JP4803949B2 - 複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は書き込み用の磁気変換素子として機能する誘導型薄膜磁気ヘッド素子と、読み出し用の磁気変換素子として機能する磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド素子とを積層した複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法に関するものであり、特に誘導型薄膜磁気ヘッド素子に飽和磁束密度の高い磁性材料を使用して記録トラック巾を狭くし、したがって磁気記録媒体の面記録密度を向上することができ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の向上も求められている。特に最近のＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）素子を用いた磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子においては、面記録密度は１００ギガビット／インチ２にも達する勢いである。上述したように、複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、磁気記録媒体への情報の書き込みを目的とする誘導型薄膜磁気ヘッド素子と、磁気記録媒体からの情報の読み出しを目的とする磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子とを積層した構成となっている。この内、磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子としては、外部磁界が与えられたときに通常のＭＲ素子に比べて５〜１５倍の大きな磁気抵抗変化を示すＧＭＲ素子が用いられている。このようなＧＭＲ素子の性能をさらに向上させるために、磁気抵抗膜について種々の工夫が提案されている。
【０００３】
一般に、ＭＲ膜は磁気抵抗効果を示す磁性体を膜にしたもので、単層構造となっている。これに対して多くのＧＭＲ膜は、複数の膜を組み合わせた多層構造となっている。ＧＭＲ膜において抵抗変化が発生するメカニズムについては幾つかの種類があり、メカニズムによってＧＭＲ膜の層構造が異なっている。例えば、超格子ＧＭＲ膜やグランユラＧＭＲ膜は、比較的構造が簡単で、弱い磁界で大きな抵抗変化が得られる特長がある。また、量産に適したものとしてスピンバルブＧＭＲ膜が知られている。
【０００４】
このように、再生ヘッド素子としてはＭＲ膜をＧＭＲ膜に変更し、さらに磁気抵抗感度の高い材料を選択することで、比較的容易に所望の高い面記録密度に対応することができる。さらに、再生ヘッド素子としての特性は、上述した材料の選択の他にパターン巾で決定されている。このパターン巾はＭＲハイトやトラック巾であるが、トラック巾はフォトリソグラフィ・プロセスで決定され、ＭＲハイトはエアー・ベアリング・サーフェイス（ＡＢＳ）を形成する際の研磨量によって決定される。
【０００５】
一方、再生用ヘッド素子の性能の向上に伴って記録用ヘッド素子の性能向上も求められている。面記録密度を高くするには、トラック密度を高くする必要があるが、そのためには記録用ヘッド素子の磁極部分について半導体加工技術を利用してサブミクロンオーダの微細加工を施してトラック巾を狭くする必要がある。しかしながら、半導体微細加工技術を利用してトラック巾を狭くしてゆくと、磁極部分が微細化されて十分な量の磁束が得られなくなるという問題がある。このような問題を解決するために、記録用ヘッド素子の少なくとも磁極部分を飽和磁束密度の高い磁性材料（Hi-Bs材料）で形成することが提案されている。
【０００６】
図１〜５は、従来の複合型薄膜磁気ヘッドの一例の順次の製造工程における状態を示すものであり、各図において、ＡはＡＢＳに対して垂直に切った断面図であり、Ｂは磁極部分をＡＢＳに対して平行に切った断面図である。また、図６は、この従来の複合型薄膜磁気ヘッドの構造を線図的に示すものである。
【０００７】
図１に示すように、AlTiCより成る基板１１の上に、例えばアルミナより成る絶縁膜１２を約２〜３μｍの膜厚に堆積し、さらにその上に再生用のＧＭＲヘッド素子に対する磁気シールドを行うための磁性材料より成る下部シールド膜１３を形成する。次に、この下部シールド膜１３の上に３００〜３５０Åの膜厚のアルミナより成るシールドギャップ膜１４をスパッタリングにより形成した後、所定の層構造を有するＧＭＲ膜１５を形成し、さらにこのＧＭＲ膜に対する引出し電極１６を、リフトオフによって形成する。その後、アルミナのスパッタリングにより上部シールドギャップ膜１７を３００〜３５０Åの膜厚に形成し、その上にＧＭＲ素子の上部磁気シールド膜として作用する磁性材料膜１８を、約３μｍの膜厚に形成する。
【０００８】
次に、再生用のＧＭＲヘッド素子と記録用の誘導型薄膜磁気ヘッド素子を磁気的に分離して再生用ＧＭＲヘッド素子の再生出力中のノイズを抑圧するためのアルミナより成る分離膜１９を約０．３μｍの膜厚に形成した後、記録用ヘッド素子のパーマロイより成る下部ポール２０を１．５〜２．０μｍの膜厚に形成した状態を図１に示す。図面では各部の膜厚の比率は実際のものとは必ずしも一致しておらず、例えば分離膜１９の膜厚は薄く描いてある。
【０００９】
次に、図２に示すように、下部ポール２０の上にライトギャップ膜２１を、例えば２０００Åの膜厚に形成し、さらにその上に高飽和磁束密度の磁性材料であるパーマロイより成る上部ポール２２を所定のパターンにしたがって形成する。これと同時に下部ポール２０と、後に形成される上部ポールとを磁気的に連結してバックギャップを形成するための連結膜２３を形成する。これら上部ポール２２および連結膜２３は、メッキによりおよそ３〜４μｍの膜厚に形成する。
【００１０】
その後、実効書込みトラック巾の広がりを防止するために、すなわちデータの書込み時に下部ポール２０において磁束が広がるのを防止するために、上部ポール２２の周囲のライトギャップ膜２１およびその下側の下部ポール２０をイオンミリングによってエッチングしていわゆるトリム構造を形成する。その後、全体の上に厚さ３μｍ程度のアルミナ絶縁膜２４を形成し、化学機械研磨（ＣＭＰ）により表面を平坦とした状態を図３に示す。
【００１１】
次に図４に示すように、平坦とした表面に、Cuの電解メッキにより薄膜コイル２５を所定のパターンにしたがって形成すると共に薄膜コイル２５を絶縁分離した状態で保持する絶縁膜２６をフォトレジストにより形成する。さらに、図５に示すように、上部ポール２２および連結膜２３と連結するようにパーマロイより成る上部ポール２７を約３μｍの膜厚に形成し、全体をアルミナより成るオーバーコート膜２８で覆う。なお、薄膜コイル２５を外部回路へ接続するための導体膜２９を上部ポール２７と同時に上部ポールと同じ磁性材料で形成する。最後に、ＧＭＲ膜１５、ライトギャップ２１、上部ポール２２などが露出する端面を研磨してエアーベアリング面ＡＢＳを形成し、スライダを完成する。
【００１２】
図６は、上述したようにして形成した従来の複合型薄膜磁気ヘッドの構成を模式的に示す断面図および平面図である。下部ポール２０は広い面積を有しているが、上部ポール２２および上部ポール２７は下部ポールよりも狭い面積を有している。書込み用ヘッド素子の性能を決定する要因の一つにスロートハイトＴＨがある。このスロートハイトＴＨは、エアーベアリング面ＡＢＳから薄膜コイル２５を電気的に絶縁分離する絶縁膜２６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。また、再生用ヘッド素子の性能を決定する要因の一つにＭＲハイトＭＲＨがある。このＭＲハイト（ＭＲＨ）は、端面がエアーベアリング面ＡＢＳに露出するＭＲ膜１５の、エアー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工程においては、エアーベアリング面ＡＢＳ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ＭＲＨを得るようにしている。
【００１３】
上述したスロートハイトＴＨおよびＭＲハイトＭＲＨと共に薄膜磁気ヘッドの性能を決定する要因としてエイペックスアングルθがある。このエイペックスアングルθは、薄膜コイル２５を絶縁分離する絶縁膜２６の側面の接線と上部ポール２８の上面との成す角度として規定されるものであり、薄膜磁気ヘッドの微細化を達成するためにはこのエイペックスアングルθをできるだけ大きくすることが要求されている。
【００１４】
【発明が解決すべき課題】
上述したような従来の複合型薄膜磁気ヘッドにおける問題点について以下に説明する。薄膜コイル２５を絶縁膜２６によって絶縁分離して保持するように形成した後、上部ポール２８を形成するが、この際絶縁膜２６のエッジの立ち上がりに沿って上部ポール２８を所定のパターンで形成する必要がある。このために約７〜１０μｍの段差に上部ポール２８のパターンを規定するためのフォトレジストを３〜４μｍの膜厚で形成している。ここで、絶縁膜２６のエッジ部分においては最低でも３μｍの膜厚のフォトレジストが必要であるとすると、このエッジの低部では８〜１０μｍの厚いフォトレジストが形成されることになる。記録ヘッドのトラック巾は上部ポール２２の巾によって主として規定されるので、上部ポール２８は上部ポールほど微細加工が必要ではないが、トラック巾をサブミクロンと微細化する場合、特に ０．２μｍ程度とする場合には、上部ポール２８の磁極部分もサブミクロンオーダの微細化が要求されるようになる。
【００１５】
上述したように、上部ポール２８をメッキにより所定のパターンに形成する際には、１０μｍ以上の高低差のある上部ポール２２と絶縁膜２６の表面にフォトレジストを均一の膜厚にコーティングし、このフォトレジストに対して露光を行って上部ポール２８の、サブミクロン巾の磁極部分を規定するパターンを形成する必要がある。すなわち、８〜１０μｍの膜厚を有するフォトレジストでサブミクロンオーダのパターンを形成する必要がある。上部ポール２８をメッキで形成するためには、シード層と呼ばれる薄いパーマロイ電極膜をスパッタリングにより予め形成しており、このパーマロイ膜によりフォトリソグラフィの露光時の光が反射される結果としてパターンの崩れが発生し、サブミクロンオーダの微細なパターンを正確に形成することは非常に困難であった。
【００１６】
面記録密度を向上するためには、上述したように磁極部分の微細化が必要であるが、これに伴って少なくとも微細化された磁極部分を飽和磁束密度の高い磁性材料で形成する必要がある。このような磁性材料としては、一般的にFeN, FeCoが知られているが、これらの磁性材料はスパッタリングによって所定のパターンを有する膜として形成することが困難である。スパッタリングによって形成した磁性膜をパターニングするにはイオンミリングが用いられているが、エッチングレートが低いと共にサブミクロンオーダのトラック巾を精度良く制御することはできない。
【００１７】
また、飽和磁束密度の高い磁性材料としてNiFe, CoNiFe, FeCoなども知られており、これらの磁性材料はメッキ法によって比較的簡単に所望のパターンに形成できる。例えば、NiFeでは、その組成比率をFeリッチ（５０％以上）とすることで、１．５〜１．６テスラ（Ｔ）が得られ、比較的安定した組成コントロールも可能である。しかしながら、面記録密度が１インチ平方当たり ８０〜１００Ｇｂとなるとトラック巾は ０．２μｍ以下のものが要求され、それに伴って飽和磁束密度のさらに高い磁性材料の使用が要求されるようになってきた。そのためメッキ法によって磁性膜を形成する場合には、CoNiFeを用いることが有力視されているが、１．８〜２．０Ｔ程度の磁気性能しか得られない。１インチ当たり８０〜１００Ｇｂ程度の面記録密度を実現しようとすると、２Ｔ程度の高飽和磁束密度を有する他の磁性材料が望ましい。
【００１８】
誘導型薄膜磁気ヘッドの高周波数特性を決める要因の一つに磁路長がある。この磁路長は、スロートハイト零の位置からバックギャップまでの距離として定義されるが、この磁路長を短くすることによって高周波数特性を向上することができる。薄膜コイルの順次のコイル巻回体の間隔、すなわちコイルピッチを短くすることによって磁路長を短くすることができるが限界がある。そこで薄膜コイルを２層構造とすることが行われている。従来、２層構造の薄膜コイルを形成する際には、１層目の薄膜コイルを形成した後、フォトレジスト絶縁膜を約２μｍの厚さに形成している。この絶縁膜の外周面は丸みを帯びたものとなるので、２層目の薄膜コイルを形成する際に、この傾斜部にも電解メッキ用のシード層を形成すると、これを所定のパターンにイオンミリングでエッチングする際に傾斜部の影の部分は正確なエッチングが行われなくなり、コイル巻回体が短絡してしまう恐れがある。したがって、２層目の薄膜コイルは、絶縁膜の平坦部に形成する必要がある。
【００１９】
例えば、第１層目の薄膜コイルの膜厚が２〜３μｍで、その上に形成されるフォトレジスト絶縁膜の膜厚が２μｍであるとし、その傾斜部のエイペックスアングルが４５〜５５°であるとすると、スロートハイト零の基準位置から第１層目の薄膜コイルの外周面までの距離のほぼ２倍の６〜８μｍの距離だけは、第２層目の薄膜コイルの外周面をスロートハイト零の基準位置から後退させる必要があり、それだけ磁路長が長くなってしまう。例えば、薄膜コイルのライン／スペースを１．５μｍ／０．５μｍとし、合計で１１個のコイル巻回体を２層の薄膜コイルで形成する場合、第１層目に６つのコイル巻回体を形成し、第２層目に５つのコイル巻回体を形成することになり、薄膜コイルが占める長さは１１．５μｍとなる。したがって、従来の薄膜磁気ヘッドにおいては、磁路長を短くすることができず、高周波数特性の改善が阻害されている。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
本発明の目的は、サブミクロンオーダの微細な磁極部を有する複合型薄膜磁気ヘッドを正確に製造することができる方法を提供しようとするものである。
【００２３】
本発明の他の目的は、磁路長を短くして高周波数特性を改善した複合型薄膜磁気ヘッドを正確に製造することができる方法を提供しようとするものである。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法は、基板と、この基板によって支持され、エアーベアリング面を規定するように積層された誘導型薄膜磁気ヘッド素子および磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子とを具える複合型薄膜磁気ヘッドの、前記誘導型薄膜磁気ヘッド素子を形成する工程が、
磁性材料より成る第１のポールを形成する工程と、
この第１のポールの一方の表面上に非磁性材料より成るライトギャップ膜を形成する工程と、
このライトギャップ膜の表面に磁性材料より成る第１の磁性材料膜を形成する工程と、
この第１の磁性材料膜を、少なくともエアーベアリング面を規定する位置からスロートハイト零の基準位置までの距離に等しい幅を残して除去する第１のエッチング工程と、
この第１のエッチング工程で除去された部分に、前記スロートハイト零の基準位置において前記第１の磁性材料膜と接触するように第１の非磁性材料膜を形成する工程と、
この第１の非磁性材料膜を研磨して、前記第１の磁性材料膜の、前記ライトギャップ膜と接触する表面とは反対側の表面と同一面となるように平坦化する工程と、
前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に、少なくとも前記エアーベアリング面を規定する位置から少なくとも前記第１の非磁性材料膜の端面まで内方に延在し、最終的に形成すべき幅よりも広い幅を有するように形成されたポールチップ部と、これに連続し、ポールチップ部よりも幅の広いコンタクト部とを有する磁性材料より成る上部トラックポールを形成する工程と、
少なくともこの上部トラックポールをマスクとするリアクティブ・イオン・エッチングを行って、前記第１の非磁性材料膜および第１の非磁性材料膜を選択的に除去して下部トラックポールを形成する第２のエッチング工程と、
前記上部トラックポールおよび下部トラックポールの側面に対して４０〜７０度の角度でイオンミリングを行い、それらの幅を最終的に形成すべき幅まで細らせるイオンミリング工程と、
前記第２のエッチング工程およびイオンミリング工程によって除去された部分に第２の非磁性材料膜を形成する工程と、
この第２の非磁性材料膜を研磨して前記上部トラックポールの表面と同一面となるように平坦化する工程と、
前記第１および第２の非磁性材料膜が接触する端面よりも内側に、電気的に絶縁分離された状態で薄膜コイルを形成する工程と、
一端が前記上部トラックポールのコンタクト部と磁気的に連結され、他端がエアーベアリング面とは反対側のバックギャップにおいて前記第１のポールと磁気的に連結され、第１のポールと共に前記薄膜コイルの一部分を囲むように磁性材料より成る第２のポールを形成する工程と、を具えるものである。
【００２７】
本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、前記第２のエッチング工程において、前記下部トラックポールを形成した後もＲＩＥを続けて前記ライトギャップ膜を選択的に除去し、さらに前記第１のポールの表面を、その厚さの一部分に亘って除去し、その後前記イオンミリング工程において、前記下部トラックポール、ライトギャップ膜および第１のポールの側面を研磨してトリム構造を形成するのが好適である。
この場合、前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に平坦に形成された第２の磁性材料膜の上に、最終的に形成すべき上部トラックポールの形状に対応したパターン形状を有し、幅が最終的に形成すべき上部トラックポールの幅よりも広いマスクを形成する工程を含み、このマスクを用いてＲＩＥによる第２のエッチング工程およびイオンミリング工程を行うこともできる。
ここで、前記マスクを形成する工程が、前記第２の磁性材料膜の上にアルミナ絶縁膜を形成する工程と、その上にNiFeより成るハードマスクを形成する工程とを含むのが好ましい。
前記上部トラックポールを形成する工程は、上記に代えて、前記第２の磁性材料膜をエッチングして、所定のパターンを有し、幅が最終的に形成すべき幅よりも広い上部トラックポールを形成し、この上部トラックポールをマスクとしてＲＩＥによる第２のエッチング工程およびイオンミリング工程を行うこともできる。
【００２８】
また、前記第１の磁性材料膜をFeNまたはFeCoで形成し、前記第２の磁性材料膜を、FeNまたはFeCoのメッキにより形成し、この第２の磁性材料膜および前記第１の磁性材料膜をエッチングするＲＩＥを、Cl2、Cl2にBCl2などのホウ素系ガスを混合した混合ガスあるいはCl2にAr, N2などの不活性ガスを混合した混合ガスなどの雰囲気中で、 ５０〜３００℃、特に２００〜３００℃の高いエッチング温度で行うのが好適である。
【００２９】
【００３０】
【発明の実施の形態】
図７〜１１は、複合型薄膜磁気ヘッドの第１参考例の順次の工程を示す断面図である。読み取り用の磁気抵抗型薄膜磁気ヘッドであるＧＭＲヘッド素子の構成およびその製造方法は従来のものとほぼ同じである。図７Ａ、７Ｂに示すように、AlTiCより成る基板３１の上に、アルミナより成る絶縁膜３２を 約３μｍの膜厚に堆積し、さらにその上に読み出し用のＧＭＲヘッド素子に対する磁気シールドを行うために、パーマロイより成る下部シールド膜３３を、フォトレジスト膜をマスクとするメッキ法によって所定のパターンにしたがってほぼ２〜３μｍの膜厚に形成する。
【００３１】
次に、この下部シールド膜３３の上に３〜４μｍの膜厚のアルミナ膜を形成した後、ＣＭＰによって平坦化する。続いて、３００〜３５０Åの膜厚のアルミナより成る下部シールドギャップ膜３４をスパッタリングにより形成した後、所定の層構造を有するＧＭＲ膜３５およびこのＧＭＲ膜に対する引出し電極３６を、リフトオフによって形成する。その後、アルミナのスパッタリングにより上部シールドギャップ膜３７を３００〜３５０Åの膜厚に形成し、その上にＧＭＲヘッド素子の上部磁気シールド膜３８を、約１〜１．５μｍの膜厚に形成する。
【００３２】
次に、再生用のＧＭＲヘッド素子と記録用の誘導型薄膜磁気ヘッド素子を磁気的に分離して再生用ＧＭＲヘッド素子の再生出力中のノイズを抑圧するためのアルミナより成る分離膜３９を約０．１５〜０．２μｍの膜厚に形成した後、記録用ヘッド素子の 下部ポール４０を２．０〜２．５μｍの膜厚に形成し、リアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）で所定のパターンとした後、全体の上にアルミナ絶縁膜１４０を形成し、化学機械研磨（ＣＭＰ）によって表面を平坦化した状態を図７Ａ、７Ｂに示す。この 下部ポール４０は、NiFe(80%:20%)やNiFe(45%:55%)、 あるいはCoNiFe （64 ％：18 ％：18 ％）のメッキ膜で形成したり、FeAlN, FeN, FeCo, FeZrNなどのスパッタ膜で形成できるが、本例ではFeNのスパッタ膜で形成する。
【００３３】
次に、上述したように平坦化した表面に図８Ａ、８Ｂに示すように非磁性材料より成るライトギャップ膜４１を０．０８〜０．１０μｍの膜厚に形成する。バックギャップを構成する位置のライトギャップ膜４１を選択的に除去した後、飽和磁束密度の高い磁性材料膜４２をスパッタ法により０．５〜０．８μｍの膜厚に形成する。後述するように、この磁性材料膜４２は下部トラックポールを構成するものであり、高飽和磁束密度を有するFeNまたはFeCoで形成するのが好適であるが、本例ではFeNで形成する。FeNの飽和磁束密度はほぼ２．０Ｔであり、FeCoの飽和磁束密度はほぼ２．４Ｔである。
【００３４】
次に、FeNより成る磁性材料膜４２の上に所定のパターンのマスク１４３を形成する。このマスク１４３は、アルミナ、フォトレジスト、金属などで形成することができるが、本例ではアルミナで形成する。次に、BCl2、Cl2などの塩素系ガス雰囲気中にO2 またはN2 を混入させた混合ガスを用い、５０〜３００℃、特に２００〜３００℃の高温でＲＩＥを行い、磁性材料膜４２を選択的に除去する。このときのエッチングはライトギャップ膜４１の表面が露出するまで行う。その後、全体の上にアルミナ絶縁膜４３をほぼ１μｍの膜厚に形成し、さらにＣＭＰによって磁性材料膜４２およびアルミナ絶縁膜４３を研磨して表面を平坦化する。このＣＭＰでは、磁性材料膜４２の膜厚が０．３〜０．６μｍとなるように研磨量を制御する。このようにして下部トラックポールを構成する帯状の磁性材料膜１４４を形成した状態を図９Ａ、９Ｂに示す。このとき、磁性材料膜１４４の内方の端面と接するアルミナ絶縁膜４３の端面がＧＭＲ膜３５のＭＲハイト零の位置ＭＲ０の近傍となるようにすると共に、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０を規定するように構成する。また、磁性材料膜４２から所定のパターンを有する磁性材料膜１４４を形成するのと同時にバックギャップを構成する下部橋絡部４５を同じく磁性材料膜４２で形成する。
【００３５】
次に、図１０Ａ、１０Ｂに示すように上部トラックポールを構成するための飽和磁束密度の高い磁性材料膜４６を、磁性材料膜144およびアルミナ絶縁膜４３の平坦な表面に、 スパッタ- 法によって０．８〜１．５μｍの膜厚で形成する。この磁性材料膜４６も上述した磁性材料膜４２と同様に飽和磁束密度の高い磁性材料であるFeNまたはFeCoで形成するのが好適であるが、本例ではFeNで形成する。さらに上部トラックポールおよびバックギャップを形成すべき位置にアルミナ絶縁膜４７を０．５〜１．５μｍの膜厚に形成した後、フォトリソグラフィ・プロセスによってさらにNiFeより成るハードマスク４８を形成する。これらのアルミナ絶縁膜４７およびハードマスク４８を形成するに際しては、アルミナ膜を全体に形成した後、その上にNiFeより成るハードマスク４８を所定のパターンにしたがって選択的に形成し、このハードマスク４８をマスクとしてアルミナ膜をエッチングして所定のパターンのアルミナ絶縁膜４７を形成する。
【００３６】
次に、アルミナ絶縁膜４７およびハードマスク４８をマスクとしてFeNより成る磁性材料膜４６をＲＩＥによって選択的に除去して上部トラックポール４９を形成した状態を図１１Ａ、１１Ｂに示す。また、これと同時に、下部橋絡部４５と連結された上部橋絡部５０が形成される。図１２Ａは、上部トラックポール４９の形状を、マスクとして用いたアルミナ絶縁膜４７およびハードマスク４８を省略して示す斜視図であり、図１２Ｂは平面図である。上部トラックポール４９は、０．１〜０．３μｍの巾の狭いポールチップ部４９ａと、後に形成すべき上部ポールと連結される幅の広いコンタクト部４９ｂとを有している。ポールチップ部４９ａは下部トラックポールを構成する磁性材料膜１４４の上に位置しているが、コンタクト部４９ｂはアルミナ絶縁膜４３の上に位置している。すなわち、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０は、ポールチップ部４９ａとコンタクト部４９ｂとの境界に位置している。しかしこの複合型薄膜磁気ヘッドでは必ずしもそのようにする必要はなく、後述するようにスロートハイト零の基準位置ＴＨ０を、ポールチップ部４９ａとコンタクト部４９ｂとの境界よりもエアーベアリング面ＡＢＳに近づけることもできる。また、実際の薄膜磁気ヘッドの製造においては、多数の薄膜磁気ヘッド素子をウエファに配列して形成した後、ウエファを、それぞれが複数の薄膜磁気ヘッド素子を配列した複数のバーに切断し、各バーの側面を研磨してエアーベアリング面ＡＢＳを形成し、最後に個々の薄膜磁気ヘッドに切断するようにしている。したがって図１２Ｂの平面図では上部トラックポール４９のポールチップ部４９ａは長く描かれており、エアーベアリング面ＡＢＳを破線で示している。
【００３７】
第１参考例においては、このように狭いポールチップ部４９ａを形成するＲＩＥを、Cl2、Cl2にBCl2などのホウ素系ガスを混合した混合ガスあるいはCl2にO2,Ar,N2などのガスを混合した混合ガスなどの雰囲気中で、エッチング温度を５０〜３００℃、特に ２００〜３００℃の高温で行うことでRIE の際の再付着物の発生を防ぐことが重要である。このような条件で行うＲＩＥを行うことによってFeN、FeCoなどの高飽和磁束密度を有する磁性材料を正確にかつ効率良くエッチングすることができる。また、磁性材料膜４６は、下部トラックポールを構成する磁性材料膜１４４とアルミナ絶縁膜４３との平坦な表面に平坦に形成されているので、ＲＩＥを行う際に影となるような凹凸がなく、正確なパターニングを行うことができる。上述した条件下でＲＩＥを行う場合には、FeN、FeCoなどの高飽和磁束密度を有する磁性材料に対するエッチングレートはアルミナに対するエッチングレートよりも高いので、図１２に示すように上部トラックポール４９の周辺の磁性材料膜１４４およびアルミナ絶縁膜４３は未だ残っている。
【００３８】
上述したように上部トラックポール４９を形成した後、アルミナ絶縁膜４７、ハードマスク４８および上部トラックポール４９をマスクとするＲＩＥを引き続き行い、磁性材料膜１４４を選択的に除去して下部トラックポール４４を形成する。このように、トラックポールをセルフアライメントで形成した下部トラックポール４４および上部トラックポール４９の２層構造としたので、サブミクロンオーダのポールチップを正確にかつ安定に形成することができる。また、このＲＩＥの際に、トラックポールの下側以外のアルミナ絶縁膜４３も選択的に除去される。さらにＲＩＥを続けてトラックポールの下側以外のライトギャップ膜４１を除去し、さらにその下側にある下部ポール４０を、その厚さの一部分に亘って選択的に除去してトリム構造を形成した状態を、アルミナ絶縁膜４７およびハードマスク４８より成るマスクを省略して図１３Ａ、１３Ｂの断面図および図１４の斜視図に示す。本例では、ＲＩＥによって下部ポール４０を０．３〜０．４μｍの深さに除去してトリム構造を形成するが、ライトギャップ膜41までをＲＩＥで除去し、下部ポール４０をイオンミリングで除去しても良い。本例のように、ＲＩＥを採用してトリム構造を形成することによって下部ポール４０を正確にトリミングすることができ、したがってエアーベアリング面ＡＢＳでの磁束の広がりが少なくなり、隣のトラックへの誤った書き込みがなくなり、サイドライト有効に抑止することができる。図面においては、下部ポール４０のトリミングによって幅が狭くなった部分を下部ポール４０ａとして示す。
【００３９】
さらに、上述したようにＲＩＥによってトリミングを行う場合には、イオンミリングに比べてトリミング時間を大幅に短縮することができる。下部ポール４０の磁性材料に対するイオンミリングのエッチングレートはほぼ３００Å／ｍｉｎであるのに対し、ＲＩＥのエッチングレートはほぼ２０００Å／ｍｉｎと速いためである。また、上部トラックポール４９のコンタクト部４９ｂは、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０の位置或いはその近傍から幅が急に広くなっているために従来のイオンミリングでは影ができ、トラックポールの幅が先端に行くにしたがって狭くなってテーパーを持つようになるという欠点が解消され、トラックポールの幅がその全長に亘って均一となり、したがってエアーベアリング面ＡＢＳでのトラック幅を正確にかつ安定して規定することができる。
【００４０】
次に、全体の上にアルミナ絶縁膜５１を１．０〜２．０μｍの膜厚に形成した後、ＣＭＰによって、アルミナ絶縁膜４７およびハードマスク４８より成るマスクを除去し、表面を上部トラックポール４９の表面と同一面に平坦化した状態を図１５Ａ、１５Ｂに示す。このとき、ＣＭＰの研磨量は上部トラックポール４９の膜厚が０．５〜１．０μｍとなるように制御する。
【００４１】
次に、ＣＭＰによって平坦化されて凹凸のない表面に第１層目の薄膜コイル５２を、ライン幅０．５μｍ、スペース幅０．３μｍで、１．０〜１．５μｍの膜厚で形成し、さらにこの薄膜コイル５２の０．３μｍ幅のスペースにフォトレジストをギャップ充填材として形成した後、２００℃の温度で熱処理を行ってフォトレジスト絶縁膜５３を形成した状態を図１６Ａ、１６Ｂに示す。この薄膜コイル５２の形成と同時に、薄膜コイルを外部回路へ電気的に接続するためのコンタクト部５４を形成する。
【００４２】
その後、上部トラックポール４９を上部ポールと連結するための中間ポール５５、バックギャップを構成する上部橋絡部５０と連結された中間橋絡部５６および薄膜コイル５２のコンタクト部５４に連結された連結部５７を、CoNiFeのメッキ法によって所定のパターンにしたがって２．０〜２．５μｍの膜厚に形成し、さらに全体の上にアルミナ絶縁膜５８を３〜４μｍの膜厚に形成した後、ＣＭＰによって表面を平坦化した様子を図１７Ａ、１７Ｂに示す。
【００４３】
次に、ＣＭＰで平坦化した表面に、第１層目の薄膜コイル５２と同じライン・スペース、同じ膜厚で第２層目の薄膜コイル６１を形成し、スペースにフォトレジスト絶縁膜６２を形成した状態を図１８Ａ、１８Ｂに示す。この第２層目の薄膜コイル６１の形成と同時に、第１層目の薄膜コイル５２のコンタクト部５４に連結された連結部５７の上に連結部６３を形成する。
【００４４】
さらに、CoNiFeより成る上部ポール６４を、その先端が中間ポール５５と接触するように２．５μｍの膜厚にメッキ法により形成し、さらに全体の上に２０〜４０μｍの膜厚を有するオーバーコート膜６５を形成した状態を図１９Ａ、１９Ｂに示す。本例では、上部ポール６４をCoNiFeで形成したが、NiFe(80%:20%)や飽和磁束密度の高い磁性材料であるNiFe(45%:55%)などのメッキ膜で形成しても良い。また、上部ポール６４は、FeN, FeZrNなどのスパッタ膜で形成することもできる。さらに、上部ポール６４を、無機系の絶縁膜とパーマロイなどの磁性材料膜とを複数層、積層したもので形成することもでき、この場合には、高周波数特性をさらに改善できる利点がある。
【００４５】
さらに、図１９Ａに示すように、上部ポール６４のエアーベアリング面側の先端位置はエアーベアリング面ＡＢＳ側から後退しているが、この距離は０．５μｍ以上とするのが、上部ポールから洩れる磁束によるサイドライトを防止する上で好適である。さらに、中間ポール５５のエアーベアリング面側の側面もエアーベアリング面ＡＢＳから後退しているので、エアーベアリング面には、下部トラックポール４４および上部トラックポール４９の端面だけが露出していることになり、その結果としてきわめて幅の狭いトラックの書き込みが可能となる。しかも、トラックポールはセルフアラインで正確に形成された下部トラックポール４４と上部トラックポール４９の２層構造となっているので、上部トラックポールによるサイドイレーズや書込み時に磁束が広がることによる書き滲み現象が発生しないという利点がある。
【００４６】
図２０は、上部ポール６４を形成した後の状態を、第２層目の薄膜コイル６１を絶縁分離した状態で支持するフォトレジスト絶縁膜６２を省略して示す平面図である。薄膜コイル６１の内側端部は連結部６３に連続しており、外側端部は図示していない導体パターンに接続されている。また、薄膜コイル５２，６１の、下部ポール４０、上部ポール６４、トラックポールおよびバックギャップによって構成される磁路で囲まれる部分のライン・スペースはそれ以外の部分のライン・スペースよりも小さくなっている。
【００４７】
図２１は、磁極部近傍の構成を示す斜視図であり、明瞭とするためにアルミナ絶縁膜５１の一部分を除去して示してある。このように製造された複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０は、トラックポールの一部を構成する下部トラックポール４４の、エアーベアリング面ＡＢＳとは反対側の端面と接触するアルミナ絶縁膜４３の外方端面で正確に規定される。また、下部トラックポール４４とアルミナ絶縁膜４３の上面は同一面に平坦化され、この平坦な表面の上に形成された上部トラックポール４９と下部トラックポール４４とはセルフアラインメントで形成されているので、上部トラックポール４９のきわめて幅の狭いポールチップ部４９ａおよび下部トラックポール４４を正確にかつ安定して形成することができる。さらに下部トラックポール４４や上部トラックポール４９は、FeNやFeCoなどの飽和磁束密度の高い磁性材料で形成されていると共に、面積の広いコンタクト部４９ｂが中間ポール５５と広い面積で接触しているので、磁束の飽和が発生することも有効に抑止される。したがって、オーバーライト特性やＮＬＳＴ特性が改善される利点がある。
【００４８】
さらに、上部トラックポール４９の面積の広いコンタクト部４９ｂの下側には非磁性材料であるアルミナ絶縁膜４３が存在しているので、コンタクト部４９ｂから下部ポール４０への不所望な磁束の漏洩も抑止されている。また、上述した実施例では、下部トラックポール４４および上部トラックポール４９のポールチップ部４９ａで形成されたポールチップをマスクとするＲＩＥで下部ポール４０をエッチングしているので、トリム構造を正確に形成することができる。さらに、下部ポール４０、下部および上部トラックポール４４および４９を２Ｔ以上の高い飽和磁束密度を有する磁性材料で形成しているため、トラックポール全体の高さを低くすることができ、その結果として書込み時に磁束の広がりがなくなり、高い面記録密度を実現することができる。なお、下部ポール４０、下部および上部トラックポール４４および４９を構成する高い飽和磁束密度を有する磁性材料として上述した実施例ではFeNを用いたが、FeCoあるいはFeCoZrなどのアモルファス磁性材料を用いることもできる。
【００４９】
さらに、第１層目の薄膜コイル５２は上部トラックポール４９、アルミナ絶縁膜４３、５１によって規定される平坦な表面に形成されていると共に、第２層目の薄膜コイル６１も中間ポール５５およびアルミナ絶縁膜５８によって規定される平坦な表面に形成されているので、薄膜コイルの微細化が可能となり、スペースの幅をきわめて小さくすることができ、磁路長を短くすることができる。
【００５０】
次に複合型薄膜磁気ヘッドの第２参考例の工程について説明する。この第２参考例において第１参考例と同じ部分には同じ符号をつけて示す。第１参考例の図７〜９までの工程は第２参考例でも同じである。第２参考例では、図２２Ａ、２２Ｂに示すように、下部トラックポールを構成するFeN或いはFeCoより成る磁性材料膜１４４とアルミナ絶縁膜４３の平坦化された表面に、メッキにより０．５〜１．５μｍの膜厚に形成したCoNiFeより成る磁性材料膜を、フォトレジストマスクを用いてパターニングして所定のパターンを有する上部トラックポール４９を形成する。これと同時に上部橋絡部５０も形成される。
【００５１】
次に、このようにして形成した磁性材料より成る上部トラックポール４９をマスクとしてBCl2, Cl2などの塩素系ガスにO2,N2,Ar の何れかを添加した混合ガス雰囲気中において、５０〜３００℃の高温でＲＩＥを行い、磁性材料膜１４４を所定のパターンにエッチングして下部トラックポール４４を形成する。本例でも、ＲＩＥによるエッチングを続け、アルミナ絶縁膜４３の下側のライトギャップ膜４１を除去し、さらにその下側の下部ポール４０をその膜厚の一部分に亘って除去してトリム構造を形成する。その後、全体の上にアルミナ絶縁膜５１をほぼ１〜２μｍの膜厚に形成し、さらにＣＭＰによって上部トラックポール４９の膜厚が０．３〜０．６μｍとなるように研磨量を制御する。このようにして下部トラックポール４４および上部トラックポール４９をセルフアラインメントで形成した状態を図２３Ａ、２３Ｂに示す。以後の工程は第１参考例の図１６〜１９に示す工程と同じである。
【００５２】
次に複合型薄膜磁気ヘッドの第３参考例の工程について説明する。この第３参考例において第１参考例と同じ部分には同じ符号をつけて示す。第３参考例でも第１参考例の図７〜９までの工程は同じである。第３参考例では、図２４Ａ、２４Ｂに示すように、下部トラックポールを構成するFeN或いはFeCoより成る高飽和磁束密度を有する磁性材料膜１４４とアルミナ絶縁膜４３の平坦化された表面に、上部トラックポールを構成するFeNあるいはFeCoの高飽和磁束密度を有する磁性材料膜７１を１．０〜１．５μｍの膜厚にスパッタリングにより形成し、さらにその上にメッキにより１．５〜２．５μｍの膜厚に形成したCoNiFeより成る磁性材料膜を、フォトレジストマスクを用いてパターニングした磁性材料マスク７２を形成する。
【００５３】
次に、このようにして形成した磁性材料マスク７２を用い、BCl2, Cl2などの塩素系ガスにO2,N2,Ar の何れかを添加した混合ガス雰囲気中において、５０〜３００℃、特に ２００〜３００℃の高温でＲＩＥを行い、磁性材料膜７１をパターニングして上部トラックポール４９を形成する。さらにＲＩＥを続け、磁性材料膜１４４を所定のパターンにエッチングして下部トラックポール４４を形成する。これと同時に下部橋絡部５０も形成される。本例でも、ＲＩＥによるエッチングを続け、アルミナ絶縁膜４３の下側のライトギャップ膜４１を除去し、さらにその下側の下部ポール４０をその膜厚の一部分に亘って除去してトリム構造を形成する。その後、全体の上にアルミナ絶縁膜５１をほぼ１〜２μｍの膜厚に形成し、さらにＣＭＰによって磁性材料マスク７２を除去し、上部トラックポール４９の膜厚が０．３〜０．６μｍとなるように研磨量を制御する。このようにして下部および上部トラックポール４４および４９並びに下部ポール４０のトリム構造をセルフアラインメントで形成した状態を図２５Ａ、２５Ｂに示す。以後の工程は第１参考例の図１６〜１９に示す工程と同じである。
【００５４】
次に複合型薄膜磁気ヘッドの第４参考例の工程について説明する。この第４参考例は上述した第２参考例の変形である。第２参考例においては、下部トラックポールを構成する磁性材料膜１４４とアルミナ絶縁膜４３の平坦化された表面に、CoNiFeより成る磁性材料膜をメッキにより形成し、フォトレジストマスクを用いてパターニングして上部トラックポール４９を形成したが、第４参考例においては、FeCoより成る磁性材料膜をメッキにより形成し、フォトレジストマスクを用いてパターニングして上部トラックポール４９を形成し、この上部トラックポール４９をマスクとしてＲＩＥを行い、FeNあるいはFeCoより成る磁性材料膜１４４を選択的に除去して下部トラックポール４４を形成し、さらにＲＩＥを続けてアルミナ絶縁膜４３およびライトギャップ膜４１を除去し、さらに下部ポール４０を部分的に除去してトリム構造を形成した後、フォトレジスト膜８１でエッチバックを行って平坦化した状態を図２６Ａ、２６Ｂに示す。第２参考例と比較した場合、ＲＩＥ後にアルミナ絶縁膜５１を形成する工程およびそれをＣＭＰで平坦化する工程が省略できるので、製造コストの点で有利である。
【００５５】
図２７は、複合型薄膜磁気ヘッドの第５参考例の工程の構成を示す斜視図であり、図２８はオーバーコート膜を形成する前の状態を示す断面図である。上述した第１〜第４参考例においては、薄膜コイルを２層構造としたが、本例では１層の薄膜コイル５２を設ける点と、上部トラックポール４９のコンタクト部４９ｂと上部ポール６４との間に設けられた中間ポール５５を省略した点が第１〜第４参考例とは相違している。また、本例では薄膜コイル５２の上に上部ポール６４が形成されるので、薄膜コイルを絶縁分離した状態で支持するレジスト絶縁膜５３は、薄膜コイル５２を完全に覆うように形成する。
【００５６】
図２９は、複合型薄膜磁気ヘッドの第６参考例の工程の構成を示す斜視図であり、図３０はオーバーコート膜を形成する前の状態を示す断面図である。本例においても第５参考例と同様に１層の薄膜コイル５２を有するものであるが、中間ポール５５を形成した点が第５参考例とは相違している。すなわち、ＲＩＥによって下部トラックポール４４、上部トラックポール４９をセルフアライメントで形成し、さらにエッチングを続けてライトギャップ膜４１を除去し、下部ポール４０を０．３〜０．４μｍの深さまで除去してトリム構造を形成し、アルミナ絶縁膜５１を形成してＣＭＰによって平坦化し、薄膜コイル５２およびレジスト絶縁膜５３を形成した後、中間ポール５５を形成し、さらにアルミナ絶縁膜５８を形成してＣＭＰを行って平坦化して、中間ポール５５の表面を露出させるものである。したがって、薄膜コイル５２は中間ポール５５の高さの中に完全に形成されることになり、上部ポール６４を平坦な表面に平坦に形成できるので容易に正確なパターンに形成することができる。
【００５７】
次に複合型薄膜磁気ヘッドの第７参考例の工程について説明する。この第７参考例は上述した第１参考例の変形である。第１参考例においては、図８に示すように、下部トラックポールを構成する高飽和磁束密度を有するFeNまたはFeCoより成る磁性材料膜４２の上に、アルミナ、フォトレジスト、金属などでマスク１４３を形成した後、BCl2, Cl2などの塩素系ガス雰囲気中において、５０〜３００℃の高温でＲＩＥを行い、磁性材料膜４２を選択的に除去するが、このときのエッチングはライトギャップ膜４１の表面が露出するまで行っている。第７参考例においては、図３１Ａ、３１Ｂに示すように、このＲＩＥによるエッチングを、ライトギャップ膜４１を除去し、さらにその下側の下部 ポール４０を０．１〜０．３μｍ程度の深さまで選択的に除去するように行う点が第１参考例とは相違している。
【００５８】
その後、全体の上にアルミナ絶縁膜４３をほぼ１μｍの膜厚に形成し、さらにＣＭＰによって磁性材料膜４２の膜厚が ０．２〜０．４μｍとなるように研磨量を制御する。このようにして下部トラックポールを構成する帯状の磁性材料膜１４４を形成した状態を図３２Ａ、３２Ｂに示す。本例においても、磁性材料膜１４４の内方端面と接するアルミナ絶縁膜４３の外方端面がＧＭＲ膜３５のＭＲハイト零の位置ＭＲ０に近傍となるようにすると共に、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０を規定するように構成する。また、磁性材料膜４２で磁性材料膜１４４を形成するのと同時にバックギャップを構成する下部橋絡部４５を同じく磁性材料膜４２で形成する点は第１参考例と同様である。
【００５９】
図３３は、第７参考例において、ＲＩＥによって下部トラックポール４４、上部トラックポール４９をセルフアライメントで形成し、さらにエッチングを続けてライトギャップ膜４１および下部ポール４０を０．３〜０．４μｍの深さまで除去してトリム構造を形成した状態を示す斜視図である。なお、本例においては、上述した第５および第６参考例と同様に、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０を規定するアルミナ絶縁膜４３の外方端面を、上部トラックポール４９の幅の狭いポールチップ部４９ａと幅の広いコンタクト部４９ｂとの境界よりもエアーベアリング面ＡＢＳ側に寄せている。このように構成することによりスロートハイトをさらに短くすることができる。
【００６０】
上述した第７参考例のように、ＲＩＥによるエッチングを、ライトギャップ膜４１を除去し、さらにその下側の下部ポール４０を０．１〜０．２μｍ程度の深さまで選択的に除去すると、下部トラックポール４４の膜厚を薄くしても上部トラックポール４９と下部ポール４０との間の距離を十分に取れるようになる。このように下部トラックポール４４の膜厚が薄くなると、ＲＩＥによるトラックポールの形成がより一層容易となり、微細なトラックポールを正確にかつ容易に形成することができる利点がある。さらに、このような構成は、上述した第２〜第６参考例においても採用することができるが、説明は省略する。
【００６１】
次に本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法の第１の実施例を説明する。上述した第１参考例においては、上部トラックポール４９を構成する磁性材料膜４６の上にアルミナ絶縁膜４７およびハードマスク４８をマスクとしてＲＩＥを行って上部トラックポール４９を形成し、さらにＲＩＥを続行して磁性材料膜１４４、アルミナ絶縁膜４３をエッチングして下部トラックポール４４をセルフアライメントで形成し、さらにＲＩＥを続けてライトギャップ膜４１を除去し、さらにその下側の下部ポール４０をその膜厚の一部分に亘って除去してトリム構造をセルフアライメントで形成し、その後アルミナ絶縁膜５１を形成して下部トラックポール４４、上部トラックポール４９およびアルミナ絶縁膜４３の整列された側面を囲むようにしたが、第１の実施例においては、ＲＩＥによってトラックポールおよびトリム構造を形成する際に、上部トラックポール４９のポールチップ部４９ａの幅を、例えば最終的に得ようとする幅よりも広い０．２μｍに形成する。その後、これらの側面に対し４０〜７０度の角度でイオンミリングを行い、トラックポールおよび下部ポール４０のトリム構造を形成する部分の幅を０．１μｍ或いはそれよりも狭くする。このようなイオンミリングを行っても、その処理時間は従来のようにすべてをイオンミリングで形成する場合に比べてきわめて短いとともに、表面にはアルミナ絶縁膜４７および メッキ膜より成るハードマスク４８を含むマスクが形成されており、これはイオンミリングによっても殆ど除去されないので、上部トラックポール４９の膜減りが起こることはない。さらに、もしもＲＩＥで残存する再付着物が発生してもこのイオンミリングで除去できるため、再付着物に含まれるCl2 による上部トラックポールの腐食がこのイオンミリング工程で防止できる。
【００６２】
次に本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法の第２の実施例を説明する。上述した第１の実施例においては、上部トラックポール４９を形成した後、これをマスクとしてＲＩＥを行い、磁性材料膜１４４およびアルミナ絶縁膜４３を除去して下部トラックポール４４を形成し、さらにＲＩＥを続行してライトギャップ膜４１を除去し、さらにその下側の下部ポール４０をその膜厚の一部分に亘って除去してトリム構造をセルフアライメントで形成したが、第２の実施例においては、ＲＩＥによってトラックポールおよびトリム構造を形成する際に、上部トラックポール４９のポールチップ部４９ａの幅を、例えば最終的に得ようとする幅よりも広い０．２μｍに形成する。その後、これらの側面に対し４０〜７０度の角度でイオンミリングを行い、トラックポールおよび下部ポール４０のトリム構造を形成する部分の幅を０．１μｍ或いはそれよりも狭くする。このようなイオンミリングを行っても、その処理時間は従来のようにすべてをイオンミリングで形成する場合に比べてきわめて短いので、上部トラックポール４９の膜減りが起こることはない。従来のように磁性材料で形成されたトラックポールをマスクとするイオンミリングで下部ポールを部分的に除去してトリム構造を形成する場合には、トラックポールの膜減りが大きいため、トラックポールの膜厚を大きくしておく必要があり、したがって、トラックポールの微細化が困難であったが、この第２の実施例では，イオンミリングの処理時間はきわめて短いので、上部トラックポール４９の膜減りはほとんど起こらない。
【００６３】
上述したように本発明による複合型薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法によれば、以下に述べるような種々の利点が得られる。先ず、ポールチップ部を、下部トラックポール４４と上部トラックポール４９との積層構造で形成したが、これらを構成する磁性材料膜は平坦な表面に平坦に形成されているので、エッチングにより正確に所定のパターンに形成できる。しかも下部トラックポール４４と上部トラックポール４９とはセルフアライメントで形成されているので、０．１〜０．３μｍの狭い幅を有するポールチップを正確にかつ安定して得ることができる。また、下部トラックポール４４および上部トラックポール４９は、飽和磁束密度が高い磁性材料であるFeN, FeCoで形成することができるので、薄膜コイルで発生される磁束が飽和することなく、微細構造として形成されたトラックポールを有効に流れるので、磁束のロスがない能率の高い誘導型薄膜磁気ヘッドが得られる。
【００６４】
さらに、下部トラックポール４４および上部トラックポール４９を形成する際のＲＩＥに対するマスクとしてCoNiFeのメッキ膜を使用した実施例においては、このCoNiFeのメッキ膜のエッチングレートは、これをマスクとしてエッチングすべきFeNやFeCoのエッチングレートに比べて１／３〜１／２と遅いので、ＲＩＥのマスクとして最適であり、所望の膜厚のトラックポールを正確に形成することができる。また、CoNiFeのメッキ膜はFeNやFeCo膜に比べて硬度が高いので、CoNiFeのメッキ膜だけでトラックポールを形成しようとすると、膜厚が厚くなり、内部ストレスのために剥れる恐れがあるが、本発明ではトラックポールは下部トラックポール４４と上部トラックポール４９との２層構造となっているので、CoNiFeのメッキ膜を上部トラックポール膜として使用する場合でも、CoNiFeのメッキ膜は薄くできるので剥れの恐れはない。
【００６５】
さらに、CoNiFe のメッキ膜だけで０．１〜０．２μｍの狭い幅を有するポールチップを形成しようとすると、３元素の組成の制御が難しく、量産ではオーバーライト不良等の多くの問題点があった。しかし本発明においては、トラックポールチップは２層構造となっているので、CoNiFeのメッキ膜より成る上部トラックポール４９の組成や膜厚が多少変動しても、その下側の下部トラックポール４４を正確に形成できるので何ら問題はない。このようにして本発明では、０．１〜０．２μｍの狭い幅を有するポールチップでありながら、磁束の飽和や洩れのない優れた特性を有する誘導型薄膜磁気ヘッドが得られる。
【００６６】
本発明のポールチップは飽和磁束密度の高い磁性材料で形成することができるので高さ（膜厚）を薄くでき、しかも２層構造となっているので、上部トラックポール４９の膜厚を薄くすることができる。したがって上部トラックポール４９の形状を規定するフォトレジストのフレームパターンの膜厚を薄くすることができ、その結果フォトリソグラフィのフォーカスをシャープとし、高感度のレジストを使用することができるので、高解像度のフォトリソグラフィが可能となり、微細な構造のポールチップを正確に形成することができる。
【００６７】
さらに、上部トラックポール４９は、幅のきわめて狭いポールチップ部４９ａと、幅の広いコンタクト部４９ｂとが連続した形状となっている。従来のイオンミリングで下部ポールを部分的にエッチングしてトリム構造を形成する場合、このように幅が急激に変化するコーナーでは陰となる部分が生じ正確なエッチングができないが、本発明においてはＲＩＥを用いるのでこのようなコーナー部分においても下部ポール４０を正確にエッチングすることができる。
【００６８】
また、従来のイオンミリングで下部ポールを部分的にエッチングしてトリム構造を形成する場合、ポールチップの幅が０．１μｍほど痩せることがある。特に上述したように幅が急激に変化するコーナー部分がある場合には、コーナーに近いほど太く、離れるほど痩せて細くなってしまう。エアーベアリング面を形成する際の研磨量はＧＭＲヘッド素子のＭＲハイトによって決まり、常に同じスロートハイトの位置にエアーベアリング面が形成されるとは限らない。したがって、従来のようにポールチップ幅が先端に向けて細くなっているとエアーベアリング面に露出する部分のポールチップの幅が一定にならない欠点があった。これに対して本発明では、ポールチップの幅をその全長に亘って均一に形成できるので、エアーベアリング面の位置が変化してもエアーベアリング面におけるポールチップの幅は常に一定となる。
【００６９】
さらに、本発明においては薄膜コイル５２、６１は凹凸のない平坦な表面に正確に形成するので、順次のコイル巻回体間のスペースをきわめて狭くすることができ、その結果として磁路長を短くすることができ、高周波数特性を向上することができる。
【００７０】
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、クレームに記載された範囲内において多くの変更や変形が可能である。例えば上述した実施例では、基板の上に磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子を形成し、その上に誘導型薄膜磁気ヘッド素子を形成したが、この順番を逆としたリバースタイプとしても良い。また、上述した実施例では磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子をＧＭＲ素子としたが、もちろんＭＲ素子としても良い。さらに、上述した実施例ではＲＩＥによってポールチップを形成した後、ライトギャップ膜および下部ポールをエッチングしてトリム構造を形成したが、必ずしもトリム構造を形成する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の複合型薄膜磁気ヘッドを製造する工程を示す断面図である。
【図２】図１の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３】図２の工程に続く工程を示す断面図である。
【図４】図３の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５】図４の工程に続く工程を示す断面図である。
【図６】従来の複合型薄膜磁気ヘッドの構造を示す断面図および平面図である。
【図７】複合型薄膜磁気ヘッドを製造する第1参考例の工程を示す断面図である。
【図８】図７の工程に続く工程を示す断面図である。
【図９】図８の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１０】図９の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１１】図１０の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１２】上部トラックポールを形成した状態を示す斜視図および平面図である。
【図１３】図１１の次の工程を示す断面図である。
【図１４】トリム構造を形成した状態を示す斜視図である。
【図１５】図１３の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１６】図１５の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１７】図１６の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１８】図１７の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１９】図１８の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２０】上部ポールを形成した状態を示す平面図である。
【図２１】上部ポールを形成した状態を示す斜視図である。
【図２２】複合型薄膜磁気ヘッドを製造する第２参考例の工程を示す断面図である。
【図２３】図２２に続く工程を示す断面図である。
【図２４】複合型薄膜磁気ヘッドを製造する第３参考例の工程を示す断面図である。
【図２５】図２４に続く工程を示す断面図である。
【図２６】複合型薄膜磁気ヘッドを製造する第４参考例の工程を示す断面図である。
【図２７】複合型薄膜磁気ヘッドを製造する第５参考例の工程を示す断面図である。
【図２８】図２７に続く工程を示す断面図である。
【図２９】複合型薄膜磁気ヘッドを製造する第６参考例の工程を示す断面図である。
【図３０】図２９に続く工程を示す断面図である。
【図３１】複合型薄膜磁気ヘッドを製造する第７参考例の工程を示す断面図である。
【図３２】図３１に続く工程を示す断面図である。
【図３３】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドを製造する工程の第１の実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
３１ 基板、 ４０ 第１のポール、 ４１ ライトギャップ膜
４４ 下部トラックポール、 ４３ 第１の非磁性材料膜
４９ 上部トラックポール、 ４９ａ ポールチップ部
４９ｂ コンタクト部、 ５１ 第２の非磁性材料膜
５３ 薄膜コイル、 ６４ 第２のポール

Claims (6)

  1. 基板と、この基板によって支持され、エアーベアリング面を規定するように積層された誘導型薄膜磁気ヘッド素子および磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子とを具える複合型薄膜磁気ヘッドの、前記誘導型薄膜磁気ヘッド素子を形成する工程が、
    磁性材料より成る第１のポールを形成する工程と、
    この第１のポールの一方の表面上に非磁性材料より成るライトギャップ膜を形成する工程と、
    このライトギャップ膜の表面に磁性材料より成る第１の磁性材料膜を形成する工程と、
    この第１の磁性材料膜を、少なくともエアーベアリング面を規定する位置からスロートハイト零の基準位置までの距離に等しい幅を残して除去する第１のエッチング工程と、
    この第１のエッチング工程で除去された部分に、前記スロートハイト零の基準位置において前記第１の磁性材料膜と接触するように第１の非磁性材料膜を形成する工程と、
    この第１の非磁性材料膜を研磨して、前記第１の磁性材料膜の、前記ライトギャップ膜と接触する表面とは反対側の表面と同一面となるように平坦化する工程と、
    前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に、少なくとも前記エアーベアリング面を規定する位置から少なくとも前記第１の非磁性材料膜の端面まで内方に延在し、最終的に形成すべき幅よりも広い幅を有するように形成されたポールチップ部と、これに連続し、ポールチップ部よりも幅の広いコンタクト部とを有する磁性材料より成る上部トラックポールを形成する工程と、
    少なくともこの上部トラックポールをマスクとするリアクティブ・イオン・エッチングを行って、前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜を選択的に除去して下部トラックポールを形成する第２のエッチング工程と、
    前記上部トラックポールおよび下部トラックポールの側面に対して４０〜７０度の角度でイオンミリングを行い、それらの幅を最終的に形成すべき幅まで細らせるイオンミリング工程と、
    前記第２のエッチング工程およびイオンミリング工程によって除去された部分に第２の非磁性材料膜のみを形成する工程と、
    この第２の非磁性材料膜を研磨して前記上部トラックポールの表面と同一面となるように平坦化する工程と、
    前記第１および第２の非磁性材料膜が接触する端面よりも内側において、前記第２の非磁性材料膜の平坦化された表面に、電気的に絶縁分離された状態で薄膜コイルを形成する工程と、
    一端が前記上部トラックポールのコンタクト部と磁気的に連結され、他端がエアーベアリング面とは反対側のバックギャップにおいて前記第１のポールと磁気的に連結され、第１のポールと共に前記薄膜コイルの一部分を囲むように磁性材料より成る第２のポールを形成する工程と、を具える複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  2. 前記第２のエッチング工程において、前記下部トラックポールを形成した後もリアクティブ・イオン・エッチングを続けて前記ライトギャップ膜を選択的に除去し、さらに前記第１のポールの表面を、その厚さの一部分に亘って除去し、その後前記イオンミリング工程において、前記下部トラックポール、ライトギャップ膜および第１のポールの側面を研磨してトリム構造を形成する請求項１に記載の複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  3. 前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に平坦に形成された第２の磁性材料膜の上に、最終的に形成すべき上部トラックポールの形状に対応したパターン形状を有し、幅が最終的に形成すべき上部トラックポールの幅よりも広いマスクを形成する工程を含み、このマスクを用いて前記リアクティブ・イオン・エッチングによる第２のエッチング工程およびイオンミリング工程を行う請求項１または２に記載の複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  4. 前記マスクを形成する工程が、前記第２の磁性材料膜の上にアルミナ絶縁膜を形成する工程と、その上にNiFeより成るハードマスクを形成する工程とを含む請求項３に記載の複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  5. 請求項１または２に記載の複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に平坦に形成された第２の磁性材料膜をエッチングして、所定のパターンを有し、幅が最終的に形成すべき幅よりも広い上部トラックポールを形成し、この上部トラックポールをマスクとして前記リアクティブ・イオン・エッチングによる第２のエッチング工程およびイオンミリング工程を行う請求項１または２に記載の複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  6. 前記第１の磁性材料膜をFeNまたはFeCoで形成し、前記第２の磁性材料膜を、CoNiFeまたはFeCoのメッキにより形成し、前記リアクティブ・イオン・エッチングを、Cl2、あるいはCl2にBCl2などのホウ素系ガスを混合した混合ガスにO2、Ar、 N2 の少なくとも一つのガスを混合した混合ガス雰囲気中で、５０〜３００℃のエッチング温度で行う請求項４または５に記載の複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法。
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