JPH02230505A - 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は磁気ディスク装置、磁気テープ装置等に使用ざ
れる誘導型薄膜磁気ヘットに関し、特に集積化薄膜技術
を用いて作製される誘導型薄膜磁気ヘットのコイルの構
造に関するものである。

［従来の技術］ 近年磁気記録の分野では、高記録密度化が増々進み、記
録媒体と共に磁気記録を支える磁気ヘッドにおいても、
従来のフエライ１へヘットに代わり、集積化薄膜技術を
用いて製造される薄膜磁気ヘットが実用化ざれてきた。

この薄膜磁気ｌ＼ツドは、周波数特性が優れており、半
導体テクノロジーに基づく製造プロセスが適用できるの
で、高精度の高記録密度用磁気ヘットを低価格で製造す
ることが可能となり、今後の磁気ヘッドの主流となりつ
つある。

第５図はこのような薄膜磁気ヘッドの概略断面図である
。第５図において、Ａｆ！２０３−ＴＩＣ等のセラミッ
ク基板１０上にはＡｆ２０３等の絶縁層１２かスパッタ
リング法等によって成膜されており、その上にＮｉＦｅ
合金やＣｏ一金属系非晶貿材料（例えばＣｏＺｒＮｂ）
等の軟磁性体よりなる下部磁性体層１３が集積化薄膜技
術を用いて形成されている。該磁性体層１３上には所定
のキャップ長に等しい膜厚を有する絶縁＠１４、前記下
部磁性体層１３の段差解消層となる有機物層１５および
導電性材料よりなるコイル１６か形成されている。該コ
イル上およびコイル間隙には、コイル１６の段差解消層
となる有機物層１７か再度形成され、次にＮＦＣ合金や
Ｃｏ一金属系非晶質祠料（例えばＣｏ７ｒＮｂ）等の軟
磁性体よりなる上部磁性体＠１８が、下部磁性体層１３
と同様にして形成され、絶縁物からなる保護層（図示せ
ず）が成膜されて薄膜磁気ヘッドの１ヘランスデュ−サ
ーか完成ざれる。

上述した薄膜磁気ヘッドの］イル１６には通常電気銅（
Ｃｕ）メッキ膜か用いられ、その概略断面構造は第２図
に示したようなものである。つまり、第５図で示したコ
イル１６は、Ｃ　ｒ　＠５とＣｕ層６の積層体（この積
層体は通常スパッタリング法で形成ざれる）からなるメ
ッキ下地層とＣｕメッキ層３の槓層構造となっている。

このような従来のコイルの製造工程を第４図に示す。ま
す、第４図（ａ）において、下地体１１上にスパッタリ
ング法によってＯｒ層５とＣｕ層６の積層体を成膜し、
メッキ下地層を形成する。次いて、第４図（ｂ）に示す
ように、所定形状のフォトレジス１〜パターン（以下、
ＰＲパターンと略記する）４を公知の露光・現像技術を
用いて形成する。

その後、第４図（Ｃ）に示すように、硫酸銅を主成分と
するメッキ浴中にあいてＣｕを析出させ、Ｃｕメッキ層
３を形成する。次いて、ＰＲパタン４を剥離し（第４図
（ｄ））、第４図（ｅ）に示すように、Ａｒカス雰囲気
中でのイオンエッチングにより、ＰＲパターン４で被覆
ざれていたメッキ下地層の一部が除去されてコイルが形
成ざれる。なお、この製造工程では、第４図（ｅ）でも
明らかなとおり、メッキ下地層の除去工程ではＣｕメッ
キ層３もイオンエッチングされるため、Ｃｕメツキ層３
の厚みはメッキ下地層を除去する時間分だしり減少する
。

ところで、近年の高記録密度化の流れを反映し、媒体上
に記録された情報からの漏洩磁界は増々微小なものとな
ってきており、ヘッドの再生出力の低下が懸念されてい
る。誘導型薄膜磁気ヘットの再生出力はコイルの巻数に
ほぼ比例することから、コイル間隔をできるだけ狭めて
稠密なコイルを形成し、コイル巻数を増加させることが
、この再生出力低下を補うひとつの有力な手段と考えら
れている。

［発明が解決しようとする課題１ しかしながら前ｊボした従来の構造や製法によって、コ
イル巻数を増加させる際には以下に述べる如き問題点か
あった。

すなわち、稠密なコイルにおいては、当然のことなから
コイル間隔は従来のコイル間隔（４卯程度）に比較して
狭く、約２μｍ程度以下か普通である。一方、コイル厚
み（メッキ下地層とＣｕメッキ層３の膜厚の和）も現状
では３卯前後の値であるか、コイル巻数の増加によるコ
イル抵抗値の増大の影響を軽減するため、より厚く（例
えば、４如以上）する必要がある。

このようなコイル間隔か狭く、コイル厚が厚い稠密なコ
イルでは、第４図（ｅ）の工程でのイオンエッチングに
よりＰＲパターン４で被覆されていたメッキ下地層の一
部を除去する際、コイル間隔の広い従来のコイルを形成
する場合に比較して、メッキ下地層除去工程に要する時
間が大幅に増大する。

これは、コイル間隔か狭くコイル厚か大きなため、除去
されるべきメッキ下地層がコイル上面（第２図中、矢印
へで示した面）から深い位置にあることになり、Ａｒ粒
子かメッキ下地層に到達する頻度か低下すること、およ
びＡｒ粒子によりたたき出ざれたメッキ下地がコイルの
側面に再付着するなどしてコイルとコイルの隙間から容
易に離脱しないこと等により、コイルとコイルに挟まれ
た部分での実効的なエッチング速度か低下することか原
因と考えられ、必然的に生じる現象である。

このように、稠密なコイルのメッキ下地層除去工程にａ
ツいては、その工程完了に多大の時間を要するため、結
果としてコイル上而（第２図中、矢印Ａで示した面）か
長時間にわたりイオンエッチングされ、コイル厚が大幅
に減少する。従って、コイル厚を厚くし、巻数増加によ
るコイル抵抗値の増大を抑制するという効果が十分得ら
れず問題となっていた。このことは、コイル厚か厚いほ
ど、またコイル間隔か狭いほど著しく、ヘッド製造工程
において大きな問題となっていた。

本弁明は以上）小べた薄膜磁気ヘットのコイル形成工程
における問題点を解決してコイル厚が厚く、かつコイル
間隔が狭い稠密コイルを有する薄膜磁気ヘッドおよびそ
の製造方法を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、磁性材利からなる磁気回路と、前記磁気回路
中に形成ざれた非磁性材料からなる磁気間隙と、前記磁
気回路に交叉して形成ざれた導体薄膜からなるコイルと
て構成されてなる誘導型薄膜磁気ヘッドにおいて、コイ
ルか王ａまたは王薄膜層とＣｕメッギ層とを順次成膜し
た積層体で形成されていることを特徴とする薄膜磁気ヘ
ットであり、またその製造方法は、誘導型薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法におけるコイル作製プロセスが、基板上に
メッキ下地層を形成する工程と、該メッキ下地層上にコ
イル形状に対応したフＡトレジストパターンを形成する
工程と、該フォトレジストパターン間隙に電気Ｃｕメッ
キ層を形成する工程と、前記フＡトレジストパターンを
剥離する工程と、露呈したメッキ下地層を除去する工程
とからなり、露早したメッキ下地層の除去は、ＣＦ４ガ
スを主成分と１−る雰囲気中の反応性エッチングにより
行われることを特徴とする。

［作用］ 本発明は上述の構成をとることにより、従来の課題を解
決した薄膜磁気ヘッドの提供を可能としＩこ　。

すなわち、本発明者の検問によれば、ＣＦ４：／ｊスを
主成分とする雰囲気中での反応性イオンエッチングにお
いては、Ｔａａ膜およびＴｉ薄膜のエッチング速度は非
常に大きく、一方、Ｑｕメッキ層のエッチング速度は極
めて小さく、ｌ−ａの約１／１５程度、Ｔｉの約１／２
０程度である。従って、Ｔａ層またはｌｉ層をメッキ下
地層とした場合、Ｃｕメツキ層を殆どエッチングせずに
不要なメッキ下地層を除去することが可能である。

例えば、メッキ下地層として膜厚３０００人のｌａ薄膜
を用いた場合、ＣＦ４ガス雰囲気中でのＴａのエッチン
グ速度は３００人／′分（Ｃ「４カス圧４．５Ｐａ、投
入電力１００Ｗ　）であるから、約１０分でメッキ下地
層の除去工程か完了する。この間、Ｃｕメッキ層は同一
エッチング条件下でのＣｕのエッチング速度か約２０人
／分でおるから、わすか２００八程度その膜厚か減少す
るだけである。

一方、メッキ下地層として膜厚３０００人の王薄膜を用
いた場合、ＣＦ４カス雰囲気中でのＴのエッチング速度
は４００人／分（ＣＦ４カス圧４．５Ｐａ、投入電力１
００Ｗ　）であるから、約８分でメッキ下地層の除去工
程か完了する。この間、Ｑｕメッキ層は同一エッチング
条件下でのＣｕのエッチング速度か約２０人／分である
から、わずか１６０人程度その膜厚か減少するだ（づて
ある。

従って、ＴａまたはＴｉ薄膜をメッキ下地層とし、ＣＦ
４ガス雰囲気中での反応性エッチングによってメッキ下
地層除去を行うことにより、メッキ下地層除去工程の最
中にＣｕメツキ層の上面が殆どエッチングされることな
く、コイル間隔の小さな稠密コイルか実坦される。

なお、ＣＦ４ガス雰囲気中でのＴａまたは王のエツヂン
グ速度は、△ｒカス雰囲気中でのイオンミリングにより
メッキ下地層を除去する場合と異なり、コイル間隔か０
．８ｐｔｎ程度までは殆どコイル間隔依存性を示さない
。従ってメッキ下地層のｑ ？去に要する時間は殆ど変化しない。

［実施例コ 次に、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

なお、既に）ホへた通り、本発明の誘導型薄膜磁気ヘッ
ドは、そのコイル構造に特徴を有するものであり、本発
明による薄膜磁気ヘッドの他の部分の概略構造は第５図
に示した従来の薄膜磁気ヘッドの構造と大差がないため
、以下の実施例においてはコイル部以外はこの第５図を
用いて説明する。

実施例１ 第５図において、Ａｊ！　２　０３　−Ｔ　ｉ　Ｃセラ
ミック基板１０上にＡβ２０３膜からなる絶縁層１２を
スパッタリング法（投入電力：　　６００Ｗ，八ｒガス
圧力：　５Ｘ１０−３　Ｔｏｒｒ　）により膜厚１０ｐ
ｍで成膜した。次いで、膜厚３ｌＪＩｎのＣ○８■７ｒ
５Ｎｂ８膜をスパッタ法を用いて成膜し、公知のフォト
リソグラフィ技術を用いて下部磁性体層１３を形成した
。

ｔｄ．あ、Ｃ　Ｏ　Ｂ　７　７　ｒ　ｓ　Ｎ　ｂ　ｓ膜
の成膜条件は、投入電力：　　６００Ｗ，　Ａ　ｒガス
圧力：　５　ｘ　１０−３　Ｔｏｒｒであり、成膜後、
４８０　ｏｅの回転磁界中で２５０゜Ｃ、１時間アニー
ルして磁気特性を改善した。

その後、所定のキャップ長に等しい膜厚く０．２卯）を
有するスパッタＡρ２０３膜を成膜（投入電力：　　３
００Ｗ，　Ａ　ｒカス圧力：　５ｘｌＯ−３　Ｔｏｒｒ
　）し、絶縁層１４とした。次いで、前記下部磁性体層
１３上に、ノボラック系樹脂からなるフォトレジストを
厚み４珈で塗布し、２　５　０　’Ｃ、１時間の熱処理
をして硬化させて下部磁性体層１３の段差解消層となる
有機物層１５を形成し、その後、コイル１６を形成した
。

以下、コイル１６の製法および構造について第１図およ
び第３図を用いて詳細に説明する。

第３図は本発明によるコイルの製造方法を工程順に示し
た部分断面図である。同図において、下地体１（本実施
例では有機物層１５に相当する）上にスパッタリング法
を用いてＴａ層２（膜厚３０００人）よりなるメッキ下
地層を形成した（第３図（ａ））。成膜条件は投入電力
：　　６００Ｗ，　Ａ　ｒカス圧力：　５　Ｘ　１０−
３　Ｔｏｒｒである。次いで、公知のフォトリソグラフ
ィー技術を用いてメッキフレムとなるＰＲパターン４を
形成したく第３図（ｂ））。

用いたフォトレジストは、市販のノボラック樹脂系レジ
ストであり、ＰＲパターン４の膜厚は６μｍ１パターン
幅は１珈、パターン間隔は３μｍとした。

なあ、ＰＲパターン４のパターン幅か１伽であるから、
コイル間隔は１　ｕｒｎである。その後、硫酸銅浴中で
Ｃｕを電気メッキし、Ｃｕメッキ層３を形成した（第３
図（Ｃ））。ここで、メッキ電流密度は１Ａであり、Ｃ
ｕメッキ層３の膜厚は５ＩＪＩｎとした。

次に、ＰＲパターン４を有機溶媒中で剥離したく第３図
（ｄ））。最後にＣＦ４ガス雰囲気中の反応性エッチン
グで不要なメッキ下地層を除去し（第３図（ｅ））、コ
イル１６を形成した。なあ、エッチングの条件は、ＣＦ
４ガス圧力：　　４．５Ｐａ、投入電力：１００Ｗとし
た。また、このメッキ下地層除去工程に要した時間は約
１０分間であったが、この間Ｃｕメッキ層４はエッチン
グ速度が約２ＯＡ／分で必るから、膜厚５ＩＪＩｎのう
ち約２００人エッチングざれたが、これによるコイル抵
抗値の増加は殆ど無視できるものであった。

形成されたコイルの概略構造は、その部分断面図を第１
図に示すように、ｌ−ａ層２よりなるメッキ下地層およ
びＣｕメツキ層３が順次積層された構造を有している。

以上のようにしてコイル１６を形成した後、コイル１６
の段差解消層となるフｔトレジストよりなる有機物層１
７を前述した有機物層１５と同様にして形成した。次に
、膜厚３卯のＣＯ８７Ｚｒ５Ｎｂ８膜よりなる上部磁性
体層１８を、下部磁性体層１３と同様に形成した。最後
に、八β２　０３からなる保護膜（図示せず，膜厚約２
５卯）をスパツタ法で成膜した。成膜条件は、投入電力
：　　８００Ｗ，　Ａ　ｒガス圧力：　５ｘｌＯ−３　
Ｔｏｒｒである。

以上のようにして作製した本実施例の薄膜磁気ヘッドに
おいては、コイル間隔が１１ＪＩｎと狭く、コイル厚み
が約５珈と厚いにもかかわらず、Ｑｕメッキ層のエッチ
ング量は約２００人（コイル厚みの約０．４％）と、殆
ど無視できるものであった。従って、コイル厚が減少し
、コイル抵抗値が増大してしまうという従来の問題点は
起こらなかった。

実施例２ 実施例１においてＴａ層をｌ−ｉ層とした以外は実施例
１と同様にして薄膜磁気ヘットを製造した。

なお、本実施例において、メッキ下地層除去工程に要し
た時間は約８分間であったか、この間、Ｃｕメッキ層４
はエッチング速度が約２０人／分であるから、膜厚５如
のうち約１６０Ａエツヂングされたが、これによるコイ
ル抵抗値の増加は殆ど無視できるものであった。形成さ
れたコイルの概略構造は、その部分断面図を第１図に示
すように、Ｔｉ層２よりなるメッキ下地層およびＣｕメ
ツキ層３が順次積層された構造を有している。また、得
られた薄膜磁気ヘットは、コイル間隔が１卯と狭く、コ
イル厚みが約５柳と厚いのにもかかわらず、Ｃｕメツキ
層のエッチング量は約１６０人（コイル厚みの約０．３
％）と殆ど無視できるものであった。従って、コイル厚
が減少し、コイル抵抗値が増大してしまうという従来の
問題点は起こらなかった。

比較例１ 実施例１および２と同様にしてＡ１２０３ＴｉＣセラミ
ック基板１０上に、絶縁層１２、下部磁性体層１３、キ
ャップとなる絶縁層１４あよび有機物層１５を形成し、
その後コイル１６を形成した。コイル１６の形成には第
４図に示した従来のコイル構造を用い、次のようにして
作製した。

すなわら、第４図においで、下地体１１（本例では第５
図の有機物層１５に相当する）上にスパッタリング法を
用いてＣｒ層５（膜厚３０人）とＣｕ層６（膜厚２００
０人）の積層膜よりなるメッキ下地層を形成した（第４
図（ａ））。次いで、公知の７７Ｉ１・リソグラフィー
技術を用いてメッキフレームとなるＰＲパターン４を形
成したく第４図（ｂ））。

用いたフォトレジストは、市販のノボラック樹脂系レジ
ストである。また、ＰＲパターン４は実施例１，２と同
様に、膜厚は６柳、パターン幅は１期、パターン間隔は
３ＪＭとした。なお、ＰＲパタン４のパターン幅が１卯
であるから、コイル問？は１珈である。その後、硫酸銅
浴中で○Ｕを電気メッキし、Ｃｕメツキ層３を形成した
く第４図（Ｃ））。ここで、メッキ電流密度は０．５Ａ
／ｃ…２であり、Ｃｕメツキ層３の膜厚は５μｍとした
。次にＰＲパターン４を有機溶媒中で剥離した（第４図
（ｄ））。最後にＡｒ雰囲気中のイオンエツヂングで不
要なメッキ下地層を除去し（第４図（ｅ））、コイル１
６を形成した。なお、イオンエッチングの条件はＡｒガ
ス圧力：　１ｘｌＯ−４　Ｔｏｒｒ　，加速電圧：５０
０Ｖである。このメッキ下地層除去工程に要した時間は
約２５分間であったが、上述のイオンエッチング条件下
ではＣｕのイオンエッチング速度は６００八／分である
から、この間Ｃｕメツキ層３は１．５珈エッチングされ
た。

このようにしてコイル１６を形成した後、コイル１６の
段差解消層となるフ７Ｉ−１〜レジメ１〜層１７および
ＣｏＢ■Ｚｒ５Ｎｂ８膜よりなる上部磁性体層１８を、
実施例１，２と同様にして形成した。最後に、Ａβ２　
０３膜からなる保護膜（図示せず，膜厚約２５卯）をス
パツタ法で成膜した。この場合の成膜条件も本発明の実
施例の場合と同様である。

以上のようにして作製した本比較例の薄膜磁気ヘッドに
おいては、前述したように、イオンエツヂングによるメ
ッキ下地層除去工程において、１．５源の厚みのＱｕが
エッチングされ、ＣＵメツキ層３の膜厚が大きく減少し
た。このため、本来は実施例で言及した薄膜磁気ヘッド
のコイルと、殆ど同じコイル抵抗値を有するはずであっ
たが、約３０％以上大きなコイル抵抗値を示した。

比較例２ 比較例１と全く同様にしてＣｕメツキ層３を形成し、そ
の後ＰＲパターン４を有機溶媒で剥離した。次いで、Ｃ
Ｆ４ガス雰囲気中の反応性エッチングで不要なメッキ下
地層の除去を行った。エツヂングの条件は、実施例１と
同一で、ＣＦ４ガス圧力：　　４．５Ｐａ、投入電力：
　　１００Ｗである。ＣＦ４ガス雰囲気中でのＣｕおよ
びＣ「のエッチング速度は共に２０人／分であるから、
メッキ下地層の除去工程に約１００分もの時間を要した
。この間、Ｃｕメツキ層３は２０００人程度エッチング
された。

このエッチング邑は、比較例１での値に較べれば小さな
ものであるが、実施例１の場合に較べて約１０倍、実施
例２の場合に較べて約１２倍の大きな値であり、この分
だけコイル抵抗値が増大することは避けられない。また
、メッキ下地層の除去工程に要した時間は約１００分と
異常に長く、スルプットが極めて低く、薄膜磁気ヘッド
の製造プロセス上問題であることか明らかとなった。

なお、以上の説明においては、Ｃｆ−＜ガスのみを用い
た例を述べたか、ＴａとＣｕのエッチング速度比が十分
にとれる範囲内であれば、他のガス（例えばＡｒ．Ｃβ
２，Ｎ２等）を微吊添加してもかまわない。

また、実施例においては磁気回路が全て軟磁性薄膜より
形成された例についてのみ言及したが、フエライト基板
を使用するなど磁気回路の一部がバルク材料で形成され
た磁気ヘッドに対しても、本発明の意図するところは損
なわれないことは当然である。

［発明の効果］ １６・・・コイル　　　　　　１８・・・上部磁性体層
以上説明したように、本発明によればコイル作製プロセ
スにおけるメッキ下地層除去工程中のＣｕメッキ層の膜
厚減少を最小限とすることができ、コイル間隔が狭く、
かつコイル厚か大きな稠密コイルの作製か可能となる。

このため、高記録密度用の薄膜磁気ヘットが実現される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるコイル部の部分断面図
、第２図は従来例による薄膜磁気ヘッドのコイル部の部
分断面図、第３図は本允明の方法の一例を工程順に示し
たコイル部の部分断面図、第４図は従来例による薄膜磁
気ヘッドの製造方法を工程順に示したコイル部の部分断
面図、第５図は本発明の誘導型薄膜磁気ヘッドの概略断
面図である。 １，１１・・・下地体 ３・・・Ｃｕメッキ層 ５・・・Ｃｒ層 １０・・・基板 １３・・・下部磁性体層 ２・・・王ａ（Ｔｉ）層 ４・・・ＰＲパターン ６・・・Ｃｕ層 １２．　１４・・・絶縁層 １５．　１７・・・有機物層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性材料からなる磁気回路と、前記磁気回路中に
   形成された非磁性材料からなる磁気間隙と、前記磁気回
   路に交叉して形成された導体薄膜からなるコイルとで構
   成されてなる誘導型薄膜磁気ヘッドにおいて、コイルが
   ＴａまたはＴｉ薄膜層とＣｕメッキ層を順次成膜した積
   層体で形成されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド
   。
2. （２）誘導型薄膜磁気ヘッドの製造方法におけるコイル
   作製プロセスが、基板上にメッキ下地層を形成する工程
   と、該メッキ下地層上にコイル形状に対応したフォトレ
   ジストパターンを形成する工程と、該フォトレジストパ
   ターン間隙に電気Ｃｕメッキ層を形成する工程と、前記
   フォトレジストパターンを剥離する工程と、露呈したメ
   ッキ下地層を除去する工程とからなり、露呈したメッキ
   下地層の除去は、ＣＦ＿４ガスを主成分とする雰囲気中
   の反応性エッチングにより行われることを特徴とする薄
   膜磁気ヘッドの製造方法。