JP2007280567A - 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トラック部分や素子高さ部分形成時での短絡不良を防止し、歩留まりを向上する。
【解決手段】素子高さ方向を先に形成し、その後、トラック幅方向を形成する。素子高さ形成時の第１の絶縁膜８上に滑らかな壁面形状を有する第３の絶縁膜１０を形成する。また、この第３の絶縁膜１０形成時には最適化したリフトオフ用パターンを用い、端部形状を滑らかにする。
【選択図】図６

Description

本発明は、磁気ディスク装置に使用される薄膜磁気ヘッドに関し、特に再生用に使用される薄膜磁気ヘッドに関するものである。

ＨＤＤの高記録密度化に伴い、搭載される薄膜磁気ヘッドは一層の狭トラック化及び狭ギャップ化、高感度化が求められている。通常、薄膜磁気ヘッドは記録ヘッドと再生ヘッドが組み合わされて用いられる。現在、この再生ヘッドとしてはＧＭＲ効果を利用したＧＭＲヘッドが主流で用いられている。このＧＭＲヘッドは電気信号をセンサ膜に膜面内に平行に流すＣＩＰ（Current In Plane）型のヘッドである。今後の更なる記録密度の向上のために、狭トラック化及び狭ギャップ化においても高出力化に有利と思われるＴＭＲ（Tunneling MagnetResistive effect）ヘッド及びＣＰＰ−ＧＭＲ（Current Perpendicular to a Plane-Giant MagnetResistive effect）ヘッドの開発が盛んに行われている。このＴＭＲヘッド及びＣＰＰ−ＧＭＲヘッドは従来のＧＭＲヘッドとは異なり、センス電流をセンサ膜の膜面に平行に流すＣＩＰ型ヘッドではなく、膜面に垂直な方向に流すＣＰＰ型ヘッドである点が大きく異なる。

ＣＰＰ型ヘッドであるＣＰＰ−ＧＭＲヘッドに関しては、特開２００３−１９８０００号公報に記載されている。これは、センサ膜に接する下部電極が凸形状を有し、上部電極のセンサ膜に接触する幅を下部電極よりも小さくすることでアライメントマージンを向上すると共に微小コンタクト部分を形成するものである。特開２００３−２９８１４４号公報には、特開２００３−１９８０００号公報と類似の凸形状下部電極を有するヘッドが記載されている。このヘッドは、凸形状部分を平坦化し、より均一なセンサ膜形成を可能として、特性向上を図っている。

また、特開２００５−１１４４９号公報には、センサの横側に配置する磁区制御膜などを薄膜化し、シールド間隔を縮小化することが提案されている。センサ横側のシールド間隔を狭くすることによって、サイドリーディングを低減するものである。同じようにサイドリーディングを低減するものとして、特開２００４−１７８６５６号公報にサイドシールドを有する構造が開示されている。また、特開２００３−３３２６４９号公報では、センサ膜の磁気的安定性とサイドリーディング低減を図っている。特開２００５−４４４９０号公報には、固定層の磁化安定化などを考慮し、固定層をトラック幅方向の寸法よりも素子高さ方向の寸法が大きく形成することが提案されている。

ＣＰＰ型ヘッドは、磁気シールドとして用いている上下のシールドが電極を兼用している。そして、センサ膜の壁面に絶縁膜を配置、センサ膜の膜面上下に電極を配置して、電流を膜面と垂直方向に流す。製造方法としては、先にトラック幅形成を行い、次に素子高さ方向を形成する順序で作製する。特開２００５−１１４４９号公報及び特開２００５−４４４９０号公報も同様である。

従来のＣＰＰ型ヘッドの製造方法の一例を、図１及び図２を用いて説明する。
（１−１）まず、下部シールド１上にＴＭＲ膜などのセンサ膜３を形成する。なお、（１−１ａ）は、平面図（１−１ｂ）におけるＡＢＳラインの断面図であり、以下同様である。
（１−２）次に、トラックを形成する為にトラック形成レジスト４を形成する。このトラック形成レジスト４は、トラック形成エッチング領域４１の開口部を有する。
（１−３）トラック形成レジスト４をエッチングマスクとして用い、トラック形成エッチング領域４１のセンサ膜３をエッチングする。次にセンサ壁面の絶縁性を確保する為に、第２の絶縁膜５と磁区制御膜としての機能を有する磁性膜６を形成する。その後、リフトオフにより不要な部分の第２の絶縁膜５と磁性膜（磁区制御膜）６を除去する。その結果、トラック形成エッチング領域４１にのみ第２の絶縁膜５と磁性膜（磁区制御膜）６が配置される。この第２の絶縁膜５によってトラック近傍の絶縁は確保されている。
（１−４）センサ膜３の素子高さ方向を規定する素子高さ形成レジスト７を形成する。

（２−１）素子高さ形成レジスト７をエッチングマスクとして、センサ膜３をエッチングする。このとき、同時に第２の絶縁膜５と磁性膜（磁区制御膜）６もエッチングされる。ここで第２の絶縁膜５と磁性膜（磁区制御膜）６のエッチング端部Ａが形成される。
（２−２）素子高さ形成レジスト７がある状態で第１の絶縁膜８を形成、リフトオフすることにより、素子高さ形成レジスト７のエッチング部分にのみ第１の絶縁膜８が配置される。
（２−３）上部シールド１１を形成する。

今後、記録密度向上と共に、信号周波数も上げることも必要である。今後の狭ギャップ化に伴って電極である上下シールド間距離が小さくなった場合、電極である上下シールド間の静電容量が増加する。静電容量には距離だけではなく電極面積も関係し、電極面積が大きいほど静電容量は増加する。静電容量が増加すると、高周波特性が悪化することが懸念される。ＣＩＰヘッドとは異なり、ＣＰＰ型のヘッドは上下シールドが電極であるため、この問題はより深刻となる。このような問題を回避するため、特開２００４−１７８６５６号公報にはトラック形成部分の絶縁膜（図１での第２の絶縁膜５に相当）上に別の絶縁膜（ギャップ層）を形成する例が記載されている。

また、絶縁膜の形成するような製造法としては、リフトオフプロセスやエッチングプロセスを用いることが知られている。このような製造方法は歩留まりに大きく影響すると共に、ノウハウ的なものが多い。

例えば図４に示したようなＣＰＰ型ヘッドにおいて、絶縁膜１０を形成する場合を説明する。この絶縁膜１０を形成する製造方法として、リフトオフプロセスを用いた一例を図３に示す。図１と同じ様に平面図及び断面図を示した。
（３−１）トラック幅方向及び素子高さ方向の加工後の図である。
（３−２）第３の絶縁膜１０を形成するためのレジストパターン９を形成する。
（３−３）この上に第３の絶縁膜１０を成膜する。
（３−４）リフトオフ処理を行い、不要な部分の第３の絶縁膜１０及びレジストパターン９を除去する。
（３−５）上部シールド１１を形成して、完成となる。

リフトオフプロセスはトラック形成にも用いられ、レジストパターンの形状などが開示されている。ＣＰＰ型のヘッド構造におけるリフトオフプロセスでのトラック形成については、特開２００３−３３２６４９号公報にリフトオフパターンにアンダーカットを有するひさし状の断面形状が開示されている。

特開２００３−１９８０００号公報 特開２００３−２９８１４４号公報 特開２００５−１１４４９号公報 特開２００５−４４４９０号公報 特開２００３−３３２６４９号公報 特開２００４−１７８６５６号公報

ＣＰＰ型ヘッドは、磁気シールドとして用いている上下のシールドが電極を兼ねる。そして、センサ膜の壁面に絶縁膜を配置し、センサ膜の膜面上下に電極を配置して、電流を膜面と垂直方向に流す。このように垂直方向に電流を流す場合、上下電極間に不必要な電流経路、つまり、短絡等が発生すると致命的な欠陥となる。また、上下電極間の絶縁耐圧が低下した場合も短絡不良の発生確率が増加し、結果的に歩留まりの低下を招く。今後の狭ギャップ化に伴い、シールド間距離は更に小さくなる傾向にあり、短絡発生や耐圧低下の可能性はますます大きくなると思われる。

図１及び図２にて説明したように、先にトラック幅形成を行い、次に素子高さ方向を形成する順序で作製した場合、次の問題が懸念される。トラック幅方向の加工後に絶縁膜、磁区制御膜を形成し、その後、素子高さ方向の加工をするわけであるが、同時に前述の磁区制御膜や絶縁膜を切断する事が多い。その際、下部シールドからの再付着が絶縁膜上に付着すると下部シールドと磁区制御膜が短絡する。その結果、磁区制御膜上の上部シールドとも短絡することになり、結果として、下部シールドと上部シールドの短絡が発生する。

図１及び図２にて詳細に説明する。（１−３）にて、トラック形成エッチング領域４１にのみ第２の絶縁膜５と磁性膜（磁区制御膜）６を配置した。第２の絶縁膜５は磁性膜（磁区制御膜）６を有効に機能させる為に場合によっては膜厚１０ｎｍ以下の時もあり、通常は非常に薄い事が多い。この薄い第２の絶縁膜５によってトラック近傍の絶縁は確保されている。（２−１）にて、素子高さ形成レジスト７をエッチングマスクとして、センサ膜３をエッチングすると、同時に第２の絶縁膜５と磁性膜（磁区制御膜）６もエッチングされる。ここで第２の絶縁膜５と磁性膜（磁区制御膜）６のエッチング端部Ａが形成される。第２の絶縁膜５に下部シールド１からの再付着などが形成された場合、下部シールド１と磁性膜（磁区制御膜）６に短絡が生じる。この短絡発生は磁性膜（磁区制御膜）６と同時形成する第２の絶縁膜５が非常に薄い事が一因であり、第２の磁性膜５が薄いほどその危険性は高くなる。厚膜化すれば短絡発生の可能性は低減できるが、その場合はセンサ膜と磁区制御膜との距離も離れて磁区制御膜の効果が劣化、特性不良を発生してしまう。

その為、短絡防止と磁区制御膜による特性安定化の両立が重要であり、双方に安定な条件を見出すことは容易なことではない。最終的に上部シールド１１が形成され、（２−１）で説明した問題が発生した場合、下部シールド１から上部シールド１１までの短絡が発生し、出力低下などの致命的な特性不良が発生するのである。

また、この製法順序において形成した場合、ウエハ上で素子高さ方向における磁性膜（磁区制御膜）６の幅はセンサ膜とほぼ同一になる。浮上面加工後にセンサ膜３の素子高さは約１００〜２００ｎｍ程度であり、ウエハプロセス時での大きさよりかなり縮小する。つまり、磁性膜（磁区制御膜）６も大幅に縮小する。磁性膜（磁区制御膜）６のような磁性膜は、体積が縮小化すると磁気的安定性が劣化してくる。よって、この製法順序の場合は磁性膜（磁区制御膜）６が不安定になり、ヘッド特性の劣化が懸念される。今後、素子高さは更に小さくなると思われ、この影響は大きくなると思われる。

また、磁性膜６として、磁区制御膜の代わりにサイドシールド膜を配置した場合も類似のことが懸念される。サイドシールド膜はセンサ膜サイドにおいて不要な磁界を吸収する役目を果たす必要がある。しかし、前述のように形成すると素子高さ方向が非常に狭く、トラック幅方向に広いという横長な形状となる。このような場合、非常に大きな形状異方性が発生することが懸念される。つまり、サイドシールド膜の磁化がトラック幅方向に固定され、サイドシールドの役目を十分果たさなくなる恐れがある。その結果、読みにじみ低減効果が劣化し、記録密度向上効果が低減してしまうのである。

一方、この製法順序の場合、上記とは別の問題の発生する懸念がある。図５を用いて説明する。図５は、トラック形成後に素子高さ形成レジスト７を形成したものである。図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるａ−ａ断面である。トラック形成時の磁性膜６（磁区制御膜）は、センサ膜の特性安定化のため、磁性膜６（磁区制御膜）の膜厚を調整して用いることが多い。磁性膜６（磁区制御膜）の上面がセンサ膜３よりも高くなった場合（図５（ｂ））、図５（ａ）のＥ領域において、その後に形成する素子高さ形成レジスト７の形状不良が発生する。それは図５（ａ）のＥ領域において、凹形状になっているため、レジスト塗布膜厚の不均一化やリソグラフィ時のハレーションなどにより、素子高さ形成レジスト７の形状不良が発生するのである。

図に示すように素子高さ形成レジスト７の形状不良が生じると、センサ膜３の素子高さ方向の形状不良発生及び寸法精度が劣化する。また、センサ膜３の素子高さ方向での端部位置は、浮上面加工後における再生ヘッドの浮上面基準位置になるため、この基準位置の精度悪化でもある。基準位置精度の劣化は、組み合わせて用いる記録ヘッドとの位置精度の劣化にも繋がる。それは記録ヘッドを構成する磁極の位置精度が、センサ膜３の素子高さ方向での端部位置精度に大きく依存する為である。センサ膜３の素子高さ方向での端部位置精度が劣化した場合、浮上面加工後における記録ヘッドを構成する磁極の素子高さ方向の長さが変動し、結果として記録ヘッドの性能も変動してしまう。

このように素子高さ方向の基準位置を規定する再生ヘッドの素子高さ方向を精度良く形成することは非常に重要である。

また、前述の図１や図２で示した構造において、トラック幅方向及び素子高さ方向の加工後に第３の絶縁膜を形成し、その第３の絶縁膜をトラック形成部分の外側端部（２−１におけるＡ部分）の内側まで覆う構造により、短絡を防止することも考慮される。これを図３にて説明する。この場合は（３−２）で示したＢ領域において、素子高さ形成部分の外周側に上部絶縁膜のパターンが横断するため、その部分でのハレーションなどの発生によるパターン崩れにより、リフトオフ残りの発生や後に形成する上部シールドの形状不良発生などの可能性がある。

図３にも示したように、トラック幅形成時にセンサ膜のサイドには第２の絶縁膜５を介し、磁性膜６が配置される。その磁性膜６として、サイドシールド膜または磁区制御膜を配置している構造が多い。図３にて示したような構造の場合、サイドシールドまたは磁区制御膜の外側端部領域において、第３の絶縁膜１０が覆うために上部シールドとの間隔がセンサ近傍と外側において変化する。図４を用いて説明する。図４は、図３（３−５）と同じ状態の図である。第３の絶縁膜１０があるために、磁性膜６（サイドシールド膜もしくは磁区制御膜）の上部シールドとの距離はＣ領域では小さく、領域Ｄにおいては第３の絶縁膜１０の膜厚分だけ離れてしまう。その結果、磁性膜６が磁区制御膜の場合は、磁区制御膜から発生する磁束がシールドへ吸収される分布が不均一となり、シールドやセンサ膜に磁壁の発生など悪影響が懸念される。磁性膜６がサイドシールドの場合も類似のことが考えられ、Ｃ領域とＤ領域でサイドシールド膜と上部シールドとの距離が変化した場合、サイドシールドが上部シールドとの不均一な磁気的作用や磁界分布などを生じ、サイドシールドや上部シールドへの悪影響が懸念される。

高周波特性改善のため、前述の特開２００４−１７８６５６号公報にはトラック形成部分の絶縁膜（図１での第２の絶縁膜に相当）上に別の絶縁膜（ギャップ層）を形成する例が提案されている。つまり、電極である上下のシールドの間隔を大きし、静電容量を低減するものである。しかし、前述公報は浮上面での形状やサイドシールド構造に重点が置かれ、ギャップ層についても浮上面形状に重点が置かれているのみである。また、素子高さ方向の加工についても触れていない。磁気ヘッドにおけるセンサ膜の加工はトラック幅と素子高さを加工して初めてセンサとして機能する形状が得られる。つまり、双方を考慮した構造及びプロセスを構築することは非常に重要である。また、前述の公報において開示されているようなギャップ層は上部シールド側に接するために滑らかな形状を有することが好ましい。そして、このギャップ層は耐圧を確保するために数１００ｎｍの膜厚を有することが多い。このような膜厚及び形状を有する上部絶縁膜を安定に形成することは、シールド特性安定化及び耐圧歩留まり向上のため重要である。しかし、前述公報は形成方法には触れられておらず、安定したヘッドを製造することについては不明である。また、前述特開２００５−１１４４９号公報及び特開２００５−４４４９０号公報においては、このような絶縁膜そのものについて記載がなされていない。

このような絶縁膜の形成方法としては、図３に示したようなリフトオフプロセスがあるが、このリフトオフプロセスはレジスト膜厚や構成などにより、形状や安定性、製造の容易性などが変化すると思われる。第３の絶縁膜１０を形成するためのレジストパターン９として、垂直壁面を有するパターンを図３（３−２）及び（３−３）には示しているが、実際にこのような形状を用いた場合、第３の絶縁膜１０を形成後にリフトオフを行ってもレジストパターン９と第３の絶縁膜１０の境界端部にリフトオフ残りなどが発生し、形状不良が起きてしまう。

また、第３の絶縁膜の別の形成方法として、エッチングするプロセスも考えられるが、センサ膜３上面もエッチングプロセスにさらされるため、ダメージの発生がある。一方、前述のようにリフトオフプロセスにて形成することも考えられる。例えば、トラック形成と同じようなレジスト膜厚、形状にて転用を考えた場合、このようなパターン構成では前述の第３の絶縁膜を形成する工程に用いてもリフトオフが困難であるため、レジストパターン９として用いることはできない。それはトラック形成が磁気ヘッドプロセスにおいて最も微細な工程の一つであり、レジストパターンの膜厚はとても薄く、アンダーカット幅もとても小さいためである。

本発明は、トラック部分や素子高さ部分形成時での短絡不良を防止し、歩留まりを向上することを目的とする。

本発明の磁気ヘッドは、センサ膜のトラック幅方向の両側に接して形成された一対の第２の絶縁膜と、センサ膜のトラック幅方向の両側に形成され、かつ、第２の絶縁膜に接している一対の磁性膜と、センサ膜のトラック幅方向において第２の絶縁膜よりも外側に配置されている第１の絶縁膜と、上部シールドと第１の絶縁膜との間に配置された第３の絶縁膜とを有し、浮上面における形状が、第２の絶縁膜は一対の磁性膜の両端壁面においても接しており、第３の絶縁膜は第２の絶縁膜よりも外側に配置されているＣＰＰ型磁気ヘッドである。前記一対の磁性膜は、硬磁性膜であっても軟磁性膜であってもよい。また、浮上面において、第２の絶縁膜の外側端部のなす角度は、下部シールドを基準としてみた場合、９０°以下である。第３の絶縁膜は、上部シールド側において角部を有していない。

本発明のＣＰＰ型磁気ヘッドは、センサ膜の素子高さを規定する加工を行って第１の絶縁膜を形成し、その後にセンサ膜のトラック幅を規定する加工を行って一対の第２の絶縁膜及び一対の磁性膜を形成し、その後に第３の絶縁膜を形成して製造される。

本発明によると、ＣＰＰ型磁気ヘッドの形状不良、短絡不良を防止することができる。

以下に、本発明の実施例を示す。通常、本発明の薄膜磁気ヘッドは再生ヘッドとして用いられ、記録ヘッドと組み合わせて使用される。特に記載が無い場合、記録ヘッド部分は省略し、再生ヘッド部分のみ説明する。

本発明による再生ヘッドの一実施例を図６に示す。図６は本発明を用いたＣＰＰ型薄膜磁気ヘッドのセンサ膜近傍を示した摸式図である。図６（ａ）は浮上面における形状を示したものであり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。

図６（ａ）に示すように、電極でもある下部シールド１の上にセンサ膜３があり、センサ膜３のトラック幅方向の両側に接して一対の第２の絶縁膜５を配置する。センサ膜３の壁面での絶縁性は、この第２の絶縁膜５で確保する。第２の絶縁膜５の上には磁性膜６を配置する。この磁性膜６を硬磁性膜で構成した場合は磁区制御膜として機能する。一方、磁性膜６を軟磁性膜で構成した場合はサイドシールド膜として機能する。さらに第２の絶縁膜５よりも外側に第１の絶縁膜８を配置する。第１の絶縁膜８の上、つまり第２の絶縁膜よりも外側に第３の絶縁膜１０を配置する。これらの上に上部シールド１１を配置する。第３の絶縁膜１０は、図６（ａ）に図示されている左右の間隔は１．５μｍ〜１５μｍであり、素子高さ方向には１〜１０μｍである。

本発明によれば、図のＦ部分における第２の絶縁膜５は、図２にて説明したＡ部分の形状と大きく異なる。つまり、第２の絶縁膜５が上部シールド１１側にせりあがる形状を有している。さらに別な言い方をすれば、第２の絶縁膜５の外側端部の角度θは、下部シールドを基準とすると、０°以上〜９０°以下の角度を有して、第１の絶縁膜８と接している。図では直線的なテーパーを有しているが、多段のテーパーや曲線部分を有しても良い。

また、第１の絶縁膜８の上、つまり第２の絶縁膜よりも外側に第３の絶縁膜１０が配置されている点で、図４と異なることが分かる。磁性膜６として磁区制御膜を用いた場合、図４でのＣ部分及びＤ部分において磁性膜６（磁区制御膜）と上部シールド１１との距離が異なるが、図６でのＥ部分とＦ部分においては磁性膜６（磁区制御膜）と上部シールド１１の距離が変わらない。これにより、磁区制御膜から発生する磁束がシールドへ吸収される分布の均一性が向上し、シールドやセンサ膜での磁壁の発生などが低減できる。一方、磁性膜６としてサイドシールド膜を用いた場合、磁性膜６（サイドシールド膜）と上部シールド１１の距離が同じであるため、磁性膜６（サイドシールド膜）と上部シールドとの磁気的作用や磁界分布の均一性が向上する。また、Ｆ部分において磁性膜６（サイドシールド膜）がテーパー状になっていることは、磁性膜６（サイドシールド膜）端部で不必要な磁化状態を低減でき、好ましい。磁性膜端部が垂直形状を有するほど、端部には強い磁極成分ができてしまい、結果として磁性膜６（サイドシールド膜）が磁気シールドとして機能する効果が低減してしまうからである。よって、テーパー形状であれば、サイドシールド効果が向上するのである。

一方、上部シールド１１における下部シールド１側の形状は、第３の絶縁膜１０に大きく依存する。第３の絶縁膜１０の形状として、図３や図４に示したようなものの場合、上部シールド１１の下部シールド１側形状は、角を持つ垂直壁面を有するようになる。このような上部シールド１１形状は、角の部分などで磁壁が発生し、特性不良を引き起こす。特にＣＰＰ型磁気ヘッドの場合は、上下のシールドが電極である為にこの影響が顕著になる。図６における第３の絶縁膜１０形状は、図３や図４に示した第３の絶縁膜１０形状とは異なり、角や直角部分を低減し、垂直壁面を有していない。さらに、詳細には、第３の絶縁膜１０の形状はテーパー形状であると共に、角が滑らかに変化しながら、角度が変化していることがより好ましい。このような第３の絶縁膜１０により、上部シールド１１の下部シールド１側形状は、テーパー形状であると共に、角が滑らかな面を有するようになる。その結果、上部シールド１１の磁壁発生を防止し、特性安定化が可能となる。

第３の絶縁膜１０が第２の絶縁膜５よりも外側に配置する構造により、磁性膜６が磁区制御膜もしくはサイドシールド膜においても、その効果を有効に用いることが可能である。第３の絶縁膜１０を第２の絶縁膜５よりも外側に配置する構造のため、図４のＤ部分と異なり端部を覆っていないことによる短絡発生の懸念点がある。しかし、本発明は第２の絶縁膜５が第１の絶縁膜８に乗り上げるような構造をとり、第２の絶縁膜５をエッチングするような製法ではないため、図６におけるＦ部分を第３の絶縁膜１０が覆っていなくても短絡発生を防止できる。

図７及び図８に、本発明による別の実施例を示す。これは本発明による再生ヘッドの製造方法の一例を説明したものである。
（７−１）まず、下部シールド１上にＴＭＲ膜などのセンサ膜３を形成する。その後、素子高さ形成レジスト７を形成する。なお、（７−１ａ）は、平面図（７−１ｂ）におけるＡＢＳラインの断面図であり、以下同様である。
（７−２）素子高さ形成レジスト７をエッチングマスクとして、センサ膜３をエッチングする。そして、素子高さ形成レジスト７がある状態で第１の絶縁膜８を形成する。図示していないが、その後、リフトオフすることにより素子高さ形成レジスト７のエッチング部分にのみ第１の絶縁膜８が配置される。
（７−３）トラック形成レジスト４を形成する。
（７−４）トラック形成レジスト４をエッチングマスクとして用い、トラック形成エッチング領域４１でセンサ膜３をエッチングする。このとき同時に第１の絶縁膜８もエッチングされ、（７−４ａ）に示した第１の絶縁膜８のエッチング端部Ｇが形成される。

（８−１）トラック形成レジスト４を残した状態で、次にセンサ壁面の絶縁性を確保する為に第２の絶縁膜５と磁区制御膜としての機能を有する磁性膜６を形成する。
（８−２）リフトオフにより不要な部分の第２の絶縁膜５と磁性膜（磁区制御膜）６を除去する。その結果、トラック形成エッチング領域４１にのみ第２の絶縁膜５と磁性膜（磁区制御膜）６が配置される。
（８−３）第３の絶縁膜１０を第１の絶縁膜８の上に形成する。
（８−４）上部シールド１１を形成する。

まず、本発明の製造方法が従来例である図１及び図２の方法と異なる点は、トラック幅と素子高さ方向の作製順序が異なることである。従来例ではトラック幅を先に形成しているが、本発明では素子高さ方向を先に形成している。そのため平坦部に素子高さ形成レジスト７を形成することが可能であり、図５にて示した形状不良（Ｅ部分）などを生じることがない。よって、センサ膜３の素子高さ方向の形状不良発生を防止して寸法精度を確保でき、素子高さ方向端部位置の精度も確保できる。浮上面加工後においても浮上面基準位置の精度を確保できる。基準位置精度の確保は、組み合わせて用いる記録ヘッドとの位置精度の確保にも繋がり、結果として記録ヘッドの性能の安定化が可能となる。この記録ヘッドの安定化は、面内記録ヘッドから垂直記録ヘッドに移行した場合、更に重要となる。

また、従来例である図２（２−１ａ）にて示したＡ部分においては、第２の絶縁膜５に下部シールド１からの再付着などが形成された場合、下部シールド１と磁性膜（磁区制御膜）６に短絡が発生する危険性がある。それはエッチングされる第２の絶縁膜５が薄いことにも原因がある。一方、本発明である図７（７−４ａ）や図８（８−１ａ）にて示したＧ部分においては、エッチングされる絶縁膜が第１の絶縁膜８であり、第２の絶縁膜５よりも膜厚が厚いので、下部シールド１からの再付着などによる短絡が生じにくい。また、薄い絶縁膜である第２の絶縁膜５は、図２と異なりエッチングされることも無いので、ダメージの心配がない。

なお、Ｇ部分が形成される工程である図７（７−４）はトラック部分をエッチングする工程であり、センサ膜３の壁面にて短絡の可能性がある最もクリティカルな工程の一つである。そのため、センサ膜３の壁面にて短絡が生じない条件にて形成すれば、Ｇ部分での短絡は生じることはない。例えば図７（７−４ａ）に示したようにエッチング壁面をテ−パー状にエッチングすることで、再付着などを防止することが可能である。図においては直線状のテーパーとして示されているが、滑らかな曲線を含むような形状でも良い。さらに別方法として、形成された再付着がわずかであれば、酸化処理などを行って再付着を絶縁化しても良い。

本発明の作製順序はトラック形成が素子高さ形成の後である為、トラック幅の寸法精度の劣化が心配されるところであるが、例えば第１の絶縁膜８の上面をセンサ膜３の上面と合わせるようにすることで、トラック形成レジスト４の形状不良を防止し、寸法精度を確保することが可能となる。また、本発明は素子高さ形成が終了してから、トラック形成を行う為、磁性膜６の膜厚を任意に設計することが可能である。磁性膜６の膜厚は特性安定化のためにある程度の膜厚調整が必要になることが多く、本発明はヘッド設計の点からもマージンが広いといえる。従来例の場合、磁性膜６の膜厚を任意に変化させてしまうと、センサ膜３と磁性膜６の上面位置の差が生じ、図５のような問題が生じやすい。

また、図８（８−３ａ）に示したように、滑らかな壁面形状を有する第３の絶縁膜１０を配置することにより、電極である下部シールド１と上部シールド１１の距離を拡大することが可能であり、上部シールド１１も滑らかな形状を有することができる。これは図６にて説明した効果と同様である。

図６においても説明したが、第３の絶縁膜１０を第２の絶縁膜５よりも外側に配置する構造により、磁性膜６が磁区制御膜であってもサイドシールド膜であっても、その効果を有効に用いることが可能である。本発明は第３の絶縁膜１０を第２の絶縁膜５よりも外側に配置する構造のため、従来例である図４のＤ部分と異なり、端部を覆っていないことによる短絡発生の懸念点がある。しかし、本発明は第２の絶縁膜５を第１の絶縁膜８に乗り上げるような構造をとり、第２の絶縁膜５をエッチングするような製法ではないため、図６におけるＦ部分を第３の絶縁膜１０が覆っていなくても短絡発生を防止できる。

図９に、本発明による再生ヘッドの製造方法の他の実施例として第３の絶縁膜の形成方法を示す。（９−１ａ）は、（９−１ｂ）の断面図であり、以下同様である。
（９−１）第３の絶縁膜を形成するレジストパターン９として、下部レジスト１２及び上部レジスト１３を形成したものである。このとき、トラック幅方向における下部レジストの幅をＷ１、上部レジストの幅をＷ２とする。図にも示してあるが、Ｗ２＞Ｗ１であり、Ｈ部分にはアンダーカットを有する。
（９−２）第３の絶縁膜１０を形成する。レジストパターン９はＨ部分にアンダーカットを有するため、第３の絶縁膜１０はＨ部分で非連続となり、切断される。
（９−３）リフトオフ処理を行い、不要な第３の絶縁膜１０を除去する。この図は、図８（８−３ａ）に示したものと同様である。図示しないが、その後に上部シールドが形成される。

このレジストパターン９（下部レジスト１２、上部レジスト１３）及び第３の絶縁膜１０は、従来例のトラック幅形成に用いられているレジスト構成及び成膜構成とは異なっている。それはトラック幅形成においては成膜する膜厚が第３の絶縁膜１０よりも薄い膜であることと、リフトオフ処理も特別なプロセスが許容されることが多いからである。これまで説明してきた第２の絶縁膜５や磁性膜６は合計で通常３０〜１００ｎｍ程度である。一方、第３の絶縁膜１０としては通常１００ｎｍ以上の膜厚を用いることが好ましい。しかし、成膜する膜厚が厚くなるほどリフトオフは困難になるため、トラック形成に用いるようなレジスト構造ではリフトオフ残りがかなり発生し、不良となる。また、トラック形成時のリフトオフ方法としては、かなり強力な除去性能を有するリフトオフ装置が用いられることが多い。しかし、このようなリフトオフ装置はかなり高価で、しかも、処理時間も長いためスループットも低い。クリティカルでない第３の絶縁膜１０の形成にはもっとシンプルかつ高スループットのプロセスが望まれる。もちろん、エッチングプロセスを用いることはセンサ膜３へのダメージ発生の点から避けたい。

そこで我々はトラック形成時に用いるようなレジストパターンではなく、第３の絶縁膜１０の形成の為に用いる最適なレジスト構成を検討し、通常のリフトオフ処理にてリフトオフ可能なプロセスを検討した。その結果を表１から表３に示す。

まず、表１について説明する。レジストパターン９を構成する下部レジスト１２の膜厚Ｔとして５０ｎｍ〜１０００ｎｍを用いた。下部レジスト１２の幅をＷ１、上部レジスト１３の幅をＷ２とした際のアンダーカットの大きさの比｛（Ｗ２−Ｗ１）／２｝Ｔとして１程度から１５程度を形成した。このアンダーカットが図９（９−１ａ）にて示したＨ部分に形成される。このように形成したレジストパターン９を用いて、第３の絶縁膜１０を膜厚１００ｎｍにて形成し、リフトオフ処理を行った。リフトオフ処理は超音波剥離液に浸漬する通常の装置である。

レジストパターン９を構成する下部レジスト１２の膜厚が５０ｎｍの場合、リフトオフされずに残ってしまう（リフトオフ残り）場合やリフトオフされてもパターン外周にフェンス状に残ってしまう（フェンス）場合が多数観察された。この時のＨ部分での模式図を図１０に示す。アンダーカット部分を第３の絶縁膜１０が完全に塞いでしまい、剥離液が浸透せず、剥離できない。また、超音波の衝撃で剥離されても、第３の絶縁膜がフェンス状に残ってしまう。

レジストパターン９を構成する下部レジスト１２の膜厚が１００ｎｍの場合、アンダーカット比が１〜２と小さい場合は、フェンスの発生が確認されたが、アンダーカット比が５〜１０の場合はほとんど観察されなかった。この時のＨ部分での模式図を図１２に示す。アンダーカット部分において、第３の絶縁膜１０は分離し、非連続となっている。この部分から剥離液が浸透し、剥離が可能となる。その剥離後の模式図を図１３に示す。このように滑らかに変化する壁面を有する第３の絶縁膜１０が形成できた。

さらにアンダーカット比が１５と大きくなると、フェンスの発生が少し見られた。リフトオフ処理前の模式図を図１１に示す。アンダーカットが大きい場合、アンダーカット先端部分の接触が見られた。それは、アンダーカットが長すぎるとプロセス中の熱などによる歪みが発生し、アンダーカット部分を支えきれず、上部レジスト１３が落下してしまう為と思われる。その結果、リフトオフ処理後はフェンスの発生が観察された。レジストパターン９を構成する下部レジスト１２の膜厚が２００〜１０００ｎｍの場合、アンダーカット比が１〜２程度では、下部レジスト１２の膜厚が１００ｎｍの場合と同様にフェンスが認められた。それはＨ部分での第３の絶縁膜１０分離部分が形成することができなかったためと思われる。

アンダーカット比が５〜１０においては、下部レジスト膜厚が１０００ｎｍ以外はフェンスやリフトオフ残りがほとんど観察されず、ＯＫであった。下部レジスト膜厚が１０００ｎｍの場合は、アンダーカット比が５以上に大きくなるとパターンが消失してしまった。これは下部レジスト１２の残り部分が少なくなってしまい、パターンの付着強度が低下したためと思われる。下部レジスト１２の膜厚が５００ｎｍでアンダーカット比が１５の場合、これと同様な結果が認められた。

このようにして、第３の絶縁膜の膜厚を同様に２００ｎｍ及び５００ｎｍにして行った結果を表２及び表３に示す。結果の見方は表１と同じである。

これらの結果、下部レジスト１２の膜厚としては第３の絶縁膜の膜厚と同程度が必要であることが分かった。また、アンダーカット比としては５〜１０程度が良いことも分かった。つまり、上部レジスト幅をＷ２、下部レジスト幅をＷ１、下部レジスト部の膜厚をＴとするとき、５≦｛（Ｗ２−Ｗ１）／２｝／Ｔ≦１０なる関係を満たせばよい。また、第３の絶縁膜１０としては１００〜５００ｎｍ程度が好ましい。それはトラック形成時の膜厚よりは厚くすることが好ましく、逆に厚すぎるとプロセス安定性やスループットの点から悪影響が懸念されるためである。そのことを考慮すると、上記の関係は０．１μｍ≦Ｔ≦０．５μｍ、０．５μｍ≦（Ｗ２−Ｗ１）／２≦５μｍを満たすことがより好ましい。上記関係は、従来例のトラック形成時のレジスト構成とは大きく異なる。また、本構成はトラック形成を行うレジストではない為、トラック幅方向における長さはトラック幅を形成するパターン幅よりも大きくパターン形成するので、厳重なパターン寸法精度の必要はない。

図１４は、本発明による磁気ヘッドの模式図である。この磁気ヘッド２００は、再生ヘッド６０と記録ヘッド５０で構成されている。記録ヘッド５０は垂直記録対応のヘッド構造であり、補助磁極５１、コイル５２、コイル絶縁膜５３、主磁極５４を有している。記録ヘッド５０には、面内記録用の記録ヘッドを用いることも可能である。再生ヘッド６０は、前記実施例にて説明してきた薄膜磁気ヘッドであり、下部シールド１、センサ膜３、上部シールド１１のみ示し、他構成部分は省略してある。本発明の磁気ヘッドは、これまで説明してきた効果を有しており、形状不良や短絡不良を防止でき、歩留まりの向上が可能である。サイドシールド構造を採用することで記録密度向上も可能であり、また、上下シールド間の静電容量低減により周波数特性も向上可能である。

図１５は、図１４に示したような磁気ヘッド２００を用いて構成した磁気ディスク装置の概略図である。磁気ディスク装置は、磁気ディスク２６０、スピンドル２６１、ボイスコイル２６４、ジンバル２６３、磁気ヘッド２００、配線２６６、信号処理回路２６５を有している。本発明を用いた薄膜磁気ヘッドを搭載することにより、従来よりも記録密度向上及び周波数特性向上が可能となる。

以上、実施例を用いて本発明の内容を具体的に説明してきた。以上に示した本発明の基本的な技術思想に基づいて種々の変形が可能である。例えば、トラック形成時のセンサ膜３のエッチング壁面形状として、図６（ａ）においては直線的なテーパーを有している例を示しているが、複数のテーパーを有している場合や、図１８のように曲線的に変化し、滑らかな壁面を有していても良い。この形状により、第２の絶縁膜５や磁性膜６の付き回り向上などを図ることが可能となる。このようなエッチング形状は素子高さ方向においても有効である。

また、これまでトラック幅形成と素子高さ形成において下部シールドまでエッチングした例について示してきたが、トラック幅形成と素子高さ形成において下部シールドまでエッチングを行わない方法を組み合わせて用いることも可能である。例えば、図１６に示すようにトラック形成時において、センサ膜３を下部シールド１までエッチングせず、途中で止める手法を用いても良い。この場合においても本発明の効果を有すると共に、素子の低抵抗化やセンサ膜３の磁気的安定性を向上することが可能となる。

素子高さ方向において、センサ膜３を下部シールド１までエッチングせず、途中で止める場合の一例を図１７に示す。図１７（ａ）は浮上面形状であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。図１７（ｂ）において、センサ膜３の下部側を残している。この時、実質的な素子高さはエッチングされたセンサ膜３の上部側端部にて規定されている。また、第１の絶縁膜８は図６などに説明したものよりも薄くなってしまうが、本発明は第３の絶縁膜１０によって上下シールド間の距離を拡大することができるので、第１の絶縁膜８の薄膜化による静電容量増加を低減することが可能となる。よって、この場合においても本発明の効果を有すると共に、素子の低抵抗化やセンサ膜３の磁気的安定性を向上することが可能となる。

なお、センサ膜３の膜構成については詳細には説明しなかったが、センサ膜３に対して垂直な方向に検知電流を流すデバイスであれば、本発明の効果は変わるものではない。また、磁性膜６として用いる磁区制御膜やサイドシールド膜などは、特性改善のための下地膜や保護膜としてキャップ膜などを有しても良い。上部シールド１１は、密着改善やシールド間隔調整のために、上部シールド１１の下部に下地膜などを配置しても良い。

従来のＣＰＰ型ヘッドの製造方法の説明図。 従来のＣＰＰ型ヘッドの製造方法の説明図。 従来のＣＰＰ型ヘッドの製造方法の説明図。 従来のＣＰＰ型ヘッドの図。 従来の製造方法における問題点の説明図。 本発明による再生ヘッドの一実施例を示す図。 本発明による再生ヘッドの製造方法の一例を示す図。 本発明による再生ヘッドの製造方法の一例を示す図。 本発明による再生ヘッドの製造方法の一例を示す図。 最適化されていないリフトオフパターンのリフトオフ処理前の模式図。 最適化されていないリフトオフパターンのリフトオフ処理前の模式図。 最適化されたリフトオフパターンのリフトオフ処理前の模式図。 第３の絶縁膜の形状を示す模式図。 磁気ヘッドの模式図。 磁気ディスク装置の概略図。 本発明による再生ヘッドの変形例を示す図。 本発明による再生ヘッドの変形例を示す図。 本発明による再生ヘッドの変形例を示す図。

符号の説明

１ 下部シールド
３ センサ膜
４ トラック形成レジスト
５ 第２の絶縁膜
６ 磁性膜（磁区制御膜またはサイドシールド膜）
７ 素子高さ形成レジスト
８ 第１の絶縁膜
９ レジストパターン
１０ 第３の絶縁膜
１１ 上部シールド
１２ 下部レジスト
１３ 上部レジスト
４１ トラック形成エッチング領域
５０ 記録ヘッド
５１ 補助磁極
５２ コイル
５３ コイル絶縁膜
５４ 主磁極
６０ 再生ヘッド
８２ 磁区制御膜
２００ 磁気ヘッド
２６０ 磁気ディスク
２６１ スピンドル
２６３ ジンバル
２６４ ボイスコイル
２６５ 信号処理回路

Claims (9)

1. センサ膜と、
   前記センサ膜の膜厚方向に電流を流す一対の上部シールド及び下部シールドと、
   前記センサ膜のトラック幅方向の両側に接して形成された一対の第２の絶縁膜と、
   前記センサ膜のトラック幅方向の両側に形成され、かつ、前記第２の絶縁膜に接している一対の磁性膜と、
   前記センサ膜のトラック幅方向において前記第２の絶縁膜よりも外側に配置されている第１の絶縁膜と、
   前記上部シールドと前記第１の絶縁膜との間に配置された第３の絶縁膜とを有し、
   浮上面において、前記第２の絶縁膜は前記一対の磁性膜のトラック方向両端壁面に接しており、前記第３の絶縁膜は前記第２の絶縁膜よりもトラック方向外側に配置されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 前記請求項１に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記一対の磁性膜は硬磁性膜であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
3. 前記請求項１に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記一対の磁性膜は軟磁性膜であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
4. 前記請求項１に記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、浮上面において、前記第２の絶縁膜の外側端部が前記下部シールドの表面に対してなす角度が９０°以下であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
5. 前記請求項１記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記第３の絶縁膜は、上部シールド側において角部を有していないことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
6. センサ膜と、前記センサ膜の膜厚方向に電流を流す一対の上部シールド及び下部シールドとを有する薄膜磁気ヘッドの製造方法において、
   下部シールド上に前記センサ膜を形成する工程と、
   前記センサ膜の上に当該センサ膜の素子高さを規定するレジストを形成し、当該レジストをマスクとしたエッチングにより前記センサ膜の素子高さを加工する工程と、
   前記素子高さの加工によりセンサ膜の除去された部分に前記センサ膜を囲むように第１の絶縁膜を形成する工程と、
   前記素子高さを規定するレジストをリフトオフする工程と、
   前記センサ膜上に当該センサ膜のトラック幅を規定すると共に前記第１の絶縁膜のトラック方向端部を加工するレジストを形成し、当該レジストをマスクとしたエッチングにより前記センサ膜のトラック幅及び前記第１の絶縁膜のトラック方向端部を加工する工程と、
   前記トラック幅の加工及び前記第１の絶縁膜のトラック方向端部の加工によりセンサ膜及び第１の絶縁膜が除去された部分に第２の絶縁膜を形成する工程と、
   前記第２の絶縁膜の上に磁性膜を形成する工程と、
   前記トラック幅を規定するレジストをリフトオフする工程と、
   前記第１の絶縁膜上、前記第２の絶縁膜より外側に第３の絶縁膜を形成する工程と、
   前記センサ膜、第１、第２及び第３の絶縁膜を覆うように上部シールドを形成する工程と
   を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
7. 請求項６記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、
   前記第３の絶縁膜を形成する工程は、リフトオフパターンを形成する工程と、当該リフトオフパターン形成後に第３の絶縁膜を成膜する工程と、前記リフトオフパターンと共に前記第３の絶縁膜の不要部分をリフトオフする工程を含み、
   前記リフトオフパターンは下部レジストと上部レジストからなり、前記上部レジストのトラック方向幅をＷ２、前記下部レジストのトラック方向幅をＷ１、前記下部レジスト部の膜厚をＴとするとき、
   ５≦｛（Ｗ２−Ｗ１）／２｝／Ｔ≦１０
   を満たすことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
8. 前記請求項７記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記上部レジストのトラック方向端部は前記第１の絶縁膜の上に位置していることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
9. 前記請求項７記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、
   ０．１μｍ≦Ｔ≦０．５μｍ
   ０．５μｍ≦（Ｗ２−Ｗ１）／２≦５μｍ
   を満たすこと特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。

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