(57)【要約】  【課題】  ラッピング時に、ノイズの問題が軽減あるいは解消するように、ＥＬＧにおけるＧＭＲ効果を軽減する、あるいは排除する方法を提供する。  【解決手段】  ラップガイドのノイズを減少させるための方法。巨大磁気抵抗効果素子ウェハの選択された部分をマスキングし、マスク領域と、ラップガイドを含む非マスク領域とを画成する。このウェハに対して、非マスク領域の巨大磁気抵抗効果が減少するように、イオン照射を行う。巨大磁気抵抗効果素子をラッピングし、このラッピングの量を、ラップガイドを使用して測定する。【選択図】  図４Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
GMR素子ウェハの選択された部分をマスキングすることにより、前記GMR素子ウェハのマスク領域と非マスク領域、ラッピングガイドを含む非マスク領域とを区分けし、
前記非マスク領域のGMR効果が減少するように、前記GMR素子ウェハをイオン照射し、
前記GMR素子ウェハの少なくとも一部をラッピングし、
ラッピングの程度を測定するために、前記ラップガイドを使用することを特徴とするGMR素子のラッピング方法。
【請求項２】
前記GMR素子はディスクヘッドを含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】
前記GMR素子はテープヘッドを含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項４】
前記イオン照射は、前記非マスク領域から物質をミリングすることによって前記非マスク領域における前記GMR効果を減少させることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項５】
前記イオン照射は、前記非マスク領域の物質を混ぜ合せることによって前記非マスク領域の前記GMR効果を減少させることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項６】
前記イオン照射は、ミリングおよび混合によって前記非マスク領域の前記GMR効果を減少させることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項７】
前記イオン照射は、イオンミリングによって行われることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項８】
前記イオン照射は、注入によって行われることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項９】
前記イオン照射は、スパッタエッチングによって行われることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１０】
前記イオン照射は、反応性イオンエッチングによって行われることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１１】
さらに、前記マスキングを除去することを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１２】
GMR素子ウェハのラップガイドのGMR効果を減少させる方法であって、
前記ラップガイドがマスクされないようにGMR素子の選択された部分をマスクし、
前記ラップガイドのGMR効果が減少するように、前記GMR素子ウェハに対してイオン照射を行うことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記イオン照射は、前記非マスク領域の物質をミリングすることによって前記非マスク領域の前記GMR効果を減少させることを特徴とする請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記イオン照射は、前記非マスク領域の物質を混合させることによって前記非マスク領域の前記GMR効果を減少させることを特徴とする請求項１２の方法。
【請求項１５】
前記イオン照射は、イオンミリング、注入、スパッタエッチング、および反応性イオンエッチングの少なくともひとつによって行うことを特徴とする請求項１２の方法。
【請求項１６】
前記GMR素子は、ディスクヘッドを有することを特徴とする請求項１２の方法。
【請求項１７】
前記GMR素子は、テープヘッドを有することを特徴とする請求項１２の方法。
【請求項１８】
GMR素子ウェハの処理方法であって、
複数のヘッド構造体と複数のラップガイドとが形成された複数の層を基板上に形成し、
前記ヘッド構造体をマスキングし、
前記GMR素子ウェハに対してイオン照射を行い、このイオン照射によってミリングおよび混合の少なくとも一方を発生させることによって前記ラップガイドにおけるGMR効果を減少させ、
前記イオン照射後、前記GMR素子ウェハの少なくとも一つの部分をラッピングし、
ラッピングの程度を測定するために、前記ラップガイドを使用することを特徴とする処理方法。
【請求項１９】
前記イオン照射は、イオンミリング、注入、スパッタエッチング、および反応性イオンエッチングの少なくともひとつによって行うことを特徴とする請求項１８の処理方法。
【請求項２０】
前記GMR素子はディスクヘッドを有することを特徴とする請求項１８の処理方法。
【請求項２１】
前記GMR素子はテープヘッドを有することを特徴とする請求項１８の処理方法。
【請求項２２】
GMR素子ウェハのラッピング方法であって、
前記GMR素子ウェハにおけるラップガイドのGMR効果が減少するようにウェハに対してイオン照射を行い、
前記GMR素子をラッピングし、ラッピングの程度を決めるために前記ラップガイドを使用しすることを特徴とするラッピング方法。
【請求項２３】
前記イオン照射は、前記ラップガイドの物質をミリングすることおよび前記ラップガイドの物質を混合することの少なくとも一方によって、前記ラップガイドの前記GMR効果を減少させることを特徴とする請求項２２のラッピング方法。
【請求項２４】
前記イオン照射は、イオンミリング、注入、スパッタエッチング、および反応性イオンエッチングの少なくともひとつによって行うことを特徴とする請求項２２のラッピング方法。
【請求項２５】
前記GMR素子は、ディスクヘッドおよびテープヘッドの少なくともひとつを有することを特徴とする請求項２２のラッピング方法。
【請求項２６】
再生素子と、
前記再生素子に対向するように配置された電気ラップガイドと、を有し、前記電気ラップガイドはイオン照射されてそのGMR効果が減少していることを特徴とする磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッドの製造に関し、特に、MR／ＧＭＲ／ＡＭＲ／ＴＭＲ等のヘッドにおけるＡＢＳラッピング時のノイズ低減化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）ヘッドのストライプハイト（ＳＨ）は、複数の巨大磁気抵抗効果ヘッドが一列に並ぶようにウェハから各列を切り出して得た各バーの浮上面（ＡＢＳ面）をラッピングすることによって一括的に制御される。バーの複数のＧＭＲヘッドにおける相互のＧＭＲ高さおよび複数のバーのＧＭＲヘッドにおける相互のＧＭＲ高さを正しい値に制御するために、ラップされたＡＢＳ面の高さを検知する電気ラップガイド（ＥＬＧ）または抵抗ラップガイド（ＲＬＧ）と呼ばれる複数のラップ制御センサが、各バーに、通常設けられている。ＡＢＳ面のラッピングは、ＥＬＧまたはＲＬＧの電気信号に応じて制御することができる。簡潔にするため、下記の説明ではＥＬＧを用いるが、本明細書において説明する処理がＥＬＧおよびＲＬＧの両方に当てはまることは理解されるであろう。
【０００３】
各々のＥＬＧは、主に抵抗素子から構成されており、この抵抗素子は、ラップされるＡＢＳ面に隣接し、かつ平行に延びている。このＥＬＧによって、ＧＭＲ高さの研磨によって研磨された抵抗素子の高さが減少することによる端末電圧あるいは抵抗の変化によってラップ量を知ることができる。このような、ＧＭＲ高に関わるものではなく、誘導ヘッドにおける磁極ギャップのスロートハイトに関わるＥＬＧは、例えば、米国特許第４６８９８７７号公報によって公知である。
【０００４】
ＧＭＲヘッドの製造時に、ＥＬＧは、一般に、ＧＭＲヘッドの製造と同じ工程で形成されて、ＧＭＲヘッドと同じ積層構造を有することになる。図１に、従来のＥＬＧの多層構造１００を示す。同図に示すように、従来のＥＬＧは、任意の金属層（シールド層）１０２、絶縁層（シールドギャップ層）１０４、抵抗素子層（ＧＭＲセンサ）１０６、および導線１０８からなる多層構造を有し、これらの層は、ＧＭＲヘッドと同じ材料と同じ層厚で通常形成される。
【０００５】
図２Ａは、電気ラップガイド（ＥＬＧ）２００の先行技術例を示しており、ラップ加工時に、ストライプハイト（ＳＨ）を示すのに使用されてきた。図２Ａは、スライダーバーを、再生センサ２０４および対応するリード２０６を含む層における断面にて示している。抵抗素子２０８がリード２１２を介してコントローラ２１０と電気的に接続されている。ラップ加工時、電流が抵抗素子を通って流れる。ラッピングがラップ面Ｌに沿って発生するに伴って、また、再生センサのストライプハイト（ＳＨ）が減少しながら、抵抗素子の高さが減少する。ラップ加工時、時間の経過に伴う、この高さの変化による抵抗素子の抵抗の変化をコントローラによって検知することができる。このような時間の経過に伴う抵抗の変化が図２Ｂに示されている。
【０００６】
再生センサの物性および寸法に対する抵抗素子の物性および寸法は分かっているので、ラップ加工時における測定抵抗Ｒｃを用いて、ラップ加工時における再生センサの大体の高さを計算することができる。この計算された高さが、図２Ｂの曲線２６２、２６４、２６６によって時系列に示されており、曲線２６２、２６４はＧＭＲセンサに対するものであり、曲線２６６はＡＭＲセンサに対するものである。
【０００７】
ＧＭＲのストライプハイトを正確に制御することは、ＥＬＧの抵抗とストライプハイトとの関係を知ることができて、かつ簡単に測定することができるときにのみ、達成することができる。現在の方法によって、ＥＬＧの磁気状態をラップ加工それ自体によって変化させることができる。ＧＭＲヘッドでは、電気抵抗は磁気状態に直接関連しているので、図２Ｂに示されるように、ノイズスパイクがラップ加工時に発生する。これらのノイズスパイクによって、ＥＬＧによって制御されたラップ加工の達成可能な分解能および正確さが制限されてしまう。
【０００８】
ＥＬＧ信号のノイズによる不正確さに対する検討がなされてきたが、ほとんど成功していない。ある方法では、別の非磁性材をELGに用いている。この場合、幾つかの加工工程を追加的に導入しなければならないので、難しさは複雑さにある。また、実際的な理由として、ＥＬＧおよびＧＭＲセンサは、イオンミリングにより同時にパターンニングする必要があることである。これは、これらの二つの材料が、まさに同時にミリングされるように、マッチしなければならないということを意味している。これを実行することは可能だが、利用できる材料、厚さおよび抵抗の選択範囲が制限されてしまう。
【０００９】
考えられる他の方法は、非常に大きな磁石をラッピング用工具に取り付けて磁気的転換を抑制することである。しかしながら、これは、まさに実行不可能なことである。
【００１０】
従って、必要なのは、ラッピング時にＥＬＧにおいてＧＭＲ効果によって生じるノイズの問題を軽減する、あるいは解消する方法である。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第４，６８９，８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、ラッピング時に、ノイズの問題が軽減あるいは解消するように、ＥＬＧにおけるＧＭＲ効果を軽減する、あるいは排除する方法を提供することにある。簡潔にするため、説明は、GMR素子の分野において行うものとする。ここに記載する、あるいは請求する処理は、ＡＭＲ／ＭＲ／ＴＭＲ／その他の装置にも当てはまることは理解すべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するために、巨大磁気抵抗効果（GMR）素子ウェハの選択された部分をマスキングし、マスク領域と、ラップガイドを含む非マスク領域とを区分けする。このGMR素子ウェハに対して、非マスク領域のGMR効果が減少するように、イオン照射を行う。GMR素子をラッピングし、このラッピングの程度を、ラップガイドを使用して測定する。
【００１４】
また、GMR素子ウェハは、一つまたは複数のディスク用記録および／または再生ヘッドを有するようにする。また、GMR素子ウェハは、さらに、あるいは別法として、一つまたは複数のテープ用記録および／または再生ヘッドを有するようにする。
【００１５】
さらに、上述のように、イオン照射によって、ラップガイドを有する非マスク領域のGMR効果を減少させる。これを行う一つの方法は、非マスク領域から物質をミリングすることである。他の方法は、非マスク領域の物質を混合させることである。さらなる他の方法は、ミリングと混合との両方を行うことである。
【００１６】
さらにまた、非マスク領域のGMR効果を減少させるイオン照射は、多くの異なる方法で行なうことができる。一つの方法は、イオンミリングによるものである。他の方法は、注入によるものである。さらに他の方法は、スパッタエッチングによるものである。さらなる方法は、反応性イオンエッチングによるものである。
【００１７】
任意の工程として、マスキング工程を除去してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように。本発明によれば、GMR素子のラッププロセス中のノイズを減少させるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
下記の説明は、本発明を実施するために現在考えられる最良の実施例に関するものである。この説明は、本発明の概略的原理を説明するためのものであって、ここで請求する発明的概念に制限を加えるものではない。
【００２０】
図３に、本発明を具現化するディスク駆動装置３００を示す。図３に示すように、少なくとも一枚の回転可能な磁気ディスク３１２がスピンドル３１４によって支持され、ディスク駆動モータ３１８によって回転される。各ディスクの磁気記録媒体は、磁気ディスク３１２上で同心状データトラックの環状パターンの形態をなしている（図示せず）。
【００２１】
少なくとも一つのスライダ３１３が磁気ディスク３１２上に配置されている。また、各スライダ３１３は、一つあるいは複数の記録再生ヘッドを支持している。磁気ディスクが回転するに伴い、スライダ３１３は、記録再生ヘッドが、所望のデータが記録された、磁気ディスクの異なるトラックにアクセスできるように、ディスク面３２２に対して半径方向に進退移動する。各スライダ３１３は、サスペンション３１５を介してアクチュエータアーム３１９に取り付けられている。サスペンション３１５は、スライダ３１３をディスク面３２２に対して片寄せる小さなスプリング力を与える。各アクチュエータアーム３１９がアクチュエータ手段３２７に取り付けられている。図３に示されるようなアクチュエータ手段３２７は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）とすることができる。このＶＣＭは、固定磁界内を移動できるコイルを備えており、このコイルの移動方向および速度は、コントローラ３２９から得られるモータ電流信号によって制御される。
【００２２】
ディスク記憶装置の稼動時、磁気ディスク３１２の回転によってスライダ３１３とディスク面３２２の間にエアベアリングが発生し、スライダに対して上方向の力、すなわち揚力を付与する。したがって、このエアベアリングは、サスペンション３１５のわずかなスプリング力と平衡をとり、正常な稼動時には、ディスク面の上方にわずかに、ほぼ一定の間隔をおいて離間するように、スライダ３１３を支持する。
【００２３】
ディスク記憶装置の種々の構成部品は、稼動時、コントローラ（制御装置）３２９が発生したアクセス制御信号や内部クロック信号などの制御信号によって制御される。制御装置３２９は、一般に、論理制御回路、記憶手段、およびマイクロプロセッサなどを備えている。また、制御装置３２９は、配線３２３の駆動モータ信号や配線３２８のヘッド位置・シーク制御信号などの制御信号を発生して、種々の装置操作を制御する。配線３２８の制御信号によりもたらされた所望の電流波形によって、磁気ディスク３１２の所望データトラックにスライダ３１３を最適に移動させ位置決めを行う。記録再生信号は、記録チャネル３２５を介して記録再生ヘッド３２１に伝達される。
【００２４】
一般的な磁気ディスク記憶装置の上記説明、および図３の内容は、単に説明だけを目的としたものである。ディスク記憶装置が、多数の磁気ディスクとアクチュエータを有し、かつ各アクチュエータが多数のスライダを支持できることは、いうまでもない。また、ここに記載される教示事項は、テープヘッドを含む、あらゆる種類の磁気ヘッドの処理に対して同様に適用可能であることは、理解すべきである。
【００２５】
図４Ａに、基板上に複数の層を形成することによって得られたウェハ４００を示す（一定の率で縮尺したものではない）。複数のヘッド構造体４０２と複数のラップガイド４０４が、膜が形成された状態で形成されている。
【００２６】
ＧＭＲ膜の形成に続いて、ウェハ面に、マスクを使用する。このマスクは、センサ領域を保護するが、ＥＬＧ、ＲＬＧ、あるいはその他のタイプのラップ制御センサを含むウェハの領域は露出させる。再度述べるが、簡潔にするため、この説明の全体を通じて、単一のＥＬＧを用語として使用するが、複数のＥＬＧや複数のＲＬＧ、あるいはその他のタイプのラップ制御センサも指すものとする。
【００２７】
図４Ｂに、ウェハ４００にマスク４０６が当てられた状態の、図４ＡのGMR素子ウェハを示す。どのような好適なマスキング技術でも使用することができる。例えば、マスクは、リソグラフィによって形成されたフォトレジストであってもよく、あるいは、マスクの材料がアルミナであるギャップ形成のようなその他の処理工程によって得られたものでもよい。その選択は完全に自由である。さらに、マスク領域には、センサ４０８、リード４１０、および、イオン照射から防ぐことが望ましいその他の部品／領域を含めることができる。
【００２８】
別法として、GMR素子ウェハへの照射の用意がなされるまでに、センサを被う他の構造体があれば、そのときにはマスキングは不要となる。
【００２９】
マスクの形成に続いて、図４Ｃに示されるように、ウェハに対してイオン照射が行われる。この工程を行うには幾つかの選択肢がある。
【００３０】
第１の実施例では、従来の「イオンミラー（ion miller）」、すなわちイオンビームエッチング装置を用いて、真空内でGMR素子ウェハに対してイオンを加速させるものである。露出されているELGは、例えば、１０００ｅＶ未満の低エネルギー状態で短時間照射される。これは、ＥＬＧ領域内におけるセンサの最上部磁気層に対してスパッタをする、すなわちダメージを与える効果を有しており、これがＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲなどの（ＭＲ）効果を抑制する。
【００３１】
ＧＭＲは、ミリング（milling）によって幾分かのロス（物質的損失）が生じ、照射・および注入効果によって幾分かのロスが生じる。この照射・注入効果によって、下記のように、層構造体の露出部における物質が相互に混じり合う。ミリングの好適なイオンは、アルゴン、キセノン、あるいは他の不活性ガスである。しかしながら、酸素あるいは窒素のような活性イオンを使用することもできる。
【００３２】
図５は、ＥＬＧに対するイオンミリングの実証的効果を示すグラフ５００である。本例からわかるように、アルゴンを用いて５００ｅＶで１９秒間イオンミリングを行うと、従来のＧＭＲセンサのｄＲ／Ｒがゼロあるいはその近くまで減少する。また、図示のように、ＥＬＧの抵抗（Ｒシート）は、ＥＬＧの厚さがミリングによって小さくなるに伴い、大きくなる。なお、ＥＬＧからミリングされる物質量は、大きい必要はなく、むしろ、ミリングは、ＧＭＲ効果を所望のレベルまで十分に減少させるのに十分な時間だけ行えばよい。
【００３３】
第２の実施例では、プラズマ浸漬イオン注入器、あるいは従来のイオン注入器のようなイオン注入器を用いてＧＭＲ効果を抑制する。このような装置は、一般に、ヘテロ接合を形成してトランジスタを製造するため半導体ウェハの表面にドーパントを注入するのに使用されるが、ここでは、構造体のＧＭＲを主に分離するのに使用される。ＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲなどの、（ＧＭＲ）センサは、多層膜から構成される。イオンミラーよりかなり大きなエネルギーで作動するイオン注入器では、混合が、ＭＲ効果を抑制する主な原因である。イオンがこれらの層を通過するとき、これらの層は、粒子のイオンサイズとエネルギーの作用として、混じりあう。
【００３４】
イオン注入に使うこととのできるエネルギーは、３〜３０ｋＶの範囲内が好ましいが、３〜３００ｋＶの範囲内あるいはそれ以上のように、かなり大きくてもよい。スパッタリングは、ＧＭＲ抑制のメカニズムとしては、あまり重要ではなく、本実施例では、無秩序状態（disorder）によってＧＭＲをより抑制することが重要である。
【００３５】
第３実施例において、スパッタエッチングによりＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲなどの、（ＧＭＲ）効果を抑制する。好適な工程では、ウェハを真空室内のエネルギー源上に載置し、アルゴンのようなガスを真空室内に導入し、高周波エネルギーをウェハに対して直接印加し、それによってガスをイオン化する。これらのイオンによってウェハ表面を直接照射する。スパッタエッチングは、例えば、アルゴンを用いて無反応性とすることができ、あるいは、酸素を用いて反応性とすることができる。それぞれ、物理的ダメージスパッタリングおよび／または混合を介してＥＬＧのＧＭＲを破壊する効果がある。ＧＭＲ積層体は、酸素を導入することによって、ＧＭＲ層として効果がなくなるように、化学的に改変することができる。
【００３６】
第４実施例において、反応性イオンエッチング装置を、スパッタエッチングと同様に使用する。この結果もまた非常に似ているので、反応性イオンエッチングの使用について詳細に説明することはしない。
【００３７】
マスクは、任意的に除去できる。もしもマスクが、特に本発明の目的のために、すなわち、GMR素子のある部分をイオン照射から保護するために、付加されているのであれば、マスクを除去することが望ましい。もしもそれがフォトレジストマスクであれば、ドライまたはウエットな化学作用によって化学的に取り去ることができる。もしもそのマスクが二酸化珪素または酸化アルミニウムであれば、マスクの積層は、他の目的に使用できる可能性がある。
【００３８】
上記処理が完全に終了した後、ウェハには、従来通りの処理を行なうことができる。この処理としては、センサのストライプハイトを所望の高さにするためのラップ加工、付加的なスライス処理とダイス処理などがある。
【００３９】
種々の実施例について上記にて説明したが、これらは例としてのみ挙げただけであって、これらに限定されるものではない。例えば、ここで挙げられた構造および方法は、MRヘッド、AMRヘッド、GMRヘッド、TMRヘッド、スピンバルブヘッド、テープおよびディスクヘッドなどのすべての用途に当てはまるものである。従って、好適な実施例の範囲は、上記にて例としてあげた実施例のいずれによっても制限されるものではなく、下記の請求項およびその均等物によってのみ画定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来のＥＬＧの多層構造を示す断面図である。
【図２Ａ】従来のＥＬＧと再生センサを備えたGMR素子ウェハの部分断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ラップ加工時における種々のタイプのGMR素子の抵抗を時系列に示すグラフである。
【図３】本発明の一実施例による磁気記録ディスク駆動装置の斜視図である。
【図４Ａ】本発明のGMR素子ウェハの部分平面図である。
【図４Ｂ】ラッピングを行う面にマスクをかけた、図４ＡのGMR素子ウェハの部分平面図である。
【図４Ｃ】図４Ｂの面４Ｃに沿った、図４ＢのGMR素子ウェハのイオン照射を示す部分断面図である。
【図５】ＥＬＧに対するイオンミリングの効果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１００…電気ラップガイド（ELG）の多層構造、１０２…金属層（シールド層）、１０４…絶縁層（シールドギャップ層）、１０６…抵抗素子層（GMRセンサ）、１０８…導線、２００…電気ラップがイド（ELG）、２０６…リード、２０８…抵抗素子、２１２…リード、２１０…コントローラ、３００…ディスク駆動装置、３１２…磁気ディスク、３１４…スピンドル、３１８…ディスク駆動モータ、３１３…スライダ、３１５…サスペンション、３１９…アクチュエータアーム、３２２…ディスク面、３２３…配線、３２５…記録チャネル、３２７…アクチュエータ手段、３２８…配線、３２９…コントローラ(制御装置)、４００…ウエハ、４０２…ヘッド構造体、４０４…ラップガイド、４０６…マスク、４０８…センサ、４１０…リード。
【図１】
2004265574.tif 000003
【図２Ａ】
2004265574.tif 000004
【図２Ｂ】
2004265574.tif 000005
【図３】
2004265574.tif 000006
【図４Ａ】
2004265574.tif 000007
【図４Ｂ】
2004265574.tif 000008
【図４Ｃ】
2004265574.tif 000009
【図５】
2004265574.tif 000010