JP2000268322A

JP2000268322A - 磁気ヘッド及び磁気ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2000268322A
Application number: JP11069113A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Osawa; 裕一大沢; Norio Ozawa; 則雄小沢; Tomoki Funayama; 知己船山; Masahisa Yoshikawa; 将寿吉川; Hiroaki Yoda; 博明與田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明はプラナーヨークヘッドを形成するに
あたり磁気ギャップ埋め込みした場合でも磁気ギャップ
頭部（入り口）付近に膜が集中せず、容易に整った形状
の磁気ギャップを形成できる磁気ヘッドを提供すること
を目的とする。【解決手段】本発明はプラナーヨーク型磁気ヘッドに
おいて、前記磁性体と前記磁気ギャップ間には前記磁性
体及び前記磁気ギャップを構成する組成とは異なる組成
を有する層が形成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
等に用いられる磁気ヘッド及び磁気ヘッドの製造方法に
関わる。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録媒体に記録される情報の
高密度化が進み、ＨＤＤでは２００Ｍｂ／ｉｎｃｈ^２と
いう高記録密度のシステムが実用化されており、さらな
る高密度化が要求されている。

【０００３】そのための方策の一つとしては、磁気ヘッ
ドにおいて狭トラック（０．５ｍｍ以下）を形成するこ
とが大きなポイントとなる。

【０００４】このような狭トラック化を実現するために
様々な構造の磁気ヘッドの提案がなされているが、再生
磁気ヘッドにおいてはプラナーヨークヘッドと呼ばれる
再生磁気ヘッドが例えば特開平８−１３８２１５号公報
などに提案されている。

【０００５】プラナーヨークヘッドの該略図を図９を用
いて説明する。図９はプラナーヨークヘッドの媒体対向
面方向からの斜視図である。図９において１は基板であ
り、この基板１上には絶縁層２が設けられている。この
絶縁層２上には磁気ヨーク３となる第１及び第２の磁性
体４が同一平面を構成するように非磁性体からなる磁気
ギャップ５を介して配置されている。第１及び第２の磁
性体４からなる磁気ヨーク３を通る磁束と略平行な面上
には磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）６が媒体対向面から所定
距離後退した位置に配置されている。ＭＲ膜６の上には
その両端に電気的に接続された一対のリード７が形成さ
れており、これらによりＭＲ素子８が構成されている。

【０００６】このようなプラナーヨークヘッドは記録媒
体の情報を、磁気ヨーク３で吸い上げて、磁路の途中に
あるＭＲ素子で磁界を電気出力に変換する。

【０００７】上記のプラナーヨークヘッドにおいては磁
気ヨークの膜厚がトラック幅となるため、一般的な薄膜
形成技術を応用すれば薄い磁気ヨークが形成できるため
狭トラックを形成することができる。

【０００８】しかしながら、このようなプラナーヨーク
ヘッドを採用した場合、さらに線記録密度を上げるため
には磁気ギャップの幅をより狭くする必要がある。磁気
ギャップの幅を狭くするには、狭い幅のスリットに磁気
ギャップ材を埋め込む技術が必要となる。例えば５００
ｋＢＰＩ以上の線記録密度を達成するためには、ギャッ
プ材を５０ｎｍ程度（５０Ｇｂｐｓｉ）の超狭スリット
に埋め込む必要がある。

【０００９】しかしながら一般的にスリットに材を埋め
込むために使用される真空成膜法を前述の如く超狭スリ
ットへの材の埋め込みに採用した場合、スリット内に材
が十分に充填されないという問題点がある。

【００１０】真空成膜法を用いて磁気ギャップ材の埋め
込みを行った際の磁気ギャップの状態を示す断面図を図
１０に示す。図１０においては下地９上に第１及び第２
の磁性体４が形成されてなる磁気ヨークがあり、磁気ヨ
ークの間に磁気ギャップとなるスリット１０が形成され
ている。しかしスリット１０に埋め込まれるべき磁気ギ
ャップ材２２はスリット頭部（入り口）に集中してしま
い、スリット内部への磁気ギャップ材の進入を妨げ、そ
の結果、きれいに磁気ギャップ内が埋まらない。

【００１１】また、上記磁気ギャップ材の埋め込みにメ
ッキ法を採用した場合でも、磁気ヨークが導電体である
ために、スリット頭部に電界が集中し、その結果、真空
成膜法同様にスリット頭部に磁気ギャップ材が集中して
しまい、きれいに磁気ギャップ内が埋まらない。

【００１２】その結果得られた磁気ヘッドにおいては接
触走行時の異物混入やギャップ破損などの問題が生じ
る。そのため、狭磁気ギャップ構造であっても、スリッ
トに容易に非磁性体をボイド無く埋め込み、整った形状
の磁気ギャップを形成できるプラナーヨークヘッド型の
磁気ヘッドが求められてた。

【００１３】一方、磁性体に磁気ギャップとなるスリッ
トを形成する際にも寸法精度よくスリットを形成し、形
状の整った磁気ギャップを形成できる磁気ヘッドの製造
方法が求められていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、プラ
ナーヨークヘッドを形成するにあたり磁気ギャップ埋め
込みした場合でも磁気ギャップ頭部（入り口）付近に膜
が集中せず、整った形状の磁気ギャップを形成できる磁
気ヘッドを提供することにある。

【００１５】また、磁性体にスリットを形成する際に寸
法精度よくスリットを形成し、整った形状の磁気ギャッ
プを形成できる磁気ヘッドの製造方法を提供することに
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、基板と、
前記基板面に対して略垂直方向に形成されかつ非磁性体
からなる磁気ギャップと、前記基板上に前記磁気ギャッ
プを介して対向配置された第１及び第２の磁性体とを備
えた磁気ヘッドにおいて、前記磁性体と前記磁気ギャッ
プ間には前記磁性体及び前記磁気ギャップを構成する組
成とは異なる組成を有する層が形成されていることを特
徴とする磁気ヘッドである。

【００１７】前記磁性体及び前記磁気ギャップを構成す
る組成とは異なる組成を有する層は、前記磁性体より高
い抵抗を有することが望ましい。

【００１８】前記磁性体及び前記磁気ギャップを構成す
る組成とは異なる組成を有する層は、絶縁層であること
が望ましい。

【００１９】前記磁気ギャップは電気化学的手法により
形成されていることが望ましい。

【００２０】また、第２発明は、磁性体にスリットを形
成するエッチング工程と、前記スリットに非磁性体を埋
め込ことにより磁気ギャップを形成する埋め込み工程を
行う磁気ヘッドの製造方法において、前記エッチング工
程はマスクを介して前記磁性体に収束高速粒子線を照射
することにより行うことを特徴とする磁気ヘッドの製造
方法である。

【００２１】以下に第１発明の作用について説明する。

【００２２】第１発明は、磁気ギャップ底部と磁気ギャ
ップ側壁でギャップ材（堆積前の状態）への電子親和力
を変え、磁気ギャップ底部の電子親和力を低くする。そ
れにより堆積前の磁気ギャップ材はスリット側壁との電
子のやり取りが難しくなり、逆に磁気ギャップ底部で選
択的に電荷の移動を行い、分解・堆積のモードに入る。
したがって、磁気ギャップ底部からの選択成長を発生さ
せることが出来る。

【００２３】その結果、スリットに入ってきた堆積前の
磁気ギャップ材は、磁気ギャップ底部からの成長が支配
的となるため、磁気ギャップ底部から順次成長し、磁気
ギャップ頭部でふさぐような事は起こらずギャップ材が
スリットをはみ出るまでボイド無くきれいに成長し、超
狭磁気ギャップをきれいに埋めることが出来、形状の整
った磁気ギャップを得ることができる。さらにそれによ
り磁気ヘッドが接触走行時に異物がついたりギャップを
破損したりしないという作用が得られる。

【００２４】第１発明において、前記磁性体と前記磁気
ギャップ間に前記磁性体及び前記磁気ギャップを構成す
る組成とは異なる組成を有する層が形成されていること
により磁性体表面のエネルギー障壁が高くなり電子親和
力が低下する。これにより、前述の作用が得られるので
ある。

【００２５】磁性体表面のエネルギー障壁は高い方が望
ましく、したがって前記磁性体及び前記磁気ギャップを
構成する組成とは異なる組成を有する層は前記磁性体よ
りも高抵抗な層であることが望ましい。更に前記層は絶
縁層であることがより好ましい。

【００２６】また、前記磁性体と前記磁気ギャップ間に
前記磁性体及び前記磁気ギャップを構成する組成とは異
なる組成を有する層が形成されることにより、渦電流損
失が抑制され磁気ヘッドの高周波特性を向上させること
ができる。

【００２７】特に、前記磁気ギャップは電気化学的手法
により形成されていることにより磁気ギャップ底部から
磁気ギャップ材が成長できボイドの発生を抑制するとい
う作用が得られるため望ましい。

【００２８】また、以下に、第２発明の作用について説
明する。

【００２９】第２発明において用いられる収束高速粒子
線、特に好ましくはＦＩＢ（ＦｏｃｕｓｅｄＩｏｎ
Ｂｅａｍ）はイオンを収束して狭い領域を加工できるた
め磁気ギャップとなるスリットを形成するには有効な手
段であるが、そのイオン光学的な安定性を決定するパラ
メータが、たとえばレンズ電流・電圧変動、光学軸のぶ
れ、フォーカス変動、収差など多岐にわたり、一般的な
リソグラフィーの場合の線幅安定性に比べるとばらつき
か大きくなる。また、ビームプロファイルの影響からス
リットが精度良く形成されない。

【００３０】このような現象を改善するために、第２発
明の如くエッチング対象物にマスクをかけて対象物表面
でイオンビームをコリメートする。この場合、磁性体表
面でコリメートされ、さらにマスクにより等価的にイオ
ンビームが磁性体に照射されるので高精度にスリットを
形成でき、ひいては形状の整った磁気ギャップを製造す
る事ができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、第１発明及び第２発明を実
施するための形態について説明する。

【００３２】図１は第１発明及び第２発明に係る磁気ヘ
ッドをプラナーヨーク型ＭＲヘッドに適用した際の要部
構成例を示す媒体対向面から見た斜視図である。図１に
示すＭＲヘッドにおいて、Ａｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣ混合基板
などからなる基板（図示せず）にはＡｌ_２Ｏ_３膜等から
なる絶縁層（図示せず）が素子形成用下地として設けら
れている。

【００３３】さらに絶縁層の上には導電性を示すＣｕ等
からなる下地層１１が設けられていてもよい。この下地
層１１上には磁気ヨーク１２となる第１及び第２の磁性
体１３が同一平面を構成するように磁気ギャップ１４を
介して配置されている。磁気ギャップ１４を構成するギ
ャップ材としてはＣｕやＡｌ_２Ｏ_３など非磁性体等が挙
げられる。

【００３４】第1及び第2の磁性体１３は例えばＮｉＦｅ
合金やＣｏＺｒＮｂ合金のようなアモルファス合金、Ｆ
ｅＡｌＳｉ合金、窒化鉄、ＦｅＣｏ系合金などの軟磁性
材料の単層構造、また軟磁性材料と非磁性体との積層構
造から構成される。特にＣｏＺｒＮｂアモルファス合金
の場合、結晶粒の凹凸が磁気ヨーク表面に出ないため、
その上に再生エレメントを形成しやすい。

【００３５】磁性体１３の下側には磁性体１３にバイア
ス磁界を印加する作用を示すＩｒＭｎ等からなる反強磁
性体層１５が設けられていてもよい。

【００３６】第１及び第２の磁性体１３からなる磁気ヨ
ーク１２を通る磁束と略平行な面上には磁気抵抗効果膜
（ＭＲ膜）１６が媒体対向面から所定距離後退した位置
に配置されている。ＭＲ膜よりさらに後退した位置には
ＭＲ膜１６にバイアス磁界を印可するバイアス膜１７が
設けられていてもよい。さらにバイアス膜１７はＭＲ膜
１６の両側に設置される場合もありうる。バイアス膜１
７はセンス電流をＭＲ膜に集中して流すという観点から
高抵抗であることが望ましい。

【００３７】磁性体１３とＭＲ膜１６との間には絶縁層
１８が設けられており磁気ヨーク１２とＭＲ膜１６とは
絶縁されている。ＭＲ膜１６の上にはその両端に電気的
に接続された一対のリード１９が形成されており、これ
らによりＭＲ素子が構成されている。

【００３８】このようなプラナーヨークヘッドは記録媒
体の情報を、磁気ヨーク１２で吸い上げて、漏洩する磁
束の磁路の途中にあるＭＲ素子で磁界を電気出力に変換
する。

【００３９】上述したＭＲ膜１６としては例えば電流の
方向と磁性層の磁化モーメントのなす角度に依存して電
気抵抗が変化するＮｉ_８０Ｆｅ_２０等からなる異方性磁
気抵抗効果膜、磁性膜と非磁性膜との積層構造を有し、
各磁性層の磁化のなす角度に依存して電気抵抗が変化す
るいわゆるスピンバルブ効果を示すＣｏ_９０Ｆｅ_１０／
Ｃｕ／Ｃｏ_９０Ｆｅ_１０積層膜などからなるスピンバル
ブ膜、あるいは巨大磁気抵抗効果を示す人工格子膜が例
示される。

【００４０】以下、第１発明について説明する。

【００４１】図２は上記した第１発明の磁気ヘッドの磁
気ギャップ部分を示す断面図である。磁気ギャップ１４
は磁気ヨーク１２を構成する第1及び第2の磁性体１３に
狭持されている。

【００４２】第１発明においては、前記磁性体１３と前
記磁気ギャップ１４間には、前記磁性体１３及び前記磁
気ギャップ１４を構成する組成とは異なる組成を有する
層２１が形成されている。

【００４３】前記磁性体１３及び前記磁気ギャップ１４
を構成する組成とは異なる組成を有する層２１は、前記
磁性体１３及び前記磁気ギャップ１４を構成する組成と
は異なる組成であれば、磁気ギャップに面した磁性体側
壁のエネルギー障壁を高くすることができ、第１発明の
作用を得ることができる。

【００４４】第１発明の作用を得るには磁性体表面のエ
ネルギー障壁は高い方が望ましく、したがって前記磁性
体及び前記磁気ギャップを構成する組成とは異なる組成
を有する層は前記磁性体よりも高抵抗な層であることが
望ましい。更に前記層は絶縁層であることがより好まし
い。

【００４５】前記磁性体及び前記磁気ギャップを構成す
る組成とは異なる組成を有する層２１は磁性体構成元素
のうち少なくとも一元素からの化学反応層であってもよ
い。化学反応層としては、磁性体構成元素のうち少なく
とも一元素の酸化物、窒化物、フッ化物、炭化物、塩化
物、ヨウ化物、臭化物などが挙げられる。特に酸化物、
窒化物であると化学的に安定であるため望ましい。前述
の如く磁性体１３は例えばＮｉＦｅ合金やＣｏＺｒＮｂ
のようなアモルファス合金などの軟磁性材料が挙げられ
る。

【００４６】磁性体１３としてＮｉＦｅ合金を使用した
際は化学反応層は、具体的には酸化物、窒化物からなる
ことが薄くて安定な膜が形成できることから望ましい。

【００４７】また、磁性体１３としてＣｏＺｒＮｂアモ
ルファス合金を使用した際は化学反応層は、具体的には
酸化物、窒化物からなることが薄くて安定な膜が形成で
きることから望ましい。

【００４８】また、前記磁性体及び前記磁気ギャップを
構成する組成とは異なる組成を有する層２１は磁性体を
構成する物質と前記磁気ギャップを構成する物質の傾斜
組成を有する層であってもよい。

【００４９】前記磁性体１３及び前記磁気ギャップ１４
を構成する組成とは異なる組成を有する層２１の厚さは
１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲であることが望ましい。
厚すぎると磁気ギャップが広がりすぎ、薄すぎると本発
明の効果が得られにくくなる。

【００５０】第１発明において前記磁気ギャップは、ス
リットに物質を埋め込むことができる手法であればどの
ような方法を用いて形成してもよいが、特にメッキ法、
選択ＣＶＤ法等の電気化学的手法により形成されている
ことにより磁気ギャップ底部からギャップ材が成長でき
ボイドの発生を抑制するという作用が得られるため望ま
しい。

【００５１】また、第１発明において前記磁気ギャップ
は収束イオンビーム（ＦＩＢ：ＦｏｃｕｓｕｔＩｏｎ
Ｂｅａｍ）を用いて埋め込み形成されると磁気ギャッ
プ側壁に前記磁性体及び前記磁気ギャップを構成する組
成とは異なる組成を有する層が形成され、磁気ギャップ
埋め込み時に磁気ギャップ底部から磁気ギャップ材が成
長できボイドの発生を抑制するという作用が得られるた
め望ましい。

【００５２】次に第１発明に係る磁気ヘッドの製造方法
及び第２発明に係る磁気ヘッドの製造方法を図３及び図
４を参照して説明する。図３は第１発明及び第２発明に
係る磁気ヘッドの要部構成を示す該略図、図４は第１発
明に係る磁気ギャップの製造工程を示す該略図である。

【００５３】まず、図３において基板（図示せず）上に
絶縁層（図示せず）をコートしさらに絶縁層の上に必要
に応じて、磁気ギャップ材と同様に導電材料からなる下
地層３１を形成し、さらに下地層３１上に磁気ヨークと
なる反強磁性体層３５及び磁性体層３３を形成する。

【００５４】次に、エッチング手段を用いて反強磁性体
層３５及び磁性体層３３をエッチングし磁気ギャップ３
４となるスリットを作製する。

【００５５】第１発明に係る磁気ヘッドを得るには、上
記方法で図４（ａ）に示すごとくのスリットを形成した
後、以下の製造工程を経る。なお、図１（ａ）はスリッ
トの断面図であり、下地層３１上に、反強磁性体層３５
及び磁性体層３３が積層され、それらにスリットが形成
されている。

【００５６】次に図４（ｂ）に示すようにＲＩＥ（Ｒｅ
ａｃｔｉｖｅｉｏｎｅｔｃｈｉｎｇ）やアッシャー
（Ａｓｈｅｒ：灰化装置）によるプラズマ酸化あるいは
プラズマ窒化処理等の手段によりスリットの壁面に磁性
体及び前記磁気ギャップを構成する組成とは異なる組成
を有する層２１を作製する。次に図４（ｃ）に示すよう
に還元剤等の化学的処理等によってスリット底部のみ前
記層２１を除去し、スリットの側面のみに層２１が形成
された状態とする。

【００５７】次に図４（ｄ）に示すように電気化学的手
法やＦＩＢ等の手段によりギャップ材２２を埋め込む。

【００５８】次に図３に示すごとく磁性体層３３表面に
ＡｌＯ_ｘ等の絶縁層３８を形成しその上にＭＲ膜３６、
バイアス膜３７を形成する。最後にリード３９をリフト
オフなどにより形成する。

【００５９】一方、第２発明の磁気ヘッドの製造方法に
おいては、反強磁性体層３５及び磁性体層３３をエッチ
ングし磁気ギャップ３４となるスリットを作製する際
に、上記エッチング手段として収束高速粒子線、特に好
ましくはＦＩＢを用い、マスクを介してＦＩＢを磁性体
層３３に照射してエッチングを行う。

【００６０】次に電気化学的手法やＦＩＢ等の手段によ
りギャップ材２２を埋め込む。

【００６１】次に図３に示すごとく磁性体層３３表面に
ＡｌＯ_ｘ等の絶縁層３８を形成しその上にＭＲ膜３６、
バイアス膜３７を形成する。最後にリード３９をリフト
オフなどにより形成する。

【００６２】第１発明及び第２発明に係る磁気ヘッドは
ヘッドスライダに組み込まれ、このヘッドスライダは例
えば図５に示すような磁気ディスク装置などの磁気記録
装置に搭載される。図５はロータリアクチュエータを用
いた磁気ディスク装置５０の概略構造を示している。

【００６３】図５において磁気ディスク５１はスピンド
ル５２に装着され、図示せぬ駆動装置制御源からの制御
信号に応答する図示せぬモータにより回転する。磁気デ
ィスク５１が浮上した状態で情報の記録再生を行うヘッ
ドスライダ５３は薄膜状のサスペンション５４の先端に
取り付けられている。ここでヘッドスライダ５３は本発
明の磁気ヘッドを具備している。

【００６４】磁気ディスク５１が回転すると、ヘッドス
ライダ５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は磁気ディスク５１
の表面から所定の浮上量をもって保持される。サスペン
ション５４は図示せぬ駆動コイルを保持するボビン部等
を有するアクチュエータアーム５５の一端に接続されて
いる。アクチュエータアーム５５のボビン部に巻き上げ
られた図示せぬ駆動コイルと、このコイルを挟み込むよ
うに対向して配置された永久磁石及び対向ヨークからな
る磁気回路とから構成される。

【００６５】アクチュエータアーム５５は固定軸５７の
上下２個所に設けられた図示せぬボールベアリングによ
り保持され、ボイスコイルモータ５６により回転摺動が
自在にできるようになっている。

【００６６】

【実施例】以下に、第１発明による実施例を示す。

【００６７】まず、実施例１〜４の再生磁気ヘッド構造
を図１を参照して説明する。

【００６８】基板（図示せず）としては、アルミナ・チ
タン炭化物混合基板（以降アルチック基板とする）上
に、アルミナ膜からなる絶縁層が下地層として設けら
れ、表面が平坦化されている。前記基板上にＣｕ膜から
なる下地層１１が形成され、さらにＩｒＭｎ反強磁性体
層１５及び、その上のＮｉＦｅ磁性体１３からなる１対
の磁気ヨーク１２が磁気ギャップ１４を介して設けられ
ており、トラック幅０．３μｍ相当で加工されている。

【００６９】磁気ギャップ１４は幅５０ｎｍであり、磁
気ギャップ１４にはＣｕが充填されている。磁気ギャッ
プ１４に面した磁性体１３表面は磁性体構成元素のうち
少なくとも一元素の化学反応層を有する（図示せず）。
磁気ギャップは下地層１１と接続されている。磁気ヨー
ク１２上面にはアルミナ膜からなる絶縁層１８が３０ｎ
ｍの厚さで形成され、さらにバック磁気ギャップ上、磁
気ギャップ１４から０．５μｍ離れたところに、磁気抵
抗効果膜（ＧＭＲ膜）１６が形成されている。磁気抵抗
効果膜１６には絶縁層１８上に形成されたリード１９に
よりセンス電流が供給される。

【００７０】実施例１微小な磁気ギャップに底面からある物質を成長させる方
法として、メッキに代表される液相成長法がある。以下
にまず液相成長法を用いて磁気ギャップ材の埋め込みを
行い、前述の再生磁気ヘッドを作製した例を示す。

【００７１】まず、アルチック基板上アルミナ膜からな
る絶縁層が下地層として設けられ表面が平坦化された基
板上に下から、Ｔａ：１０ｎｍ／Ｃｕ：１００ｎｍ／Ｔ
ａ：１０ｎｍ／ＩｒＭｎ：１５ｎｍ／ＮｉＦｅ：３００
ｎｍ積層膜を形成する（Ｔａ層はＣｕ層の密着性を向上
せしめる層である）。次に、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄｉ
ｏｎｂｅａｍ）を用いて、幅０．５μｍ、長さ１００
μｍ、深さ０．３μｍのバックギャップ用スリット、ま
た幅５０ｎｍ、深さ０．３μｍ、長さ１０μｍの再生磁
気ギャップ用スリットをＣｕ表面に達する深さまで作製
する。

【００７２】図４（ａ）にスリットの断面図を示す。下
地層（Ｃｕ）３１上に、反強磁性体（ＩｒＭｎ）層３５
及び磁性体（ＮｉＦｅ）層３３が積層されそれらはスリ
ットを有している。次に、図４（ｂ）に示すようにＲＩ
Ｅにより全面的に酸化処理を行い化学反応層４１として
厚さ５ｎｍの酸化膜（Ｎｉ−Ｏ及びＦｅ−Ｏ）を形成し
た。条件は酸素圧力：３Ｐａ、投入電力：約９ｗ／ｃｍ
^２で５分間行った。次に、図４（ｃ）に示すように酢酸
系溶液に漬けてスリット底部の酸化膜のみを除去し、Ｃ
ｕ単体とした。最後に、図４（ｄ）に示すようにＣｕ電
解メッキを行った。その結果、幅５０ｎｍ，深さ０．３
μｍ，長さ１０μｍの微細なスリットに、磁気ギャップ
材２２としてＣｕを良好に埋め込むことが出来た。

【００７３】なお、ここではＣｕ電解メッキの例を示し
たが、電解メッキに限られず、Ｃｕ無電解メッキ、さら
に、ＮｉＰの電解、無電解メッキでも埋め込めることを
確認した。また、Ａｕ，Ｚｎメッキでも埋め込めた。

【００７４】さらに、表面酸化プロセスに関しては、Ｒ
ＩＥのみにかかわらずアッシャーでも効果があった。ま
た、酸化膜だけでなく窒化膜でも同様に効果があった。

【００７５】以降のプロセスを以下に示す。ＣＭＰ（Ｃ
ｈｅｍｉ−ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）
を用いて、磁気ヨーク表面に出たＣｕおよび若干の磁気
ヨーク膜を削る事で平坦化を行った。次に、イオンミリ
ングを用いて、磁気ヨークの外形をパターニングした。
ＣＭＰ後にヨーク外形パターンニングを行う理由は、ウ
エハ全面が平らな方が、ＣＭＰ分布が良好なためであ
る。ヨーク外形パターンニングをＣＭＰ前に行う場合、
ヨーク外部を別材料で埋め平らにすることが望ましい。
次に、絶縁層としてのアルミナ膜を０．３μｍ、ＩＢＤ
（ＩｏｎＢｅａｍＳｐｕｔｔｅｒｉｎｇＤｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）により成膜した。

【００７６】次に、再生エレメントの形成に入る。ま
ず、アルミナ膜上にＧＭＲ膜を成膜し、ＧＭＲ膜とアバ
ット形成するようにデプス方向のパターニングを行っ
た。つぎにバイアス膜を成膜しリフトオフした。

【００７７】さらにセンス電流供給用ＣｕリードをＧＭ
Ｒと０．２ｍオーバーラップさせて形成した。こうする
ことにより、ＧＭＲ素子とセンス電流供給用リードとの
接触抵抗を低下させる事ができ、ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｓｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ）に強い磁気エ
レメントを形成する事ができる。なお、リードのシート
抵抗は低いほど望ましい。

【００７８】リード材料はＡｕ，Ａ１など電気伝導度の
低いものが使われる事が望ましい。その結果、素子近傍
でのＣｒｏｗｄｉｎｇＲｅｓｉｓｔａｎｃｅを低下さ
せ、先に示した接触抵抗と合いまって、ＥＳＤ耐性の高
い再生磁気ヘッドを形成できる。

【００７９】実施例２ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ）を用いてギャップ材の埋め込みを行い前述の
再生磁気ヘッドを作製した例を示す。ＣＶＤでは、金属
下地の場合、反応が促進され膜が堆積し、酸化物下地と
は反応せず堆積しない場合がある。その現象を利用した
実施例である。

【００８０】実施例１と同様にアルチック基板上に、ア
ルミナ膜からなる絶縁層が下地層として設けられ、表面
が平坦化された基板上に下から、Ｔａ：１０ｎｍ／Ｃ
ｕ：１００ｎｍ／Ｔａ：１０ｎｍ／ＩｒＭｎ：１５ｎｍ
／ＮｉＦｅ：３００ｎｍ積層膜を形成する。次に、ＦＩ
Ｂを用いて、幅０．５μｍ，長さ１００μｍ，深さ０．
３μｍのバック磁気ギャップ用スリット、また幅５０ｎ
ｍ、深さ０．３μｍ、長さ１０μｍの再生ギャップ用ス
リットをＣｕ表面に達する深さまで作製する。

【００８１】図４（ａ）にスリットの断面図を示す。下
地層（Ｃｕ）３１上に、反強磁性体（ＩｒＭｎ）層３５
及び磁性体（ＮｉＦｅ）層３３が積層されそれらはスリ
ットを有している。次に図４（ｂ）に示すようにＲＩＥ
により全面的に酸化処理を行い化学反応層４１として厚
さ５ｎｍの酸化膜（Ｎｉ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ）を形成した。
条件は酸素圧力：３Ｐａ、投入電力：約９Ｗ／ｃｍ^２で
５分間行った。次に、図４（ｃ）に示すように酢酸系溶
液に漬けてスリット底部の酸化物のみを除去しＣｕ単体
とした。最後に図４（ｄ）に示すようにＷＦ_６および水
素混合ガス中で放電を行いスリット内のＣｕ表面からＷ
の選択成長を行った。スリット底部は金属下地であり、
反応が促進されＷ膜が堆積し、スリット側面の酸化物下
地とは反応せず堆積が促進されない。したがって、スリ
ットが底部から上部に向かって堆積が進行し、スリット
への磁気ギャップ材の埋め込みが良好に行われた。

【００８２】なお、成長は、放電だけではなく熱ＣＶＤ
でも行うことが出来る。また、ＷはＷＦ_６，ＷＣｌ_６，
Ｗ（ＣＯ）_６，ＭｏはＭｏＣｌ_５，Ｍｏ（ＣＯ）_６，Ｍ
ｏＦ _６，ＣｒはＣｒ（Ｃ_６Ｈ_６）_２，ＡｌはＡｌ（Ｃ_４
Ｈ_９）_３，ＡｌＣｌ_３，Ａｌ（ＣＨ_３）_３など有機金属
ガス、無機金属ガスのＣＶＤにより埋め込むことが出来
た。

【００８３】この後は、実施例１同様にＣＭＰによる平
坦化、およびその後の再生エレメントの形成を行った。

【００８４】実施例３ＦＩＢを用いてギャップ材の埋め込みを行い前述の再生
磁気ヘッドを作製した例を示す。実施例２で示したＣＶ
Ｄに示したように磁気ギャップ材の埋め込みに際して金
属ガスを分解してスリット内に磁気ギャップ材を析出さ
せるのにはプラズマ（放電）や熱を用いた方法が挙げら
れるが、ＦＩＢの粒子エネルギーを用いて磁気ギャップ
材を成長させることもできる。このＦＩＢの場合には成
長させる場所を選択できるので実施例１や実施例２に示
すようにウエハ全面にわたる酸化処理、プラズマ処理、
加熱処理等が不要になりプラズマや熱処理によりもたら
されるダメージを回避することができる。

【００８５】実施例１と同様にアルチック基板上にアル
ミナ膜からなる絶縁層が下地層として設けられ、表面が
平坦化された基板上に下から、Ｔａ：１０ｎｍ／ＩｒＭ
ｎ：１５ｎｍ／ＮｉＦｅ：３００ｎｍ積層膜を形成す
る。次にＦＩＢを用いて幅０．５μｍ、長さ１００μ
ｍ、深さ０．３μｍのバック磁気ギャップとなるスリッ
ト、また幅５０μｍ、深さ０．３μｍ、長さ１０μｍの
再生磁気ギャップとなるスリットをＣｕ表面に達する深
さまで作製する。

【００８６】次にＷＦ_６ガスを磁気ギャップ近傍に吹き
付けてＦＩＢのビームを照射することでギャップに選択
的にＷを成長させることができる。

【００８７】このとき、ＦＩＢの照射の初期段階ではス
リット底面は表面がエッチングされＣｕが露出した状態
であり、スリット側面はＷ粒子と磁性体とＣｕ粒子が混
合した組成となっており底面と側面とでは状態が異なっ
ている。

【００８８】さらにＦＩＢで加速電圧５０ｋＶ、ドーズ
２ｎＣでＷ成長を行ったところ良好にボイドなく埋め込
まれていた。

【００８９】この後は、実施例１同様にＣＭＰによる平
坦化、およびその後の再生エレメントの形成を行った。

【００９０】ＦＩＢによる埋め込みはＷだけでなく他に
ＰｔやＳｉＯ_２等も埋め込むことができる。

【００９１】実施例４磁気ギャップをより高精度に規定するために以下の方法
を使用した。図６、図７を参照してその製造工程を示
す。

【００９２】まず、図６（ａ）に示す如く実施例１と同
様にアルチック基板上に、アルミナ膜からなる絶縁層が
下地層として設けられ、表面が平坦化された基板（図示
せず）上に下から、Ｔａ層（図示せず）：１０ｎｍ／Ｃ
ｕ層９０１：１００ｎｍ／Ｔａ層（図示せず）：１０ｎ
ｍ／ＩｒＭｎ層９０２：１５ｎｍ／ＮｉＦｅ９０３：３
００ｎｍ積層膜を形成する。次にＮｉＦｅ層上の磁気ギ
ャップを加工したい部分を覆うようにマスクとなる層、
例えば、ＳｉＯ_２層９０４を０．２μｍの厚さで形成し
た。

【００９３】次に、図６（ｂ）に示すように磁気ギャッ
プが形成される部分９０５にマスクとなる層（ＳｉＯ_２
層９０４）のエッジが来るように、フォトリソグラフィ
ーして（例えばフッ素系ガスによるＲＩＥで）パターニ
ングする。

【００９４】次に、図６（ｃ）に示すようにその上に、
磁気ギャップ長に相当する厚さの膜であるＳｉ層９０
６：５０ｎｍを形成し、さらにＳｉ膜９０６上にＳｉＯ
_２層９０７：０．３μｍを形成する。次に図６（ｄ）に
示すように、フォトレジストを塗布し、ＲＩＥにより、
ＳｉＯ２層９０７及びＳｉ層９０６の一部をエッチング
し、平坦化を行う。

【００９５】その結果、図６（ｄ）に示すようにギャッ
プ長に相当するＳｉ膜の断面が表面に現れる。

【００９６】次に図７（ｅ）に示すようにフッ素系ガス
によるＣＤＥ（ＣｈｅｍｉｃａｌＤｒｙＥｔｃｈｉｎ
ｇ）により、基板に対し垂直方向にあるＳｉ層９０６を
エッチングする。以上のプロセスから高さ約０．２μ
ｍ、幅は磁気ギャップ長に相当する５０ｎｍのスリット
１０１が形成された事になる。

【００９７】さらに図７（ｆ）に示すように、このスリ
ット１０１を通して下のＮｉＦｅ膜９０３をＦＩＢ加工
して磁気ギャップを形成するためのスリット１０２が形
成される。

【００９８】以上の製造方法においては、図７（ｅ）に
示すスリット１０１がコリメータとして作用し、ビーム
の進行方向成分以外をカットする。さらに、マスクがビ
ームの広がりを吸収するので磁気ギャップエッジの丸ま
りが防げる。

【００９９】なお、その後、図７（ｇ）に示すように、
スリット１０２に磁気ギャップ材料の埋め込みを行っ
た。埋め込みは実施例１と同様に酸素ＲＩＥをかけスリ
ット側面を酸化させた後、酢酸系メッキ前処理液による
底部Ｃｕ膜の表面酸化層を除去し、Ｃｕ埋め込みメッキ
を行った。

【０１００】また、図７（ｈ）に示すようにこのＳｉＯ
_２層９０４、９０７、Ｓｉ層９０６をポリッシング等で
除去した後に、スリット１０２に磁気ギャップ材埋め込
みを行ってもよい。

【０１０１】この後は、実施例１同様にＣＭＰによる平
坦化、およびその後の再生エレメントの形成を行った。

【０１０２】ＦＩＢで磁気ギャップとなるスリットを形
成する事は、そのイオン光学的な安定性を決定するパラ
メータが、たとえばレンズ電流・電圧変動、光学軸のぶ
れ、フォーカス変動、収差など多岐にわたり、一般的な
リソグラフィーの場合の線幅安定性に比べるとばらつき
か大きくなる。また、ビームプロファイルの影響からエ
ッチング形状のすそ野が広がる可能性がある。

【０１０３】例えば、ＦＩＢを用い材料に微細なスリッ
トを形成した際のスリットの断面を示す概略図を図８に
示す。図８においては、被加工部材１１２に形成された
スリット１１１はエッチング形状がＶ字型になり、さら
にすそが丸まっている。

【０１０４】このような現象を改善するためには、基本
的に、ビームをコリメートして進行方向成分以外をカッ
トする事が必要となる。ひとつには、イオンビーム光学
系を用いた際に複数の絞りもしくは長い絞りを入れてビ
ームをコリメートする方法、もう一つは本実施例の如く
エッチング対象物にマスクをかけてサンプル表面でコリ
メートする方法がある。この後者の場合、磁性体層表面
でコリメートされ、さらにマスクにより等価的なフォト
リソグラフィーとなるので高精度に磁気ギャップとなる
スリットを得ることができる。

【０１０５】

【発明の効果】以上詳述した如く第１発明によれば、プ
ラナーヨークヘッドを形成するにあたり、ギャップ埋め
込みした場合でも磁気ギャップ頭部（入り口）付近に膜
が集中しない。

【０１０６】また、第２発明によれば磁気ギャップとな
るスリットが寸法精度良く加工できる。

【０１０７】したがって、本発明によれば容易に整った
形状の磁気ギャップを形成でき、優れた性能を示す磁気
ヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気ヘッドの要部構成を示す斜
視図。

【図２】本発明に係る磁気ヘッドの磁気ギャップ部分
を示す断面図。

【図３】本発明に係る磁気ヘッドの要部構成を示す該
略図。

【図４】本発明に係る磁気ギャップの製造工程を示す
該略図。

【図５】磁気ディスク装置の概略構造。

【図６】実施例４の磁気ヘッドの製造工程を示す概略
図。

【図７】実施例４の磁気ヘッドの製造工程を示す概略
図。

【図８】ＦＩＢを用い材料に微細なスリットを形成し
た際のスリットの断面を示す該略図。

【図９】プラナーヨークヘッドの斜視図。

【図１０】真空成膜法を用いて磁気ギャップ材の埋め
込みを行った際の磁気ギャップの状態を示す断面図。

【符号の説明】

１…基板２…絶縁層３…磁気ヨーク４…磁性体５…磁気ギャップ６…磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）７…リード８…ＭＲ素子９…下地１０…スリット１１…下地層１２…磁気ヨーク１３…磁性体１４…磁気ギャップ１５…反強磁性体層１６…磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）１７…バイアス膜１８…絶縁層１９…リード２１…化学反応層２２…磁気ギャップ材３１…下地層３３…磁性体層３４…磁気ギャップ３５…反強磁性体層３６…ＭＲ膜３７…バイアス膜３８…絶縁層３９…リード４１…化学反応層５１…磁気ディスク５２…スピンドル５３…ヘッドスライダ５４…サスペンション５５…アクチュエータアーム５６…ボイスコイルモータ５７…固定軸５７９０１…Ｃｕ層９０２…ＩｒＭｎ層９０３…ＮｉＦｅ層９０４…ＳｉＯ_２層９０５…磁気ギャップが形成される部分９０６…Ｓｉ層９０７…ＳｉＯ_２層１０１…スリット１０２…スリット１１１…スリット１１２…被加工部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者船山知己神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社東芝川崎事業所内 (72)発明者吉川将寿神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社東芝川崎事業所内 (72)発明者與田博明神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社東芝川崎事業所内Ｆターム(参考） 5D034 AA03 BA18 BA21 CA06 DA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、前記基板面に対して略垂直方向
に形成されかつ非磁性体からなる磁気ギャップと、前記
基板上に前記磁気ギャップを介して対向配置された第１
及び第２の磁性体とを備えた磁気ヘッドにおいて、前記
磁性体と前記磁気ギャップ間には前記磁性体及び前記磁
気ギャップを構成する組成とは異なる組成を有する層が
形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】前記磁性体及び前記磁気ギャップを構成
する組成とは異なる組成を有する層は、前記磁性体より
高い抵抗を有することを特徴とする請求項１記載の磁気
ヘッド。
【請求項３】前記磁性体及び前記磁気ギャップを構成
する組成とは異なる組成を有する層は、絶縁層であるこ
とを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド
【請求項４】前記磁気ギャップは電気化学的手法によ
り形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気
ヘッド。
【請求項５】磁性体にスリットを形成するエッチング
工程と、前記スリットに非磁性体を埋め込ことにより磁
気ギャップを形成する埋め込み工程を行う磁気ヘッドの
製造方法において、前記エッチング工程はマスクを介し
て前記磁性体に収束高速粒子線を照射することにより行
うことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。