JPH05290325A - 薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上部コイル層及び上部磁性層を形成する際の
段差を緩和する。 【構成】 セラミック基板１９上に形成した絶縁層２０
に凹部を設け、その上に下部磁性層２３を形成する。そ
して磁気ギャップ層２４をスパッタにより形成し、下部
絶縁層２５を凹部に埋設する。更にその上に下部コイル
層２６を銅等の電気メッキにより凹部に埋設し、中部絶
縁層２８を下部絶縁層２５と同じ材料を用いて形成す
る。下部磁性層２３のトラック形成部２１とバックギャ
ップ部２２に保護材料２９をパターン形成した後に、基
板全面に無機絶縁物３０を付着する。平坦加工した無機
絶縁物３０の上に上部コイル層２７を下部コイル層２６
と同様に形成する。保護材料２９を化学エッチングによ
り除去して、上部絶縁層３１を下部絶縁層２５と同様な
材料で形成する。次に上部磁性層３２を下部磁性層２３
と同様な方法で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンピューター等の磁気
ディスク装置用の薄膜磁気ヘッドの製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置の高性能化に伴い薄膜
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
及びトラック密度を高くすることが必要であり、前者に
対しては高周波動作、後者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、単にコイル巻数を増加すると磁路
長が増大し、磁気抵抗の増加によりヘッド効率の低下
や、インダクタンスの増加による共振周波数の低下、及
び電気抵抗の増加によりノイズの増加を生じさせ、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ってしまう。又、狭トラック
化するにはトラック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。以上
のように薄膜磁気ヘッドの高性能化には、コイルやトラ
ックをより高精度に形成するパターン形成技術と、ヘッ
ド構造が非常に重要な要素になってきている。

【０００４】従来の薄膜磁気ヘッドを図２に示す。図に
おいて、１はセラミック基板上に素子を形成したスライ
ダーで、磁気ディスク装置に搭載するには２の浮上レー
ルに対して裏面側に平行に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はスライ
ダー１の手前側に形成されており、３が上部絶縁層、４
が上部磁性層、５が端子を示す。図３は図２のＡ部の拡
大図を示すもので、図において６は上部磁性層４と下部
磁性層とを接着するバックギャップ部、ＴＷはトラック
幅を示す。図４は図３のＢ−Ｂ断面図を示し、セラミッ
ク基板７にスパッタ等によりアルミナ等の絶縁物８で被
覆し、その上に下部磁性層９を電気メッキあるいはスパ
ッタ等により形成し、その一部に非磁性の磁気ギャップ
層１０を積層し、更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１１、電気メッキ等によ
り下部コイル層１２を順次積層し、その上に下部絶縁層
１１と同質の樹脂で中部絶縁層１３、上部コイル層１
４、上部絶縁層３、上部磁性層４を順次積層し最終的に
アルミナ等の絶縁物１５で保護する。

【０００５】以下従来の薄膜磁気ヘッドの問題点を図５
に示すコイルについて説明する。図において、セラミッ
ク基板７に絶縁層８を付着した後下部磁性層９及び磁気
ギャップ層１０を形成し、下部磁性層９によって発生し
た段差を解消し下部コイル層１２との絶縁のため、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１１を形成する。その平坦面上に電気メッキにより
下部コイル層１２を形成し、更に、下部コイル層１２と
上部コイル層１４との絶縁を得ると共に、平坦面にする
ため下部絶縁層１１と同じ組成の樹脂で中部絶縁層１３
を設ける。次に上部コイル層１４の形成は、電気メッキ
の電極とするための金属膜１６を基板全面にスパッタあ
るいは蒸着で付着させ、その上にコイルパターン形成用
のフォトレジスト１７を全面に塗布、乾燥し、フォトマ
スク１８を介して光学的に透過可能な領域にのみ紫外線
を照射し、現像により溶解、除去してコイルパターンを
形成する。コイルパターンのフォトレジスト１７を除去
し金属膜１６が露出している部分に銅の電気メッキによ
り上部コイル層１４を付着させ、不要になったフォトレ
ジスト１７及び金属膜１６を除去して上部コイル層１４
が形成できる。

【０００６】ここで上部コイル層１４は下部磁性層９が
５μｍ前後、下部絶縁層１１が３μｍ前後、下部コイル
層１２が４μｍ前後、及び中部絶縁層１３が２μｍ前後
の全体として１４μｍ程度の積層膜によって構成された
段差Ｔを持った位置にある。この位置で上部コイル層１
４のコイルパターンを作成するためのフォトレジスト１
７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１７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が異なり前者の方が常に薄い状態とな
る。ここで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。

【０００７】しかし、フォトレジスト１７の膜厚にばら
つきがあるため、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きてしまう。従ってこのような
フォトレジスト１７の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じる。そうすると膜厚が薄いとこ
ろは最適条件に対して露光オーバー、現像オーバーとな
ってしまいフォトレジスト１７の残り幅が狭くなって、
パターン幅の変動が生じフォトマスク１８の寸法に対す
るパターン寸法の忠実度が低下する。極端な場合、フォ
トレジスト１７の減膜が生じ結果としてコイルのショー
トを発生させ歩留まりを低下させてしまう。上記の理由
から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。

【０００８】又、コイル巻数を増加していくと、コイル
の電気抵抗が増加するためコイルの膜厚を通常の４μｍ
より厚くしなければならないが、従来の段差構造を持つ
薄膜磁気ヘッドではフォトレジスト１７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１７のうねりの現象がより顕著となってくる。以
上のことがコイルを作成する際の技術的限界を生じさせ
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２層より多くすればよいが、これでは工数が複
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よい解決策にはならない。

【０００９】次に他の問題点として上部磁性層４のパタ
ーン形成について図６で説明する。図において、セラミ
ック基板７に絶縁層８を形成し、下部磁性層９、磁気ギ
ャップ層１０、下部絶縁層１１、下部コイル層１２、中
部絶縁層１３、上部コイル層１４、上部絶縁層３を順次
積層し、上部磁性層４を電気メッキで作成する。この場
合、電気メッキ用の電極用金属膜１６をスパッタ、又は
蒸着により基板全面に付着形成する。次に上部磁性層４
の形成用のフォトレジスト１７を塗布し、乾燥し、フォ
トマスク１８を介して紫外線を基板に照射した後現像に
より上部磁性層４のパターンを形成する。この際、上部
磁性層４は上部コイル層１４を形成するときの段差Ｔの
１４μｍ程度よりも、上部コイル層１４の４μｍ前後、
及び上部絶縁層３の２μｍ前後を加えた段差Ｈの２０μ
ｍ程度の段差がある状態で作成しなければならない。

【００１０】上部コイル層１４における重要な寸法は段
差上に形成するが、上部磁性層４における重要な寸法は
段差の立ち上がり部に形成することになる。上部磁性層
４の形成用のフォトレジスト１７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６（図３参照）、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。磁気ヘッドにおける
重要な寸法であるトラック幅ＴＷ（図３参照）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、
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。このようなばらつきはトラック幅が狭く
なるに従って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ってしまう。

【００１１】又、バックギャップ部６は最も厚くなるた
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１７を完全に除去する
ことができなくなる。そのため再度バックギャップ部６
の領域のみ再度露光、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も最も高価な部類に入
る装置のパターン形成用の露光装置の稼動効率を低下さ
せる要因になる。このような問題はコイル巻数を増加さ
せることによる電気抵抗の増大を押さえるためコイル薄
膜を増加させると益々顕著となり、又、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更に大きな
問題となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように上部コイル
層１４形成の際、下部層で形成された段差の影響で上部
コイル層１４形成用のフォトレジスト１７の膜厚分布が
発生し、コイルパターン幅の変動を生じさせる。又、上
部磁性層４の形成も下部層で形成された段差の影響でト
ラック幅のばらつきが生じる問題を有している。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の薄膜磁気ヘッドは、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、下部コイル層、及
び中部絶縁層をその凹部に埋設し、下部磁性層のトラッ
ク形成領域及び上部磁性層と接触するバックギャップ部
が後の化学エッチングにおいて、下部磁性層が選択的に
エッチングされる保護材料でパターン形成し、基板全面
に下部磁性層より厚く無機絶縁物を付着させた後平坦加
工し、その上に上部コイル層、上部絶縁層及び上部磁性
層を形成した構成とする。

【００１４】

【作用】下部磁性層の一部と、下部絶縁層、下部コイル
層、及び中部絶縁層を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の段差を低減でき
る。

【００１５】

【実施例】以下本発明の実施例について図１（ａ）〜
（ｆ）を参照しながら説明する。図において、１９はセ
ラミック基板で、２０はアルミナ等からなる絶縁層でエ
ッチングするＬ１より厚くセラミック基板１９にスパッ
タで付着形成し、トラック形成部２１及びバックギャッ
プ部２２を除く下部磁性層２３の形成領域の一部と下部
コイル層２４の形成領域に当たる絶縁層２０をエッチン
グにより深さＬ１だけ除去する。このエッチングにはフ
ォトレジスト等をマスクを用いてケミカルエッチングや
イオンビームエッチングを行い必要な段差分だけ除去す
る。次に下部磁性層２３をトラック形成部２１とバック
ギャップ部２２を除く凹部に、パーマロイ等の磁性膜を
電気メッキやスパッタで埋設する形に形成する。｛図１
（ａ）参照｝ 次に磁気ギャップ層２４をスパッタにより形成し、下部
絶縁層２５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２３の一部と同様に凹部に埋設する。
更にその上に下部コイル層２６を銅等の電気メッキによ
り凹部に埋設し、下部コイル層２６の凹凸を緩和した後
の上部コイル層２７を形成しやすくするために中部絶縁
層２８を下部絶縁層２５と同じ材料を用いて形成する。
｛図１（ｂ）参照｝ 下部磁性層２３のトラック形成部２１とバックギャップ
部２２に後の化学エッチングにおいて下部磁性層２３及
びギャップ層２４に対して選択的にエッチングされる保
護材料２９をパターン形成した後に、基板全面に下部磁
性層２３及び保護材料２９より厚くアルミナ等の無機絶
縁物３０を付着する。保護材料２９には下部磁性層２３
がパーマロイ、鉄系あるいはコバルト系材料及びアモル
ファス等の場合は銅、金、チタン等を用いる。この保護
材料２９の膜厚は少なくとも下部磁性層２３の最大膜厚
より厚くなるように設定する。次に上部コイル層２７の
パターンをより高精度化するためには無機絶縁物３０で
形成された面が平坦であることが望ましい。それは上部
コイル層２７の形成面が平坦であれば上部コイル層２７
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。｛図１（ｃ）参照｝ そのため、基板全体を保護材料２９が出現するまで平坦
加工を行うと、下部磁性層２３や、磁気ギャップ層２４
にダメージを与えることはない。平坦化した無機絶縁物
３０の上に上部コイル層２７を下部コイル層２６と同様
に銅等の電気メッキで形成する。｛図１（ｄ）参照｝ 保護材料２９を化学エッチングにより除去して、ダメー
ジのないトラック形成部２１とバックギャップ部２２を
出現させた後、上部絶縁層３１を下部絶縁層２５と同様
な材料で形成する。｛図１（ｅ）参照｝ 次に上部磁性層３２を下部磁性層２３と同様な方法で形
成するが、下部層の膜厚は全体で従来と同等の段差Ｈに
なっているが絶縁層２０で設けた凹部がＬ１の段差を減
少させているため残っている段差はＬ２のみとなってい
る。上部磁性層３２を形成するためのフォトレジストは
このＬ２の段差によって生じ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、上部磁性層３２の
トラック幅精度が大幅に改善され、更にバックギャップ
部２２は絶縁層２０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
２２のフォトレジストが異常に厚くなることがなく、露
光装置の稼動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。次に素子全体を保護する形にアルミナ等
の絶縁物３３をスパッタにより付着することで薄膜磁気
ヘッドの作成が終了する。｛図１（ｆ）参照｝ 以上本実施例では下部磁性層２３、下部絶縁層２５及び
下部コイル層２６を絶縁層２０に形成した凹部を基本と
しているが、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実施例を用
いれば、下部磁性層２３のみの段差緩和から上部絶縁層
３１までの段差緩和まで幅広く適用することができる。
又、本実施例は巻数増加に伴う電気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
より多くなったときによりその効果が大きくなる。

【００１６】なお、本発明は以上に示した具体例のみに
限定されるものではなく、例えば、下部磁性層２３のバ
ックギャップ部２２の膜厚はトラック形成部２１の膜厚
程精度は要求されないため、トラック形成部２１の下の
絶縁層２０あるいは下部絶縁層２５そのものを他より厚
くし、平坦化加工の際にバックギャップ部２２の下部磁
性層２３が出現するようにしてもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明は基板上に形成した
絶縁層に凹部を設けその中に埋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をな
くし、あるいは小さくす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
動を小さくすることができ、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で、薄膜磁気ヘッドの性能
を向上することができる。又、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、薄膜磁気ヘッドの磁気的効率を向上させ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの製造工程の
模式図 （ｂ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの製造工程の模式図 （ｃ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの製造工程の模式図 （ｄ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの製造工程の模式図 （ｅ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの製造工程の模式図 （ｆ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの製造工程の模式図

【図２】従来の薄膜磁気ヘッドの模式図

【図３】図２のＡ部の拡大図

【図４】図３のＢ−Ｂ断面図

【図５】従来の薄膜磁気ヘッドの模式図

【図６】従来の薄膜磁気ヘッドの上部磁性層のパターン
形成の模式図

【符号の説明】

１ スライダー ２ 浮上レール ３ 上部絶縁層 ４ 上部磁性層 ５ 端子 ６ バックギャップ部 ７ セラミック基板 ８ 絶縁物 ９ 下部磁性層 １０ 磁気ギャップ層 １１ 下部絶縁層 １２ 下部コイル層 １３ 中部絶縁層 １４ 上部コイル層 １５ 絶縁物 １６ 金属膜 １７ フォトレジスト １８ フォトマスク １９ セラミック基板 ２０ 絶縁層 ２１ トラック形成部 ２２ バックギャップ部 ２３ 下部磁性層 ２４ 磁気ギャップ層 ２５ 下部絶縁層 ２６ 下部コイル層 ２７ 上部コイル層 ２８ 中部絶縁層 ２９ 保護材料 ３０ 無機絶縁物 ３１ 上部絶縁層 ３２ 上部磁性層 ３３ 絶縁物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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、下部磁性層の一部と下部絶縁層、下部
   コイル層及び中部絶縁層を前記凹部に埋設し、ギャップ
   層を付着し、前記下部磁性層のトラック形成領域、及び
   下部磁性層と上部磁性層とが後で接触し、前記下部磁性
   層上のバックギャップ領域に、保護材料を前記下部磁性
   層の膜厚より厚くパターンを形成し、絶縁材料を前記下
   部磁性層の膜厚より厚く基板全体に付着した後、平坦化
   加工し、その上に上部コイル層、上部絶縁層、上部磁性
   層等を順次積層して構成することを特徴とする薄膜磁気
   ヘッドの製造方法。