JPH0729119A - 薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より小さいリードギャップを有する薄膜磁気
ヘッドの製造方法を提供する。 【構成】 磁気抵抗効果素子部１２のトラック幅を規定
する第１の上部リードギャップ１３と磁気抵抗効果素子
部１２から電極を取り出すリード層１４とを共にリフト
オフ法で形成し、リード層１４のパターンエッジを第１
の上部リードギャップ１３の正テーパ部内に位置させ
る。 【効果】 異常な突起をなくして、より狭く一定寸法を
有し、分解能に優れた薄膜ヘッドが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高い分解能を有する薄
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】磁気ディスク装置の高性能化に伴い、そ
れに用いる薄膜時期ヘッドを高性能化するため、薄膜Ｍ
Ｒヘッドが利用されている。この薄膜ＭＲヘッドは出力
が周速に依存しないため、小径ディスク装置の容量増加
に多大な効果を与えるが、実用上はまだ多くの技術的課
題を有している。その一つとして、短波長信号再生特性
を向上するため、再生ヘッド部の狭ギャップ化に関する
有効な手段がないことが挙げられる。

【０００３】以下、従来技術で作成した薄膜磁気ヘッド
の構成を、図３から図５を参照して説明する。図３は薄
膜磁気ヘッドを媒体対向面よりみた斜視図、図４は図２
Ａ部の拡大図である。薄膜磁気ヘッドはセラミック基板
上に薄膜形成技術を用いて素子を形成し、図３に示すよ
うに磁気ディスク装置用のスライダーを有する形状にし
た状態で使用するものであり、薄膜磁気ヘッドを磁気デ
ィスク装置に搭載する時は、浮上レール２に対して裏面
側に平行にジンバルを接着して磁気ヘッドアセンブリ状
態として用いる。この浮上レール２は用途に応じて種々
の形態をとるが、通常機械加工やイオンビームエッチン
グ等により２〜３本のレールが形成されている。この例
として図３には機械加工で形成した３本のレールの形状
を示している。薄膜磁気ヘッド素子は図中でスライダー
１の手前側に形成されており、３は下部絶縁層、４は上
部磁性層、５は端子、６は後工程でワイヤーをボンディ
ングするためのパットである。ここで端子５及びパット
６が各々４ヶ所ずつあるのは、図示している磁気ヘッド
が記録ヘッド部と再生ヘッド部の複合型ヘッドであるた
め、記録部及び再生部に少なくとも２ヶ所ずつの端子５
が必要であるからである。Ａ部で示す薄膜磁気ヘッド素
子を拡大すると図４のようになり、７はバックギャップ
部を示す。

【０００４】この図４における薄膜ヘッドの素子部が媒
体と対向するＢ部を図５に示す。次にこの素子部を製造
する各過程を説明する。まずスパッタ法により形成した
アルミナ等の絶縁物９で被覆されたセラミック基板８上
に、電気メッキ法あるいはスパッタ法により形成したパ
ーマロイ、センダストあるいは鉄系の合金材料により下
部シールド層１０を形成し、次にスパッタ法により形成
したアルミナ等の絶縁材料からなる下部リードギャップ
層１１を形成し、さらにその上に磁気抵抗効果素子部１
２を順次積層する。この磁気抵抗効果素子部１２は、図
中では単層で示しているが、磁気抵抗効果素子部１２を
駆動する際のバイアス方式によって、２〜４層構成とな
り、例えばシャントバイアスではパーマロイ（ＭＲ層）
とチタン、ＳＡＬ（Ｓｏｆｔ Ａｄｊａｃｅｎｎｔ Ｌ
ａｙｅｒ）バイアスではパーマロイ（ＭＲ層）とタンタ
ル等のスペーサ及び鉄とニッケルにロジウム等の第３元
素を添加したＳＡＬ膜の３層、さらにＭＲ膜に交換バイ
アスを付与する場合はＭＲ層に直接接触する形に鉄とマ
ンガンの合金である反強磁性膜を積層して用いる。

【０００５】次に磁気抵抗素子部のトラック幅を規定す
るための第一の上部リードギャップ１３をアルミナ等の
絶縁材料で形成し、さらにその上に金等の抵抗材料から
なり磁気抵抗効果素子部１２に導通するリード層１４、
アルミナ等の絶縁材料により形成した第２の上部リード
ギャップ１５、電気メッキ法あるいはスパッタ法で形成
したパーマロイや鉄系合金を用いて形成した上部シール
ド層１６を順次積層して再生ヘッド部の作成が終了す
る。なお、第１の上部リードギャップ１３と、第２の上
部リードギャップ１５とから、上部リードギャップ層が
形成される。

【０００６】次に記録ヘッド部の製造過程を説明する。
まず上部シールド層１６上に記録ヘッド部の下部磁性層
１７を電気メッキ法等により形成する。なお、図示して
いないが、上部シールド層１６と下部磁性層１７の磁気
的結合を防止するため、これらの上部シールド層１６と
下部磁性層１７との間にアルミナ等の絶縁材料からなる
分離層をいれる場合もある。次に記録部のギャップ層１
８を積層した後、図示していないがノボラック系あるい
はポリイミド系等の樹脂からなる下部絶縁層、電気メッ
キ法等により形成した下部コイル層、下部絶縁層と同様
に上部絶縁層を順次積層し、電気メッキ法等により上部
磁性層１９を積層し、最終的にアルミナ等の保護層２０
で保護した形として薄膜磁気ヘッドの製造が終了する。

【０００７】以下、従来技術の具体的製造方法及び問題
点について図６，図７を参照しながら説明する。図６は
従来技術による磁気抵抗効果素子部１２、リード層１４
などを示す。簡単にするため磁気抵抗効果素子部１２の
形成が終了した時点から説明する。まず、磁気抵抗効果
素子部１２を形成し（図６（ａ））、第１の上部リード
ギャップ１３をアルミナ等の材料を用いてスパッタ法に
より下部リードギャップ層１１の表面全体に付着形成す
る（図６（ｂ））。次に第１の上部のリードギャップ１
３を磁気抵抗効果素子部１２上に所定の形状をなして残
存させるため、エッチングマスク２１を形成する（図６
（ｂ））。次に反応性ドライエッチ、もしくは磁気抵抗
効果素子部１２はエッチングせず第１の上部リードギャ
ップ１３のみをエッチングするような選択性のあるエッ
チング液で第１の上部リードギャップ１３の不要部をエ
ッチングし、エッチングマスク２１を酸素プラズマや、
レジスト剥離液を用いて除去する（図６（ｃ））。次に
リード層１４を蒸着やスパッタ法により下部リードギャ
ップ層１１の表面全体に付着させる。ここでリード層１
４には通常、低抵抗で熱安定性が高い金が用いられる
が、金のみでは上下の層との、密着力が弱いため密着力
強化層としてチタン、クロム等が金を挟み込むかたちに
上下に形成される。またＭＲ層に交換バイアスを付与す
る方法として、磁気抵抗効果素子部１２の最上層にＭＲ
膜を位置させた場合、リード層１４の最下部に反強磁性
膜を形成することもある。次に所望のリード形状を得る
ためのエッチングパターン２２をフォトレジストにより
形成する。次に例えばイオンビームエッチ等のドライエ
ッチを用いてリード層１４の不要部を除去し、エッチン
グパターン２２を酸素プラズマや、レジスト剥離液を用
いて除去してリード層１４の不要部を除去してリード層
１４の作成が完了する（図６（ｅ））。

【０００８】上記のようにして形成した従来の薄膜磁気
ヘッドの問題点を図７を用いて説明する。まず第１の上
部リードギャップ１３をエッチングで形成すると、第１
の上部リードギャップ１３のエッジは正テーパ形状とな
るが、通常この膜は１０００〜２０００オングストロー
ムの範囲の膜厚であるためテーパ角より小さくコントロ
ールして３０度程度にできたとしてもテーパを形成する
幅Ｌ１は０．４μｍ以下にしかならず、エッジの傾斜が
急峻になる。ドライエッジでテーパ角を小さくするには
イオンビームの入射角をより小さくすればよいが、それ
に伴いエッチングマスク２１の陰の影響が顕著となり、
エッチング終了後のパターン幅がフォトレジストの膜厚
の影響を強く受け、結果としてフォトレジストの膜厚変
動がエッチング後のパターン幅の変動を招いてしまう。
またケミカルエッチでテーパ角を大きくするには、エッ
チングマスク２１であるフォトレジストと被エッチング
材料の界面のエッチングレートを被エッチング材料の膜
厚方向のエッチングレートより速くすればよいが、この
場合エッチングマスク２１の被エッチング材料との界面
における密着力がそのエッチングレート差を発生させる
大きなパラメータであるため、安定したコントロール性
を有するようなプロセスを確立することは非常に難し
い。従って、従来の製造方法では第１の上部リードギャ
ップ１３が形成するパターンエッジのテーパ幅Ｌ１は
０．４μｍ以下であるため、図６（ｄ）で示した工程に
おいてリード層１４のエッチングパターン２２を形成す
る場合、エッチングパターン２２のアライメント（位置
合わせ）精度、及び後のリード層１４のエッチング精度
を考慮すると、この第１の上部リードギャップ１３のテ
ーパ部にのみリード層１４を接触させ、第１の上部リー
ドギャップ１３の上面にリード層１４が存在しないよう
にすることは不可能であった。そのため第１の上部リー
ドギャップ１３のテーパ幅Ｌ１より、リード層１４が第
１の上部リードギャップ１３に乗り上げる幅Ｌ２の方が
広い構造を取らざるを得ないものとなっていた。

【０００９】また、磁気抵抗効果素子部１２から上部シ
ールド層１６や下部シールド層１０まで間の距離は、薄
膜磁気ヘッドの分解能を決定する重要な寸法であるが、
上記従来構造では、下部リードギャップ層１１は単層構
造の膜厚ｇ１を有し、絶縁性さえ良ければ簡単に薄くで
きるものの、第１の上部リードギャップ１３と第２の上
部リードギャップ１５からなる上部リードギャップは適
正な膜厚ｇ２の寸法を有する領域以外に、リード層１４
が第１の上部リードギャップ１３に乗り上げている領域
において、上方に異常に突出する突起を有し、リード層
１４の膜厚ｇ３分ギャップが厚い膜厚ｇ２’を有する領
域が存在する。磁気抵抗効果素子部１２のトラック幅
Ｔ．Ｗ．はリード層１４と磁気抵抗効果素子部１２が接
合した起点からみて内側の寸法で規定されるため、この
膜厚ｇ２’を有する異常な突起は素子が駆動する領域内
にあることになり、分解能を向上させるための大きな障
害となっていた。

【００１０】また上記突起は、その上層である第２の上
部リードギャップ１５及び上部シールド層１６にも影響
して異常な突起Ｃを生じさせる。さらに、上部シールド
層１６上に記録ヘッド部の下部磁性層１７を電気メッキ
法で形成する際、フォトレジスト２３（図８参照）を塗
布乾燥させた後紫外線ＵＶで露光するが、記録ヘッド部
のトラック幅は磁気抵抗効果素子部１２のトラック幅
Ｔ．Ｗ．より広いため、上記に示した突起Ｃは露光され
る領域内に存在する。このような突起Ｃに紫外線ＵＶが
あたると図８で示すように紫外線ＵＶは乱反射し、パタ
ーンの乱れや寸法変動を発生させる。この突起Ｃの影響
は図５で示すように記録ヘッド部の下部磁性層１７を形
成した後も残り、ギャップ層１８にも影響する。ギャッ
プ層１８にその突起Ｃの影響がでると、当然ギャップラ
インの直線性が乱れ、記録性能に悪影響を及ぼす。さら
にギャップ層１８の突起Ｃは下部磁性層１７で発生した
ようなパターン形成の際における乱反射の問題を上部磁
性層１９でも発生させ、上部磁性層１９のパターン乱れ
や寸法変動を生じさせる原因となっていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
の薄膜磁気ヘッドでは、その構造及び製造上の問題か
ら、異常な突起を生じ、一定の薄膜を得ることができ
ず、また狭ギャップ化する際の大きな障害となってい
た。また上記突起が、記録ヘッド部の上部磁性層や下部
磁性層のトラック幅の変動やパターン乱れ、及びギャッ
プの直線性の乱れを招くという問題点があった。

【００１２】本発明は、上記問題点に鑑み、記録再生特
性に優れ、寸法変化の小さい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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の従来技術による問
題点に鑑み、本発明は、第１の上部リードギャップ及び
リード層両者をリストオフ法を用いて形成する。

【００１４】

【作用】上記手段により、第１の上部リードギャップが
形成するテーパ部の角度を非常に小さくしテーパ部の幅
を大きくすることができる。それにより、アライメント
精度とリード層の形成精度を考慮しても第１の上部リー
ドギャップのテーパ部内にリード層のパターンエッジを
設けることができ、さらにリード層もリフトオフで形成
することによりリード層のテーパ角も小さくできる。そ
の結果第１のリードギャップとリード層の結合がスムー
ズになり異常な突起を生じない構造とすることができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２を参
照しながら説明する。図１は本発明の一実施例に係る薄
膜磁気ヘッドの製造方法で得られた薄膜磁気ヘッドの拡
大図である。

【００１６】薄膜磁気ヘッド自体は、原則として従来例
と同様の層関係を有するため、図５等と同一符号を付す
ことにより各層の説明を省略する。そして、図１に示す
薄膜磁気ヘッドでは、従来例のような突起がない。次に
本実施例の製造方法の各過程を説明する。

【００１７】まずスパッタ法により形成したアルミナ等
の絶縁物９で被覆されたセラミック基板８上に、電気メ
ッキ法あるいはスパッタ法により形成したパーマロイ、
センダストあるいは鉄系の合金材料により下部シールド
層１０を形成し、次にスパッタ法により形成したアルミ
ナ等の絶縁材料からなる下部リードギャップ層１１を形
成し、さらにその上に磁気抵抗効果素子部１２を順次積
層する。この磁気抵抗効果素子部１２は図１中では単層
で示しているが磁気抵抗効果素子部１２を駆動する際の
バイアス方式によって、２〜４層構成となり、詳細は従
来例で示した通りである。

【００１８】次に磁気抵抗効果素子部１２のトラック幅
を規定するための第１の上部リードギャップ１３をアル
ミナ等の絶縁材料で形成し、さらにその上に金等の低抵
抗材料を用いて形成したリード層１４、アルミナ等の絶
縁材料により形成した第２の上部リードギャップ１５、
電気メッキ法あるいはスパッタ法で形成したパーマロイ
や鉄系合金を用いて形成した上部シールド層１６を順次
積層して再生ヘッド部の作成が終了する。

【００１９】次に記録ヘッド部の作成は、まず上部シー
ルド層１６上に記録ヘッド部の下部磁性層１７を電気メ
ッキ法等により形成する。ここで上部シールド層１６と
下部磁性層１７の磁気的結合を防止するため、この２層
の間にアルミナ等の絶縁材料からなる分離層を入れる場
合もある。次に記録ヘッド部のギャップ層１８を積層し
た後、図示していないが、ノボラック系あるいはポリイ
ミド系等の樹脂からなる下部絶縁層、電気メッキ法等に
より形成した下部コイル層、下部絶縁層と同様に上部絶
縁層を順次積層し、電気メッキ法等により上部磁性層１
９を積層し、最終的にアルミナ等の保護層２０で保護し
た形として薄膜磁気ヘッドの製造が終了する。

【００２０】以下、本発明、特に再生ヘッド部の具体的
製造方法について図２を参照しながら説明する。なお、
簡単にするために磁気抵抗効果素子部１２の形成が終了
した時点から示す。

【００２１】まず、磁気抵抗効果素子部１２の形成が終
了した後（図２（ａ））、フォトレジストを用いてリフ
トオフパターン２４を形成する。リフトオフパターン２
４とは、従来から用いられているエッチングマスクとし
て形成するパターンに対してちょうど白黒が反転したパ
ターンであり、後に膜を残したい部分のみフォトレジス
トがないパターンである。このリフトオフパターン２４
で重要なことは、上に形成する膜がリフトオフパターン
２４のパターンエッジでつながらないように、パターン
形状を逆テーパとすることである。フォトレジストとし
て環化ゴム系のネガ型レジストやノボラック系のイメー
ジリバーサルレジスト、あるいは通常のノボラック系の
ポジ型フォトレジストをアミン系の溶媒で処理して反転
パターン化したもの、さらには通常のノボラック系のレ
ジストをそのままポジタイプとして使う方法として表層
をモノクロルベンセン等の溶剤で処理する等種々の方法
をとることができる。また電気メッキ膜を用いてオーバ
ーハング形状を作り、それをリフトオフパターン２４に
利用することもできる。

【００２２】上記のようにリフトオフパターン２４を形
成した後、第１の上部リードギャップ１３をアルミナ等
の絶縁材料を用いてスパッタ法により下部リードギャッ
プ層１１の表面全面に付着形成する。この際、リフトオ
フパターン２４上に付着する第１の上部リードギャップ
１３は一定の膜厚となるが、リフトオフパターン２４上
以外における膜を残す領域は、Ｄ部で示したようにリフ
トオフパターン２４が逆テーパ形状となっているため、
リフトオフパターン２４の陰の影響（スパッタあるいは
蒸着粒子が飛来する近傍になんらかの壁があるとその壁
の最下部における飛来粒子の付着確率が小さくなるため
膜厚が薄くなる）で、パターンエッジに近づくにつれ
て、膜厚が徐々に薄くなる。このようにして形成された
第１の上部リードギャップ１３のテーパ部Ｌ１’の寸法
は、リフトオフパターン２４の膜厚Ｔが厚い程、逆テー
パ部の寸法Ｏが大きい程大きい。従って所望のテーパ部
Ｌ１’寸法を得るためには、この膜厚Ｔ及び寸法Ｏを制
御すればよいことになる。実験では１〜１．５μｍの膜
厚フォトレジストに０．５〜１．０μｍの逆テーパを形
成し、０．１５〜０．２μｍのアルミナ膜をリフトオフ
したところ約１μｍのＬ１’寸法が得られた。スパッタ
法は条件によっては粒子の平均自由工程が短くなり、逆
テーパ下へ回り込む粒子が増加し、リフトオフしにくく
なるため、蒸着あるいはイオンプレーティング等の方法
で成膜した方がリフトオフしやすい。

【００２３】上記のように本発明で形成した第１の上部
リードギャップ１３の正テーパ部の寸法は１μｍ近くあ
るため、後のリード層１４のリフトパターン２４のアラ
イメントずれや、第１の上部リードギャップ１３やリー
ド層１４の製造誤差を含めても、この第１の上部リード
ギャップ１３の正テーパ上にリード層１４のパターンを
形成することができる。また上記テーパ部Ｌ１’の寸法
を大きくしたい場合は、上記膜厚Ｔ及び寸法Ｏを調整す
ればよい（図２（ｂ））。

【００２４】次に第１の上部リードギャップ１３を所定
の形に残すため、フォトレジスト等からなるリフトオフ
パターン２４を化学、物理的に除去する（図２
（ｃ））。リフトオフパターン２４にレジストを用いる
場合は、そのレジストを溶解する溶剤もしくはレジスト
剥離液を用いて除去する。この際リフトオフパターン２
４上に付着した第１の上部リードギャップ１３がリフト
オフパターン２４が除去される際に、同時に除去され
る。

【００２５】次に、図２に（ｂ）で示した工程と同様
に、リフトオフパターン２５を形成する。この際、リー
ド層１４を残したいところのみに、リフトオフパターン
２５がない状態とし、かつリード層１４のパターンエッ
ジが第１の上部リードギャップ１３の正テーパ上に位置
するようにパターン形成する（図２（ｄ））。

【００２６】次にリード層１４を蒸着やスパッタ法によ
り下部リードギャップ層１１の表面全面に付着する。こ
こでリード層１４には金及び密着力強化層としてチタ
ン、クロム等が金を挟み込むかたちに上下に形成され
る。またＭＲ層に交換バイアスを付与する方法として、
磁気抵抗効果素子部１２の最上層にＭＲ膜を位置させた
場合、リード層１４の最下部に反強磁性膜を形成するこ
ともある。

【００２７】次に所望のリード形状を得るために、図２
（ｃ）の工程と同様に、リフトオフパターン２５を除去
してリード層１４の作成が完了する（図２（ｅ））。

【００２８】以上のようにして作成した第１の上部リー
ドギャップ１３及びリード層１４は、異常な突起を有し
ない滑らかなパターンの接合部もった形状となる。この
際、第１の上部リードギャップ１３とリード層１４の膜
厚をほぼ同じにすれば一定の膜厚とすることができる。
異常な突起がないため、図１に示すように、その上の層
である第２の上部リードギャップ１５、上部シールド層
１６、記録ヘッド部の下部磁性層１７、ギャップ層１８
及び上部磁性層１９も異常な突起がない滑らかな構造と
することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明は、磁気抵抗効果素
子のトラック幅を規定する第１の上部リードギャップと
リード層とをリフトオフ法を用いて形成するため、リー
ド部の異常な突起がない高分解能を有する狭ギャップの
再生部を有した薄膜磁気ヘッドを得ることができる。ま
たリード部の異常な突起がないため、直線性のよい記録
部のギャップ及びパターン乱れやパターン幅変動の少な
い上下磁性層を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における薄膜磁気ヘッドの製
造方法により得られた薄膜磁気ヘッドの拡大図

【図２】（ａ）本発明の一実施例における薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法の工程説明図 （ｂ）本発明の一実施例における薄膜磁気ヘッドの製造
方法の工程説明図 （ｃ）本発明の一実施例における薄膜磁気ヘッドの製造
方法の工程説明図 （ｄ）本発明の一実施例における薄膜磁気ヘッドの製造
方法の工程説明図 （ｅ）本発明の一実施例における薄膜磁気ヘッドの製造
方法の工程説明図

【図３】従来の薄膜磁気ヘッドを媒体対向面からみた斜
視図

【図４】従来の薄膜磁気ヘッドの拡大斜視図

【図５】従来の薄膜磁気ヘッドの拡大図

【図６】（ａ）従来の薄膜磁気ヘッドの製造工程図 （ｂ）従来の薄膜磁気ヘッドの製造工程図 （ｃ）従来の薄膜磁気ヘッドの製造工程図 （ｄ）従来の薄膜磁気ヘッドの製造工程図 （ｅ）従来の薄膜磁気ヘッドの製造工程図

【図７】従来の薄膜磁気ヘッドの製造工程図

【図８】従来の薄膜磁気ヘッドの製造工程図

【符号の説明】

１１ 下部リードギャップ層 １２ 磁気抵抗効果素子部 １３ 第１の上部リードギャップ １４ リード層 １５ 第２の上部リードギャップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気抵抗効果素子部上に形成される第１の
   リードギャップと、前記磁気抵抗素子部に導通するリー
   ド層と、前記磁気抵抗効果素子部及び前記リード層の上
   面を絶縁する第２のリードギャップと、前記磁気抵抗素
   子部及び前記リード層の下面を絶縁する下部リードギャ
   ップ層と下部リードギャップ層の下部に位置する下部シ
   ールド層及び上部リードギャップ層の上部に位置する上
   部シールド層とを備えた再生ヘッド部と、この再生ヘッ
   ド部の上層に位置する記録ヘッド部とを有する磁気ヘッ
   ドを製造するにあたり、 前記第１のリードギャップをリフトオフ法により形成す
   る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】前記リード層をリフトオフ法により形成す
   る請求項１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。