JP3228385B2

JP3228385B2 - 薄膜磁気ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP3228385B2
Application number: JP33605293A
Authority: JP
Inventors: 淳飯島; 吉田　　誠
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 2001-11-12
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: JPH07192242A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜磁気ヘッドの製造
方法に関し、更に詳しくは、空気ベアリング面の微細加
工に適した薄膜磁気ヘッドの製造方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】この種の薄膜磁気ヘッドでは、ポール部
のトラック方向幅設定、電磁変換特性改善または浮上姿
勢改善等のために、スライダの空気ベアリング面に微細
加工を施す必要を生じることがある。例えば、特開平４
ー２７４０１４号、４ー２７４００８号公報では、空気
ベアリング面にポール部の幅方向または厚み（長さ）方
向の端部に微小深さの凹部を設け、ポール部のトラック
方向幅を高精度で設定し、または電磁変換特性を改善す
る技術を開示している。

【０００３】空気ベアリング面に上述のような微細加工
を施す手段として、空気ベアリング面に、有機質レジス
トを付着させ、この有機質レジストを、微細加工に対応
したパターンとなるようにパターンニングし、次にパタ
ーンニングされて残った有機質レジストを保護膜とし
て、例えばイオンミリング等による微細加工を施す手段
がとられている。保護膜として残っていた有機質レジス
トは化学的物理的エッチングによって微細加工終了後に
除去される。

【０００４】空気ベアリング面を構成するスライダは、
例えばＡｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ（以下ＡＬＴＩＣと称する）等
で構成され、磁極は例えばパーマロイ等によって構成さ
れる。このため、イオンミリング時のエッチングレート
が両者間で著しく異なる。微細加工によって得られる凹
部の深さは、磁極の一定値（０．５〜２．０μｍ）に対
し、０．５μｍ以上の任意の値に設定することが要求さ
れる。その手段として、従来は、磁極パターニングのた
めのレジストマスク形成加工を行った後、スライダ基体
パターニングのためのレジストマスクを形成加工を行う
２投階工程を採るか、ＣＦ₄又はＣＣｌ₄等の反応ガスを
用いて磁極とスライダ基体のエッチング速度を合わせる
方法を採っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の加工方
法のうち、磁極パターニングのためのレジストマスク形
成加工を行った後、スライダ基体パターニングのための
レジストマスクを形成加工を行う２投階工程法は、工程
数増加、処理能力の限界及び歩留の低下等を招き易く、
それがコストアップを引き起こす原因になっていた。

【０００６】反応ガスを用いて磁極とスライダ基体のエ
ッチング速度比を制御する方法の場合は、反応過程にお
けるエッチング速度バラツキを生じ易く、一定の深さを
有する凹部を得ることが困難で、それが歩留の低下を招
く原因となっていた。また排ガス処理設備を設けること
が必須であるため、設備コストが高くなること、前述し
たような反応ガスを取り扱うため安全性に問題があるこ
と等、種々の解決しなければならない問題点を抱えてい
る。

【０００７】そこで、本発明の課題は、ポール部の端面
の一部と、スライダ基体とを、マスクのパターンに従っ
た高精度のパターンとなるようにエッチングし得る薄膜
磁気ヘッドの製造方法を提供することである。

【０００８】本発明のもう一つの課題は、効果的なエッ
チング速度及び良好な加工面状態を保ったまま、ポール
部とスライダ基体でなる空気ベアリング面とを、同時プ
ロセスにおいて、意図する形状及び深さとなるように加
工し得る薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することであ
る。

【０００９】本発明の更にもう一つの課題は、工程数減
少、処理能力の増大及び歩留の向上等を図り、それによ
ってコストダウンを達成し得る薄膜磁気ヘッドの製造方
法を提供することである。

【００１０】本発明の更にもう一つの課題は、一定の深
さを有する凹部を容易に得ることができ、設備コストが
安価で、安全な作業環境を保ち得る薄膜磁気ヘッドの製
造方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁気変
換素子を支持したスライダ基体の空気ベアリング面に加
工を施す工程を含んでおり、前記磁気変換素子は、ポー
ル部を含み、前記ポール部の端面が前記スライダ基体に
よって構成された前記空気ベアリング面の表面に現れて
おり、前記工程は、前記ポール部を含む前記空気ベアリ
ング面の表面に、少なくとも前記ポール部の端面の一部
と、その周りに間隔を隔ててスライダ基体とを覆うパタ
ーンを有するように、マスクを付着させた後、空気ベア
リング面の法線に対して入射角度を有するように、斜め
方向から異方性ドライエッチングを施し、前記入射角
度、前記間隔及び前記マスクの高さに応じて、前記ポー
ル部及び前記スライダ基体のエッチングレートを制御す
る。

【００１２】

【作用】ポール部を含む空気ベアリング面の表面に、少
なくともポール部の端面の一部と、その周りに間隔を隔
ててスライダ基体とを覆うパターンを有するように、マ
スクを付着させた後、ドライエッチングを施すことによ
り、ポール部の端面の一部と、その周りに間隔を隔てて
スライダ基体とを、マスクのパターンに従った高精度の
パターンとなるようにエッチングすることができる。

【００１３】ドライエッチングを行うに当たり、マスク
を付着させた後、空気ベアリング面の法線に対して入射
角度を有するように、斜め方向から異方性ドライエッチ
ングを施し、入射角度、間隔及びマスクの高さに応じ
て、前記ポール部及び前記スライダ基体のエッチングレ
ートを制御する。これにより、効果的なエッチング速度
及び良好な加工面状態を保ったまま、ポール部とスライ
ダ基体でなる空気ベアリング面とを、同時プロセスにお
いて、意図する形状及び深さとなるように加工し得る。

【００１４】ポール部とスライダ基体でなる空気ベアリ
ング面とを同時に加工し得るので、工程数減少、処理能
力の増大及び歩留の向上等を達成し、それによってコス
トダウンが達成される。

【００１５】しかも、ドライエッチングによって加工す
るので、反応ガスを用いる場合と異なって、エッチング
速度バラツキを生じにくく、一定の深さを有する凹部を
容易に得ることができる。排ガス処理設備等は不要であ
るから、設備コストが安価になること、安全な作業環境
を保つことができること等の利点が得られる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明に係る製造方法が適用され得る
薄膜磁気ヘッドの斜視図、図２は図１に示した薄膜磁気
ヘッドの磁気変換素子部分の拡大斜視図、図３は図１に
示した薄膜磁気ヘッドの磁気変換素子部分の拡大断面
図、図４は図１に示した薄膜磁気ヘッドポール部の拡大
断面図、図５は図１に示した薄膜磁気ヘッドのポール部
を媒体対向面側から見た拡大図である。各図において、
寸法は誇張されている。図を参照すると、スライダ１は
媒体対向面側にレール部１０１、１０２を有している。
レール部１０１、１０２は表面が空気ベアリング面１０
３を構成している。レール部１０１、１０２は２本に限
らない。１本または３本設けられることもある。

【００１７】薄膜磁気変換素子２は、下部磁性膜２１、
上部磁性膜２３及びコイル膜２４を含む薄膜磁気回路を
有し、レール部１０１、１０２の一方または両者に対
し、その空気流出方向ａの端縁に設けられている。薄
膜磁気変換素子２の構造は、図３に詳細に示されてい
る。図３において、スライダ１は、ＡＬＴＩＣ等で構成
される基体部分１１０に、Ａｌ₂Ｏ₃等でなる絶縁膜１２
０をスパッタ等の手段によって付着させた構造となって
いて、薄膜磁気変換素子２は絶縁膜１２０の上に設けら
れている。薄膜磁気変換素子２はＩＣ製造テクノロジと
同様のプロセスにしたがって形成された薄膜素子であ
る。２１はパーマロイ等でなる下部磁性膜、２２はＡｌ
₂Ｏ₃等で形成されたギャップ膜、２３はパーマロイ等で
なる上部磁性膜、２４はコイル膜、２５１〜２５３はフ
ォトレジスト等で形成された膜間絶縁膜、２６はＡｌ₂
Ｏ₃等の保護膜、２７、２８はリード導体である。

【００１８】下部磁性膜２１及び上部磁性膜２３は、先
端面にギャップ膜２２を介して対向する下部ポール部Ｐ
１及び上部ポール部Ｐ２を有している。下部ポール部Ｐ
１及び上部ポール部Ｐ２の先端面は空気ベアリング面１
０３に現れている。下部磁性膜２１及び上部磁性膜２３
は、下部ポール部Ｐ１及び上部ポール部Ｐ２の後方に連
続するヨーク部２１１、２３１を有しており、ヨーク部
２１１、２３１は後方の結合部において磁気回路を完成
するように互いに結合されている。コイル膜２４は結合
部のまわりを渦巻状にまわるように形成されている。コ
イル膜２４の両端はリード導体２７、２８に接続されて
いる。リード導体２７、２８は取出電極４１、４２を形
成する領域まで導出され、その端縁に取出電極４１、４
２を有している。取出電極４１、４２の周りは薄膜磁気
変換素子２の全体を保護する保護膜２６によって覆われ
ている。

【００１９】図４を参照すると、下部ポール部Ｐ１は凹
部１０４を有し、凹部１０４はギャップ膜２２とは反対
側において、ポール先端面を部分的に削除して形成され
ている。凹部１０４は先端面との境界である端縁がギャ
ップ膜２２と非平行となっている。上部ポール部Ｐ２も
同様に凹部１０４を有し、凹部１０４はギャップ膜２２
とは反対側において、ポール先端面を部分的に削除して
形成されている。凹部１０４は先端面との境界である端
縁がギャップ膜２２と非平行となっている。本発明は上
述のような凹部１０４を形成するための技術を開示する
ものである。凹部１０４は適当な非磁性充填材、例えば
セラミックによって埋めることもできる。

【００２０】ポール部Ｐ１及びＰ２の少なくとも一方
は、ギャップ膜２２とは反対側の端縁がギャップ膜２２
と非平行となっている。この構造は、ポール部Ｐ１また
はＰ２の磁気特性を、磁気記録媒体の走行方向ａに沿っ
て徐々に低下させ、疑似ギャップを消滅させたのと等価
である。このため、サブパルスが時間軸上で分散され、
サブパルスを殆ど含まなくなり、ローレンツパルスに近
い出力波形が得られる。これによりパーシャル．レスポ
ンス信号方式を適用することの可能な薄膜磁気ヘッドが
得られる。

【００２１】凹部１０４による削除の後退量ｄは０．５
μｍ〜２．０μｍの範囲に設定することが望ましい。後
退量ｄが０．５μｍ以下ではオーバーライト特性の劣化
が起こり、本発明の構造が実質的に機能しなくなり、２
μｍ以上では磁極側の絶縁膜の露出等による信頼性上の
問題が起こる。

【００２２】凹部１０４は、ポール部Ｐ１及びＰ２の深
さである後退量ｄが、本発明の構造が機能する一定の深
さのまま、空気ベアリング面１０３の深さを浮上特性を
満足する任意の値になるように設定するのが理想である
が、空気ベアリング面１０３を構成するスライダは、例
えばＡＬＴＩＣ等で構成され、ポール部Ｐ１及びＰ２は
例えばパーマロイ等によって構成されるため、イオンミ
リング時のエッチングレートが両者間で著しく異なる。
このため、ポール部Ｐ１及びＰ２の後退量ｄを一定値に
保ったまま、その周りにおいて空気ベアリング面１０３
を構成するスライダ１の後退量を任意に設定することが
困難であり、本発明は、そのような困難性を解決し得る
手段を開示するものであることは、既に述べた通りであ
る。次に、図１〜図５に示した薄膜磁気ヘッドについ
て、本発明を適用した具体例を、図６〜図８を参照して
説明する。

【００２３】まず、図６を参照すると、治具３の上に薄
膜磁気ヘッド５が配置されている。薄膜磁気ヘッド５の
それぞれは治具３の上に配列され、かつ、接着等の手段
によって固定されている。図示では、薄膜磁気ヘッド５
は既に個々に分離された状態となっているが、分離され
る前の集合体の状態であってもよい。薄膜磁気ヘッド５
の接着面とは反対側に現れる空気ベアリング面１０３は
既に研磨工程の終了した平面度の高い面となっている。
そして、ポール部Ｐ１及びＰ２を含む空気ベアリング面
１０３の表面に、少なくともポール部Ｐ１及びＰ２の端
面の一部と、その周りに間隔を隔ててスライダ１とを覆
うパターンを有するように、マスク６１、６２を付着さ
せる。

【００２４】図７はマスク付着の具体例を示している。
マスク６１、６２はポール部Ｐ１及びＰ２の端面の一部
と、その周りにマスク間隔Ｘを隔ててスライダ１とを覆
うパターンを有するように付着させてある。マスク６
１、６２は有機レジストによって構成されており、その
パターニングは周知のフォトリソグラフィ工程によって
行われている。

【００２５】次に、マスク６１、６２を付着させた後、
図８及び図９に示すように、空気ベアリング面１０３の
法線ｎに対して入射角度θを有するように、斜め方向か
ら異方性ドライエッチングを施す。ドライエッチングの
具体例はイオンミリングである。このときのポール部Ｐ
１及びＰ２及びスライダ１のエッチングレートは、入射
角度θ、マスク間隔Ｘ及びマスク６１、６２の高さＹ
（図９参照）に応じて制御される。従って、入射角度
θ、マスク間隔Ｘ及びマスク６１、６２の高さＹを適切
に選定することにより、ポール部Ｐ１及びＰ２及びスラ
イダ１のエッチングレート比を変化させ、ポール部Ｐ１
及びＰ２の後退量ｄを一定値に保ったまま、スライダ１
の後退量を同時プロセスにおいて任意に設定することが
可能になる。

【００２６】図１０はミリング・レートと入射角度θ、
マスク間隔Ｘ及びマスク６１、６２の高さＹとの関係を
示す実測データである。図において、縦軸にミリング・
レート（×１０Å／ｍｉｎ）をとり、横軸に入射角度θ
をとって示している。マスク６１、６２の高さＹは４．
９μｍとした。マスク６１、６２間の距離Ｘは、ＮｉＦ
ｅ（Ｘ）として図１０に図示されている。ＡＬＴＩＣの
データは十分にマスク間隔が広いときのデータである。

【００２７】図１０によると、例えば、入射角度θが約
５０度の時に、スライダ１であるＡＬＴＩＣのミリング
・レート曲線とＮｉＦｅ（Ｘ＝５）のミリング・レート
曲線とが交叉している。即ち、マスク６１、６２の高さ
を４．９μｍに設定した場合、入射角度θを５０度前後
に選定し、マスク６１、６２間の距離Ｘを５μｍに選定
すると、ポール部Ｐ１及びＰ２を構成するＮｉＦｅのミ
リング・レートと、スライダ１を構成するＡＬＴＩＣの
ミリング・レートを一致させ、凹部１０４の深さである
後退量ｄを、ポール部Ｐ１及びＰ２と、スライダ１とで
同じ値に設定することが可能になる。ポール部Ｐ１及び
Ｐ２と、スライダ１のミリング・レート比を任意に設定
できることは言うまでもない。

【００２８】マスク高さＹを４．９μｍに設定した場
合、入射角度θが０〜３０度未満の領域では、入射角度
θが増大するにつれてＮｉＦｅ及びＡＬＴＩＣのミリン
グ・レートがほぼ同じように増大する。これに対して、
入射角度θが３０度を越えると、ＮｉＦｅのミリング・
レートが入射角度θの増大とともに急激に低下する領域
がある。この間、スライダ部であるＡＬＴＩＣのミリン
グ・レートは入射角度θの増大と共に増大するか、また
は横ばい状態を保つ。従って、入射角度θが３０度を越
すと、ＮｉＦｅのミリング・レートがスライダ部のＡＬ
ＴＩＣのミリング・レートに近づく方向となるから、入
射角度θは３０度以上に選定する。入射角度θが６０度
を越すと、ミリング・レートが小さくなり過ぎ、作業効
率が低下する。よって、入射角度θは３０〜６０度の範
囲に設定することが望ましい。また、このＱ値において
良好なＡＬＴＩＣのマッチング面精度を維持できる。

【００２９】マスク高さＹを４．９μｍに設定した場
合、マスク間隔Ｘが５〜１２．５μｍ、入射角度θが３
０〜６０度の範囲で、ＮｉＦｅのミリング・レートとＡ
ＬＴＩＣのミリング・レートとの間のずれを、実用上許
容できる範囲に押さえることができる。等価的には、入
射角度θを３０〜６０度の範囲に設定した場合、１≦
（Ｘ／Ｙ）≦３．０を満たすと、ＮｉＦｅのミリング・
レートとＡＬＴＩＣのミリング・レートとの間のずれ
を、実用上許容できる範囲に押さえることができる。

【００３０】しかも、ポール部Ｐ１及びＰ２とスライダ
基体１でなる空気ベアリング面１０３とを同時に加工し
得るので、工程数減少、処理能力の増大及び歩留の向上
等を達成し、それによってコストダウンが達成される。

【００３１】更に、ドライエッチングによって加工する
ので、反応ガスを用いる場合と異なって、エッチング速
度バラツキを生じにくく、一定の深さを有する凹部１０
４を容易に得ることができる。排ガス処理設備等は不要
であるから、設備コストが安価になること、安全な作業
環境を保つことができること等の利点が得られる。

【００３２】本実施例は、図面を参照して具体的に説明
したが、空気ベアリング面１０３に微細加工を施す必要
のある場合に広く適用できる。例えば、ＴＰＣ型スライ
ダやシュイプトレールなどを得る場合に用いることがで
きる。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。（ａ）ポール部の端面の一部と、その周りのスライダ基
体とを、マスクのパターンに従った高精度のパターンと
なるようにエッチングし得る薄膜磁気ヘッドの製造方法
を提供することができる。（ｂ）効果的なエッチング速度及び良好な加工面状態を
保ったまま、ポール部とスライダ基体でなる空気ベアリ
ング面とを同時に任意の深さになるように加工し得る薄
膜磁気ヘッドの製造方法を提供することができる。（ｃ）工程数減少、処理能力の増大及び歩留の向上等を
達成し、それによってコストダウンを達成し得る薄膜磁
気ヘッドの製造方法を提供することができる。（ｄ）一定の深さを有する凹部を容易に得ることがで
き、設備コストが安価で、安全な作業環境を保ち得る薄
膜磁気ヘッドの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る製造方法が適用され得る薄膜磁気
ヘッドの斜視図である

【図２】図１に示した薄膜磁気ヘッドの磁気変換素子部
分の拡大斜視図である。

【図３】図１に示した薄膜磁気ヘッドの磁気変換素子部
分の拡大断面図である。

【図４】図１に示した薄膜磁気ヘッドポール部の拡大断
面図である。

【図５】図１に示した薄膜磁気ヘッドのポール部を媒体
対向面側から見た拡大図である。

【図６】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の工程
を示す図である。

【図７】図６に示した製造工程の一部を拡大して示す平
面図である。

【図８】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の次工
程を示す図である。

【図９】図８に示した製造工程の一部を拡大して示す平
面図である。

【図１０】ミリング・レートと入射角度θ、マスク間隔
Ｘ及びマスクの高さＹとの関係を示す実測データであ
る。

【符号の説明】

１スライダ１０１、１０２レール部１０３空気ベアリング面１０４凹部２磁気変換素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 5/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気変換素子を支持したスライダ基体の
空気ベアリング面に加工を施す工程を含む薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法であって、前記磁気変換素子は、ポール部を含み、前記ポール部の
端面が前記スライダ基体によって構成された前記空気ベ
アリング面の表面に現れており、前記工程は、前記ポール部を含む前記空気ベアリング面
の表面に、少なくとも前記ポール部の端面の一部と、そ
の周りに間隔を隔ててスライダ基体とを覆うパターンを
有するように、マスクを付着させた後、空気ベアリング
面の法線に対して入射角度を有するように、斜め方向か
ら異方性ドライエッチングを施し、前記入射角度、前記
間隔及び前記マスクの高さに応じて、前記ポール部及び
前記スライダ基体のエッチングレートを制御する薄膜磁
気ヘッドの製造方法。
【請求項２】前記入射角度は、３０〜６０度の範囲に
設定される請求項１に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方
法。
【請求項３】前記間隔をＸとし、前記マスクの高さを
Ｙとしたとき、１≦（Ｘ／Ｙ）≦３．０を満たす請求項
１または２に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。