JP2000511679A - 層構造を持つ磁気ヘッドを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 層状に構築される磁気ヘッドを製造する方法。第１の磁束ガイドを形成するための第１の透磁層（９）、変換ギャップを形成するための非磁性ギャップ層（１５）及び第２の磁束ガイドを形成するための第２の透磁層（１７）が連続的に設けられる。再現性をもって狭いギャップ幅を形成できるように、当該方法は、非磁性基本層を設ける工程と、基本層に窪みが付けられるように、非磁性材料を除去することにより前記基本層内に窪み部を形成する工程と、この窪みが付けられた基本層上に前記第１の透磁層を設ける工程と、前記第１の透磁層上に非磁性中間層（１１）を設ける工程と、材料を除去することにより平坦な表面を形成する工程であって、該表面は前記基本層の一部、前記第１の透磁層の一部及び前記中間層の一部を有し、この表面の領域における前記第１の透磁層の厚さが形成される磁気ヘッドの前記変換ギャップのギャップ幅を決定するような工程と、前記表面上に前記非磁性ギャップ層を設ける工程と、前記ギャップ層上に前記第２の透磁層を設ける工程とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】 層構造を持つ磁気ヘッドを製造する方法 技術分野 本発明は、磁気ヘッドを製造する方法であって、前記磁気ヘッドは、該磁気ヘ ッド及び記録媒体が互いに対し相対的に移動可能な第１の方向に並びに該第１の 方向に直交する第２の方向に延在するヘッド面を持ち、第１の磁束ガイド、第２ の磁束ガイド及びこれら二つの磁束ガイドにより境界付けられる変換ギャップを 有し、当該方法においては、前記第１の磁束ガイドを形成する第１の透磁層(mag netically permeable layer)、前記変換ギャップを形成する非磁性ギャップ層及 び前記第２の磁束ガイドを形成する第２の透磁層が連続的に設けられる層状に前 記磁気ヘッドが構築される、磁気ヘッドを製造する方法に関する。 背景技術 そのような方法は、米国特許第US-A 5,375,023号から既知である。この既知の 方法は、サブミクロンの領域にあるトラック幅を走査するのに適した薄膜磁気ヘ ッドを製造することを目論んでいる。これらの磁気ヘッドは、段状磁極頂上構造 (stepped pole-top configurations)を持つという特有の特徴を持っている。前 記既知の方法においては、種層が蒸着され、非磁性材料の絶縁層が該種層上に蒸 着され、該種層が露出するまで前記絶縁層がマスクを介してエッチングされ、そ の後、前記絶縁層よりも薄い強磁性底層が前記絶縁層の残りの部分間で前記種層 上に電着される。次いで、ギャップ層が全表面上に蒸着され、その後、強磁性頂 上層が電着され、そして、両強磁性層は互いに重畳する。 前記底層の一部がエッチングにより除去され、この際、前記頂上層がマスクと して機能し、故に、段状下部磁極頂上が得られる。前記絶縁層と前記底層との間 の高さの差に起因して、前記頂上層は段状上部磁極頂上を構築する。これら得ら れた段状磁極頂上は、磁気ヘッドのギャップ幅を決定する。しかしながら、完全 に平坦ではなく且つ不正確に規定されたギャップ幅を持つギャップは、従来の蒸 着技術で得られる。ギャップ幅の精度はまた、エッチングを実行する又は実行で きる精度により決定される。しかしながら、実際には、高エッチング精度を実現 することは困難である。 発明の開示 本発明は、小さな予め規定されたギャップ幅を持つ磁気ヘッドをかなり簡単で はあるが再現性を持って製造することができる方法を提供することにある。 このため、本発明による方法は、 − 非磁性基本層を設ける工程と、 − 前記基本層内に窪み部が生じるように、非磁性材料を除去することにより該 基本層を構造化する工程であって、前記窪み部は形成されるべき前記ヘッド面に おいて前記第１の方向に延在する深さ寸法、及び形成されるべき前記ヘッド面と 交差する壁部を持つような工程と、 − このように構造化された前記基本層上に、形成されるべき前記ヘッド面にお いて前記窪み部の前記深さ寸法よりも薄い厚さを持つ前記第１の透磁層を設ける 工程と、 − 前記第１の透磁層上に非磁性中間層を設ける工程と、 − 材料を除去することにより平坦な表面を形成する工程であって、該表面は、 形成されるべき前記ヘッド面において、前記基本層の一部、前記第１の透磁層の 一部及び前記中間層の一部を有するような工程と、 − 前記表面上に前記非磁性ギャップ層を設ける工程と、 − 前記ギャップ層上に前記第２の透磁層を設ける工程と、 − 前記ヘッド面を形成する工程と、 を有することを特徴とする。 本発明による磁気ヘッド内の変換ギャップは、平坦な表面の一部を形成する第 １の透磁層のヘッド面の領域における部分の厚さにより決定されるギャップ幅を 持つ。第１の透磁層は、スパッタリング又は電着等の既知の蒸着技術により形成 することができる。蒸着処理は卓越して制御することができるため、前記第１の 層の所望の厚さ、とりわけ、前記表面の領域における厚さを高精度で得ることが できる。この結果、高精度のギャップ幅を持つ変換ギャップを具える磁気ヘッド となる。 本発明による方法を実施する場合には、一つ以上の変換素子を形成する。本発 明による方法により得ることができる磁気ヘッドは、一つ以上の巻線の形態の一 つ以上の誘導変換素子を持つ磁気抵抗性ヘッド又は磁気ヘッドとすることができ る。一つ以上の変換ギャップ、とりわけ幅狭のい変換ギャップを持つ磁気ヘッド は、狭い又は非常に狭いトラック幅、例えば０．１μｍと５μｍとの間のトラッ ク幅を持つ情報トラックを読取る及び／又は書込まなければならないいかなる場 合に用いることができる。例として、ヘリカルスキャン記録、リニアテープ記録 及びディスク記録がある。 書込部分及び読取部分を持つ組合せ磁気ヘッドを製造する方法は、欧州特許出 願公開第EP-A 0 670 570号から既知であり、ここでは、窪み部が製造中に前記書 込部分の非磁性層内に形成され、この窪み部内で書込巻線が底磁極が設けられた 後にポリマー内に埋設されることに注意されたい。この既知の方法においては、 窪み部の形成が、書込ギャップ層用のベースとして滑らかなポリマー表面が可能 なように、書込巻線をさら穴に埋める(countersinking)ことのみしか目論んでい ない。 本発明による方法の一実施例は、非磁性材料が前記窪み部を形成するためにエ ッチングにより除去されることを特徴とする。エッチングは、例えば、ケミカル エッチング、イオンビームミリング、スパッタエッチング又はエッチング処理の 組合せとすることができる。エッチング処理は臨界的ではない。なぜなら、ギャ ップ幅を決定するものは窪み部ではなく、エッチング後に設けられる第１の透磁 層だからである。エッチングは、基本層の深さ全体にわたって実行することもで きるが、一般的には、層全体にわたってエッチングは実施されない。部分的なエ ッチングの後、第１の透磁層全体を基本層及び該層と同一の底層上に設けること ができ、これは、該第１の層の接着に関して好ましい。 請求項３に規定される方法は、形成されるべき第１の磁束ガイドにおける急峻 な遷移域が防止され、従って、第１の透磁層内の大きい局部的な機械的張力の変 化が阻止される。機械的張力は、例えば層内のクラックに起因する効率の損失を 導き得る。 前記透磁層の一様な層厚が、請求項４に規定される方法を用いることにより得 ることができる。 本発明による方法の一実施例は、前記平坦な表面を形成する際メカノケミカル ポリシングが用いられることを特徴とする。この既知のポリシング法は、例えば 、欧州特許出願公開第EP-A 0 617 409号又は欧州特許出願公開第EP-A 0 617 410 号（各々PHN14.428及びPHN14.429に対応；共に参照によりこれに組み込まれる） 記載されている。 技術的に簡単に実現可能である本発明による方法の一実施例は、前記ギャップ 層を設けた後であるが前記第２の透磁層を設ける前に変換素子が形成されること を特徴とする。他の例では、前記第１の透磁層を設けた後であるが前記ギャップ 層を設ける前に変換素子が形成され得る。非常に小さなギャップ長が望まれる場 合、前記変換素子が形成された後絶縁層が設けられ、次いで、該絶縁層の一部が 形成されるべき前記変換ギャップの領域において除去され、その後、前記第２の 磁束ガイドが形成されることが好ましい。 本発明はまた、変換素子を持ち、本発明による方法により得ることが可能な磁 気ヘッドにも関する。 請求項１０に規定される方法は、側方書込効果、側方消去効果又は側方読取効 果等の効果がギャップ幅に比例して小さい利点を持つ。 本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載の実施例を参照して明白に説明 されるであろう。 図面の簡単な説明 図において、 第１図は、本発明による方法の一実施例の一工程の図的な断面図であり、 第２図、第３図及び第４図は、前記方法の前記実施例の他の工程の図的な断面 図であり、 第５図は、本発明による方法により得られた、本発明による磁気ヘッドの第１ の実施例の透過平面図であり、 第６図は、前記磁気ヘッドの前記実施例の第５図のＶＩ−ＶＩ線に沿って切断 した断面図であり、 第７図は、前記磁気ヘッドの第２の実施例の半製造試料のＶＩ−ＶＩ線に沿っ て切断した断面図に対応する断面図であり、 第８図は、本発明による方法を用いて得られた書込／読取ヘッドの図的な断面 図であり、 第９図は、前記書込／読取ヘッドの第８図のＩＸ−ＩＸ線に沿って切断した断 面図であり、 第１０図は、前記書込／読取ヘッドの第８図のＸ線に沿う図的な立面図であり 、 第１１図は、本発明による方法により得られた磁気抵抗性ヘッドのヘッド面の 図的な立面図である。 発明を実施するための最良の形態 第１図乃至第４図に示される本発明による方法は、Ａｌ₂Ｏ₃／ＴｉＣ等の非磁 性基体１から開始し、該非磁性基体１上には、ＳｉＯ₂又はＡｌ₂Ｏ₃等の非磁性 材料の非磁性基本層３が、スパッタリング等の蒸着により形成される。例えばエ ッチングにより材料を除去することにより、壁部５を持つ窪み部７が基本層３内 に形成される。壁部５は底部６と交わる。スパッタリング等の蒸着により、アモ ルファス合金、例えば、ＣｏＺｒＮｂ又はナノ結晶性鉄合金、例えば、ＦｅＴａ −Ｎ等の透磁材料の第１の透磁層９が、かくして得られた窪みが付けられた基本 層３ａ上に形成される。スパッタリングによる蒸着は、壁部５から測定して、２ ０°と７０°との間のスパッタ角で行うことが可能である。他の例においては、 ＮｉＦｅ合金を透磁材料として使用することが可能である。この材料は、例えば 金又はスパッタリングされたＮｉＦｅの種層が予め設けられる場合電着させるこ とも可能である。非磁性中間層１１が、ＳｉＯ₂又はＡｌ₂Ｏ₃等の非磁性材料の 蒸着により第１の透磁層９上に形成される。次いで、層３ａに到達するまで層１ １及び９から材料を除去する一方、層３ａの幾らかの材料も結果として平坦な表 面１３になるように除去する処置が実行される。この処置は、好ましくは、でき る限り平坦且つ滑らかな表面を形成するためにメカノケミカルポリシングを有す る。そのようなポリシング法は、例えば、欧州特許出願公開第EP-A 0 617 409号 又は欧州特許出願公開第EP-A 0 617410号に記載されている。表面１３はかなり 層３ａ及び１１の各部を介して延在し、一方第１の透磁層９が表面１３において 終端している。この実施例においては、表面１３に近接する第１の層９は、２μ ｍの厚さｔを持つ。 非磁性ギャップ層１５が、ＳｉＯ₂又はＡｌ₂Ｏ₃等の非磁性材料を蒸着するこ とにより表面１３上に形成される。次いで、第２の透磁層１７が、例えば第１の 層９を形成するために用いたのと同じ材料の透磁材料を蒸着し次いで構造化する ことによりギャップ層１５上に形成される。結果として薄膜磁気ヘッドになる、 上述の方法が実施される場合には、該磁気ヘッドの使用中第１の透磁層９及び第 ２の透磁層１７が磁束ガイドとして働くように磁気的に協働する変換素子、例え ば、誘導素子が形成される。 得られた磁気ヘッドは、とりわけ、幅狭の情報トラックを書込む及び／又は読 取るのに適している。この磁気ヘッドはヘッド面１９を持ち、該ヘッド面に沿っ て、記録媒体は、該磁気ヘッドに対して矢印Ａにより示される第１の方向ｘに移 動可能である。前記磁気ヘッドのギャップ幅ｗは、第１の透磁層９の厚さｔによ り決定され、前記第１の方向に直交する第２の方向ｙに延在する。このように、 ヘッド面１９は、ｘ−ｙ平面内に位置される。前記磁気ヘッドは、第１の方向ｘ に延在するギャップ長ｇを持つ。完全さを目的として、第１図に示される窪み部 ７はヘッド面１９に近接して方向Ｘに見て深さ寸法ｄを持つことに注意されたい 。 第５図及び第６図に示される本発明による方法により得られた磁気ヘッドは、 ヘッド面１１９を持ち、変換素子１２１と、第１の透磁層１０９により構築され る第１の磁束ガイド１０９ａと、第２の透磁層１１７により構築される第２の磁 束ガイド１１７ａと、これら二つの磁束ガイド１０９ａ及び１１７ａにより境界 付けられ、前記二つの透磁層１０９及び１１７の間に延在する非磁性ギャップ層 １１５により構築される変換ギャップ１１５ａとを有している。ヘッド面１１９ に近接して測定されるギャップ層１１５の厚さは、ギャップ長ｇを決定する。 第５図及び第６図に示される磁気ヘッドは、第１図乃至第４図に記載されるも のと同様に製造される。ここで、第１の透磁層１０９、ギャップ層１１５及び第 ２の透磁層１１７は、各々、第１の層９、ギャップ層１５及び第２の層１７に対 応する。第１の透磁層１０９は、基体１０１上に設けられる窪みが付けられた非 磁性基本層１０３ａ上に設けられる。第２の透磁層１１７を設けるのに先立ち、 変換素子１２１がギャップ層１１５内に形成される。この変換素子１２１は誘導 素子であり、この実施例においては、４つの巻線１２１ａ−ｄを有し、二つの接 続面１２３及び１２５を持つ。誘導素子１２１は、層１０９及び１１７により構 築される磁気ヨーク内に位置される。これら層は、領域１２７において、変換ギ ャップ１１５から離れた変換素子１２１の側に近接して磁気的に貫通接続される 。多層構造を保護するために、前記磁気ヘッドには、保護ブロック１２９が設け られている。 本発明による磁気ヘッドは、第７図に示される半製造物から、例えば研磨、ポ リシング又は同様の処理によりライン１でヘッド面を形成することにより得るこ とができる。この磁気ヘッドを構築するために用いられる方法は、本発明による 既に述べた方法に対応する。非常に短いギャップ長ｇを得るために、以下に詳述 される更なる工程が上述の方法に追加されている。 簡単にするために、同一の層が関連付けられている限り、第６図と同一の参照 番号が第７図でも用いられている。前記更なる工程においては、それ故変換ギャ ップが形成されるべき領域における、ラインｌに近接する限られた領域１１８に おいて例えばエッチングによりギャップ層の一部が除去され、その後、第２の磁 束ガイドが、該部分内への透磁材料の蒸着及び広い領域上への透磁材料の次なる 蒸着を有する２工程で形成される。 第８図、第９図及び第１０図に示される磁気ヘッドは、本発明による方法の一 実施例が用いられた製造工程の結果物である。この実施例は、基体２０１から開 始し、該基体２０１上に非磁性基本層２０３を材料蒸着により形成した。この基 本層２０３を、次いで、壁部２０５及び底部２０７により境界付けられる窪み部 ２０７を形成するように構造化した。構造化された基本層２０３ａ上に透磁材料 を蒸着し、その後、第１の透磁層２０９を形成するように前記得られた層を構造 化した。次いで、非磁性材料を蒸着し、誘導変換素子の巻線２２１を形成し、再 び非磁性材料を蒸着した。巻線２２１及び蒸着された非磁性材料は、協働して非 磁性中間層２１１を構築する。当該方法中、平坦化処理を、基本層２０３の一部 、とりわけ層厚により構築される第１の透磁層２０９の一部及び中間層２１１の 一部を有する平坦な表面２１３を形成するように行った。非磁性材料を表面２１ ３上に蒸着し、その後、ギャップ層２１５を形成する目的で、形成されるべきヘ ッド面２１９に近接して前記得られた層を構造化した。次いで、第２の透磁層２ １７を形成するために透磁材料をギャップ層２１５上に蒸着した。第２の透磁層 ２１７は、前記ギャップ層の構造化に起因して、この実施例においては、ヘッド 面から離れた領域におけるよりも該ヘッド面においてより厚い、好ましくは二層 構造の層として実施した。非磁性絶縁層２３１、接点層２３４を持つ磁気抵抗性 素子２３３及び非磁性絶縁層２３５を連続的に透磁層２１７上に形成し、その後 、第３の透磁層２３７を材料蒸着により絶縁層２３５上に形成した。前記得られ た構造の保護のためにカウンタブロック２１９を設けた後、機械的処理、例えば 、研磨及びポリシングによりヘッド面２１９を形成した。完全さを目的として、 この実施例において使用される材料及び蒸着法は、先の実施例で言及されたもの と対応しても良いことに注意されたい。 前記得られた磁気ヘッドは、記録媒体上に信号を記憶するために前記誘導変換 素子を用いることができ、記録媒体から情報を読取るために前記磁気抵抗性素子 を用いることができる、組合せ読取／書込ヘッドである。 第１１図に図的に示される磁気抵抗性ヘッドも本発明による方法の一実施例の 結果物である。この実施例は、非磁性基体３０１から開始し、非磁性基本層３０ ３を該基体３０１上に形成した。形成されるべきヘッド面３１９と交差する窪み 部を形成するように基本層３０３を構造化した後、結果として第１の透磁層３０ ９になる透磁材料を、この構造化された基本層上に蒸着し次いで構造化した。次 いで、非磁性中間層を材料蒸着により第１の透磁層３０９上に形成した。前記中 間層は、第１１図においては見えない。なぜなら、この層は、図の面の上方にあ るからである。形成された前記構造を平坦化した後、ギャップ層３１５を材料蒸 着により形成し、二つの空間的に分離された層部分３１７ａ及び３１７ｂを有す る第２の透磁層を磁性材料の蒸着により該ギャップ層３１５上に形成した。次い で、磁気抵抗性素子３３３を形成し、保護ブロック３２９を設け、ヘッド面３１ ９を形成した。 図示された以外の実施例も他の例において本発明の範囲内であり得ることに注 意されたい。例えば、当該方法はマルチチャネルヘッドを製造するために用いる ことも可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．磁気ヘッドを製造する方法であって、前記磁気ヘッドは、該磁気ヘッド及び 記録媒体が互いに対し相対的に移動可能な第１の方向に並びに該第１の方向に 直交する第２の方向に延在するヘッド面を持ち、第１の磁束ガイド、第２の磁 束ガイド及びこれら二つの磁束ガイドにより境界付けられる変換ギャップを有 し、当該方法においては、前記第１の磁束ガイドを形成する第１の透磁層、前 記変換ギャップを形成する非磁性ギャップ層及び前記第２の磁束ガイドを形成 する第２の透磁層が連続的に設けられる層状に前記磁気ヘッドが構築される、 磁気ヘッドを製造する方法において、 − 非磁性基本層を設ける工程と、 − 前記基本層内に窪み部が生じるように、非磁性材料を除去することにより 該基本層を構造化する工程であって、前記窪み部は形成されるべき前記ヘッ ド面において前記第１の方向に延在する深さ寸法、及び形成されるべき前記 ヘッド面と交差する壁部を持つような工程と、 − このように構造化された前記基本層上に、形成されるべき前記ヘッド面に おいて前記窪み部の前記深さ寸法よりも薄い厚さを持つ前記第１の透磁層を 設ける工程と、 − 前記第１の透磁層上に非磁性中間層を設ける工程と、 − 材料を除去することにより平坦な表面を形成する工程であって、該表面は 、形成されるべき前記ヘッド面において、前記基本層の一部、前記第１の透 磁層の一部及び前記中間層の一部を有するような工程と、 − 前記表面上に前記非磁性ギャップ層を設ける工程と、 − 前記ギャップ層上に前記第２の透磁層を設ける工程と、 − 前記ヘッド面を形成する工程と、 を有することを特徴とする磁気ヘッドを製造する方法。 ２．請求項１に記載の磁気ヘッドを製造する方法において、 非磁性材料は前記窪み部を形成するためにエッチングにより除去されること を特徴とする磁気ヘッドを製造する方法。 ３．請求項１に記載の磁気ヘッドを製造する方法において、 前記基本層は、前記壁部が前記窪み部の底部と交わるように窪みが付けられ ることを特徴とする磁気ヘッドを製造する方法。 ４．請求項１に記載の磁気ヘッドを製造する方法において、 前記第１の透磁層は、とりわけ前記壁部に対して２０°と７０°との間のス パッタ角におけるスパッタリングにより形成されることを特徴とする磁気ヘッ ドを製造する方法。 ５．請求項１に記載の磁気ヘッドを製造する方法において、 前記平坦な表面を形成する際メカノケミカルポリシングが用いられることを 特徴とする磁気ヘッドを製造する方法。 ６．請求項１に記載の磁気ヘッドを製造する方法において、 前記ギャップ層を設けた後であるが前記第２の透磁層を設ける前に変換素子 が形成されることを特徴とする磁気ヘッドを製造する方法。 ７．請求項１に記載の磁気ヘッドを製造する方法において、 前記第１の透磁層を設けた後であるが前記ギャップ層を設ける前に変換素子 が形成されることを特徴とする磁気ヘッドを製造する方法。 ８．請求項６又は７に記載の磁気ヘッドを製造する方法において、 前記変換素子が形成された後絶縁層が設けられ、次いで、該絶縁層の一部は 形成されるべき前記変換ギャップの領域において除去され、その後、前記第２ の磁束ガイドが形成されることを特徴とする磁気ヘッドを製造する方法。 ９．変換素子を持ち、請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法により得ること が可能な磁気ヘッド。 １０．請求項９に記載の磁気ヘッドにおいて、 前記磁気ヘッドは、前記第１の方向におけるギャップ長及び前記第２の方向 におけるギャップ幅を持ち、該ギャップ長は該ギャップ幅よりも少なくとも５ のファクターで小さいことを特徴とする磁気ヘッド。