WO2005112008A1

WO2005112008A1 - 薄膜磁気ヘッド用基板およびその製造方法

Info

Publication number: WO2005112008A1
Application number: PCT/JP2005/008792
Authority: WO
Inventors: Taisuke Hirooka; Hironobu Tsubota
Original assignee: Neomax Co., Ltd.
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2005-11-24
Also published as: US8159783B2; GB2420002B; US20060187588A1; JP4389932B2; JPWO2005112008A1; GB0601106D0; GB2420002A

Description

明細書

薄膜磁気ヘッド用基板およびその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、ハードディスクドライブ装置の薄膜磁気ヘッドスライダーに用いられる薄膜磁気ヘッド用基板およびその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 近年、通信 '情報技術分野の発展に伴って、コンピュータで扱える情報量が飛躍的に増大してきている。特に、従来ではアナログ信号としてのみ扱うことが可能であった音声や音楽、画像などの情報もデジタル信号に変換してパーソナルコンピュータで処理できるようになってきて!/、る。このような音楽や画像などのマルチメディアデータは、多くの情報を含むため、パーソナルコンピュータなどに用いられる情報記録装置の容量を大きくすることが求められて、る。

[0003] ハードディスクドライブ装置は、パーソナルコンピュータなどに従来より用いられている典型的な情報記録装置である。上述した要求に応えるため、ハードディスクドライブの容量をより大きくし、装置を小型化することが求められている。また、画像を直接ノ、ードディスクドライブに記録するハードディスクレコーダや音楽をノヽードディスクドライブに記録するオーディオプレーヤも普及してきている。こうした機器においても、容量を大きくし、携帯性を高めるためによりハードディスクドライブを小型化することが求められている。

[0004] 図 7は従来のハードディスクドライブ装置の薄膜磁気ヘッドスライダー部分の断面を模式的に示している。図に示すように、ジンバル 10により保持された基板 12の側面にはアンダーコート膜 13が形成されている。アンダーコート膜 13上には、再生ヘッドである読み出し素子 16が設けられ、さらに読み出し素子 16に隣接して記録ヘッドである書き込み素子 14が設けられている。通常、ジンバル 10によって保持される基板 1 2、書き込み素子 14および読み出し素子 16を含むユニットをヘッドスライダー、あるいは単にスライダーと呼ぶ。

[0005] 書き込み素子 14は、磁性材料から形成されている。リングの内部にコイル 15が卷かれており、記録信号をコイル 15に与えることによって書き込み素子 14に磁界が発生し、磁気記録媒体 17にデータを書き込む。

[0006] 一方、再生ヘッドである読み出し素子 16は、磁場の変化を電気抵抗の変化に変換する磁気抵抗効果素子 (MR、あるいは GMR)であり、磁気記録媒体 17に記録されている磁気の変化を読み取って、電気信号に変換する。

[0007] 書き込み素子 14および読み出し素子 16を保持する基板 12は、従来より Al O T

2 3 iC系のセラミックス焼結体力ゝら形成されている。これは、熱特性、機械特性、および加ェ性の点で、 Al O— TiC (以下 AlTiCと略す）がバランス良く優れているためである

2 3

。しかし、 AlTiCは、電気的に良導体であるため、読み出し '書き込み素子 14'や書き込み素子 14をそのような導体に接するように配置すると、読み出し素子 16や書き込み素子 14が短絡されてしまい、正しく動作しない。また、 AlTiC力もなる基板は、表面の平滑性があまりよくな力つた。このため、読み出し素子 16や書き込み素子 14と基板 12との間の絶縁を高め、基板 12の表面を滑らかなものにするために、 Al O力

2 3 ら形成されるアンダーコート膜 13が基板 12の側面上に設けられている。 Al Oは、絶

2 3 縁特性に優れ、また、表面の平滑性に優れるからである。

[0008] し力し、このような従来のスライダーには種々の解決すべき問題がある。

[0009] まず、ハードディスクドライブ装置の小型化が求められるにつれ、スライダーのサイズもより小さくする必要がある。このためには、図 7 (b)に示すように、書き込み素子 14 のコイル 15が占める面積を小さくしなければならない。具体的には、コイル 15の内径を小さくし、また、巻き線もできるだけ重ならないようにしなければならない。しかし、このようにコイルの面積を小さくすると、端子 18を介してコイル 15に電流が流れたとき、単位面積あたりに発生する熱量が大きくなつてしまう。

[0010] ところが、従来からアンダーコート膜 13に用いられていた Al Oは AlTiCと比較して

2 3

熱伝導性があまりよくない。このため、コイル 15に電流を流すことにより発生した熱が、 Al Oカゝらなるアンダーコート膜 13に遮られて、基板 12へ十分拡散されず、読み出

2 3

し素子 16や書き込み素子 14に蓄積されてしまう。その結果、読み出し素子 16や書き込み素子 14が熱による膨張を起こし、読み出しや書き込みエラーを発生する恐れがある。 [0011] この問題を解決するために、アンダーコート膜 13の厚みを小さくし、基板 12へ熱を逃がしやすくすることが考えられる。しかし、この場合、耐電圧の低下が新たな問題として生じる。

[0012] Al Oカゝらなるアンダーコート膜上に形成される MR素子の特性を安定させるため

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には、アンダーコート膜が平滑な表面を有することが要求される。そのため、従来、 A1 O膜をセラミックス基板上に堆積した後、 CMP研磨などによる加工を行ない、 Al O

2 3 2 3 力もなるアンダーコート膜の表面を平滑ィ匕する処理が行われる。通常、密着性を向上させるために、 Al O膜を AlTiC基板上に堆積する前に逆スパッタを行ったり、あるい

2 3

は、堆積中にノィァスを印加したスパッタ（バイアススパッタ）が行われる。逆スパッタやバイアススパッタを行うと、被成膜面がエッチングされる。

[0013] AlTiC基板は異種材料 (Al Oと TiC)の複合焼結体であり、 Al Oと TiCとの間で

2 3 2 3

エッチングレートが異なる。このため、 AlTiC基板の表面における結晶段差は、逆スノッタゃバイアススノッタでさらに大きくなる。成膜直後における AI Oアンダーコート

2 3

膜の表面粗さ Raは l〜5nm程度である力アンダーコート膜が薄くなる（例えば 0. 4 μ m以下）ほど、平滑ィ匕のための加工が非常に困難になるという問題がある。

[0014] この問題を解決するために、特許文献 1は基板 12の上に従来のアンダーコート膜 1

3を形成し、さらにその上に ECR^パッタ法により形成した 100〜55000nmのァモルフアスアルミナカなる膜を形成することを開示している。特許文献 1によれば、 EC

Rスパッタ法によるアモルファスアルミナ膜は緻密であるため、この構造によって優れた耐電圧性が得られると開示して、る。

[0015] し力しながら、このような構造を得るためには、 ECR^パッタ装置を用いる必要があり、従来のアンダーコート膜 13を形成していた装置とは異なる装置を使用する必要がある。このため、基板を作製するコストが著しく上昇してしまうという問題があった。特許文献 1 :特開平 11 283221号公報

特許文献 2 :特許第 1899891号明細書

特許文献 3 :米国特許第 4769127号明細書

特許文献 4:特許第 1659501号明細書

特許文献 5：米国特許第 4814915号明細書特許文献 6：特開 2000— 260999号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0016] 本願発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、小型で高記録密度のハードディスクドライブ装置において、上記問題の発生を防ぎ、装置の信頼性の高めるために好適に用いられる薄膜磁気ヘッド用の基板およびその製造方法を提供する。

課題を解決するための手段

[0017] 本発明の薄膜磁気ヘッド用基板は、主面を有するセラミックス基板と、前記セラミツタス基板の主面を覆うアルミニウム酸ィ匕物力もなるアンダーコート膜とを備え、前記ァンダーコート膜上に電気 z磁気トランスデューサ素子が形成される薄膜磁気ヘッド用基板であって、前記セラミックス基板の主面およびアンダーコート膜の間に形成された中間層を更に備えており、前記中間層は、前記アルミニウム酸ィヒ物以外の物質から形成され、し力も、前記セラミックス基板の主面の一部を前記アンダーコート膜と接虫させるようにパターユングされて!/、る。

[0018] 好ましい実施形態において、前記中間層は、前記電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成されな、領域に開口部を有して、る。

[0019] 好ましい実施形態において、前記アンダーコート膜上に形成される前記電気 Z磁気トランスデューサ素子は、下部磁気シールド膜と、前記下部磁気シールド膜上に形成された磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素子を覆うように前記下部磁気シールド膜上に形成された上部シールド膜とを有する電気 Z磁気トランスデューサ素子であり、前記中間層は、前記磁気抵抗素子を前記セラミックス基板の主面に投影した領域の全体を覆うようにパターユングされて、る。

[0020] 好ましい実施形態において、前記中間層は、前記下部磁気シールド膜を前記セラミックス基板の主面に投影した領域の全体を覆うようにパター-ングされてヽる。

[0021] 好ましい実施形態において、前記中間層の一部は、位置合わせのためのァライメントマークを構成している。

[0022] 好ましい実施形態において、前記中間層の一部は、識別情報を示すパターンを構成している。

[0023] 好ま、実施形態にぉ、て、前記識別情報は前記セラミックス基板に固有の情報を含んでいる。

[0024] 好まヽ実施形態にお!ヽて、前記識別情報を示すパターンは、前記セラミックス基板の主面の複数の領域に記録されており、前記領域毎に異なる情報が割り当てられている。

[0025] 好ましい実施形態において、前記複数の領域の各々は、前記基板の分割後に、異なる薄膜磁気ヘッドを構成するように配列されて、る。

[0026] 好ましい実施形態において、前記中間層の厚さは lnmから 1 μ mの範囲の値である。

[0027] 好ましい実施形態において、前記中間層は金属膜または Si膜からなる。

[0028] 好ましい実施形態において、前記中間層は Cu、 Cuを含む合金、 Cr、 Crを含む合金、または Siの膜である。

[0029] 好ましい実施形態において、前記アンダーコート膜の厚さは lOnmから 1. O/z mの範囲の値である。

[0030] 好まし!/、実施形態にぉ、て、前記セラミックス基板は、 24〜75mol%の α— Al Ο

2 3 と、 2mol%以下の添加剤とを含むアルミナ系セラミックス材料力もなる。

[0031] 好ましい実施形態において、前記セラミックス基板は、さらに金属の炭化物または金属の炭酸窒化物を含む。

[0032] 薄膜磁気ヘッドスライダーは、上記!/ヽずれかの薄膜磁気ヘッド用基板と、前記薄膜磁気ヘッド用基板のアンダーコート膜上に形成された電気 Z磁気トランスデューサ素子とを備えている。

[0033] 本発明のハードディスクドライブ装置は、上記の薄膜磁気ヘッドスライダーを備えている。

[0034] 本発明による薄膜磁気ヘッド用基板の製造方法は、主面を有するセラミックス基板と、前記セラミックス基板の主面を覆うアンダーコート膜とを備え、前記アンダーコート膜上に電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成される薄膜磁気ヘッド用基板を製造する方法であって、前記セラミックス基板上に、アルミニウム酸ィ匕物以外の物質力もなるパターニングされた中間層を形成する工程と、前記セラミックス基板上に、前記バタ一二ングされた中間層を覆うようにアルミニウム酸ィ匕物からなるアンダーコート膜を形成する工程とを包含する。

[0035] 好ましい実施形態において、前記パターニングされた中間層を形成する工程は、前記セラミックス基板上に、前記アルミニウム酸ィ匕物以外の物質力なる膜を堆積する工程と、前記膜の上にパターニングされたレジストマスクを形成する工程と、前記レジストマスクによって覆われていない領域力前記膜をエッチングすることにより、前記パターニングされた中間層を形成する工程と、前記レジストマスクを除去する工程とを含む。

[0036] 好ましい実施形態において、前記パターニングされた中間層を形成する工程は、前記セラミックス基板上に、パターニングされたレジストマスクを形成する工程と、前記レジストマスク上に前記アルミニウム酸ィ匕物以外の物質カゝらなる膜を堆積する工程と、前記レジストマスクを除去するリフトオフにより、前記膜の一部から前記パターユングされた中間層を形成する工程とを含む。

[0037] 好ま、実施形態にぉ、て、前記セラミックス基板上に前記パターニングされた中間層を形成する工程は、前記電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成されなヽ領域に開口部を有するように前記中間層をパターニングする。

[0038] 本発明による薄膜磁気ヘッドスライダーの製造方法は、上記ヽずれかの薄膜磁気ヘッド用基板を用意する工程と、前記アンダーコート膜上に電気 Z磁気トランスデューサ素子を形成する工程とを包含する。

発明の効果

[0039] 本発明では、パターニングされた中間層の働きにより、アルミニウム酸ィ匕物からなるアンダーコート膜の電気的耐電圧特性が向上するため、信頼性に優れた薄膜磁気ヘッド用の基板が提供される。

図面の簡単な説明

[0040] [図 1]本発明による薄膜磁気ヘッド用基板の構造を示す断面図である

[図 2]耐電圧を測定するための装置の構成を示す模式図である。

[図 3]中間層の厚さに対する耐電圧の関係を示すグラフである。 [図 4]アンダーコート膜の厚さに対する耐電圧の関係を示すグラフである。

[図 5]バイアス電界とリーク電流との関係を示すグラフである。

[図 6]本発明の薄膜磁気ヘッドスライダーの主要部を示す斜視図である。

[図 7] (a)は従来の薄膜磁気ヘッドスライダーの構造を模式的に示す断面図であり、 ( b)は書き込み素子の形状を模式的に示す平面図である。

[図 8] (a)は、本実施例における電気 Z磁気トランスデューサ素子と、パター-ングされた中間層 2との配置関係を示すレイアウト図であり、（b)は、その B— B'線断面図である。

[図 9]本発明の実施例 2に関する図面であり、ウェハ状基板の主面の一部を拡大して示す模式図である。

[図 10]表面粗度の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

[0041] 1、 12 セラミックス基板

2 中間層

3、 13 アンダーコート膜

14 書き込み素子

16 読み出し素子

85 下部の磁気シールド膜

87 GMR素子

88 上部の磁気シールド膜

発明を実施するための最良の形態

[0042] 従来の薄膜磁気ヘッド用基板を詳細に検討した結果、本願発明者はアルミニウム酸ィ匕物からなるアンダーコート膜を薄くしてゆくと、その厚さから予想される電気的絶縁特性よりもアンダーコート膜が実際に備える電気的絶縁特性は悪くなつているということを見出した。

[0043] また、アルミニウム酸ィ匕物力なるアンダーコート膜を薄くしても、導電性または半導電性を有する膜からなる中間層をアンダーコート膜層と基板との間に挿入することにより、アンダーコート膜の絶縁耐圧が向上することを見出し、本発明を想到するに至つた。なお、薄くしたアンダーコート膜の絶縁性を補うために、他の絶縁膜をアンダーコート膜と基板との間に挿入した場合は、それらの膜が有する全体としての絶縁性が向上することは理解できる。しカゝしながら、本発明のように、絶縁性を有しない材料からなる中間層をアンダーコート膜の下に形成しておくことにより、薄いアンダーコート膜の電気的絶縁特性が向上するメカニズムはわ力てヽなヽ。

[0044] AlTiCなどからなるセラミックス基板と、アルミニウム酸化物からなるアンダーコート膜との間に非絶縁性の中間層を設けることにより、アンダーコート膜を堆積する前の基板表面が中間層の存在によって平坦な導電性表面として機能することになる。その上に堆積したアルミニウム酸ィ匕物からなるアンダーコート膜の表面粗度 Raは、 0. 3 〜lnm程度の小さな値を示すため、成膜後の平滑ィ匕処理が不要または非常に容易になる。

[0045] 以下、本発明の薄膜磁気ヘッド用基板の一例を説明する。図 1に示すように、本実施形態による薄膜磁気ヘッド用基板は、セラミックス基板 1と、アンダーコート膜 3と、セラミツス基板 1およびアンダーコート膜 3に挟まれた中間層 2とを備える。

[0046] セラミックス基板 1を構成するセラミックスは、静電破壊を防ぐために、静電気が蓄積しないような範囲の体積抵抗率を備えていることが好ましい。具体的には、体積抵抗率は、 1 X 10⁹ Ω 'cm以下であることが好ましい。この値は、半導通材料と呼ばれる材料の体積抵抗率の上限値でもある。一方、静電気が蓄積しにくいという観点では、セラミックスの体積抵抗率は、低いほど好ましい。しかし、あまり体積抵抗率が低いと、セラミックスが金属結合性を帯びてきて、切断抵抗性が高くなり、トライボロジー特性が悪くなる。したがって、体積抵抗率は、 1 X 10— ⁵ Ω 'cm以上であることが好ましい。以上の理由力もセラミックス基板の体積抵抗率は、 1 X 10— ⁵〜1 X 10⁹ Ω 'cmの範囲にあることが好ましい。

[0047] セラミックス基板 1は、また、熱伝導性の高!ヽ材料カゝら構成されることが好まヽ。読み取り素子や書き込み素子において発生した熱を蓄積させないで、アンダーコート膜 3および中間層 2を介してセラミックス基板 1内へ効率よく拡散させるためには、熱伝導率が 5WZmK以上であることが好ましぐ 15WZmK以上であることがより好ましい。 [0048] 上述した特性を備えたセラミックスである限り、セラミックス基板 1の材料として種々の組成のセラミックスを用いることができ、特に導電性あるいは絶縁性の異なる 2元系以上の複合セラミックス力もなる基板を用いることによって本発明の顕著な効果が得られる。たとえば、セラミックス基板 1は、 24〜75mol%の α— Al Οを含み、残部は

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、金属の炭化物もしくは炭酸窒化物および 2mol%以下の焼結助剤から構成されていてもよい。上述の組成を有する基板材料は、開口欠陥が非常に少なぐ高精度の面粗さに仕上げることが可能であるため、薄膜磁気ヘッドスライダーに用いる基板として適している。特に、上記組成比の Al Oと 24

2 3 〜75mol%の TiCと 2mol%以下の焼結助剤とを含むセラミックスカゝらなる基板は薄膜磁気ヘッドスライダーに好適に用いられる。

[0049] 本発明に用いることのできるセラミックス基板としては、上記のほか、特許文献 2や特許文献 3に開示されている SiC— Al O系セラミックス材料を用いた基板、特許文

2 3

献 4や特許文献 5に開示された ZrO— Al O系セラミックス材料を用いた基板、導電

2 2 3

性セラミックス材料として有名な ZrO - SiC系セラミックス材料を用いた基板などを用

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いることもできる。ただし、炭化珪素に代表されるような難加工性材料であって、トライボロジ一特性の悪、材料は、セラミックス基板 1には向ヽて、な、。

[0050] 中間層 2は、上述したように、アンダーコート膜 3を形成する基板の表面を均一にし、かつ、アンダーコート膜 3の一部がセラミックス基板 1と反応して導電性の化合物に変化しないようにするためにセラミックス基板 1上に形成される。したがって、中間層 2 は、セラミックス基板 1の表面の状態を均一にすることができるよう、均一な組成を有し、セラミックス基板 1の表面全体を覆うことができることが好ましい。また、中間層 2は熱伝導性および密着性に優れる物質で形成されてヽることが好ま、。

[0051] 具体的には、セラミックス基板 1の表面粗さおよび中間層を形成する条件を適切に選択すれば、厚さ lnm以上の中間層によって、セラミックス基板 1の表面全体を均一に覆うことが可能である。また、中間層 2の厚さが 3nm以上であれば、より確実にセラミックス基板 1の表面全体を均一に覆うことが可能である。しかし、中間層 2が lnmより薄くなると、セラミックス基板 1の表面全体を覆うことが難しぐセラミックス基板 1の表面が露出する可能性が高くなる。 [0052] 一方、アンダーコート膜 3を形成する基板の表面を均一にすることができる限り、中間層 2が厚くなつても本発明の効果は得られる。しかし、中間層 2の厚さが lOOnmを超えると、中間層 2の形成に時間がかかり、薄膜磁気ヘッド用基板の生産性が低下する。また、中間層 2の厚さが: L mを越えると、スライダーを構成した場合に、 ABS 面において露出する中間層 2の断面積が増え、セラミックス基板 1やアンダーコート膜 3と中間層 2との間の熱膨張率差や硬度差により、 ABS面において大きな段差が生じやすくなる。これらのこと力、中間層 2は lnm以上、 1 m以下の厚さを有していることが好ましぐ 3nm以上、 lOOnm以下の厚さを有していることがより好ましい。

[0053] このような特徴を備えた中間層 2として、金属膜またはシリコン膜からなる非絶縁層を用いることが好ましい。特に密着性'熱伝導性に優れるため、 Cu、 Cr、 Si、または、 Cuを含む合金もしくは Crを含む合金から中間層 2を形成することが好ましい。このほかの金属としては、 Ni、 Au、 Ag、 Fe、 Co、 Tiを用いて中間層 2を形成してもよい。

[0054] アンダーコート膜 3は、非晶質アルミニウム酸ィ匕物からなる。所定の耐電圧以上を示す絶縁特性を備えるために、アンダーコート膜 3は少なくとも lOnmの厚さを有していることが好ましい。また、アンダーコート膜 3上に形成される書き込み素子や読み取り素子で発生した熱を速やかにセラミックス基板 1側へ伝導させるため、アンダーコート膜 3は、 1 μ m以下の厚さを有していることが好ましい。

[0055] 後に詳しく説明するように、アンダーコート膜 3の厚さが 0. 4 m以下の場合に本発明の効果が顕著に現れる。ただし、セラミックス基板の面内における厚さのばらつきや、セラミックス基板ごとの厚さのばらつきを考慮すると、アンダーコート膜 3の厚さを 0 . 4 /z m以下の所定の値に正確に設定することは困難である。このため、本発明の効果は、アンダーコート膜 3の厚さを 1. 0 m以下の値に設定した場合に広く得られるものであるといえる。

[0056] このような構造を有する薄膜磁気ヘッド用基板によれば、アンダーコート膜が薄くなつても、優れた電気的絶縁特性を示す。したがって、アンダーコート膜を薄くすることにより熱伝導性を向上させながら、優れた電気的絶縁特性を維持した薄膜磁気へッド用基板が実現する。特に中間層として金属層を用いた薄膜磁気ヘッド用基板は、絶縁性を高めるために金属層が用いられて、ると、う点で、従来技術にはな、まったく新規な思想に基づ、て、る。

[0057] このような中間層を設けたことによる上述の効果は、アンダーコート膜 3とセラミックス基板 1との間の全面に中間層を設けない場合でも得られることが本発明者らによる実験によって明らかになった。すなわち、ノターユングされた中間層を用い、アンダーコート膜 3と基板 1の表面とが部分的に直接接触するような場合であって、中間層の存在により、上記の効果を得ることができる。

実施例 1

[0058] 以下、薄膜磁気ヘッド用基板を作製し、電気的絶縁特性を計測した実施例を説明する。

[0059] 70vol%の a -A1 Oおよび 30vol%の TiCを含む AlTiC基板 1上にバイアスを印

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加しないスパッタ法により種々の膜厚の Cr、 Cuおよび S もなる中間層 2を形成した。その後、種々の膜厚のアルミニウム酸ィ匕物力もなるアンダーコート膜 3を形成した。アンダーコート膜 3の形成には、 Al Oターゲットを用い、ノィァス電圧を印加しながら

2 3

スノッタリングを行った。

[0060] 比較例として、中間層 2を形成しな力つたことを除いて同様の条件を用いて作製した試料を用意した。

[0061] 試料の評価を行うため、用意した試料の耐電圧を測定した。それぞれ試料のアンダ一コート膜 3上に厚さ 1 μ mの AlCu膜を形成し、 240 μ m間隔で 240 μ m角のパターンが形成されたレジストパターンを AlCu膜上に形成した。その後、レジストパターンをマスクとして、ウエットエッチングにより AlCu膜、アンダーコート膜 3および中間層 2を除去し、レジストを剥離した。

[0062] 耐電圧を計測する部分のアンダーコート膜 3の厚さをナノメトリックス社製ナノスぺック 6100によって測定した後、図 2に示すように、微小電流計 34 (アドバンテスト社製 R 8340)の一端に接続されたステージ 31に各試料 32を吸着させ、微小電流計 34の他端に接続されたプローブ 33を AlCuのパターンに接触させた。そして、印加電圧を OVから 100Vずつ電圧を上昇させ、流れる電流を計測した。 100 A以上の電流が流れたとき、絶縁破壊が生じていると判断し、そのときの電圧を耐電圧とした。

[0063] 図 3は、 Cr力もなる中間層 2の厚さに対する耐電圧の値をプロットしたグラフである。アンダーコート膜 3の厚さは 0. 2 mであり、耐電圧はアンダーコート膜の厚さで割つた値で示している。図 3に示すように、中間層 2を形成しない場合 (厚さが Onm)には、耐電圧は lOMVZcmである力 3nmの中間層 2を設けた場合には、耐電圧が 17 MVZcmに向上している。また、中間層 2の厚さが 3nm以上であれば、耐電圧の値はほぼ一定になっている。このことから、セラミック基板 3の表面をほぼ完全に覆うことができれば、中間層 2の厚さによらず、耐電圧を向上させる効果があることが分かる。

[0064] 図 4は、アンダーコート膜の厚さに対する、耐電圧の値をプロットしたグラフである。

中間層は、 Si膜、 Cr膜、または Cu膜からなり、厚さが 30nmである。耐電圧はアンダ一コート膜の厚さで割った値で示している。また、中間層を設けないでアンダーコート膜を形成した場合の耐電圧も合わせて示している。図に示すように、中間層が設けられておらず、アンダーコート膜の厚さが 0. 3 m以下である場合、耐電圧が劣化している。これに対して中間層を設けた場合には、アンダーコート膜の厚さにかかわらず、 14. 5MVZcm程度の耐電圧を示している。つまり、中間層を設けた場合に、アンダーコート膜の単位厚さあたりの耐電圧は等しぐアンダーコート膜はその厚さから計算される耐電圧値を示してヽる。

[0065] 図 5は、アンダーコート膜 3の厚さが 0. 15 μ mである場合の印加電圧に対するリーク電流をプロットしたグラフである。図 5において、印加電圧はアンダーコート膜 3の厚さで割ったバイアス電界で示している。図 5に示すように、中間層 2を有する本発明による試料では、バイアス電界が増加するにしたがって、リーク電流が単調に増加し、バイアス電界が約 15MV/cmになったところで絶縁破壊が生じている。これに対して、中間層 2を有しない比較試料の場合、バイアス電界が増加するにした力^、、リーク電流は急激に増大し、バイアス電界が約 6MV/cmになったところで絶縁破壊が生じている。絶縁破壊が生じる直前のリーク電流は、中間層 2を有する本発明による試料の場合には約 InAであるのに対して、中間層 2を有しない比較試料の場合、約 10m Aになっている。つまり、中間層 2を有しない比較試料では、絶縁破壊に至る前からリーク電流が増大しており、絶縁破壊には至らないものの、電気的絶縁特性は悪化していることが分かる。これに対して、中間層 2を有する本発明による試料では、絶縁破壊に至るまで、良好な電気的絶縁特性を維持してヽることが分かる。実施例 2

[0066] 以下、本発明による薄膜磁気ヘッドスライダーの実施形態の一例を説明する。

[0067] 図 6は、薄膜磁気ヘッドスライダー 80の主要部を示す斜視図である。図 6には薄膜磁気ヘッドスライダー 80のジンバルは示されていないが、図 7と同様、図 6に示す主要部がジンバルに取り付けられて!/、る。

[0068] 薄膜磁気ヘッドスライダー 80はセラミックス基板 1と、セラミックス基板 1上に堆積された中間層 2と、中間層 2上に堆積されたアンダーコート膜 3と、アンダーコート膜 3上に堆積されたシールド膜 85とを備えて、る。本実施形態では中間層 2として厚さ 10η mの Cr膜を形成し、アンダーコート膜 3として、厚さ: L mのアルミニウム酸ィ匕物を堆積する。

[0069] シールド膜 85上には、 0. 4 m程度のギャップ 86が設けられており、そのギャップ 86内に再生用の GMR素子 87が配置されている。 GMR素子 87は不図示の電極や GMR膜を有する公知の構成を備えている。ギャップ 86は、 GMR素子 87を覆うようにしてシールド膜 85上に堆積されたアルミナなどの絶縁膜から形成されて、る。 GM R素子 87の厚さは、例えば 0.： m程度である。なお、シールド膜 85上に形成される磁気素子 (再生素子）は、 GMR素子に限定されない。 MR素子や TMR素子など他のタイプの素子であってもよ！/、。

[0070] ギャップ 86として機能する絶縁膜上にシールド膜 88が堆積されている。シールド膜 85および 88は、例えばパーマロイなどの軟磁性材料力形成されており、磁気シールド膜としての機能も発揮する。シールド膜 88上には、 0. 4〜0. 6 /z mの書き込みギャップ 89を介してトップポール（厚さ： 2〜3 μ m) 90が形成されて!、る。シールド膜 88とトップポール 90との間には、厚さ 5 μ m程度の Cu膜をパターユングすることによつて形成したコイルパターン 91が設けられている。コイルパターン 91は、その周囲が有機絶縁膜で覆われて、る。コイルパターン 91およびトップポール 90等によって記録ヘッド部が構成されている。コイルパターン 91に通電することによって書き込みギヤップ 89近傍に磁界が形成され、不図示の記録媒体へのデータの書き込み (記録）が実行される。記録ヘッド部はオーバーコート 92 (厚さ：例えば 40 m)によって覆われている。 [0071] 薄膜磁気ヘッドスライダー 80はたとえば、セラミックス基板 1上に中間層 2およびァンダーコート膜 3が生成されたウェハ状の薄膜磁気ヘッド用基板を用意し、この基板上にシールド膜 85からオーバーコート 92までの構造を通常の薄膜堆積技術やリソグラフィ技術を用いて形成する。その後、基板をチップに分割し、図 7に示すヘッド部を完成させた後、 ABS (Air Bearing Surface)をカ卩ェし、ジンバルに取り付けることにより、薄膜磁気ヘッドスライダーが完成する。

[0072] 本実施形態によれば、中間層 2を形成しているため、アンダーコート膜 3の厚さを 1

/z mにして熱伝導性を向上させても、優れた電気的絶縁性を維持し得る。このため、優れた放熱性によって、書き込み素子力発生する熱による TPTRを防止するとともに薄膜磁気ヘッドスライダーの静電破壊や絶縁破壊を防止することもできる。したがつて、薄膜磁気ヘッドスライダーをより小型にすることも可能である。

実施例 3

[0073] 上記の実施例 2の薄膜磁気ヘッドスライダー 80では、中間層 2がセラミックス基板 1 の全面に形成されているが、本発明は、このような場合に限定されない。

[0074] アンダーコート膜 3が形成された状態の薄膜磁気ヘッド用基板を購入した薄膜磁気ヘッドメーカは、アンダーコート膜 3の上に各種の薄膜堆積工程およびパターユング工程を実行することにより、薄膜磁気ヘッドスライダーを完成する。このパターユング工程を行なうためには、フォトリソグラフイエ程において、セラミックス基板 1の適切な位置にレジストマスクのパターンを形成する必要がある。このためにはマスクの位置合わせが必要になり、ァライメントマークをセラミックス基板 1上に形成することが不可欠になる。

[0075] ァライメントマークは、薄膜磁気ヘッドスライダーの製造工程のいずれかの段階においてアンダーコート膜 3の表面、または、それよりも上層のレベルに形成することになる力光反射率の高い金属などの材料力なる中間層 2がセラミックス基板 1の主面全体に存在していると、フォトリソグラフイエ程で、ァライメントマークを光学的に検知することが困難になる。

[0076] 一方、本発明者の実験によると、中間層 2はセラミックス基板 1の主面全体に存在している必要はなぐ電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成されない領域には開口部を有していても、中間層 2によって得られる前述の効果が充分に発揮されることがわかった。

[0077] 中間層 2によってアンダーコート膜 3の耐電圧を向上させるためには、アンダーコート膜 3のなかで耐電圧が特に問題となる領域、すなわち、電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成される領域に中間層 2が設けられていれば充分である。具体的には、電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成される領域に中間層 2のパターンが設けられていればよい。電気 Z磁気トランスデューサ素子が、下部および上部の磁気シールド膜と、これらの磁気シールド膜に挟まれた磁気抵抗素子 (例えば GMR素子）とを有している場合、中間層 2は磁気抵抗素子をセラミックス基板 1の主面に投影した領域の全体を覆うようにパターユングされてヽることが好ま、。

[0078] パターニングされた中間層 2は、種々の方法で形成され得る。例えば、中間層 2の材料力もなる膜をセラミックス基板 1上に堆積した後、この膜の上にリソグラフイエ程によりレジストマスク（不図示）を形成する。レジストマスクは、最終的な中間層 2のパターンを規定するパターンを有するように露光 ·現像されたものである。このようなレジストマスクによって覆われて、な、領域から上記の膜をエッチングすれば、所望の形状にパターニングされた中間層 2を得ることができる。

[0079] なお、中間層 2のパターニング方法は、上記の方法に限定されず、いわゆるリフトォフ法によっても良い。リフトオフ法では、まず、レジストマスク（不図示）をセラミックス基板 1上に形成した後、中間層 2の材料力もなる膜をレジストマスク層上に堆積する。このとき、セラミックス基板 1の主面のうちレジストマスクによって覆われていない領域では、セラミックス基板 1の主面上に中間層 2の材料力もなる膜が形成される。その後、レジストマスクを除去すると、中間層 2の材料力なる膜のうち、レジストマスク上に位置する部分が除去され、ノターユングされた中間層 2を得ることができる。

[0080] 図 8 (a)は、本実施例における電気 Z磁気トランスデューサ素子と、パターユングされた中間層 2との配置関係を示すレイアウト図であり、図 8 (b)は、その B— B'線断面図である。図 8 (a)および (b)では、簡単のため、コイルや端子電極は図示されていない。

[0081] 図 8 (b)に示すように、中間層 2は、磁気シールド膜 85をセラミックス基板 1の主面に投影した領域の全体を覆うようにパターユングされており、図 8 (a)からわかるように、磁気シールド膜 85が存在していない領域では、中間層 2は除去されている。このように中間層 2がセラミックス基板 1の主面全体を覆っていないため、公知の方法により、アンダーコート膜 3の上に薄膜の堆積およびパターユングを行なう工程でマスクァライメントの検知が適切に行なえる。

[0082] パターニングされた中間層 2の形状、大きさおよび位置は、図 8に示すものに限定されない。重要な点は、中間層 2が電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成される領域に存在し、かつ、アンダーコート膜 3の上に形成されるァライメントマークと重なり合わな、ようにパターユングされて!/、ることにある。ァライメントマークが形成される位置が不明な場合、中間層 2の開口部（中間層が存在しな、領域)を大きく設計する必要があるが、そのような場合でも、磁気シールド膜 85より小さくパターユングする必要はない。なぜなら、ァライメントマークは、下部磁気シールド膜が形成される領域と重なる位置には形成されないからである。

[0083] 上記のァライメントマークは、アンダーコート膜 3の表面またはアンダーコート膜 3の上に堆積した他の膜から形成される凹凸パターンによって規定されるマークである。このようなァライメントマークは、アンダーコート膜 3が形成された状態の薄膜磁気へッド基板を購入した磁気ヘッドスライダーメーカーが任意の位置に形成することができる。

[0084] 一方、このようなァライメントマーク（「第 2ァライメントマーク」と称することとする。）とは別に、薄膜磁気ヘッド用基板メーカが前もってアンダーコート膜 3の下方にァラィメントマーク（「第 1ァライメントマーク」と称することとする。）を形成してもよい。このようなァライメントマーク (第 1ァライメントマーク）は、パターユングされた中間層 2に対して、下部磁気シールド膜 85や、その他の電気 Z磁気トランスデューサ素子を構成するパターンの位置合わせを適切に行うために有用である。より具体的には、本発明の薄膜磁気ヘッド用基板を購入した磁気ヘッドスライダーメーカーは、セラミックス基板 1 上に存在する第 1ァライメントマークを基準にして、第 2ァライメントマークをアンダーコート膜 3の表面またはアンダーコート膜 3上に堆積した他の膜から形成することができる。こうすることにより、第 1ァライメントマークと第 2ァライメントマークとの間の位置関係が規定されるため、その後に、第 2ァライメントマークを基準として電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成されたとき、最終的に、アンダーコート膜 3の下方に位置する中間層 2のパターンと電気 Z磁気トランスデューサ素子との配置が設計どおりの関係を有することになる。

[0085] このような第 1ァライメントマークは、中間層 2をパターユングする際、中間層 2を形成するための膜から同時に形成することが好ましい。本発明の好ましい実施形態では、ウェハ状のセラミックス基板 1から多数の薄膜磁気ヘッドスライダーを形成するため、セラミックス基板 1上に形成されることになる多数の電気/磁気トランスデューサ素子の各々の下方位置にパターユングされた中間層 2を配置しておく必要がある。しかし、上述の第 1ァライメントマークは、 1つのウェハ状セラミックス基板 1に、 2個以上形成されて!ヽれば充分である。

[0086] 図 9は、本発明によるウェハ状セラミックス基板の主面の一部を拡大して示す模式図である。図 9では、最終的に分離される個々の薄膜磁気ヘッドスライダーのチップのうち、 5つのチップが記載されている。上述した第 1ァライメントマークは、ウェハ状セラミックス基板の主面において、個々のチップのための矩形領域以外の領域に形成される。このような第 1ァライメントマークは、中間層 2と同じ膜からパターユングされて形成されることにより、個々のチップ領域内に形成されるパターンと第 1ァライメントマークとの間の配置関係が正確に規定されている。

[0087] また、中間層 2と同じ膜から第 1ァライメントマークを形成するとともに、あるいは、第 1ァライメントマークを形成しないで、「識別情報」を示すパターンを形成してもよい。このような識別情報は、セラミックス基板 1に固有の情報を含んでいることが好ましぐ最終的に分割される個々の磁気ヘッドスライダーを識別するための情報を含んでいてもよい。図 9では、個々のチップのための矩形領域の一部に、「AB02」、「AB11」、「A B12」、「AB21」、「AB22」などの符号の組が記録される。

[0088] このような識別情報がアンダーコート膜 3とセラミックス基板 1との間に設けられていると、個々の磁気ヘッドスライダーの不良品が、どのメーカの薄膜磁気ヘッド用基板のどの部分力多く発生しているかが判別し、トレーサビリティが向上する利点がある。なお、識別情報は、最終的に端子電極などの部材が形成されない領域において、外部から容易に検知できる位置に形成しておくことが好ま、。

[0089] 従来、識別情報は、セラミックス基板 1の 2つの主面のうち、電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成されない側の主面に形成されていた力本実施例では、中間層 2をノターニングするときに識別情報を示すパターンを形成するため、電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成される側の主面に識別情報を形成することになる。このため、識別情報は、電気 Z磁気トランスデューサ素子や端子電極に覆われなヽ領域に形成すること〖こなる。

実施例 4

[0090] 実施例 1と同じ基板を用意し、実施例 1と同じ方法で Crからなる中間層を AlTiC基板上に堆積し、その上にアンダーコート膜を堆積した (実施例)。一方、中間層を形成しな、点を除、て、上記の方法と同一の方法でアンダーコート膜を AlTiC基板上に堆積した (比較例)。

[0091] 成膜前の AlTiC基板の表面、実施例における中間層およびアンダーコート膜の表面、ならびに比較例におけるアンダーコート膜の表面について、原子間力顕微鏡 (A FM)による表面粗度 Raの測定を行った。図 10は、測定結果を示すグラフである。図 10における「中間層有」、「中間層無」、および「成膜前」は、それぞれ、「実施例」、「比較例」、および「成膜前の AlTiC基板」を意味して、る。

[0092] 図 10からわ力るように、中間層を設けることにより、アンダーコート膜の表面を平滑化できる。

産業上の利用可能性

[0093] 本発明の薄膜磁気ヘッド用基板は熱伝導性および電気的絶縁性にすぐれるため、信頼性の高い薄膜磁気ヘッドスライダーおよび高密度記録用ハードディスクドライブに好適に用いることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 主面を有するセラミックス基板と、前記セラミックス基板の主面を覆うアルミニウム酸化物からなるアンダーコート膜とを備え、前記アンダーコート膜上に電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成される薄膜磁気ヘッド用基板であって、

前記セラミックス基板の主面およびアンダーコート膜の間に形成された中間層を更に備えており、

前記中間層は、前記アルミニウム酸化物以外の物質から形成され、し力も、前記セラミックス基板の主面の一部を前記アンダーコート膜と接触させるようにパターユングされている、薄膜磁気ヘッド用基板。

[2] 前記中間層は、前記電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成されない領域に開口部を有して、る、請求項 1に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。

[3] 前記アンダーコート膜上に形成される前記電気 Z磁気トランスデューサ素子は、下部磁気シールド膜と、前記下部磁気シールド膜上に形成された磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素子を覆うように前記下部磁気シールド膜上に形成された上部シールド膜とを有する電気 Z磁気トランスデューサ素子であり、

前記中間層は、前記磁気抵抗素子を前記セラミックス基板の主面に投影した領域の全体を覆うようにパターユングされている、請求項 2に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。

[4] 前記中間層は、前記下部磁気シールド膜を前記セラミックス基板の主面に投影した領域の全体を覆うようにパターユングされて!/ヽる、請求項 3に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。

[5] 前記中間層の一部は、位置合わせのためのァライメントマークを構成している、請求項 1に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。

[6] 前記中間層の一部は、識別情報を示すパターンを構成している、請求項 1に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。

[7] 前記識別情報は前記セラミックス基板に固有の情報を含んでいる請求項 6に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。

[8] 前記識別情報を示すパターンは、前記セラミックス基板の主面の複数の領域に記録されており、前記領域毎に異なる情報が割り当てられている請求項 6または 7に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。

[9] 前記複数の領域の各々は、前記基板の分割後に、異なる薄膜磁気ヘッドを構成するように配列されて、る請求項 8に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。

[10] 前記中間層の厚さは lnmから 1 μ mの範囲の値である請求項 1に記載の薄膜磁気ヘッド用板。

[11] 前記中間層は金属膜または Si膜からなる請求項 1に記載の薄膜磁気ヘッド用基板

[12] 前記中間層は、 Cu、 Cuを含む合金、 Cr、 Crを含む合金、または Siの膜である請求項 1に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。

[13] 前記アンダーコート膜の厚さは lOnmから 1 μ mの範囲の値である請求項 1に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。

[14] 前記セラミックス基板は、 24〜75mol%の α— Al Οと、 2mol%以下の添加剤とを

2 3

含むアルミナ系セラミックス材料力なる請求項 1に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。

[15] 前記セラミックス基板は、さらに金属の炭化物または金属の炭酸窒化物を含む請求項 14に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。

[16] 請求項 1に記載の薄膜磁気ヘッド用基板と、

前記薄膜磁気ヘッド用基板のアンダーコート膜上に形成された電気 Z磁気トランスデューサ素子と

を備えて!/、る薄膜磁気ヘッドスライダー。

[17] 請求項 16に記載の薄膜磁気ヘッドスライダーを備えるハードディスクドライブ装置。

[18] 主面を有するセラミックス基板と、前記セラミックス基板の主面を覆うアンダーコート膜とを備え、前記アンダーコート膜上に電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成される薄膜磁気ヘッド用基板を製造する方法であって、

前記セラミックス基板上に、アルミニウム酸ィ匕物以外の物質力もなるパターユングされた中間層を形成する工程と、

前記セラミックス基板上に、前記パターニングされた中間層を覆うようにアルミニウム酸ィ匕物からなるアンダーコート膜を形成する工程と、を包含する薄膜磁気ヘッド用基板の製造方法。

[19] 前記パターニングされた中間層を形成する工程は、

前記セラミックス基板上に、前記アルミニウム酸ィ匕物以外の物質力もなる膜を堆積する工程と、

前記膜の上にパターユングされたレジストマスクを形成する工程と、

前記レジストマスクによって覆われていない領域力前記膜をエッチングすることにより、前記パターニングされた中間層を形成する工程と、

前記レジストマスクを除去する工程と、

を含む、請求項 18に記載の薄膜磁気ヘッド用基板の製造方法。

[20] 前記パターニングされた中間層を形成する工程は、

前記セラミックス基板上に、ノターユングされたレジストマスクを形成する工程と、前記レジストマスク上に前記アルミニウム酸ィ匕物以外の物質力なる膜を堆積する工程と、

前記レジストマスクを除去するリフトオフにより、前記膜の一部力前記パターユングされた中間層を形成する工程と、

[21] 前記セラミックス基板上に前記パターニングされた中間層を形成する工程は、前記電気 Z磁気トランスデューサ素子が形成されなヽ領域に開口部を有するように前記中間層をパターユングする、請求項 18に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。

[22] 請求項 1に記載の薄膜磁気ヘッド用基板を用意する工程と、

前記アンダーコート膜上に電気 Z磁気トランスデューサ素子を形成する工程と、を包含する薄膜磁気ヘッドスライダーの製造方法。