JPH0264909A - 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
術を用いて作成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
導体テ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って
きている。

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、Ａ　ｌ　２０３−ＴｉＣ等
のセラミック基板１０上にＡ　１２０３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
、ＮｉＦｅ合金やＣｏ−金属系非晶質材料（例えばＣｏ
ＺｒＮｂ）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の段差解消層となる有機
物層１５が形成され、導電性材料よりなるコイル１６が
形成される。その後、コイル１６の段差解消層となる有
機物層１７が再度形成される０次にＮｉＦｅ合金やＣｏ
−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１３と同
様にして形成されて磁気回路が形成される。その後、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サ−が完成される。

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、その概略断面構造は第２図
に示したようなものである。つまり、コイル１６はＣｒ
層１とＣｕ層２の積層体からなるメッキ下地層とＣｕメ
ッキ層３の積層構造となっている。この様な従来のコイ
ルの製造過程を第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層とＣｕ層
２の積層体を成膜しメッキ下地層を形成する。ついで、
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）に示したように硫酸銅を主成分とするメッキ洛中に
おいてＣｕを積出させ、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・ツキ層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の膜厚の和
）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、
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（第４図（ｅ）の工程
）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るこ
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隔から
容易に離脱しないこと等により、コイルとコイルとに挟
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
が原因と考えられ、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下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
ル上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、コイル厚が
厚いほど、また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。

本発明は以上述べてきた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交叉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メッキ層及びカ
ーボン層をこの順序で成膜した積層体からなることを特
徴とする構成になっている。

〔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カーボンのＡｒガス雰囲気中
でのイオンエツチング速度は非常に小さく、Ｃｕメッキ
層上にカーボン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Ｃ１１メッキ層がエツチングされることを完
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、カーホン
のイオンエツチング速度は４０人／分（Ａｒガス圧力Ｉ
　Ｘ　１０　””Ｔｏｒｒ、加速電圧５００Ｖ）である
ことから、少なくとも約１０００人の厚さのカーボン層
をＣｕメッキ層上に積層させた構造とすることにより、
Ｃｕメッキ層がイオンエツチングされることをほぼ完全
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１０００人分（イオンエツチング条件はカーボンの場
合と同一）であり、Ｃｕメッキ層が直接Ａｒ粒子にされ
されるため、約１．２５μｍＣｕ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、メッキ下地層除去工程に更に長い時間を要す
る場合には、適宜カーボン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
に特徴があり、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。

１）実施例 第５図において、Ａ１２０Ｓ　−ＴｉＣセラミック基板
１０上にＡｌ２Ｏ３膜からなる絶縁層１２をスパッタリ
ング法（投入型カニ６００Ｗ、Ａｒガス圧カニ　５　Ｘ
　１０−３Ｔｏｒｒ）で膜厚１０μｍ成膜した。ついで
、膜厚３μｍのＣｏＢ７Ｚｒ５ＮｂＢ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、ＣｏＢ７Ｚｒ５Ｎ
ｂＢ膜の成膜条件は、投入型カニ６００Ｗ−Ａｒガス圧
カニ５×１０−’Ｔｏｒｒ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く０゜２μｍ）
を有するＡｌ２Ｏ３膜をスパッタリングで成膜（投入型
カニ３００Ｗ、Ａｒガス圧力＝５Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒ
）　Ｌ絶縁層１４とした。ついで、前記下部磁性体層１
３上に、ノボラック系樹脂からなるフォトレジストを厚
み４μｍ塗布し、２５０℃で１時間の熱処理して硬化さ
せ、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の製法及び構造について第３図、第１
図を用いて詳細に説明する。第３図において下地体１１
（本実施例では有機物１５に相当する）上にスパッタリ
ング法を用いてＣｒ層１（膜厚３０人）とＣｕ層２（膜
厚２０００人）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トである。又、ＰＲパ
ターン４の膜厚は６μｍ、パターン幅は１．５μｍ、パ
ターン間隔は３μｍとした。尚、ＰＲパターン４のパタ
ーン幅が１．５μｍであるから、コイル間隔は１．５μ
ｍである。

その後、硫酸銅浴中でＣｕを電気メッキしてＣｕメッキ
層３を形成したく第３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。ついで、電子ビームを用いた蒸着法に
より膜厚２０００告のカーボン層５をＣｕメッキ層３上
に形成したく第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Ｉ　Ｘ　１０−’
Ｔｏｒｒ、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
の間カーボン層５はイオンエツチング速度が４０人／分
であるから、膜厚２０００人のうち１０００人エツチン
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００層２
の積層膜）、Ｃｕメッキ層３及びカーボン膜５とが、こ
の順序で積層された構造を有している。

以上の様にして第５図の如くコイル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３μｍのＣｏＢ７Ｚｒ５　Ｎｂ６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Ａｔ２０３膜からなる保護膜（図示せず。膜
厚的２５μｍ）をスパッタリング法で成膜した。成膜条
件は、投入型カニ８００Ｗ、Ａｒガス圧力＝５×１０　
””Ｔｏｒｒである。

以上の様にして作製した本実施例の薄膜磁気ヘッドのお
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、カーボン膜がＣｕメッキ層を保護
するため、コイル間隔１゜５μｍと狭く、コイル厚みが
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
こらなかった。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上のカーボン膜が容
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Ａ１２０３−ＴｉＣセラミック基板
１０上に、絶縁層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１５に相
当する）上にスパッタリング法を用いてＣｒ層１（膜厚
３０人）と００層２（膜厚２０００人）の積層膜よりな
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
は６μｍ、パターン幅は１．５μｍ、パターン間隔は３
μｍとした。尚、ＰＲパターン４のパターン幅が１．５
μｍ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Ｃｕを電気メッキしＣｕメッキ層３を
形成したく第４図（Ｃ））。ここで、メッキ電流密度は
０．５Ａ／ｃｍ２であり、Ｃｕメッキ層３の膜厚は５μ
ｍ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
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ｌＸｌ０−４Ｔｏｒｒ、加速電圧５００
■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Ｃ１１のイオンエツチング速度は６００人／分である
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
段差解消となるフォトレジスト層１７及びＣｏ６７Ｚｒ
５ＮｂＢ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、Ａｌ２Ｏ，膜からなる保護膜
（図示せず。膜厚的２５μｍ）をスパッタリング法で成
膜した。この場合の成膜条件も実施例と同様である。

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るメッキ下
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、そのコイル形成プロセス中のメッキ下地層
除去工程のイオンエツチング時に、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、イオンエツチング
速度の小さなカーボン層がＣｕメッキ層表面を保護する
ため、コイル圧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
を抑制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
密な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。

尚、以上の説明においては、カーボン膜の成膜方法とし
て蒸着法を用いた例についてのみ言及したが、スパッタ
リング法あるいはＣＶＤ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
ッドにおいても、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。

方　１　因

【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望薄ｊ摸磁気ヘッドの構
造を示す概略断面図である。 図において、１・・・Ｃｒ層、２・・・Ｃｕ層、３・・
・Ｃｕメッキ層、４・・・ＰＲパターン、５・・・カー
ボン層、１０・・・基板、１１・・・下地体、１２．１
４・・・絶縁層、１３・・・下部磁性体層、１５．１７
・・・有機物層、１６・・・コイル、１８・・・上部磁
性体層である。 ｔ　２　図

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隔（磁気ギャップ）、及
   び前記磁気回路に交叉するように形成された導体膜より
   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メッキ層及びカーボン層
   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。