JPH03232109A - 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〕 本発明は磁気ディスク装置、磁気テープ装置等に使用さ
れる薄膜磁気ヘッド、特に上部及び下部磁性体層パター
ンの形成方法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、高記録密度化が益々
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代わり、集積化薄膜磁
気ヘッド技術を用いて製造される誘導型薄膜磁気ヘッド
が実用化されてきている。この薄膜磁気ヘッドは、周波
数特性がフェライトヘッドに比較して格段に優れており
、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で製
造することが可能で、今後の磁気ヘッドの主流と成りつ
つある。

第６図、第７図はこの様な薄膜磁気ヘノドのトランスデ
ユーサ一部の構造を示す概略斜視図及び断面図である。

尚、第７図は第６図のＡ−Ａ断面に相当する。以下、第
６図、第７図を用いて薄膜磁気へ・７トの構造を説明す
る。第７図において、Ａｌ２Ｏ２ＴｉＣ等のセラミック
基板１０上にＡＩ！、２０３等の絶縁層１２がスパッタ
リング法等によ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ＣｏＺｒＮｂ）等
の軟磁性体より成る下部磁性体層１３が形成される。そ
の後、所定のギャップ長に等しい膜厚を有する絶縁層１
４が形成される。ついで、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、導電性材料より成る
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。次にＮｉＦ
ｅ合金やＣ〇−金属系非晶質材料（例えばＣｏＺｒＮｂ
）等の軟磁性体より成る上部磁性体層１８が形成され、
絶縁物からなる保護膜（図示せず）が成膜されて薄膜磁
気ヘットのトランスデユーサ一部が構成されている。

近年、磁気記憶装置においては高記録密度化の動きが益
々著しくなってきており、磁気記録媒体と共に磁気記録
技術を支える磁気ヘッドにおいても従来にも増してトラ
ック幅（第６図中Ｗで表示）の狭いものが求められてい
る。この為、第８図に示したような薄膜磁気ヘッド、す
なわち予め所定のトランク幅Ｗよりも大きなトラック幅
Ｗ′を有する薄膜値、気ヘッドを作製しておき、最後に
上部及び下部磁性体層パターンの先端（媒体対向面側）
の不必要な部分をイオンエツチングして除去しく以下、
この一連の工程をポールトリムと呼ぶ）、所定トラック
幅Ｗを実現する薄膜磁気ヘッドが検討されている。

［発明が解決しようとする課題］、 ところで、ボールトリムを行った薄膜磁気へ・ノドにお
いては、以下に述べる如き問題点があった。

すなわち、従来のポールトリム工程では、薄膜磁気ヘッ
ドウェファ−を固定する工・ノチング装置の基板ホルダ
ーを回転させ、そこへ略垂直方向からＡｒビームを入射
して不要な上部及び下部磁性体層（例えばＮｉＦｅ膜）
を除去していた。しかし、この方法では、パターン断面
の矩形性が損なわれトラック幅を厳密に制御できないと
いう問題点があった。

第９図（ａ）、　（ｔ））は上述した従来法でボールト
リムした薄膜磁気へノドの上部及び下部磁性体層を媒体
対向面側から見た模式図である。ここで、（ａ）はトラ
ック幅１５μｍ程度の場合であり、■）はトラ・ンク幅
５μｍ程度の場合である。第９図から明らかな通り、上
部及び下部磁性体層パターンの端部がテーパー状になっ
ており、トラック幅を厳密に規定することができない。

特に、狭トラツク幅の場合（第９図（ｂ））には、上部
磁性体層パターンの断面が略三角形状であり、記録媒体
への情報の書込み動作能力自体が低下していると予想さ
れ、単にトランク幅が厳密に規定できないと言うだけで
はなく磁気ヘッドとしても問題である。また、マスクと
なるフォトレジストパターンの膜厚にもよるが、再付着
によるパリが発生すると言う問題点もあった。

一方、矩形断面を実現するイオンエツチング法として、
基板ホルダーを回転させＡｒビームの入射角度を４０〜
６０度に設定してイオンエツチングを行う方法（斜め入
射法）がある。しかし、この方法をボールトリムに適用
した場合には次のような問題点があった。すなわち、ボ
ールトリムにより除去される領域は、第８図に示した様
に上部及び下部磁性体層パターンに食い込んでおり、し
かも段差にして１０ｐｍを越える非常に厚い有機物層１
５及び１７に近接していることから、第８図中矢印Ｂで
示したコーナ一部分に到達するＡｒビームの入射頻度が
極端に低下してしまい、コーナ一部分に工ッチング残り
が生しるという問題があった。

発明者の検討によれば、上部及び下部磁性体層の膜厚相
が約５μｍの薄膜磁気ヘッドに対して、斜め入射法（Ａ
ｒ圧カニ　２　Ｘｌ０−’Ｔｏｒｒ、加速電圧＝５００
ｖ、入射角＝４５°）によりポールトリムを行った場合
、トリムされる領域の大半は約１４０分で除去されたが
、コーナ一部分は３００分以上エツチングを継続しても
完全には除去できなかった。また、斜め入射法では第１
０図に示したように、フォトレジストのエツチングレー
トが２倍以上に増加するのに対して、ＮｉＦｅ膜のレー
トは殆ど増加しない。従って、マスクとなるフォトレジ
ストの膜厚をレートの増加に対応してさらに厚くする必
要があり、フォトレジストパターンの形成が困難になる
という問題もあった。

本発明の目的は、上述した問題点を解決した薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法、すなわち狭トラツク幅においても上部
ないしは下部磁性体層パターンか矩形断面を有し、コー
ナ一部分でのエツチング残りの無いポールトリム方法を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、基板上に形成された軟磁性薄膜より成る上部
・下部側磁性体層パターンの間に導体薄膜より成るコイ
ル、非磁性薄膜より成る磁気ギャンプ層、及び電気的絶
縁性と段差解消機能とを果たす有機物層を挟んで成る薄
膜磁気ヘッドの製造方法において、 所定のトラック幅よりも大きなトラック幅を有する下部
及び上部磁性体層パターンを形成する工程、 前記上部磁性体層パターンの少なくとも媒体対向面側の
先端部に所定のトラック幅に略等しい幅を有するマスク
パターンを形成する工程、イオンビームの照射方向を、
トラック幅方向と直交する下部及び上部磁性体層パター
ン長手方向と平行な方向に固定してエツチングを行い、
前記マスクパターンにより被覆された以外の、ギャップ
を成す絶縁層と、下部及び上部磁性体層パターンとの不
要領域を除去する第１のイオンエツチング工程、 前記不要領域を除去された絶縁層と下部及び上部磁性体
層パターンの左右両側壁に対して、同時または片側ずつ
イオンビームを照射し、第１のイオンエツチング工程に
より前記側壁に生じた再付着層を除去する第２のイオン
エツチング工程、エツチング完了後、マスクパターンを
除去する工程とをこの順序で含むことを特徴とする。

本発明では、第１のイオンエツチング工程において、入
射ビームとウェファ−表面に立てた法線の成す角度θが
少なくとも１０度以上とするのが好適である。

〔作用〕

発明者の検討によれば、ウェファ−をイオンビームの入
射方向に対して固定し、しかもウェファ−表面に立てた
法線に対してイオンビームの成す角度θを１０度以上に
設定してエツチングを行った場合、パターンの入射イオ
ンビームと直交する辺の部分には再付着およびエツチン
グ残りが全く起こらなかった。

このことを第２図を用いてボールトリムと関連させて説
明する。第２図は薄膜磁気ヘッドのトランスデユーサ−
の形成されたウェファ−３０とイオンビームの入射角度
の関係を模式的に示した平面図及び側面図である。ここ
で、磁性体パターン１９は第６図または第７図の下部磁
性体層１３あるいは上部磁性体層１８に対応している。

また、図の煩雑さを避ける為、１個の磁性体パターン１
９のみを拡大して表示している。更に、磁性体パターン
１９のイオンエツチング前のトラック幅Ｗ′は、第８図
に示したように所定のトラック幅Ｗよりも大きく形成さ
れている。

第２図に矢印３１で示したようにイオンビームの入射方
向を磁性体パターン１９のトラック長手方向（破線矢印
３２で示す）に固定し、しかも薄膜磁気ヘッドのトラン
スデユーサ−の形成されたウェファ−表面に立てた法線
３３とイオンビームの成す角度θを１０度以上に設定し
て、ボールトリム、つまり第２図中斜線で示した不要な
磁性体３４を除去した際には、エツチングされた部分の
うち入射ビームの方向と直交した辺の部分（第２図中斜
線Ｃで示した箇所）には、エツチング残り及び再付着は
全く生じなかった。

ここで、ビーム入射角度θが大きくなるにしたがって、
マスクとなるフォトレジストのエツチングレートが大き
くなり（第１０図参照）、より膜厚の大きなフォトレジ
ストパターンが必要となるのでθの設定にはこの点に留
意する必要があり、１０度から４５度程度に設定してお
くのが良い。尚、以上述べてきたエツチング工程を以下
の説明の都合上、第１のエツチング工程と呼ぶ。

以上の第１のエツチング工程により、不要な磁性体３４
（第２図中斜線で表示した部分）が殆ど除去されるが、
ビーム入射方向と平行な辺の部分（第２図中矢印りで表
示）には再付着層が認められた。第３図は第１のエツチ
ング工程後の磁性体パターン１９のトラック幅方向の概
略断面図であるが、所定のトラック幅Ｗに対応したフォ
トレジストパターン２１の両側面に再付着層２０が形成
されている。

第４図は、再付着層２０の成す角度β（第３図参照）と
フォトレジストパターン２１の膜厚（ポールトリムされ
る部分の膜厚で規格化して示した）の関係を示すグラフ
である。ここで、○印はビーム入射方向をトラック長手
方向に固定してエツチングを行った場合であり、口印は
通常通り基板を回転させてエツチングを行った場合であ
る。尚、上部及び下部磁性体層１８．１３の材質はＮｉ
Ｆｅ、絶縁層１４は５ｉＯｚであり、エツチング条件は
Ａｒ圧カニ　４　Ｘｌ０−’Ｔｏｒｒ、加速電圧：　５
００Ｖである。

第４図より明らかな通り、イオンビームの入射方向を磁
性体パターンＩ９のトラック長手方向に固定してエツチ
ングを行った場合、再付着層２０がウェファ−表面と成
す角度βはフォトレジストパターン２１の膜厚と相関が
無く、はぼ一定で、しかも略９０度（８２８５度）であ
ることが明らかとなった。

基板を回転させた場合も、フォトレジスト膜厚が厚くな
るにつれて、角度βは大きくなるが７５度以下の値しか
得られていない。

従って、イオンビームの入射方向を固定してエツチング
した際に生じる再付着層２０をそのまま、つまり再付着
層２０とウェファ−表面の成す角度βを変えないように
除去することにより、はぼ矩形の断面を持つポールトリ
ムされた磁性体パターンを形成することができる。以下
、この再付着層２０の除去工程（第２のエツチング工程
と呼ぶ）について第５図を用いて説明する。

第５図において、第１のイオンエ・ノチング工程を完了
した薄膜磁気ヘッドウェファ−３０のトラック長手方向
３２をビーム入射方向３１に対して＋α（あるいは−α
）だけ傾けてビームを照射し、側壁に生じた再付着層２
０を片側ずつエツチングして除去する。尚、この際ウェ
ファ−表面に立てた法線と入射ビームの成す角度θは第
１のエツチング工程で設定したθの値のままで良く、変
更する必要はない。この第２のエツチング工程における
ビームの入射角度αの値は特に制限はないが、再付着層
をオーバーエツチングした際に露出する面がフォトレジ
ストパターン２１の側壁であり、再付着層２０は殆ど上
部あるいは下部磁性体層を成す磁性体から構成されるこ
とから、磁性体とフォトレジストが同速エツチングされ
る条件に設定することが望ましい。例えば、磁性体がＮ
ｉＦｅの場合には第１０図から明らかなように、αを４
０〜４５度として第２のエツチング工程を実行すればよ
い。

以上述べたきたような薄膜磁気ヘッドの製造方法により
、従来の方法で生じていた問題点が・解決され、矩形断
面を有する狭トラツク幅のポールトリムが実現される。

〔実施例］ 第１図を用いて本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法
の実施例を工程順に説明する。尚、第１図はいずれもト
ラック幅方向の概略断面図で表示している。

第１図（ａ）に示した様に、公知の薄膜磁気ヘッドの製
造方法によりトラック幅がＷ′の薄膜磁気ヘッドトラン
スデユーサ−を形成した。ここで、トラック幅Ｗ′は３
０μｍである。また、基板１０上に形成された上部磁性
体層１８及び下部磁性体層１３（膜厚はともに２．５μ
ｍ）はスパッタ法により成膜したＮｉＦｅ　（Ｆｅ　：
１８ｗｔ％）膜からなり、ギヤンブとなる絶縁層１４は
膜厚０．３μｍの酸化珪素膜より構成した。ＮｉＦｅ膜
、酸化珪素膜の成膜条件は、ともにＡｒ圧力５　Ｘｌ０
−３Ｔｏｒｒ、投入電力密度＝７．５Ｗ／ｃｍ２である
。

ついで、第１図（ｂ）に示した様に、所定のトラック幅
Ｗ（本実施例ではＷ＝３μｍとした）に等しいフォトレ
ジストパターン２１（膜厚２５μｍ）を形成し、Ａｒビ
ームにより不要な磁性体を除去する第１のエツチングを
行った。このＡｒビームによるエツチング時には、トラ
ック長手方向と入射ビームが略平行となるようにウェフ
ァ−を固定し、しかもウェファ−表面に立てた法線と入
射ビームの成す角度θが２５度となるようにθを設定し
てエツチングを行った。エツチング条件は、Ａｒ圧力＝
４×１０−　’Ｔｏｒｒ、加速電圧：　５００Ｖである
。

第１のエツチング工程完了後の状態を第１図（Ｃ）に示
したが、上部及び下部磁性体層１８．１３並びにフォト
レジストパターン２１の両側壁に再付着層２０が形成さ
れている。この再付着層２０とウェファ−表面との成す
角度は約８５度であった。

その後、第１図（ｄ）に示した様に、ウェファ−表面に
立てた法線と入射ビームの成す角度θを２５度に保持し
たまま、基板ホルダーをわずかに回転させてトランク長
手方向とビームの入射方向の成す角度（〔作用］の項で
述べた角度αに対応する）が４０度になるようにして、
再付着層２０の片方を除去するエツチングを行った。尚
、エツチング条件は第１のエツチングの場合と同じであ
る。

引き続いて、第１図（ｅ）に示した様に、ウェファ−表
面に立てた法線と入射ビームの成す角度θを２５度に保
持したまま、基板ホルダーを逆方向に回転させ、トラン
ク長手方向とビーム入射方向の成す角度がトラック長手
方向からみて一４０度となるように固定して、再付着層
２０の残りの側を除去するエツチングを行った。尚、エ
ツチング条件はやはり第１のエツチング工程と同じであ
る。また、このエツチングにより、先に再付着層除去エ
ツチングを行った側壁には、Ａｒビームは殆ど入射しな
いため、なんら変化は起こらなかった。

以上の第２のエツチング工程（第１図の（ｄ）と（ｅ）
に対応）完了後の状態を第１図げ）に示した。

最後にフォトレジストパターン２１を剥離し、本発明に
よるポールトリムを実施した薄膜磁気ヘットを完成した
。

以上のようにしてポールトリムした薄膜磁気ヘッドのト
ランスデユーサ一部をＳＥＭにて観察したところ、トラ
ック幅は約３μｍでありポールトリムされた上部及び下
部磁性体層の断面はほぼ矩形で、ハリも見られなかった
。また、コーナ一部分（第８図中矢印Ｂで示した箇所）
でのエツチング残りも全く認められず、良好なポールト
リムが行われたことが確認された。

尚、以上の説明では再付着層の除去を行う第２のエツチ
ング工程を２回に分けて行う例についてのみ言及したが
、これは通常のイオンエツチング装置はイオンガンを１
個のみしか装備していない為である。従って、複数個（
少なくとも２個）のイオンガンを装備し、再付着層除去
の際トラック長手方向に対して各イオンガンのビーム方
向を±４０度に設定できる機能を有するイオンエツチン
グ装置を用いれば、左右両側壁に生じた再付着層を同時
に除去してもよい。この場合再付着層の除去に要する作
業時間は、本実施例の場合の半分になるという利点があ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたきたように本発明によれば、矩形断面を持ち
エツチング残りの無いポールトリムが実現され、近年の
高記録密度化の動きに対応した高トラツク密度の薄膜磁
気ヘッドを製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を工程順に示した断面図、 第２図〜第５図は本発明の詳細な説明するための図、 第６図、第７図は薄膜磁気ヘッドの概略構造を示す図、 第８図はポールトリムを説明するための図、第９図は従
来のポールトリム法での問題点の例を説明するための図
、 第１０図は上部ないしは下部磁性体層を成すＮｉＦｅ膜
のエツチングレートとＡｒビーム入射角の関係を示すグ
ラフである。 １０・・・・・基板 １２、１４・・・絶縁層 １３・・・・・下部磁性体層 １５、１７・・・肴機物層 １８・・・・・上部磁性体層 １９・・・・・磁性体パターン ２０・・・・・再付着層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に形成された軟磁性薄膜より成る上部・下
   部両磁性体層パターンの間に導体薄膜より成るコイル、
   非磁性薄膜より成る磁気ギャップ層、及び電気的絶縁性
   と段差解消機能とを果たす有機物層を挟んで成る薄膜磁
   気ヘッドの製造方法において、 所定のトラック幅よりも大きなトラック幅を有する下部
   及び上部磁性体層パターンを形成する工程、 前記上部磁性体層パターンの少なくとも媒体対向面側の
   先端部に所定のトラック幅に略等しい幅を有するマスク
   パターンを形成する工程、 イオンビームの照射方向を、トラック幅方向と直交する
   下部及び上部磁性体層パターン長手方向と平行な方向に
   固定してエッチングを行い、前記マスクパターンにより
   被覆された以外の、ギャップを成す絶縁層と、下部及び
   上部磁性体層パターンとの不要領域を除去する第１のイ
   オンエッチング工程、 前記不要領域を除去された絶縁層と下部及び上部磁性体
   層パターンの左右両側壁に対して、同時または片側ずつ
   イオンビームを照射し、第１のイオンエッチング工程に
   より前記側壁に生じた再付着層を除去する第２のイオン
   エッチング工程、エッチング完了後、マスクパターンを
   除去する工程とをこの順序で含むことを特徴とする薄膜
   磁気ヘッドの製造方法。