JPH0242613A - 薄膜磁気ヘッド - 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さ
れる誘導型薄膜磁気ヘッドに係わり、特に集積化薄膜技
術を用いて作製される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においては、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、従来のフェライトヘッドに変わり、集積化薄膜技術
を用いて製造される薄膜磁気ヘッドが実用化されてきた
。この薄膜磁気ヘッドは、周波数特性が優れており、半
導体チク・ノロジーに基づく製造プロセスが適用される
ので、高精度の高記録密度用磁気ヘッドを低価格に製造
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図はこの様な薄膜磁気ヘッドの構造を示す概略断面
図である。第５図において、Ａ１２０３ＴｉＣ等のセラ
ミック基板１０上にＡｌ２Ｏ３等の絶縁層１２がスパッ
タリング法等に依って成膜されている。ついで、ＮｉＦ
ｅ合金やＣｏ−金属系非晶質材料（例えばＣｏ　Ｚ　ｒ
　Ｎ　ｌ））等の軟磁性体に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る。その後、所定の
ギャップ長に等しい膜厚を有する絶縁物１４が形成され
る。ついで、前記下部磁性体層１３の段差解消層どなる
有機物層１５が形成され、導電性材料よりなるコイル１
６が形成される。その後、コイル１６の１段差解消層と
なる有機物層１７が再度形成される。次にＮｉＦｅ合金
やＣ〇−金属系非晶質材料（例えばＣｏＺｒＮｂ）等の
軟磁性体よりなる上部磁性体層１８が、下部磁性体層１
３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トランスデユーザ
ーか完成される。

上述した薄膜磁気ヘッドのコイル１６には通常電気メッ
キによるＣｕ膜が用いられ、その概略断面ｖｉ造は第２
図に示したようなものである。つまり、コイル１６はＣ
ｒ　ＭｌとＣｕ層２の積層体からなるメッキ下地層とＣ
ｕメッキＮ３の積層構造となっている。この様な従来の
コイル製造工程を第４図に示す。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Ｃｒ層１とＣ
ｕ層２の積層体を成膜しメッキ下地層を形成する。つい
て、第４図（ｂ）に示したように所定形状のフォトレジ
ストパターン（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）に示したように硫Ｍ銅を主成分とするメッキ洛
中においてＣｕを析出させ、Ｃｕメッキ層３を形成する
。ついで、ＰＲパターン４を剥離しく第４図（ｄ））、
第４図（ｅ）に示したように、Ａｒガス雰囲気中でイオ
ンエツチングにより、ＰＲパターン４で被覆されていた
。メ・ツキ下地層の一部が除去されてコイルが形成され
る。尚、第４図（ｅ）でも明らかなとおり、このメッキ
下地層の除去工程ではＣｕメッキ層３もイオンエツチン
グされるため、Ｃｕメッキ層３の厚みはメッキ下地層を
除去する時間分だけ減少する。

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ドの再生出力はコイルの巻数に
ほぼ比例することから、コイル間隔を出来るだけ狭めて
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〕

しかしながら前述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があ
った。すなわち、稠密なコイルにおいては、当然のこと
ながらコイル間隔は従来のコイル間隔（４μｍ程度）に
比較して狭く、約２μｍ程度以下が普通である。一方、
コイル厚み（メッキ下地層とＣｕ、メッキ層３膜厚の和
）も現状では３μｍ前後の値であるが、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、４μｍ以上）する必要がある。この様
なコイル間隔が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ツチングにより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、コイル間隔が狭くコイル厚が大きな
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Ａで示した面）から深い位置にあることになり
、Ａｒ粒子がメッキ下地層に到達する頻度が低下すこと
、Ａｒ粒子によりたたき出さ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間隙から容
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ツチング速度が低下することが原
因と孝えられ、必然的に生じる現象である。

この様に稠密なコイルのメッキ地層除去工程においては
、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」二面が長時間にわたりイオンエツチングされ、
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
の増大を制御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、コイル厚が厚いほど、又コイル間
隔が狭いほど著しく、ヘッド製造工程において大きな問
題となっていた。

本発明は以旧述べてきた薄膜磁気ヘッドのコイル形成工
稈における問題点を解決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〕

本発明によれば、軟磁性材料よりなる磁気回路、前記磁
気回路中に形成された非磁性材料よりなる磁気間隙（磁
気ギャップ）、及び前記磁気回路に叉交するように形成
された導体薄膜よりなるコイルからなる誘導型薄膜磁気
ヘッドにおいて、前記コイルがメッキ下地層、Ｃｕメッ
キ層及び酸化アルミニューム層をこの順序で成膜した積
層体からなることを特徴とする薄膜磁気ヘッドが得られ
る。

ｒ作用〕 本発明は上述の構成をとることにより従来の問題点を解
決した薄膜磁気ヘッドの提供を可能とした。すなわち、
本発明者らの検討によれば酸化ア化アルミニューム層を
積層することにより、メッキ下地層除去工程でのイオン
エツチング時にＣｕメッキ層を保護して、前記Ｃｕメッ
キ層がエツチングされることダ完全に防止できることが
明らかとなった。例えば、メッキ下地層除去工程に２５
分間を要する場合には、酸化アルミニュームのイオンエ
ツチング速度は５０Ａ／分（Ａｒガス圧力１　ｘ　１０
−’Ｔ、、、ｒ　、加速電圧５００Ｖ）であることから
、少なくとも約１２５ＯＡの厚さの酸化アルミニューム
層をＣｕメッキ層上に積層させた構造とすることにより
、Ｃ１１メッキ層がイオンエツチングされることを完全
に防止できる。一方、従来のコイルではＣｕのイオンエ
ツチング速度が約５００Ａ／分くイオンエツチング条件
は酸化アルミニュームの場合と同一）であり、Ｃｕメッ
キ層が直接Ａｒ粒子にさらされるため、約１．２５Ｂ　
ｍ　Ｃｕメッキ層がイオンエツチングされ、コイル抵抗
値がこの分だけ増加することになる。尚、メッキ地層除
去工程に更に長い時間を要する場合には、適宜酸化アル
ミニューム層の膜厚を厚くすれば良い。

〔実施例〕

次に、図面を用いて本発明の詳細な説明する。尚、既に
述べた通り本発明は誘導型薄膜磁気ヘッドのコイル構造
に特徴かあ“す、本発明による薄膜磁気ヘッドの概略構
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。

１）実施例 第５図において、Ａ１□０３−ＴｉＣセラミック基板１
０上にＡｌ２Ｏ，膜からなる絶縁層１２をスパッタリン
グ法（投入型カニ６００Ｗ、Ａ１−ガス圧カニ５Ｘ１０
づＴ。ｒｒ　）で膜厚１０μｍ成膜した。ついで、膜厚
３μｍｃｒ）ＣＯ８７Ｚｒ５Ｎｂ８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ー技術を用いて
下部磁性体層１３を形成した。尚、Ｃｏｇ７Ｚｒ５Ｎｂ
６膜の成膜条件は、投入型カニ６００Ｗ、Ａｒガス圧カ
ニ５　ｘ　１０−３Ｔｏｒｒであり、成膜後４８００ｅ
の回転磁界中で２５０℃１時間アニールして磁気特性を
改善した。

その後、所定のギャップ長に等しい膜厚（０，ｚ）１ｍ
　）を有するスパッタＡｌ２Ｏ３膜を成膜（投入型カニ
３００Ｗ、Ａｒガス圧カニ５Ｘ１０−３Ｔｏｒｒ）ｌ、
絶縁層１４とした。ついで、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／
１ｍ塗布し、２５０℃１時間の熱処理して硬化させ、下
部磁性体層１゛３の段差解消層となる有機物層１５を形
成し、その後コイル】６を形成した。

以下、コイル１６製法及び構造について第３図、及び第
１図を用いて詳細に説明する。第３図において下地体１
１（本実施例では有機物層１５に相当する）−Ｈにスパ
ッタリング法を用いてＣｒ層１（膜厚３０Ａ）とＣ１１
層２く膜厚２０００Ａ　＞の積層膜よりなるメッキ下地
層を形成した（第３図（ａ））。ついで、公知のフォト
リソグラフィー技術を用いてメッキフレームとなるＰＲ
パターン４を形成した（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Ｉ・であ
る。又、ＰＲパターン４の膜厚は６μｍ、パターン幅１
．５μｍ、パターン間隔は３μｍとした。尚、ＰＲパタ
ーン４のパターン幅１．５μｍであるから、コイル間隔
は１．５μｍである。その後、硫酸銅洛中で電気メッキ
して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ＩＡ／ｃｍ２であり、Ｃｕメッキ
層３の膜厚は５μｍとした。ついで、電子ビームを用い
た蒸着法により膜厚２００ＯＡの酸化アルミニューム層
５をＣｕメッキ層３上に形成した（第３図（ｄ））。こ
の時の電子銃のエミッション電流は６０ｍＡとした。次
に、ＰＲパターン４を有機溶媒中で剥離した（第３図（
ｅ））。最後にＡｒ雰囲気中のイオンエツチングで不要
なメッキ下地層を除去しく第３図（ｆ））、コイル１６
を形成した。尚、イオンエツチングの条件はＡｒガス圧
力１　ｘ　１０−’Ｔ　ｏｒｒ　、加速電圧５００Ｖで
ある。又、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、この間酸化アルミニューム層５は
イオンエツチング速度が５０Ａ／′分であるから、膜厚
２００ＯＡのうち１２５０ＡエツチングされたがＣｕメ
ッキ層３は全くイオンエツチングされなかった。この様
にして形成したコイルの概略構造は第１図に示したよう
にメッキ下地層（Ｃｒ層１とＣｕ層２の積層膜）、Ｃｕ
メッキ層３及び酸化アルミニューム層５とが、この順序
で積層された構造を有している。

以上の様にしてコイル１６を形成した後、コイル１６の
段差解消層となるフォトレジスト層１７を前述したフォ
トレジスト層１５と同様にして形成した。次に、膜厚３
１ｔｍのＣｏｇ７Ｚ　ｒ５　Ｎ　ｌ）８膜よりなる上部
磁性体層１８を、下部磁性体層１３と同様にしな。最後
に、Ａ　Ｉ　２０　ｇ膜からなる保護膜（図示せず。膜
厚的２５　／Ｚ　ｍ　）をスパッタ法で成膜した。成膜
条件は、投入型カニ８００Ｗ、Ａｒガス圧カニ　５　Ｘ
　１０−’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、前述した様にメッキ下地層のイオンエツチン
グによる除去工程時に、酸化アルミニューム膜がＣｕメ
ッキ層を保護するため、コイル間隔１５μｎ１と狭く、
コイル厚み約５μｍと厚いのにもかかわらず、Ｃｕメッ
キ層は全くエツチングされなかった。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
問題点は起らなかった。尚、ＰＲパターン４の剥離の際
（第３図（ｅ）の工程）に、ＰＲパターン４上の酸化ア
ルミニューム膜が容易に除去されるように、ＰＲパター
ン形成工程（第３図（ｂ）の工程〉においては、ＰＲパ
ターン４の断面形状をステンシル形状とすることが望ま
しい。

２）比較例 実施例と同様にしてＡ１□０３−Ｔｉｃセラミック基板
１．０状に、絶縁膜１２、下部磁性体層１３、ギャップ
となる絶縁層１４及び有機物層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
した従来のコイル形成方法をもちいた。すなわち、第４
図において下地体１１（本例では第５図の有機物層〕５
に相当する）上にスパッタリング法を用いてＣｒ層１（
膜厚３０Ａ＞とＣｕ層２（膜厚２００ＯＡ）の積層ｊ摸
よりなる。メッキ下地層を形成したく第４図（ａ））。

ついで、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。又、ＰＲパターン４は実施例と同
様に膜厚６μｍ、パターン幅は１．５μｍ、パターン間
隔は３　）ｉ　ｍとした。尚、ＰＲパターン４のパター
ン幅が１．５μｍであるから、コイル間隔１．５ｔｔ’
ｍである。その後、硫酸銅洛中で電気メッキしてＣｕメ
ッキ層３を形成しな（第４図（Ｃ））ここで、メッキ電
流密度は０．５Ａ／ｃｍ２であり、Ｃｕメッキ層３の膜
厚は５μｍとした。次に、ＰＲパターン４を有機溶媒中
で剥離したく第４図（ｄ）〉。ｉ後にＡｒ雰囲気中のイ
オンエツチングで不要なメッキ下地層を除去しく第４図
（ｅ））、コイル１６を形成した。尚、イオンエツチン
グの条件はＡｒガス圧力１．　Ｘ　１０−４Ｔ　６ｒｒ
加速電圧５００Ｖ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、上述のイオンエツ
チング条件下ではＣｕのイオンエッチング速度は６００
Ａ／分あるから、この間Ｃｕメッキ層３は１．５μｍエ
ツチングされた。

以上の様にしてコイル１６を形成した後、コイル１６の
段差解消層となるフォトレジスト層１７及びＣ０８７２
ｒ５　Ｎ　ｂｓ膜よりなる上部磁性体層１８を、実施例
と同様にして形成した。最後に、Ａ１□０３膜からなる
保護膜（図示せず。膜厚的２５μｍ）をスパッタ法で成
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。

以上の様にして作製した本比較例の薄膜磁気ヘッドにお
いては、前述した様にイオンエツチングによりメッキ下
地層除去工程において１．５μｍの厚みのＣｕがエツチ
ングされ、Ｃｕメッキ層３の膜厚が大きく減少した。こ
の為、本来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３
０％以上大きなコイル抵抗値を示した。

〔発明の効果〕

以上述べてきた様に、本発明によればコイル間隔が狭く
、コイル厚が大きな稠密コイルを有する薄膜磁気ヘッド
であっても、メッキ下地除去工程のイオンエツチングの
際に、コイル上面が長時間にわたりイオンエツチングさ
れても酸化アルミニューム層がＣｕメッキ層を保護する
ため、コイル厚が減少することは起こり得ない。従って
、コイル厚を厚くし巻数増加に伴うコイル抵抗値の増大
を制御するという効果が十分に発揮される。

以上述べてきたように、本発明によれば、巻数の多い稠
密のコイルをもつ薄膜磁気ヘッドのコイル形成工程にお
ける問題点を解決することが可能となり、その工業的価
値は高いと考えられる。

尚、以上説明においては、酸化アルミニューム膜の成膜
方法として蒸着法を用いた例についてのみ言及したが、
スパッタリング法を用いても構わない。又、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、フェ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
しでも、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。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図は本発明を説明するための図であり、第
２図、第４図は従来の技術を説明するための図である。 又、第５図は本発明に係わる誘導型薄膜磁気ヘッドの構
造を示す概略図である。 図において、１・・・Ｃｒ層、２・・・Ｃｕ層、３・・
・Ｃｕメッキ層、４・・・ＰＲパター、）、５・・・酸
化アルミニューム層、１０・・・基板、１１・・・下地
体、１２．１４・・・絶縁層、１３・・・下部磁性体層
、１５．１７・・・有機物層、１６・・・コイル、１８
・・・上部磁性体層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁性材料よりなる磁気回路、前記磁気回路中に形成され
   た非磁性材料よりなる磁気間隙（磁気ギャップ）、及び
   前記磁気回路に叉交するように形成された導体薄膜によ
   りなるコイルからなる誘導型薄膜磁気ヘッドにおいて、
   前記コイルがメッキ下地層、Ｃｕメッキ層及び酸化アル
   ミニューム層をこの順序で成膜した積層体からなること
   を特徴とする薄膜磁気ヘッド。