JP3484332B2 - 薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

薄膜磁気ヘッドの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気ヘッドの
製造方法、特に誘導型の書込用薄膜磁気ヘッドと磁気抵
抗素子を用いた読取用ヘッドとを積層して構成されてい
る複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年ハードディスク装置の面記録密度の
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。読取用ヘッドの性能向上に関しては、磁気抵抗効果
を利用した再生素子が広く用いられている。この磁気抵
抗再生素子としては、異方性磁気抵抗（AMR:Anisotropi
cMagneto-resistive)効果を利用したAMR再生素子が従来
一般に使用されてきたが、これよりも抵抗変化率が数倍
も大きな巨大磁気抵抗(GMR:GiantMagnetoresistive)効
果を用いたGMR再生素子も開発されている。本明細書で
は、これらAMR再生素子およびGMR再生素子を総称して磁
気抵抗再生素子またはMR再生素子と称することにする。
AMR再生素子を使用することにより数ギガビット/インチ
2の面記録密度を実現することができ、さらに面記録密
度を上げるためにはGMR再生素子を使用することが提案
されている。このように面記録密度を高くすることによ
り、10Gバイト以上の大容量のハードディスク装置の実
現が可能となってきている。このような磁気抵抗素子よ
り成る読取ヘッドの性能を決定する要因の一つとして磁
気抵抗素子の高さ(MRHeight:MRハイト)がある。これ
は、側縁がエアベアリング面に露出する磁気抵抗素子
の、エアベアリング面から測った距離であり、薄膜磁気
ヘッドの製造過程においては、エアベアリング面を研磨
して形成する際の研磨量を制御することによって所望の
MRハイトを得るようにしている。
【０００３】一方、書込用の薄膜磁気ヘッドの性能向上
も求められている。面記録密度を上げるためには、磁気
記録媒体でのトラック密度を上げる必要がある。このた
めには、エアベアリング面におけるライトギャップ(wri
te-gap)の幅を数ミクロンからサブミクロンオーダーま
で狭くする必要があり、これには半導体加工技術を利用
することが提案されている。特に、書込用薄膜磁気ヘッ
ドの性能を決定する要因の一つとしてスロートハイト(T
hroatHeight:TH)がある。これはエアベアリング面から
薄膜コイルを電気的に分離する絶縁層のエッジまでの磁
極部分の距離であり、この距離をできるだけ短くするこ
とが望まれている。
【０００４】図１〜12は従来の標準的な薄膜磁気ヘッド
の製造方法における順次の工程および完成した従来の薄
膜磁気ヘッドを示すものであり、この薄膜磁気ヘッドは
誘導型の書込用薄膜磁気ヘッドおよび読取用のMR再生素
子とを積層した複合型のものである。先ず、図１に示す
ように、例えばアルティック(AlTiC)より成る基板11上
にアルミナ絶縁層12を約5〜10μmの厚さに堆積する。次
に、図２に示すように、読取用ヘッドのMR素子を外部磁
界の影響から保護する磁気シールドを構成する下部シー
ルド磁性層13を３μmの膜厚で形成した後、図３に示す
ようにアルミナを100〜150nmの膜厚にスパッタ堆積させ
て絶縁層14を形成する。
【０００５】図３に示すように、この絶縁層14の上にMR
再生素子を構成するための磁気抵抗効果を有する材料よ
り成る磁気抵抗層15を数十nmの膜厚に形成し、高精度の
マスクアライメントで所望の形状とする。次に、図４に
示すように、アルミナ絶縁膜14と同様のアルミナ絶縁層
16を100〜150nmの膜厚で形成し、さらにその上にパーマ
ロイより成る磁性層17を３〜４μmの膜厚に形成した様
子を図５に示す。この磁性層17は上述した下部シールド
磁性層13とともにMR再生素子を磁気遮蔽する上部シール
ド磁性層の機能を有するとともに書込用薄膜磁気ヘッド
の下部磁性層としての機能をも有するものである。ここ
では説明の便宜上この磁性層17を書込用磁気ヘッドを構
成する一方の磁性層であることに注目して第１の磁性層
と称することにする。次に、図６に示すように、第１の
磁性層17の上に非磁性材料、例えばアルミナより成るギ
ャップ層18を150〜300nmの膜厚に形成し、さらにこのギ
ャップ層の上に電気絶縁性のフォトレジスト層19を高精
度のマスクアライメントで所定のパターンに形成し、さ
らにこのフォトレジスト層の上に、例えば銅より成る第
１層目の薄膜コイル20を形成する。
【０００６】次に、図７に示すように、第１層目の薄膜
コイル20の上に、高精度のマスクアライメントを行って
絶縁性のフォトレジスト層21を形成した後、その上面を
平坦とするために、例えば250°Ｃでベークする。さら
に、このフォトレジスト層21の平坦とした表面の上に第
２層目の薄膜コイル22を形成し、この第２層目の薄膜コ
イル22の上に高精度マスクアライメントでフォトレジス
ト層23を形成した後、再度薄膜コイル22の上の表面を平
坦とするために、例えば250°Ｃでベークした状態を図
８に示す。上述したように、フォトレジスト層19,21お
よび23を高精度のマスクアライメントで形成する理由
は、後述するようにフォトレジスト層のエッジを位置の
基準としてスロートハイト(TH)やMRハイトを規定してい
るためである。
【０００７】次に、図９に示すように、ギャップ層18お
よびフォトレジスト層19,21および23の上に、例えばパ
ーマロイより成る第２の磁性層24を３〜４μmの膜厚で
所望のパターンにしたがって選択的に形成する。この第
２の磁性層24は磁気抵抗層15を形成した側から離れた位
置において第１の磁性層17と接触し、第１および第２の
磁性層によって構成される閉磁路を薄膜コイル20,22が
通り抜けるようにしている。この第２の磁性層の磁極部
分はトラック幅を規定する所望の形状およびサイズの磁
極部分を有している。さらに、第２の磁性層24およびギ
ャップ層18の露出表面の上にアルミナより成るオーバー
コート層25を堆積する。最後に、磁気抵抗層15を形成し
た側面26を研磨して磁気記録媒体と対向するエアベアリ
ング面(AirBearingSurface:ABS)27を形成した様子を図1
0に示す。このエアベアリング面27の形成過程において
磁気抵抗層15も研磨され、MR再生素子28が得られる。こ
のようにして上述したTHおよびMRハイトが決定される。
実際の薄膜磁気ヘッドにおいては、薄膜コイル20,22お
よびMR再生素子28に対する電気的接続を行なうためのパ
ッドが形成されているが、図面には示していない。
【０００８】図10、11および12は、上述したようにして
製造された従来の複合型薄膜磁気ヘッドを、オーバーコ
ート層25を省いて示すそれぞれ断面図、正面図および平
面図である。なお、図10においては、MR再生素子28を囲
むアルミナ絶縁層14および16を単一の絶縁層として示
し、図12に示す平面図においては、図面を簡単とするた
めに薄膜コイル22を同心状に示した。図10に明瞭に示す
ように、薄膜コイル20,22を絶縁分離するフォトレジス
ト層19,21,23の側面の角部を結ぶ線分Ｓと第２の磁性層
24の上面との成す角度(ApexAngle:アペックスアングル)
θも上述したスロートハイトTHおよびMRハイトとともに
薄膜磁気ヘッドの性能を決定する重要なファクタとなっ
ている。また、図12の平面図に示すように、第２の磁性
層24の磁極部分24aの幅Ｗは狭くなっており、この幅に
よって磁気記録媒体に記録されるトラックの幅が規定さ
れるので、高い面記録密度を実現するためには、この幅
Ｗをできるだけ狭くする必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、磁気
記録媒体上での面記録密度を高くするためには、第１お
よび第２の磁性層17および24、ギャップ層18、薄膜コイ
ル20,22などによって構成される記録用の薄膜磁気ヘッ
ドの性能を向上する必要がある。また、上述したように
磁気抵抗素子を有する読取用磁気ヘッドを書込用薄膜磁
気ヘッドと積層した複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、
書込用の磁気ヘッドの性能を向上させるのと同時に読取
用の磁気ヘッドの性能も向上させる必要がある。書込用
磁気ヘッドの性能を向上するためには、図10に示すスロ
ートハイトTHおよびアペックスアングルθを所望の設計
値通りの値に製造することが重要であるが、従来の製造
方法ではこれらのパラメータを正確に制御し、設計値通
りに製造することは困難であった。
【００１０】すなわち、スロートハイトTHは薄膜コイル
20,22を絶縁分離する絶縁層19の、第２の磁性層24の磁
極部分24a側の端縁とエアベアリング面27との間の距離
として定義されるが、実際の製造過程においては、絶縁
層19の端縁の位置は明瞭ではないので、この端縁が所望
の位置に形成されているものとし、この端縁を位置の基
準として所望のスロートハイトTHが得られるようにエア
ベアリング面27を研磨している。一方、薄膜コイル20,2
2を形成する際には、250°C程度の熱処理が施される
が、この加熱によって絶縁層を構成するフォトレジスト
膜が溶融し、絶縁層のパターンの寸法が変動する。これ
によって絶縁層19の上述した端縁の位置も変動すること
になり、その結果としてこの端縁を設計上の位置基準と
して形成される磁極部分24aの長さであるスロートハイ
トTHの寸法も所望の設計値からずれてしまう欠点があ
る。特に絶縁層19,21,23を構成するフォトレジスト膜が
厚く形成される場合には、そのパターンのずれは0.5μm
程度ときわめて大きくなり、数ミクロンからサブミクロ
ン程度の微細なスロートハイトTHを再現性良く実現する
ことはできない。また、このように膜厚の厚いフォトレ
ジスト膜を使用する場合には、膜厚の不均一性によって
もパターンがくずれる恐れが大きくなる。例えば、高周
波数用の複合型薄膜磁気ヘッドでは、スロートハイトTH
は1.0μm以下が要求されているが、上述したように0.5
μmにも達する大きな誤差のために、エアベアリング面2
7の研磨の際にスロートハイトTH不良が数多く発生して
しまい歩留りが低下し、製造コストが上昇する欠点があ
る。
【００１１】また、上述した熱処理によって絶縁層19,2
1,23を構成するフォトレジスト膜が溶融するので、図10
に示すようにこれらの絶縁層の側面によって規定される
プロファイルが変化し、アペックスアングルθも当然変
動してしまう欠点がある。アペックスアングルθも薄膜
磁気ヘッドの特性に影響し、その変動によって特性が不
良となることがしばしばある。このように従来の製造方
法では、書込用磁気ヘッドの特性を向上するのが困難で
あった。このような困難性は特に薄膜磁気ヘッドの小型
化が進めば進ほど大きくなるものである。上述した欠点
は、薄膜コイル20,22を形成する際のフォトレジスト膜
の熱処理によるフォトレジスト膜のパターンのくずれが
主たる原因になっているが、このような熱処理はコイル
の平坦化やコイル間の絶縁化を行なうためには必須の工
程であり、避けることができないものである。
【００１２】さらに、読取用ヘッドを構成する磁気抵抗
素子として感度の高いGMR再生素子を使用することによ
って性能の向上が達成できるが、さらに面記録密度を向
上させるには、上述したようにエアベアリング面27から
の磁気抵抗素子28の高さとして定義されるMRハイトを所
望の設計値通りに製造する必要がある。実際の製造過程
においては、このMRハイトは上述したスロートハイトTH
と同様にエアベアリング面27を研磨する際の研磨量によ
って決められるが、上述したようにこの研磨は絶縁層19
の端縁を位置の基準として行われ、この絶縁層の端縁の
位置が熱処理によって変動するので、MRハイトも変動す
ることになり、設計値通りに製造することができず、MR
ハイトの不良による歩留りの低下が生じ、製造コストが
上昇する欠点がある。
【００１３】特に、書込用磁気ヘッドと磁気抵抗素子を
具える読取用磁気ヘッドとを積層した複合型薄膜磁気ヘ
ッドにおいては、書込用磁気ヘッドのスロートハイトTH
と読取用磁気ヘッドのMRハイトとのバランスが重要であ
る。これら二つのファクタは、フォトレジストより成る
絶縁層19,21,23の位置関係と、MR再生素子28のマスクア
ライメントの精度と、研磨加工によるエアベアリング面
26の加工精度によって決定されるので、MR層15に対する
絶縁層19および21のパターンの位置合わせを最小の誤差
を以て行なう必要がある。しかしながら、この誤差を最
小としても、上述したように薄膜コイル20,22を絶縁分
離する絶縁層19,21,23を構成するフォトレジスト層のパ
ターンが熱処理によってくずれることによるスロートハ
イトTHとMRハイトの誤差があるため、書込用磁気ヘッド
と読取用磁気ヘッドとのバランスがくずれ、高性能の複
合型薄膜磁気ヘッドを製造することができない欠点があ
る。
【００１４】さらに、図11から明らかなように、エアベ
アリング面27における第１の磁性層17の幅と第２の磁性
層24の磁極部24aの幅Ｗとは大きく異なっている場合、
記録中にサイドフリンジ磁束と呼ばれる漏洩磁束が発生
する。特に記録用の薄膜磁気ヘッドとMR再生ヘッド28と
を一体化した複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、第１の
磁性層17がMR再生ヘッドに対する磁気シールドの作用を
兼用するため、第１の磁性層の幅が第２の磁性層24の磁
極部分24aの幅Ｗよりも必然的に長くなり、そのため大
きなサイドフリンジ磁束が発生する。このようにサイド
フリンジ磁束が発生すると、サイドライトと呼ばれる現
象が生じ、実効的な記録トラック幅が増大してしまう欠
点がある。最近の高面記録密度化に伴い、記録トラック
の幅の狭小化が進んでいるが、上述したサイドライトが
生じると、隣接トラックとのクロストークや隣接トラッ
クに記録されている磁化パターンの消去などが発生し、
高面記録密度が達成できなくなっている。このような問
題を解決するために、図13に示すように、第１の磁性層
17に凸状部分17aを形成してトリム構造とし、この凸状
部分の幅を第２の磁性層24の磁極部分24aの幅と等しく
することが提案されており、例えば特開平7-220245号公
報、同7-225917号公報、同7-262519号公報および同7-29
6331号公報などに開示されている。
【００１５】図13に示したように第１の磁性層17に凸状
部分17aを形成するに当たっては、第２の磁性層24の磁
極部分24aの幅と整合させるために、第２の磁性層の磁
極部分を形成した後、この第２の磁性層の磁極部分をマ
スクとしてイオンビームエッチング、例えばイオンミリ
ングを行ってギャップ層18を除去するとともに第１の磁
性層17をその膜厚の一部分に亘って500nm程度除去して
いる。しかし、ギャップ層18を構成するアルミナのイオ
ンミリングに対するエッチング速度は、約30nm／分と低
いので、処理時間が長くなりスループットが低くなる欠
点がある。また、イオンミリングに対する第２の磁性層
24を構成する磁性材料であるパーマロイのエッチング速
度は200nm／分と速いので、マスクとして作用する第２
の磁性層24の膜減りを考慮してその膜厚を必要以上に厚
くする必要があった。このように第２の磁性層24をメッ
キ法によって形成するため、その膜厚を厚くすると、そ
の磁極部分24aをパターニングする際に使用されるフォ
トレジスト膜の膜厚も厚くする必要があるが、このよう
にフォトレジスト膜を厚くすると磁極部分24aの幅Ｗを
狭く形成することが困難となり、例えばサブミクロンオ
ーダのトラック幅に対応する幅の狭い磁極部分を形成す
ることができない欠点がある。さらに、イオンビームエ
ッチングによってギャップ層18および第１の磁性層17を
エッチングする際に、第２の磁性層24の磁極部分24aを
マスクとしてその形状と同じ形状の凸状部分17aを形成
するためには、垂直にイオンビームを投射する必要があ
った。しかし、このような垂直のイオンビームエッチン
グを行うと、第１の磁性層17の凸状部分17aおよび第２
の磁性層24の磁極部分24aの側壁にイオンビームエッチ
ングにより生じた残渣が付着することになり、このよう
な付着物によって第１の磁性層17と第２の磁性層24とが
磁気的に短絡したり、薄膜磁気ヘッドの実効トラック幅
が広くなってしまい、所望の特性を有する薄膜磁気ヘッ
ドが得られない欠点がある。
【００１６】本発明の目的は上述した従来の薄膜磁気ヘ
ッドの欠点を除去し、所望の特性を有しながら高い面記
録密度を実現できるように微細化されているとともにス
ロートハイトTHやアペックスアングルθを正確に所望の
値とした薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供しようとする
ものである。本発明の他の目的は、所望の特性を有しな
がら、高い面記録密度を実現できるように微細化されて
いるとともにスロートハイトTH、アペックスアングルθ
およびMRハイトを所望の値とした複合型薄膜磁気ヘッド
の製造方法を提供しようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明による薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法は、磁極部分を有する第１の磁性層を基
体によって支持されるように形成する工程と、前記第１
の磁性層の上に絶縁層によって互いに電気的に分離され
た状態で薄膜コイルを形成した後、第１の磁性層の少な
くとも磁極部分の上および前記絶縁層の上に非磁性材料
より成るギャップ層を形成するか、または前記第１の磁
性層の上に非磁性材料より成るギャップ層を形成した
後、絶縁層によって互いに分離された状態で薄膜コイル
を形成する工程と、前記ギャップ層を覆い、前記第１の
磁性層の磁極部分の上方に位置する磁極部分を有する第
２の磁性層を形成する工程と、この第２の磁性層の磁極
部分の側縁と隣接する前記ギャップ層を、第２の磁性層
の磁極部分をマスクとする異方性エッチングにより除去
して、前記絶縁層のエアベアリング面側の端縁から所定
の第１の距離だけ離間して内側面が位置するように開口
部を形成する工程と、前記第２の磁性層の磁極部分をマ
スクとして前記第１の磁性層をエッチングして前記開口
部を前記第１の磁性層の厚さの一部まで掘り下げる工程
と、この開口部の内側面を位置の基準として基板、第１
および第２の磁性層の磁極部分およびこれらによって挟
まれたギャップ層を、前記開口部の内側面から所定の第
２の距離だけ離間してエアーベアリング面が位置し、前
記第１および第２の距離の和に等しい所定のスロートハ
イトが得られるように研磨する工程と、を含むことを特
徴とするものである。
【００１８】このような本発明の薄膜磁気ヘッドの製造
方法によれば、研磨によりエアベアリング面を形成する
際に、従来のように絶縁層のエッジを位置の基準とする
必要はなく、開口部の内側面を基準として研磨すること
ができ、この開口部の内側面の位置は、絶縁層の端縁の
位置の変動とは無関係にこの端縁の位置を基準として正
確に規定することができ、しかもエアベアリング面を形
成するための研磨処理のときにはこの開口部の内側面
を、研磨機に装着した顕微鏡によって見ることができる
ので、エアベアリング面の位置を正確に規定できる。し
たがって、第２の磁性層の磁極部分の長さであるスロー
トハイトTHを正確に所望の設計値通りに製造することが
でき、高性能の薄膜磁気ヘッドを得ることができる。ま
た、書込用の薄膜磁気ヘッドと磁気抵抗素子を用いた読
取用磁気ヘッドとを積層した複合型薄膜磁気ヘッドにお
いては、上述したスロートハイトTHとMRハイトとのバラ
ンスを常に所望の関係に保つことができ、高性能の複合
型薄膜磁気ヘッドを得ることができる。勿論第１の磁性
層の磁極部分をトリム構造とすることができるので、記
録時の漏洩磁束、すなわちサイドフリンジ磁束は少なく
なり、トラック幅を小さくすることができるため、面記
録密度が高い薄膜磁気ヘッドが得られる。
【００１９】さらに、本発明による薄膜磁気ヘッドの製
造方法においては、第２の磁性層の磁極部分およびギャ
ップ層の上に形成したフォトレジスト層をマスクとして
ギャップ層を異方性エッチングによって選択的に除去し
て開口部を形成した後、開口部内に露出した第１の磁性
層を、例えばイオンミリングでエッチングして開口部の
深さを第１の磁性層の膜厚の一部分にまで掘り下げるよ
うにしているが、ギャップ層の異方性エッチングに対す
るエッチング速度は、例えば200nm/分と速いので、短時
間でエッチング処理は終了し、スループットが高くな
る。さらに、この異方性エッチングの際の第２の磁性層
の磁極部分の膜減りは殆どなく、したがってこの磁極部
分の膜厚を必要以上に厚くしておく必要がなくなり、そ
の結果として微細化が可能となり、磁極部分の幅を狭く
することができる。
【００２０】本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法の
好適な実施例においては、前記非磁性材料より成るギャ
ップ層を、前記薄膜コイルの第１および第２の磁性層間
に位置する部分を電気的に絶縁する前記絶縁膜の表面を
覆うように形成する。このようにギャップ層で薄膜コイ
ルの絶縁層を覆うことにより絶縁層の端縁の位置が変動
することがなくなり、したがって前記開口部の位置決め
用の内側縁をこの絶縁層の端縁を位置の基準として正確
に形成することができる。さらに、本発明による薄膜磁
気ヘッドの製造方法の好適な実施例においては、前記基
体と、第１の磁性層との間に、電気的に絶縁されるとと
もに磁気的に遮蔽された読取用の磁気抵抗素子を、その
側縁が前記エアベアリング面に露出するように配設して
複合型薄膜磁気ヘッドとして構成する。
【００２１】上述したように本発明による製造方法にお
いては、異方性エッチングによりギャップ層に開口部を
形成した後、この開口部をエッチングにより第１の磁性
層の膜厚の一部分に達するまで深く形成するが、このエ
ッチングはイオンミリングのようなイオンビームエッチ
ングで行なうのが好適であり、このイオンビームエッチ
ングを、第１の磁性層に垂直な方向から40〜70°、特に
ほぼ45°の角度で傾斜した方向から行なうことによって
エッチング残渣となる磁性材料が磁極部分の側面に再付
着して第１および第２の磁性層間が磁気的に短絡した
り、実効トラック幅が広がるのを防止することができ
る。
【００２２】
【発明の実施の形態】図14〜26は本発明による薄膜磁気
ヘッドの製造方法の一実施例の順次の製造工程における
状態を示す図であり、図14〜22および図26において、Ａ
は断面図であり、Ｂはエアベアリング面側から見た正面
図である。また、これらの図面において各部の寸法の関
係は必ずしも実際の寸法とは一致していない点に注意さ
れたい。
【００２３】先ず、図14に示すように、アルティック(A
lTiC)基板41の上にアルミナ絶縁層42を３〜５μmの厚さ
に堆積形成する。次に、図15に示すように、MR素子に対
する下部シールド膜を形成するために、フォトレジスト
膜をマスクとして鍍金法によってパーマロイ層43を約３
μmの厚さに形成する。さらに、このパーマロイ層43お
よびアルミナ絶縁層42の露出した表面の上に４〜６μm
の膜厚でアルミナ膜44を形成した後、機械的研磨または
化学機械的研磨(ChemicalMechanicalPolishing:CMP)に
よって表面を平坦化した状態を図16に示す。
【００２４】次に、絶縁材料より成るシールドギャップ
膜45に埋設されるように磁気抵抗効果を有するMR膜46を
所定のパターンにしたがって形成し、さらにその上に書
込用薄膜磁気ヘッドの下部磁極を構成する第１の磁性層
47を、例えばパーマロイによって３〜４μmの厚さに選
択的に形成する。さらに段差をなくすために、表面全体
の上にアルミナ膜を５〜６μmの厚さに形成した後、CMP
で研磨して第１の磁性層の表面を露出させるとともに表
面を平坦化した様子を図17に示す。次に、図18に示すよ
うにアペックスアングルθを決定するためのフォトレジ
スト膜より成る絶縁層48を所定のパターンにしたがって
形成する。さらに、この絶縁層48の上に銅より成る薄膜
コイル49および51を絶縁層50および52によって互いに絶
縁分離するように形成した状態を図19に示す。ここで、
後に第１の磁性層47と第２の磁性層とが磁気的に結合さ
れて閉磁路が構成されるように絶縁層48,50,52には開口
47aを形成する。このような薄膜コイルの形成方法その
ものは従来の方法と同じである。
【００２５】次に、図20に示すように、第１の磁性層47
の露出している表面の上および絶縁層50,52の表面の上
にアルミナより成るギャップ層53を150〜300nmの膜厚に
形成する。この場合、開口47aの底部には第１の磁性層4
7の表面が露出するようにギャップ層53を形成する。さ
らに、図21に示すように、膜厚が３〜４μmの第２の磁
性層54を堆積した後、所定のパターンのフォトレジスト
層を用いて選択的に除去して所定の幅を有する磁極部分
54aを形成する。この際、磁性材料は開口47aの中にも堆
積され、第１の磁性層47と第２の磁性層54とは開口を介
して磁気的に連結される。本実施例においては、絶縁層
50,52を覆うようにギャップ層53を形成しているため、
第２の磁性層54をパターニングした後にフォトレジスト
層をアッシングにより除去する工程において、絶縁層5
0,52が除去されて薄膜コイル49,51が露出したり、短絡
したりすることはない。絶縁層50,52の表面をギャップ
層53で覆わない場合には、フォトレジスト膜のアッシン
グの際に薄膜コイルが表面に露出するのを防止するため
に、絶縁層50,52の膜厚を厚くすることができる。
【００２６】次に、図22〜24に示すように、第２の磁性
層54の磁極部分54aおよびその側縁近傍に開口を形成し
たフォトレジスト層をマスクとしてギャップ層53を異方
性エッチング、本例では高密度プラズマ源を持ったリア
クティブイオンエッチング(ReactiveIonEtching:RIE)に
より除去して開口部55を形成する。このリアクティブイ
オンエッチングは、例えばCF4、BCl3、Cl2またはBCl3+C
l2の雰囲気内で行なうことができるが、特に、BCl3雰囲
気中またはBCl3とCl2との混合雰囲気内で行なうのが好
適である。BCl3とCl2との混合雰囲気内でリアクティブ
イオンエッチングを行なう場合には、Cl2の含有量が50%
を越えないようにするのが好適である。このリアクティ
ブイオンエッチングに対するアルミナより成るギャップ
層53のエッチング速度は100〜300nm／分と速いので、ギ
ャップ層53に開口部55を形成するためのエッチング時間
は１〜２分で十分であり、製造時間の短縮が図れる。ま
た、この開口部55を形成する際には、絶縁層48,50,52
の、磁極部分と対向する端縁を通る直線A-A、すなわち
スロートハイト零位置を位置の基準とし、開口部の内側
側面55aがこの直線A-Aから所定の距離だけ離間した直線
B-Bと一致するように形成する。このようにギャップ層5
3を選択的にエッチングして開口部55を形成する際には
まだオーバーコート層（図９参照）が形成されておら
ず、絶縁層48,50,52の、磁極部分と対向する端縁を見る
ことができるので、絶縁層の端縁を位置の基準として開
口部55の内側側面55aの位置B-Bをきわめて正確に形成す
ることができる。
【００２７】上述したように、第２の磁性層54の磁極部
分54aおよびギャップ層53上に形成したフォトレジスト
層をマスクとする異方性エッチングによってギャップ層
53を選択的に除去して開口部55を形成した後、異方性エ
ッチングに対するマスクとして使用したフォトレジスト
層を残したまま引き続きイオンビームエッチングを施し
て開口部55の深さを第１の磁性層47にも部分的に侵入さ
せて第１の磁性層47の磁極部分をトリム構造に形成した
様子を図25に示す。本例では、このイオンビームエッチ
ングとしてイオンミリングを採用し、第１の磁性層47
へ、例えば500〜800nm程度の深さまで侵入させる。この
ようなトリム構造を形成することによって第２の磁性層
54の磁極部分54aの側面から第１の磁性層47に洩れるサ
イドフリンジ磁束を抑止することができ、さらに性能を
向上することができる。上述した異方性エッチングおよ
びイオンミリングは第２の磁性層54の磁極部分54aをマ
スクとして利用するので、磁極部分の上面のエッジは多
少丸味をおびることになるが、特性上問題はない。ま
た、第１の磁性層47をイオンミリングでエッチングする
際、RIEでマスクとして使用したフォトレジスト層は除
去しても良い。その場合には、開口部55を第１の磁性層
47まで掘り下げた後は、第２の磁性層54の下側にある部
分を除いてギャップ層53は除去される。
【００２８】従来、イオンミリングのようなイオンビー
ムエッチングによって第１の磁性層47をエッチングして
その表面を凸状のトリム構造に形成することは行われて
いるが、従来はイオンビームを磁性層の表面に対して垂
直に照射していた。しかしイオンビームをこのように垂
直に照射すると、磁極部分の側面および上面に磁性材料
の再付着が生じて第１の磁性層と第２の磁性層とが磁気
的に短絡されたり、実効トラック幅が広がってしまう欠
点があった。本発明ではこのような欠点を解消するため
に、第１の磁性層の表面に垂直な方向に対して40〜70
°、特にほぼ45°の角度でイオンビームを照射する。こ
のように斜めからイオンビームエッチングを行うことに
よって上述した磁性材料の再付着を有効に防止すること
ができる。
【００２９】上述したように、本実施例においては開口
部55を形成する際、ギャップ層53はリアクティブイオン
エッチングによって除去されているので、第１の磁性層
47をエッチングする際には斜めからのイオンミリングを
採用することができ、したがって開口部55全体をイオン
ミリングで形成する場合と比較して磁性材料の再付着が
なく、第１および第２の磁性層47および54の磁気的な短
絡がないとともに実効トラック幅の狭い薄膜磁気ヘッド
を実現することができる。
【００３０】次に、基板41、アルミナ絶縁層42、下部シ
ールド層43、シールドギャップ層45、磁気抵抗膜46、第
１の磁性層47、ギャップ層53および第２の磁性層54を図
23の直線C-Cで示す位置まで研磨してエアベアリング面5
6を形成した状態を図26の斜視図、図27Aの断面図および
図27Bの正面図に示す。この研磨を行なう際には、開口
部55の内側側面55aを研磨機に設けた顕微鏡によってこ
の面を観察し、これを位置の基準として自動的に行なう
ことができるので、磁極部分57の寸法を正確に形成する
ことができる。すなわち、開口部55の内側側面55aは絶
縁層48,50,52の端縁から所定の距離に位置しており、エ
アベアリング面56はこの開口部の内側側面を基準として
形成されているので、絶縁層の端縁からエアベアリング
面までの距離(直線A-Aと直線C-Cとの間の距離）、すな
わちスロートハイトTHを所望の設計値通りに正確に形成
することができる。本発明では、開口部55の内側側面55
aはエアベアリング面56の内側に位置している必要があ
り、図26に示すように研磨後も内側側面55aは残存して
いる。また、薄膜コイル49,51を覆う絶縁膜48,50,52は
ギャップ層53によって覆われているので、絶縁層のプロ
ファイルの変動もなく、アペックスアングルθも所望の
設計値通りに正確に形成することができる。このように
して書込用薄膜磁気ヘッドの特性を向上することができ
る。
【００３１】さらに、本発明においては、エアベアリン
グ面56を形成するための研磨処理によって磁気抵抗膜46
も同時に研磨されてMR再生素子57が形成されるが、その
MRハイトもスロートハイトTHと同様に研磨量によって決
まるが、上述したようにこの研磨はギャップ層53に形成
した開口部55の内側側面55aを位置の基準（直線B-B)と
して行われ、この内側側縁は絶縁層48,50,52の端縁の位
置（直線A-A)を基準として形成されているので、MRハイ
トも所望の設計値通りに正確に形成されることになる。
さらに、本発明においては、MRハイトとスロートハイト
THとの間に常に所望の関係が得られるので、これらのバ
ランスを最良の状態に保つことができ、高性能の複合型
薄膜磁気ヘッドを得ることができる。
【００３２】図28および29は本発明による薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法の他の実施例の構成を示す断面図および斜
視図であり、本例において前例と同様の部分には前例と
同様の符号を付けて示した。上述した実施例では、絶縁
層50,52によって絶縁分離された薄膜コイル49,51を形成
した後、絶縁層を覆うようにギャップ層53を形成した
が、本例では第１の磁性層47を形成した後、ギャップ層
53を形成し、さらにその上に絶縁層48を形成するととも
にその上に絶縁層50,52によって絶縁分離された薄膜コ
イル49,51を形成する。このように、ギャップ層53を薄
膜コイル49,51の下側に形成する場合には、開口部を形
成する際のマスクであるフォトレジスト層をアッシング
する際に薄膜コイルが露出したり短絡したりするのを防
止するために、絶縁層50,52を厚く形成しておくことが
できる。
【００３３】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例では、基板41としてアルミナ−チタ
ンカーバイト系の合金であるアルテックを用いたが、ア
ルミナ、Si、SiO2、SiN、BN、セラミック、ダイヤモン
ドライクカーボンなどの他の材料の基板を用いることも
できる。また、磁気抵抗素子はAMR素子としたが、GMR素
子とすることもできる。さらに、ギャップ層53としてア
ルミナを使用したが、SiO2,SiN,オキシナイトライドな
どの他の非磁性材料を用いることもできる。さらに、上
述した実施例では磁性層47,54としてFe-Ni系の合金であ
るパーマロイを用いたが、Co-Zr-Sn系合金、Fe-Zr-N系
合金、Fe-Ta-C系合金、Co-Zr-Nb,FeNなどの他の磁性材
料を使用することもできる。 さらに、上述した実施例では誘導型の書込用磁気ヘッド
とMR素子を具える読取用磁気ヘッドとを積層した複合型
薄膜磁気ヘッドとして構成したが、誘導型の書込用薄膜
磁気ヘッドとして構成することもできる。
【００３４】また、上述した実施例においては、ギャッ
プ層に形成した開口部を第１の磁性層の膜厚の一部分ま
で掘り下げるのに、イオンビームエッチングの一つであ
るイオンミリングを採用したが、他のイオンビームエッ
チングを採用することもできる。さらに、このエッチン
グをリアクティブイオンエッチングとすることもでき
る。この場合には、リアクティブイオンエッチングによ
ってギャップ層に開口部を形成した後、そのままリアク
ティブイオンエッチングを継続して開口部を第１の磁性
層まで掘り下げることができるので、プロセスがさらに
簡単となる利点がある。
【００３５】
【発明の効果】上述したように本発明による薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法によれば、ギャップ層の、前記第２の磁
性層の磁極部分の側縁と隣接する部分に、エアベアリン
グ面に対する位置の基準となる内側面を有する開口部を
形成したため、エアベアリング面を研磨する際にこの開
口部の内側面を基準として研磨することによってスロー
トハイトTHを所望の設計値通りに正確に形成することが
できる。また、MR素子を具える読取用磁気ヘッドを積層
した複合型薄膜磁気ヘッドの場合には、MRハイトも所望
の設計値通りに正確に形成することができるとともにMR
ハイトとスロートハイトTHとのバランスを常に所望の関
係に保つことができるので、複合型薄膜磁気ヘッドの特
性を容易に改善することができる。
【００３６】また、開口部の深さを第１の磁性層の膜厚
の少なくとも一部分に達するように深く形成することに
よりトリム構造とすることができ、不所望な磁束の漏れ
を抑止することができる。さらに開口部を形成する場合
に、ギャップ層をエッチング速度の速い異方性エッチン
グで除去することによりエッチング時間を短縮すること
ができるとともに第２の磁性層の膜減りを少なくするこ
とができ、したがって第２の磁性層の膜厚を薄くするこ
とができ、これによって磁極部分の幅を狭くすることが
でき、サブミクロンオーダのトラック幅を実現すること
ができる。さらに、ギャップ層を異方性エッチングによ
って除去した後に、イオンミリングによって第１の磁性
層をエッチングする際に、イオンビームを斜めから照射
することができるので磁性材料の再付着によって第１お
よび第２の磁性層間が磁気的に短絡される恐れがなくな
り、性能の向上が図れる。
【００３７】さらに、薄膜コイルを絶縁分離する絶縁層
の表面をギャップ層で覆うことにより絶縁層の端縁が溶
融して絶縁層のパターンがくずれることがなくなり、ス
ロートハイトの位置基準となる絶縁層の端縁の位置が正
確に規定され、この位置を基準として開口部の内側側面
の位置が決められ、この内側側面を位置の基準としてエ
アベアリング面が研磨されるので、スロートハイトTHを
正確に形成することができる。また、絶縁層のプロファ
イルの変動もないので、アペックスアングルθも正確に
所望の設計値とすることができる。さらに、MR素子を形
成する際にも開口部の内側面が位置の基準となるので、
スロートハイトTHとMRハイトとの位置関係を常に所望の
ものとすることができ、これらのバランスを最良の状態
とすることができる。
【００３８】上述したように本発明によれば、スロート
ハイトTH、アペックスアングルθおよびMRハイトを所望
の設計値通りした高性能の薄膜磁気ヘッドが得られ、特
にトラック幅を数ミクロンからサブミクロンとした微細
な薄膜磁気ヘッドを得ることができ、面記録密度の向上
を図ることができる。また、製造に際しては設計値通り
の薄膜磁気ヘッドが得られるので、歩留りが改善され、
コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、従来の複合型薄膜磁気ヘッドの製造
方法の最初の工程を示す断面図である。
【図２】 図２は、同じくその次の工程を示す断面図で
ある。
【図３】 図３は、同じくその次の工程を示す断面図で
ある。
【図４】 図４は、同じくその次の工程を示す断面図で
ある。
【図５】 図５は、同じくその次の工程を示す断面図で
ある。
【図６】 図６は、同じくその次の工程を示す断面図で
ある。
【図７】 図７は、同じくその次の工程を示す断面図で
ある。
【図８】 図８は、同じくその次の工程を示す断面図で
ある。
【図９】 図９は、同じくその次の工程を示す断面図で
ある。
【図１０】 図１０は、同じくその次の工程を示す断面
図である。
【図１１】 図１１は、同じくその正面図である。
【図１２】 図１２は、同じくその平面図である。
【図１３】 図１３は磁極部分にトリム構造を形成した
従来の薄膜磁気ヘッドの正面図である。
【図１４】 図１４Ａおよび１４Ｂは、本発明による薄
膜磁気ヘッドの製造方法の最初の工程を示す断面図およ
び正面図である。
【図１５】 図１５Ａおよび１５Ｂは、同じくその次の
工程を示す断面図および正面図である。
【図１６】 図１６Ａおよび１６Ｂは、同じくその次の
工程を示す断面図および正面図である。
【図１７】 図１７Ａおよび１７Ｂは、同じくその次の
工程を示す断面図および正面図である。
【図１８】 図１８Ａおよび１８Ｂは、同じくその次の
工程を示す断面図および正面図である。
【図１９】 図１９Ａおよび１９Ｂは、同じくその次の
工程を示す断面図および正面図である。
【図２０】 図２０Ａおよび２０Ｂは、同じくその次の
工程を示す断面図および正面図である。
【図２１】 図２１Ａおよび２１Ｂは、同じくその次の
工程を示す断面図および正面図である。
【図２２】 図２２Ａおよび２２Ｂは、同じくその次の
工程を示す断面図および正面図である。
【図２３】 図２３は同じくその平面図である。
【図２４】 図２４は同じくその磁極部分の周囲に開口
部を形成した様子を示す斜視図である。
【図２５】 図２５は同じくその開口部を下側の磁性層
の一部分まで掘り下げた状態を示す斜視図である。
【図２６】 図２６はエアベアリング面を形成した薄膜
磁気ヘッドの磁極部分を示す斜視図である。
【図２７】 図２７Ａおよび２７Ｂは同じくその断面図
および正面図である。
【図２８】 図２８は本発明による薄膜磁気ヘッドの製
造方法の他の実施例を示す断面図である。
【図２９】 図２９は同じくその磁極部分を示す斜視図
である。
【符号の説明】
41 基板、 42 アルミナ絶縁層、 43 下部シールド
磁性層、 44 アルミナ膜、 45シールドギャップ膜、
46 MR層、 47 第１の磁性層、 48,50,52 絶縁
層、49,51 薄膜コイル、 53 ギャップ層、 54 第
２の磁性層、 54a 磁極部分、 55 開口部、 55a
開口部の内側側面、56 エアベアリング面、57 MR再生
素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 5/31 G11B 5/265 G11B 5/39

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 薄膜磁気ヘッドを製造する方法であっ
    て、 磁極部分を有する第１の磁性層を基体によって支持され
    るように形成する工程と、 前記第１の磁性層の上に絶縁層によって互いに電気的に
    分離された状態で薄膜コイルを形成した後、第１の磁性
    層の少なくとも磁極部分の上および前記絶縁層の上に非
    磁性材料より成るギャップ層を形成するか、または前記
    第１の磁性層の上に非磁性材料より成るギャップ層を形
    成した後、絶縁層によって互いに分離された状態で薄膜
    コイルを形成する工程と、 前記ギャップ層を覆い、前記第１の磁性層の磁極部分の
    上方に位置する磁極部分を有する第２の磁性層を形成す
    る工程と、 この第２の磁性層の磁極部分の側縁と隣接する前記ギャ
    ップ層を、第２の磁性層の磁極部分をマスクとする異方
    性エッチングにより除去して、前記絶縁層のエアベアリ
    ング面側の端縁から所定の第１の距離だけ離間して内側
    面が位置するように開口部を形成する工程と、 前記第２の磁性層の磁極部分をマスクとして前記第１の
    磁性層をエッチングして前記開口部を前記第１の磁性層
    の厚さの一部まで掘り下げる工程と、 この開口部の内側面を位置の基準として基板、第１およ
    び第２の磁性層の磁極部分およびこれらによって挟まれ
    たギャップ層を、前記開口部の内側面から所定の第２の
    距離だけ離間してエアーベアリング面が位置し、前記第
    １および第２の距離の和に等しい所定のスロートハイト
    が得られるように研磨する工程と、 を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  2. 【請求項２】 前記ギャップ層をエッチングして開口部
    を形成する異方性エッチングをリアクティブイオンエッ
    チングとすることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁
    気ヘッドの製造方法。
  3. 【請求項３】 前記リアクティブイオンエッチングを、
    BCl３雰囲気中またはBCl３にCl２を50%を越えない比率
    で含有させた雰囲気中で行なうことを特徴とする請求項
    ２に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  4. 【請求項４】 前記第１磁性層のエッチングをイオンビ
    ームエッチングで行なうことを特徴とする請求項２また
    は３に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  5. 【請求項５】 前記イオンビームエッチングを、第１の
    磁性層に垂直な方向から40〜70°の角度だけ傾斜した方
    向から行なうことを特徴とする請求項４に記載の薄膜磁
    気ヘッドの製造方法。
  6. 【請求項６】 前記イオンビームエッチングを、第１の
    磁性層に垂直な方向からほぼ45°の角度で傾斜した方向
    から行なうことを特徴とする請求項５に記載の薄膜磁気
    ヘッドの製造方法。
  7. 【請求項７】 前記第１の磁性層のエッチングをリアク
    ディブイオンエッチングとすることを特徴とする請求項
    １〜３の何れかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  8. 【請求項８】 前記基体と第１の磁性層との間に、電気
    的に絶縁されるとともに磁気的に遮蔽された読取用の磁
    気抵抗素子を形成して複合型薄膜磁気ヘッドを構成する
    ことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の薄膜磁
    気ヘッドの製造方法。
  9. 【請求項９】 前記基体上に磁気遮蔽を行なう第３の磁
    性層を形成し、その上に第２の絶縁層中に埋設した磁気
    抵抗材料膜を形成した後、前記第１の磁性層を形成し、
    前記エアベアリング面を形成するための研磨工程におい
    て、前記第３の磁性層を研磨するとともに前記磁気抵抗
    材料膜をも研磨して端面がエアベアリング面に露出する
    磁気抵抗素子を形成することを特徴とする請求項８に記
    載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
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