KR100287612B1

KR100287612B1 - 자기헤드제조방법

Info

Publication number: KR100287612B1
Application number: KR1019980001114A
Authority: KR
Inventors: 다카오 고시카와; 아츠히코 나가이
Original assignee: 아끼구사 나오유끼; 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 2001-05-02
Also published as: DE69831999T2; JPH117608A; DE69831999D1; US5966277A; US6199267B1; EP0874355B1; CN1152368C; CN1197977A; EP0874355A3; EP0874355A2; KR19980079618A

Abstract

본 발명은 자기 헤드의 제조 방법에 관한 것으로, 자기 기록 매체에 대향하는 측에 움푹 패인 부분이 발생하지 않고, 대전에 강하며, 또한 자극폭의 정밀도를 높히는 것을 과제로 한다.

웨이퍼(1)상에 하부 자극(3)을 형성하고, 하부 자극(3)상에 비자성층(8)을 형성하며, 선단이 가는 자극단(15a)을 갖는 상부 자극(15)을 비자성층(8)상에 형성하고, 자극단(15a)의 측부와 그 바로 밑의 비자성층(8) 및 하부 자극에 집속 이온 빔을 막두께 방향으로 조사하거나 또는 자극단(15a)의 외부로부터 측부를 향해 이동하면서 조사함으로써 자극단(15a)의 폭을 좁게 하는 동시에 자극단(15a)의 측면 바로 밑에서부터 외측으로의 영역의 하부 자극(3)에 오목부(7a)를 형성하여 상기 오목부(7a)에 끼워진 하부 자극(7)의 폭을 자극단(15a)의 폭에 맞추고, 오목부(7a)를 충전하는 동시에 상부 자극(15) 및 하부 자극(7)을 덮는 비자성 보호층(16)을 형성하는 공정을 포함한다.

Description

자기 헤드 제조 방법{METHOD MANUFACTURING OF MAGNETIC HEAD}

본 발명은 자기 헤드 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기 디스크 장치나 자기 테이프 장치에 이용되는 자기 헤드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

자기 디스크 장치나 자기 테이프 장치에는 장치의 고기록 밀도화에 따라 트랙 밀도를 현저하게 향상시키고, 또한, 좁은 코어폭으로 기록 유입이 적은 자기 헤드가 요구되고 있다. 또한, 특히 사용량이 증가하고 있는 MR 헤드(자기 저항 효과 헤드)를 사용하는 경우에는 기록 갭층을 끼워 인접하는 2개의 기록 자극의 한쪽으로서 폭이 넓고, MR 헤드용 자기 시일드로 되는 자성층을 공용하는 것이 일반적이기 때문에, 더욱이 기록 유입이 커지기 쉬우며, 기록 유입이 적고 오프 트랙 특성이 양호한 자기 헤드가 요구되고 있다.

이러한 좁은 코어폭으로 기록 유입이 적은 자기 헤드를 실현하기 위하여는 상하의 기록 자극 폭을 맞추는 것이 유효한 것으로 공지되어 있고, 각종 제조 방법이 제안되어 있다.

예컨대, 집속 이온 빔(Focussed Ion Beam: FIB)으로 부상면(매체 대향면)에서 자극 트리밍을 행하는 것이 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 공보 평성 3-296907호에 기재된 자기 헤드에서는 자기 헤드의 부상면에서 FIB로 상하의 자극을 트리밍하여 오프 트랙 특성이 양호한 자기 헤드를 얻는 것이다.

즉, 도 13(a)에 도시된 바와 같이, 레일면(부상면)(102)을 갖는 슬라이더(101)를 형성한 후에, 도 13(b) 및 도 13(c)에 도시된 바와 같이, 슬라이더(101)에 형성된 자기 헤드(103)의 상부 자극(104)의 측부에 집속 이온 빔을 조사하여 상부 자극(104)의 측부를 트리밍하는 동시에, 하부 자극(105)의 상층부를 동시에 트리밍하여 하부 자극(105)과 상부 자극(104)의 폭을 맞추도록 한다.

이와 같은 방법 이외에, 웨이퍼 공정의 단계에서, 상부 자극 형성후에 상기 상부 자극 자체를 에칭 마스크로서 이온 밀링 등으로 하부 자극의 트리밍을 행하는 방법도 공지되어 있다. 이 방법에서는 트리밍에 의해 상부 자극의 폭을 조정하지 않기 때문에, 상부 자극 폭의 정밀도는 상부 자극을 형성하기 위한 도금 패턴 정밀도에 의존하게 된다.

그러나, 도 13에 도시된 바와 같은 상부 자극(104) 및 하부 자극(105)의 트리밍을 행하는 방법은 다음과 같은 문제가 있었다.

우선, 집속 이온 빔의 조사는 웨이퍼를 블록으로 절단하여, 그 블록에 레일면(102)을 형성한 후에 행해지고 있기 때문에, 취급이나 집속 이온 빔의 위치 맞춤 등이 번거롭다. 또한, 도 11(c)에 도시된 바와 같이, 레일면(102)에 오목부(106)가 형성되어 있기 때문에, CSS(contact start and stop) 영역으로 기록 매체면에 접촉할 때, 오목부(106)내에 먼지나 윤활제가 괴이게 되고, 신뢰성 면에서 문제가 많다.

이것에 대하여, 일본 특허 공개 공보 평성 3-296907호에는 오목부에 비자성 재료를 충전하는 것이 기재되어 있지만, 레일면의 가공시에는 이미 웨이퍼가 아니라 그것보다도 작은 블록으로 되어 있기 때문에 충전 자체가 매우 곤란하다.

더욱이, 집속 이온 빔에 의해 형성되는 오목부의 테두리는 0.1∼0.2㎛ 정도의 R 형상이 붙기 쉽다. 이 때문에, 코어폭이 1㎛ 정도가 되면, 그 R 형상의 크기를 무시할 수 없게 된다.

또한, FIB는 이온 빔을 조사하는 기술이기 때문에, 가공되는 레일면(102)으로부터 정확하게 전기적으로 중성이 되는 처리가 행해지지 않는 한, 조사면이 대전하여 정전기에 약한 MR 소자가 파괴되어 버리는 등의 문제가 있다.

이것에 대하여, 웨이퍼 공정의 단계에서 상부 자극을 에칭 마스크로서 사용하여 자기 시일드층을 이온 밀링하는 방법도 공지되어 있고, 이 방법에 의하면 웨이퍼 단위로 취급이 용이하지만, 자극 이외의 부분도 에칭되어 버리거나, 에칭 부분의 재부착막이 자극 측면에 붙어 코어폭 정밀도를 높게 하기 어렵다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 자기 기록 매체에 대향하는 측에 오목부가 발생하지 않고, 대전에 강하며, 또한, 자극폭의 정밀도를 높일 수 있는 자기 헤드와 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1(a) 내지 도 1(c)는 본 발명에 따른 자기 헤드의 제조 공정을 자기 헤드 선단에서 본 단면도.

도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명에 따른 자기 헤드의 제조 공정을 자기 헤드 선단에서 본 단면도.

도 3(a) 내지 도 3(c)는 본 발명에 따른 자기 헤드의 제조 공정을 자기 헤드의 코일 형성 부분의 측부에서 본 단면도.

도 4(a) 내지 도 4(c)는 본 발명에 따른 자기 헤드의 제조 공정을 자기 헤드의 코일 형성 부분의 측부에서 본 단면도.

도 5(a)는 자기 헤드의 상부 자극 및 스파이럴 코일을 나타내는 평면도이고, 도 5(b), 5(c), 5(d)는 상부 자극의 트리밍시 FIB의 주사 방향을 나타내는 평면도.

도 6(a) 내지 도 6(c)는 웨이퍼에 자기 헤드를 형성하는 공정에서, 막대 형상으로 분할하여 다시 슬라이더 형상으로 할 때까지를 나타내는 도.

도 7은 본 발명에 따른 자기 헤드의 요부를 나타내는 분해 단면도.

도 8은 본 발명에 따른 자기 헤드의 상부 자극의 다른 트리밍예를 나타내는 평면도.

도 9(a)와 도 9(b)는 본 발명에 따른 자기 헤드의 상부 자극의 다른 트리밍예를 나타내는 단면도.

도 10(a)와 도 10(b)는 본 발명에 따른 자기 헤드의 상부 자극의 또 다른 트리밍예를 나타내는 단면도.

도 11(a) 내지 도 11(c)는 본 발명에 따른 자기 헤드의 상부 자극의 또 다른 트리밍예를 나타내는 단면도.

도 12는 본 발명에 따른 자기 헤드를 채용한 자기 디스크 장치의 일례를 나타내는 평면도.

도 13(a) 내지 도 13(c)는 종래의 자기 헤드의 상부 자극의 트리밍예를 나타내는 사시도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 웨이퍼

2 : 기판 보호막

3 : 하부 자기 시일드층

4 : 제1 비자성 절연층

5 : 자기 헤드(자기 변환기)

6 : 제2 비자성 절연층

7 : 하부 자극(상부 자기 시일드층)

8 : 기록 갭층(비자성 갭층)

9 : 제3 비자성 절연층

10 : 제4 비자성 절연층

11 : 스파이럴 코일

12 : 구멍

13 : 도금 베이스층

14 : 레지스트

15 : 상부 자극(상부 자극층)

16 : 보호층

17 : 유도형 자기 헤드

18,101 : 슬라이더

19 : 자기 기록 매체

20 : 고포화 자속 밀도 패턴

상기 과제는 도 1∼도 5에 예시된 바와 같이, 웨이퍼(1)상에 하부 자극(7)을 형성하는 공정과, 상기 하부 자극(7)상에 비자성 갭층(8)을 형성하는 공정과, 상기 비자성 갭층(8)상에서 비자성 절연층(10)에 끼워지는 코일(11)을 형성하는 공정과, 선단이 가늘고 또한 상기 비자성 갭층(8)상에 자극단(15a)을 갖는 상부 자극(15)을 상기 비자성 절연층(10)상에 형성하는 공정과, 상기 자극단(15a)의 측부와 그 바로 밑의 상기 비자성 갭층(8) 및 상기 하부 자극에 집속 이온 빔을 막두께 방향으로 조사하고, 또한 상기 자극단(15a)의 외부로부터 측부를 향해 이동하면서 조사함으로써, 상기 자극단(15a)의 폭을 좁게 하는 동시에, 상기 자극단(15a)의 측면 바로 밑에서부터 외측으로의 영역의 상기 하부 자극(7)에 오목부(7a)를 형성하여 상기 오목부(7a)에 끼워진 상기 하부 자극(7)의 폭을 상기 자극단(15a)의 폭에 맞추는 공정과, 상기 오목부(7a)를 충전하는 동시에, 상기 상부 자극(15) 및 상기 하부 자극(7)을 덮는 비자성 절연재로 이루어지는 보호층(16)을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드의 제조 방법에 의해서 해결한다.

그 자기 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 집속 이온 빔은 상기 자극단(15a)의 선단으로부터 안쪽으로 왕복 주사 또는 한쪽 방향 반복 주사하면서 상기 자극단(15a)의 외부로부터 측부를 향해 이동되는 것을 특징으로 한다.

상기 자기 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 집속 이온 빔에 의해 상기 자극단(15a)의 측부와 상기 하부 자극(7)을 트리밍하기 전에, 상기 자극단(15a)의 측면보다도 외측의 영역에 있는 상기 하부 자극(7)의 일부에 집속 이온 빔을 조사함으로써 미리 오목부(7a)의 일부를 형성해 두는 것을 특징으로 한다.

상기 자기 헤드의 제조 방법에 있어서, 도 10에 예시된 바와 같이, 상기 하부 자극(7) 중 상기 자극단(15a)과 대향하는 부분과 그 주변에는 상기 자극단(15a)보다도 폭이 넓은 볼록부(20)가 형성되고, 상기 볼록부(20)의 양측부는 상기 집속 이온 빔의 조사에 의해 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 한다.

상기 자기 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 볼록부(20)는 상기 하부 자극(7)의 다른 부분보다도 포화 자속 밀도 또는 전기 저항이 큰 것을 특징으로 한다.

상기 자기 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 하부 자극(7)을 형성하기 전에, 상기 웨이퍼(1)상에는 하부 자기 시일드층(3) 및 제1 비자성 절연층(4)을 통해 독출 전용의 자기 헤드(5)가 형성되고, 상기 하부 자극(7)은 상기 독출 전용의 자기 헤드(5)상에 제2 비자성 절연층(6)을 통해 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 자기 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 오목부(7a)의 저면은 상기 자극단 측면의 외측으로부터 측면을 향해 깊어지도록 경사져서 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 자기 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 상부 자극(15)의 형성 공정은 상기 비자성 절연층(10) 및 상기 비자성 갭층(8)상에 도전성의 도금 베이스층(13)을 형성하는 공정과, 창(14a)을 갖는 레지스트 패턴(14)을 상기 도금 베이스층(13)상에 형성하는 공정과, 상기 도금 베이스층(13)을 전극에 사용하여 상기 창(14a)으로부터 노출된 상기 도금 베이스층(13)에 전해 도금에 의해서 자성재를 성장시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 자기 헤드에 있어서, 상기 상부 자극(15)에 덮여지지 않는 영역의 상기 비자성 갭층(8)은 상기 집속 이온 빔을 조사하기 전에 제거되는 것을 특징으로 한다.

상기 자기 헤드에 있어서, 상기 상부 자극에 덮여지지 않는 영역의 상기 도금 베이스 조 또는 상기 상부 자극 및 그 주변을 덮는 도전막은 상기 집속 이온 빔을 조사한 후에 제거되는 것을 특징으로 한다. 또, 상부 자극(15)의 형성 방법은 전해 도금에 한정되는 것이 아니라, 스퍼터링법 등에 의해 막을 형성한 후에 패터닝을 거쳐서 정형되어도 좋다.

상기 과제는 도 2(c), 도 4(c) 및 도 7에 예시된 바와 같이, 웨이퍼(1)상에 형성된 하부 자극(7)과, 상기 하부 자극(7)상에 형성된 비자성 갭층(8)과, 상기 비자성 갭층(8)상에 형성되어 선단이 가는 자극단(15a)를 갖는 상부 자극(15)과, 상기 자극단(15a) 측면의 바로 밑에서부터 가로 방향으로 형성되고, 또한 상기 자극단(15)과 같은 폭을 갖는 영역을 끼우는 2개의 오목부(7a)와, 상기 오목부(7a)를 충전하는 동시에, 상기 상부 자극(15) 및 상기 하부 자극(7)을 덮는 비자성 절연재로 이루어지는 보호층(16)을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 헤드에 의해서 해결한다.

그 자기 헤드에 있어서, 상기 오목부(7a)는 상기 자극단(15a)의 측면 근처 부분에서 가장 깊은 것을 특징으로 한다.

상기 자기 헤드에 있어서, 상기 상부 자극(15)의 상기 자극단(15a)에 대향하는 영역에 있어서의 상기 하부 자극(7)의 상층부는 상기 하부 자극의 다른 영역에 비하여 포화 자속 밀도가 큰 것을 특징으로 한다.

상기 자기 헤드에 있어서, 상기 상부 자극(15)의 상기 자극단(15a)에 대향하는 영역의 상기 하부 자극(7)의 상층부는 상기 하부 자극의 다른 영역에 비하여 전기 저항이 큰 것을 특징으로 한다.

상기 자기 헤드에 있어서, 도 8에 예시된 바와 같이, 상기 자극단(15a)은 선단을 향해 단계형으로 좁아지고 있는 것을 특징으로 한다. 다음에, 본 발명의 작용에 대해서 설명한다.

본 발명에 따르면, 웨이퍼에 상부 자극이 형성된 상태에서, 집속 이온 빔을 막두께 방향으로 조사함으로써 상부 자극의 자극단의 양측부를 트리밍하는 동시에, 그 바로 밑의 하부 자극의 상층에 오목부를 형성하도록 하며, 그 오목부내에 비자성 보호층을 충전하도록 하고 있다.

따라서, 웨이퍼를 분할하여 자극단의 선단을 노출한 상태에서는 자극단의 선단과 그 주위, 즉 자기 헤드의 자기 기록 매체 대향면에는 오목부가 존재하지 않고, 그 자기 기록 매체 대향면에 먼지 등이 부착하기 어렵게 된다.

또한, 웨이퍼의 상태에서 상부 자극 및 하부 자극에 동시에 집속 이온 빔을 조사하도록 하고 있으므로, 웨이퍼상의 하부 자극과 상부 자극과 도금용 도전막중 적어도 1개를 접지하는 것이 용이해진다. 이 접지에 의하면, 하부 자극의 아래쪽에 자기 저항 효과 소자가 존재하여도, 그 자기 저항 효과 소자의 정전 파괴는 미연에 방지된다.

또, 집속 이온 빔을 외측으로부터 자극단의 측부로 이동시키도록 하였기 때문에, 집속 이온 빔 조사에 의해 비산한 자성 재료가 자극단의 측부에 부착하기 어렵게 되기 때문에, 자극단의 폭의 정밀도가 저하되는 일이 없다.

또한, 상부 자극의 자극단 바로 밑에 있는 하부 자극의 표면에, 다른 영역보다도 고포화 자속 밀도 또는 고전기 저항 층을 형성하면, 하부 자극이 자기 포화하여 신호의 변화를 저해하거나, 와전류(渦電流)에 의한 주파수 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다.

집속 이온 빔의 조사에 의해서 형성되는 하부 자극의 오목부를 평탄하게 하기 위해서는 하부 자극의 상면 중 상부 자극에 대향하는 영역과 그 주변에 돌기를 형성해 두면, 자극단에 가장 가까운 부분에서 오목부가 가장 깊어지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상부 자극의 자극단 측면의 다시 측방의 하부 자극에 미리 오목부를 형성해 두면, 그 오목부의 중앙의 깊이를 늘릴 수 있어, 자극단에 가장 가까운 부분에서 오목부가 가장 깊어지는 것을 방지할 수 있다.

그래서, 이하에 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명 자기 헤드의 제조 공정을 나타내는 단면도로서, 도 1 및 도 2는 자기 디스크에 대향하게 되는 부분에서 본 단면도, 도 3 및 도 4는 유도형 자기 헤드의 스파이럴 코일이 표시되는 측에서 본 단면도이다.

우선, 도 1(a)에 나타낼 때까지의 공정을 간단히 설명한다.

알루미나티탄카바이드(Al₂O₃TiC), 페라이트, 또는 티탄산칼슘 등의 재료로 이루어지는 거의 원반형의 웨이퍼(1)상에, Al₂O₃로 이루어지는 기판 보호막(2), NiFe로 이루어지는 하부 자기 시일드층(3), Al₂O₃로 이루어지는 제1 비자성 절연층(4)을 형성한다.

계속해서, 제1 비자성 절연층(4)상에 자기 변환기(5)를 형성한다. 이 자기 변환기(5)는 제1 비자성 절연층(4)의 상면에 종횡으로 복수개 열거하여 형성되어 있다.

자기 변환기(자기 헤드)(5)로서는 이방성 자기 저항 효과 소자, 스핀 밸브 자기 저항 효과 소자 등이 있다. 자기 변환기(5)의 양단에는 한 쌍의 리드(5a)가 접속되고, 그들 리드(5a)는 제1 비자성 절연층(4)상에 인출되어진다.

더욱이, 제1 비자성 절연층(4)상에는 자기 변환기(5) 및 리드(5a)를 덮는 Al₂O₃로 이루어지는 제2 비자성 절연층(6)이 형성되고, 그 위에는 NiFe로 이루어지는 상부 자기 시일드층(하부 자극)(7)이 형성되어 있다.

이러한 상태로부터, 막두께 0.2∼0.6μm 정도의 Al₂O₃로 이루어지는 기록 갭층(8)을 상부의 자기 시일드층(7)상에 형성한다. 기록 갭층(8)은 자기 디스크 대향 부분에 있어서, 기록을 행하기 위한 자계를 발생시키는 기능을 갖는다. 또, 유도 코일형 헤드에서, 상부의 자기 시일드층(7)은 하부 자극층으로 기능시켜도 좋기 때문에, 이하에 하부 자극층으로 표현하는 경우도 있다.

그리고, 기록 갭층(8)상에는 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 제3 및 제4 비자성 절연층(9,10)에 끼워진 스파이럴 코일(11)이 형성되어 있다. 제3 및 제4 비자성 절연층(9,10)은 예컨대 열경화된 포토레지스트로 형성되어 있다. 그리고, 제3 및 제4 비자성 절연층(9,10)과 기록 갭층(8)에는 스파이럴 코일(11)의 중앙을 관통하는 구멍(12)이 형성되어 있다. 제3 및 제4 비자성 절연층(9,10)과 스파이럴 코일(11)은 자기 기록 매체(자기 디스크, 자기 테이프등)에 대향하지 않는 위치에 배치된다. 또, 도 3의 (a)의 I-I선에서 본 단면도가 도 1의 (a)가 된다.

이 다음에, 도 1(b) 및 도 3(b)에 도시된 바와 같이, NiFe로 이루어지는 도금 베이스층(13)을 형성하여 기록 갭층(8) 및 제4 비자성 절연층(10)을 덮는 동시에, 제4 비자성 절연층(10)의 구멍(12)을 폐쇄한다.

계속해서, 도 1(b) 및 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 도금 베이스층(13)상에 포토레지스트(14)를 도포하고, 이것을 노광, 현상하여 상부 자극 형성 영역을 개구하는 창(14a)을 포토레지스트(14)에 형성한다.

그 후에, 도 1(c) 및 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 전해 도금법에 의해 포토레지스트(14)의 창(14a)내에 NiFe로 이루어지는 상부 자극층(15)을 수 μm의 두께로 형성한다. 그 창(14a)내에 형성된 상부 자극층(15)은 도 5(a)에 도시된 바와 같이 자기 기록 매체에 대향하는 영역과 그 부근에서는 가는 자극단(pole tip)(15a)이 존재하는 동시에 구멍(12)을 통해서 하부 자극(7)에 접속하는 형상으로 되어 있다. 또, 자기 시일드층(3,7)이나 상부 자극층(15)의 막두께는 2∼4㎛ 정도이고, 또한, 그들을 구성하는 재료는 상기와 같은 NiFe 합금 이외에, CoNiFe, 등의 Co계 합금 등을 이용하여도 좋다. 또한, 도금법이 아니라 스퍼터링 등으로 막을 형성하는 것이면, FeN, FeNZr 등의 Fe계 합금 또는 CoZr 등의 Co계 합금 등을 이용하여도 좋다.

또, 상부 자극(15)이 도금법이 아니라, 스퍼터링법 등으로 막이 형성되는 경우에는 도금 베이스층은 불필요하며, 이 경우에는 상부 자극(15)을 포토리소그래피에 의해 패터닝하는 공정이 필요하게 된다.

다음에, 포토레지스트(14)를 용제에 의해 제거한 후에, 도 2(a) 및 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)를 분할하지 않고서 상부 자극(15)내의 기록 갭층(8)에 접하고 있는 자극단(15a)의 양측부와 하부 자극(7)의 상층부를 집속 이온 빔(FIB)의 조사에 의해 트리밍한다.

이 트리밍에 의해서, 상부 자극(15)의 자극단(15a)의 폭을 원하는 크기로 조정하는 동시에, 자극단(15a)의 양측에 있는 하부 자극(7)의 상층부에 오목부(7a)를 형성한다.

그 집속 이온 빔의 조사는 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 집속 이온 빔 FIB를 자극단(15a)의 돌출 방향으로 왕복 주사하면서, 자극단(15a)의 외측으로부터 자극단(15a)의 측면을 향해 이동시켜서 행해진다. 또, 집속 이온 빔 FIB의 주사는 왕복 뿐만 아니라 도 5(c) 및 도 5(d)에 도시된 바와 같이 한쪽 방향이어도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이, 집속 이온 빔 FIB를 자극단(15a)의 외측 쪽에서 이동시키도록 한 이유는 집속 이온 빔 FIB의 조사에 의해 비산하는 자극 재료 등이 자극단(15a)의 측면에 부착하여 자극단(15a) 폭의 정밀도가 저하되는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 자극단(15a)의 측면으로부터 외측을 향해 집속 이온 빔 FIB를 이동시키면, 비산한 자극 재료가 자극단(15a)의 측면에 부착되어 버리고, 자극단(15a)의 폭을 실질적으로 증가시키게 된다.

그와 같은 자극단(15a)의 폭의 조정을 끝낸 후에, 도 2(b) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 상부 자극층(15a) 이외의 영역에 노출되어 있는 도금 베이스층(13)을 이온 밀링에 의해서 제거한다. 이 경우, 도금 베이스층(13)의 두께만큼 상부 자극층(15)이 얇아지지만, 도금 베이스층(13)을 상부 자극(15)과 같은 재료로 형성하고 있으므로, 상부 자극층(15)은 실질적으로 막형성 당초의 상부 자극층(15)의 두께가 된다.

이 다음에, 변환기(5)나 코일(11)에 접속되는 전극 패드(도시하지 않음) 등을 형성하고, 도 2(c) 및 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 전체에 Al₂O₃로 이루어지 보호층(16)을 형성하면, 자극단(15a)의 양측에 존재하는 하부 자극층(상측의 자기 시일드층)(7)의 오목부(7a)는 그 보호층(16)에 의해서 완전히 매립된다.

또, FIB에 의한 트리밍 처리를 행하는 타이밍으로는 상부 자극 막 형성 후부터 보호층(16) 막형성 전의 어떤 공정이라도 상관없다. 예컨대, 상부 자극(15)을 형성하고, 도금 베이스층(13)을 제거한 후에, 또, 전극 패드용 도금 베이스층(도시하지 않음)을 상부 자극층 위와 그 주변에 형성하며, 전극 패드를 전해 도금에 의해서 형성한 후에, 자극단(15a)에 FIB를 조사한다.

지금까지의 공정은 웨이퍼(1)를 분할하기 전에 행하기 때문에, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 유도형 자기 헤드(17)는 웨이퍼(1)상에 종횡으로 복수개 형성된 상태로 되어 있다. 그래서, 그 후에, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)를 복수의 막대 형상체(1a)로 분할한 후에, 다시 막대 형상체(1a)에 레일면(1b,1c)을 형성한 다음, 막대 형상체(1a)를 분할하여 슬라이더(18)의 형상으로 한다.

또, 유도형 자기 헤드(17)와 변환기(5)의 배치 관계를 나타내는 사시도는 도 7과 같다. 도 7에 있어서, 부호(15b)는 자극단(15a)의 FIB 트리밍 부분을 나타내고, 19은 자기 기록 매체를 나타내고 있다.

그런데, 오목부(7a) 형성전의 상태에 있어서, 하부 자극(7)의 상면이 평탄한 경우에 수속 이온 빔 조사에 의해 하부 자극(7)의 오목부(7a)는 도 2(a)에 도시된 바와 같이 자극단(15a)의 측면 바로 밑에서 가장 깊고, 자극단(15a)으로부터 측방으로 떨어질수록 얕아지도록 형성된다. 물론, 오목부(7a)의 오목한 형상은 FIB의 조사 방법으로 변화하기 때문에, 본 형상에 한정되는 것은 아니다.

도 8에 다른 예를 도시한다. 본 예에서는 상부 자극(15)의 자극단(15a)의 트랙폭 방향이 자기 기록 매체 대향면[ABS(air bearing surface)면이라고도 한다]으로부터 멀어짐에 따라서 단계형으로 넓게 형성되어 있다. 이것은 FIB 조사 위치를 조금씩 비켜 놓으면서 가공함으로써 용이하게 형성할 수 있다. 이것에 의하면, ABS면보다 안쪽 부분에서 불필요한 자극 포화의 발생을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

도 9(a), 도 9(b)에 다른 실시 형태를 나타낸다. 본 실시 형태에서는 우선, 하부 자극(7) 중 상부 자극(15)의 자극단(15a)으로부터 예컨대 0.2∼1㎛ 정도로 조금 벗어난 측방의 위치에 FIB 조사를 행하여 얕은 오목부(7d)를 형성한 후에, 상부 자극(15)의 자극단(15a) 측부와 하부 자극(7)에 FIB 조사하여 그것들을 트리밍하는 예이다. 본 예에서는, 하부 자극(7)의 오목부(7a) 저면의 경사가 완만해지기 때문에, 웨이퍼 공정의 최종 단계인 알루미나 등의 보호층(16)을 형성할 때의 단계 커버리지가 더욱 양호해진다.

도 10(a), 도 10(b)에 다른 실시 형태를 나타낸다. 본 예에서는 도금으로 형성한 82NiFe막(포화 자속 밀도 1 테슬라, 비저항 18μΩcm)으로 이루어지는 하부 자극(7)상에, 도금으로 형성한 50NiFe(포화 자속 밀도 1.5 테슬라, 비저항 40μΩcm)로 이루어지는 고포화 자속 밀도 패턴(20)을 자극단(15a)의 바로 밑과 그 주변(예컨대 자극단(5a)보다 한쪽에 0.2∼1.0㎛ 정도의 범위)에 형성한 후에, FIB 조사에 의해 자극단(15a)과 그 아래의 하부 자극(7) 볼록부의 폭을 거의 같게 가공한 것이다. 본 예에 따르면, 알루미나 등의 보호층(16)을 형성할 때의 단계 커버리지가 양호해진다는 효과와 함께, 하부 자극(7)의 표면에 고포화 자속 밀도 재료를 이용함으로써 자극 포화가 적고, 또한 고전기 저항 재료를 이용함으로써 고주파에서의 와전류의 발생이 적은 자기 헤드를 얻을 수 있다. 또, 이 때, 상부 자극(15)의 적어도 일부도 아울러 고포화, 고비저항 재료를 이용한 쪽이 좋은 것은 말할 필요도 없다. 또한, 하부 자극(7)의 볼록부(7b)를 구성하는 고포화 밀도 패턴 또는 고전기 저항 패턴을 자극단(15a)보다 한쪽에 0.2∼1.0㎛ 정도 넓게 함으로써, 트리밍 시간 단축 효과도 얻을 수 있다. 이 트리밍 단축 시간만을 고려하면, 고포화 자속 밀도 패턴(20) 대신에 하부 자극의 다른 부분과 동일 재료로 이루어지는 패턴을 이용하여도 상관없다.

상기한 유도형 자기 헤드(17)는 기록 전용 뿐만 아니라, 기록 및 재생을 행 하는 것이어도 좋다.

또, 하부 자극(7)의 오목부의 단면을 반원 형상으로 하면, 하부 자극의 볼록부 단면이 실질적으로 바닥이 넓은 사다리꼴 형상이 되므로, 기록 자계의 분포가 커지게 되고, 자기 정보의 기록에 있어서 바람직하지 못하다.

또한, FIB를 조사하는 경우에, 상부 자극을 레지스트 마스크로 덮는 것도 생각할 수 있지만, 위치 맞춤 정밀도면에서는 마스크를 이용하지 않은 상기 실시 형태에 비교하면 같거나 그것보다도 낮기 때문에, 레지스트 마스크 패턴을 형성하는 공정이 증가하는 만큼 자기 헤드 제조에 있어서 바람직하지 못하다.

그런데, 상기 FIB 조사 장치에서의 작업 시간을 단축하기 위해서, 도 1의 (c)에 나타내는 상태로부터 다음과 같은 공정을 채용하여도 좋다.

우선, 도 ll(a)에 도시된 바와 같이, 상부 자극(15)에 덮여 있지 않은 영역의 도금 베이스층(13)을 이온 밀링에 의해 선택적으로 제거한다. 이 경우, 상부 자극(15)도 에칭되어 조금 얇아진다.

또, 상부 자극(15)이 스퍼터링에 의해서 형성되는 경우는 도금 베이스층(13)을 제거할 필요가 없다.

다음에, 도 11(b)에 도시된 바와 같이, 상부 자극(15)에 덮여 있지 않은 영역의 기록 갭층(8)을 선택적으로 제거한다. 여기서, 기록 갭층(8)이 Al₂O₃로 구성되어 있는 경우에는 기록 갭층(8)의 제거에는 이온 밀링법을 채용한다. 또한, 기록 갭층(8)이 SiO₂로 구성되어 있는 경우에는 플루오르화수소산 용액을 이용하는 습식 에칭 또는 플루오르 화합물 가스를 사용하는 반응성 이온 에칭법을 채용하고, 이것에 의해 기록 갭층(8)을 선택적으로 제거한다. 그들 반응액과 반응 가스에 의해서는 하부 자극층(7)은 에칭되지 않는다.

그들 층의 제거 처리의 후에는 도금 베이스층(13)과 기록 갭층(18)은 자극단(15a)과 하부 자극(7) 사이에만 존재하게 된다.

그 후에, 도 11(c)에 도시된 바와 같이, 자극단(15a) 측부와 하부 자극(7)에 FIB를 조사함으로써 자극단(15a) 측부의 폭을 좁게 하는 동시에 자극단(15a)의 양측 아래의 하부 자극(7)에 오목부(7a)를 형성한다. 그 후에, 보호층에 의해서 상부 자극(15)과 하부 자극(7)을 덮는다.

이상과 같은 도 11(a)∼도 11(c)에 나타낸 공정에 따르면, 도금 베이스층(13)과 기록 갭층(8)을 FIB 조사에 의해 제거하는 시간이 생략되기 때문에 FIB 조사 장치에서의 웨이퍼 1 장당 작업 시간이 단축되며, 나아가서는 FIB 조사 장치의 처리 매수를 증가시킬 수 있다.

또한, 도금 베이스층(13)을 이온 밀링으로 제거한 후에 FIB 조사에 의해 하부 자극(7)에 오목부(7a)를 형성하는 공정, 즉 도 2(a)와 도 2(b)에 도시된 경우와 반대의 공정을 채용하고 있기 때문에, 오목부(7a)의 깊이가 도금 베이스층(13)의 이온 밀링에 의해서 증가하는 경우는 없어진다.

또, 상부 자극(15)을 도금법이 아닌 스퍼터링법 등으로 형성했을 경우에는, 도금 베이스층(13)이 존재하지 않기 때문에, 상부 자극(15)을 정형한 후에 기록 갭층(8)을 제거하게 된다.

상기 자기 헤드를 구비한 자기 디스크 장치의 평면은 도 12와 같이 된다.

그 자기 디스크 장치(40)의 하우징 내에서는 아암(41)의 선단에 상술한 구조의 자기 헤드(42)가 장착되고, 그 아암(41)은 그 선단이 자기 디스크(43)상에서 이동하는 상태로 장착되어 있다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 웨이퍼에 상부 자극이 형성된 상태에서 집속 이온 빔을 막두께 방향으로 조사함으로써 상부 자극의 자극단 양측부를 트리밍하는 동시에, 그 바로 밑의 하부 자극의 상층에 오목부를 형성하도록 하여 그 오목부내에 비자성 보호층을 충전하도록 하고 있기 때문에, 웨이퍼를 분할하여 자극단의 선단을 노출한 상태에서는 자극단의 선단과 그 주위, 즉, 자기 기록 매체 대향면에서는 오목부가 존재하지 않으며, 그 자기 기록 매체 대향면에 먼지등이 부착되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 웨이퍼의 상태로 상부 자극 및 하부 자극을 트리밍하도록 하고 있기 때문에, 하부 자극, 상부 자극 또는 상부 자극 도금용 도전막을 접지함으로써, 그들 밑에 존재하는 자기 저항 효과 소자의 정전 파괴를 방지할 수 있다.

더욱이, 집속 이온 빔을 외측으로부터 자극단의 측부로 이동시키도록 하였기 때문에, 집속 이온 빔 조사에 의해서 비산한 자성 재료가 자극단의 측부에 부착하기 어렵기 때문에, 자극단 폭의 정밀도가 저하되는 일이 없다.

또한, 상부 자극의 자극단의 바로 아래에 있는 하부 자극의 표면에, 다른 영역보다도 고포화 밀도 또는 고저항 층을 형성하면, 하부 자극이 포화하여 신호의 변화를 저해하거나, 와전류에 의한 주파수 특성 열화를 방지할 수 있다.

집속 이온 빔의 조사에 의해 형성되는 하부 자극의 오목부를 평탄하게 하기 위해서, 하부 자극의 상면 중에 상부 자극에 대향하는 영역과 그 주변에 돌기를 형성해 두면, 자극단에 가장 가까운 부분에서 오목부가 가장 깊어지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 미리, 상부 자극의 자극단으로부터 떨어진 하부 자극에 오목부를 형성해 두면, 그 오목부의 중앙의 깊이를 증가시킬 수 있고, 자극단에 가장 가까운 부분에서 오목부가 가장 깊어지는 것을 방지할 수 있다.

Claims

웨이퍼상에 하부 자극을 형성하는 단계와,

상기 하부 자극상에 비자성 기록 갭 층을 형성하는 단계와,

상기 비자성 기록 갭 층상에 비자성 절연층에 끼워지는 코일을 형성하는 단계와,

상기 비자성 절연층 상에 선단이 가늘고 또한 상기 비자성 갭 층상에 자극단을 갖는 상부 자극을 형성하는 단계와,

상기 자극단의 측부 및 그 바로 밑의 상기 비자성 기록 갭 층과 상기 하부 자극에 막두께 방향으로 집속 이온 빔을 조사함으로써, 상기 자극단의 폭을 좁게 하는 동시에, 상기 자극단의 측면 바로 밑에서 외측으로 연장하는 영역의 상기 하부 자극에 오목부를 형성하여 상기 오목부에 끼워진 상기 하부 자극의 폭을 상기 자극단의 폭에 맞추는 단계와,

상기 오목부에 충전하는 동시에, 상기 상부 자극 및 상기 하부 자극을 덮는 비자성 절연재로 이루어진 보호 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 집속 이온 빔은 상기 자극단의 선단으로부터 안쪽으로 왕복 주사 또는 한쪽 방향 반복 주사하면서 상기 자극단의 외부로부터 측부를 향해 이동되는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 집속 이온 빔에 의해서 상기 자극단의 측부 및 상기 하부 자극을 트리밍하기 전에, 상기 자극단의 측면보다도 외측 영역에 있는 상기 하부 자극의 일부에 집속 이온 빔을 조사함으로써 미리 오목부의 일부를 형성해 두는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 하부 자극 중에 상기 자극단과 대향하는 부분과 그 주변에는 상기 자극단보다도 폭이 넓은 볼록부가 형성되고, 상기 볼록부의 양측부는 상기 집속 이온 빔의 조사에 의해서 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 볼록부는 상기 하부 자극의 다른 부분보다도 포화 자속 밀도 또는 전기 저항이 큰 것을 특징으로 하는 자기 헤드 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 하부 자극을 형성하기 전에, 상기 웨이퍼상에는 하부 자기 시일드층 및 제1 비자성 절연층을 통해 독출 전용의 자기 헤드가 형성되고, 상기 하부 자극은 상기 독출 전용의 자기 헤드상에 제2 비자성 절연층을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 오목부의 저면은 상기 자극단 측면의 외측으로부터 측면을 향해 깊어지도록 경사하여 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 상부 자극 형성 단계는 상기 비자성 절연층과 상기 비자성 갭층상에 도전성의 도금 베이스층을 형성하는 단계와,

창을 갖는 레지스트 패턴을 상기 도금 베이스층상에 형성하는 단계와,

상기 도금 베이스층을 전극에 사용하여 상기 창으로부터 노출된 상기 도금 베이스층상에 전해 도금에 의해 자성재를 성장시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 상부 자극에 덮여지지 않는 영역의 상기 비자성 갭층은 상기 집속 이온 빔을 조사하기 전에 제거되는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 제조 방법.
제1항 또는 제9항에 있어서, 상기 상부 자극에 덮여지지 않는 영역의 상기 도금 베이스층과 상기 상부 자극 및 주변을 덮는 도전막은 상기 집속 이온 빔을 조사한 후에 제거되는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 제조 방법.