JP3593214B2 - 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの加工量検知用マーカー及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高密度記録の磁気記録装置に用いられる薄膜磁気ヘッドの構造及び製造方法に関し、特に磁気抵抗効果を利用して磁気記録媒体に記録された磁気信号を読みとる薄膜磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向部を所定の形状に研磨加工する工程で、その加工量を検知するために検知用マーカーを用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録装置に用いられる磁気ヘッドにおいて、高密度記録用の磁気ヘッドには、再生専用として磁気抵抗効果を利用し、記録媒体に記録された信号を検出する磁気抵抗効果型ヘッド（以下、ＭＲヘッドと省略）がある。また、磁気抵抗効果型素子（以下、ＭＲ素子と省略）は、フォトリソグラフィーによる薄膜加工技術や真空製膜技術を用いて、セラミック基板上に形成された上部と下部磁気シールド層の層間に、媒体からの信号を読みとるための磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜にセンス電流を流すための電極リード線を備えている。前記下部磁気シールド層は、通常１〜３μｍ程度の膜厚を有する磁性材料から形成されているため、従来技術によるＭＲヘッドの断面は図６に示す様に、セラミック基板１平面上に下部磁気シールド層６による段差が発生する。
通常、媒体に記録された信号を検出するための磁気抵抗効果膜よりなるＭＲ素子４は、電気的な絶縁を図るための第１絶縁層２を介し、下部磁気シールド層６上に形成される。一方、薄膜磁気ヘッドの磁気記録媒体との対向部を所定の形状に研磨加工する工程において、その加工量はＭＲ素子高さを規制するため、ＭＲヘッドの記録再生特性に大きな影響を与える。ＭＲ素子の寸法はＭＲ素子の磁気バイアス量や再生出力に大きな影響を与えることから、高精度な加工が要求される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６０ー９８５１５号公報では、ＭＲ素子を加工量検知用マーカーとして用いＭＲ素子に通電し、その抵抗値を検出しながら研磨を行い、加工終点を決定する方法を開示している。この方法によれば、連続的なＭＲ素子の抵抗値を検知することによって、高精度に加工終点を決定できる。しかし、一般的にＭＲ素子は下部磁気シールド層上に形成されるため、金属磁性体からなる下部シールド層の加工時の切り屑等がＭＲ素子に接触し、これが加工量を推定するために用いる信号にノイズを発生させる原因となって、正確な研磨量制御を行うのに不都合であった。
【０００４】
一方、特開昭６０ー１９３１１９号公報では、ＭＲ素子とは別に独立した加工量検知マーカーをＭＲ素子から離れた位置に別個に形成することを開示している。これによって、電気的なノイズの発生原因となっている金属磁性材料の上部あるいは下部磁気シールド層を、加工量検知マーカーの周辺から取り除くことができるため、安定した抵抗値信号を検出することが可能になる。しかし、ＭＲ素子と加工量検知マーカーとを別々の位置に形成することによって、両者を同一平面上に形成することができない。即ち、ＭＲ素子は、膜厚が１〜３μｍからなる下部磁気シールド層上に形成されるが、検知マーカーは下部磁気シールド層上以外の場所に形成されるため、ＭＲ素子とは膜厚分の段差をもった低い位置に形成される。従って、両者をフォトリソグラフィーによる薄膜加工技術をもちいて形成する場合、フォトレジスト塗布時の膜厚差を生じ、また露光時の焦点位置に差を生じる。このことによるパターン精度の劣化や寸法分布の増大が起こる可能性があった。また、ＭＲ素子と加工量検知マーカーとを別々の工程によって形成する場合には、露光時のフォトマスクの位置合わせ精度の誤差を生じていた。以上の様な点について特開昭６０ー１９３１１９号公報では考慮されていない。このため磁気抵抗素子と加工量検知マーカーとの位置関係や寸法精度を高精度に形成することはできない。
【０００５】
薄膜磁気ヘッドにおける媒体対抗面の研磨加工工程においては、例えば図１中のＡーＡ線の位置まで加工が進んだ時、加工量検知マーカー５の抵抗値にもとずき加工量検知マーカーの寸法を算出し、所定の寸法が得られた時点で加工を終了する。しかし、加工量検知マーカーとＭＲ素子間の関係に位置精度の誤差があった場合、加工終了後マーカの寸法とＭＲ素子の寸法とは誤差が生じる事になる。これでは研磨加工量検知用マーカーの寸法を高精度に加工したとしても、本来高精度な加工が要求されるＭＲ素子の研磨加工後の寸法を高精度かつ、均一に制御する事が困難である。
【０００６】
本発明は、上記従来例の欠点をなくすためのものであり、ＭＲ素子と加工量検知マーカーとの形成部の段差をなくし、同一平面上に形成することによって、段差形状によるレジスト膜厚差や露光時の焦点位置の差を無くし、さらに両者を同じ材質の薄膜を用い、かつ同一露光により形成することによってマスク位置あわせ誤差を無くし、薄膜磁気ヘッドにおける高精度なＭＲ素子と加工量検知マーカーの形成方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による研磨加工量検知マーカーを形成する基板上の位置は、ＭＲ素子が形成される下部磁気シールド層と絶縁層との積層体からなる平面と同じ高さの平面上に形成するものであり、更に加工量検知マーカーとＭＲ素子とは同一薄膜材料によって構成され、同一工程で形成することを特徴とする。上記の様な構造にすることによって、素子形成による基板表面の起伏の増大を緩和することが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しつつ本発明の実施例を詳細に説明する。
本実施例のＭＲヘッドは、図１、２に示す様にセラミック基板１上に一対の上部、下部磁気シールド層６、７の間に、媒体からの信号を読みとるためのＭＲ素子４と、ＭＲ素子４に電流を流すための電極リード線９を備えた薄膜ヘッドであり、図１中のＺ方向（紙面上側方向）にＡーＡ線の位置まで研磨加工を施すことよって、ＭＲヘッド再生部のＭＲ素子４の高さが所定の値に規定される。さらに、ＭＲへッドの積層体の上部にはコイル導体層、上部磁極層８、非磁性酸化膜等からなる記録ヘッドが形成されている。図１中のＭＲヘッド素子の左右両端には、加工量検知マーカー５、５を形成している。上記加工量検知マーカー５は、ＭＲ素子４と同一の積層構造からなり、ＭＲ素子４と同一の薄膜加工工程によって形成する。
【０００９】
図２は研磨加工終了後のＭＲヘッドの積層構造を媒体対向面から見た場合を示す。ＭＲヘッドは磁気記録媒体に信号を書き込むための記録ヘッド部と、記録媒体から信号を読み出すための再生ヘッド部を備えている。再生ヘッド部は、セラミック基板１上にＣｏ系合金膜からなる下部磁気シールド層６、アルミナ層の第１絶縁層２、軟磁性ソフトフィルムバイアス膜１０、高抵抗導体膜１１、及び磁気抵抗効果膜１２からなるＭＲ素子４、磁気抵抗効果膜１２中の磁区構造を制御するための磁区制御用バイアス膜と電極を形成する。例えば、Ｍｏ／Ａｕ／Ｍｏからなる電極リード線９、アルミナ層による第２絶縁層１４、上部磁気シールド層７を備えている。
また記録ヘッド部は、アルミナ製の記録ギャップ層１５、ＮｉＦｅ合金からなる上部磁極８と、ＭＲ素子を保護するためのアルミナ層の保護層１６を備えている。ここで加工量検知マーカー５はＭＲ素子４と同一平面上に形成されている。
【００１０】
以下に、本実施例のＭＲヘッドの製造方法について、図１、図２を参照しながら説明する。ＭＲ素子４を形成するセラミック基板１上にはアルミナ層からなる下地絶縁層１３を有し、この上部に形成する下部磁気シールド層６は、１〜３μｍの膜厚を有するＣｏ系磁性材料からなり、スパッタリング法によって積層する。その後、フォトリソグラフィーとエッチングによって所定の形状に加工する。ここで生じた段差形状を平坦化する目的で、第１の例としてアルミナからなる絶縁層を３μｍ以上の膜厚で積層した後、機械加工による研磨法、或いはエッチバック法等を用いて平坦層３を形成する。この時、下部磁気シールド層上の絶縁層は除去されていなければならない。また、第２の例としてパターニングしたフォトレジスト層を１２０℃以上の不活性ガス雰囲気中、或いは真空中で熱処理を施すことによって硬化させ、平坦化層３とする。その後、ＭＲヘッドの第一絶縁層２となるアルミナ層を積層し、その後ＭＲ素子部となる多層膜を積層する。本実施例においては、磁気抵抗効果膜１２にＮｉＦｅ膜、軟磁性ソフトフィルムバイアス膜１０にＮｉＦｅＣｒ膜、高抵抗導体膜１１にＴａ膜からなる多層膜を用いている。このほかに磁気抵抗効果膜にＮｉＦｅＣｏ膜、軟磁性ソフトフィルムバイアス膜にＮｉＦｅ系合金からなる他の軟磁性材料、高抵抗導体膜にＮｂ膜あるいはＭｏ膜を用いても不都合なく、本発明の趣旨を充分に発揮するものである。
【００１１】
上記のような多層膜を形成した後、ＭＲ素子４と加工量検知マーカー５とを形成するためのレジストマスクをフォトリソグラフィーの手法を用いて形成し、ドライエッチング法を用いて所定の形状に同時に形成する。
ここで、フォトレジストによって形成したＭＲ素子形状の寸法と、加工量検知用マーカー形状の寸法について、本発明による値と従来技術による値とで比較したものを図４、図５に示す。図４の様に本発明によって形成した場合には、図示した基板内の方向に均一な寸法形状のパターンが得られている。一方、図５の従来技術の様に、下部磁気シールド層によるステップ段差のある所に、それぞれＭＲ素子と加工マーカーとを形成した場合には、両者間に寸法の差やばらつきが見られる。
次に、ＭＲ素子をドライエッチング法を用いて所定の形状に同時形成後、ＭＲ膜中の磁区構造を制御するための磁区制御用バイアス膜と電極リード線９をスパッタリング法によって積層する。磁区制御用バイアス膜はＮｉＭｎ膜からなる反強磁性膜を用い、電極層にはＭｏ／Ａｕ／Ｍｏを用いている。このほかに磁区制御用バイアス膜としてＦｅＭｎ膜、電極層にはＮｂ／Ａｕ／Ｎｂを用いても良い。
【００１２】
本発明によれば、電極リード線９を形成した段階において、この電極リード線部断面構造（図１におけるＤーＤ断面部）は、図３に示すように、電極リード線９が平坦な平面上に形成された構造になっている。従って、従来技術による図７の様に、下部磁気シールド層６によるステップ段差部分を横断する事がない。このために、シールド層へのセンス電流の漏洩の低減や抵抗値の増大、ばらつきを低減することができる。
電極リード線９まで形成した後、アルミナ層の第２ギャップ層１４を積層し、次にＮｉＦｅ膜からなる上部磁気シールド層７をメッキ法によって所定の形状に形成する。以上の様な工程を経て、再生ヘッド部分が形成される。
その後、記録ギャップ層１５の積層、コイル層（図示せず）の形成、上部磁極層８の形成及び絶縁材料からなる素子の保護層１６の順に積層し、記録ヘッド部分を形成して、ＭＲヘッドのウエハー工程を終了する。
なお、上述した実施例はＭＲヘッドの再生部のバイアス磁界印可方法としてソフトフィルムバイアス法を利用したものであるが、本発明は特にソフトフィルムバイアス法に特定したものではなく、永久磁石バイアス法など、その他のバイアス法を用いたＭＲヘッドにおいても本発明の効果は変わらない。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、研磨加工量検知用マーカーを用いた薄膜磁気ヘッドの製造において、ＭＲ素子と加工量検知マーカーとの位置精度と形状寸法精度とを高精度に形成するこがでる。
また、ＭＲ素子にセンス電流を流すための電極リード線が、下部磁気シールド層によって生じるステップ段差を横断する事がないため、再現性の良い抵抗値が得られる。また、下部磁気シールド層への電流漏洩を低減する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例を示すＭＲヘッドの平面図。
【図２】本発明によるＭＲヘッドを媒体浮上面から見た図。
【図３】本発明によるＭＲヘッドの断面構造図である。特に電極リ ード線が平坦な部分に形成されていることを説明するための図である。
【図４】本発明によるＭＲ素子及び加工量検知マーカー部分の寸法 測定結果である。
【図５】従来技術によるＭＲ素子及び加工量検知マーカー部分の寸 法測定結果である。
【図６】従来技術によるＭＲヘッドの媒体浮上面から見た平面図で ある。
【図７】従来技術によるＭＲヘッドの断面構造図である。
【符号の説明】
１ セラミック基板、２ 第１絶縁層、３ 平坦化層、４ ＭＲ素子、５ 加工量検知マーカー、６ 下部磁気シールド層、７ 上部磁気シールド層、８ 上部磁極、９ 電極リード線、１０ 軟磁性ソフトフィルムバイアス膜、１１ 高抵抗導体膜、１２ 磁気抗効果膜、１３ 下地絶縁層、１４ 第２絶縁層、１５
記録ギャップ層、１６ 保護層。

Claims (4)

1. 表面に絶縁層を有した基板上に上部及び下部磁気シールド層を形成し、該上部及び下部磁気シールド層間に磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を配して、磁気記録媒体からの磁気信号を再生する手段を備えると共に、前記ＭＲ素子高さを計測する加工量検知用マーカーを近傍に有する磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいて、前記加工量検知用マーカーを前記ＭＲ素子とほぼ同一高さ面上に形成されるように平坦化層を設け、その平坦化層上に形成したことを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの加工量検知用マーカー。
2. 前記平坦層の高さはフォトレジスト材またはアルミナ等の非磁性体で且つ絶縁性体で形成するとともに、その高さが前記下部磁気シールド層の厚さ以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの加工量検知用マーカー。
3. 前記研磨加工量検知用マーカーは、電気抵抗検出電極端子を備え、前記平坦化層が該電気抵抗検出電極端子の下部に延在していることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の磁気抵抗
   効果型薄膜磁気ヘッドの加工量検知用マーカー。
4. 絶縁層を有した基板上に上部及び下部磁気シールド層を形成し、該磁気シールド層間に磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を配して記録媒体からの信号を再生する手段を備えると共に、前記ＭＲ素子高さの研磨加工時にその高さを計測する加工量検知用マーカーを有する磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、前記下部シールド層上に絶縁層を形成した後に、前記平坦化層を形成する工程と必要に応じて高さ調整工程を有することを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの加工量検知用マーカーの製造方法。

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