JPS5996522A - 薄膜磁気ヘツドの製造方法 - 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】 く技術分野〉 本発明は磁気ディスク装置、磁気テープ装置等の磁気記
録を行なうことができる薄膜磁気ヘッドに関する。

〈従来技術〉 従来、薄膜磁気ヘッドは高度の記録面密度を達成する為
に複数のヘッドを並列に配列した構成が採用される。こ
の配列構成をマルチトランク構成と呼び、隣同志の゛ヘ
ラド間の周期の長さをトラックピンチと呼ぶ。このトラ
ックピンチは記録媒体（磁気テープ等）の幅寸法の制約
を受は短いものであり、その結果各ヘッド形状は微細と
なり、各ヘッドのり一ド繍の形状も狭小な領域に収まる
ように制限されるものである。特にヘッドのリード線が
１回巻きの単数巻線型ヘッド（シングルターンヘッド）
に比べてリード線が複数巻きされる複数巻線型ヘッド（
マルチターンヘッド）ではリード線の巾は非常に微細で
ある事が必要とされる０例えばトラックピンチ１００μ
ｍで４回巻きのり−ド線を有するマルチターンヘッドの
場合リート線の１１ノは５μｍ　＋　”）−ド線間の間
隔は２μｍ、リードａ膜厚−：２μｍと非常に微細でな
ければならない。

この様な微細構造のリード線を加工形成するには通常の
エツチング液による湿式エツチング法や電着法では充分
に行なえないので、ドライエツチング法が採用されてい
る。ドライエツチング法の中でもスパッタエツチング法
は微細パターン形成法の有効な手段の１っヤある。今、
加工精度全説明する為に以下の用語を定義する。即ち、
ン間トマスクのパターン寸法をマスクサイズ、エツチン
グ加工後の仕上がりのパターン寸法をパターンサイズ、
上記マスクサイズと上記パターンサイズの寸法差を加工
誤差と定義する。一般妬湿式エソチング法や電着法での
加工誤差は加工する膜の膜厚程度あり、一方スバッタエ
ツチング法での加工誤１ 差は加工する膜の膜厚の−から一程度に留まって４ いる。従って上述の様な微細構造のリード線を加工形成
するにはスパッタエツチング法が適している０ 次にスパッタエツチング法の一般的な製造プロセスを第
１図の工程説明図を用いて説明する。

第１図（ａ、）の工程 基板１上に蒸着・スパッタ等によって第１層膜２を被着
し、該第１層膜２の上にスパッタエツチング速度が第１
層膜２に比べて十分小さい第２層膜３を被着する。

第１図（ｂ）の工程 第２層膜３を所定のパターン形状にエツチング加工する
。この第２層膜３は高精度に加工する必要がある。その
理由は最終的なパターン形状・イズが第２層膜３の加工
精度によって犬きく左右されるからである。

第１図（ｃ）の工程 第２層膜３をマスクとしてアルゴンイオン雰囲気で基板
面全面を逆スパツタしスパッタエツチングを行なう。一
般に１個のイオンによってスパックされる原子数をスパ
ッタ効率（ａｔｏｍｓ／ｉｏｎ、）呼び、スパッタ効率
が大きい程スパッタエツチング速度が大きいものである
。上記第２層膜３のスパッタ効率は上記第１層膜２のス
パッタ効率に比べて十分小さく、従って第２層膜３の被
覆されていない領域では第１層膜２のスパッタエツチン
グが進行し、第２層膜３の被覆された領域では第１層膜
２は残存する。こうして第１層膜２を所定パターンに加
工することができるものである。

〈本発明が解決し７ようとする問題点〉上記スパッタエ
ツチング法を用いてマルチターンの薄膜磁気ヘッドのリ
ード線を加工する場合の問題点について説明する。

（ａ）　　！Ｊ−ド純を構成する導電体材料及び−マス
ク層を構成するマスク材料の選定について、リード線を
構成する導電体材料の満たすべき条件としては■薄膜磁
気ヘッドの記録動作時に於いてリード線への通電により
発生するジュール熱を極小にし発熱による断線を防止す
る為に電気抵抗率ρ〔Ω・ｍ〕が小さいこと、及び■ス
パッタエツチング速度がマスク材料より十分大きいこと
が挙げられる。ここでＣｕの物理的特性を示すと、Ｃｕ
の電気抵抗率ρは１．７２μΩｃｍでありＡｇの電気抵
抗率ρの１．６２μΩ釧に次いで低い。又Ａｒイオンを
用いた場合のＣｕのスパッタ率ｉ、１：２．３５でＡｇ
のスパッタ率の３．１０゜Ａｕのスパッタ率の２．７０
に次いで高い値を示しスパッタエツチング速度が大きい
。以上の様にＣｕけリード線を構成する導電体イ〕料の
満たすべき条件■及び■を満た１−でおり、リード線の
導電体月利として適している。

一方マスク層゛を構成するマスク月別の満だすべき条件
としては■スパッタエツチング速度がリード線を構成す
る導電体材料より十分小さいこと、及び０反応性イオン
エツチング等のドライエツチング法で高精度に加工でき
ることが挙げらｉｚる。ここでＴｉの物理的特性を示す
と、Ａｒイオンを用いた場合のＴｊのスパッタ率は０．
５０であり上述したＣｕの２．３５に比べて十分小さな
ものである。又Ｔ１はＣＦ４ガス等をエツチングガスと
して反応性イオンエツチング法で加工でき、該反応性イ
オンエツチング法を用いた場合のＴｉ膜の加工誤差はｇ
￥厚がＬＯＯＯＡ程度のもので０．２５μ以下である。

以上の杵にＴｉはマスク層を構成するマスク材料の満た
すべき条件■及び■を満たしておりマスク材料として適
している。

（ｂ）　　マルチターンの薄膜磁気ヘッドの構造上の問
題点について。

第２１１（ａ）ｉｄマルチターンの薄膜磁気ヘッドの乎
面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ’線で切断り、だ切断側
面断面図を示す。同図の構造について説明を行なう。磁
性体基板４上に複数巻線の第１導体層（マルチターンリ
ード）５が被着され、該第１導体層５上に絶縁層６が被
着される。＃絶縁層６土に第２導体層７が被着され上記
絶縁層６の一部切欠部分を介して上記第２導体層７ｄ：
上記第１導体層５と接続される。又磁性体層８が上記絶
縁層６上に被着され該絶縁層６の一部切欠部分をブ１し
て上記磁性体層８は上記磁性体基板４と接触する。以上
の構造のヘッドの先端部では上記磁性体層８け上記絶縁
層６を間に介して上記磁性体基板４と対向１〜、上記絶
縁層６の厚みがヘッドギャップを形成する。

以上のマルチターンの薄膜磁気ヘット′の構造において
シングルターンヘッドに比べて特徴的な点は■マルチタ
ーンヘッドのリード線では少なくとも１個所のリード接
合部（第２導体層７と第１導体層５との接続部）が必要
であること、■マルチターンへ・・・ドのリード線でｄ
絶縁層を間に挾んで上部のリード線と下部のリード線と
が交叉する個所（第２導体層７ど第１導体層５との交叉
部）が存在することの２点である。

次に上記特徴点■から派生する問題点について説明する
。前述した様に多トラック構成でのマルチターンヘッド
の構造−１非常に微ｆｆ１ｌなものが要求され、それに
伴い上記リード接合部部ち絶縁層６のスルーホール部９
０面積も非常な制限を受ける。

例えばトラックピッチ１００μｍで４回巻きのマルチタ
ーンヘッドにおいてはスルーホール部９の形状は大略縦
５μｍ横１０μｍの四角形状でなければなるない。この
様な形状のスルーホールを絶縁層６に開口するＫ１−１
．絶Ｒ層６のエツチング幻、反応性イオンエツチング法
等のドライエツチング加工を行なう事が不可欠なものと
なる。Ｉ〜がし絶縁層６をドライエツチング法で加工し
た場合絶縁層６のスルーポール部９のエツジ部での段差
＆：Ｊ：非常に急峻なものとなる。第３図（ａ）は第２
図（ｂ）の絶縁層６のスルーホール部９近傍の一部力人
大図を示すが、絶縁層６のスルーホール部９のエツジ部
の段差角度θは７０°・・・９００といった傾斜をなす
。この第３図（ａ）の構造体に第２導体層７を付着する
伺着工程の説明図を第３図（１］）・〜（ｄ）に示す。

尚前述しブζ如ぐ、リード線をスパッタエツチング法に
て加工形成する為に第２導体層を構成する導電体材料け
Ｃｕを選定し、マスク層を構成するマスク材料けＴｉを
選定する。。

絶縁層６上にスパッタ法を用いてＣｕ膜１ｏ及びＴｉ膜
１１を付着する。この伺着法と１−ては真空蒸着法より
もスパッタ法の方が付着粒子の回り込みが良好であり絶
縁層６の急峻な段差部の被覆に適している７、シかしス
パッタ法を用いても絶縁層Ｇ上に均一にＣｕ膜１０及び
Ｔｉ膜１１を付着することはできない。何故ならば第１
の導体層５の膜厚が２μｍである場合、該第１の導体層
５を完全に被覆する為に絶縁層６の膜厚は２μｍ程度に
厚くしなければならない。従って絶縁層６のスルーホー
ル部９の形状は深さ２μｍ５４ｉ（５μｍ１横１０μｍ
、エツジの傾胴角θ＝７００〜９００　となり′−この
形状のスルーポール部９ではスパッタされて飛来した付
着粒子が段差部によって遮蔽効果を受は第３図（ｂ）に
示す如く段差部で被着膜厚が薄くなるのである。

第３図（ｃ）の工程 Ｔｉ膜工１上にフォトレジスト膜のパターンを所定の形
状にフォトリソグラフィーによって形成した後、Ｔｉ膜
１１を反応性イオンエツチング法（プラズマエツチング
法）＃で所定の形状にコーソチングする。更にＴｉ膜１
１上の不用になったフォトレジスト膜を酸素プラズマ中
にて除去する。

１艮３旦ｇ工艷 １゛ｉ膜１１をマスク層と１−てＣｕ膜１０をスパッタ
エツチング法にてエツチング加工する。この時第３図（
ｄ）に示される如くスルーホール部９のエツジ部にてＴ
ｉ膜１１がエツチングさ−ｈてＣｕＪＪ停止０が露出し
、酷い場合Ｃｕ膜１０が消失しＩＪ−ドの断線を招く事
がある。この原因として考えられる事は上述したスルー
ホール部９の段差部においてＴｉ膜１１の膜厚が薄い事
の他に、スパッタエツチング時に入射するＡｒイオンの
入ａ−＋角の相違によるスパッタ効率の相違が考えられ
る。つオリ一般にスパッタ効率は入射するイオンがスパ
ッタされる材料面に垂直方向から入射しまた場合よりも
入射するイオンがスパッタされる材料面に層方向から入
射した場合の方が高いのであり、上記した段差部のＴｉ
膜１１は他の平坦部のＴｉＪＩ＠１１よりも速くスパッ
タエツチングされるのである。

次に前述し、たマルチターンの薄膜磁気ヘッドの特徴点
■から派生する問題点について説明する。

第４図は第２図（ｂ）の第２導体層７と第１導体層５と
の交叉部における一部側面断面図を示す。但し同図は第
３図（ｄ）の如くリード線をスパックエツチング法にて
加二［形成する為に第２導体層を構成する導電体材料Ｉ
″ｌＣｕ′！Ｌ−選定し、マスク層をイ１４成するマス
ク材料はＴｉを選定して加工を行なった後の構造体を示
１〜ている。前述（７た如く第１の導体層５の膜厚が２
μｍであって、旧つ第１の導体層５を完全に被覆する為
に絶縁層６の膜厚を２１１ｍ程度に厚くした場合、絶縁
ＦＡ６の」二面１／ｉ得よ急峻な凹凸が発生する。その
為、絶縁層６−：−ＶＣ〕、バッタ法を用いてＣｕ　Ｊ
ｌ’：、！、　Ｊ’、０及びｉ”　ｉ　肘１１１　Ｉイ
じ伺ズ１０７プＣ場合上記凹凸部の段差部で被着膜厚が
薄くなる。

従ってＴｉＪＩＫＪＩをマスク層としてＣｕ膜１０をス
パッタエツチング法にてエツチング加二［する場合上記
凹凸部の段差部でＴｊ膜１１が工’７チ゛・′グされて
Ｃｕ膜１０が露出し、酷い場合Ｃｕ膜１０が消失しリー
ドの断線を招く事がある。

〈目的〉 本発明は以上説明ｊ−たスパッタエツチング法を用いて
マルチターンの薄膜磁気へノドのリード線をっ、郭工す
る場合の問題点を解決する為に外されたものであり、リ
ード線が一部消失したり断線したりする事のない加工法
を提供するととを目的とするものである。

〈実施例〉 以下、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の一実施
例を図面を用いて詳ｍｌｌ　Ｋ説明する○第５図は本発
明に係る薄膜磁気へ、ノドの製造方法の一実施例を示す
もので第３図（ａ）の構造体に薄、１％’ｇ磁気−＼ッ
ドの第２導体層７を付着する旬着工程を示す工程説明図
である。

第５図（ａ）の工程 絶縁層６上にスパッタ法を用いてＣｕ　ＩＦｚ’ｊ　Ｌ
　Ｏ及びＴｉ膜１１を付着する。次にＴｉ膜Ｌ１上にフ
ォトレジス）膜１２をスピンコード法で塗布し、所定の
形状にフオＩ・リングラフイーによって形成する。同図
から解る通り絶縁層６の段差部でのフォトレジスト膜１
２ｕソ持に厚く塗布される。次にＴｉ膜１１を反応性イ
オンエツチング法（プラズマエツチング法）等で所定の
形状にエツチングする。

第５図（ｂ）の工程 フォトレジスト膜１２及びＴｉ膜１１をマスクとしてＣ
ｕ膜１０のス・々ソタエ、ソグーングを行なう。

この時フォトレジスト膜１２は絶縁層６０段差部におけ
るＴｉ膜１１の薄さを補なって、当該部におけるＴｉ膜
１１の消失、Ｃｕ膜１０の霧出、Ｃｕ膜１−０の消失、
Ｃｕ膜１０の断線を防市する小力；できるものである。

ことで、上記フ第１・レジヌト膜１２の厚さくｄＣｕ　
膜１０　ｔＤ７パ・ツタエツチングが終了するｉで絶縁
層６の段差部におけるＴｊ膜１１が消失しなイ程度に厚
く、；−かもＣｕ膜１０のス・り・ノタエ・ノチングが
終了１〜だ時点でフ第１・レジスト膜１２自体は完全に
エツチングによって消失している程１１ｙの厚さである
事が必要である。

一例として２μｍ厚の段差が存在する基板」二に３μｍ
厚のＣｕ膜と０５μｍ月厚のＴｉ膜とを被着１〜、該Ｔ
ｉ膜をマスク層としてＣｕ膜をスノ々ツタエ、ソチング
する場合において上述の条件を満足するフォトレジスト
膜の膜厚は４〜５μｍη程度ｆ　ア−）　ｒｃ＜、該膜
厚によればＣｕ膜のスパックエツチングが終了するまで
上記段差部におけるＴ　ｉ　Ｊ摸１ｒ、に消失せず、又
Ｃｕ膜のスパッタエツチングが終了した時点でフォトレ
ジスト膜は完全に消失した。

第６図ｄ：第２図（１〕）の第２導体層７と第１導体層
５との交叉部において本発明に係る製造方法を行なった
場合での工程図である。

第６図（ａ）の工程 絶縁層６上にスパッタ法を用いてＣｕ膜及びＴ】膜Ｊ１
を何着する。次にＴｉ膜１１上にフォトレジスト 状にフォトリソグラフィー傾よって形成する。同図から
解る通り絶縁層６の段差部でのフォトレジスト膜１２は
特に厚く塗布される。次にＴｊ層膜１を反応性イオンエ
ツチング法（プラズマエツチング法）′４ｒで所定の形
状にエツチングする，。

第６図（１〕）の工程 ７オトレジスト膜１２及びＴｉ膜Ｌ１をマスクとしてＣ
ｕ膜１０のスパッタエツチングを行なう。

この時フォトレジスト膜１２は絶縁層６の段差部におけ
るＴｊ層膜１の薄さを補なって、当該部におけるＴｉ膜
１１の消失，　Ｃｕ膜１０の露出．Ｃｕ膜１０の消失，
Ｃｕ膜１０の断線を防止する事ができるものである。こ
こで上記フォトレジスト１２の厚さは上述した東件と同
一の膜厚である事が必要である。

〈効果〉 本発明によればスパッタエツチング法を用いて’７　）
Ｌｙチターンの薄膜磁気ヘッドのリード線を加工する場
合にリード線が一部消失ｊ〜たり断線ｊ，またすする事
のない良好な加工を行ない得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスパッタエツチング法の一般的な製造プ
ロセスを示す工程説明図、第２図（ａ）は従来のマルチ
ターンの薄膜磁気ヘッドの９上面図、同図（１））はそ
のＡ−Ａ’線で切断し７た切断側面断面図、第３図Ｃａ
）は絶縁層６のスルーホール部９近傍の一部拡大図、第
３図（ｂ）〜（ｄ）ｌす第３図（ａ）の構造体に第２導
体層７を何着する付着工程説明図、第４図は第’）２．
４体層７と第１導体層５との交叉部における一部側面断
面図、第５図及び第６図は本発明に係る薄膜磁気ヘッド
の製造方法の実施例を示す工程説明図である。 １図中、１　基板　　　　　２：第１層膜３：第２層膜
　　４：磁性体基板 ５　第１導体層　６゛絶縁 ７：第２導体層　８、磁性体層 ９　゛スルーポール部　１０：Ｃｕ膜 １　１　　：　Ｔｉ月莫　　　　１　２　：フオトレジ
スト膜代理人　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）筆　
／Ｉ４ ５ 第３１４ 第３１−４ り 第４図 ｔσノ （ｂ） ｔσノ ｌｂノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁性体系版上に複数巻線の第１の導体Ｔ４　ｆ形成
   し、該第１の導体層上に絶縁層を形成（−１該絶縁層の
   一部切欠個所を介在して前記２１τ■の導体層と接続す
   る第２の導体層を前記絶縁層上に形成する工程を備えだ
   複数巻線型の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、 Ｃｕ膜上にＴｉ膜をマスク層として形成１７、該Ｔｉ膜
   上にフォトレジスト膜を形成し、該フォトレジスト膜を
   フォトリソグラフィーにより所定の形状に形成し２、前
   記フォトレジスト膜の被覆状態で前記Ｔｉ膜を所定の形
   状にエツチングし、前記Ｔｉ膜上の不用になったフォト
   レジスト膜の被覆状態で前記Ｔｉ膜をマスク層として前
   記Ｃｕ膜をスパッタエツチングすることによって前記第
   ２の導体層を形成したことを特徴とする薄膜磁気ヘッド
   の製造方法。