt, verhindert werden. Wenn ein abgesenkter Teil vorbeugend in dem Seitenbereich des unteren Magnetpols gebildet wird, der von der Polspitze des oberen Magnetpols getrennt ist, kann dieser abgesenkte Teil in der Mitte eine größere Tiefe erhalten und kann die Möglichkeit, daß der abgesenkte Teil die größte Tiefe in dem Bereich erlangt, der am dichtesten an der Polspitze liegt, ausgeschlossen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A – 1C sind perspektivische Ansichten, die ein Beispiel für das Trimmen eines oberen Magnetpols in einem herkömmlichen Magnetkopf zeigen;
2A – 2F sind Querschnitte, die einen Prozeß für die Herstellung eines Magnetkopfes dieser Erfindung aus der Sicht des vorderen Endes eines Magnetkopfes zeigen;
3A – 3F sind Querschnitte, die den Prozeß für die Herstellung des Magnetkopfes dieser Erfindung aus der Sicht des lateralen Teils einer Spule zeigen, die einen Teil des Magnetkopfes bildet;
4A eine Draufsicht ist, die einen oberen Magnetpol und eine spiralige Spule in dem Magnetkopf zeigt, und 4B – 4D sind Draufsichten, die die Scanrichtung des FIB im Verlaufe des Trimmens der oberen Elektrode zeigen;
5A – 5C sind Diagramme, die einen Prozeß ab dem Schritt zum Bilden von Magnetköpfen, über den Schritt zum Abtrennen eines der Magnetköpfe in Form eines Streifens von dem Wafer bis hin zu dem Schritt zeigen, um dem Streifen die Form eines Gleiters zu verleihen;
6 ist ein perspektivischer Querschnitt, der den Mittelteil des Magnetkopfes dieser Erfindung im demontierten Zustand zeigt;
7 ist eine Draufsicht, die ein anderes Beispiel für das Trimmen des oberen Magnetpols des Magnetkopfes dieser Erfindung zeigt;
8A und 8B sind Querschnitte, die noch ein anderes Beispiel für das Trimmen des oberen Magnetpols des Magnetkopfes dieser Erfindung zeigen;
9A und 9B sind Querschnitte, die noch ein anderes Beispiel für das Trimmen des oberen Magnetpols des Magnetkopfes dieser Erfindung zeigen;
10A bis 10C sind Querschnitte, die ein anderes Beispiel für das Trimmen eines Magnetpols zeigen; und
11 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für das Magnetplattenlaufwerk unter Verwendung des Magnetkopfes dieser Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unten werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben.
2A – 2F und 3A – 3F sind Querschnitte, die den Prozeß für die Herstellung des Magnetkopfes dieser Erfindung zeigen. 2A – 2F sind Querschnitte des Magnetkopfes aus der Sicht des Teils desselben, der der Magnetplatte gegenüberliegt. 3A – 3F sind Querschnitte des Magnetkopfes aus der Sicht der Seite, in der die spiralige Spule eines Magnetkopfes des induktiven Schreib-/MR-Lese-Verbundtyps vorhanden ist.
Zuerst wird der Prozeß bis zu dem in 2A gezeigten Schritt kurz beschrieben.
Auf einem im wesentlichen scheibenförmigen Wafer 1, der aus solch einem Material wie beispielsweise Aluminiumoxid-Titancarbid (Al₂O₃TiC), Ferrit oder Calciumtitanat ist, werden ein Substratschutzfilm 2 aus Al₂O₃, eine untere magnetische Schirmschicht 3 aus NiFe und eine erste nichtmagnetische Isolierschicht 4 aus Al₂O₃ übereinander angeordnet.
Anschließend wird ein magnetischer Transducer 5 auf der ersten nichtmagnetischen Isolierschicht 4 gebildet. Die magnetischen Transducer 5 sind auf der oberen Fläche der nichtmagnetischen Isolierschicht 4 longitudinal und lateral getrennt.
Der magnetische Transducer 5 kann zum Beispiel ein anisotrop magnetoresistives Element oder ein magnetoresistives Spin-Valve-Element sein. Ein Paar von Leitungen 5a wird mit den gegenüberliegenden Enden des magnetischen Transducers 5 verbunden und auf die erste nichtmagnetische Isolierschicht 4 herausgezogen.
Ferner wird auf der ersten nichtmagnetischen Isolierschicht 4 eine zweite nichtmagnetische Isolierschicht 6 aus Al₂O₃ gebildet, die dafür ausgelegt ist, um den magnetischen Transducer 5 und die Leitungen 5a zu bedecken. Eine obere magnetische Schirmschicht 7 aus NiFe wird über der zweiten nichtmagnetischen Isolierschicht 6 angeordnet.
In den nächsten übereinander angeordneten Schichten wird eine Schreibspaltschicht 8 mit einer Dicke in dem ungefähren Bereich von 0,2 – 0,6 μm aus Al₂O₃ auf der oberen Schirmschicht 7 gebildet. Die Schreibspaltschicht 8 erfüllt in dem Teil von sich, der der Magnetplatte gegenüberliegt, eine Funktion zum Erzeugen eines magnetischen Flusses zur Aufzeichnung. Da die obere magnetische Schirmschicht 7 in dem Kopf des Induktionsspulentyps als unterer Magnetpol fungieren kann, wird sie gelegentlich als "unterer Magnetpol" bezeichnet.
Dann wird auf der Schreibspaltschicht 8 eine spiralige Spule 11 gebildet, die zwischen dritten und vierten nichtmagnetischen Isolierschichten 9 und 10 liegt, wie in 3A gezeigt. Die dritten und vierten nichtmagnetischen Isolierschichten 9 und 10 werden aus einem thermisch gehärteten Photoresist gebildet. Ein Durchgangsloch, das die spiralige Spule 11 zentral durchdringt, wird durch die dritten und vierten nichtmagnetischen Isolierschichten 9 und 10 und die Schreibspaltschicht 8 gebildet. Die dritten und vierten nichtmagnetischen Isolierschichten 9 und 10 und die spiralige Spule 11 sind an Positionen angeordnet, die dem magnetischen Aufzeichnungsmedium (wie zum Beispiel einer Magnetplatte oder einem Magnetband) nicht gegenüberliegen. Der Querschnitt durch 3A längs der Linie I-I ist in 2A im vergrößerten Maßstab gezeigt.
Danach wird eine Plattierungsbasisschicht 13 aus NiFe so abgeschieden, daß sie die vierte nichtmagnetische Isolierschicht 10 und die Schreibspaltschicht 8 bedeckt und gleichzeitig das Loch in der vierten nichtmagnetischen Isolierschicht 10 schließt, wie in 2B und 3B gezeigt. Ein Photoresist 14 wird auf der Plattierungsbasisschicht 13 verteilt. Indem dieses Photoresist 14 der Belichtung und Entwicklung unterzogen wird, wird ein Fenster 14a zum Öffnen eines Bereichs zur Bildung des oberen Magnetpols in dem Photoresist 14 gebildet. Das Loch wird infolge der Bildung dieses Fensters 14a wieder exponiert.
Durch die Elektroplattierungstechnik wird eine obere Magnetpolschicht 15 aus NiFe mit einer Dicke von mehreren μm in dem Fenster 14a des Photoresists 14 gebildet, wie in 2C und 3C gezeigt. Die obere Magnetpolschicht 15 in dem Fenster 14a hat solch eine Form, wie in 4A gezeigt, daß sie eine schmale Polspitze 15a hat, und zwar in dem Bereich und dessen Umgebung, der dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gegenüberliegt, und durch das Loch mit dem unteren Magnetpol 7 verbunden ist. Übrigens haben die magnetischen Schirmschichten 3 und 7 und der obere Magnetpol 15 Dicken, die in dem ungefähren Bereich von 2 – 4 μm liegen. Diese Komponenten können außer der obenerwähnten NiFe-Legierung aus einer Legierung auf Co-Basis gebildet werden, wie beispielsweise aus CoNiFe. Wenn sie durch die Sputter-Technik anstelle der Plattierungstechnik gebildet werden, kann eine Legierung auf Fe-Basis wie etwa FeN oder FeNZr oder eine Legierung auf Co-Basis wie etwa CoZr verwendet werden.
Falls der obere Magnetpol 15 durch eine Sputter-Technik und nicht durch die Elektroplattierungstechnik gebildet wird, wird die Plattierungsbasisschicht 13 nicht benötigt. Der obere Magnetpol 15, der durch die Sputter-Technik gebildet wird, wird durch ein Photolithographieverfahren gemustert.
Wenn das Photoresist 14 anschließend entfernt wird, wird gleichzeitig der obere Magnetpol 15, der über dem Photoresist 14 liegt, von oben von dem Substrat entfernt, und nur der obere Magnetpol 15 innerhalb des Fensters wird in solch einer Form hinterlassen, wie sie in 4A gezeigt ist.
Nachdem das Photoresist 14 mit einem Lösungsmittel entfernt worden ist, werden die gegenüberliegenden lateralen Teile der Polspitze 15a des oberen Magnetpols 15, die die Schreibspaltschicht 8 und den oberen Schichtteil des unteren Magnetpols 7 kontaktieren, durch das Auftreffen eines fokussierten Ionenstrahls (FIB) getrimmt, wie in 2D und 4B gezeigt, ohne den Wafer 1 zu zerteilen.
Durch dieses Trimmen wird die Breite der Polspitze 15a des oberen Magnetpols 15 auf eine erforderliche Größe eingestellt, und gleichzeitig werden Absenkungen 7a in den oberen Schichtteilen des unteren Magnetpols 7 gebildet, wobei jeweils eine auf den gegenüberliegenden Seiten der Polspitze 15a liegt.
Die Belichtung mit dem fokussierten Ionenstrahl wird dadurch bewirkt, daß der fokussierte Ionenstrahl FIB in Richtung der lateralen Flächen der Polspitze 15a von der Außenseite der Polspitze 15a in einer hin- und hergehenden Scanbewegung in der Richtung des Vorsprungs der Polspitze 15a bewegt wird, wie in 4B gezeigt. Die Scanbewegung des fokussierten Ionenstrahls FIB, die unidirektional ausgeführt wird, wie in 4C und 4D gezeigt, ergibt denselben Effekt wie bei dem hin- und hergehenden Muster.
Der Grund für die Bewegung des fokussierten Ionenstrahls von der Außenseite der Polspitze 15a, wie oben beschrieben, ist der, daß die Möglichkeit des Anhaftens von solch fremder Materie, wie des Materials des Magnetpols, das durch das Auftreffen des fokussierten Ionenstrahls FIB zerstreut wird, an der lateralen Fläche der Polspitze 15a und demzufolge der Minderung der Genauigkeit der Breite der Polspitze 15a von vornherein ausgeschlossen werden muß. Falls der fokussierte Ionenstrahl FIB von der lateralen Fläche der Polspitze 15a nach außen bewegt wird, wird das Material des Magnetpols, das durch den FIB zerstreut wird, unvermeidlich an der lateralen Fläche der Polspitze 15a haften und die Breite der Polspitze 15a wesentlich vergrößern.
Nachdem die Trimmbehandlung, wie sie oben beschrieben ist, vollendet ist, wird die Plattierungsbasisschicht 13, die in dem Bereich außerhalb der oberen Magnetpolschicht 15a exponiert ist, wie in 2E und 3E gezeigt, durch ein Ionenstrahlätzen entfernt. Durch dieses Ätzen wird die Dicke der oberen Magnetpolschicht 15 um die Dicke der Plattierungsbasisschicht 13 verringert. Da die Plattierungsbasisschicht 13 aus demselben Material wie der obere Magnetpol 15 gebildet ist, kann die obere Magnetpolschicht 15, die dünner gemacht worden ist, wie oben beschrieben, im wesentlichen wieder die Dicke erlangen, die der obere Magnetpol 15 in der Anfangszeit seiner Bildung besessen hat.
Danach wird ein Elektrodenkissen (nicht gezeigt) gebildet, das mit dem Transducer 5 oder der Spule 11 verbunden ist. Wenn eine Schutzschicht 16 aus Al₂O₃ anschließend auf dem gesamten Bereich gebildet wird, wie in 2F und 3F gezeigt, werden die Absenkungen 7a in der unteren Magnetpolschicht (der oberen magnetischen Schirmschicht) 7, wovon jeweils eine auf den gegenüberliegenden Seiten der Polspitze 15a existiert, vollständig mit der Schutzschicht 16 gefüllt.
Diese Trimmbehandlung kann zu einer beliebigen Zeit nach der Bildung des oberen Magnetpols und vor der Bildung der Schutzschicht 16 ausgeführt werden.
Zum Beispiel wird die obere Magnetpolschicht 15 gebildet, wird die Elektroplattierungsbasisschicht 13 entfernt, wird eine andere Elektroplattierungsbasisschicht für Elektrodenkissen auf der oberen Magnetpolschicht 15 und deren Umgebung gebildet, werden die Elektrodenkissen auf der anderen Elektroplattierungsbasisschicht durch eine Elektroplattierungstechnik gebildet, wonach der FIB auf die Polspitze 15a eingestrahlt wird.
Da die bislang beschriebenen Schritte ausgeführt werden, bevor der Wafer 1 geteilt wird, wird eine Vielzahl von Magnetköpfen des Induktionstyps 17 auf dem Wafer 1 gebildet, wie in 5A gezeigt. Danach wird der Wafer 1 in eine Vielzahl von Streifen 1a geteilt, wie in 5B gezeigt. Danach wird ein jeder der Streifen 1a geteilt, um zu der Form eines Gleiters 18 verarbeitet zu werden.
Die positionelle Beziehung zwischen dem Magnetkopf des induktiven Schreib-/MR-Lese-Verbundtyps 17 und dem Transducer 5 ist in der perspektivischen Ansicht von 6 gezeigt. In 6 bezeichnet Bezugszeichen 15b einen FIB-getrimmten Teil.
Wenn die obere Fläche des unteren Magnetpols 7 flach ist, bevor auf ihr die Absenkungen 7a gebildet werden, sind die Absenkungen 7a, die in dem unteren Magnetpol 7 infolge des Auftreffens des fokussierten Ionenstrahls gebildet werden, so, daß deren Tiefen direkt unter den lateralen Flächen der Polspitze 15a kulminieren und mit zunehmender seitlicher Entfernung der Absenkungen von der Polspitze 15a abnehmen. Natürlich braucht die Form, in der die Absenkungen 7a gegraben werden, nicht auf jene begrenzt zu werden, die gezeigt ist, da sie einhergehend mit der Art und Weise des Auftreffens des FIB variabel ist.
Eine andere Ausführungsform dieser Erfindung ist in 7 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist die Polspitze 15a des oberen Magnetpols 15 so gebildet, daß deren Größe in der Richtung der Breite der Spur schrittweise zunimmt, und zwar proportional zu dem zunehmenden Abstand von der ABS-Fläche. Diese Form kann leicht produziert werden, indem die Herstellung fortgesetzt wird, während die Position zur Belichtung mit dem FIB allmählich bewegt wird. Diese spezifische Form ist bei der Drosselung des Auftretens einer unerwünschten Sättigung des Magnetpols in dem Teil effektiv, der von der Fläche, welche der ABS-Fläche gegenüberliegt, weiter entfernt ist.
8A und 8B zeigen noch eine andere Ausführungsform dieser Erfindung. Diese Ausführungsform stellt den Fall dar, bei dem mit dem FIB zuerst die laterale Position des unteren Magnetpols 7 belichtet wird, die zum Beispiel durch eine Größe in dem ungefähren Bereich von 0,2 – 1 μm von der Polspitze 15a des oberen Magnetpols 15 geringfügig abweicht, wodurch eine flache Absenkung 7d gegraben wird, und dann der laterale Teil der Polspitze 15a des oberen Magnetpols 15 und des unteren Magnetpols 7 mit dem FIB belichtet werden, wodurch sie getrimmt werden. In dieser Ausführungsform wird die Stufenabdeckung während der Bildung der Schutzschicht 16 aus solch einem Material wie beispielsweise Aluminiumoxid, nämlich im Endstadium des Wafer-Prozesses, weiter gesteigert, da die Absenkungen 7a in dem unteren Magnetpol 7 nicht einfach die Bodenform mit einer steilen Neigung annehmen.
9A und 9B zeigen noch eine andere Ausführungsform dieser Erfindung. Diese Ausführungsform stellt den Fall des Bildens des unteren Magnetpols 7 aus einem Ni₈₂Fe₁₈-Film dar (gesättigte magnetische Flußdichte 1 TESLA (T) und spezifischer Widerstand 18 μΩcm), der durch Plattierung hergestellt wird, des Anordnens, auf dem unteren Magnetpol 7, eines Musters 20 mit äußerst gesättigter magnetischer Flußdichte aus einem Ni₅₀Fe₅₀-Film (gesättigte magnetische Flußdichte 1,5 TESLA und spezifischer Widerstand 40 μΩcm), das durch Plattieren hergestellt wird, und zwar direkt unter der Polspitze 15a und deren Umgebung (innerhalb einer Größe in dem ungefähren Bereich von beispielsweise 0,2 – 1,0 μm auf einer Seite der Polspitze 5a), und danach des Belichtens der Polspitze 15a und eines Vorsprungs 7b des unteren Magnetpols 7, der darunter liegt, mit dem FIB, wodurch sie in der Breite im wesentlichen egalisiert werden. Während diese Ausführungsform beim Verbessern der Stufenabdeckung bei der Bildung der Schutzschicht 16 aus solch einem Material wie etwa Aluminiumoxid effektiv ist, gestattet sie außerdem die Herstellung eines Magnetkopfes, der nur eine kleine Magnetpolsättigung auf Grund der Verwendung eines Materials mit weitgehend gesättigter magnetischer Flußdichte auf der Oberfläche des unteren Magnetpols aufweist, und leidet darüber hinaus nur unter einem geringen Auftreten eines Wirbelstroms bei einer hohen Frequenz dank der Verwendung eines Materials mit hohem elektrischen Widerstand. Natürlich wird es in diesem Fall bevorzugt, daß wenigstens ein Teil des oberen Magnetpols 15 aus einem Material mit hoher Sättigung und hohem spezifischen Widerstand gebildet wird. Durch das Verbreitern des Musters mit der weitgehend gesättigten magnetischen Flußdichte oder des Musters mit dem hohen elektrischen Widerstand auf dem unteren Magnetpol 7 auf einer Seite in der Größe in dem ungefähren Bereich von 0,2 – 1,0 μm von der Polspitze 15a kann die Zeit, die für die Trimmbehandlung benötigt wird, effektiv verkürzt werden. Allein angesichts dieser Verringerung der Trimmzeit kann ein Muster, das aus demselben Material wie jenem ist, das in dem anderen Teil des unteren Magnetpols verwendet wird, anstelle des Musters mit der weitgehend gesättigten magnetischen Flußdichte 20, das oben erwähnt wurde, eingesetzt werden.
Der obenerwähnte Magnetkopf des induktiven Schreib-/MR-Lese-Verbundtyps 17 ist sowohl zur Aufzeichnung als auch zur Wiedergabe geeignet.
Ein Versuch zum Bilden der Absenkungen in dem unteren Magnetpol, die in einem Querschnitt die Form eines Halbkreises haben, erweist sich hinsichtlich des Schreibens von magnetischen Informationen als ungünstig, da der Vorsprung 7b des unteren Magnetpols 7 im wesentlichen die Form eines Trapezes mit einer breiten Basis annimmt, so daß die Verteilung des Aufzeichnungsmagnetfeldes unvermeidlich vergrößert wird.
Es ist nicht unvorstellbar, den oberen Magnetpol während der Belichtung desselben mit dem FIB mit einer Resistmaske bedeckt zu halten. Da der obere Magnetpol, der diese spezielle Maßnahme reflektiert, der vorherigen Ausführungsform, bei der keine Resistmaske verwendet wird, hinsichtlich der Genauigkeit der positionellen Ausrichtung gleichkommt oder unterlegen ist, erweist sich diese Maßnahme als nachteilig bei der Produktion eines Magnetkopfes infolge des Hinzufügens des Extraschrittes zum Bilden eines Resistmaskenmusters zu dem Prozeß.
Zum Zwecke des Verkürzens der Zeit, die für die Operation mit der obenerwähnten FIB-Einstrahlvorrichtung benötigt wird, kann von der Zeit her der folgende Prozeß eingesetzt werden, wodurch der in 2C gezeigte Zustand bewirkt wird.
Zuerst wird, wie in 10A gezeigt, der Bereich einer Grundschicht 13 zur Elektroplattierung, der nicht mit dem oberen Magnetpol 15 bedeckt ist, durch Ionenstrahlätzen selektiv entfernt. In diesem Fall wird auch der obere Magnetpol 15 geätzt, um durch das Ionenstrahlätzen etwas an Dicke zu verlieren.
Falls der obere Magnetpol 15 durch die Sputter-Technik gebildet wird, ist die Bildung der Plattierungsbasisschicht 13 nicht erforderlich.
Als nächstes wird, wie in 10B gezeigt, der Bereich einer Schreibspaltschicht 8, der nicht mit dem oberen Magnetpol 15 bedeckt ist, selektiv entfernt. Wenn die Schreibspaltschicht 8 aus Al₂O₃ gebildet ist, wird die Ionenstrahlätztechnik zum Entfernen der Schreibspaltschicht 8 eingesetzt. Wenn die Schreibspaltschicht 8 aus SiO₂ gebildet ist, ist die Naßätztechnik unter Verwendung einer wäßrigen Fluorwasserstoffsäure oder das reaktive Gas, das durch die rele vante Technik verwendet wird, zum Ätzen einer unteren Magnetpolschicht 7 ungeeignet.
Nach der Behandlung zum Entfernen dieser Schichten verbleiben zwischen einer Polspitze 15a und dem unteren Magnetpol 7 nur die Grundschicht 13 zum Plattieren und eine Schreibspaltschicht 8.
Danach werden die lateralen Teile der Polspitze 15a und der untere Magnetpol 7, wie in 10C gezeigt, mit dem FIB belichtet, um die Breite zwischen den lateralen Teilen der Polspitze 15a zu verringern und abgesenkte Teile 7a zu bilden, und zwar jeweils eines in dem unteren Magnetpol 7 unter den gegenüberliegenden Seiten der Polspitze 15a. Dann werden der obere Magnetpol 15 und der untere Magnetpol 7 mit einer Schutzschicht bedeckt.
Gemäß dem in 10A – 10C gezeigten Prozeß kann die Zeit, die für die Operation in der FIB-Bestrahlungsvorrichtung pro Wafer benötigt wird, verkürzt werden, und demzufolge kann die Anzahl der Wafer, die mit der FIB-Bestrahlungsvorrichtung behandelt werden, erhöht werden, da die Zeit zum Entfernen der Grundschicht 13 zum Plattieren und der Schreibspaltschicht 8 durch die FIB-Belichtung wegfällt, wie oben beschrieben.
Infolge des Einsatzes des Schrittes zum Bilden der abgesenkten Teile 7a in dem unteren Magnetpol 7 durch die FIB-Einstrahlung im Anschluß an die Entfernung der Grundschicht zum Plattieren durch die Ionenstrahlätztechnik, d. h., einer umgekehrten Schrittfolge derer von 2D und 2E, ist die Möglichkeit, daß die Tiefe des abgesenkten Teils 7a durch das anschließende Ionenstrahlätzen zunimmt, gleich null.
Falls der obere Magnetpol 15, der durch die Sputter-Technik gebildet wird, mit dem Photolithographieverfahren gemustert wird, wird die Schreibspaltschicht 8, die von dem oberen Magnetpol 15 exponiert ist, nach dem Mustern des oberen Magnetpols 15 und vor der FIB-Einstrahlung entfernt.
Ein Beispiel für das Magnetplattenlaufwerk, das mit dem oben beschriebenen Magnetkopf versehen ist, ist in einer Draufsicht in 11 gezeigt.
Im Inneren des Gehäuses eines Magnetplattenlaufwerks 40 ist ein Magnetkopf 42 mit der oben beschriebenen Konstruktion an dem vorderen Ende eines Arms 41 angebracht, und dieser Arm 41 ist so montiert, daß sich sein vorderes Ende auf einer Magnetplatte 43 bewegt.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem Bilden eines oberen Magnetpols auf einem Wafer, dann mit dem Projizieren eines fokussierten Ionenstrahls in der Richtung der Dicke des Films, wodurch die gegenüberliegenden lateralen Teile der Polspitze des oberen Magnetpols getrimmt werden und gleichzeitig abgesenkte Teile in der oberen Schicht eines unteren Magnetpols gebildet werden, der direkt unter dem oberen Magnetpol liegt, und mit dem Füllen der abgesenkten Teile mit einer nichtmagnetischen Schutzschicht, wie oben beschrieben. Wenn der Wafer geteilt wird, um das vordere Ende der Polspitze zu exponieren, kann deshalb das vordere Ende der Polspitze und deren Umgebung, nämlich die Fläche des Magnetkopfes, die dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gegenüberliegt, nicht unter dem Auftreten eines abgesenkten Teils leiden. Die Fläche, die dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gegenüberliegt, läßt nicht ohne weiteres ein Anhaften von Staub zu.
Da die oberen Magnetpole und die unteren Magnetpole gleichzeitig getrimmt werden, während sie noch Teile des integrierten Wafers sind, kann ein elektrostatischer Durch bruch des darunterliegenden magnetoresistiven Elementes verhindert werden, und zwar durch solche Maßnahmen wie beispielsweise das Erden des unteren Magnetpols oder das Trimmen der Pole von der Oberseite des elektroleitfähigen Films zur Verwendung beim Elektroplattieren des oberen Magnetpols.
Da ferner der fokussierte Ionenstrahl von außen zu den lateralen Teilen der Polspitze bewegt wird, haftet das Material des Magnetpols, das durch das Auftreffen des fokussierten Ionenstrahls zerstreut wird, nicht ohne weiteres an dem lateralen Teil der Polspitze und kann deshalb die Genauigkeit der Breite der Polspitze nicht mindern.
Wenn die Oberfläche der unteren Elektrode, die direkt unter der Polspitze des oberen Magnetpols liegt, mit einer Schicht mit höherer gesättigter Dichte oder höherem Widerstand als in dem anderen Bereich bedeckt wird, kann eine Veränderung des Signals auf Grund der Sättigung des unteren Magnetpols unterdrückt werden oder eine Verschlechterung der Frequenzcharakteristik infolge des Wirbelstroms verhindert werden.
Wenn der Bereich der oberen Fläche des unteren Magnetpols, der dem oberen Magnetpol gegenüberliegt, und dessen Umgebung zwecks Einebnung des abgesenkten Teils, der möglicherweise im unteren Magnetpol infolge der Belichtung mit dem fokussierten Ionenstrahl gebildet wird, angehoben werden, kann die Möglichkeit, daß der abgesenkte Teil die größte Tiefe in dem Teil erlangt, der am dichtesten an der Polspitze liegt, verhindert werden. wenn ein abgesenkter Teil vorbeugend in dem Bereich des unteren Magnetpols gebildet wird, der von der Polspitze des oberen Magnetpols getrennt ist, kann dieser abgesenkte Teil in der Mitte eine vergrößerte Tiefe erhalten, und die Möglichkeit, daß der abgesenkte Teil, der die größte Tiefe in dem Bereich annimmt, der am dichtesten an der Polspitze liegt, kann von vornherein ausgeschlossen werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes mit den Schritten: Bilden eines unteren Magnetpols (7) auf einem Wafer (1); Bilden einer nichtmagnetischen Schreibspaltschicht (8) auf dem unteren Magnetpol (7); Bilden einer Spule (11), um sandwichartig zwischen nichtmagnetischen Isolierschichten (10) angeordnet zu sein, auf der nichtmagnetischen Schreibspaltschicht (8); Bilden eines oberen Magnetpols (15), der mit einer Polspitze (15a) versehen ist, die die nichtmagnetische Schreibspaltschicht (8) kontaktiert, auf der nichtmagnetischen Isolierschicht (10); Bilden einer Schutzschicht (16) aus einem nichtmagnetischen Isoliermaterial, die die abgesenkten Teile (7a) ausfüllt und gleichzeitig den oberen Magnetpol (15) und den unteren Magnetpol (7) bedeckt; gekennzeichnet durch den Schritt zum Richten eines fokussierten Ionenstrahls in die Richtung einer Dicke der Polspitze (15a), um nur laterale Teile der Polspitze (15a), die nichtmagnetische Schreibspaltschicht (8) und den unteren Magnetpol (7), die direkt darunter liegen, zu bestrahlen, wodurch die lateralen Teile der Polspitze (15a) getrimmt werden und eine Breite der Polspitze (15a) verringert wird und zur gleichen Zeit abgesenkte Teile (7a) in dem unteren Magnetpol (7) in dem Bereich angrenzend an die lateralen Teile der Polspitze (15a) hin zu dem äußeren Abschnitt gebildet werden und die Breite der Polspitze (15a) und eine Breite des unteren Magnetpols (7), die sandwichartig zwi schen den abgesenkten Teilen (7a) angeordnet ist, egalisiert werden.
Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes nach Anspruch 1, bei dem der Schritt zum Einstrahlen des fokussierten Ionenstrahls das Bewegen des fokussierten Ionenstrahls von einer Außenseite der Polspitze (15a) in eine Richtung der lateralen Teile der Polspitze (15a) enthält, einhergehend mit einer Wiederholung einer hin- und hergehenden Scanbewegung oder einer Wiederholung einer unidirektionalen Scanbewegung, die von einem führenden Ende der Polspitze (15a) zu einem basalen Teil derselben vollzogen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes nach Anspruch 2, mit dem zusätzlichen Schritt zum vorherigen Bilden eines Teils der abgesenkten Teile (7a) durch Einstrahlen eines fokussierten Ionenstrahls auf einen Teil des unteren Magnetpols (7), der in einem weiter außen gelegenen Bereich als die lateralen Teile der Polspitze (15a) angeordnet ist, bevor die lateralen Teile der Polspitze (15a) und der untere Magnetpol (7) getrimmt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes nach Anspruch 1, bei dem eine Magnetschicht (20) mit einem Muster, das in der Breite größer als die Polspitze (15a) ist, in dem Teil des unteren Magnetpols (7) gebildet wird, der der Polspitze (15a) und deren Umgebung gegenüberliegt, und die gegenüberliegenden lateralen Teile der Magnetschicht (20) durch Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl teilweise entfernt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes nach Anspruch 4, bei dem die Magnetschicht (20) eine höhere gesättigte magnetische Flußdichte oder einen höheren elektrischen Widerstand als der untere Magnetpol (7) hat.
Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes nach Anspruch 1, bei dem der Bildung des unteren Magnetpols (7) zusätzliche Schritte vorausgehen: Bilden, auf dem Wafer (1), eines Elementes (5) zur ausschließlichen Verwendung beim Lesen durch ein Medium mit einer unteren magnetischen Schirmschicht (3) und einer ersten nichtmagnetischen Isolierschicht (4) und Bilden einer zweiten nichtmagnetischen Isolierschicht (6) auf dem Element zur ausschließlichen Verwendung beim Lesen.
Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes nach Anspruch 1, bei dem Bodenflächen der abgesenkten Teile derart geneigt gebildet werden, daß deren Tiefen in der Richtung von der Außenseite der lateralen Seiten der Polspitze (15a) zu dem Teil direkt unter der Polspitze (15a) zunehmen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Operation zum Bilden des oberen Magnetpols (15) umfaßt: Bilden einer Plattierungsbasisschicht (13) auf der nichtmagnetischen Isolierschicht (10) und der nichtmagnetischen Schreibspaltschicht; Bilden eines Resistmusters, das ein Fenster (14a) enthält, auf der Plattierungsbasisschicht (13) zum Plattieren; und Wachsen von magnetischem Material durch elektrolytisches Plattieren der Plattierungsbasisschicht (13) zum Plattieren, die durch das Fenster (14a) exponiert ist, wobei die Plattierungsbasisschicht zum Plattieren als Plattierungselektrode verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Bereich der nichtmagnetischen Schreibspaltschicht (8), der nicht mit dem oberen Magnetpol (15) bedeckt ist, vor dem Bestrahlen mit dem fokussierten Ionenstrahl entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Bereich der Plattierungsbasisschicht (13) zum Plattieren, der nicht mit dem oberen Magnetpol (15) bedeckt ist, im Anschluß an das Bestrahlen mit dem fokussierten Ionenstrahl entfernt wird.