JPH11144211A - 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法

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JPH11144211A JP9308636A JP30863697A JPH11144211A JP H11144211 A JPH11144211 A JP H11144211A JP 9308636 A JP9308636 A JP 9308636A JP 30863697 A JP30863697 A JP 30863697A JP H11144211 A JPH11144211 A JP H11144211A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 面記録密度を向上するために微細化するにも
拘らず磁極部分のスロートハイトTHおよびMRハイトを所
望の設計値通りとするとともに書込の際のサイドフリン
ジ磁束を少なくした高性能の薄膜磁気ヘッドおよびその
製造方法を提供する。 【解決手段】 第１の磁性層47の上に絶縁層48, 50, 52
によって絶縁分離された薄膜コイル49, 51を形成した
後、ギャップ層53を第１の磁性層の上および絶縁層の上
に形成し、さらにその上に第２の磁性層54を所定のパタ
ーンにしたがって形成する。第２の磁性層の磁極部分54
a の側面に隣接するギャップ層53を異方性エッチングに
よって選択的に除去した後、イオンミリングによって第
１の磁性層を部分的に除去して位置基準となる内側側面
55a を有する開口部55を形成し、この内側側面を位置の
基準としてエアベアリング面を研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気ヘッドお
よびその製造方法、特に誘導型の書込用薄膜磁気ヘッド
と磁気抵抗素子を用いた読取用ヘッドとを積層して構成
されている複合型薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年ハードディスク装置の面記録密度の
向上に伴って薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められてい
る。読取用ヘッドの性能向上に関しては、磁気抵抗効果
を利用した再生素子が広く用いられている。この磁気抵
抗再生素子としては、異方性磁気抵抗（AMR:Anisotropi
c Magneto-resistive)効果を利用したAMR 再生素子が従
来一般に使用されてきたが、これよりも抵抗変化率が数
倍も大きな巨大磁気抵抗(GMR: Giant Magnetoresistiv
e) 効果を用いたGMR 再生素子も開発されている。本明
細書では、これらAMR 再生素子およびGMR 再生素子を総
称して磁気抵抗再生素子またはMR再生素子と称すること
にする。AMR 再生素子を使用することにより数ギガビッ
ト/ インチ2 の面記録密度を実現することができ、さら
に面記録密度を上げるためにはGMR 再生素子を使用する
ことが提案されている。このように面記録密度を高くす
ることにより、10G バイト以上の大容量のハードディス
ク装置の実現が可能となってきている。このような磁気
抵抗素子より成る読取ヘッドの性能を決定する要因の一
つとして磁気抵抗素子の高さ(MR Height: MRハイト) が
ある。これは、側縁がエアベアリング面に露出する磁気
抵抗素子の、エアベアリング面から測った距離であり、
薄膜磁気ヘッドの製造過程においては、エアベアリング
面を研磨して形成する際の研磨量を制御することによっ
て所望のMRハイトを得るようにしている。
【０００３】一方、書込用の薄膜磁気ヘッドの性能向上
も求められている。面記録密度を上げるためには、磁気
記録媒体でのトラック密度を上げる必要がある。このた
めには、エアベアリング面におけるライトギャップ(wri
te-gap) の幅を数ミクロンからサブミクロンオーダーま
で狭くする必要があり、これには半導体加工技術を利用
することが提案されている。特に、書込用薄膜磁気ヘッ
ドの性能を決定する要因の一つとしてスロートハイト(T
hroat Height: TH) がある。これはエアベアリング面か
ら薄膜コイルを電気的に分離する絶縁層のエッジまでの
磁極部分の距離であり、この距離をできるだけ短くする
ことが望まれている。
【０００４】図１〜12は従来の標準的な薄膜磁気ヘッド
の製造方法における順次の工程および完成した従来の薄
膜磁気ヘッドを示すものであり、この薄膜磁気ヘッドは
誘導型の書込用薄膜磁気ヘッドおよび読取用のMR再生素
子とを積層した複合型のものである。先ず、図１に示す
ように、例えばアルティック(AlTiC) より成る基板11上
にアルミナ絶縁層12を約5 〜10μm の厚さに堆積する。
次に、図２に示すように、読取用ヘッドのMR素子を外部
磁界の影響から保護する磁気シールドを構成する下部シ
ールド磁性層13を３μm の膜厚で形成した後、図３に示
すようにアルミナを100 〜150 nmの膜厚にスパッタ堆積
させて絶縁層14を形成する。
【０００５】図３に示すように、この絶縁層14の上にMR
再生素子を構成するための磁気抵抗効果を有する材料よ
り成る磁気抵抗層15を数十nmの膜厚に形成し、高精度の
マスクアライメントで所望の形状とする。次に、図４に
示すように、アルミナ絶縁膜14と同様のアルミナ絶縁層
16を100 〜150 nmの膜厚で形成し、さらにその上にパー
マロイより成る磁性層17を３〜４μm の膜厚に形成した
様子を図５に示す。この磁性層17は上述した下部シール
ド磁性層13とともにMR再生素子を磁気遮蔽する上部シー
ルド磁性層の機能を有するとともに書込用薄膜磁気ヘッ
ドの下部磁性層としての機能をも有するものである。こ
こでは説明の便宜上この磁性層17を書込用磁気ヘッドを
構成する一方の磁性層であることに注目して第１の磁性
層と称することにする。次に、図６に示すように、第１
の磁性層17の上に非磁性材料、例えばアルミナより成る
ギャップ層18を150 〜300nm の膜厚に形成し、さらにこ
のギャップ層の上に電気絶縁性のフォトレジスト層19を
高精度のマスクアライメントで所定のパターンに形成
し、さらにこのフォトレジスト層の上に、例えば銅より
成る第１層目の薄膜コイル20を形成する。
【０００６】次に、図７に示すように、第１層目の薄膜
コイル20の上に、高精度のマスクアライメントを行って
絶縁性のフォトレジスト層21を形成した後、その上面を
平坦とするために、例えば 250°Ｃでベークする。さら
に、このフォトレジスト層21の平坦とした表面の上に第
２層目の薄膜コイル22を形成し、この第２層目の薄膜コ
イル22の上に高精度マスクアライメントでフォトレジス
ト層23を形成した後、再度薄膜コイル22の上の表面を平
坦とするために、例えば 250°Ｃでベークした状態を図
８に示す。上述したように、フォトレジスト層19, 21お
よび23を高精度のマスクアライメントで形成する理由
は、後述するようにフォトレジスト層のエッジを位置の
基準としてスロートハイト(TH)やMRハイトを規定してい
るためである。
【０００７】次に、図９に示すように、ギャップ層18お
よびフォトレジスト層19, 21および23の上に、例えばパ
ーマロイより成る第２の磁性層24を３〜４μm の膜厚で
所望のパターンにしたがって選択的に形成する。この第
２の磁性層24は磁気抵抗層15を形成した側から離れた位
置において第１の磁性層17と接触し、第１および第２の
磁性層によって構成される閉磁路を薄膜コイル20, 22が
通り抜けるようにしている。この第２の磁性層の磁極部
分はトラック幅を規定する所望の形状およびサイズの磁
極部分を有している。さらに、第２の磁性層24およびギ
ャップ層18の露出表面の上にアルミナより成るオーバー
コート層25を堆積する。最後に、磁気抵抗層15を形成し
た側面26を研磨して磁気記録媒体と対向するエアベアリ
ング面(Air Bearing Surface:ABS)27 を形成した様子を
図10に示す。このエアベアリング面27の形成過程におい
て磁気抵抗層15も研磨され、MR再生素子28が得られる。
このようにして上述したTHおよびMRハイトが決定され
る。実際の薄膜磁気ヘッドにおいては、薄膜コイル20,
22およびMR再生素子28に対する電気的接続を行なうため
のパッドが形成されているが、図面には示していない。
【０００８】図10、11および12は、上述したようにして
製造された従来の複合型薄膜磁気ヘッドを、オーバーコ
ート層25を省いて示すそれぞれ断面図、正面図および平
面図である。なお、図10においては、MR再生素子28を囲
むアルミナ絶縁層14および16を単一の絶縁層として示
し、図12に示す平面図においては、図面を簡単とするた
めに薄膜コイル22を同心状に示した。図10に明瞭に示す
ように、薄膜コイル20,22を絶縁分離するフォトレジス
ト層19, 21, 23の側面の角部を結ぶ線分Ｓと第２の磁性
層24の上面との成す角度(Apex Angle:アペックスアング
ル) θも上述したスロートハイトTHおよびMRハイトとと
もに薄膜磁気ヘッドの性能を決定する重要なファクタと
なっている。また、図12の平面図に示すように、第２の
磁性層24の磁極部分24a の幅Ｗは狭くなっており、この
幅によって磁気記録媒体に記録されるトラックの幅が規
定されるので、高い面記録密度を実現するためには、こ
の幅Ｗをできるだけ狭くする必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、磁気
記録媒体上での面記録密度を高くするためには、第１お
よび第２の磁性層17および24、ギャップ層18、薄膜コイ
ル20, 22などによって構成される記録用の薄膜磁気ヘッ
ドの性能を向上する必要がある。また、上述したように
磁気抵抗素子を有する読取用磁気ヘッドを書込用薄膜磁
気ヘッドと積層した複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、
書込用の磁気ヘッドの性能を向上させるのと同時に読取
用の磁気ヘッドの性能も向上させる必要がある。書込用
磁気ヘッドの性能を向上するためには、図10に示すスロ
ートハイトTHおよびアペックスアングルθを所望の設計
値通りの値に製造することが重要であるが、従来の製造
方法ではこれらのパラメータを正確に制御し、設計値通
りに製造することは困難であった。
【００１０】すなわち、スロートハイトTHは薄膜コイル
20, 22を絶縁分離する絶縁層19の、第２の磁性層24の磁
極部分24a 側の端縁とエアベアリング面27との間の距離
として定義されるが、実際の製造過程においては、絶縁
層19の端縁の位置は明瞭ではないので、この端縁が所望
の位置に形成されているものとし、この端縁を位置の基
準として所望のスロートハイトTHが得られるようにエア
ベアリング面27を研磨している。一方、薄膜コイル20,
22を形成する際には、250 °C 程度の熱処理が施される
が、この加熱によって絶縁層を構成するフォトレジスト
膜が溶融し、絶縁層のパターンの寸法が変動する。これ
によって絶縁層19の上述した端縁の位置も変動すること
になり、その結果としてこの端縁を設計上の位置基準と
して形成される磁極部分24a の長さであるスロートハイ
トTHの寸法も所望の設計値からずれてしまう欠点があ
る。特に絶縁層19, 21, 23を構成するフォトレジスト膜
が厚く形成される場合には、そのパターンのずれは0.5
μm 程度ときわめて大きくなり、数ミクロンからサブミ
クロン程度の微細なスロートハイトTHを再現性良く実現
することはできない。また、このように膜厚の厚いフォ
トレジスト膜を使用する場合には、膜厚の不均一性によ
ってもパターンがくずれる恐れが大きくなる。例えば、
高周波数用の複合型薄膜磁気ヘッドでは、スロートハイ
トTHは1.0 μm以下が要求されているが、上述したよう
に0.5 μm にも達する大きな誤差のために、エアベアリ
ング面27の研磨の際にスロートハイトTH不良が数多く発
生してしまい歩留りが低下し、製造コストが上昇する欠
点がある。
【００１１】また、上述した熱処理によって絶縁層19,
21, 23を構成するフォトレジスト膜が溶融するので、図
10に示すようにこれらの絶縁層の側面によって規定され
るプロファイルが変化し、アペックスアングルθも当然
変動してしまう欠点がある。アペックスアングルθも薄
膜磁気ヘッドの特性に影響し、その変動によって特性が
不良となることがしばしばある。このように従来の製造
方法では、書込用磁気ヘッドの特性を向上するのが困難
であった。このような困難性は特に薄膜磁気ヘッドの小
型化が進めば進ほど大きくなるものである。上述した欠
点は、薄膜コイル20, 22を形成する際のフォトレジスト
膜の熱処理によるフォトレジスト膜のパターンのくずれ
が主たる原因になっているが、このような熱処理はコイ
ルの平坦化やコイル間の絶縁化を行なうためには必須の
工程であり、避けることができないものである。
【００１２】さらに、読取用ヘッドを構成する磁気抵抗
素子として感度の高いGMR 再生素子を使用することによ
って性能の向上が達成できるが、さらに面記録密度を向
上させるには、上述したようにエアベアリング面27から
の磁気抵抗素子28の高さとして定義されるMRハイトを所
望の設計値通りに製造する必要がある。実際の製造過程
においては、このMRハイトは上述したスロートハイトTH
と同様にエアベアリング面27を研磨する際の研磨量によ
って決められるが、上述したようにこの研磨は絶縁層19
の端縁を位置の基準として行われ、この絶縁層の端縁の
位置が熱処理によって変動するので、MRハイトも変動す
ることになり、設計値通りに製造することができず、MR
ハイトの不良による歩留りの低下が生じ、製造コストが
上昇する欠点がある。
【００１３】特に、書込用磁気ヘッドと磁気抵抗素子を
具える読取用磁気ヘッドとを積層した複合型薄膜磁気ヘ
ッドにおいては、書込用磁気ヘッドのスロートハイトTH
と読取用磁気ヘッドのMRハイトとのバランスが重要であ
る。これら二つのファクタは、フォトレジストより成る
絶縁層19, 21, 23の位置関係と、MR再生素子28のマスク
アライメントの精度と、研磨加工によるエアベアリング
面26の加工精度によって決定されるので、MR層15に対す
る絶縁層19および21のパターンの位置合わせを最小の誤
差を以て行なう必要がある。しかしながら、この誤差を
最小としても、上述したように薄膜コイル20, 22を絶縁
分離する絶縁層19, 21, 23を構成するフォトレジスト層
のパターンが熱処理によってくずれることによるスロー
トハイトTHとMRハイトの誤差があるため、書込用磁気ヘ
ッドと読取用磁気ヘッドとのバランスがくずれ、高性能
の複合型薄膜磁気ヘッドを製造することができない欠点
がある。
【００１４】さらに、図11から明らかなように、エアベ
アリング面27における第１の磁性層17の幅と第２の磁性
層24の磁極部24a の幅Ｗとは大きく異なっている場合、
記録中にサイドフリンジ磁束と呼ばれる漏洩磁束が発生
する。特に記録用の薄膜磁気ヘッドとMR再生ヘッド28と
を一体化した複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、第１の
磁性層17がMR再生ヘッドに対する磁気シールドの作用を
兼用するため、第１の磁性層の幅が第２の磁性層24の磁
極部分24a の幅Ｗよりも必然的に長くなり、そのため大
きなサイドフリンジ磁束が発生する。このようにサイド
フリンジ磁束が発生すると、サイドライトと呼ばれる現
象が生じ、実効的な記録トラック幅が増大してしまう欠
点がある。最近の高面記録密度化に伴い、記録トラック
の幅の狭小化が進んでいるが、上述したサイドライトが
生じると、隣接トラックとのクロストークや隣接トラッ
クに記録されている磁化パターンの消去などが発生し、
高面記録密度が達成できなくなっている。このような問
題を解決するために、図13に示すように、第１の磁性層
17に凸状部分17a を形成してトリム構造とし、この凸状
部分の幅を第２の磁性層24の磁極部分24a の幅と等しく
することが提案されており、例えば特開平7-220245号公
報、同7-225917号公報、同7-262519号公報および同7-29
6331号公報などに開示されている。
【００１５】図13に示したように第１の磁性層17に凸状
部分17a を形成するに当たっては、第２の磁性層24の磁
極部分24a の幅と整合させるために、第２の磁性層の磁
極部分を形成した後、この第２の磁性層の磁極部分をマ
スクとしてイオンビームエッチング、例えばイオンミリ
ングを行ってギャップ層18を除去するとともに第１の磁
性層17をその膜厚の一部分に亘って500 nm程度除去して
いる。しかし、ギャップ層18を構成するアルミナのイオ
ンミリングに対するエッチング速度は、約30nm／分と低
いので、処理時間が長くなりスループットが低くなる欠
点がある。また、イオンミリングに対する第２の磁性層
24を構成する磁性材料であるパーマロイのエッチング速
度は200nm ／分と速いので、マスクとして作用する第２
の磁性層24の膜減りを考慮してその膜厚を必要以上に厚
くする必要があった。このように第２の磁性層24をメッ
キ法によって形成するため、その膜厚を厚くすると、そ
の磁極部分24a をパターニングする際に使用されるフォ
トレジスト膜の膜厚も厚くする必要があるが、このよう
にフォトレジスト膜を厚くすると磁極部分24a の幅Ｗを
狭く形成することが困難となり、例えばサブミクロンオ
ーダのトラック幅に対応する幅の狭い磁極部分を形成す
ることができない欠点がある。さらに、イオンビームエ
ッチングによってギャップ層18および第１の磁性層17を
エッチングする際に、第２の磁性層24の磁極部分24a を
マスクとしてその形状と同じ形状の凸状部分17a を形成
するためには、垂直にイオンビームを投射する必要があ
った。しかし、このような垂直のイオンビームエッチン
グを行うと、第１の磁性層17の凸状部分17a および第２
の磁性層24の磁極部分24a の側壁にイオンビームエッチ
ングにより生じた残渣が付着することになり、このよう
な付着物によって第１の磁性層17と第２の磁性層24とが
磁気的に短絡したり、薄膜磁気ヘッドの実効トラック幅
が広くなってしまい、所望の特性を有する薄膜磁気ヘッ
ドが得られない欠点がある。
【００１６】本発明の目的は上述した従来の薄膜磁気ヘ
ッドの欠点を除去し、所望の特性を有しながら高い面記
録密度を実現できるように微細化されているとともにス
ロートハイトTHやアペックスアングルθを正確に所望の
値とした薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法を提供しよ
うとするものである。本発明の他の目的は、所望の特性
を有しながら、高い面記録密度を実現できるように微細
化されているとともにスロートハイトTH、アペックスア
ングルθおよびMRハイトを所望の値とした複合型薄膜磁
気ヘッドおよびその製造方法を提供しようとするもので
ある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明による薄膜磁気ヘ
ッドは、磁気記録媒体と対向し、記録トラックの幅を規
定する幅の磁極部分を有する第１の磁性層と、この第１
の磁性層の磁極部分の端面とともにエアベアリング面を
構成する磁極部分を有し、エアベアリング面から離れた
位置において第１の磁性層と磁気的に連結された第２の
磁性層と、少なくとも前記エアベアリング面において第
１の磁性層の磁極部分と第２の磁性層の磁極部分との間
に介挿された非磁性材料より成るギャップ層と、前記第
１および第２の磁性層を通り、前記エアベアリング面に
おいて書込用磁束を発生させるように前記第１および第
２の磁性層の間に絶縁層を介して配設された部分を有す
る薄膜コイルと、前記第１および第２の磁性層、ギャッ
プ層、絶縁層および薄膜コイルを支持する基体とを具
え、前記エアベアリング面に対する位置基準面となる内
側面を有する開口部を、前記第１および第２の磁性層の
磁極部分の側縁と隣接する部分に、前記ギャップ層を貫
通して第１の磁性層の厚さの一部分にまで達するように
形成したことを特徴とするものである。
【００１８】さらに、本発明による薄膜磁気ヘッドの製
造方法は、磁極部分を有する第１の磁性層を基板によっ
て支持されるように形成する工程と、前記第１の磁性層
の上に絶縁層によって互いに電気的に分離された状態で
薄膜コイルを形成した後、第１の磁性層の少なくとも磁
極部分の上および前記絶縁層の上に非磁性材料より成る
ギャップ層を形成するか、または前記第１の磁性層の上
に非磁性材料より成るギャップ層を形成した後、絶縁層
によって互いに電気的に分離された状態で薄膜コイルを
形成する工程と、前記ギャップ層を覆い、前記第１の磁
性層の磁極部分の上方に位置する磁極部分を有する第２
の磁性層を形成する工程と、この第２の磁性層の磁極部
分の側縁と隣接する前記ギャップ層を、第２の磁性層の
磁極部分をマスクとする異方性エッチングにより除去し
て開口部を形成する工程と、前記第２の磁性層の磁極部
分をマスクとして前記第１の磁性層をエッチングして前
記開口部の深さを第１の磁性層に部分的に侵入させる工
程と、この開口部の内側縁を位置の基準として基板、第
１および第２の磁性層の磁極部分およびこれらによって
挟まれたギャップ層を研磨して磁気記録媒体と対向する
エアベアリング面を形成する工程と、を含むことを特徴
とするものである。
【００１９】上述した本発明の薄膜磁気ヘッドによれ
ば、研磨によりエアベアリング面を形成する際に、従来
のように絶縁層のエッジを位置の基準とする必要はな
く、開口部の内側面を基準として研磨することができ、
この開口部の内側面の位置は、絶縁層の端縁の位置の変
動とは無関係にこの端縁の位置を基準として正確に規定
することができ、しかもエアベアリング面を形成するた
めの研磨処理のときにはこの開口部の内側面を、研磨機
に装着した顕微鏡によって見ることができるので、エア
ベアリング面の位置を正確に規定できる。したがって、
第２の磁性層の磁極部分の長さであるスロートハイトTH
を正確に所望の設計値通りに製造することができ、高性
能の薄膜磁気ヘッドを得ることができる。また、書込用
の薄膜磁気ヘッドと磁気抵抗素子を用いた読取用磁気ヘ
ッドとを積層した複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、上
述したスロートハイトTHとMRハイトとのバランスを常に
所望の関係に保つことができ、高性能の複合型薄膜磁気
ヘッドを得ることができる。勿論第１の磁性層の磁極部
分をトリム構造とすることができるので、記録時の漏洩
磁束、すなわちサイドフリンジ磁束は少なくなり、トラ
ック幅を小さくすることができるため、面記録密度が高
い薄膜磁気ヘッドが得られる。
【００２０】さらに、本発明による薄膜磁気ヘッドの製
造方法においては、第２の磁性層の磁極部分およびギャ
ップ層の上に形成したフォトレジスト層をマスクとして
ギャップ層を異方性エッチングによって選択的に除去し
て開口部を形成した後、開口部内に露出した第１の磁性
層を、例えばイオンミリングでエッチングして開口部の
深さを第１の磁性層の膜厚の一部分にまで掘り下げるよ
うにしているが、ギャップ層の異方性エッチングに対す
るエッチング速度は、例えば200nm/分と速いので、短時
間でエッチング処理は終了し、スループットが高くな
る。さらに、この異方性エッチングの際の第２の磁性層
の磁極部分の膜減りは殆どなく、したがってこの磁極部
分の膜厚を必要以上に厚くしておく必要がなくなり、そ
の結果として微細化が可能となり、磁極部分の幅を狭く
することができる。
【００２１】本発明による薄膜磁気ヘッドの好適な実施
例においては、前記非磁性材料より成るギャップ層で、
前記薄膜コイルの第１および第２の磁性層間に位置する
部分を電気的に絶縁する前記絶縁膜の表面を覆う。この
ようにギャップ層で薄膜コイルの絶縁層を覆うことによ
り絶縁層の端縁の位置が変動することがなくなり、した
がって前記開口部の位置決め用の内側縁をこの絶縁層の
端縁を位置の基準として正確に形成することができる。
さらに、本発明による薄膜磁気ヘッドの好適な実施例に
おいては、前記基体と、第１の磁性層との間に、電気的
に絶縁されるとともに磁気的に遮蔽された読取用の磁気
抵抗素子を、その側縁が前記エアベアリング面に露出す
るように配設して複合型薄膜磁気ヘッドとして構成す
る。
【００２２】上述したように本発明による製造方法にお
いては、異方性エッチングによりギャップ層に開口部を
形成した後、この開口部をエッチングにより第１の磁性
層の膜厚の一部分に達するまで深く形成するが、このエ
ッチングはイオンミリングのようなイオンビームエッチ
ングで行なうのが好適であり、このイオンビームエッチ
ングを、第１の磁性層に垂直な方向から40〜70°、特に
ほぼ45°の角度で傾斜した方向から行なうことによって
エッチング残渣となる磁性材料が磁極部分の側面に再付
着して第１および第２の磁性層間が磁気的に短絡した
り、実効トラック幅が広がるのを防止することができ
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】図14〜26は本発明による薄膜磁気
ヘッドの一実施例の順次の製造工程における状態を示す
図であり、図14〜22および図26において、Ａは断面図で
あり、Ｂはエアベアリング面側から見た正面図である。
また、これらの図面において各部の寸法の関係は必ずし
も実際の寸法とは一致していない点に注意されたい。先
ず、図14に示すように、アルティック(AlTiC) 基板41の
上にアルミナ絶縁層42を３〜５μm の厚さに堆積形成す
る。次に、図15に示すように、MR素子に対する下部シー
ルド膜を形成するために、フォトレジスト膜をマスクと
して鍍金法によってパーマロイ層43を約３μm の厚さに
形成する。さらに、このパーマロイ層43およびアルミナ
絶縁層42の露出した表面の上に４〜６μm の膜厚でアル
ミナ膜44を形成した後、機械的研磨または化学機械的研
磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP) によって表面
を平坦化した状態を図16に示す。
【００２４】次に、絶縁材料より成るシールドギャップ
膜45に埋設されるように磁気抵抗効果を有するMR膜46を
所定のパターンにしたがって形成し、さらにその上に書
込用薄膜磁気ヘッドの下部磁極を構成する第１の磁性層
47を、例えばパーマロイによって３〜４μm の厚さに選
択的に形成する。さらに段差をなくすために、表面全体
の上にアルミナ膜を５〜６μm の厚さに形成した後、CM
P で研磨して第１の磁性層の表面を露出させるとともに
表面を平坦化した様子を図17に示す。次に、図18に示す
ようにアペックスアングルθを決定するためのフォトレ
ジスト膜より成る絶縁層48を所定のパターンにしたがっ
て形成する。さらに、この絶縁層48の上に銅より成る薄
膜コイル49および51を絶縁層50および52によって互いに
絶縁分離するように形成した状態を図19に示す。ここ
で、後に第１の磁性層47と第２の磁性層とが磁気的に結
合されて閉磁路が構成されるように絶縁層48, 50, 52に
は開口47a を形成する。このような薄膜コイルの形成方
法そのものは従来の方法と同じである。
【００２５】次に、図20に示すように、第１の磁性層47
の露出している表面の上および絶縁層50, 52の表面の上
にアルミナより成るギャップ層53を150 〜300nm の膜厚
に形成する。この場合、開口47a の底部には第１の磁性
層47の表面が露出するようにギャップ層53を形成する。
さらに、図21に示すように、膜厚が３〜４μm の第２の
磁性層54を堆積した後、所定のパターンのフォトレジス
ト層を用いて選択的に除去して所定の幅を有する磁極部
分54a を形成する。この際、磁性材料は開口47a の中に
も堆積され、第１の磁性層47と第２の磁性層54とは開口
を介して磁気的に連結される。本実施例においては、絶
縁層50, 52を覆うようにギャップ層53を形成しているた
め、第２の磁性層54をパターニングした後にフォトレジ
スト層をアッシングにより除去する工程において、絶縁
層50 ,52が除去されて薄膜コイル49, 51が露出したり、
短絡したりすることはない。絶縁層50, 52の表面をギャ
ップ層53で覆わない場合には、フォトレジスト膜のアッ
シングの際に薄膜コイルが表面に露出するのを防止する
ために、絶縁層50, 52の膜厚を厚くすることができる。
【００２６】次に、図22〜24に示すように、第２の磁性
層54の磁極部分54a およびその側縁近傍に開口を形成し
たフォトレジスト層をマスクとしてギャップ層53を異方
性エッチング、本例では高密度プラズマ源を持ったリア
クティブイオンエッチング(Reactive Ion Etching:RIE)
により除去して開口部55を形成する。このリアクティブ
イオンエッチングは、例えばCF4 、BCl3、Cl2 またはBC
l3+Cl2の雰囲気内で行なうことができるが、特に、BCl3
雰囲気中またはBCl3とCl2 との混合雰囲気内で行なうの
が好適である。BCl3とCl2 との混合雰囲気内でリアクテ
ィブイオンエッチングを行なう場合には、Cl2 の含有量
が50% を越えないようにするのが好適である。このリア
クティブイオンエッチングに対するアルミナより成るギ
ャップ層53のエッチング速度は100 〜300 nm／分と速い
ので、ギャップ層53に開口部55を形成するためのエッチ
ング時間は１〜２分で十分であり、製造時間の短縮が図
れる。また、この開口部55を形成する際には、絶縁層4
8, 50, 52の、磁極部分と対向する端縁を通る直線A-A
、すなわちスロートハイト零位置を位置の基準とし、
開口部の内側側面55a がこの直線A-A から所定の距離だ
け離間した直線B-B と一致するように形成する。このよ
うにギャップ層53を選択的にエッチングして開口部55を
形成する際にはまだオーバーコート層（図９参照）が形
成されておらず、絶縁層48, 50, 52の、磁極部分と対向
する端縁を見ることができるので、絶縁層の端縁を位置
の基準として開口部55の内側側面55a の位置B-B をきわ
めて正確に形成することができる。
【００２７】上述したように、第２の磁性層54の磁極部
分54a およびギャップ層53上に形成したフォトレジスト
層をマスクとする異方性エッチングによってギャップ層
53を選択的に除去して開口部55を形成した後、異方性エ
ッチングに対するマスクとして使用したフォトレジスト
層を残したまま引き続きイオンビームエッチングを施し
て開口部55の深さを第１の磁性層47にも部分的に侵入さ
せて第１の磁性層47の磁極部分をトリム構造に形成した
様子を図25に示す。本例では、このイオンビームエッチ
ングとしてイオンミリングを採用し、第１の磁性層47
へ、例えば500 〜800 nm程度の深さまで侵入させる。こ
のようなトリム構造を形成することによって第２の磁性
層54の磁極部分54a の側面から第１の磁性層47に洩れる
サイドフリンジ磁束を抑止することができ、さらに性能
を向上することができる。上述した異方性エッチングお
よびイオンミリングは第２の磁性層54の磁極部分54a を
マスクとして利用するので、磁極部分の上面のエッジは
多少丸味をおびることになるが、特性上問題はない。ま
た、第１の磁性層47をイオンミリングでエッチングする
際、RIE でマスクとして使用したフォトレジスト層は除
去しても良い。その場合には、開口部55を第１の磁性層
47まで掘り下げた後は、第２の磁性層54の下側にある部
分を除いてギャップ層53は除去される。
【００２８】従来、イオンミリングのようなイオンビー
ムエッチングによって第１の磁性層47をエッチングして
その表面を凸状のトリム構造に形成することは行われて
いるが、従来はイオンビームを磁性層の表面に対して垂
直に照射していた。しかしイオンビームをこのように垂
直に照射すると、磁極部分の側面および上面に磁性材料
の再付着が生じて第１の磁性層と第２の磁性層とが磁気
的に短絡されたり、実効トラック幅が広がってしまう欠
点があった。本発明ではこのような欠点を解消するため
に、第１の磁性層の表面に垂直な方向に対して40〜70
°、特にほぼ45°の角度でイオンビームを照射する。こ
のように斜めからイオンビームエッチングを行うことに
よって上述した磁性材料の再付着を有効に防止すること
ができる。
【００２９】上述したように、本実施例においては開口
部55を形成する際、ギャップ層53はリアクティブイオン
エッチングによって除去されているので、第１の磁性層
47をエッチングする際には斜めからのイオンミリングを
採用することができ、したがって開口部55全体をイオン
ミリングで形成する場合と比較して磁性材料の再付着が
なく、第１および第２の磁性層47および54の磁気的な短
絡がないとともに実効トラック幅の狭い薄膜磁気ヘッド
を実現することができる。
【００３０】次に、基板41、アルミナ絶縁層42、下部シ
ールド層43、シールドギャップ層45、磁気抵抗膜46、第
１の磁性層47、ギャップ層53および第２の磁性層54を図
23の直線C-C で示す位置まで研磨してエアベアリング面
56を形成した状態を図26の斜視図、図27A の断面図およ
び図27B の正面図に示す。この研磨を行なう際には、開
口部55の内側側面55a を研磨機に設けた顕微鏡によって
この面を観察し、これを位置の基準として自動的に行な
うことができるので、磁極部分57の寸法を正確に形成す
ることができる。すなわち、開口部55の内側側面55a は
絶縁層48, 50,52の端縁から所定の距離に位置してお
り、エアベアリング面56はこの開口部の内側側面を基準
として形成されているので、絶縁層の端縁からエアベア
リング面までの距離( 直線A-A と直線C-C との間の距
離）、すなわちスロートハイトTHを所望の設計値通りに
正確に形成することができる。本発明では、開口部55の
内側側面55a はエアベアリング面56の内側に位置してい
る必要があり、図26に示すように研磨後も内側側面55a
は残存している。また、薄膜コイル49, 51を覆う絶縁膜
48, 50, 52はギャップ層53によって覆われているので、
絶縁層のプロファイルの変動もなく、アペックスアング
ルθも所望の設計値通りに正確に形成することができ
る。このようにして書込用薄膜磁気ヘッドの特性を向上
することができる。
【００３１】さらに、本発明においては、エアベアリン
グ面56を形成するための研磨処理によって磁気抵抗膜46
も同時に研磨されてMR再生素子57が形成されるが、その
MRハイトもスロートハイトTHと同様に研磨量によって決
まるが、上述したようにこの研磨はギャップ層53に形成
した開口部55の内側側面55a を位置の基準（直線B-B)と
して行われ、この内側側縁は絶縁層48, 50, 52の端縁の
位置（直線A-A)を基準として形成されているので、MRハ
イトも所望の設計値通りに正確に形成されることにな
る。さらに、本発明においては、MRハイトとスロートハ
イトTHとの間に常に所望の関係が得られるので、これら
のバランスを最良の状態に保つことができ、高性能の複
合型薄膜磁気ヘッドを得ることができる。
【００３２】図28および29は本発明による薄膜磁気ヘッ
ドの他の実施例の構成を示す断面図および斜視図であ
り、本例において前例と同様の部分には前例と同様の符
号を付けて示した。上述した実施例では、絶縁層50, 52
によって絶縁分離された薄膜コイル49, 51を形成した
後、絶縁層を覆うようにギャップ層53を形成したが、本
例では第１の磁性層47を形成した後、ギャップ層53を形
成し、さらにその上に絶縁層48を形成するとともにその
上に絶縁層50, 52によって絶縁分離された薄膜コイル4
9, 51を形成する。このように、ギャップ層53を薄膜コ
イル49, 51の下側に形成する場合には、開口部を形成す
る際のマスクであるフォトレジスト層をアッシングする
際に薄膜コイルが露出したり短絡したりするのを防止す
るために、絶縁層50, 52を厚く形成しておくことができ
る。
【００３３】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例では、基板41としてアルミナ−チタ
ンカーバイト系の合金であるアルテックを用いたが、ア
ルミナ、Si、SiO2、SiN 、BN、セラミック、ダイヤモン
ドライクカーボンなどの他の材料の基板を用いることも
できる。また、磁気抵抗素子はAMR 素子としたが、GMR
素子とすることもできる。さらに、ギャップ層53として
アルミナを使用したが、SiO2, SiN,オキシナイトライド
などの他の非磁性材料を用いることもできる。さらに、
上述した実施例では磁性層47, 54としてFe-Ni 系の合金
であるパーマロイを用いたが、Co-Zr-Sn系合金、Fe-Zr-
N 系合金、Fe-Ta-C 系合金、Co-Zr-Nb, FeN などの他の
磁性材料を使用することもできる。さらに、上述した実
施例では誘導型の書込用磁気ヘッドとMR素子を具える読
取用磁気ヘッドとを積層した複合型薄膜磁気ヘッドとし
て構成したが、誘導型の書込用薄膜磁気ヘッドとして構
成することもできる。
【００３４】また、上述した実施例においては、ギャッ
プ層に形成した開口部を第１の磁性層の膜厚の一部分ま
で掘り下げるのに、イオンビームエッチングの一つであ
るイオンミリングを採用したが、他のイオンビームエッ
チングを採用することもできる。さらに、このエッチン
グをリアクティブイオンエッチングとすることもでき
る。この場合には、リアクティブイオンエッチングによ
ってギャップ層に開口部を形成した後、そのままリアク
ティブイオンエッチングを継続して開口部を第１の磁性
層まで掘り下げることができるので、プロセスがさらに
簡単となる利点がある。
【００３５】
【発明の効果】上述したように本発明による薄膜磁気ヘ
ッドおよびその製造方法によれば、ギャップ層の、前記
第２の磁性層の磁極部分の側縁と隣接する部分に、エア
ベアリング面に対する位置の基準となる内側面を有する
開口部を形成したため、エアベアリング面を研磨する際
にこの開口部の内側面を基準として研磨することによっ
てスロートハイトTHを所望の設計値通りに正確に形成す
ることができる。また、MR素子を具える読取用磁気ヘッ
ドを積層した複合型薄膜磁気ヘッドの場合には、MRハイ
トも所望の設計値通りに正確に形成することができると
ともにMRハイトとスロートハイトTHとのバランスを常に
所望の関係に保つことができるので、複合型薄膜磁気ヘ
ッドの特性を容易に改善することができる。
【００３６】また、開口部の深さを第１の磁性層の膜厚
の少なくとも一部分に達するように深く形成することに
よりトリム構造とすることができ、不所望な磁束の漏れ
を抑止することができる。さらに開口部を形成する場合
に、ギャップ層をエッチング速度の速い異方性エッチン
グで除去することによりエッチング時間を短縮すること
ができるとともに第２の磁性層の膜減りを少なくするこ
とができ、したがって第２の磁性層の膜厚を薄くするこ
とができ、これによって磁極部分の幅を狭くすることが
でき、サブミクロンオーダのトラック幅を実現すること
ができる。さらに、ギャップ層を異方性エッチングによ
って除去した後に、イオンミリングによって第１の磁性
層をエッチングする際に、イオンビームを斜めから照射
することができるので磁性材料の再付着によって第１お
よび第２の磁性層間が磁気的に短絡される恐れがなくな
り、性能の向上が図れる。
【００３７】さらに、薄膜コイルを絶縁分離する絶縁層
の表面をギャップ層で覆うことにより絶縁層の端縁が溶
融して絶縁層のパターンがくずれることがなくなり、ス
ロートハイトの位置基準となる絶縁層の端縁の位置が正
確に規定され、この位置を基準として開口部の内側側面
の位置が決められ、この内側側面を位置の基準としてエ
アベアリング面が研磨されるので、スロートハイトTHを
正確に形成することができる。また、絶縁層のプロファ
イルの変動もないので、アペックスアングルθも正確に
所望の設計値とすることができる。さらに、MR素子を形
成する際にも開口部の内側面が位置の基準となるので、
スロートハイトTHとMRハイトとの位置関係を常に所望の
ものとすることができ、これらのバランスを最良の状態
とすることができる。
【００３８】上述したように本発明によれば、スロート
ハイトTH、アペックスアングルθおよびMRハイトを所望
の設計値通りした高性能の薄膜磁気ヘッドが得られ、特
にトラック幅を数ミクロンからサブミクロンとした微細
な薄膜磁気ヘッドを得ることができ、面記録密度の向上
を図ることができる。また、製造に際しては設計値通り
の薄膜磁気ヘッドが得られるので、歩留りが改善され、
コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の複合型薄膜磁気ヘッドの製造方
法の最初の工程を示す断面図である。
【図２】図２は、同じくその次の工程を示す断面図であ
る。
【図３】図３は、同じくその次の工程を示す断面図であ
る。
【図４】図４は、同じくその次の工程を示す断面図であ
る。
【図５】図５は、同じくその次の工程を示す断面図であ
る。
【図６】図６は、同じくその次の工程を示す断面図であ
る。
【図７】図７は、同じくその次の工程を示す断面図であ
る。
【図８】図８は、同じくその次の工程を示す断面図であ
る。
【図９】図９は、同じくその次の工程を示す断面図であ
る。
【図１０】図１０は、同じくその次の工程を示す断面図
である。
【図１１】図１１は、同じくその正面図である。
【図１２】図１２は、同じくその平面図である。
【図１３】図１３は磁極部分にトリム構造を形成した従
来の薄膜磁気ヘッドの正面図である。
【図１４】図１４Ａおよび１４Ｂは、本発明による薄膜
磁気ヘッドの製造方法の最初の工程を示す断面図および
正面図である。
【図１５】図１５Ａおよび１５Ｂは、同じくその次の工
程を示す断面図および正面図である。
【図１６】図１６Ａおよび１６Ｂは、同じくその次の工
程を示す断面図および正面図である。
【図１７】図１７Ａおよび１７Ｂは、同じくその次の工
程を示す断面図および正面図である。
【図１８】図１８Ａおよび１８Ｂは、同じくその次の工
程を示す断面図および正面図である。
【図１９】図１９Ａおよび１９Ｂは、同じくその次の工
程を示す断面図および正面図である。
【図２０】図２０Ａおよび２０Ｂは、同じくその次の工
程を示す断面図および正面図である。
【図２１】図２１Ａおよび２１Ｂは、同じくその次の工
程を示す断面図および正面図である。
【図２２】図２２Ａおよび２２Ｂは、同じくその次の工
程を示す断面図および正面図である。
【図２３】図２３は同じくその平面図である。
【図２４】図２４は同じくその磁極部分の周囲に開口部
を形成した様子を示す斜視図である。
【図２５】図２５は同じくその開口部を下側の磁性層の
一部分まで掘り下げた状態を示す斜視図である。
【図２６】図２６はエアベアリング面を形成した薄膜磁
気ヘッドの磁極部分を示す斜視図である。
【図２７】図２７Ａおよび２７Ｂは同じくその断面図お
よび正面図である。
【図２８】図２８は本発明による薄膜磁気ヘッドの他の
実施例を示す断面図である。
【図２９】図２９は同じくその磁極部分を示す斜視図で
ある。
【符号の説明】
41 基板、 42 アルミナ絶縁層、 43 下部シールド
磁性層、 44 アルミナ膜、 45 シールドギャップ
膜、 46 MR層、 47 第１の磁性層、 48, 50,52
絶縁層、 49, 51 薄膜コイル、 53 ギャップ層、
54 第２の磁性層、54a 磁極部分、 55 開口部、
55a 開口部の内側側面、 56 エアベアリング面、57
MR再生素子

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気記録媒体と対向し、記録トラックの
    幅を規定する幅の磁極部分を有する第１の磁性層と、 この第１の磁性層の磁極部分の端面とともにエアベアリ
    ング面を構成する磁極部分を有し、エアベアリング面か
    ら離れた位置において第１の磁性層と磁気的に連結され
    た第２の磁性層と、 少なくとも前記エアベアリング面において第１の磁性層
    の磁極部分と第２の磁性層の磁極部分との間に介挿され
    た非磁性材料より成るギャップ層と、 前記第１および第２の磁性層を通り、前記エアベアリン
    グ面において書込用磁束を発生させるように前記第１お
    よび第２の磁性層の間に絶縁層を介して配設された部分
    を有する薄膜コイルと、 前記第１および第２の磁性層、ギャップ層、絶縁層およ
    び薄膜コイルを支持する基体とを具え、 前記エアベアリング面に対する位置基準面となる内側面
    を有する開口部を、前記第１および第２の磁性層の磁極
    部分の側縁と隣接する部分に、前記ギャップ層を貫通し
    て第１の磁性層の厚さの一部分にまで達するように形成
    したことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記非磁性材料より成るギャップ層で、
    前記薄膜コイルの第１および第２の磁性層間に位置する
    部分を電気的に絶縁する前記絶縁膜の表面を覆ったこと
    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】 前記基体と、第１の磁性層との間に、電
    気的に絶縁されるとともに磁気的に遮蔽された読取用の
    磁気抵抗素子を、その側縁が前記エアベアリング面に露
    出するように配設して複合型薄膜磁気ヘッドとして構成
    したことを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜磁
    気ヘッド。
  4. 【請求項４】 薄膜磁気ヘッドを製造する方法であっ
    て、 磁極部分を有する第１の磁性層を基板によって支持され
    るように形成する工程と、 前記第１の磁性層の上に絶縁層によって互いに電気的に
    分離された状態で薄膜コイルを形成した後、第１の磁性
    層の少なくとも磁極部分の上および前記絶縁層の上に非
    磁性材料より成るギャップ層を形成するか、または前記
    第１の磁性層の上に非磁性材料より成るギャップ層を形
    成した後、絶縁層によって互いに電気的に分離された状
    態で薄膜コイルを形成する工程と、 前記ギャップ層を覆い、前記第１の磁性層の磁極部分の
    上方に位置する磁極部分を有する第２の磁性層を形成す
    る工程と、 この第２の磁性層の磁極部分の側縁と隣接する前記ギャ
    ップ層を、第２の磁性層の磁極部分をマスクとする異方
    性エッチングにより除去して開口部を形成する工程と、 前記第２の磁性層の磁極部分をマスクとして前記第１の
    磁性層をエッチングして前記開口部の深さを第１の磁性
    層に部分的に侵入させる工程と、 この開口部の内側縁を位置の基準として基板、第１およ
    び第２の磁性層の磁極部分およびこれらによって挟まれ
    たギャップ層を研磨して磁気記録媒体と対向するエアベ
    アリング面を形成する工程と、を含むことを特徴とする
    薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  5. 【請求項５】 前記ギャップ層をエッチングして開口部
    を形成する異方性エッチングをリアクティブイオンエッ
    チングとすることを特徴とする請求項４に記載の薄膜磁
    気ヘッドの製造方法。
  6. 【請求項６】 前記リアクティブイオンエッチングを、
    BCl3雰囲気中またはBCl3にCl2 を50% を越えない比率で
    含有させた雰囲気中で行なうことを特徴とする請求項５
    に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  7. 【請求項７】 前記第１磁性層のエッチングをイオンビ
    ームエッチングで行なうことを特徴とする請求項５また
    は６に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  8. 【請求項８】 前記イオンビームエッチングを、第１の
    磁性層に垂直な方向から40〜70°の角度だけ傾斜した方
    向から行なうことを特徴とする請求項７に記載の薄膜磁
    気ヘッドの製造方法。
  9. 【請求項９】 前記イオンビームエッチングを、第１の
    磁性層に垂直な方向からほぼ45°の角度で傾斜した方向
    から行なうことを特徴とする請求項８に記載の薄膜磁気
    ヘッドの製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記第１の磁性層のエッチングをリア
    クディブイオンエッチングとすることを特徴とする請求
    項４〜６の何れかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記基体と第１の磁性層との間に、電
    気的に絶縁されるとともに磁気的に遮蔽された読取用の
    磁気抵抗素子を形成して複合型薄膜磁気ヘッドを構成す
    ることを特徴とする請求項４〜１０の何れかに記載の薄
    膜磁気ヘッドの製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記基体上に磁気遮蔽を行なう第３の
    磁性層を形成し、その上に第２の絶縁層中に埋設した磁
    気抵抗材料膜を形成した後、前記第１の磁性層を形成
    し、前記エアベアリング面を形成するための研磨工程に
    おいて、前記第３の磁性層を研磨するとともに前記磁気
    抵抗材料膜をも研磨して端面がエアベアリング面に露出
    する磁気抵抗素子を形成することを特徴とする請求項１
    １に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
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