JP2000149219A - 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法Info
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Abstract
の正確な制御と、十分なオーバーライト特性を得ること
を可能にすると共に、スロートハイトの正確な制御を可
能にする。 【解決手段】 下部磁極層のヨーク部分8の上に、下部
磁極層の磁極部分18aと絶縁層11とが形成されてい
る。磁極部分18aと絶縁層11の境界によってスロー
トハイト決定される。また、磁極部分18aと絶縁層1
1は、記録ギャップ層9側に平坦な面を形成する。上部
磁極層16は、記録トラック幅を決定する幅を有する磁
極部分16aと、この磁極部分16aに磁気的に連結さ
れ、磁極部分16aよりも大きい幅を有するヨーク部分
16bとを含む。磁極部分16aとヨーク部分16bと
の境界は、平坦な記録ギャップ層9の上に配置されてい
る。
Description
み用の誘導型磁気変換素子を有する薄膜磁気ヘッドおよ
びその製造方法に関する。
の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められ
ている。薄膜磁気ヘッドとしては、書き込み用の誘導型
磁気変換素子を有する記録ヘッドと読み出し用の磁気抵
抗(以下、MR(Magneto Resistive )と記す。)素子
を有する再生ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気
ヘッドが広く用いられている。MR素子としては、異方
性磁気抵抗(以下、AMR(Anisotropic Magneto Resi
stive )と記す。)効果を用いたAMR素子と、巨大磁
気抵抗(以下、GMR(Giant Magneto Resistive )と
記す。)効果を用いたGMR素子とがある。AMR素子
を用いた再生ヘッドはAMRヘッドあるいは単にMRヘ
ッドと呼ばれ、GMR素子を用いた再生ヘッドはGMR
ヘッドと呼ばれる。AMRヘッドは、面記録密度が1ギ
ガビット/(インチ)2 を超える再生ヘッドとして利用
され、GMRヘッドは、面記録密度が3ギガビット/
(インチ)2 を超える再生ヘッドとして利用されてい
る。
は、MR膜をAMR膜からGMR膜等の磁気抵抗感度の
優れた材料あるいは構造に変える方法や、MR膜のMR
ハイトを最適化する方法等がある。このMRハイトと
は、MR素子のエアベアリング面側の端部から反対側の
端部までの長さ(高さ)をいい、エアベアリング面の加
工の際の研磨量によって制御されるものである。なお、
ここにいうエアベアリング面は、薄膜磁気ヘッドの、磁
気記録媒体と対向する面であり、トラック面とも呼ばれ
る。
録ヘッドの性能向上も求められている。記録ヘッドの性
能を決定する要因としては、スロートハイト(Throat H
eight :TH)がある。スロートハイトは、2つの磁極層
が記録ギャップ層を介して対向する部分の、エアベアリ
ング面側の端部から反対側の端部までの長さ(高さ)を
いう。記録ヘッドの性能向上のためには、スロートハイ
トの縮小化が望まれている。このスロートハイトも、エ
アベアリング面の加工の際の研磨量によって制御され
る。
るには、磁気記録媒体におけるトラック密度を上げる必
要がある。このためには、記録ギャップ層を挟んでその
上下に形成された下部磁極および上部磁極のエアベアリ
ング面での幅を数ミクロンからサブミクロンオーダーま
で狭くした狭トラック構造の記録ヘッドを実現する必要
があり、これを達成するために半導体加工技術が利用さ
れている。
従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例として、複合型
薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例について説明する。な
お、図13ないし図18において、(a)はエアベアリ
ング面に垂直な断面を示し、(b)は磁極部分のエアベ
アリング面に平行な断面を示している。
ように、例えばアルティック(Al2 O3 ・TiC)よ
りなる基板101の上に、例えばアルミナ(Al
2 O3 )よりなる絶縁層102を、約5μm程度の厚み
で堆積する。次に、絶縁層102の上に、磁性材料より
なる再生ヘッド用の下部シールド層103を、2〜3μ
mの厚みに形成する。
ド層103の上に、例えばアルミナを70〜100nm
の厚みにスパッタ堆積し、絶縁層としての下部シールド
ギャップ膜104を形成する。次に、下部シールドギャ
ップ膜104の上に、再生用のMR素子105を形成す
るためのMR膜を、数十nmの厚みに形成する。次に、
このMR膜の上に、MR素子105を形成すべき位置に
選択的にフォトレジストパターンを形成する。このと
き、リフトオフを容易に行うことができるような形状、
例えば断面形状がT型のフォトレジストパターンを形成
する。次に、フォトレジストパターンをマスクとして、
例えばイオンミリングによってMR膜をエッチングし
て、MR素子105を形成する。なお、MR素子105
は、GMR素子でもよいし、AMR素子でもよい。次
に、下部シールドギャップ膜104の上に、同じフォト
レジストパターンをマスクとして、MR素子105に電
気的に接続される一対の電極層106を、数十nmの厚
みに形成する。
びMR素子105の上に、絶縁層としての上部シールド
ギャップ膜107を、70〜100nmの厚みに形成
し、MR素子105をシールドギャップ膜104,10
7内に埋設する。
ドギャップ膜107の上に、磁性材料からなり、再生ヘ
ッドと記録ヘッドの双方に用いられる上部シールド層兼
下部磁極層(以下、下部磁極層と記す。)108を、約
3〜3.5μmの厚みに形成する。次に、下部磁極層1
08の上に、絶縁膜、例えばアルミナ膜よりなる記録ギ
ャップ層109を、0.2〜0.3μmの厚みに形成す
る。
ために、記録ギャップ層109を部分的にエッチングし
て、コンタクトホール119を形成する。次に、記録ギ
ャップ層109の上に、スロートハイトを決定するフォ
トレジスト層110を、約2μmの厚みで、所定のパタ
ーンに形成する。次に、フォトレジスト層110の上
に、誘導型の記録ヘッド用の第1層目の薄膜コイル11
2を、約2μmの厚みに形成する。
スト層110およびコイル112の上に、フォトレジス
ト層113を、所定のパターンに形成する。次に、フォ
トレジスト層113の上に、第2層目の薄膜コイル11
4を、約2μmの厚みに形成する。次に、フォトレジス
ト層113およびコイル114の上に、フォトレジスト
層115を、所定のパターンに形成する。次に、フォト
レジスト層115上を平坦化するために、約250°C
の温度で熱処理する。
ジスト層110,113,115で形成される山状に盛
り上がった部分をエイペックス部という。また、このエ
イペックス部のエアベアリング面側の傾きをエイペック
スアングルという。エイペックスアングルは、一般的
に、45°〜55°程度である。エイペックス部の上
に、上部磁極層を形成することにより、記録トラックの
形成が可能となる。
プ層109、フォトレジスト層113,115の上に、
記録ヘッド用の磁性材料、例えば高飽和磁束密度材のパ
ーマロイ(NiFe)またはFeNよりなる上部磁極層
116を、約0.5〜1.0μmの厚みに形成する。こ
の上部磁極層116は、コンタクトホール119を介し
て、下部磁極層108と接触し、磁気的に連結してい
る。
例えばイオンミリングによって、記録ギャップ層109
と下部磁極層108の一部をエッチングする。次に、上
部磁極層116の上に、例えばアルミナよりなるオーバ
ーコート層117を形成し、その表面を平坦化して、そ
の上に、図示しない電極用パッドを形成する。最後に、
スライダの機械加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘ
ッドのエアベアリング面を形成して、薄膜磁気ヘッドが
完成する。図18(b)に示したように、上部磁極層1
16、記録ギャップ層109および下部磁極層108の
一部の各側壁が垂直に自己整合的に形成された構造は、
トリム(Trim)構造と呼ばれる。このトリム構造によれ
ば、狭トラックの書き込み時に発生する磁束の広がりに
よる実効トラック幅の増加を防止することができる。
膜磁気ヘッドの平面図である。なお、図19では、オー
バーコート層117を省略している。図19に示したよ
うに、上部磁極層116は、エアベアリング面120側
に配置される磁極部分116aと、コイル112,11
4に対向する位置に配置されるヨーク部分116bとを
有している。磁極部分116aの幅は、記録トラック幅
を決定する。ヨーク部分116bにおける磁極部分11
6a側の一部は、磁極部分116a側ほど細くなるテー
パ状に形成されている。このテーパ状の部分の外縁は、
エアベアリング面120と平行な面に対して例えば45
°をなしている。図中、符号108aは、トリム構造と
するために下部磁極層108がエッチングされている部
分を表している。
決定する絶縁層のエアベアリング面側の端部の位置をス
ロートハイトゼロ位置と呼び、符号TH0で表す。
を可能とするために、記録トラック幅、すなわち磁極部
分の幅(以下、磁極幅と言う。)を小さくすることが要
求されており、例えば0.5μmのようなサブミクロン
オーダあるいはそれ以下の幅が望まれている。このよう
な狭い磁極幅を実現するための技術として、従来より、
上部磁極層を、磁極部分とヨーク部分に分割して形成す
るという技術がある。
ては、例えば、特開平7−262519号公報に示され
るように、フレームめっき法が用いられる。フレームめ
っき法を用いて上部磁極層を形成する場合は、まず、山
状に盛り上がったコイル部分であるエイペックス部の上
に全体的に、例えばパーマロイよりなる薄い電極膜を、
例えばスパッタリングによって形成する。次に、その上
にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ工程に
よりパターニングして、めっきのためのフレーム(外
枠)を形成する。そして、先に形成した電極膜をシード
層として、めっき法によって上部磁極層を形成する。
は、例えば7〜10μm以上の高低差がある。このエイ
ペックス部上に、フォトレジストを3〜4μmの厚みで
塗布する。エイペックス部上のフォトレジストの膜厚が
最低3μm以上必要であるとすると、流動性のあるフォ
トレジストは低い方に集まることから、エイペックス部
の下方では、例えば8〜10μm以上の厚みのフォトレ
ジスト膜が形成される。
ラック幅を実現するには、フォトレジスト膜によってサ
ブミクロンオーダの幅のフレームパターンを形成する必
要がある。上部磁極層を、磁極部分とヨーク部分に分割
して形成する場合でも、記録トラック幅がサブミクロン
オーダになると、磁極部分だけでなくヨーク部分もサブ
ミクロンオーダで形成することが必要になる。従って、
エイペックス部上で、8〜10μm以上の厚みのあるフ
ォトレジスト膜によって、サブミクロンオーダの微細な
パターンを形成しなければならない。ところが、このよ
うな厚い膜厚のフォトレジストパターンを狭パターン幅
で形成することは製造工程上極めて困難であった。
露光用の光が、シード層としての下地電極膜で反射し、
この反射光によってもフォトレジストが感光して、フォ
トレジストパターンのくずれ等が生じ、シャープかつ正
確なフォトレジストパターンが得られなくなる。
ンオーダになると、上部磁性層を精度よく形成すること
が困難になるという問題点があった。また、上部磁極層
を、磁極部分とヨーク部分に分割して形成する場合で
も、磁極部分に対応する位置に、精度よくヨーク部分を
形成することが困難になるという問題点があった。
い面記録密度を有するような薄膜磁気ヘッドに対して
は、スロートハイトが0.6〜0.9μmで、記録トラ
ック幅が0.7〜1.0μm(実効磁気トラック幅が
0.8〜1.2μm)というような仕様が要求される。
しかし、従来技術では、上述の理由により、磁極幅を、
0.7〜1.0μm(実効磁気トラック幅が0.8〜
1.2μm)になるように制御することが困難であっ
た。
部磁極層116の磁極部分116aとヨーク部分116
bとの境界領域、すなわち上部磁極層116の幅が変化
する部分を、スロートハイトゼロ位置TH0よりもエイ
ペックス部側に配置していた。これは、エイペックス部
の斜面上には、幅の広いヨーク部分116bを形成する
のが困難だからである。以下、その理由について説明す
る。もし、エイペックス部の斜面上に、記録トラック幅
よりも大きい幅のヨーク部分116bを形成すると、上
部磁極層116の幅を、エイペックス部の根元の位置
で、急に、ヨーク部分116bにおける広い幅から、サ
ブミクロンオーダの記録トラック幅と同じ幅へ変化させ
なければならない。しかし、フォトリソグラフィを用い
て上部磁極層116を形成する場合、このように幅を変
えることは不可能であった。それは、フォトリソグラフ
ィの露光時に、エイペックス部の斜面からの反射光によ
って、エイペックス部の根元の位置で、正確なフォトレ
ジストパターンを得ることができないからである。従来
は、エイペックス部の根元の位置がスロートハイトゼロ
位置TH0であるため、スロートハイトゼロ位置TH0
で、上部磁極層116の幅を急に変化させることができ
ないということになる。磁極部分116aの幅を正確に
制御できるのは、スロートハイトゼロ位置TH0より
も、エアベアリング面120側へ1〜2μm以上先の位
置からである。
なり、記録媒体上に既に書き込んである上からさらにデ
ータを重ね書きする場合の特性であるオーバーライト特
性や、非線形トランジションシフト(NLTS)や、磁
界の立ち上がりの時間を表すフラックスライズタイムと
言われる書き込み特性を改善できないという問題点があ
った。
分116aとヨーク部分116bとの境界領域を、スロ
ートハイトゼロ位置TH0よりもエイペックス部側に配
置するので、スロートハイトゼロ位置TH0の近傍で、
上部磁極層116として十分な体積が得られず、スロー
トハイトゼロ位置TH0の近傍で磁束が飽和してしま
い、磁束が磁極部分の先端まで十分に到達することがで
きなくなる現象が発生していた。その結果、例えば0.
8μmの記録トラック幅(実効トラック幅が1.0μ
m)では、オーバーライト特性を示す値が15〜20d
B程度と低い値となり、十分なオーバーライト特性を確
保することができないという問題点があった。なお、オ
ーバーライト特性としては、25〜35dB程度が必要
である。
トハイトを決定しているのは、コイルを囲うフォトレジ
スト層であるが、このフォトレジスト層は、同一のウェ
ハ内に形成される複数のヘッド素子において、正確に且
つ均一にパターン配列がなされていない。その最大の理
由は、このフォトレジスト層が熱処理の際に膨張した
り、コイルのシード層をイオンミリングによってエッチ
ングする際、スロートハイトを決めているフォトレジス
ト層まで一緒にエッチングされてしまうため、一列に配
列された複数のヘッド素子について、スロートハイトを
決めるフォトレジスト層の端部の位置を揃えることが困
難だったためである。一列に配列された複数のヘッド素
子間におけるパターンの整列誤差は、多いときには0.
2〜0.5μmも発生する。
スロートハイトが要求された場合には、ウェハより切り
出され複数のヘッド素子が一列に配列されたバーに対し
てエアベアリング面の研磨加工を行う際に、ヘッド素子
間でのスロートハイトの不均一性により多くの歩留り損
が発生するという問題点があった。
は、記録トラックの高密度化の手段として、コイルが形
成される絶縁層の先端を、スロートハイトゼロ位置から
後方ギャップ(上下の磁極層が接触する部分)に向けて
少なくとも3μm離れた位置に配置したり、コイルの開
始位置をスロートハイトゼロ位置から10μm以上離し
て配置した薄膜磁気ヘッドが提案されている。しかしな
がら、このような構造では、磁路長が長くなり、記録情
報の周波数が高い場合に、十分な記録磁界の強度や立ち
上がりの時間勾配を得ることができず、薄膜磁気ヘッド
の特性が劣化するという問題点がある。
ので、その目的は、磁極幅を小さくした場合において
も、磁極幅の正確な制御と、十分なオーバーライト特性
を得ることを可能にすると共に、スロートハイトの正確
な制御を可能にした薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法
を提供することにある。
は、磁気的に連結され、且つ記録媒体に対向する側の一
部がギャップ層を介して対向する2つの磁極部分を含
み、それぞれ少なくとも1つの層からなる第1および第
2の磁性層と、この第1および第2の磁性層の間に絶縁
された状態で配設された薄膜コイルとを有する書き込み
用の誘導型磁気変換素子を備えた薄膜磁気ヘッドであっ
て、第1の磁性層は、第1の磁極部分と、この第1の磁
極部分に磁気的に連結される第1のヨーク部分とを含
み、第2の磁性層は、記録トラック幅を決定する幅を有
する第2の磁極部分と、この第2の磁極部分に磁気的に
連結され、第2の磁極部分よりも大きい幅を有する第2
のヨーク部分とを含み、更に、第1の磁極部分に接して
スロートハイトを決定すると共に、ギャップ層側に平坦
な面を形成する絶縁層を備え、第2の磁極部分と第2の
ヨーク部分との境界領域は、第1の磁極部分と絶縁層に
よって形成される平坦な面に対向する位置に配置されて
いるものである。なお、本出願において、境界領域と
は、2つの部分の境を示す領域を言い、2つの部分の境
を示す線または断面のみならず、例えば一方の部分から
他方の部分へ徐々に変化する場合において、その変化す
る領域を示す場合のように、ある程度の広がりを持つ領
域も含む。
気的に連結され、且つ記録媒体に対向する側の一部がギ
ャップ層を介して対向する2つの磁極部分を含み、それ
ぞれ少なくとも1つの層からなる第1および第2の磁性
層と、この第1および第2の磁性層の間に絶縁された状
態で配設された薄膜コイルとを有する書き込み用の誘導
型磁気変換素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であ
って、第1の磁極部分と、この第1の磁極部分に磁気的
に連結される第1のヨーク部分とを含む第1の磁性層を
形成すると共に、第1の磁極部分に接してスロートハイ
トを決定すると共に、ギャップ層側に平坦な面を形成す
る絶縁層を形成する第1の工程と、第1の磁極部分およ
び絶縁層の上に、ギャップ層を形成する第2の工程と、
少なくとも一部がギャップ層の上に配置されるように薄
膜コイルを形成する第3の工程と、ギャップ層および薄
膜コイルの上に、第2の磁性層を形成する第4の工程と
を含み、第2の磁性層は、記録トラック幅を決定する幅
を有する第2の磁極部分と、この第2の磁極部分に磁気
的に連結され、第2の磁極部分よりも大きい幅を有する
第2のヨーク部分とを含み、第4の工程では、第2の磁
極部分と第2のヨーク部分との境界領域を、第1の磁極
部分と絶縁層によって形成される平坦な面に対向する位
置に配置するものである。
法では、第1の磁性層の第1の磁極部分と絶縁層とによ
って、スロートハイトが決定されると共に、ギャップ層
側に平坦な面が形成される。そして、記録トラック幅を
決定する幅を有する第2の磁極部分と、第2の磁極部分
よりも大きい幅を有する第2のヨーク部分との境界領域
が、第1の磁極部分と絶縁層によって形成される平坦な
面に対向する位置に配置される。
製造方法では、例えば、第2のヨーク部分の第2の磁極
部分側の端縁が、第2の磁極部分の端縁に対して、所定
の角度をなして、幅方向外側へ広がるようにする。所定
の角度は、実質的に90°でであることが好ましい。
製造方法では、例えば、第2の磁極部分と第2のヨーク
部分との境界領域を、第1の磁極部分と絶縁層との境界
領域に対応する位置に配置する。
製造方法では、例えば、第1の磁極部分と第1のヨーク
部分を、別個の層によって形成する。
製造方法では、例えば、第2の磁極部分と第2のヨーク
部分を、一つの層によって形成する。
製造方法では、例えば、薄膜コイルを、ギャップ層と第
2のヨーク部分との間に配置してもよいし、ギャップ層
と第1のヨーク部分との間とギャップ層と第2のヨーク
部分との間に分割して配置してもよい。
では、例えば、第1の工程では、第1の磁性層を形成し
た後に、絶縁層を形成し、その後、第1の磁性層および
絶縁層の上面を平坦化処理する。
て図面を参照して詳細に説明する。 [本発明の第1の実施の形態]まず、図1ないし図8を
参照して、本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法としての複合型薄膜磁気ヘッドの製造方
法について説明する。なお、図1ないし図6において、
(a)はエアベアリング面に垂直な断面を示し、(b)
は磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示してい
る。
図1に示したように、例えばアルティック(Al2 O3
・TiC)よりなる基板1の上に、例えばアルミナ(A
l2O3 )よりなる絶縁層2を、約5μmの厚みで堆積
する。次に、絶縁層2の上に、磁性材料、例えばパーマ
ロイよりなる再生ヘッド用の下部シールド層3を、約3
μmの厚みに形成する。下部シールド層3は、例えば、
フォトレジスト膜をマスクにして、めっき法によって、
絶縁層2の上に選択的に形成する。次に、図示しない
が、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を、例えば
4〜6μmの厚みに形成し、例えばCMP(化学機械研
磨)によって、下部シールド層3が露出するまで研磨し
て、表面を平坦化する。
層3の上に、例えばアルミナまたはチッ化アルミニウム
を70〜100nmの厚みにスパッタ堆積し、絶縁層と
しての下部シールドギャップ膜4を形成する。次に、下
部シールドギャップ膜4の上に、再生用のMR素子5を
形成するためのMR膜を、数十nmの厚みに形成する。
次に、このMR膜の上に、MR素子5を形成すべき位置
に選択的にフォトレジストパターンを形成する。このと
き、リフトオフを容易に行うことができるような形状、
例えば断面形状がT型のフォトレジストパターンを形成
する。次に、フォトレジストパターンをマスクとして、
例えばイオンミリングによってMR膜をエッチングし
て、MR素子5を形成する。なお、MR素子5は、GM
R素子でもよいし、AMR素子でもよい。次に、下部シ
ールドギャップ膜4の上に、同じフォトレジストパター
ンをマスクとして、MR素子5に電気的に接続される一
対の電極層6を、数十nmの厚みに形成する。次に、下
部シールドギャップ膜4およびMR素子5の上に、絶縁
層としての上部シールドギャップ膜7を、70〜100
nmの厚みに形成し、MR素子5をシールドギャップ膜
4,7内に埋設する。次に、上部シールドギャップ膜7
の上に、磁性材料からなり、再生ヘッドと記録ヘッドの
双方に用いられる上部シールド層兼下部磁極層(以下、
下部磁極層と記す。)のヨーク部分8を、約1.0〜
1.5μmの厚みで、選択的に形成する。
の上に、磁性材料により、下部磁極層の磁極部分18a
と、磁路形成のための磁性層18bを、2.0〜2.5
μmの厚みで、選択的に形成する。磁極部分18は、エ
アベアリング面とは反対側の端部の位置が、MR素子5
のエアベアリング面とは反対側の端部の位置の近傍にく
るように形成する。磁極部分18aと磁性層18bは、
NiFe(Ni:80重量%,Fe:20重量%)や、
高飽和磁束密度材料であるNiFe(Ni:45重量
%,Fe:55重量%)の材料を用い、めっき法によっ
て形成してもよいし、高飽和磁束密度材料であるFe
N,FeZrN等の材料を用い、スパッタによって形成
してもよい。この他にも、高飽和磁束密度材料であるC
oFe,Co系アモルファス材等を用いてもよい。
縁層11を、約3〜4μmの厚みで形成する。次に、例
えばCMPによって、磁極部分18aと磁性層18bが
露出するまで、絶縁層11を研磨して、表面を平坦化す
る。本実施の形態では、磁極部分18aと絶縁層11と
の境界領域の位置が、スロートハイトゼロ位置TH0と
なる。
磁極部分18aおよび磁性層18bの上に、絶縁材料よ
りなる記録ギャップ層9を、0.2〜0.3μmの厚み
で形成する。記録ギャップ層9に使用する絶縁材料とし
ては、一般的に、アルミナ、窒化アルミニウム、シリコ
ン酸化物系材料、シリコン窒化物系材料がある。
上の部分において、記録ギャップ層9を部分的にエッチ
ングしてコンタクトホール19を形成する。
録ギャップ層9の上に、誘導型の記録ヘッド用の第1層
目の薄膜コイル12を、1.5〜2.0μmの厚みに形
成する。
層9およびコイル12の上に、フォトレジスト層13
を、所定のパターンに形成する。次に、フォトレジスト
層13の上を平坦化するために、例えば250°Cの温
度で熱処理する。次に、フォトレジスト層13の上に、
第2層目の薄膜コイル14を、例えば1.5〜2.0μ
mの厚みに形成する。次に、フォトレジスト層13およ
びコイル14の上に、フォトレジスト層15を、所定の
パターンに形成する。次に、フォトレジスト層15の上
を平坦化するために、例えば250°Cの温度で熱処理
する。
層9、フォトレジスト層13,15の上に、記録ヘッド
用の磁性材料からなる上部磁極層16を、例えば約2〜
4μmの厚みに形成する。この上部磁極層16は、コン
タクトホール19を介して磁性層18bと接触し、磁気
的に連結している。上部磁極層16は、NiFe(N
i:80重量%,Fe:20重量%)や、高飽和磁束密
度材料であるNiFe(Ni:45重量%,Fe:55
重量%)の材料を用い、めっき法によって形成してもよ
いし、高飽和磁束密度材料であるFeN,FeZrN等
の材料を用い、スパッタによって形成してもよい。この
他にも、高飽和磁束密度材料であるCoFe,Co系ア
モルファス材等を用いてもよい。また、高周波特性の改
善のため、上部磁極層16を、無機系の絶縁膜とパーマ
ロイ等の磁性層とを何層にも重ね合わせた構造としても
よい。
ライエッチングにより、記録ギャップ層9を選択的にエ
ッチングする。このときのドライエッチングには、例え
ば、BCl2 ,Cl2 ,CF4 ,SH6 等のガスを用い
た反応性イオンエッチング(RIE)が用いられる。次
に、例えばアルゴンイオンミリングによって、下部磁極
層の磁極部分18aを選択的に約0.3〜0.6μm程
度エッチングして、図6(b)に示したようなトリム構
造とする。このトリム構造によれば、狭トラックの書き
込み時に発生する磁束の広がりによる実効トラック幅の
増加を防止することができる。次に、上部磁極層16の
上に、例えばアルミナよりなるオーバーコート層17
を、20〜40μmの厚みに形成し、その表面を平坦化
して、その上に、図示しない電極用パッドを形成する。
最後に、スライダの研磨加工を行って、記録ヘッドおよ
び再生ヘッドのエアベアリング面を形成して、本実施の
形態に係る薄膜磁気ヘッドが完成する。
a)が、本発明における第1の磁性層に対応し、上部磁
極層16が、本発明における第2の磁性層に対応する。
施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの平面図、図8は、本実
施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図である。いずれ
の図でも、オーバーコート層17は省略している。な
お、図7において、図中、符号18Aは、トリム構造と
するために下部磁極層の磁極部分18aがエッチングさ
れている部分を表している。
層16は、エアベアリング面20側に配置される磁極部
分16aと、コイル12,14に対向する位置に配置さ
れるヨーク部分16bとを有している。磁極部分16a
の幅は、記録トラック幅を決定する。ヨーク部分16b
の幅は、磁極部分16aの幅よりも大きくなっている。
ヨーク部分16bにおける磁極部分16a側の一部は、
磁極部分16a側ほど細くなるテーパ状に形成されてい
る。
18aとこれに接する絶縁層11は、記録ギャップ層9
側に平坦な面を形成する。また、磁極部分18aと絶縁
層11との境界領域の位置が、スロートハイトゼロ位置
TH0となる。また、本実施の形態では、コイル12,
14を絶縁するためのフォトレジスト層13,15によ
って形成されるエイペックス部の根元は、スロートハイ
トゼロ位置TH0よりも、エアベアリング面20とは反
対側に、例えば2〜3μm離れた位置に配置されてい
る。
部分16bとの境界領域は、下部磁極層の磁極部分18
aと絶縁層11によって形成される平坦な面に対向する
位置、すなわち平坦な記録ギャップ層9の上に配置され
ている。本実施の形態では、特に、上部磁極層16の磁
極部分16aとヨーク部分16bとの境界領域は、下部
磁極層の磁極部分18aと絶縁層11との境界領域に対
応する位置、すなわちスロートハイトゼロ位置TH0に
配置されている。
のヨーク部分16bの磁極部分16a側の端縁は、磁極
部分16aの端縁に対して、所定の角度をなして、幅方
向外側へ広がっている。所定の角度は、実質的に90°
であるのが好ましい。ここで、「実質的に90°」とい
うのは、上部磁極層16のパターニングの際の設計値が
90°という意味であり、フォトレジストパターンのく
ずれ等により90°から多少ずれた場合も含む。
層16の磁極部分16aとヨーク部分16bとの境界領
域が平坦な面の上に配置されるので、記録トラック幅を
決める磁極部分16aを精度よく形成することができ
る。また、上部磁極層16の磁極部分16aとヨーク部
分16bとの境界領域の位置が、エイペックス部の根元
から2〜3μm程度離れているので、磁極部分16aを
形成するためのフォトレジストパターンに対する、フォ
トリソグラフィ工程におけるエイペックス部からの斜め
方向および横方向の反射光の影響も少なくなり、この点
からも、磁極部分16aを精度よく形成することが可能
となる。従って、本実施の形態によれば、記録トラック
幅がサブミクロンオーダあるいはそれ以下に小さくなっ
ても、磁極幅の正確な制御が可能となる。
のヨーク部分16bの磁極部分16a側の端縁は、磁極
部分16aの端縁に対して、所定の角度、好ましくは9
0°をなして、幅方向外側へ広がっている。これによ
り、本実施の形態によれば、磁極幅を小さくした場合に
おいても、磁極幅のより正確な制御が可能となる。その
理由を、以下で説明する。
リソグラフィ工程によって、マスクを用いてフォトレジ
ストを選択的に露光してパターニングする。その場合、
従来は、エイペックス部からの斜め方向および横方向の
反射光が問題となっていた。本実施の形態では、スロー
トハイトゼロ位置TH0の近傍において、端縁が幅方向
外側に広がるように、上部磁極層16を形成する。その
ため、エイペックス部からの斜め方向および横方向の反
射光の大部分は、幅方向外側に広がる端縁の位置から、
磁極部分16aを形成するための領域へ到達しなくな
り、エイペックス部からの斜め方向および横方向の反射
光が磁極部分16aを形成するための領域に与える影響
を低減できる。その結果、磁極部分16aを形成するた
めの領域におけるフォトレジストパターンの幅が広がる
のを抑制することができる。
磁極幅を小さくした場合においても、一定の幅を有する
磁極部分16aを精度よく形成することができる。
は、コイルを囲うフォトレジスト層ではなく、下部磁極
層の磁極部分18aとアルミナ等を用いた絶縁層11と
の境界領域で決まる。磁極部分18aは、例えばめっき
法によるパターニングにより正確に形成することができ
る。従って、ウェハ内で一列に配列された複数のヘッド
素子について、スロートハイトを均一にすることができ
る。また、コイルを絶縁するためのフォトレジスト層の
熱処理の際に、磁極部分18aは膨張することがない。
更に、磁極部分18aは絶縁層11によって周囲が囲わ
れているので、コイルのシード層をイオンミリングによ
ってエッチングする際に、磁極部分18aが変形するこ
ともない。従って、磁極部分18aと絶縁層11との境
界領域の位置が変動することがない。このように本実施
の形態によれば、サブミクロンオーダあるいはそれ以下
のオーダのスロートハイトが要求された場合でも、スロ
ートハイトを均一に精度よく形成することが可能とな
り、製品の歩留りを向上させることができる。
16の磁極部分16aとヨーク部分16bとの境界領域
をスロートハイトゼロ位置TH0に配置したので、スロ
ートハイトゼロ位置TH0の近傍における磁性層の体積
を大きくすることができ、スロートハイトゼロ位置TH
0の近傍における磁束の飽和を防止することが可能とな
る。そのため、本実施の形態によれば、磁極幅を小さく
した場合においても十分なオーバーライト特性を得るこ
とができる。特に、上部磁極層16の磁極部分16aと
下部磁極層の磁極部分18aを高飽和磁束密度材を用い
て形成することにより、磁束が途中で飽和することな
く、有効に磁極部分に到達することになり、起磁力の損
失の少ない効率的な記録ヘッドを実現することができ
る。
微細な上部磁極層16を形成することができるので、製
造コストを低減することができる。
2,14と下部磁極層のヨーク部分8との間に、薄く且
つ十分な絶縁耐圧が得られる無機系の絶縁層11が設け
られているので、コイル12,14と下部磁極層との間
の絶縁性を向上させることができ、歩留りを向上せるこ
とができると共に、コイル12,14からの磁束の漏れ
を低減することができる。
れてスロートハイトを決定するフォトレジストパターン
の傾斜部の存在によって、コイルの外周端とスロートハ
イトゼロ位置との間の距離が大きくなっていた。これに
対して、本実施の形態によれば、コイル12が、平坦な
記録ギャップ層9の上に形成されているので、上述のよ
うにコイルの外周端とスロートハイトゼロ位置との間の
距離が大きくなることがない。そのため、本実施の形態
によれば、磁路長を短くすることができ、コイルの下側
に、スロートハイトを決定するフォトレジストパターン
が存在する場合に比べて、例えば20%程度、磁路長を
短くすることが可能となる。その結果、高周波特性を向
上させることが可能となる。
ないし図12を参照して、本発明の第2の実施の形態に
ついて説明する。なお、図9ないし図12において、
(a)はエアベアリング面に垂直な断面を示し、(b)
は磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示してい
る。
方法では、図9に示したように、下部磁極層のヨーク部
分8の形成までの工程は、第1の実施の形態と同様であ
る。本実施の形態では、その後、図10に示したよう
に、ヨーク部分8の上に、磁性材料により、下部磁極層
の磁極部分18aと、磁路形成のための磁性層18b
を、2.0〜2.5μmの厚みで、選択的に形成する。
ナよりなる絶縁層11aを、約0.3〜0.7μmの厚
みに形成する。次に、絶縁層11aの上に、第1層目の
薄膜コイル12を、1.5〜2.0μmの厚みに形成す
る。次に、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層11
を、約3〜5μmの厚みで形成する。次に、例えばCM
Pによって、磁極部分18aと磁性層18bが露出する
まで、絶縁層11を研磨して、表面を平坦化する。本実
施の形態では、磁極部分18aと絶縁層11aとの境界
領域の位置が、スロートハイトゼロ位置TH0となる。
1、磁極部分18aおよび磁性層18bの上に、絶縁材
料よりなる記録ギャップ層9を、0.2〜0.3μmの
厚みで形成する。次に、磁路形成のために、磁性層18
bの上の部分において、記録ギャップ層9を部分的にエ
ッチングしてコンタクトホール19を形成する。次に、
記録ギャップ層9の上に、第2層目の薄膜コイル14
を、例えば1.5〜2.0μmの厚みに形成する。
プ層9およびコイル14の上に、フォトレジスト層15
を、所定のパターンに形成する。次に、フォトレジスト
層15の上を平坦化するために、例えば250°Cの温
度で熱処理する。
層15の上に、記録ヘッド用の磁性材料からなる上部磁
極層16を、例えば約2〜4μmの厚みに形成する。こ
の上部磁極層16は、コンタクトホール19を介して磁
性層18bと接触し、磁気的に連結している。
ライエッチングにより、記録ギャップ層9を選択的にエ
ッチングする。次に、例えばアルゴンイオンミリングに
よって、下部磁極層の磁極部分18aを選択的に約0.
3〜0.6μm程度エッチングして、図12(b)に示
したようなトリム構造とする。次に、上部磁極層16の
上に、例えばアルミナよりなるオーバーコート層17
を、20〜40μmの厚みに形成し、その表面を平坦化
して、その上に、図示しない電極用パッドを形成する。
最後に、スライダの研磨加工を行って、記録ヘッドおよ
び再生ヘッドのエアベアリング面を形成して、本実施の
形態に係る薄膜磁気ヘッドが完成する。
は、エアベアリング面側に配置される磁極部分16a
と、コイル12,14に対向する位置に配置されるヨー
ク部分16bとを有している。磁極部分16aおよびヨ
ーク部分16bの形状は、第1の実施の形態と同様であ
る。
18aと絶縁層11a,11は、記録ギャップ層9側に
平坦な面を形成する。また、磁極部分18aと絶縁層1
1aとの境界領域の位置が、スロートハイトゼロ位置T
H0となる。また、本実施の形態では、コイル14を絶
縁するためのフォトレジスト層15によって形成される
エイペックス部の根元は、スロートハイトゼロ位置TH
0よりも、エアベアリング面とは反対側に、例えば2〜
3μm離れた位置に配置されている。
部分16bとの境界領域は、下部磁極層の磁極部分18
aと絶縁層11a,11によって形成される平坦な面に
対向する位置、すなわち平坦な記録ギャップ層9の上に
配置されている。本実施の形態では、特に、上部磁極層
16の磁極部分16aとヨーク部分16bとの境界領域
は、下部磁極層の磁極部分18aと絶縁層11aとの境
界領域に対応する位置、すなわちスロートハイトゼロ位
置TH0に配置されている。
に比べて、エイペックス部の高さが低くなるので、上部
磁極層16をより精度よく形成することが可能となる。
コイル12と第2層目のコイル14との間に、記録ギャ
ップ層9と任意の膜厚で形成可能な絶縁層11とを介挿
することができるので、これらのコイル12,14間の
絶縁耐圧を大きくすることができる。
が少ないと共に、一つの層で微細な上部磁極層16を形
成することができるので、製造コストを低減することが
できる。
および効果は、第1の実施の形態と同様である。
されず、種々の変更が可能である。例えば、上記各実施
の形態では、上部磁極層16を一つの層で形成したが、
磁極部分16aとヨーク部分16bとを別個の層で形成
してもよい。
み取り用のMR素子を形成し、その上に、書き込み用の
誘導型磁気変換素子を積層した構造の薄膜磁気ヘッドに
ついて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。
変換素子を形成し、その上に、読み取り用のMR素子を
形成してもよい。このような構造は、例えば、上記実施
の形態に示した上部磁極層の機能を有する磁性膜を下部
磁極層として基体側に形成し、記録ギャップ膜を介し
て、それに対向するように上記実施の形態に示した下部
磁極層の機能を有する磁性膜を上部磁極層として形成す
ることにより実現できる。この場合、誘導型磁気変換素
子の上部磁極層とMR素子の下部シールド層を兼用させ
ることが好ましい。
は、凹部を形成した基体を用いることが好ましい。そし
て、基体の凹部に、コイル部を形成することによって、
薄膜磁気ヘッド自体の大きさをさらに縮小化することが
できる。
換素子のコイル部を構成する各薄膜コイル間に形成され
る絶縁層を、全て無機絶縁層としてもよい。
を備え、この誘導型磁気変換素子によって読み取りと書
き込みを行う薄膜磁気ヘッドにも適用することができ
る。
いずれかに記載の薄膜磁気ヘッドまたは請求項9ないし
17のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によ
れば、第1の磁性層の第1の磁極部分と絶縁層とによっ
てスロートハイトを決定すると共に、ギャップ層側に平
坦な面を形成し、記録トラック幅を決定する幅を有する
第2の磁極部分と、第2の磁極部分よりも大きい幅を有
する第2のヨーク部分との境界領域を、第1の磁極部分
と絶縁層によって形成される平坦な面に対向する位置に
配置したので、磁極幅を小さくした場合においても、磁
極幅の正確な制御と十分なオーバーライト特性を得るこ
とが可能となると共に、平坦な面を形成する第1の磁極
部分と絶縁層によってスロートハイトを決定するので、
スロートハイトの正確な制御が可能になるという効果を
奏する。
ッドもしくは請求項10または11記載の薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法によれば、第2のヨーク部分の第2の磁極
部分側の端縁が、第2の磁極部分の端縁に対して、所定
の角度をなして、幅方向外側へ広がるようにしたので、
更に、より磁極幅の正確な制御が可能になるという効果
を奏する。
は請求項11記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれ
ば、所定の角度を実質的に90°としたので、より一層
磁極幅の正確な制御が可能となるという効果を奏する。
は請求項14記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれ
ば、第2の磁極部分と第2のヨーク部分を一つの層で形
成するようにしたので、更に、製造コストを低減できる
という効果を奏する。
ドの製造方法における一工程を説明するための断面図で
ある。
る。
る。
る。
る。
る。
ドの平面図である。
ドの斜視図である。
ドの製造方法における一工程を説明するための断面図で
ある。
る。
ある。
ある。
工程を説明するための断面図である。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
素子、8…ヨーク部分、9…記録ギャップ層、11…絶
縁層、12,14…薄膜コイル、16…上部磁極層、1
6a…磁極部分、16b…ヨーク部分、17…オーバー
コート層、18a…磁極部分。
Claims (17)
- 【請求項1】 磁気的に連結され、且つ記録媒体に対向
する側の一部がギャップ層を介して対向する2つの磁極
部分を含み、それぞれ少なくとも1つの層からなる第1
および第2の磁性層と、この第1および第2の磁性層の
間に絶縁された状態で配設された薄膜コイルとを有する
書き込み用の誘導型磁気変換素子を備えた薄膜磁気ヘッ
ドであって、 前記第1の磁性層は、第1の磁極部分と、この第1の磁
極部分に磁気的に連結される第1のヨーク部分とを含
み、 前記第2の磁性層は、記録トラック幅を決定する幅を有
する第2の磁極部分と、この第2の磁極部分に磁気的に
連結され、第2の磁極部分よりも大きい幅を有する第2
のヨーク部分とを含み、 更に、前記第1の磁極部分に接してスロートハイトを決
定すると共に、ギャップ層側に平坦な面を形成する絶縁
層を備え、 前記第2の磁極部分と第2のヨーク部分との境界領域
は、前記第1の磁極部分と前記絶縁層によって形成され
る平坦な面に対向する位置に配置されていることを特徴
とする薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項2】 前記第2のヨーク部分の第2の磁極部分
側の端縁は、第2の磁極部分の端縁に対して、所定の角
度をなして、幅方向外側へ広がっていることを特徴とす
る請求項1記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項3】 前記所定の角度は、実質的に90°であ
ることを特徴とする請求項2記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項4】 前記第2の磁極部分と第2のヨーク部分
との境界領域は、前記第1の磁極部分と前記絶縁層との
境界領域に対応する位置に配置されていることを特徴と
する請求項1ないし3のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッ
ド。 - 【請求項5】 前記第1の磁極部分と第1のヨーク部分
は、別個の層からなることを特徴とする請求項1ないし
4のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項6】 前記第2の磁極部分と第2のヨーク部分
は、一つの層からなることを特徴とする請求項1ないし
5のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項7】 前記薄膜コイルは、前記ギャップ層と前
記第2のヨーク部分との間に配置されていることを特徴
とする請求項1ないし6のいずれかに記載の薄膜磁気ヘ
ッド。 - 【請求項8】 前記薄膜コイルは、前記ギャップ層と前
記第1のヨーク部分との間と前記ギャップ層と前記第2
のヨーク部分との間に分割されて配置されていることを
特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の薄膜磁
気ヘッド。 - 【請求項9】 磁気的に連結され、且つ記録媒体に対向
する側の一部がギャップ層を介して対向する2つの磁極
部分を含み、それぞれ少なくとも1つの層からなる第1
および第2の磁性層と、この第1および第2の磁性層の
間に絶縁された状態で配設された薄膜コイルとを有する
書き込み用の誘導型磁気変換素子を備えた薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法であって、 第1の磁極部分と、この第1の磁極部分に磁気的に連結
される第1のヨーク部分とを含む第1の磁性層を形成す
ると共に、前記第1の磁極部分に接してスロートハイト
を決定すると共に、ギャップ層側に平坦な面を形成する
絶縁層を形成する第1の工程と、 前記第1の磁極部分および前記絶縁層の上に、ギャップ
層を形成する第2の工程と、 少なくとも一部が前記ギャップ層の上に配置されるよう
に薄膜コイルを形成する第3の工程と、 前記ギャップ層および薄膜コイルの上に、第2の磁性層
を形成する第4の工程とを含み、 前記第2の磁性層は、記録トラック幅を決定する幅を有
する第2の磁極部分と、この第2の磁極部分に磁気的に
連結され、第2の磁極部分よりも大きい幅を有する第2
のヨーク部分とを含み、 前記第4の工程では、前記第2の磁極部分と第2のヨー
ク部分との境界領域を、前記第1の磁極部分と前記絶縁
層によって形成される平坦な面に対向する位置に配置す
ることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項10】 前記第4の工程では、前記第2のヨー
ク部分の第2の磁極部分側の端縁が、第2の磁極部分の
端縁に対して、所定の角度をなして、幅方向外側へ広が
るように、第2の磁性層を形成することを特徴とする請
求項9記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項11】 前記所定の角度を、実質的に90°と
することを特徴とする請求項10記載の薄膜磁気ヘッド
の製造方法。 - 【請求項12】 前記第4の工程では、前記第2の磁極
部分と第2のヨーク部分との境界領域を、前記第1の磁
極部分と前記絶縁層との境界領域に対応する位置に配置
することを特徴とする請求項9ないし11のいずれかに
記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項13】 前記第1の工程では、前記第1の磁極
部分と第1のヨーク部分を、別個の層によって形成する
ことを特徴とする請求項9ないし12のいずれかに記載
の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項14】 前記第4の工程では、前記第2の磁極
部分と第2のヨーク部分を、一つの層によって形成する
ことを特徴とする請求項9ないし13のいずれかに記載
の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項15】 前記第3の工程では、前記薄膜コイル
を、前記ギャップ層と前記第2のヨーク部分との間に配
置することを特徴とする請求項9ないし14のいずれか
に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項16】 前記第3の工程では、前記薄膜コイル
を、前記ギャップ層と前記第1のヨーク部分との間と前
記ギャップ層と前記第2のヨーク部分との間に分割して
配置することを特徴とする請求項9ないし14のいずれ
かに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項17】 前記第1の工程では、第1の磁性層を
形成した後に、絶縁層を形成し、その後、第1の磁性層
および絶縁層の上面を平坦化処理することを特徴とする
請求項9ないし16のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド
の製造方法。
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