JPH11213348A

JPH11213348A - 磁気ヘッド及び磁気ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH11213348A
Application number: JP1615598A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Izeki; 隆之井関
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1998-01-28
Filing date: 1998-01-28
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】縦バイアス磁界が好適に作用する磁気ヘッ
ドを成膜の制御の精度が良く高い歩留まりで得られる製
造方法及びこれに適する磁気ヘッドを提供する。【解決手段】基板に自由層３、非磁性層４、固定層５
及び反強磁性層６からなるＧＭＲ膜を形成し、レジスト
膜をパターニングし、エッチングによりＧＭＲ素子に成
形し、永久磁石膜７及び電極膜８を形成する。永久磁石
膜は高指向性スパッタ粒子を用いて形成し、レジスト膜
は固定層及び反強磁性層を高指向性スパッタ粒子から遮
弊する。電極膜はレジスト膜で固定層及び反強磁性層が
遮弊されないように低指向性スパッタ粒子又は基板に対
する入射角度が異なるスパッタ粒子で形成する。高指向
性スパッタ粒子は、２ mTorr以下のスパッタガス圧で生
成され、低指向性スパッタ粒子は、２ mTorrより高いス
パッタガス圧で生成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＨＤＤ等に使用さ
れる磁気ヘッドに関し、詳細には、磁界による導電材料
の抵抗変化（磁気抵抗効果）を利用した再生用の磁気抵
抗効果型磁気ヘッド及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗効果素子は、導電材料の外部磁
界による抵抗変化を利用して磁気信号を検出する検出手
段として用いる素子であり、再生用磁気ヘッドや回転検
出素子、磁気センサーなどとして現在用いられている。
磁気抵抗効果を示す材料として近年提案されているもの
に、通常の異方性磁界型ＭＲ(Anisotropic Magneto Res
istive: AMR) 膜よりも抵抗変化率が大きいスピンバル
ブ型ＧＭＲ(Giant Magneto Resistive)膜がある。この
ＧＭＲ膜は、２つの磁性層を非磁性層で分離し、一方の
磁性層には反強磁性層を隣接させて交換バイアス磁界を
印加して、反強磁性層に接していない他方の磁性層のみ
が磁化回転できるように構成されており、外部磁界によ
って他方の磁性層の磁化の向きが変化することにより２
つの磁性層の磁化の向きの角度が変化してＧＭＲ膜に抵
抗変化が生じ、これが感知される。この構造において、
反強磁性層に隣接する一方の磁性層を固定層、反強磁性
層に接していない他方の磁性層を自由層と称している。

【０００３】このようなＧＭＲ特性を磁気ヘッドに応用
する場合、固定層の磁化はＧＭＲ膜のトラック幅に対し
て垂直方向に固定され、自由層の磁化はトラック幅方向
に向けられる。自由層の磁化の向きは、外部磁界によっ
て変化して固定層の磁化の向きと平行（同方向）又は反
平行（逆方向）となり、自由層の磁化の向きが固定層の
磁化の向きと平行な場合より反平行の場合の方がＧＭＲ
膜の抵抗率が高くなる。

【０００４】磁気抵抗効果膜には、磁壁などが入って磁
化状態が不安定であると大きなノイズが発生するという
バルクハウゼンノイズの問題があり、ＧＭＲ膜で磁気ヘ
ッドを構成する場合においてもバルクハウゼンノイズを
抑制する対策が必要となる。このためには、特開平４−
３５８３１０号公報などに記載されるように、磁気抵抗
効果膜にトラック幅方向の縦バイアス磁界を印加するこ
とが有効であり、特開平４−３５８３１０号公報が開示
する磁性膜では、両端部に強磁性膜もしくは反強磁性膜
を積層してこの膜と自由層との交換結合により縦バイア
ス磁界を与えて磁化状態を安定させている。

【０００５】しかし、特開平４−３５８３１０号公報が
開示する構造においては、自由層にに与える縦バイアス
磁界が固定層の磁化方向にも影響を与え、出力の低下を
引き起こすという問題がある。

【０００６】この問題を解決するために、特開平９−１
６９１８号公報は、縦バイアス磁界を発生するパターン
からの磁界が固定層あるいは固定層の磁化を固定する反
強磁性膜に実質的に浸入しないように構造を工夫した磁
気ヘッドが提案されている。この公報によれば、基板上
に反強磁性層−固定層−非磁性層−自由層の順で薄層を
積層し、この上にフォトレジストを形成して自由層及び
非磁性層のみをエッチングし、縦バイアス磁界を発生す
るパターン及び電極層をスパッタリングにより積層する
ことによって形成される。又、他の実施例として、基板
上に自由層−非磁性層−固定層−反強磁性層の順で薄層
を積層し、この上にフォトレジストを形成して自由層か
ら反強磁性層までをエッチングし、縦バイアス磁界を発
生するパターン及び電極層をスパッタリングにより積層
することによって形成する磁気ヘッドが示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平９−
１６９１８号公報に従って基板上に反強磁性層−固定層
−非磁性層−自由層の順で積層した磁気ヘッドでは、固
定層より反強磁性層が先に形成されるため、固定層と反
強磁性層との交換結合を固定層の結晶配向に合わせて形
成することができない。特にＦｅＭｎやＩｒＭｎのよう
な反強磁性材料を用いる場合、不利となる。これを改善
するため、固定層と反強磁性層との交換結合が良好に形
成されるように基板上に自由層−非磁性層−固定層−反
強磁性層の順で積層して磁気ヘッドを製造すると、公報
に開示された製造方法では、縦バイアス磁界を発生する
パターンを形成するスパッタ工程において、縦バイアス
磁界を発生するパターンの成膜を制御するのが難しく、
縦バイアス磁界を発生するパターンからの磁界が固定層
あるいは反強磁性膜に実質的に浸入しないように製造す
る精度が低い。このため、意図しない成膜結果が得られ
ることが頻繁にあり、好適な磁気ヘッドを得るための製
造歩留まりが悪い。

【０００８】本発明は、このような課題を解決し、成膜
の制御における精度が良く、高い製造歩留まりで磁気ヘ
ッドを製造可能な磁気ヘッドの製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００９】又、縦バイアス磁界を発生するパターンか
らの磁界が固定層あるいは固定層の磁化を固定する反強
磁性膜に浸入しないように該パターンを容易に形成する
ことができる磁気ヘッド及び磁気ヘッドの製造方法を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願発明者は鋭意研究を行ったところ、成膜のため
のスパッタリング条件によって成膜制御の精度が格段に
向上することを見出した。更に、特定の形状の磁気抵抗
効果素子が、磁気ヘッドの製造における精度及び効率の
向上に有効であることを見出し、本発明を完成するに至
った。

【００１１】本発明の磁気ヘッドの製造方法は、基板に
自由層、非磁性層、固定層及び反強磁性層を順次積層し
てＧＭＲ膜を形成する工程と、ＧＭＲ膜上にレジスト膜
をパターニングする工程と、該レジスト膜を介してエッ
チングすることにより該ＧＭＲ膜を所定形状のＧＭＲ素
子に成形する工程と、該ＧＭＲ素子の磁区制御を行うた
めの永久磁石膜を形成する工程と、該ＧＭＲ素子に電極
膜を形成する工程と、前記レジスト膜を該ＧＭＲ素子か
ら除去する工程とを有する磁気ヘッドの製造方法であっ
て、前記永久磁石膜は高指向性スパッタ粒子を用いて形
成し、前記レジスト膜は該永久磁石膜の形成工程におい
て該ＧＭＲ素子の固定層及び反強磁性層を前記高指向性
スパッタ粒子から遮弊可能な形状にパターニングされ、
前記電極膜は、該レジスト膜で該固定層及び該反強磁性
層が遮弊されないような低指向性スパッタ粒子又は該基
板に対する入射角度が該永久磁石膜を形成する高指向性
スパッタ粒子と異なるスパッタ粒子を用いて形成する。

【００１２】上記高指向性スパッタ粒子は、２ mTorr以
下のスパッタガス圧で生成され、上記低指向性スパッタ
粒子は、２ mTorrより高いスパッタガス圧で生成され
る。

【００１３】上記レジスト膜及び上記固定層を基板に投
影したときに該固定層の投影像が該レジスト膜の投影像
に等しいか又は包含されるように該レジスト膜及び上記
ＧＭＲ素子を成形することができる。

【００１４】更に、上記レジスト膜及び上記非磁性層を
基板に投影したときに該レジスト膜の投影像が該非磁性
層の投影像に等しいか又は包含されるように該レジスト
膜及び上記ＧＭＲ素子を成形することができされる。

【００１５】本発明の磁気ヘッドは上記の製造方法によ
って製造される。

【００１６】又、本発明の磁気ヘッドは、基板に順次積
層された自由層、非磁性層、固定層及び反強磁性層から
なるＧＭＲ素子と、該ＧＭＲ素子の磁区制御を行うため
の永久磁石膜と、該ＧＭＲ素子に設けた電極膜とを有す
る磁気ヘッドであって、該ＧＭＲ素子の側面が該自由層
及び該非磁性層の端部において該基板に対して傾斜し、
該固定層及び該反強磁性層の端部において該基板に対し
て実質的に垂直となるように、該ＧＭＲ素子はテーパー
形に成形されている。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に従って製造され
るスピンバルブ型の磁気ヘッドにおける巨大磁気抵抗効
果（ＧＭＲ）素子の構造の一例を示す概略構成図であ
る。このＧＭＲ素子１は、ＭＲギャップとなる絶縁膜２
上に順次積層された自由層３、非磁性層４、固定層５及
び固定層５の磁化を固定するための反強磁性層６から構
成されるＧＭＲ膜から形成され、自由層３から反強磁性
層６に向かってＧＭＲ素子１の形状がテーパー状になる
ようにＧＭＲ素子１の側面が傾斜している。更に、自由
層３に縦バイアス磁界を発生するための永久磁石膜７が
自由層３端部の側面と接するように成膜され、永久磁石
膜７の上に電極膜８が積層されている。永久磁石膜７
は、固定層５及び反強磁性層６に及ぼす影響をできる限
り少なくするために、非磁性層４より高くならないよう
に永久磁石膜の厚さが制限されている。

【００１８】図１のＧＭＲ素子１による磁気ヘッドは、
以下のようにして製造される。

【００１９】まず、図２の（ａ）に示すように、基板９
上に下部シールドとなる磁性層１０を形成し、この上に
下部ギャップとなる絶縁膜２を設け、自由層３、非磁性
層４、固定層５及び反強磁性層６を順次積層してＧＭＲ
膜を形成する。更に、この上に、フォトレジストを塗布
し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングを行
って、図示するような基板９上方に向かって広がった形
状のフォトレジスト膜１１を形成する。あるいは後述す
るようにアンダーカット形状のフォトレジスト膜を形成
してもよい。

【００２０】次に、エッチングを行って、図２の（ｂ）
に示すようにテーパー形状のＧＭＲ素子１を形成する。
エッチングはイオンミリング法などに従って行い、エッ
チング条件を適宜選定することにより、図のような下部
が狭まったフォトレジストを用いてＧＭＲ膜をこのよう
なテーパー形状にエッチングすることができる。この
時、フォトレジスト膜１１、固定層５及び非磁性層４を
基板９に投影した像が下記の条件1)及び2)を満足するよ
うに、フォトレジスト膜１１の形状は、製造するＧＭＲ
素子の側面の傾斜形状を勘案して決定しておく。

【００２１】1)固定層５の投影像はフォトレジスト膜１
１の投影像に等しいか又は包含される。

【００２２】2)フォトレジスト膜１１の投影像は非磁性
層４の投影像に等しいか又は包含される。

【００２３】更に、図２の（ｃ）に示すように、スパッ
タリングにより永久磁石膜７を成膜する。この時、基板
９上に堆積するスパッタ粒子の移動方向が互いに実質的
に平行であれば、つまりスパッタ粒子の指向性が高けれ
ば、基板に対して垂直にスパッタ粒子を入射させること
によって、フォトレジスト膜１１の直下にはスパッタ粒
子は堆積せず、従って、基板に堆積したスパッタ粒子が
形成する永久磁石膜７は自由層３の側面とは接触するが
固定層５及び反強磁性層６とは接触しない。つまり、こ
の工程においてはスパッタ粒子の指向性が高いことが必
要となる。

【００２４】この後、この上にＧＭＲ素子にセンス電流
を供給するための電極膜８を積層する。電極膜８を積層
する際のスパッタリングを（ｃ）の永久磁石膜７の成膜
と同条件で行うと、フォトレジスト膜１１の直下にスパ
ッタ粒子が堆積しないので、電極膜８の形成においては
スパッタ粒子の基板への入射角度を変更したり指向性を
低下させるような条件に変更する必要がある。電極膜８
の形成後、リフトオフ法に従ってフォトレジスト膜１１
を除去することにより、フォトレジスト膜１１上に堆積
した永久磁石膜７及び電極膜８が同時に除去され、図１
に示すＧＭＲ素子１を有する積層体が得られる。この上
に、（ｄ）のように上部ギャップとなる絶縁膜１２及び
上部シールドとなる磁性膜１３を形成すれば、磁気ヘッ
ド１４が得られる。

【００２５】図２の（ｃ）の永久磁石膜７を形成するス
パッタリングにおいては、スパッタ粒子の指向性が重要
である。ところが、実際のスパッタリングでは、スパッ
タ粒子が基板上に堆積する時の基板への入射角が幾何学
的予想値と異なることが頻繁に生じ、スパッタ工程の制
御に問題を生じる。基本的に、ターゲットから放出され
たスパッタ粒子は雰囲気粒子に衝突しない限り直進し、
雰囲気粒子との衝突によるスパッタ粒子の散乱はランダ
ムであるから、スパッタ粒子の入射角度は、散乱を経て
基板に到達するスパッタ粒子によってばらつきが生じて
も、基板とターゲットとを結ぶ直線に沿った入射角度で
基板に到達するスパッタ粒子が最も多いはずである。従
って、基板に堆積するスパッタ粒子のスパッタ率は、基
板に対してターゲットが位置する角度において最も高
く、スパッタ率が最大となる入射角度が雰囲気粒子との
衝突によって変化することはないと予想される。しか
し、実際のスパッタ粒子においては、スパッタガス圧に
よってスパッタ率が最大となる入射角度が変化する。図
３の（ａ）は、実際のスパッタ粒子における入射角度の
分布を示す。この現象について以下に詳細に説明する。

【００２６】図３の（ａ）は、図３の（ｂ）のように基
板Ｓ及びターゲットＴを配置してマグネトロンスパッタ
リングを行った時のスパッタ粒子の基板Ｓへの入射角度
とその入射角度における単位面積当りの成膜速度［オン
グストローム／ min・mm² ］との関係を調べ、スパッタ
ガス圧によるスパッタ粒子の入射角度分布の変化を求め
たグラフで、線Ａはスパッタガス（Ａｒガス）の圧が８
mTorrにおける場合の分布、線Ｂはガス圧を５ mTorrに
変化させた場合の分布、線Ｃはガス圧が３ mTorrの場
合、線Ｄはガス圧が２ mTorrの場合の分布を示す。図３
の（ｂ）に示すように、ターゲットＴ及び基板Ｓは、距
離が２４０mm離れた１対の平行な面Ｆ１，Ｆ２上にあ
り、基板Ｓ（測定点）はターゲットＴの粒子放出点（マ
グネトロンスパッタのエロージョンの１点）の正面位置
から４０mm離れた位置に設置されているので、測定点か
ら見て基板に対するターゲットＴの粒子放出点が位置す
る角度θは約８１度となる。従って、理論的には、基板
に入射するスパッタ粒子の成膜速度は、入射角度が８１
度において最大になると予想される。ところが、実際に
は図３の（ａ）のように、スパッタ率が最大となる角度
が８１度であるのは、スパッタガス圧が２ mTorr以下の
時のみであり、スパッタガス圧が２ mTorrを越えると、
スパッタガス圧が高くなるに従って、分布幅が広くなる
だけでなく分布のピークが８１度から離れる。分布幅に
関しては、全スパッタ粒子のうちピーク角度±１度の範
囲で入射するスパッタ粒子の割合は、８ mTorrの場合で
約２３％、５ mTorrの場合で約２６％、３ mTorrの場合
で約３１％、２ mTorrの場合で約４３％となり、２ mTo
rrより小さくなると分布幅は更に狭小化する。図２の
（ｃ）のスパッタリングにおけるスパッタ粒子の指向性
は、分布幅が小さいことが望ましいので、高指向性のス
パッタ粒子を用いて図２の（ｃ）のスパッタリングを行
うにはスパッタガス圧を２ mTorr以下に設定するのが肝
要であることが図３の（ａ）より理解される。逆に、低
指向性のスパッタ粒子を得る場合や分布角度をシフトさ
せる場合にはスパッタガス圧を２ mTorrより大きくすれ
ばよい。このことから、図１のＧＭＲ素子構造における
永久磁石膜７の成膜においてはスパッタガス圧を２ mTo
rr以下に設定し、電極膜８の成膜においては２ mTorrよ
り大きく設定すれば成膜を容易に制御できるということ
が理解される。

【００２７】スパッタ粒子の指向性に関して、コリメー
タや電界などを利用して放散するスパッタ粒子に指向性
を与える方法がある。本発明にはこの様な方法を適用す
ることができ、ターゲットから放出されたスパッタ粒子
の方向を揃えることができる。但し、このような方法に
よってスパッタ粒子に指向性を与えても、スパッタ粒子
を堆積させる基板周囲の雰囲気圧が高ければ、図３に示
したように雰囲気ガス粒子によってスパッタ粒子の散乱
が起こる。従って、指向性の高いスパッタ粒子を必要と
する図２の（ｃ）の工程では常に、基板周囲の雰囲気圧
が２ mTorr以下であることが必要となる。

【００２８】図２の製造方法において用いることができ
るフォトレジスト膜１１について、アンダーカット形状
のフォトレジスト膜の一例を図４に示す。図４のフォト
レジスト膜１１ａは下部を切り取ったアンダーカット形
状であり、このフォトレジスト膜１１ａを基板９へ投影
した像も前述の条件1)及び2)を満足する。

【００２９】スパッタガス圧を２ mTorr以下に低下させ
て指向性及び制御容易性が向上したスパッタ粒子を用い
ると、図２に示した磁気ヘッドの製造方法は、必要に応
じて更に変更することが可能となる。例えば、図５のよ
うにフォトレジスト膜１１ｂを基板９への投影像が前述
の1)のみを満足するような寸法に成膜してもよい。この
場合、永久磁石膜７が固定層５に接触しないように成膜
できるスパッタ粒子の基板９への入射角度は９０度では
ないので、ＧＭＲ素子１の両側の永久磁石膜７は各々個
別に成膜する。これは、例えば、回転可能な台を装備し
たスパッタ装置を用いれば容易に実施でき、回転可能な
台に基板９を固定して台を回転すれば、スパッタ粒子を
ターゲットから放出しながら基板９に対するスパッタ粒
子の入射角度を相対的に変えることができる。傾斜角度
を適宜調整可能な台を用いれば、基板に対するスパッタ
粒子の入射角度を自在に変更できるので、エッチング後
のフォトレジスト及びＧＭＲ素子の形状に応じて成膜を
精密に制御することができる。

【００３０】スパッタリングによる膜の形成は、膜の面
方向に対してスパッタ粒子の入射角度が垂直である時が
最も効率よく、製造においても都合がよい。この点を考
慮すると、ＧＭＲ素子１の側面に傾斜をもたせているこ
とは、自由層３との接合性が良好な永久磁石膜７を形成
する上で重要である。ＧＭＲ素子１の側面が傾斜してい
ることにより、基板に垂直に入射するスパッタ粒子がこ
の側面上に密に堆積して、形成される永久磁石膜７の側
面と自由層３の側面とが密接する。自由層３の側面が基
板に垂直であると、自由層３の側面と永久磁石膜７の側
面との間に隙間が生じ易い。図６は、図２で示した本発
明の製造方法によって好適に製造可能な磁気ヘッドの他
の実施形態におけるＧＭＲ素子の形状を示す。この磁気
ヘッドのＧＭＲ素子２１及びフォトレジスト膜２２にお
いては、図６の（ａ）に示すように、自由層３及び非磁
性層４のみの端部の側面が傾斜し、固定層５、反強磁性
層６及びフォトレジスト膜２２の端部の側面は基板と垂
直である。従って、自由層、非磁性層、固定層及び反強
磁性層の基板への投影像は、自由層の投影像＞非磁性層
の投影像＞固定層の投影像＝反強磁性層の投影像とな
る。この様なテーパー形状も前述の条件1)及び2)を満足
する。指向性の高いスパッタ粒子を用いて永久磁石膜７
を成膜する際には傾斜した自由層３及び非磁性層４の側
面にスパッタ粒子が密に堆積し、電極膜８を成膜する際
には指向性の低いスパッタ粒子を用いることにより、基
板に対して垂直な固定層５及び反強磁性層６の側面であ
っても図６の（ｂ）のようにスパッタ粒子が密に堆積す
る。あるいは、スパッタ粒子の基板への入射角度が９０
度より小さくなるように傾斜させれば、固定層５及び反
強磁性層６の側面がフォトレジスト膜２２によって遮弊
されず、且つ、側面上に密に堆積する。従って、永久磁
石膜７及び電極膜８とＧＭＲ素子１との間に隙間ができ
ることは防止される。

【００３１】このように、指向性の高いスパッタ粒子と
スパッタ粒子から固定層及び反強磁性層を遮蔽可能な形
状のフォトレジスト膜とを用いることによって、永久磁
石膜の高さが非磁性層４より高くならないように永久磁
石膜７の形成を容易に制御することができ、永久磁石膜
７が固定層５及び反強磁性層６に与える影響が少なくな
る。指向性の高いスパッタ粒子を生成するためには、低
いスパッタガス圧でスパッタ粒子の生成が可能なスパッ
タリング法であることが必要で、特にマグネトロンスパ
ッタリング又はイオンビームスパッタリング法が適して
いる。マグネトロンスパッタリング法では、ターゲット
面上のプラズマ密度が高いので、低いスパッタガス圧で
放電可能であり、又、ガス圧が高くても放電できる。イ
オンビームスパッタリング法では、イオンビームをター
ゲット面に照射してはじき出された粒子によって成膜す
るので、一般的には１０^-4Torr程度の低いガス圧で成膜
する。スパッタガスは、通常スパッタリングに用いられ
るものでよく、例えば、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ等が挙
げられる。

【００３２】ＧＭＲ膜１の自由層３及び固定層５は磁性
層であり、パーマロイ、ＣｏＦｅ等の強磁性材料で好適
に形成でき、固定層の磁化を固定する反強磁性層６を形
成する材料には、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ等を使用
することができる。自由層３と固定層５とを分離する非
磁性層４は、Ｃｕ、Ｃｒ等で形成することができる。自
由層３、非磁性層４、固定層５及び反強磁性層６の膜の
厚さは、各々、約５〜１０nm、約２〜２．５nm、約２〜
５nm及び約１０〜２０nmであると好ましい。永久磁石膜
７は、Ｃｏ−Ｐｔ合金等の永久磁石材料で形成でき、電
極膜８はＭｏ、Ｗ等の電極材で形成される。

【００３３】又、ＧＭＲ素子を形成する基板としては、
例えば、Ａｌ−ＴｉＣ、Ｔｉ−ＣａＯ₃ 等によるものが
使用でき、ＧＭＲ素子の上下に設けられＭＲギャップと
なる絶縁層２，１２には、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 等の絶
縁材料を用いることができる。上下のシールド層１０，
１３にはパーマロイ等の磁性材料が用いられる。絶縁層
２，１２及びシールド層１０，１３の厚さは各々、約６
０〜１２０nm及び約２〜３μｍであるのが好ましい。

【００３４】

【実施例】（実施例１）マグネトロンスパッタリング装
置を用いて、スパッタガス圧が５ mTorrの条件で、図２
の（ａ）に示すように、Ａｌ−ＴｉＣ基板上に、パーマ
ロイからなる厚さ３μｍのシールド層を形成し、この上
にＡｌ₂ Ｏ₃ からなる厚さ８０nmの絶縁膜をＭＲギャッ
プとして積層した。続けて、パーマロイからなる厚さ６
nmの自由層、Ｃｕからなる厚さ２．４nmの非磁性層、パ
ーマロイからなる厚さ３nmの固定層及びＩｒＭｎからな
る厚さ１５nmの反強磁性層を積層することによりＧＭＲ
膜を形成した。

【００３５】基板をスパッタリング装置から取り出し、
ＧＭＲ膜上にフォトレジストを塗布してフォトリソグラ
フィ技術を用いてパターニングして図２の（ａ）のよう
な上方に向かって広がったフォトレジスト膜を形成し
た。フォトレジスト膜の上端の幅及び下端の幅は各々
１．９μｍ及び１．５μｍで、膜の厚さは１．２μｍで
あった。

【００３６】次に、イオンミリング法に従って、フォト
レジスト膜を設けたＧＭＲ膜をエッチングして図２の
（ｂ）のようなＧＭＲ素子を形成した。ＧＭＲ素子の下
端の幅は２０nmであった。

【００３７】更に、ＧＭＲ素子を形成した基板をマグネ
トロンスパッタリング装置内に設置した。ターゲット
は、Ｃｏ−Ｐｔ合金製のものを用い、基板とターゲット
との距離が２４０mmで、ターゲットからのスパッタ粒子
が基板に対する入射角度が９０度となるように配置し
た。スパッタガス（Ａｒ）の圧力を２ mTorrに設定して
スパッタリングを開始し、自由層端部の傾斜する側面が
堆積したスパッタ粒子で完全に覆われた後にスパッタリ
ングを中断し、ターゲットをＭｏ製のものに替え、スパ
ッタガスの圧力を５ mTorrに変えて、スパッタリングを
再度開始した。ＧＭＲ素子の側面がすべてスパッタ粒子
で被覆された後スパッタリングを終了した。

【００３８】基板をスパッタリング装置から取り出し、
フォトレジスト膜をリフトオフによりＧＭＲ素子から除
去した。この後、基板を再度スパッタリング装置に入
れ、スパッタガス圧が６ mTorrの条件で、図２の（ｄ）
に示すように、Ａｌ₂ Ｏ₃ からなる厚さ８０nmの絶縁膜
をＭＲギャップとして積層し、パーマロイからなる厚さ
３μｍのシールド層を形成して磁気ヘッドを得た。

【００３９】得られた磁気ヘッドを基板に垂直な面に沿
って切断し断面を観察したところ、永久磁石膜の厚さは
平均２０nmで自由層と良好に接合され、固定層及び反強
磁性層とは接触しておらず非磁性層の上面の高さを越え
ることはなかった。又、電極膜の厚さは平均４０nmの範
囲で、ＧＭＲ素子の固定層及び反強磁性層と良好に接合
され、ＧＭＲ素子と永久磁石膜及び電極膜との間に隙間
はみられなかった。

【００４０】（実施例２）更に、実施例１と同様にＧＭ
Ｒ素子を形成した基板をイオンビームスパッタリング装
置内に設置した。ターゲットは、Ｃｏ−Ｐｔ合金製のも
のを用い、基板とターゲットとの距離が２４０mmで、タ
ーゲットからのスパッタ粒子が基板に対する入射角度が
９０度となるように配置した。スパッタガス（Ａｒ）の
圧力を６×１０^-4Torrに設定してスパッタリングを開始
し、自由層端部の傾斜する側面が堆積したスパッタ粒子
で完全に覆われた後にスパッタリングを中断した。ター
ゲットをタングステン製のものに替え、ターゲットから
のスパッタ粒子が基板に対する入射角度が約７０度とな
るように配置して、ＧＭＲ素子の一側の傾斜側面上にス
パッタリングを行った。ＧＭＲ素子の一側の側面がすべ
てスパッタ粒子で被覆された後、基板を１８０度回転さ
せてＧＭＲ素子の他側の傾斜側面上にスパッタリングを
再度行ってＧＭＲ素子の側面がすべてスパッタ粒子で被
覆されたところでスパッタリングを終了した。

【００４１】基板をスパッタリング装置から取り出し、
フォトレジスト膜をリフトオフによりＧＭＲ素子から除
去した。この後、基板を再度スパッタリング装置に入
れ、スパッタガス圧が６ mTorrの条件で、図２の（ｄ）
に示すように、Ａｌ₂ Ｏ₃ からなる厚さ８０nmの絶縁膜
をＭＲギャップとして積層し、パーマロイからなる厚さ
３μｍのシールド層を形成して磁気ヘッドを得た。

【００４２】得られた磁気ヘッドを基板に垂直な面に沿
って切断し断面を観察したところ、永久磁石膜の厚さは
平均２０nmの範囲で自由層と良好に接合され、固定層及
び反強磁性層とは接触せず非磁性層の上面の高さを越え
ることはなかった。又、電極膜の厚さは平均４０nmの範
囲で、固定層及び反強磁性層と良好に接合され、自由層
とは接触していなかった。ＧＭＲ素子と永久磁石膜及び
電極膜との間に隙間はみられなかった。

【００４３】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、成膜の制御における精度が良く、高い製造歩留まり
で磁気ヘッドを製造できる磁気ヘッドの製造方法が提供
される。又、縦バイアス磁界を発生するパターンからの
磁界が固定層あるいは固定層の磁化を固定する反強磁性
膜に浸入しないように該パターンを容易に形成すること
ができる磁気ヘッド及び磁気ヘッドの製造方法が提供さ
れる。従って、磁気ヘッドの製造が容易且つ簡便に行え
るので、産業において極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気ヘッドの第一の実施形態を示
す縦断面図。

【図２】本発明に係る磁気ヘッドの製造方法を説明する
ための工程図（ａ〜ｄ）。

【図３】スパッタ粒子の基板への入射角度の分布とスパ
ッタガス圧との関係を示すグラフ（ａ）及びグラフ
（ａ）の測定条件を示す概略図（ｂ）。

【図４】本発明に係る磁気ヘッドの第二の他の実施形態
におけるＧＭＲ素子及びフォトレジスト膜を示す縦断面
図。

【図５】本発明に係る磁気ヘッドの第三の実施形態にお
けるＧＭＲ素子及びフォトレジスト膜を示す縦断面図。

【図６】本発明に係る磁気ヘッドの第四の実施形態にお
ける製造を説明するための工程図（ａ〜ｂ）。

【符号の説明】

１，２１ＧＭＲ素子２絶縁膜３自由層４非磁性層５固定層６反強磁性層７永久磁石膜８電極膜９基板１０磁性層１１，１１ａ，１１ｂ，２２フォトレジスト膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に自由層、非磁性層、固定層及び反
強磁性層を順次積層してＧＭＲ膜を形成する工程と、Ｇ
ＭＲ膜上にレジスト膜をパターニングする工程と、該レ
ジスト膜を介してエッチングすることにより該ＧＭＲ膜
を所定形状のＧＭＲ素子に成形する工程と、該ＧＭＲ素
子の磁区制御を行うための永久磁石膜を形成する工程
と、該ＧＭＲ素子に電極膜を形成する工程と、前記レジ
スト膜を該ＧＭＲ素子から除去する工程とを有する磁気
ヘッドの製造方法であって、前記永久磁石膜は高指向性
スパッタ粒子を用いて形成し、前記レジスト膜は該永久
磁石膜の形成工程において該ＧＭＲ素子の固定層及び反
強磁性層を前記高指向性スパッタ粒子から遮弊可能な形
状にパターニングされ、前記電極膜は、該レジスト膜で
該固定層及び該反強磁性層が遮弊されないような低指向
性スパッタ粒子又は該基板に対する入射角度が該永久磁
石膜を形成する高指向性スパッタ粒子と異なるスパッタ
粒子を用いて形成することを特徴とする磁気ヘッドの製
造方法。
【請求項２】上記高指向性スパッタ粒子は、２ mTorr
以下のスパッタガス圧で生成され、上記低指向性スパッ
タ粒子は、２ mTorrより高いスパッタガス圧で生成され
ることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドの製造方
法。
【請求項３】上記レジスト膜及び上記固定層を基板に
投影したときに該固定層の投影像が該レジスト膜の投影
像に等しいか又は包含されるように該レジスト膜及び上
記ＧＭＲ素子が成形されることを特徴とする請求項１又
は２に記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項４】上記レジスト膜及び上記非磁性層を基板
に投影したときに該レジスト膜の投影像が該非磁性層の
投影像に等しいか又は包含されるように該レジスト膜及
び上記ＧＭＲ素子が成形されることを特徴とする請求項
３記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項５】基板に順次積層された自由層、非磁性
層、固定層及び反強磁性層からなるＧＭＲ素子と、該Ｇ
ＭＲ素子の磁区制御を行うための永久磁石膜と、該ＧＭ
Ｒ素子に設けた電極膜とを有する磁気ヘッドであって、
該ＧＭＲ素子の側面が該自由層及び該非磁性層の端部に
おいて該基板に対して傾斜し、該固定層及び該反強磁性
層の端部において該基板に対して実質的に垂直となるよ
うに、該ＧＭＲ素子はテーパー形に成形されていること
を特徴とする磁気ヘッド。