JPH11144212A - 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜磁気ヘッドの生産性の向上を図るととも
に、またそのような加工工程に適した構造を持つ薄膜磁
気ヘッドを提供する。 【解決手段】 本発明は、Ｓｉ単結晶基板を薄膜磁気ヘ
ッドの基板として用い、Ｓｉの異方性エッチングによっ
て形成された傾斜面の基板厚さ方向に沿って薄膜磁気ヘ
ッドのギャップ深さを形成することにより、基板を切断
することなく、スライダー形状に加工することが出来る
事を特徴とする薄膜磁気ヘッドの構造に関するものであ
る。

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
構造、および製造方法に関するものである。さらに詳し
くは、単結晶Ｓｉを基板とする薄膜磁気ヘッド及びその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録装置においては、記録密度の向
上に伴い、磁気ヘッドの高性能化が求められている。記
録ヘッドでは媒体の高保磁力化に伴い、飽和磁束密度の
大きな材料が要求されている。再生ヘッドでは、媒体の
小型化に伴う相対速度の低下に対処できるべく、磁気抵
抗効果を利用したいわゆるＭＲヘッドが用いられること
で再生出力の増加が図られている。

【０００３】従来の磁気記録装置における薄膜磁気ヘッ
ドの全体構成図を図６（ａ）、ヘッド部の拡大断面図を
同図（ｂ）に示す。

【０００４】図６（ｂ）に示すように当該磁気ヘッド
は、再生用シールド型ＭＲヘッド部、記録ヘッド部によ
り構成される。

【０００５】前記再生用シールド型ＭＲヘッド部は、非
常に高い硬度を持つＡｌ２０３−ＴｉＣ、いわゆるアル
チック基板９、絶縁層として３μｍ程度のアルミナ層、
軟磁性層による下部シールド層２１、アルミナ絶縁層
（厚さは０．１２〜０．１３μｍ：図示せず）、ＭＲ素
子３、磁区制御膜、読み出しリード層、アルミナ絶縁層
（厚さは０．１２〜０．１３μｍ：図示せず）、下部シ
ールド層２２等が順次形成される形で構成される。前記
磁区制御層の材料としては、高保磁力のＣｏＰｔ系のハ
ード膜材料、あるいはＦｅＭｎ、ＮｉＯに代表されるよ
うな反強磁性膜が用いられている。前記下部シールド層
２２はその材料として通常はＦｅＡｌＳｉのような硬度
の高い材料が用いられる。前記リード層には、主として
Ｔａ、Ｃｕといった材料が用いられる。

【０００６】前記記録ヘッド部は、前記下部シールド層
２２が記録ヘッド部のコアとして共用され、記録ギャッ
プとなるアルミナ膜、Ｃｕ等で形成された記録用コイル
４、有機絶縁層、ＮｉＦｅを用いた記録用コア２３、Ｃ
ｕ、Ａｕからなる電極素子、アルミナ保護膜等が順次形
成される形で構成される。以上が一般的な薄膜磁気ヘッ
ドの素子構造である。

【０００７】当該素子構造の加工工程について図７を用
いて説明する。なお、以下の説明では当該素子構造をハ
ードディスク用として供するために、浮上型スライダー
の形状に加工している。

【０００８】まず、基板上に形成された薄膜磁気ヘッド
素子を、スライシングマシーンを用いて１行単位のブロ
ック毎に切り出す（ステップ１）。

【０００９】そして各ブロックの切断面のＢ面をサブミ
クロンの精度で精密に研磨し、ＭＲヘッドのヘッド高
さ、記録ヘッドのギャップ深さを制御する（ステップ
２）。

【００１０】さらに、浮上型ヘッドの形状に加工するた
めに、パターニングを行い（ステップ３ａ）、イオンミ
リング法によって前記ブロックの切断面を所定のスライ
ダー形状にエッチングする（ステップ３ｂ）。この時の
エッチング深さは２０μｍ程度と、非常に深い加工を必
要とする。

【００１１】なお、生産性良く加工するためには、この
プロセスは出来る限り多数個を一括して処理する必要が
ある。この処理としては、行単位に分断された基板の研
磨面を精度よく並べた上でレジストパターンの形成、イ
オンミリング加工が行われる。

【００１２】その後、さらにスライダー面の曲率加工、
チップ分断（ステップ４）、クラウニング加工が施され
（ステップ５）、保護・潤滑用のＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎ
ｄＬｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）膜を形成する。さらにリー
ド線接続、サスペンションへの取り付け（ステップ６）
などの工程を経て、浮上型薄膜磁気ヘッドが完成する。
参考までにチップの拡大図を図８に示す。図８に示すよ
うに当該チップではヘッドパターンは側面に形成されて
いる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ＭＲヘッド及び記録ヘ
ッドの信号記録面及び再生面の加工を行うにあたっては
微細な加工精度が要求される。このため、ヘッドの生産
性を良くするためには上記記録面及び再生面に対する加
工プロセスは少ないほうが好ましい。

【００１４】しかし、従来の加工方法、特に上記ステッ
プ１〜ステップ３の工程においては、上記ブロック上に
おけるＭＲヘッド及び記録ヘッドの信号記録面及び再生
面に対して切断加工処理、そして露光加工処理が施され
ており、生産性は必ずしも高いものではなかった。

【００１５】本願は図７におけるステップ１〜ステップ
３の工程に替わる新たな製造工程を提案することで、ヘ
ッドの生産性の向上を図るものであり、またそのような
加工工程に適した構造を持つ薄膜磁気ヘッドを提供する
ものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】単結晶シリコン基板上に
ＭＲ再生ヘッド部及び記録ヘッド部等が形成されている
薄膜磁気ヘッドであって、前記シリコン基板は｛１１
１｝面部と｛１００｝面部を有する形状に形成されてお
り、前記ＭＲ再生ヘッド部及び前記記録ヘッド部の記録
媒体対向面近傍部は上記｛１１１｝面上に位置し、当該
近傍部以外の部分は上記｛１００｝面上に形成されてい
ることを特徴とする。

【００１７】また、信号引き出し用リード線が、単結晶
シリコン基板の裏面から取り出されていることを特徴と
する。

【００１８】また、上記単結晶シリコン基板上に｛１１
１｝面が複数個形成され、上記ＭＲ再生ヘッド部と上記
記録ヘッド部は、互いに異なった｛１１１｝形成面上に
形成されることを特徴とする。

【００１９】また、単結晶シリコン基板上にＭＲ再生ヘ
ッド部及び記録ヘッド部等が形成されている薄膜磁気ヘ
ッドであって、前記シリコン基板は｛１１１｝面部と
｛１００｝面部を有する形状に形成されており、前記Ｍ
Ｒ再生ヘッド部及び前記記録ヘッド部の記録媒体対向面
近傍部は上記｛１１１｝面上に位置し、当該近傍部以外
の部分は上記｛１００｝面上に形成されている薄膜磁気
ヘッドを製造する方法であって、異方性エッチングによ
り前記｛１１１｝面を形成することを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の薄膜磁
気ヘッドの全体構成図を図１（ａ）に示し、ヘッド部の
拡大断面図を同図（ｂ）に示す。

【００２１】この様な薄膜磁気ヘッドは以下のように作
成する事が出来る。まず、｛１００｝面１１を表面とす
るＳｉ単結晶基板１上にレジストパターンを形成し、所
定のスライダー形状にエッチングを行う。このとき、エ
ッチング深さ方向の断面にはＳｉの｛１１１｝面１２が
露出するが、エッチング液としてＫＯＨ，ＮａＯＨ，エ
チレンジアミン系の水溶液を用いることによって、｛１
００｝面１１と｛１１１｝面１２のエッチング速度を約
１８０：１の比にする事ができるため、サイドエッチが
非常に少なく、かつ深いエッチング形状を容易に形成す
る事が出来る。

【００２２】この時、｛１１１｝面１２の斜面の角度は
結晶方位によって決定されるため，約５４、７度とな
る。この角度は結晶面の傾き角であるので常に精度良
く，また，非常に平滑な斜面を形成することが可能であ
る。

【００２３】次に当該基板１上に、下部シールド層２１
を形成する。従来のアルチック基板の場合、硬度が非常
に高いため、下部シールド層の材料としては通常ＦｅＡ
ｌＳｉの様な硬度の高い材料を用いているため、良好な
軟磁気特性を得るためには熱処理プロセスが必要であ
る。

【００２４】本発明では上記基板１の材料はＳｉである
ので、特に硬度の高い材料を必要とせず、熱処理を施す
ことなく軟磁気特性の優れたＮｉＦｅ膜の使用が可能で
ある。このため、メッキ法の使用が可能であり、傾斜面
の磁気特性の制御ができる。

【００２５】次に、上記下部シールド層２１上に絶縁層
を形成するが、本発明の場合、基板がＳｉであるため、
絶縁層としてアルミナを使用する必要は無く、ＳｉＯ２
膜を使用することができる。当該ＳｉＯ２膜の成膜はＰ
−ＣＶＤ、スパッタ法を用いることができる。絶縁層と
してＳｉＯ２膜を用いた場合、電極取り出しのための加
工には反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いるこ
とが出来る。これはアルミナの加工に用いられるイオン
ミリング法の様な物理的な加工に比較して、大部分が化
学的な反応によるものである為、リード層へのダメージ
の少ない加工が出来る。

【００２６】次に、ＭＲ膜３を形成する。材料としては
ＮｉＦｅ膜を用い、２００Åから３００Åの膜厚を形成
する。当該ＭＲ膜３の成膜方法としては、イオンビーム
スパッタ法が用いられる。イオンビームスパッタ法を用
いることでスパッタ粒子の入射角度を最適化すると共
に、スパッタ時に磁界を印加する事で磁気特性の制御を
行なうことができる。

【００２７】なお、上記ＮｉＦｅ膜は所定の形状に加工
する必要がある。この加工法としてはフォトリソグラフ
ィが用いられる。加工方法としてはイオンミリング法あ
るいはケミカルエッチングのいずれも使用可能である
が、記録密度の向上に伴って、非常に微細パターンにな
る為、通常はイオンミリング法が使用される。

【００２８】このパターニング処理に際して、ＭＲヘッ
ドのＭＲ高さが｛１１１｝面の基板の厚さ方向に沿って
形成出来るようにパターンを作成する。これによりＭＲ
高さ方向と後の工程の記録ヘッドの磁気ギャップの深さ
方向を基板表面に対して，上記結晶面の傾き角度の５
４．７度傾斜させることが出来る。

【００２９】その後、図示はしていないが、磁区制御用
の高保磁力膜、読み出し用のリードパターンを形成し、
さらに絶縁層を介して上シールド層２２を形成する事
で、再生用ＭＲヘッドが製造される。

【００３０】次に形成される上部シールド２２は記録ヘ
ッドのコアと共用されることで、記録ヘッドを構成す
る。まず、ギャップ材としてＳｉＯ２等の絶縁層が０．
３μｍ形成される。次に記録用のコイル４としてＣｕ膜
を形成する。当該Ｃｕ膜は選択メッキ法によって形成さ
れる。

【００３１】なお、記録ヘッドにおける絶縁層は通常厚
く形成する必要があり、その要請上、感光性の有機膜を
塗布後、所定パターンに形成した後、ベーキングを行
う。その後、上部コアをＮｉＦｅメッキ膜２３で形成す
る。記録ヘッドについても磁気ギャップが基板に対して
平行では無く、５４．７度傾斜した薄膜磁気ヘッドを形
成することが出来る。

【００３２】上述の薄膜磁気ヘッドは次述の加工工程に
より形成される。当該加工工程の説明図を図２に示す。
従来のそれ（図７）との対比でいえば、本願は、従来加
工工程におけるステップ１〜ステップ３の工程に替わる
新規な加工工程を提案するものである。なお、以下の説
明においても、従来のそれの説明と同様に薄膜磁気ヘッ
ドをハードディスク用の浮上型ヘッドの形状に加工する
場合の例を示している。

【００３３】まずＳｉ単結晶基板１表面を上述した、薄
膜磁気ヘッド形成処理を行う。この場合、図示するよう
に基板１の表面に複数個の薄膜磁気ヘッド構造がマトリ
ックス状に形成される。

【００３４】この形成処理はＳｉの異方性エッチングに
より形成する事ができる。異方性エッチングのエッチン
グレートは１ミクロン／分以上の速度であり、イオンミ
リングによる加工に比べて２桁以上速い。さらに、イオ
ンミリングでは加工面は荒れるが、Ｓｉの異方性エッチ
ングの場合は結晶面がそのまま斜面として出てくるので
非常に平滑な面に加工する事が可能となり、安定した浮
上特性を持つ磁気ヘッドを製造することができる。

【００３５】以上の様に基板１上に薄膜磁気ヘッドを形
成した後（ステップ１）、基板表面を精密に研磨する事
により、不要なパターンの削除とＭＲ高さと記録ヘッド
のギャップ深さを設定する（ステップ２）。その後、保
護、潤滑の目的でＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ
Ｃａｒｂｏｎ）をＣＶＤ法により形成する事で、耐ＣＳ
Ｓ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｓｔａｒｔ Ｓｔｏｐ）特性を得
ることが出来る。ＤＬＣ膜は通常下地によっては密着強
度が小さいが、Ｓｉ上では非常に密着良く、また膜質の
良いものが形成出来る。

【００３６】次に電極の引き出し方法に関する実施例に
ついて図４を用いて説明する。基板上に形成されたヘッ
ドチップをこの時点で、各チップ単位に分断する（ステ
ップ３）。当該チップの拡大図を図３に示す。図３に示
すようにヘッドパターンは基板１の表面側に形成されて
いる。

【００３７】記録媒体面側の各薄膜磁気ヘッド素子パタ
ーンには予め電極端子パターン５を形成しておく。この
端子のパターンに対応するように、ギャップ形成面ある
いはスライダーレールの形成と同様に、異方性エッチン
グを用いて基板の裏面からＶ型の穴を形成し、電極５の
パターンの裏面を露出させる。Ｓｉの裏面に形成された
Ｖ溝にリード線７を導電性の樹脂６で埋め込む事によ
り、薄膜磁気ヘッドの記録、再生信号の取り出し様の配
線を行うことが出来る。

【００３８】この様にしてできたヘッドをサスペンショ
ンに取り付けることにより、ハードディスク用の薄膜磁
気ヘッドが完成する（ステップ４）。

【００３９】（実施の形態２）本発明の他の実施例を図
５に示す。本発明は、記録ヘッドと再生ヘッドをそれぞ
れ異なったＳｉ｛１１１｝の斜面を用いて形成してい
る。この様な構造のヘッドにおいては、記録ヘッドと再
生ヘッドを順番に形成する必要が無く、磁性膜、絶縁層
の成膜を同時に行うことが出来る。図中において同じ番
号の層は同じプロセスで形成されることを示している。
したがって、ヘッド加工プロセスの簡略化を図ることが
出来る。

【００４０】（実施の形態３）スライダー形状に加工す
るための他の実施例について説明する。実施例１では予
めスライダー形状に対応したパターンを異方性エッチン
グによって形成した基板を使用したが、本実施例では基
板には磁気ヘッドのギャップを傾斜させる部分にのみＳ
ｉの凸部分を形成した物を使用する。このような基板に
実施例１と同様に作成された薄膜磁気ヘッド基板に、ヘ
ッドの保護膜として、ＤＬＣ膜を厚く形成する。その
後、同様に基板表面を精密に研磨する事によりＭＲ高さ
と記録ヘッドのギャップ深さを設定する。研磨された面
を、イオンミリング法によってスライダー形状に加工す
ることにより、厚いＤＬＣ膜をスライダーとした非常に
耐摩耗性の高い磁気ヘッドを形成することが出来る。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明の薄膜磁気ヘッド
の様にＳｉ基板を用い、さらに異方性エッチングによる
傾斜面をギャップ深さ方向に使用する事で、スライダー
形状に加工するプロセスにおいて、基板を分断すること
なく最終形状まで加工を行うことが出来るため、製造プ
ロセスの大幅な簡略化を図ることが出来る。

【００４２】さらに、スライダー形状の加工精度が良
く、また非常に平滑な面に加工することが出来るため、
従来のイオンミリング法により加工された場合よりも非
常に安定した浮上特性が得られる。

【００４３】また、従来に比較して２桁速い加工が可能
であるので、生産性の向上を図る事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜磁気ヘッドの全体構成図（ａ）、
及びヘッド部の拡大断面図（ｂ）である。

【図２】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの加工工程の説明
図である。

【図３】本発明に係るヘッドチップの拡大図である。

【図４】本発明に係る薄膜磁気ヘッドにおける電極の引
き出し方法の説明図である。

【図５】本発明の第２の実施例の説明図である。

【図６】従来の薄膜磁気ヘッドの全体構成図（ａ）及び
ヘッド部の拡大断面図（ｂ）である。

【図７】従来の薄膜磁気ヘッドの加工工程の説明図であ
る。

【図８】従来構成に係るヘッドチップの拡大図である。

【符号の説明】

１ Ｓｉ基板 １１ Ｓｉ｛１００｝面 １２ Ｓｉ｛１１１｝面 ２１ 下部シールド ２２ 上部シールド ２３ 記録コア ３ ＭＲ素子 ４ 記録コイル ５ 電極端子 ６ 導電性樹脂 ７ リード線 ８ 記録媒体 ９ アルチック基板 １０ 薄膜ヘッド素子パターン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単結晶シリコン基板上にＭＲ再生ヘッド
   部及び記録ヘッド部等が形成されている薄膜磁気ヘッド
   であって、 前記シリコン基板は｛１１１｝面部と｛１００｝面部を
   有する形状に形成されており、 前記ＭＲ再生ヘッド部及び前記記録ヘッド部の記録媒体
   対向面近傍部は上記｛１１１｝面上に位置し、当該近傍
   部以外の部分は上記｛１００｝面上に形成されているこ
   とを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 信号引き出し用リード線が、単結晶シリ
   コン基板の裏面から取り出されていることを特徴とする
   請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
3. 【請求項３】 上記単結晶シリコン基板上に｛１１１｝
   面が複数個形成され、上記ＭＲ再生ヘッド部と上記記録
   ヘッド部は、互いに異なった｛１１１｝形成面上に形成
   されることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッ
   ド。
4. 【請求項４】 単結晶シリコン基板上にＭＲ再生ヘッド
   部及び記録ヘッド部等が形成されている薄膜磁気ヘッド
   であって、前記シリコン基板は｛１１１｝面部と｛１０
   ０｝面部を有する形状に形成されており、前記ＭＲ再生
   ヘッド部及び前記記録ヘッド部の記録媒体対向面近傍部
   は上記｛１１１｝面上に位置し、当該近傍部以外の部分
   は上記｛１００｝面上に形成されている薄膜磁気ヘッド
   を製造する方法であって、 異方性エッチングにより前記｛１１１｝面を形成するこ
   とを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。