JPH025213A - 薄膜磁気ヘッドの製造方法 - 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、高密度記録に対応する薄膜磁気ヘッドの製造
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

薄膜磁気ヘッドは、ヘッドの小型化が可能となり、高密
度化及び多チャンネル化を容易とすると共に、形成する
トラックの幅を狭め、かつこのトラック幅の精度を高め
ることができるという特徴を有する。また、インダクタ
ンスが小さくコア損失が少ないために高周波特性に優れ
、発生する磁界分布が急峻であるために記録の分解能が
高い等の特性上の利点に加え、量産性に優れ大幅なコス
トダウンを図り得るという特徴も有する。このため、近
年の磁気記録の高密度化に伴い、この薄膜磁気ヘッドの
優位性が顕著となって、研究開発が盛んに行われるよう
になった。

このような薄膜磁気ヘッドの構造を第３図に基づいて説
明する。

基板１上には、下部磁気コア層２が形成されている。基
板１は、フェライト、アルミナ又はガラス等の耐摩耗性
に優れた特性を有する非磁性体の支持基板である。下部
磁気コア層２は、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｆｅ−Ａｌ−３ｉ又はＣ
Ｏ系アモルファス合金等の軟磁性金属膜からなり、薄膜
磁気ヘッドの一方のコアを構成する。この下部磁気コア
層２の上層には、上部磁気コア層３が形成されている。

この上部磁気コア層３は、下部磁気コア層２と同様の軟
磁性金属膜からなり、薄膜磁気ヘッドにおける他方のコ
アを構成する。そして、この上部磁気コア層３は、下部
磁気コア層２に対して、一端部で薄い絶縁Ｎ４を介した
磁気ギャップ５を構成し、中央部に十分な間隙を有し、
他端部で直接磁気的に接続されるように形成されている
。また、この上部磁気コア層３の中央部の間隙には、導
電体コイル層６のコイル状の一辺が配置され、巻線型の
薄膜磁気ヘッドを形成している。この導電体コイルＮ６
は、Ｃｕ　ＳＡ　１　％　Ａ　ｕ又はＡｇ等のＲ電体膜
からなり、上部磁気コア層３の中央部の間隙に充填され
た絶縁ｒｒｉ４によって絶縁されている。

この絶縁層４は、ｓ　ｔ　Ｏ２、ＡＩｔｏ：＋又は５ｉ
ｓＮ。

等の非磁性絶縁膜からなる。

この薄膜磁気ヘッドにおける上部磁気コア層３を所定の
パターンで形成する方法として、従来は、湿式エツチン
グ法やイオン・ミリング法又はリフト・オフ法が用いら
れていた。

湿式エツチング法は、フォトレジスト膜によりマスキン
グした上部磁気コア層３をエツチング液を用いて所定の
パターンにエツチングする方法であり、高価な製造装置
を用いる必要がなく、加工時間も短いという利点を有す
る。また、イオン・ミリング法は、工・ノチンダ液に代
えてＡｒイオン等の不活性イオンの衝撃を用いた物理的
エツチング法である。

これに対してリフト・オフ法は、上部磁気コア層３を直
接エツチングすることなく所定のパターンに形成する方
法である。

このリフト・オフ法について、第４図に基づき節単に説
明する。なお、第４図は、リフト・オフ法を模式的に説
明するために、基板１１上に直接上部磁気コアｊｉ３．
を形成する場合について示す。

まず、基板ｌｌ上にフォトレジスト膜１２を形成し、こ
れを所定のパターンにエツチングする。

この所定のパターンは、上部磁気コア層３の形成パター
ンを反転したものである０次に、この上面全面に、後に
上部磁気コア層３となる上部磁気コア形成層１３を形成
する。従って、第４図（ａ）に示すように、この上部磁
気コア形成１１３における上部磁気コア層３の形成パタ
ーンに対応する部分は基板１１上に直接形成され、不要
部分はフォトレジスト膜１２上に形成されることになる
。

そして、この基板１１全体をアセトン等の有機溶剤中に
浸漬する。すると、基板１１上の上部磁気コア形成１１
３とフォトレジスト膜１２上の上部磁気コア形成層１３
との隙間（図示矢Ｆｌ′５Ａ）からを機溶剤が浸入し、
フォトレジスト膜１２が溶解される。このため、フォト
レジスト膜１２の溶解に伴って、その上層の上部磁気コ
ア形成層１３も除去され、第４図（ｂ）に示すように、
残った上部磁気コア形成層１３が所定パターンの上部磁
気コア層３となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、近年の磁気記録の高密度化に伴い、記録媒体
も高い保磁力を有するものが用いられるようになった。

そして、これに対応するため薄膜磁気ヘッドも、高保磁
力の記録媒体を十分に磁化する能力が必要とされるよう
になって来た。そこで、最近の薄膜磁気ヘッドは、磁気
コア層２・３として高飽和磁束密度を有する材料を用い
るだけでな（、以前はＩＩ！Ｍ〜５−程度の厚さであっ
た上部磁気コア１１３の膜厚を１０４〜３０−程度まで
厚くして、ここでの磁気飽和を防ぐようにしている。

ところが、このように上部磁気コア層３の膜厚が厚くな
ると、前記従来の形成方法では、下記のような問題点を
生じることになる。

■　湿式エツチング法では、上部磁気コアＮ３の膜厚が
このように厚（なると、サイドエツチング量が増加して
、この上部磁気コア層３の形成幅を高い精度で制御する
ことが困難になり、近年の１０−〜２０−幅の狭トラツ
ク化及び±１〜２−の高精度化の要求に対応することが
できな（なった。

■　イオン・ミリング法は、その物理的エツチング法の
性質上、マスク材であるフォトレジスト膜や絶縁層４と
上部磁気コア層３との間でエツチングの選択性がほとん
どない。

このため、厚い上部磁気コア層３をエツチングしようと
すると、それ以上に厚いフォトレジスト膜を形成する必
要が生じ、このようなフォトレジスト膜を形成すること
が容易でないばかりでなく、厚いフォトレジスト膜が形
成できたとしても、これを高い精度でパターニングし高
精度な上部磁気コア層３を形成することが極めて困難で
あった。

また、実際のエツチング工程では、上部磁気コア層３の
膜厚のばらつきやエツチングレート分布に幅があるため
に、少しオーバーエツチングとなるようにしている。そ
して、このオーバーエツチングの割合は、上部磁気コア
層３が数−程度の場合には問題とならないが、上記のよ
うに１０−〜３０４の厚さに達すると、その影響も無視
できなくなる。即ち、場合によっては、上部磁気コア層
３の膜厚を全て除去した後もエツチングが継続され、絶
縁層４まで除去されて導電体コイル層６が露出し損傷を
受けたり、さらにこの導電体コイル層６が断線する等の
不都合を生じていた。

■　リフト・オフ法は、前述のように、フォトレジスト
膜１２を後に有機溶剤で溶解する必要があるので、上部
磁気コア形成層１３の成膜時に基板温度をあまり高くす
ることができない。このため、上部磁気コアＮ３の下地
層への密着性を高めることができず、この上部磁気コア
層３の磁気特性も十分に引き出すことができなかった。

また、上部磁気コア層３に用いる材料や成膜条件によっ
ては、基板温度をそれほど高くしなくても密着性や磁気
特性の問題を解決することができる場合がある。しかし
ながら、たとえ上部磁気コア形成Ｎ１３の成膜温度を低
くすることができても、フォトレジスト膜１２は、この
成膜時の熱エネルギーによりある程度の変質を受けるも
のである。このため、従来のような有機溶剤を用いた方
法では、フォトレジスト膜１２を完全に溶解することが
困難となり、安定したリフト・オフを行うことができな
かった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、上記課題を
解決するために、下部磁気コア層上に所定のパターンで
上部磁気コア層を形成する薄膜磁気ヘッドの製造方法に
おいて、上部磁気コア層の形成パターンを反転したパタ
ーンにより有機膜を形成し、この有機膜を形成した領域
上の一部であり、かつ少なくとも上部磁気コア層の形成
パターンを全て覆う領域に上部磁気コア形成層を形成し
、酸素を含む反応性ガスを用いたプラズマエツチング法
によって前記有機膜を除去することにより、その上層の
上部磁気コア形成層のみを除去し、残った上部磁気コア
形成層で所定のパターンの上部磁気コア層を形成するこ
とを特徴としている。

〔作　用〕

上部磁気コア層は、下部磁気コア層上に所定のパターン
で形成される。この際、上部磁気コア層の端部には、下
部磁気コア層との間に非磁性体の薄い膜を介する部分を
有し、ここが磁気ギャップとなる。従って、上部磁気コ
ア層の形成パターンは、この磁気ギャップのギャップ幅
、即ち薄膜磁気ヘッドを形成するトラック幅を定めるこ
とになる。また、上部磁気コア層は、この磁気ギャップ
以外の部分でも、下部磁気コア層に磁気的に結合する部
分を有し、予めこれらの間にコイルの一辺を構成する導
電体コイル層が絶縁層を介して形成される。

この上部磁気コア層は、上記薄膜磁気ヘッドの製造方法
により形成される。

即ち、まず下部磁気コア層及びこの上に形成した絶縁層
等の上に、所定のパターンで有機膜を形成する。この有
機膜の形成パターンは、上部磁気コア層の形成パターン
を反転したものである。また、このパターン形成を行う
には、まず下部磁気コア層等の上面全面を有機膜の層で
覆い、これを所定パターンのマスクを用いてエツチング
すればよい。

次に、この有機膜上の領域に上部磁気コア形成層を形成
する。この上部磁気コア形成層は、後にパターニングさ
れ上部磁気コア層となるものである。そして、この上部
磁気コア形成層の成膜時には、後に説明する理由により
、基板温度を最適な温度まで上昇させることができる。

従って、上部磁気コア層が高い焼成温度を必要とする場
合にも、十分な密着性と磁気特性を得ることができる。

また、この上部磁気コア層を形成する領域は、有機膜を
形成した領域の一部であり、かつ少なくとも上部磁気コ
ア層の形成パターンを全て覆うような領域である。そし
て、このような領域に形成するには、直接その領域のみ
に上部磁気コア形成層を形成する他に、まず有機膜の形
成領域の上面全面を上部磁気コア形成層で覆い、不要部
分をエツチングすることによって形成するようにしても
よい。この工程により、上部磁気コア形成層は、上部磁
気コア層の形成パターンである有機膜の開口部を確実に
覆い、かつこの有機膜の上面全面を完全に覆うことなく
、一部を露出させることになる。

このようにして上部磁気コア形成層が形成されると、酸
素を含む反応性ガスを用いたプラズマエツチング法によ
って有機膜を除去する。このプラズマエツチングは、ま
ず上面が露出した有機膜をエツチングし、さらにそこか
ら上部磁気コア形成層の背面に向けてサイドエツチング
を行う。従って、このサイドエツチングにより有機膜が
完全に除去され、これに伴ってその上層の上部磁気コア
形成層も全て除去される。

このように、本発明では、従来のリフト・オフ法で用い
た有機溶剤ではなく、プラズマエツチングにより有機膜
を除去するので、上部磁気コア形成層の成膜の際に基板
温度を上げた場合にも、この有機膜を確実に除去するこ
とができる。また、イオン・ミリング法のように、上部
磁気コア形成層自身やその下地層までエツチングすると
いうことがないので、上部磁気コア層の形成精度を低下
させたり、導電体コイル層に損傷を与えるおそれもない
。

このようにしてプラズマエツチングにより有機膜とその
上層の上部磁気コア形成層を除去すれば、残った上部磁
気コア形成層により、所定のパターンの上部磁気コア層
を形成することができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。

本実施例は、先に構造を説明した第３図に示す巻線型の
薄膜磁気ヘッドの製造方法について示す。

まず、第１図（ａ）に示すように、基板１の上面全面に
下部磁気コアＮ２を形成する。基板１は、フェライト、
アルミナ又はガラス等の耐摩耗性に優れた特性を有する
非磁性体の支持基板である、下部磁気コアＮ２は、Ｎｉ
−Ｆｅ、Ｆｅ−Ａｌ−３ｉ又はＣｏ系アモルファス合金
等の軟磁性金属膜からなり、薄膜磁気ヘッドの一方のコ
アを構成することになる。

次に、この下部磁気コア層２の上面に所定のパターン及
び厚さで絶縁層４及び導電体コイル層６を形成する。即
ち、まず下部磁気コア層２の上面全面に絶縁１ｉ４の下
層部を形成すると共に、その上に導電体コイル層６を所
定のパターンで形成し、さらにこの上面全面に絶縁層４
の上層部を形成する。なお、図面ではこの導電体コイル
層６の一辺の縦断面のみを示している。そして、この導
電体コイル層６の一辺の両側に位置するフロントギャッ
プ部Ｂ及びバックギャップ部Ｃにおける絶縁層４を下部
磁気コア層２の表面まで反応性イオンエツチング法等に
よりテーパエツチングする。また、この絶縁層４を除去
したフロントギャップ部Ｂには、磁気ギャップ５を構成
するための薄い絶縁Ｎ４を改めて形成する。この絶縁層
４は、ＳｉＯ＊１Ａｌ□０．又はＳＬ、Ｎ４等の非磁性
絶縁膜であればいずれでもよいが、ここでは、Ｐ−ＣＶ
Ｄ法で成膜されたＳｉｎ、膜を用いている。また、導電
体コイル層６は、ＣｕＳＡｌ、Ａｕ又はＡｇ等の導電体
膜からなる。

このようにして絶縁層４及び導電体コイル層６が形成さ
れると、その上面全面に有機膜７を形成して第１図（ａ
）に示す状態とする。この有機膜７は、１０ｐｍ〜３０
ｍの厚さのポリイミド膜からなり、３００℃〜４００℃
で焼成される。なお、この有機膜７は、その他、通常よ
り高温の１５０℃〜２００℃以上で焼成されるフォトレ
ジスト膜を用いてもよ（、後に形成する上部磁気コア形
成層８の成膜時における基板温度より高温で焼成できる
ものであれば、これに限定されない。また、この有機膜
７の膜厚についても、後に形成する上部磁気コア形成層
８の膜厚及びその後のプラズマエツチングによる除去条
件等により、適宜定めることができる。

上記有機膜７は、第１図（ｂ）に示すように、所定のパ
ターンにエツチングする。この有機膜７のエツチングは
、Ｃｕ　％　Ａ　１又はＳｉＯ□等のように酸素プラズ
マに対して耐性を有するマスク材を所定パターンに形成
して、酸素ガスを用いた反応性イオンエツチング法等に
より行う。また、この有機膜７による所定パターンは、
後に形成すべき上部磁気コアｌｉ３の形成パターンを反
転したものである。従って、有機膜７は、この上部磁気
コアＮ３が形成されるべき部分を開口したものとなる。

この有機膜７のエツチングに使用したマスク材は、その
後除去される。

なお、この有機膜７は、上記方法以外に、いわゆるポジ
およびネガプロセスといわれるレジスト現像液でポリイ
ミドを一緒に除去する方法により形成することもできる
。ただし、ここで除去するポリイミドは未焼成のため、
実際にはポリイミド膜となる前の状態である。また、そ
の他の方法として、感光性のポリイミドレジストを用い
る方法でもよく、その形成方法は限定されない。

このようにして有機膜７のエツチングが完了すると、そ
の上面の所定領域に上部磁気コア形成層８を形成して第
１図（ｂ）に示す状態とする。上部磁気コア形成Ｎ８は
、後に上部磁気コア層３となるものであり、下部磁気コ
ア層２と同じＮｉＦ　ｅ　ｓ　Ｆ　ｅ　　Ａ−１−３１
又はＣｏ系アモルファス合金等の軟磁性金属膜からなる
。ここで、有機膜７は、従来のリフト・オフ法のように
有機溶剤を用いるのではなく、後に説明するようにプラ
ズマエツチング法により確実に除去されるので、この上
部磁気コア形成層８の形成の際には、基板温度を十分に
高めることができる。ただし、特に必要がなければ、こ
こでの焼成温度は任意に定めることができる。また、第
２図に示すように、この上部磁気コア形成層８を形成す
る所定領域Ｄ（第２図のハツチング部）は、有機膜７の
開口部Ｅ・・・を全で覆い、かつ有機膜７の上面につい
ては、その一部のみを覆うような領域とする。

なお、本実施例では、まずＦｅ−Ａｌ−３ｔ膜を有機膜
７の上面全面に２００℃〜２５０℃の基板温度で成膜し
、これをＨＣｌ−ＨＮｏ、系のエツチング液により所定
領域りだけを残してエツチングすることにより上部磁気
コア形成層８を形成している。もっとも、マスクスパッ
タ法又はマスク蒸着法等により、最初から所定領域りの
形状となるように上部磁気コア形成層８を形成すること
もできる。ただし、この方法では、所定領域りの端部で
の上部磁気コア形成層８の膜厚が薄くなるので、後の工
程でプラズマエツチングを行う際にこの薄くなった膜が
りして、下層の有機膜７のサイドエツチング速度を低下
させるおそれかめる。

従って、本実施例による方法の方が適当であると考える
。

この工程の結果、上部磁気コア形成層８における上部磁
気コア層３となる部分は、有機膜７の開口部Ｅ内で下部
磁気コア層２及び絶縁層４上に形成され、不要な部分は
、有機膜７上に形成されることになる。

上部磁気コア形成層８が形成されると、プラズマエツチ
ング法により有機膜７を除去する。本実施例では、円筒
型プラズマエツチング装置を用いて、酸素ガス圧Ｑ　、
３　ｔｏｒｒ、印加パワー４００Ｗのエツチング条件で
酸素ガスによるプラズマエツチングを行った。この条件
では、１０時間のエツチング時間で１５−の厚さのポリ
イミド膜のサイドエツチングが１００−〜１５０−進行
する。また、本実施例では、第２図に１１で示す有機膜
７の開口部Ｅの長さを１００−とじ、１ｔで示す上部磁
気コア形成層８の所定領域りにおける半分の幅を１５０
４としている。従って、このプラズマエツチングによれ
ば、１０時間で全ての有機膜７のサイドエツチングが可
能であり、この上層の不要な上部磁気コア形成層８を除
去することができる。

通常のリフト・オフ法であれば有機膜７の除去は、この
有機膜７上の上部磁気コア形成層８と開口部Ｅ内の上部
磁気コア形成層８との隙間から行われる。しかし、ここ
では、上部磁気コア形成層８の形成を所定領域りに限り
、この所定領域りの端部から第２図の矢印Ｆ方向にサイ
ドエツチングを行うことができるので、エツチングの進
行速度が早く、かつエツチング量も少なくて済む。また
、このような酸素を含む反応性ガスを用いたプラズマエ
ツチングによれば、上部磁気コア形成層８の成膜時に基
板温度を高くした場合にも、有機膜７を完全に除去する
ことができる。

なお、本実施例では、有機膜７の下層の絶縁層４として
Ｐ−ＣＶＤ法で成膜されたＳｉｎ、膜を用いているので
、上記プラズマエツチング法で用いる反応性ガスは酸素
ガスのみを使用した。しかし、ＣＦｘ　　Ｏｚ系の反応
性ガスによるプラズマエツチングによれば、有機膜７の
エツチング速度をさらに高めることができる。ただし、
この場合には、有機膜７の下地層としてＣｕ、、Ａｌ、
Ｎｉ又はＦｅ等の膜を形成するか、又は、Ａ　１　ｚ　
０３等からなる絶縁Ｎ４を用いることにより、このＣＦ
ＸＯｔ系の反応性ガスに対して耐性を有するようにする
必要がある。

このようにして、有機膜７上の不要な上部磁気コア形成
層８を除去すれば、第１図（ｃ）に示すように、残った
上部磁気コア形成層８により所定パターンの上部磁気コ
ア層３を形成することができる。そして、これを適宜切
断することにより、第３図に示す薄膜磁気ヘッドが完成
する。

〔発明の効果〕

本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、以上のよう
に、下部磁気コア層上に所定のパターンで上部磁気コア
層を形成する薄Ｗｉ、磁気ヘッドの製造方法において、
上部磁気コア層の形成パターンを反転したパターンによ
り有機膜を形成し、この有機膜を形成した領域上の一部
であり、かつ少なくとも上部磁気コア層の形成パターン
を全て覆う領域に上部磁気コア形成層を形成し、酸素を
含む反応性ガスを用いたプラズマエツチング法によって
前記有機膜を除去することにより、その上層の上部磁気
コア形成層のみを除去し、残った上部磁気コア形成層で
所定のパターンの上部磁気コア層を形成する構成をなし
ている。

これにより、有機膜をプラズマエツチングによって完全
に除去し、残った上部磁気コア形成層により、所定パタ
ーンの上部磁気コア層を形成することができる。

従って、本発明は、以下のような効果を奏する。

■　湿式エツチング法のように、上部磁気コア層自身が
サイドエツチングされるということがないので、厚く形
成した上部磁気コア層のパターン形成精度を高めること
ができる。

■　イオン・ミリング法とは異なり、有機膜のみを選択
して除去することができるので、厚い上部磁気コア層に
対応してさらに厚いフォトレジスト膜を形成するという
必要がなくなり、また導電体コイル層に損傷を与えるお
それもなくなる。

■　従来のリフト・オフ法のように有機溶剤で溶解する
のではないので、上部磁気コア形成層の成膜時における
熱の影響により有機膜が完全に除去できなくなるという
ようなことがない。また、この上部磁気コア形成層の成
膜の際に、必要があれば基板温度を十分に高くすること
ができるので、上部磁気コア層の下地層への密着性を高
め、磁気特性も十分に引き出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、第１図（ａ）〜（ｃ）は薄膜磁気ヘッドの製造方法
の各工程を示す部分縦断面図、第２図は第１図（ｂ）の
工程におけるより広い領域の平面図である。第３図は薄
膜磁気ヘッドの構造を示すための縦断面図である。第４
図（ａ）　　（ｂ）は従来例を示すものであって、リフ
ト・オフ法の各工程を示す縦断面図である。 ２は下部磁気コア層、３は上部磁気コア層、７は有機膜
、８は上部磁気コア形成層である。 第 図 第 図（ａ） 第 図（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、下部磁気コア層上に所定のパターンで上部磁気コア
   層を形成する薄膜磁気ヘッドの製造方法において、上部
   磁気コア層の形成パターンを反転したパターンにより有
   機膜を形成し、この有機膜を形成した領域上の一部であ
   り、かつ少なくとも上部磁気コア層の形成パターンを全
   て覆う領域に上部磁気コア形成層を形成し、酸素を含む
   反応性ガスを用いたプラズマエッチング法によって前記
   有機膜を除去することにより、その上層の上部磁気コア
   形成層のみを除去し、残った上部磁気コア形成層で所定
   のパターンの上部磁気コア層を形成することを特徴とす
   る薄膜磁気ヘッドの製造方法。