JPH0520640A

JPH0520640A - 薄膜磁気ヘツドの製造方法

Info

Publication number: JPH0520640A
Application number: JP3169902A
Authority: JP
Inventors: Toshikuni Kai; 敏訓甲斐
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-07-10
Filing date: 1991-07-10
Publication date: 1993-01-29

Abstract

(57)【要約】【目的】薄膜磁気ヘッドにおける積層構造の段差を緩
和し上部コイル層や上部磁性層を高精度化する。【構成】基板１上に形成したアルミナ等の絶縁層のコ
イル層形成領域に凹部を設け、それに埋設する形にトラ
ック形成部Ｘ及び上下磁性層が接触するバックギャップ
部Ｙを除く下部磁性層３の一部と、下部絶縁層４及び下
部コイル層６を形成し段差Ｈを緩和した後に、上部コイ
ル層８及び上部磁性層10を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高性能な薄膜磁気ヘッド
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置の高性能化に伴い、そ
れに用いる薄膜磁気ヘッドにも種々の高性能化が要求さ
れている。磁気ディスク装置の面記録密度向上のために
は、線記録密度(ＢＰＩ)及び、トラック密度(ＴＰＩ)を
高くすることが必要であり、前者に対しては薄膜磁気ヘ
ッドの高周波動作、後者に対しては狭トラック化が要求
される。

【０００３】誘導型薄膜磁気ヘッドでは、狭トラック化
するとヘッド出力が減少するため、コイル巻数を増加す
る必要がある。その際、単に従来技術の延長でコイル巻
数を増加すると、ヘッドの磁路長が増大するため、磁気
抵抗増加によるヘッド効率の低下や、インダクタンスの
異常な増加による高周波動作不能状態(共振周波数の低
下)及び、直流抵抗の増加によるノイズの増加等を生じ
させ、薄膜磁気ヘッドの特徴を損なうばかりか磁気ヘッ
ドとしての機能を果たさないものとなる。

【０００４】また、狭トラック化する際には寸法を小さ
くすると共に、目標寸法に制御する精度も同時に向上し
なければならない。

【０００５】以上のように、薄膜磁気ヘッドの高性能化
にはコイルパターンや、トラックをより高精度に形成す
るパターン形成技術、及びコイルパターンをより高精度
化できるヘッド構造が極めて重要な要素となってきてい
る。

【０００６】図２は薄膜磁気ヘッドの概念図(a)、及び
断面構造(b)を示す図であり、薄膜磁気ヘッドはセラミ
ック基板上に薄膜形成技術を用いて形成し、図２(a)の
ような磁気ディスク装置用のスライダー12にして用いる
もので、薄膜磁気ヘッドを磁気ディスク装置に搭載する
時は、浮上レール21に対して裏面側に平行に、平行なジ
ンバルを接着して磁気ヘッドアセンブリ状態とする。薄
膜磁気ヘッド素子部Ｂはスライダー12の手前側に形成さ
れており、９が上部絶縁層、10が上部磁性層、13が端子
を示している。

【０００７】図２(b)は薄膜磁気ヘッド素子部Ｂの拡大
断面図であり、14は上部磁性層10と下部磁性層とが接合
するバックギャップ部、Ｔ．Ｗ．はトラック幅を示す。

【０００８】図３は図２(b)のＡ−Ａ’断面図を示し、
これは薄膜磁気ヘッドの具体的な構成である。この薄膜
磁気ヘッドの製造は、スパッタ法により形成したアルミ
ナ等の絶縁層２で被覆されたセラミック基板１上に、電
気めっき法あるいはスパッタ法により形成した下部磁性
層３、スパッタ法により形成した磁気のギャップ層５を
積層し、さらにその上にノボラック系あるいはポリイミ
ド系等の樹脂からなる下部絶縁層４、電気めっき等によ
り形成した下部コイル層６を順次積層する。さらにその
上に下部の絶縁層４と同様に中部絶縁層７、上部コイル
層８、上部絶縁層９、上部磁性層10を順次積層し、最終
的にアルミナ等の絶縁物による保護層11により保護した
形となっている。

【０００９】以上のように構成される従来の薄膜磁気ヘ
ッドの問題点を説明する。まず、薄膜磁気ヘッドは図４
に示す形でコイルを形成する。すなわち、セラミック基
板１上に絶縁層２を付着した後、下部磁性層３及びギャ
ップ層５を形成し、この下部磁性層３と下部コイル層６
との絶縁を容易にし、かつ、下部磁性層３によって発生
した段差を解消し、下部コイル層６を作成しやすくする
ために、フォトレジストやポリイミド樹脂からなる下部
絶縁層４を形成する。

【００１０】次に下部コイル層６を、前記下部絶縁層４
により形成した平坦面上に電気めっき法により形成す
る。さらに下部コイル層６と予定されている上部コイル
層８(図３参照)とを絶縁すると共に、上部コイル層形成
面を平坦にするため、下部絶縁層４と同様な材料で中部
絶縁層７を形成する。

【００１１】次に上部コイル層８の形成は、まず、セラ
ミック基板１の全面に電気めっきの際に電極とするため
の銅等による金属膜15をスパッタ法や蒸着法で付着す
る。その後にコイルパターン形成用のフォトレジスト16
を全面に塗布、乾燥し、フォトマスク17を介してその光
学的に穴のあいたところにのみ紫外線を照射する。

【００１２】次にフォトレジスト16がポジタイプの場合
は、紫外線が照射されたところだけを現像により溶解、
除去して、コイルパターンの形成が終了する。

【００１３】以上のようにして作成したコイルパターン
のフォトレジストが除去された部分は、電極用の金属膜
15が露出しているため、電気めっきによりその金属膜15
が露出している部分にだけ選択的にめっき膜が付着す
る。

【００１４】通常、コイル層には金属の中で最も固有抵
抗が低い銅を用いるため、めっき液は硫酸銅系のめっき
液を使用することが多い。めっき後は不要になったフォ
トレジスト16及び電極用の金属膜15を除去し、上部コイ
ル層８(図示せず)の作成が終了する。ここで上部コイル
層は下部磁性層３が５μm前後、下部絶縁層４が３μm前
後、下部コイル層６が４μm前後、及び中部絶縁層７が
２μm前後の全体として14μm前後の積層膜によって形成
された段差Ｔを有するヘッド素子上に形成しなければな
らない。

【００１５】ところで、上部コイル層のコイルパターン
を作成するためのフォトレジスト16は、このような高段
差上に塗布しなければならないが、フォトレジストは塗
布時は粘性流体であるため、その塗布膜厚は段差の上は
薄く、段差の下は厚くなる。この膜厚の変化は段差の立
ち上がり近傍で最も顕著となり、同じ段差上でも図４に
示すように段差の立ち上がり部の膜厚ｔ₁と段差の中央
部の膜厚ｔ₂が異なり、前者のｔ₁の方が常に薄い状態と
なる。

【００１６】ここでパターン形成の重要なパラメータは
露光エネルギー、現像液の濃度及び現像時間であり、そ
れらを最適条件に制御すると共により均一化することが
パターンをより高精度化するための重要なポイントであ
る。

【００１７】しかし、図４で示しているように、上部コ
イル層はパターンを形成すべき場所におけるフォトレジ
ストの膜厚に分布があるため、最適なパターン形成条件
は各々膜厚が異なる位置毎に異なってくる。

【００１８】従って、このようにフォトレジスト膜厚の
異なった領域が同時に存在する場合は、膜厚が薄いとこ
ろにパターン形成の条件を合わせると膜厚が厚いところ
は露光不足、現像不足となってレジスト残りが発生する
ため、膜厚が厚いところにパターン形成条件を合わせる
必要が生ずる。

【００１９】そうすると膜厚が薄いところは最適条件に
対して、オーバー露光、オーバー現像となりフォトレジ
ストの残り幅が小さくなってパターン幅の変動を生じ、
フォトマスク寸法に対するパターン寸法の忠実度が低下
する。極端な場合はフォトレジストの減膜を生じ、結果
としてコイルのショートを発生させ歩留りを低下させる
ことになり、コイルピッチを短縮することが困難な状況
となっている。

【００２０】また、コイル巻数を増加していくと、コイ
ルの直流抵抗が増加するためコイルの膜厚を通常の４μ
mより厚くしなければならないが、従来の段差構造をも
つ薄膜磁気ヘッドでは、フォトレジストをより厚く塗布
することが困難であり、段差上の膜厚の変動やフォトレ
ジストのうねりの現象がより顕著となってくる。

【００２１】以上のことがコイルを作成する際の技術的
限界を来しているが、磁路長の増大なしにコイルピッチ
を従来のままで単にコイル巻数を増加させるだけであれ
ば、コイルの層数を一般的である２層より多くすればよ
いが、それでは工程が複雑であり３層目以上のコイルパ
ターンは上記に示した問題がより顕著となるだけで、よ
り作成が難しくコストも上昇してしまうため良い解決策
とはなりえない。

【００２２】次に他の問題点として、上部磁性層のパタ
ーン形成の際の問題を図５によって説明する。図５(a)
は上部磁性層10の形状図、同(b)は上部磁性層10のパタ
ーン形成工程における断面図である。絶縁層２を全面に
形成したセラミックの基板１上に下部磁性層３，下部絶
縁層４，ギャップ層５，下部コイル層６，中部絶縁層
７，上部コイル層８，上部絶縁層９を順次積層した後、
上部磁性層10を電気めっきで作成する場合は、電気めっ
き電極用の金属膜18をスパッタ法や蒸着法により、セラ
ミック基板１の全面に付着形成する。

【００２３】次に上部磁性層10形成用のフォトレジスト
19を塗布、乾燥し、フォトマスク20を介して紫外線を照
射し、その後の現像により上部磁性層パターンを形成す
る。この際、上部磁性層10は上記に示した上部コイル層
を形成する時の段差Ｔ(14μm程度)よりも、上部コイル
層８の４μm前後及び上部絶縁層９の２μm前後を加えた
段差Ｈの20μm程度の段差がある状態で、作成しなけれ
ばならない。コイル層における重要な寸法は段差上に形
成するが、上部磁性層10における重要な寸法は段差の立
ち上がり部に形成する。

【００２４】図５(b)に示す上部磁性層形成用フォトレ
ジスト19は、段差Ｈの影響で最も膜厚が厚くなるところ
が、上下磁性層が接触するバックギャップ部14、次に厚
くなるところがトラックを形成する部分で、各々平坦部
に塗布される膜厚よりかなり厚いｈ₂、ｈ₁の膜厚とな
る。

【００２５】薄膜磁気ヘッドにおける重要な寸法である
トラック幅(Ｔ.Ｗ.)は、段差の立ち上がり部の膜厚ｈ₁
の位置に形成しなければならないが、この部分は膜厚が
急激に変化するところであるためパターン幅を厳密にコ
ントロールすることが難しく、セラミック基板内の膜厚
分布まで考慮すると、±１μm程度のばらつきが発生す
ることもある。

【００２６】このようなばらつきは、トラック幅(Ｔ.
Ｗ.)が小さくなるに従って、薄膜磁気ヘッドの特性のば
らつきを大きくし、高性能なドライブ装置の目的に沿わ
ないものとなる。

【００２７】また、バックギャップ部14の部分はフォト
レジストが最も厚くなるため、高精度な寸法を要求され
るトラック部と同一のパターン形成条件ではフォトレジ
スト19を完全に除去することができない。そのため再度
バックギャップ部14の領域のみを再度露光、現像する多
重露光をする必要がある。この多重露光はパターン形成
工程が煩雑になるのみでなく、薄膜プロセス工程の中で
最も高価な部類にはいる装置の中の、パターン形成用の
露光装置の稼働効率を低下させる要因となる。このよう
な問題はコイル巻数を増加させることによる直流抵抗の
増大を抑えるため、コイル膜厚を増加させると益々顕著
となり、またコイル層数を３層以上にする場合、段差Ｈ
がより高くなるため、さらに大きな問題となる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の製造方
法によると、下層に形成された段差の影響で上層のパタ
ーン精度が低下するという問題がある。即ち、上部コイ
ル層形成の際に下層で形成された段差の影響で、上部コ
イル層形成用のフォトレジストの膜厚分布が発生し、パ
ターン幅の変動を生じさせ、コイルパターンの作成精度
に限界を与え、歩留りが悪い問題があった。

【００２９】また同様に、上部磁性層形成の際に下層で
形成された段差の影響で、上部磁性層形成用のフォトレ
ジストの膜厚の変動を発生させ、歩留りの悪化を招くト
ラック幅のばらつきを生じ、かつ、また、露光装置の稼
働効率を低下させてしまい。薄膜磁気ヘッドの性能を向
上する目的で、コイル層を３層以上にする場合は上記の
問題がさらに大きくなる。本発明は上述の問題点を解決
した薄膜磁気ヘッドの製造方法の提供を目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に形成
したアルミナ等よりなる絶縁層のコイル形成領域に対応
する位置に凹部を設け、トラック形成部及びバックギャ
ップ部を除く下部磁性層の一部と、下部絶縁層及び下部
コイル層等をその凹部に埋設する形に形成することを特
徴とする。

【００３１】

【作用】本発明によれば、コイル形成領域に凹部を設け
下部磁性層の一部と下部絶縁層及び下部コイル層等をそ
の凹部に埋設することにより、上部コイル層及び上部磁
性層を形成する際に、これらの各層を形成する以前に生
じる段差をなくし、あるいは小さくすることができ、そ
の結果、上部コイル層及び上部磁性層形成用のフォトレ
ジストの膜厚分布や変動を抑制することができて、高精
度なパターンが形成される。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例により図面にもとずい
て説明する。

【００３３】図１は本発明の一実施例により形成した薄
膜磁気ヘッドの断面図である。まず、セラミックによる
基板１上にアルミナ等からなる絶縁層２をスパッタ法に
より付着形成する。この際、次のエッチング加工におい
てエッチングしたい量Ｌ₁よりも厚い膜厚とする。次に
トラック形成部Ｘ及び上、下部磁性層が接触するバック
ギャップ部Ｙ(パターン上では図５(a)14)を除く下部磁
性層３の形成領域の一部と、上，下部コイル層８及び６
の形成領域にあたる絶縁層２をエッチングにより、ある
深さＬ₁だけ除去する。

【００３４】このエッチングにはケミカルエッチングや
イオンビームエッチングを用い、従来構造の薄膜磁気ヘ
ッドに対して減少させたい段差分だけエッチング除去す
る。例えば下部磁性層３の段差分を緩和したい場合は、
下部磁性層３の膜厚５μmに対応する厚みを除去する。
同様に下部磁性層３、下部絶縁層４及び下部コイル層６
の段差を緩和したい場合は、それらの総合膜厚である12
μm程度を除去する。このように本発明ではエッチング
除去する絶縁層２の膜厚を調整するだけで、他の付加工
程なしに所望の段差緩和ができる。

【００３５】次に下部磁性層３をトラック形成領域とバ
ックギャップ部を除く部分を絶縁層２の凹部に埋設する
形に形成する。この際、下部磁性層３はパーマロイ等の
磁性膜を電気めっきやスパッタ法で形成する。

【００３６】次にギャップ層５をスパッタ法により形成
した後、下部絶縁層４をノボラック系あるいはポリイミ
ド系の樹脂により下部磁性層３の一部と同様に絶縁層２
の凹部に埋設する形に形成する。さらにその上に、下部
コイル層６を銅等の電気めっきにより下の２層と同様
に、絶縁層２の凹部に埋設する形に形成する。

【００３７】次に下部コイル層６の凹凸を緩和し、後の
上部コイル層８を形成しやすくするために、中部絶縁層
７を下部絶縁層４と同じ材料を用いて形成する。上部コ
イル層８のパターンをより高精度化するためには、この
中部絶縁層７で形成された面が基板上の平坦面とほぼ同
一面になることが望ましい。これは、上部コイル層８の
形成面が平坦であれば、上部コイル層形成用のフォトレ
ジストの膜厚がほぼ均一になり、その結果パターン形成
の精度が向上するからである。中部絶縁層７の上に上部
コイル層８を下部コイル層６と同様に銅等の電気めっき
で形成した後、上部絶縁層９を下部及び中部絶縁層４，
７と同様な材料で形成する。

【００３８】次に上部磁性層10を下部磁性層４と同様な
方法で形成するが、下層の膜厚は全体で従来と同様Ｈと
なっているが、絶縁層２で設けた凹部がＬ₁の段差を減
少させているため、結果的に残っている段差はＬ₂のみ
となっている。上部磁性層10を形成するためのフォトレ
ジストはこのＬ₂の段差によって生ずる膜厚変動しかな
いため、従来より大幅に膜厚変動が改善されることとな
る。

【００３９】その結果、上部磁性層10のトラック幅精度
が大幅に改善される。さらにバックギャップ部Ｙは絶縁
層２のエッチングの際に結果的にかさ上げされているこ
とになっているため、バックギャップ部Ｙのフォトレジ
ストが異常に厚くなることがなく、露光装置の稼働効率
を低下させるような多重露光を行う必要がなくなる。

【００４０】次に素子全体を保護する形にアルミナ等の
絶縁物をスパッタ法により付着して保護層11を形成し、
薄膜磁気ヘッドの作成が終了する。

【００４１】以上、本発明は上記の下部磁性層３、下部
絶縁層４及び下部コイル層６を絶縁層２に形成した凹部
に埋設することを基本としている。これはヘッドの断面
構造が上下対称になり薄膜磁気ヘッドの特性を向上する
のに好都合であるためであり、単に段差の緩和の目的だ
けであれば、この限りでなく本発明を用いれば、下部磁
性層３のみの段差緩和から上部絶縁層９までの段差緩和
まで幅広く適用することができる。

【００４２】また、本発明は巻数増加に伴うコイル抵抗
の増加を防止するため、コイル膜厚を厚くする場合や、
コイル層数が２層よりも多くなった時に、より一層その
効果が大きくなる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法は、基板上に形成した絶縁層に凹部を設
け、その中に埋設する形に下部磁性層の一部や、下部絶
縁層、下部コイル層を形成することにより、上部コイル
層や上部磁性層を形成する際の段差がなくなり、あるい
は小さくできることによって、上部コイル層及び上部磁
性層形成用のフォトレジストの膜厚分布や変動が小さく
なる。その結果、上部コイル層及び上部磁性層を高精度
な寸法にすることができ、薄膜磁気ヘッドの性能を向上
させることができる。

【００４４】また、本発明によればトラック部及びバッ
クギャップ部以外の上下磁性層の不要な接近を抑えるこ
とができるため、薄膜磁気へッドの効率を向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例により形成した薄膜磁気ヘッ
ドの断面図である。

【図２】従来の薄膜磁気ヘッドの構成を説明する概念図
である。

【図３】図２(b)のＡ−Ａ’の断面図である。

【図４】従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する問題
点を説明する断面図である。

【図５】従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する他の
問題点を説明する断面図である。

【符号の説明】

１…基板、２…絶縁層、３…下部磁性層、４…下
部絶縁層、５…ギャップ層、６…下部コイル層、
７…中部絶縁層、８…上部コイル層、９…上部絶縁
層、 10…上部磁性層、 11…保護層、Ｘ…トラック
形成部、Ｙ…バックギャップ部、Ｈ…段差、
Ｌ₁，Ｌ₂…深さ。

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】基板上に形成した絶縁層のコイル層形成
領域に凹部を設けた後、下部磁性層の一部と下部絶縁層
及び下部コイル層を前記凹部に埋設する形に形成し、そ
の上に中部絶縁層、上部コイル層、上部絶縁層、上部磁
性層等を順次積層して形成することを特徴とする薄膜磁
気ヘッドの製造方法。