JPH06176318A - 薄膜磁気ヘッドのコイル形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄膜磁気ヘッドの製造方法において、有機又
は無機の絶縁膜でコイル間を絶縁し、高密度低抵抗のコ
イルを形成する製造方法を得る。 【構成】 第１の絶縁層１上に少なくとも１箇所を周囲
と電気的に接続された比較的膜厚の薄い第１のコイル７
を形成した後、コイル導体間に有機又は無機からなる第
２の絶縁層９を形成し、第２の絶縁層９上に比較的膜厚
が厚い第２のコイル１０をめっきにより形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高密度記録に対応し
た薄膜磁気ヘッドの製造方法に関し、特に上部磁気コア
と下部磁気コアの間に高密度で抵抗が低いコイルを形成
する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、例えば特開昭５５−８４０１９
号公報に示された従来の薄膜磁気ヘッドにおけるパター
ンめっき法によるコイル形成方法を示し、まず図５
（ａ）に示すように下部磁気コア上に形成された絶縁層
１上にめっき下地層２をスパッタリング等により形成
し、このめっき下地層２上のコイル形成部分以外の部分
を写真製版によってフォトレジスト（コイル間隙絶縁
層）３により被覆する。

【０００３】次に、図５（ｂ）及び図５（ｅ）に示すよ
うにコイル形成部分に電気めっきを施してコイル４を形
成する。次に、図５（ｃ）に示すようにフォトレジスト
３を除去した後、図５（ｄ）に示すようにコイル４の間
隙のめっき下地層２をＡｒイオンでエッチングし除去す
る。このとき、マスクなしでイオンエッチングを行うの
で、コイル４もめっき下地層２とほぼ同じ膜厚（約１０
０nm）だけエッチングされる。

【０００４】図６は従来の他の薄膜磁気ヘッドにおける
エッチングによるコイル形成方法を示し、まず図６
（ａ）に示すように絶縁層１上にコイル導体膜５を形成
し、さらにコイル導体膜５上にフォトレジスト６を写真
製版によってコイル導体形状に被覆する。次に、図６
（ｂ）及び図６（ｄ）に示すように、フォトレジスト６
をマスクとしてコイル導体膜５の不要部分をエッチング
除去してコイル４を形成する。エッチング手段として
は、アンダーエッチングがないＡｒによるイオンエッチ
ングが用いられる。次に、図６（ｃ）に示すようにフォ
トレジスト６を除去する。

【０００５】図５、図６のように形成されたコイル４上
には、コイル４とその上部に形成された上部磁気コアと
を電気的に絶縁するとともに、コイル４による凹凸を平
坦化するために、絶縁層が形成される。この平坦化は、
上部に形成する上部磁気コアの磁気特性を劣化させない
ために必要である。

【０００６】この平坦化のための絶縁層としては、フォ
トレジストやポリイミド等の有機樹脂膜、またはＳｉＯ
₂ やＡｌ₂ Ｏ₃ 等の無機絶縁膜が用いられる。有機膜の
場合には、スピン塗布され、その流動性によってコイル
４の導体間が埋められて平坦化される。無機膜の場合に
は、スパッタリングやＣＶＤ法により形成され、コイル
４の凹凸はほぼそのまま転写される。そこで、コイル４
の厚さよりも無機膜の厚さを厚くし、機械研摩、または
エッチバック（レジストを塗布し、レジストと無機膜の
エッチング速度が等しい条件でイオンエッチングし、レ
ジストの形状を無機膜に転写する。）を行っている。こ
のように、無機膜は有機膜に比べて平坦化に複雑な工程
を要するが、耐熱性が高いために熱処理によって高Ｂｓ
な磁気的性質が得られる高Ｂｓ磁性材を磁気コアとした
磁気ヘッドに用いられ、磁気ヘッドは４００℃以上の温
度で熱処理される。有機樹脂は熱処理される磁気ヘッド
に用いると熱分解を起こすので、使用出来ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気記録の
高密度化のために、薄膜磁気ヘッドのコイル４として
は、高密度で抵抗が低いものが求められている。即ち、
高密度記録では記録媒体上の信号磁化領域が小さくなる
ので、再生を効率良く行う必要があり、磁束漏れを少な
くするために磁気コアの磁路長を小さくし、且つ再生出
力を高くするためにコイル４を多数回巻きにする必要が
あり、コイル４の高密度化が求められる。又、再生時の
ノイズを小さく、かつ記録時の発熱を抑えるために、コ
イル４の抵抗を低くする必要がある。

【０００８】コイル４の多数回巻きと低抵抗とを両立さ
せるためには、絶縁層を介してコイル４を多層に積み重
ねた構造とすればよいが、一層の構成を一定の面積内で
多数回巻きし、コイル４の低抵抗化のためにコイル４の
断面積（コイル幅×高さ）を大きくするという目的達成
のため、コイル４の間の間隙を小さく、かつコイル４の
高さを高くするのが有利である。

【０００９】しかしながら、上記した従来のコイル形成
法では、コイル４の間隙を小さくし、かつコイル４の高
さを高くしたコイル４を形成することが困難であった。
まず、図５に示したパターンめっき法によるコイル形成
法では、写真製版技術を使えば図５（ｂ）までの工程で
コイル４の間隙を狭くすることは可能である。しかし、
コイル４の間の間隙のめっき下地層２の除去に際して膜
厚差を利用したマスクレスイオンエッチングを用いてお
り、コイル４の間の間隙は深い谷間となっているためそ
の部分はイオンが入りにくく、めっき下地層２の除去の
ために要する時間は平坦部のエッチングに比較し数倍程
度の時間を要するので、めっき下地層２が除去される間
にコイル４がめっの下地層２の膜厚の数倍程度エッチン
グされてしまうという課題があった。

【００１０】又、予めめっき下地層２を必要な部分だけ
に限定して形成するという方法（特公平２−４７００４
号公報）もあるが、例えばコイル幅４μｍ、コイル間の
間隙１μｍ、コイル内径（半径）３０μｍの薄膜ヘッド
の標準的なスパイラル形状のコイル４で抵抗が１００Ω
程度と大きくなり、めっきは抵抗が低く電流が流れ易い
部分に優先付着するので、めっき膜厚が不均一になり、
電流端子から遠い部分でめっき膜厚が薄くなるという課
題があった。

【００１１】次に、図６に示したエッチングによるコイ
ル形成法では、写真製版によって図６（ａ）に示すよう
にフォトレジスト６をコイル導体形状に被覆することは
可能である。しかしながら、コイル導体膜５のイオンエ
ッチングにおいては、フォトレジスト６の間の深い谷間
の部分ではコイル導体膜５のエッチング速度が減少し、
またエッチングされたコイル導体膜材料がコイル４の側
壁へ付着（再付着）し、さらにフォトレジスト６の端面
後退等によって、コイル４の上部が細り、コイル４の断
面積が減少するという課題があった。この傾向はアスペ
クト比を高くしようとすればする程顕著となるので、こ
の方法によりコイル４の間隙が狭くかつ高さが高いコイ
ル４を形成することは困難であった。

【００１２】又、コイル４の間の間隙の幅が狭くなる
と、深い谷間に絶縁膜が完全に埋まらないという課題が
あった。即ち、絶縁膜が無機膜の場合には、バイアスス
パッタやＣＶＤ法で形成されるが、谷間の深い部分は粒
子の到達確率が他の部分に比べて小さいので、この部分
に簾ができ易くなり、簾は後工程での膜剥離の原因とな
った。又、絶縁膜が有機膜の場合には、スピン塗布時に
この部分に空気が残り易く、膜乾燥の熱処理時に発泡を
生じた。この傾向は、アスペクト比を高くしようとすれ
ばする程顕著となった。

【００１３】以上のように、従来のコイル形成方法では
コイル４の高密度化に限界があり、コア材の高Ｂｓ化と
ともに、今後の高密度磁気記録に向けて解決すべき重要
な課題の１つとなっており、例えば現状ではコイル４の
間の間隙を１μｍ程度にしようとすると、有機絶縁膜の
場合にはコイル４の高さは４μｍ、無機絶縁膜ではコイ
ル４の高さは３μｍ程度が限界である。そこで、何れの
絶縁層を用いてもコイル４の間の間隙が１μｍでコイル
４の高さを６μｍ程度とすることが望ましく、特にコイ
ル４を高くすることは抵抗が膜厚に反比例するので効果
が大きい。

【００１４】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、コイル４上の絶縁膜として有
機、無機の何れをも使用することができ、高密度で抵抗
が低いコイル４を形成することができる薄膜磁気ヘッド
のコイル形成方法を得ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る薄膜磁気ヘッドのコイル形成方法は、下部磁気コア上
に形成された第１の絶縁層上に少なくとも１箇所が外周
囲導電部と電気的に接続され、厚さが所定の厚さより薄
い第１のコイルを形成する工程と、第１のコイルの間隙
に無機又は有機からなる第２の絶縁層を形成する工程
と、第２の絶縁層をマスクとして第１のコイル上に厚さ
が比較的厚い第２のコイルをめっきにより形成する工程
を設けたものである。

【００１６】又、請求項２に係る薄膜磁気ヘッドのコイ
ル形成方法は、第１のコイルの外周囲導電部との電気的
接続を予め第１の絶縁層の下部に設けた導体を介して行
うものである。

【００１７】

【作用】請求項１においては、厚さが比較的薄い第１の
コイルを形成した後、コイル間隙に無機又は有機からな
る第２の絶縁層が形成され、第２の絶縁層の形成が容易
となる。又、第２の絶縁層をマスクとして第１のコイル
上に厚さが比較的厚い第２のコイルがめっきにより形成
される。

【００１８】又、請求項２においては、第１のコイルの
外周囲導電部との電気的接続が第１の絶縁層の下部に設
けられた導体を介して行われ、第２のコイルのめっき形
成時に第１のコイルは良好な電流通路となり、第２のコ
イルが精度良く形成される。

【００１９】

【実施例】

実施例１ 以下、この発明の実施例１を図面とともに説明する。図
面は要点を明確にするために、磁気コアや基板、保護層
等を省略し、コイル部分のみを示す。図１は薄膜磁気ヘ
ッドのコイルの製造工程を示し、（ａ）〜（ｃ）は断面
図、（ｄ），（ｅ）は平面図である。

【００２０】まず、図１（ａ）において、１は下部磁気
コア（図示せず）上に形成された第１の絶縁層であり、
第１の絶縁層１上に図５に示したパターンめっき法によ
り膜厚２μｍ、幅４μｍ、間隙幅１μｍのＣｕからなる
スパイラル形１０ターンの第１のコイル７を形成する。
第１のコイル７の抵抗は約９Ωである。第１のコイル７
は、図１（ｄ）に示すようにめっきの電流経路を確保す
るために、つなぎパターン８を介してつなぎパターン８
の外側にある外周囲のめっき下地層（導電部）２と接続
する。従って、パターンめっき法においてつなぎパター
ン８の外側にある外周囲のめっき下地層２は除去せずに
残しておく。

【００２１】次に、第１のコイルの表面から４．５μｍ
の厚さを有する（従って絶縁層１から６．５μｍの厚さ
を有する）フォトレジストからなる第２の絶縁層９をス
ピン塗布した後、図１（ｂ）に示すように第２の絶縁層
９に第１のコイル７とほぼ同じコイルパターンを形成す
る。このときの重ね合せ精度は、０．５μｍ程度あれば
十分てあり、形成されるコイルが短絡さえしなければよ
い。図１（ｅ）に示すようにこのコイルパターンは外周
囲のめっき下地層２とは接続されないが、図１（ｄ）に
示すように接続してもよい。

【００２２】次に、図１（ｃ）に示すように、第２の絶
縁層９間に形成されたコイルパターンに厚さ４μｍのＣ
ｕめっきを施し、第２のコイル１０を形成する。この第
１及び第２のコイル７，１０により厚さ６μｍ、幅４μ
ｍ、間隙１μｍ、抵抗約３Ωのコイルが形成される。た
だし、第２の絶縁層９との間に０．５μｍの凹凸を有し
ている。実際には、第２の絶縁層９の幅は０．６〜０．
８μｍと１μｍより小さくなり、また上部が細った形状
となる。これは、露光時の光の回り込みと現像液に触れ
る時間差に起因するものである。又、これらの値は露光
装置によっても異なるので、実験によって最適条件を求
める必要がある。

【００２３】上記のように形成したコイル７，１０の上
にフォトレジスト絶縁膜を塗布することにより、０．５
μｍの凹部は平坦化される。同様にして、２層目、３層
目のコイルを形成することができる。つなぎパターン８
は、最終コイルの形成後に除去する（ただし、実施例１
では残しておいてもよい。）。

【００２４】なお、実施例１では第２の絶縁層９として
フォトレジストを用いたが、感光性ポリイミド樹脂や感
光性シリコーン樹脂等の感光性材料を用いても同様の効
果を奏する。又、第２のコイル１０を形成する際にめっ
き下地として機能する第１のコイル７の間の間隙幅は第
２のコイル１０の間の間隙幅と同じでも異なってもよい
が、どちらかと言えば大きめにする。以上のように実施
例１では、始めに比較的膜厚の薄い第１のコイル７を形
成し、この段階でコイル間第２の絶縁層９を形成し、次
にこの第２の絶縁層９をマスクとし、第１のコイル７を
めっき下地として第２のコイル１０をめっきするように
したので、コイル７，１０の間の間隙幅を小さく、かつ
コイル厚さを厚くすることができ、高密度で低抵抗のコ
イルを形成することができる。

【００２５】実施例２ 図２は実施例２によるコイル形成方法を示す断面図であ
り、平面図は実施例１と同様であるので省略する。ま
ず、図２（ａ）に示すように、パターンめっき法により
膜厚２μｍ、幅４μｍ、間隙１μｍのＣｕからなるスパ
イラル形１０ターンの第１のコイル７を絶縁層１上に形
成する。第１のコイル７の少なくとも１箇所は外周囲に
残しためっき下地層２とつなぎパターン８を介して接続
する。次に、第１のコイル７上に実施例１のフォトレジ
ストからなる第２の絶縁層９に代えて厚さ４μｍのＡｌ
₂ Ｏ₃ 膜からなる第２の絶縁層１１をスパッタリングに
より形成し、続いて同一真空室内でＣｕ膜を２０００Å
の厚さでスパッタリングにより形成し、この上にフォト
レジストを塗布し写真製版し、このＣｕ膜をイオンビー
ムエッチングしてＣｕマスク１２を形成する。このＣｕ
マスク１２は第２の絶縁層１１上の第１のコイルの間の
間隙部に対応した凹部上に形成されており、この凹部に
はフォトレジストが溜り易く厚くなっているので、セミ
セルフアライメント的効果によってアライメントマージ
ンが増加する。即ち、Ｃｕ膜のイオンビームエッチング
の位置が少しずれても、レジスト厚の厚い部分は現像時
に溶解時間が長くなるので、残り易くなる。

【００２６】次に、図２（ｂ）に示すように、Ｃｕマス
ク１２をマスクとして第２の絶縁層１１をフレオン系ガ
スにより異方性ドライエッチングし、第１のコイル７を
露出させた後、ガスをＡｒに切り換えて第１のコイル７
の表面の変質層及びＣｕマスク（ドライエッチング時の
スパッタ効果により膜厚１０００Å以下となってい
る。）１２を除去する。

【００２７】次に、図２（ｃ）に示すように、第２の絶
縁層１１をマスクとし、第１のコイル７をめっき下地と
して厚さ４μｍのＣｕめっきを施し、第２のコイル１０
を形成する。ここで、Ｃｕめっきの厚さが厚くなり過ぎ
て隣接するコイル１０同志が短絡した場合は、Ａｒイオ
ンビームエッチングにより短絡部を除去する。

【００２８】こうして、複数のコイル７，１０の間の間
隙に１μｍの第２の絶縁層１１を形成し、膜厚６μｍの
平坦なコイル７，１０を形成することができる。なお、
実施例２では第２の絶縁層１１として無機材のＡｌ₂ Ｏ
₃ 膜を用いたが、ＳｉＯ₂ 、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ＳｉＣ、Ｓｉ
ＡｌＯＮ等の無機膜、あるいはポリイミド樹脂やラダー
シリコーン樹脂等の有機樹脂（この場合は異方性ドライ
エッチングのエッチングガスに酸素を用いることができ
る。）を用いても、同様にして低抵抗な高密度コイルを
形成することができる。又、Ｃｕマスク１２の代りに、
フレオン系ガスに対して耐性を持つ材料、例えばＮｉ等
を用いることができる。

【００２９】実施例３ 実施例１，２ではめっき電流経路を確保するために第１
のコイル７の１箇所をつなぎパターン８を介して周囲の
めっき下地層２と接続したが、実施例３では図３に示す
ように第１のコイル７の下部に第１の絶縁層１を介して
導体１３を配置し、この第１の絶縁層１にスルーホール
を設けて第１のコイル７を中心部（センタバット部）７
ａと端部７ｂの２箇所で電気接続を行っている。この場
合、第１のコイル７の抵抗は約半分の５Ω程度となる。
又、コイルを２層以上の積層構造とした場合には、各層
のコイルに対して同じ抵抗減の効果がある。

【００３０】なお、実施例３においては、第１のコイル
７の両端を電流経路に接続したので、第２のコイル１０
を形成した後第１のコイル７の両端を電流経路から分離
しなければならず、つなぎパターン８は除去する必要が
ある。又、コイル７，１０はスパイラル形としたが、ヘ
リカル形の場合でも大きな効果があり、特にヘリカル形
では電流接点を多く取れる利点がある。

【００３１】実施例４ 図４は実施例４によるコイル形成方法を示す平面図であ
り、実施例４では第１のコイル７の下部に第１の絶縁層
１を介して導体１３群を配置し、第１の絶縁層１にスル
ーホール１４を設けて第１のコイル７と導体１３群を複
数箇所で接続する。この接続箇所は、スルーホール１４
の面積を大きくとることができるとともに、磁気コアの
磁路長を大きくしないために下部に磁気コアがないバッ
クコア部に設けるが、これに限定されるものではない。

【００３２】上記した各実施例においては、第１のコイ
ル７の膜厚を２μｍ以下（０．３μｍ以上がよい。）と
比較的薄くしたので、精度の良いものが形成できる。こ
の形成にパターンめっき法を用いた場合には、イオンエ
ッチングによりめっき下地層２を除去する。次に、第１
のコイル７の間の間隙に第２の絶縁層９，１１を形成す
るが、第１のコイル７の膜厚が比較的薄いので第２の絶
縁層９，１１に簾ができることはない。

【００３３】又、第２のコイル１０の形成においては、
第２の絶縁層９，１１をマスクとしてパターンめっき形
成するが、めっき下地層２は既に除去されているので、
第２の絶縁層９，１１をそのまま残しておくことができ
る。又、第１のコイル７は第２のコイル１０の形成の際
にめっき用下地として機能するが、この膜厚が例えば
０．１μｍと薄い場合にはその中心部（周辺のめっき電
極から遠い部分）の抵抗が高くなり（膜厚４μｍ、間隔
３μｍ、内径５０μｍの標準的な１０ターンスパイラル
形コイルで約２００Ω）、めっきが均一に付かないとい
う不具合を生じる。従って、第１のコイル７の厚さはコ
イル巻数と幅によって選ぶ（巻数が大、幅が小となるに
従って厚くする。）必要があり、０．３〜２μｍ程度が
適当である。この膜厚が薄いと抵抗増によってめっき時
の膜厚分布が大きくなり、厚くし過ぎると間隙を小さく
することが難しくなる。従って、第１のコイル７の形成
時の要点は、コイル厚をあまり厚くしないでその抵抗を
できるだけ低くすることであり、まためっき時の電流経
路を確保するために少なくとも一箇所は周囲のめっき用
下地と電気的に接続しておくことである。

【００３４】又、第２のコイル１０の形成時には、厚膜
コイルのためのパターン（ほぼ第１のコイル７と同概
形）を写真製版によって形成する。このとき、重ね合せ
精度が重要であるが、現在の写真製版精度で十分マージ
ンがとれる範囲にある。次に、第１のコイル７上の第２
の絶縁層９，１１をエッチングし、露出した第１のコイ
ル７上にＣｕめっきを行う。この場合、Ｃｕめっきの厚
さを第２の絶縁層９，１１と同じ高さになるようにすれ
ば（実際には、逆のコイル厚に合せて第２の絶縁層９，
１１の厚さを設定しておく。）、平坦なコイルが形成で
きる。第２のコイル１０の厚さは２μｍ以上とし、コイ
ルの総膜厚は２．３〜４μｍ以上とする。

【００３５】上記各実施例においては、要点を明確にす
るためにコイル部のみを図示したが、実際の薄膜磁気ヘ
ッドではコイルはギャップ面より上又は下に配置され
る。例えば、コイルを凹部に設け、コイル間絶縁層とし
て無機膜を用いる場合、従来では単にスパッタ成膜して
いたのでコイル間隔を狭くできず、コイル凹凸の平坦化
にエッチバックや研摩等の面倒な手段が必要であった
が、上記各実施例ではコイル間隔が小さく、膜厚の厚い
コイルを形成することができる。又、必要であれば形成
したコイル７，１０上にこれをめっき下地として同様な
工程を繰り返すことにより、コイル厚をさらに厚くする
ことができる。この場合、コイル厚を、第２の絶縁層
９，１１より少し低い位置にとどめると、実施例２のセ
ミセルフアライメント効果が働き、重ね合せマージンを
拡げることができる。コイル材としては、Ｃｕ以外に抵
抗が低くめっきが可能なＡｕ等の金属を用いることもで
きる。

【００３６】

【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、比較的膜厚が薄い第１のコイルを形成した段階で第
２の絶縁層を形成しているので、第２の絶縁層の形成が
容易であり、また第２の絶縁層をマスクとして第１のコ
イルをめっき下地にして第２のコイルをめっきにより形
成しており、コイル間の間隙幅を小さくするとともに、
コイル高さを高くすることができ、高密度で低抵抗のコ
イルを得ることができる。又、第２の絶縁膜として有機
膜、無機膜のいずれでも使用できるので、熱処理を要す
る高Ｂｓ磁性材料を磁気コアに使用することができる。
又、形成されたコイルは自ずから平坦化がなされている
ので、出力増のために積層、多層コイル化してコイル巻
数の増加を図ることも容易であり、高密度記録に適した
効率のよい薄膜磁気ヘッドのコイルを安定して形成する
ことができる。

【００３７】又、請求項２によれば、第１の絶縁層の下
部に設けられた導体を介して第１のコイルと周囲との電
気的接続を行っており、第２のコイル形成時のめっきに
おいて電流通路となる第１のコイルの抵抗を減少するこ
とができ、第２のコイルの形成を精度良く行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるコイル形成方法を示
す断面図及び平面図である。

【図２】この発明の実施例２によるコイル形成方法を示
す断面図である。

【図３】実施例３によるコイル形成方法を示す平面図で
ある。

【図４】実施例４によるコイル形成方法を示す平面図で
ある。

【図５】従来のコイル形成方法を示す断面図及び平面図
である。

【図６】従来の他のコイル形成方法を示す断面図及び平
面図である。

【符号の説明】 １ 第１の絶縁層 ２ めっき下地層 ７ 第１のコイル ９，１１ 第２の絶縁層 １０ 第２のコイル １３ 導体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部磁気コアと下部磁気コアの間に導電
   体材料よりなるコイルを狭設した薄膜磁気ヘッドのコイ
   ル形成方法において、下部磁気コア上に第１の絶縁層を
   形成する工程と、第１の絶縁層上に少なくとも１箇所を
   外周囲導電部と電気的に接続された厚さが比較的薄い第
   １のコイルを形成する工程と、第１のコイルの間隙に無
   機又は有機からなる第２の絶縁層を形成する工程と、第
   ２の絶縁層をマスクとして第１のコイル上に厚さが比較
   的厚い第２のコイルをめっきにより形成する工程を備え
   たことを特徴とする薄膜磁気ヘッドのコイル形成方法。
2. 【請求項２】 第１のコイルと外周囲導電部との電気的
   接続を予め第１の絶縁層の下部に設けられた導体を介し
   て行うことを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッド
   のコイル形成方法。