JP3603739B2 - 薄膜磁気ヘッドおよび薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ディスク装置に用いられ、信号を記録再生するための薄膜磁気ヘッドとその製造方法に係り、記録用磁気コアのトラック幅を高精度に形成することを可能にする製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置に対して信号を記録再生するために薄膜磁気ヘッドが広く使用されているが、近年の高密度記録化にともない、記録トラック幅は１ミクロン以下に達しており、薄膜磁気ヘッドとしては特に記録に寄与する磁気コアの形状を小型化高精度化することが要求されている。従来から用いられている薄膜磁気ヘッドの構成例としては、その断面の概要を図２に示すように、基板２１上に絶縁層２２を形成した後、下部磁気シールド２３、磁気抵抗効果素子２４、前記磁気抵抗効果素子２４にセンス電流を流すための電極部２５、および記録ヘッドの下部磁気コアを兼ねた上部磁気シールド２６とで構成される再生ヘッドを形成し、その上部に下部磁気コア２６、記録ギャップ２８、上部磁気コア２７および記録電流を流すためのコイル２９とで構成される記録ヘッドが形成されている。前記各部の隙間には絶縁材３２が充填され、また磁気ディスクとの摺動面（ＡＢＳ面）３０には保護膜３１が形成されている。ここでトラック幅を規定する記録ヘッドの形状は図３に示すように、上部磁気コア２７と下部磁気コア２６の一部を所定の幅Ｔに加工することにより形成される。
【０００３】
このような記録ヘッドの磁気コア形成方法としては図４に示すプロセスが良く知られている。図４ａに示すようにＡｌ２Ｏ３等よりなる絶縁層３３上に下部磁気コアになるパーマロイ等の第１の磁性層３４と、記録ギャップになるＡｌ２Ｏ３等の非磁性層３５を順次形成し、さらに前記非磁性層３５上にシード層３６を形成する。続いて前記シード層３６上にトラック幅Ｔを規定するためのレジストパターン３７を形成した後、パーマロイ等の第２の磁性層３８、３９をメッキ形成する。ここでレジストパターン３７の間に形成される前記磁性層３８は記録ヘッドの上部磁気コアに相当するもので、その幅Ｔによりトラック幅が規定される。続いて前記レジストパターン３７を溶剤にて除去する。続いて、レジストパターン３７の底部にあったシード層３６を、イオンビームエッチングにより除去する。次に図４ｂに示すように上部磁気コアとなる磁性層３８をレジスト膜４０で保護し、不要な磁性層３９およびその底部にあるシード層３６をケミカルエッチングにより除去する。次にレジスト膜４０を除去した後図４ｃに示すように上部磁気コア３８をマスクとし、イオンビームエッチング等により記録トラックを形成する。イオンビーム４１によるエッチング量は図４ｄに示すように下部磁気コアになる第１の磁性層３４の一部に達する深さまでエッチングし、下部磁気コアに突合わせ部４２を形成する。しかしながら上記従来の記録ヘッドの磁気コア形成方法では、上部磁気コア３８がマスクの役割を果たす際に、イオンビームにより上部磁気コア３８が大きく削られるという課題がある。また、前記従来の記録ヘッドのトラック形成方法では、下部磁気コアの突き合わせ部４２の幅Ｔ１は上部磁気コア３８の幅Ｔより大きくなりやすく、図４ｅに示すごとく上部磁気コア３８の幅Ｔと下部磁気コア突合わせ部４２の幅Ｔ１を精度良く一致させることが難しいという課題があった。また、イオンビーム４１によりシード層３６や非磁性層３５あるいは磁性層３４をエッチングする際に、図４ｆに示すように記録ギャップの両端部あるいは磁気コア側面に、前記エッチングされた部分から飛来する不要な物質４３が再付着し、これらもトラック幅精度を損なう原因になっていた。
【０００４】
上記課題に対し、記録コアとしては不要となる磁性層３９を残した状態で、上部磁気コア３８をマスクとして反応性イオンビームエッチング法を用い、シード層３６、上部磁気コア３８周辺の非磁性層３５、下部磁気コア３４の一部、のエッチングをおこなうプロセスも提案されている。磁性層３９を残した状態でエッチングするため、この部分が上部コア付け根よりも一段高くなり、この高い部分からの被エッチング物が上部コア付け根へ付着しにくくなる。また、反応性イオンビームエッチングを使用するため、エッチング時の上部磁気コア３８の摩耗量も小さくなる。前記改善された記録ヘッドの磁気コア形成方法の例として、米国特許第５，８７８，４８１号公報では次の方法が提案されている。図４ａにおいて、下部磁気コアになる第１の磁性層３４をパーマロイで、記録ギャップ層となる非磁性層３５をＡｌ２Ｏ３で形成し、シード層３６を形成した後、上部磁気コア３８の形状を規定するレジストパターン３７を形成する。次に前記レジストパターン３７が形成されたシード層３６上にパーマロイよりなる第２の磁性層３８，３９をメッキ法により形成する。続いて前記レジストパターン３７を除去し図５ａに示される構成のもとで、反応性イオンビームエッチング法によりレジストパターン３７の底部に露出するシード層３６、非磁性層３５、第１の磁性層３４の一部をエッチング除去する。反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）はＣＦ４ガスが使われており、このＲＩＢＥによるＡｌ２Ｏ３とパーマロイのエッチング速度の比（エッチングレート）は２：１、上部磁気コア３８および下部磁気コア３４を構成するパーマロイのエッチングレートは１：１とされている。しかしながらこの方法では図５ｂに示すように、基板面に対して垂直、または垂直に近い方向からイオンビームを照射する場合は有効なエッチングがなされるが、斜め方向からイオンビームを照射する場合には、前記磁性層３９に遮られて上部磁気コア３８の付け根付近に入射し難くなる。このことは、プロセス上大きな問題となる。なぜならば、エッチング中に上部磁気コア側壁に付着した物質を除去するためには図５ｂのような垂直なビームではなく、それに対して４０度から８０度程度傾けたビームの使用が不可欠であるからである。エッチング途中で側壁への付着物を除去しなければ、付着物もマスクの一部と化すので、高精度の記録トラック形成は不可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の薄膜磁気ヘッドにおける記録ヘッドのトラック幅形成方法では、上部磁気コアと下部磁気コアの幅の一致が不安定で、高精度でトラック幅を形成することが難かしいという課題があった。また、イオンビームエッチング等によりトラック幅を形成する過程で、ミリングにより飛散した物質がトラック部側面に再付着し、これによりトラック幅精度が損なわれたり、エッチング工程の効率が低下したりするという課題もあった。
【０００６】
本発明は前記図２、図３の構成よりなる薄膜磁気ヘッドの製造方法に関するもので、前記従来の製造方法における課題を解決し、記録ヘッドのトラック幅精度を確保し、高密度記録に適する薄膜磁気ヘッドの製造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】
この目的を達成するために本発明では、磁気抵抗効果素子層とこの磁気抵抗効果素子層に検出電流を与える主電極層とで構成される読み出しヘッドと、前記読み出しヘッドの上部に絶縁層を介して形成され、記録ヘッドのリーディング側コア機能と読み出しヘッドの上部シールド機能とを兼ねた下部磁気コア層と、前記下部磁気コア層と磁気ギャップを介して対向する上部磁気コア層と、両磁気コア層に磁界を与えるコイル層とで構成される記録ヘッドを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記読み出しヘッドが形成された基板上に、絶縁層を介して下部磁気コア層となる第１の磁性層と磁気ギャップを規定する非磁性層を順次形成する工程と、前記非磁性層上に上部磁気コアの形状を規定する第２の磁性層を形成する工程と、前記第２の磁性層およびその周辺を除く前記非磁性層上に第２の磁性層の厚みより薄い金属層を形成する工程と、前記金属層を形成後、前記第２の磁性層周辺に露出した前記非磁性層を選択的に除去する工程と、前記第２の磁性層をマスクとして前記第１の磁性層を所定の深さにエッチングする工程を有する磁気ヘッドの製造方法である。
【０００８】
この製造方法による記録トラックの形成方法は、先ず上部磁気コアのトラック幅をフレームメッキ法により形成する。続いてフレームレジストを溶剤で除去し、それにより露出したシード層部分をイオンビームエッチングにより除去する。次に、上部磁気コアにあたるメッキ部とその周辺をレジストで保護した後、不要なメッキ部をケミカルエッチングにより除去する。続いて基板全面に上部磁気コアよりも薄い金属膜を成膜し、その後に前記レジストを除去（リフトオフ工法）すれば、レジストにより保護されていた上部磁気コアおよびその周辺の非磁性層は露出した状態になり、それ以外の部分に薄い金属膜が形成される。この後、非磁性層のエッチング速度が前記金属薄膜層のエッチング速度より大きい反応性エッチングをおこなう。これにより、上部磁気コア周辺部に露出する非磁性層がエッチングされる。この工程でトラック幅精度を保った状態で記録ギャップが形成され、また、エッチングされる非磁性層は上部磁気コア周辺部のみに限られるためその体積は僅かであり、エッチング時に磁気コア側面への再付着はほとんど生じない。周囲の金属膜もエッチングされるがその速度は遅く、しかも上部磁気コア付け根より一段高い位置にあるため、周囲の金属膜から上部コア付け根に再付着する物質量は少ない。また、前記金属膜の厚みを上部磁気コアよりも十分薄くすれば、斜め方向からのビーム入射に対しても妨げになることはない。次に磁性材を選択的にエッチングする方法で上部磁気コアをマスクとして上部磁気コア周辺に露出する第１の磁性層を所定の深さにエッチングすることで、下部磁気コアのトラック突合わせ部を形成する。この時も前記金属層の厚みが薄いため除去される金属層の体積は少なく、磁気コア側面への再付着は抑えられる。また前記金属層の下に存在する非磁性層も同時にエッチングされるが、そのエッチング速度は遅く、また上部磁気コア付け根よりも一段高い構造となっているため、上部磁気コア付け根への再付着の量は従来法よりも極めて少なくなる。このような方法により、下部磁気コアの幅を前記上部磁気コアの幅と同一に形成することが可能になるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、磁気抵抗効果素子層とこの磁気抵抗効果素子層に検出電流を与える主電極層とで構成される読み出しヘッドと、前記読み出しヘッドの上部に絶縁層を介して形成され、記録ヘッドのリーディング側磁気コア機能と読み出しヘッドの上部磁気シールド機能とを兼ねた下部磁気コア層と、前記下部磁気コア層と磁気ギャップを介して対向する上部磁気コア層と、両磁気コア層に磁界を与えるコイル層とで構成される記録ヘッドを有する薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、前記再生ヘッドが形成された基板上に絶縁層を介して下部磁気コア層となる第１の磁性層と磁気ギャップを規定する非磁性層を順次形成する工程と、前記非磁性層上に上部磁気コアの形状を規定する第２の磁性層を形成する工程と、前記第２の磁性層およびその周辺を除く前記非磁性層上に前記第２の磁性層よりも薄い金属層を形成する工程と、前記金属層を形成後、前記第２の磁性層周辺に露出した前記非磁性層を除去する工程と、前記第２の磁性層をマスクとして、前記第１の磁性層を所定の深さにエッチングする工程を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法であり、さらに、前記第２の磁性層周辺に露出した非磁性層を除去するに際し、前記金属層に対し非磁性層のエッチングレートが大なる反応性エッチングを用いること、さらに、前記第２の磁性層をマスクとして前記第１の磁性層を所定の深さにエッチングするに際し、前記非磁性層に対し磁性層のエッチングレートが大なるイオンビームエッチングを用いることを特徴とするものであり、薄膜磁気ヘッドにおける記録ヘッドのトラック幅を高精度に作製できるという作用を有している。
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
本発明の薄膜磁気ヘッドは図２、図３で説明した構成をとるものである。磁気抵抗効果素子２４及びその両端に接続され、前記磁気抵抗効果素子２４にセンス電流を流すための電極部２５が形成された基板上に、図１ａに示すごとくＡｌ２Ｏ３よりなる絶縁層１を３０ｎｍの厚さに形成する。（図１においては前記基板は図示せず）。続いてパーマロイよりなる第１の磁性層２を厚さ４μｍに、記録ヘッドの磁気ギャップとなるＡｌ２Ｏ３よりなる非磁性層３を厚さ０．２μｍにスパッタ法により順次形成した。次に記録電流を流すためのコイル２９を形成し（図示せず）、前記非磁性層３上にパーマロイよりなるシード層４を厚さ０．１μｍに形成した。次に前記シード層４上に上部磁気コアの形状を規定するフォトレジストの微小パターン５をフォトリソグラフの手法を用いて形成し、続いて前記シード層４上にメッキ法によりパーマロイよりなる第２の磁性層６ａ、６ｂを厚さ４μｍに形成した。ここでレジストパターン５に挟まれた部分の磁性層６ａが上部磁気コアになるもので、その幅Ｔが記録ヘッドのトラック幅をなすものであり、レジストパターン５の両サイドに位置する磁性層６ｂは不要な部分である。本実施例では上部磁気コアのトラック幅Ｔは０．５μｍで作製した。次にレジストパターン５を除去した後、レジストパターン５の底部にあるシード層４ａをイオンミリングにより除去した。次に図１ｂに示すごとく、前記レジストパターン５およびレジストパターン底部のシード層４ａが除去された基板全面にレジスト膜８を塗布し、さらに図１ｃに示すごとく、フォトリソグラフの手法を用い前記レジスト膜８により上部磁気コアとなるべき第２の磁性層６ａを覆った後、不要な磁性層６ｂおよびその底部にあるシード層４ｂをケミカルエッチング、イオンミリング等の方法を用いて除去した。前記工程を経て残された第二の磁性層６ａが上部磁気コア７を構成するもので、前記磁気コア７のトラック幅は０．５μｍに作製された。次に図１ｄに示すごとく前記基板表面にスパッター法を用いてパーマロイよりなる金属層１０を厚さ０．１μｍに形成した後、リフトオフにより上部磁気コア７の周囲にあるレジスト膜８および金属層１１を除去した。上記工程を経て出来あがった基板は図１ｅに示されるように、厚さ０．２μｍの非磁性層３上にトラック幅０．５μｍ、高さ４μｍの上部磁気コア７が形成され、その周辺部には非磁性層３が露出した幅約２ミクロンの溝１２が形成され、それ以外の部分には厚さ０．１μｍの金属層１０が形成されている。次に図１ｅの状態に出来あがった基板に対しガス圧４×１０−４ＴｏｒｒでＣＨＦ３とＣＦ４の合計が１０ｖｏｌ％以上となるＡｒとの混合ガスのプラズマ中でイオンビーム１３を５分間照射し、基板表面をエッチングした。前記混合ガスプラズマ中でのイオンビームエッチングではＡｌ２Ｏ３のエッチングレートがパーマロイに対して大きいため、パーマロイよりなる上部磁気コア７および金属層１０が０．１μｍエッチングされる間に、溝１２底部に露出している厚み０．２μｍのＡｌ２Ｏ３を完全に除去することができた。その結果、図１ｆに示すごとく前記金属膜１０は除去されその下の非磁性層３が露出し、また、上部磁気コア７周辺の非磁性層も除去され、第１の磁性層が露出した状態が得られる。次にイオンミリング装置内の前記ＣＨＦ３、ＣＦ４およびＡｒの混合ガスを排気し、新たにＡｒガスのみをガス圧４×１０−４Ｔｏｒｒで導入し、Ａｒプラズマ中でイオンビーム１５を前記基板表面に照射しイオンビームエッチングを行った。本プラズマ中ではパーマロイ磁性材のエッチングレートはＡｌ２Ｏ３に対し約２倍程度大きく、周辺の厚さ０．２μｍの非磁性層３がエッチングされる間に、溝１４の底部に露出している第１の磁性層２を０．５μｍエッチング除去することができた。ビームの入射角は、まず垂直から１０度の入射をおこない、次に、上部磁気コアおよび磁気ギャップ側壁への再付着物を除去するため６０度で入射をおこなった。上部磁気コア７近傍の周囲は、上部磁気コア付け根よりも高くなっているが、この６０度入射のビームが記録トラック部に入射する妨げになるほどではなかった。エッチング後の状態は図１ｇで示され、上部磁気コア７の周辺に形成された新たな溝１６により、第１の磁性層２には上部磁気コア７との突合わせ部１７が形成され、その幅は上部磁気コア７とまったく同じ０．５μｍであった。上部磁気コア７の上面は０．８μｍ削られてその高さは３．２μｍになっていた。次に図１ｈに示すように基板全面にＡｌ２Ｏ３をスパッタし、その表面１９を平坦化加工した。なお、本実施例では、ケミカルエッチング時に上部磁気コア７を保護する目的のレジストパターンを、そのまま金属膜のリフトオフに利用したが、ケミカルエッチング直後に上部磁気コア保護用レジストを除き、金属膜リフトオフ用のレジストパターンを改めて形成しても構わない。または、ケミカルエッチング直後に上部磁気コア保護用レジストを除き、基板全面に金属膜を成膜した後に、上部磁気コアおよびその周辺以外の部分をレジストで覆い、イオンミリングにて露出した部分の金属膜をエッチングした後にレジストを取り除いて、所望の金属膜を形成しても構わない。
【００１２】
以上のように本実施の形態１によれば、上部磁気コア７をマスクとしてＡｌ２Ｏ３を選択的にエッチングする反応性イオンエッチングにより先ず上部磁気コア周辺部のみに露出したＡｌ２Ｏ３を、次に磁性層を選択的にエッチングするイオンビームエッチングにより、上部磁気コア周辺部のみに露出した第１の磁性層をエッチングして、下部磁気コアの突き合わせ部１７を形成するため、記録ヘッドのトラック幅を高効率、高精度、安定的に作製することが可能になった。また、下部磁気コアの突き合わせ部１７の形成にあたり、上部コアおよびその近傍以外の周辺部が上部コア付け根よりも高い位置にあるため、トラック部周辺へのエッチング時の再付着が大幅に減少しこれもトラック幅を高効率で安定に作製することに有効に作用した。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいて記録ヘッドのトラック幅を効率良く安定に作製することが可能になる。
【００１４】
本発明の薄膜磁気ヘッド製造方法を用いることにより、トラック幅安定性が向上し、生産工程での歩留まりが改善され、また、スループットも上昇する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す薄膜磁気ヘッド製造工程図
【図２】磁気抵抗効果型磁気ヘッドの構成例を示す断面図
【図３】薄膜磁気ヘッドの記録ヘッド要部を示す斜視図
【図４】従来の薄膜磁気ヘッド製造工程を示す図
【図５】従来の薄膜磁気ヘッド製造工程を示す図
【符号の説明】
１ 絶縁層
２ 下部磁気コア
３ 記録ギャップ層
４，４ａ、４ｂ シード層
５、３７ レジストパターン
６ａ、６ｂ 第２の磁性層
７ 上部磁気コア
８、４０、４４ レジスト
１０、１１ 金属層
１２、１４，１６ 溝
１３ 反応性エッチング
１５、４１ イオンビームエッチング
１７、４２ 突合せ部
１８ Ａｌ２Ｏ３保護層
１９ 平坦面
２１ 基板
２２ 絶縁層
２３ 下部磁気シールド
２４ 磁気抵抗効果素子
２５ 電極部
２６ 上部磁気シールドを兼ねた下部磁気コア
２７ 上部磁気コア
２８ 記録ギャップ
２９ コイル
３０ ＡＢＳ面
３１ 保護膜
３２ 絶縁層
３３ 絶縁層
３４，３８，３９ 磁性層
３５ 記録ギャップ層
３６ シード層
４３ 再付着物
４５ 保護金属膜
Ｔ トラック幅
Ｔ１ 下部磁気コアのトラック幅
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ディスク装置に用いられ、信号を記録再生するための薄膜磁気ヘッドとその製造方法に係り、記録用磁気コアのトラック幅を高精度に形成することを可能にする製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置に対して信号を記録再生するために薄膜磁気ヘッドが広く使用されているが、近年の高密度記録化にともない、記録トラック幅は１ミクロン以下に達しており、薄膜磁気ヘッドとしては特に記録に寄与する磁気コアの形状を小型化高精度化することが要求されている。従来から用いられている薄膜磁気ヘッドの構成例としては、その断面の概要を図２に示すように、基板２１上に絶縁層２２を形成した後、下部磁気シールド２３、磁気抵抗効果素子２４、前記磁気抵抗効果素子２４にセンス電流を流すための電極部２５、および記録ヘッドの下部磁気コアを兼ねた上部磁気シールド２６とで構成される再生ヘッドを形成し、その上部に下部磁気コア２６、記録ギャップ２８、上部磁気コア２７および記録電流を流すためのコイル２９とで構成される記録ヘッドが形成されている。前記各部の隙間には絶縁材３２が充填され、また磁気ディスクとの摺動面（ＡＢＳ面）３０には保護膜３１が形成されている。ここでトラック幅を規定する記録ヘッドの形状は図３に示すように、上部磁気コア２７と下部磁気コア２６の一部を所定の幅Ｔに加工することにより形成される。
【０００３】
このような記録ヘッドの磁気コア形成方法としては図４に示すプロセスが良く知られている。図４ａに示すようにＡｌ２Ｏ３等よりなる絶縁層３３上に下部磁気コアになるパーマロイ等の第１の磁性層３４と、記録ギャップになるＡｌ２Ｏ３等の非磁性層３５を順次形成し、さらに前記非磁性層３５上にシード層３６を形成する。続いて前記シード層３６上にトラック幅Ｔを規定するためのレジストパターン３７を形成した後、パーマロイ等の第２の磁性層３８、３９をメッキ形成する。ここでレジストパターン３７の間に形成される前記磁性層３８は記録ヘッドの上部磁気コアに相当するもので、その幅Ｔによりトラック幅が規定される。続いて前記レジストパターン３７を溶剤にて除去する。続いて、レジストパターン３７の底部にあったシード層３６を、イオンビームエッチングにより除去する。次に図４ｂに示すように上部磁気コアとなる磁性層３８をレジスト膜４０で保護し、不要な磁性層３９およびその底部にあるシード層３６をケミカルエッチングにより除去する。次にレジスト膜４０を除去した後図４ｃに示すように上部磁気コア３８をマスクとし、イオンビームエッチング等により記録トラックを形成する。イオンビーム４１によるエッチング量は図４ｄに示すように下部磁気コアになる第１の磁性層３４の一部に達する深さまでエッチングし、下部磁気コアに突合わせ部４２を形成する。しかしながら上記従来の記録ヘッドの磁気コア形成方法では、上部磁気コア３８がマスクの役割を果たす際に、イオンビームにより上部磁気コア３８が大きく削られるという課題がある。また、前記従来の記録ヘッドのトラック形成方法では、下部磁気コアの突き合わせ部４２の幅Ｔ１は上部磁気コア３８の幅Ｔより大きくなりやすく、図４ｅに示すごとく上部磁気コア３８の幅Ｔと下部磁気コア突合わせ部４２の幅Ｔ１を精度良く一致させることが難しいという課題があった。また、イオンビーム４１によりシード層３６や非磁性層３５あるいは磁性層３４をエッチングする際に、図４ｆに示すように記録ギャップの両端部あるいは磁気コア側面に、前記エッチングされた部分から飛来する不要な物質４３が再付着し、これらもトラック幅精度を損なう原因になっていた。
【０００４】
上記課題に対し、記録コアとしては不要となる磁性層３９を残した状態で、上部磁気コア３８をマスクとして反応性イオンビームエッチング法を用い、シード層３６、上部磁気コア３８周辺の非磁性層３５、下部磁気コア３４の一部、のエッチングをおこなうプロセスも提案されている。磁性層３９を残した状態でエッチングするため、この部分が上部コア付け根よりも一段高くなり、この高い部分からの被エッチング物が上部コア付け根へ付着しにくくなる。また、反応性イオンビームエッチングを使用するため、エッチング時の上部磁気コア３８の摩耗量も小さくなる。前記改善された記録ヘッドの磁気コア形成方法の例として、米国特許第５，８７８，４８１号公報では次の方法が提案されている。図４ａにおいて、下部磁気コアになる第１の磁性層３４をパーマロイで、記録ギャップ層となる非磁性層３５をＡｌ２Ｏ３で形成し、シード層３６を形成した後、上部磁気コア３８の形状を規定するレジストパターン３７を形成する。次に前記レジストパターン３７が形成されたシード層３６上にパーマロイよりなる第２の磁性層３８，３９をメッキ法により形成する。続いて前記レジストパターン３７を除去し図５ａに示される構成のもとで、反応性イオンビームエッチング法によりレジストパターン３７の底部に露出するシード層３６、非磁性層３５、第１の磁性層３４の一部をエッチング除去する。反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）はＣＦ４ガスが使われており、このＲＩＢＥによるＡｌ２Ｏ３とパーマロイのエッチング速度の比（エッチングレート）は２：１、上部磁気コア３８および下部磁気コア３４を構成するパーマロイのエッチングレートは１：１とされている。しかしながらこの方法では図５ｂに示すように、基板面に対して垂直、または垂直に近い方向からイオンビームを照射する場合は有効なエッチングがなされるが、斜め方向からイオンビームを照射する場合には、前記磁性層３９に遮られて上部磁気コア３８の付け根付近に入射し難くなる。このことは、プロセス上大きな問題となる。なぜならば、エッチング中に上部磁気コア側壁に付着した物質を除去するためには図５ｂのような垂直なビームではなく、それに対して４０度から８０度程度傾けたビームの使用が不可欠であるからである。エッチング途中で側壁への付着物を除去しなければ、付着物もマスクの一部と化すので、高精度の記録トラック形成は不可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の薄膜磁気ヘッドにおける記録ヘッドのトラック幅形成方法では、上部磁気コアと下部磁気コアの幅の一致が不安定で、高精度でトラック幅を形成することが難かしいという課題があった。また、イオンビームエッチング等によりトラック幅を形成する過程で、ミリングにより飛散した物質がトラック部側面に再付着し、これによりトラック幅精度が損なわれたり、エッチング工程の効率が低下したりするという課題もあった。
【０００６】
本発明は前記図２、図３の構成よりなる薄膜磁気ヘッドの製造方法に関するもので、前記従来の製造方法における課題を解決し、記録ヘッドのトラック幅精度を確保し、高密度記録に適する薄膜磁気ヘッドの製造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】
この目的を達成するために本発明では、磁気抵抗効果素子層とこの磁気抵抗効果素子層に検出電流を与える主電極層とで構成される読み出しヘッドと、前記読み出しヘッドの上部に絶縁層を介して形成され、記録ヘッドのリーディング側コア機能と読み出しヘッドの上部シールド機能とを兼ねた下部磁気コア層と、前記下部磁気コア層と磁気ギャップを介して対向する上部磁気コア層と、両磁気コア層に磁界を与えるコイル層とで構成される記録ヘッドを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記読み出しヘッドが形成された基板上に、絶縁層を介して下部磁気コア層となる第１の磁性層と磁気ギャップを規定する非磁性層を順次形成する工程と、前記非磁性層上に上部磁気コアの形状を規定する第２の磁性層を形成する工程と、前記第２の磁性層およびその周辺を除く前記非磁性層上に第２の磁性層の厚みより薄い金属層を形成する工程と、前記金属層を形成後、前記第２の磁性層周辺に露出した前記非磁性層を選択的に除去する工程と、前記第２の磁性層をマスクとして前記第１の磁性層を所定の深さにエッチングする工程を有する磁気ヘッドの製造方法である。
【０００８】
この製造方法による記録トラックの形成方法は、先ず上部磁気コアのトラック幅をフレームメッキ法により形成する。続いてフレームレジストを溶剤で除去し、それにより露出したシード層部分をイオンビームエッチングにより除去する。次に、上部磁気コアにあたるメッキ部とその周辺をレジストで保護した後、不要なメッキ部をケミカルエッチングにより除去する。続いて基板全面に上部磁気コアよりも薄い金属膜を成膜し、その後に前記レジストを除去（リフトオフ工法）すれば、レジストにより保護されていた上部磁気コアおよびその周辺の非磁性層は露出した状態になり、それ以外の部分に薄い金属膜が形成される。この後、非磁性層のエッチング速度が前記金属薄膜層のエッチング速度より大きい反応性エッチングをおこなう。これにより、上部磁気コア周辺部に露出する非磁性層がエッチングされる。この工程でトラック幅精度を保った状態で記録ギャップが形成され、また、エッチングされる非磁性層は上部磁気コア周辺部のみに限られるためその体積は僅かであり、エッチング時に磁気コア側面への再付着はほとんど生じない。周囲の金属膜もエッチングされるがその速度は遅く、しかも上部磁気コア付け根より一段高い位置にあるため、周囲の金属膜から上部コア付け根に再付着する物質量は少ない。また、前記金属膜の厚みを上部磁気コアよりも十分薄くすれば、斜め方向からのビーム入射に対しても妨げになることはない。次に磁性材を選択的にエッチングする方法で上部磁気コアをマスクとして上部磁気コア周辺に露出する第１の磁性層を所定の深さにエッチングすることで、下部磁気コアのトラック突合わせ部を形成する。この時も前記金属層の厚みが薄いため除去される金属層の体積は少なく、磁気コア側面への再付着は抑えられる。また前記金属層の下に存在する非磁性層も同時にエッチングされるが、そのエッチング速度は遅く、また上部磁気コア付け根よりも一段高い構造となっているため、上部磁気コア付け根への再付着の量は従来法よりも極めて少なくなる。このような方法により、下部磁気コアの幅を前記上部磁気コアの幅と同一に形成することが可能になるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、磁気抵抗効果素子層とこの磁気抵抗効果素子層に検出電流を与える主電極層とで構成される読み出しヘッドと、前記読み出しヘッドの上部に絶縁層を介して形成され、記録ヘッドのリーディング側磁気コア機能と読み出しヘッドの上部磁気シールド機能とを兼ねた下部磁気コア層と、前記下部磁気コア層と磁気ギャップを介して対向する上部磁気コア層と、両磁気コア層に磁界を与えるコイル層とで構成される記録ヘッドを有する薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、前記再生ヘッドが形成された基板上に絶縁層を介して下部磁気コア層となる第１の磁性層と磁気ギャップを規定する非磁性層を順次形成する工程と、前記非磁性層上に上部磁気コアの形状を規定する第２の磁性層を形成する工程と、前記第２の磁性層およびその周辺を除く前記非磁性層上に前記第２の磁性層よりも薄い金属層を形成する工程と、前記金属層を形成後、前記第２の磁性層周辺に露出した前記非磁性層を除去する工程と、前記第２の磁性層をマスクとして、前記第１の磁性層を所定の深さにエッチングする工程を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法であり、さらに、前記第２の磁性層周辺に露出した非磁性層を除去するに際し、前記金属層に対し非磁性層のエッチングレートが大なる反応性エッチングを用いること、さらに、前記第２の磁性層をマスクとして前記第１の磁性層を所定の深さにエッチングするに際し、前記非磁性層に対し磁性層のエッチングレートが大なるイオンビームエッチングを用いることを特徴とするものであり、薄膜磁気ヘッドにおける記録ヘッドのトラック幅を高精度に作製できるという作用を有している。
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
本発明の薄膜磁気ヘッドは図２、図３で説明した構成をとるものである。磁気抵抗効果素子２４及びその両端に接続され、前記磁気抵抗効果素子２４にセンス電流を流すための電極部２５が形成された基板上に、図１ａに示すごとくＡｌ２Ｏ３よりなる絶縁層１を３０ｎｍの厚さに形成する。（図１においては前記基板は図示せず）。続いてパーマロイよりなる第１の磁性層２を厚さ４μｍに、記録ヘッドの磁気ギャップとなるＡｌ２Ｏ３よりなる非磁性層３を厚さ０．２μｍにスパッタ法により順次形成した。次に記録電流を流すためのコイル２９を形成し（図示せず）、前記非磁性層３上にパーマロイよりなるシード層４を厚さ０．１μｍに形成した。次に前記シード層４上に上部磁気コアの形状を規定するフォトレジストの微小パターン５をフォトリソグラフの手法を用いて形成し、続いて前記シード層４上にメッキ法によりパーマロイよりなる第２の磁性層６ａ、６ｂを厚さ４μｍに形成した。ここでレジストパターン５に挟まれた部分の磁性層６ａが上部磁気コアになるもので、その幅Ｔが記録ヘッドのトラック幅をなすものであり、レジストパターン５の両サイドに位置する磁性層６ｂは不要な部分である。本実施例では上部磁気コアのトラック幅Ｔは０．５μｍで作製した。次にレジストパターン５を除去した後、レジストパターン５の底部にあるシード層４ａをイオンミリングにより除去した。次に図１ｂに示すごとく、前記レジストパターン５およびレジストパターン底部のシード層４ａが除去された基板全面にレジスト膜８を塗布し、さらに図１ｃに示すごとく、フォトリソグラフの手法を用い前記レジスト膜８により上部磁気コアとなるべき第２の磁性層６ａを覆った後、不要な磁性層６ｂおよびその底部にあるシード層４ｂをケミカルエッチング、イオンミリング等の方法を用いて除去した。前記工程を経て残された第二の磁性層６ａが上部磁気コア７を構成するもので、前記磁気コア７のトラック幅は０．５μｍに作製された。次に図１ｄに示すごとく前記基板表面にスパッター法を用いてパーマロイよりなる金属層１０を厚さ０．１μｍに形成した後、リフトオフにより上部磁気コア７の周囲にあるレジスト膜８および金属層１１を除去した。上記工程を経て出来あがった基板は図１ｅに示されるように、厚さ０．２μｍの非磁性層３上にトラック幅０．５μｍ、高さ４μｍの上部磁気コア７が形成され、その周辺部には非磁性層３が露出した幅約２ミクロンの溝１２が形成され、それ以外の部分には厚さ０．１μｍの金属層１０が形成されている。次に図１ｅの状態に出来あがった基板に対しガス圧４×１０−４ＴｏｒｒでＣＨＦ３とＣＦ４の合計が１０ｖｏｌ％以上となるＡｒとの混合ガスのプラズマ中でイオンビーム１３を５分間照射し、基板表面をエッチングした。前記混合ガスプラズマ中でのイオンビームエッチングではＡｌ２Ｏ３のエッチングレートがパーマロイに対して大きいため、パーマロイよりなる上部磁気コア７および金属層１０が０．１μｍエッチングされる間に、溝１２底部に露出している厚み０．２μｍのＡｌ２Ｏ３を完全に除去することができた。その結果、図１ｆに示すごとく前記金属膜１０は除去されその下の非磁性層３が露出し、また、上部磁気コア７周辺の非磁性層も除去され、第１の磁性層が露出した状態が得られる。次にイオンミリング装置内の前記ＣＨＦ３、ＣＦ４およびＡｒの混合ガスを排気し、新たにＡｒガスのみをガス圧４×１０−４Ｔｏｒｒで導入し、Ａｒプラズマ中でイオンビーム１５を前記基板表面に照射しイオンビームエッチングを行った。本プラズマ中ではパーマロイ磁性材のエッチングレートはＡｌ２Ｏ３に対し約２倍程度大きく、周辺の厚さ０．２μｍの非磁性層３がエッチングされる間に、溝１４の底部に露出している第１の磁性層２を０．５μｍエッチング除去することができた。ビームの入射角は、まず垂直から１０度の入射をおこない、次に、上部磁気コアおよび磁気ギャップ側壁への再付着物を除去するため６０度で入射をおこなった。上部磁気コア７近傍の周囲は、上部磁気コア付け根よりも高くなっているが、この６０度入射のビームが記録トラック部に入射する妨げになるほどではなかった。エッチング後の状態は図１ｇで示され、上部磁気コア７の周辺に形成された新たな溝１６により、第１の磁性層２には上部磁気コア７との突合わせ部１７が形成され、その幅は上部磁気コア７とまったく同じ０．５μｍであった。上部磁気コア７の上面は０．８μｍ削られてその高さは３．２μｍになっていた。次に図１ｈに示すように基板全面にＡｌ２Ｏ３をスパッタし、その表面１９を平坦化加工した。なお、本実施例では、ケミカルエッチング時に上部磁気コア７を保護する目的のレジストパターンを、そのまま金属膜のリフトオフに利用したが、ケミカルエッチング直後に上部磁気コア保護用レジストを除き、金属膜リフトオフ用のレジストパターンを改めて形成しても構わない。または、ケミカルエッチング直後に上部磁気コア保護用レジストを除き、基板全面に金属膜を成膜した後に、上部磁気コアおよびその周辺以外の部分をレジストで覆い、イオンミリングにて露出した部分の金属膜をエッチングした後にレジストを取り除いて、所望の金属膜を形成しても構わない。
【００１２】
以上のように本実施の形態１によれば、上部磁気コア７をマスクとしてＡｌ２Ｏ３を選択的にエッチングする反応性イオンエッチングにより先ず上部磁気コア周辺部のみに露出したＡｌ２Ｏ３を、次に磁性層を選択的にエッチングするイオンビームエッチングにより、上部磁気コア周辺部のみに露出した第１の磁性層をエッチングして、下部磁気コアの突き合わせ部１７を形成するため、記録ヘッドのトラック幅を高効率、高精度、安定的に作製することが可能になった。また、下部磁気コアの突き合わせ部１７の形成にあたり、上部コアおよびその近傍以外の周辺部が上部コア付け根よりも高い位置にあるため、トラック部周辺へのエッチング時の再付着が大幅に減少しこれもトラック幅を高効率で安定に作製することに有効に作用した。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいて記録ヘッドのトラック幅を効率良く安定に作製することが可能になる。
【００１４】
本発明の薄膜磁気ヘッド製造方法を用いることにより、トラック幅安定性が向上し、生産工程での歩留まりが改善され、また、スループットも上昇する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す薄膜磁気ヘッド製造工程図
【図２】磁気抵抗効果型磁気ヘッドの構成例を示す断面図
【図３】薄膜磁気ヘッドの記録ヘッド要部を示す斜視図
【図４】従来の薄膜磁気ヘッド製造工程を示す図
【図５】従来の薄膜磁気ヘッド製造工程を示す図
【符号の説明】
１ 絶縁層
２ 下部磁気コア
３ 記録ギャップ層
４，４ａ、４ｂ シード層
５、３７ レジストパターン
６ａ、６ｂ 第２の磁性層
７ 上部磁気コア
８、４０、４４ レジスト
１０、１１ 金属層
１２、１４，１６ 溝
１３ 反応性エッチング
１５、４１ イオンビームエッチング
１７、４２ 突合せ部
１８ Ａｌ２Ｏ３保護層
１９ 平坦面
２１ 基板
２２ 絶縁層
２３ 下部磁気シールド
２４ 磁気抵抗効果素子
２５ 電極部
２６ 上部磁気シールドを兼ねた下部磁気コア
２７ 上部磁気コア
２８ 記録ギャップ
２９ コイル
３０ ＡＢＳ面
３１ 保護膜
３２ 絶縁層
３３ 絶縁層
３４，３８，３９ 磁性層
３５ 記録ギャップ層
３６ シード層
４３ 再付着物
４５ 保護金属膜
Ｔ トラック幅
Ｔ１ 下部磁気コアのトラック幅
Claims (3)
- 磁気抵抗効果素子層とこの磁気抵抗効果素子層に検出電流を与える主電極層とで構成される読み出しヘッドと、前記読み出しヘッドの上部に絶縁層を介して形成され、記録ヘッドのリーディング側コア機能と読み出しヘッドの上部シールド機能とを兼ねた下部磁気コア層と、前記下部磁気コア層と磁気ギャップを介して対向する上部磁気コア層と、両磁気コア層に磁界を与えるコイル層とで構成される記録ヘッドを有する薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、前記読み出しヘッドが形成された基板上に絶縁層を介して下部磁気コア層となる第１の磁性層と磁気ギャップを規定する非磁性層を順次形成する工程と、前記非磁性層上に上部磁気コアの形状を規定する第２の磁性層を形成する工程と、前記第２の磁性層およびその周辺を除く前記非磁性層上に第２の磁性層よりも薄い金属層を形成する工程と、前記金属層を形成後前記第２の磁性層周辺に露出した前記非磁性層を除去する工程と、前記第２の磁性層をマスクとして前記第１の磁性層を所定の深さにエッチングする工程とを含む薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 前記第１、第２の磁性層はパーマロイ、Ｃｒの１種以上を含む合金であり、前記非磁性層はＡｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２であって、ＣＨＦ３またはＣＦ４もしくはその混合ガスとＡｒよりなる反応性イオンビームエッチングを用いて前記第２の磁性層周辺に露出する前記非磁性層を除去し、続いて前記第２の磁性層をマスクとしてＡｒプラズマ中でイオンビームエッチングにより、前記第１の磁性層を所定の深さにエッチングすることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 磁気抵抗効果素子層とこの磁気抵抗効果素子層に検出電流を与える主電極層とで構成される読み出しヘッドと、前記読み出しヘッドの上部に絶縁層を介して形成され、記録ヘッドのリーディング側コア機能と読み出しヘッドの上部シールド機能とを兼ねた下部磁気コア層と、前記下部磁気コア層と磁気ギャップを介して対向する上部磁気コア層と、両磁気コア層に磁界を与えるコイル層とで構成される記録ヘッドを有する薄膜磁気ヘッドであって、請求項１，２記載の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
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