JPS61122909A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、薄膜磁気ヘッド、特に軟磁性材の基板に形
成された溝内に導体層を埋め込む構造を有する薄膜磁気
ヘッドの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、薄膜磁気ヘッドは、たとえば第７図および第８
図に示すように構成されている。

すなわち、その製造方法を説明すると、まず、フェライ
ト等の軟磁性材料よりなる下部磁性層用の基板（１）上
に、厚さ５ｋＡの５ｉ０２膜からなる第１絶縁層（２）
を形成し、その上に、上下に接着層として厚さｌｋＡの
Ｔｉ膜を有する厚さ１ＱｋＡのＣｕ膜からなる第１導体
層（３）を形成し、つぎに、厚さ１ＱｋＡの８　ｉ０ｚ
膜からなる第２絶縁層（４）を形成し、さらに、上下の
接着層として厚さｌｋＡのＴｉｌ［を有する厚さ１Ｑｋ
ＡのＣｕ膜からなる第２導体層（５）を形成し、その後
、厚さ１ＱｋＡの５ｉ０２膜からなる第３絶縁層（６）
を形成するとともに、上下磁性層接続用スルーホールを
形成後、厚さ１ＱｋＡの５ｉ０２膜からなるギャップ形
成層（７）を形成し、上部磁性層（８）を形成して得ら
れている。

ここで、第１導体層（３）はＡＣバイアスを供給するコ
イルを構成しており、ｌチップ上に複数個のヘッドが設
置される多トラツク型では全トラック共用で設置される
ことが一般的であり、また、第２導体層（５）は所望の
信号を供給するコイルを構成しており、各トラックに個
々に設置される。

ところで、前記導体層（３）　、　（５）は、電気的抵
抗およびインナーギャップ、すなわち導体層（３１、（
５）を挾んだ基板（１）、磁性層（８）間のギャップで
の磁束漏れを考えれば、その膜厚が可能な限シ大きいこ
とが望ましいが、この膜厚をあまり大きくすると、上部
磁性層（８）がその段差部で断線したり、上部磁性層（
８）のパターン化の際に回転塗布によ層形成されるレジ
ストの膜厚が段差上で不足しエツチング時にレジストが
破損する等の問題があり、このため、導体ＩＩ（３）、
　（５）の膜厚値に制限をうけることになる。

さらに、第１導体層（３）は、その後に形成される第２
導体層（５）の断線の問題から第２導体層（５）と同等
もしくはそれ以下の膜厚に制限されている。

このため、従来より、導体層、特にＡＣバイアス供給用
の第１導体層（３）を基板（１）内に埋め込む構造の薄
膜ａ気ヘッドが提案され、たとえば、特開昭５ｔ−１２
０４１６号公報や同５８−３２２１７号公報等に示され
ている。

すなわち、第９図に示すように、基板（１）の第１導体
層（３）が設置される部分に溝（９）を形成したのち、
該溝（９）内に第１絶縁層（２）を介して第１導体層（
３）を形成し、さらに、溝（９）向上部の空間に〃゛ラ
スｆｌｆを充填するとともに、基板（１）とガラスＧＯ
との表面を同一平面になるよう研磨し、以下前述と同様
に、第２絶縁層（４）、第２導体層（５）、第３絶縁層
（６）、ギャップ形成層（７）および上部磁性層（８）
を順次形成し、薄膜磁気ヘッドを得ている。

また、第１Ｏ図に示すように、基板（１）に形成された
溝（９）内にインナーギャップ部での磁束漏れを防止す
るためのガラスαＯを充填したのち、該ガラス１０上に
第１導体層（３）の配置形状に溝（１（］’を形成する
とともに、該溝αイに第１導体層（３）を充填し、平面
研磨を行ない、つぎに、絶縁層（４）、第２導体層（５
）、絶縁層（６１、（７）および上部磁性層（８）を順
次形成して薄膜♂気ヘッドを得ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記従来技術によると、第９図に示すものの場
合、第１導体層（３）を埋め込むための溝（９）を数１
０μｍと深くす、る必要があり、このような溝（９）を
エツチングにより高精度に形成することは、結晶方向の
異なる粒界毎にエツチング速度が異なる問題やサイドエ
ッヂの問題のため困難な欠点がある。ここで、前記溝（
９）の形成は機械加工法で行なうことが望ましいが、機
械加工法では溝形状が直線に限られ、所望の巻線構造と
することが不可能な問題がある。

また、第１０図に示すものの場合、第１導体層（３）を
埋め込むための溝αυの深さを所望の導体膜。

すなわち第１導体層（３）の膜厚程度の数μｍと浅くす
ることができ、エツチングによる溝作成が可能な利点が
あるが、平面研磨の際、表面に露出する第１導体層（３
）の金属と基板（１）のフェライトとの研磨状轢には、
硬度等の材質特性の違いに起因する大きな相異があるた
め、これらを同一平面に仕上げることは困難であり、金
属部分、すなわち第１導体層（３）がフェライト部分、
すなわち基板（１）に対しへこむ結果となシ、この段差
を１μｍ以内に押えることが非常に困難な問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
軟磁性材からなる基板に溝を形成する工程と、前記溝内
に導体層を形成する工程と、前記導体層を絶縁層により
被覆する工程と、前記絶縁層上に磁性体層等を積層する
工程とからなる薄臆磁気ヘッドの製造方法において、前
記導体層を形成する工程に、前記溝内および前記基板上
に第１絶縁層、導体層および第２絶縁層を順次積層形成
する工程と、前記溝内以外の前記導体層をバフ研磨によ
り除去する工程とを含むことを特徴とする薄膜＄気ヘッ
ドの製造方法を提供するものである。

〔作　用〕

したがって、基板の溝内に導体層を形成する際、溝内お
よび基板上に上下に第１．第２絶縁層を有する導体層を
形成することにより、導体層の研磨の際、第１絶縁層が
研磨による基板表面の破損を防止するとともに、第２絶
縁層が溝内の導体−の露出を防止し、該導体層の研磨を
防止することになり、しかも、前述の研磨がバフ研磨に
より行なわれるため、基板のそりによる研磨不均一が防
止され、全面にわたって均一な研磨が可能となり、導体
層を埋め込んだ基板表面の平坦化ならびに該基板上に形
成される薄膜に支障のない平坦面を得ることが可能とな
る。　　　・ 〔実施例〕 つぎに、この発明を、その実施例を示した第１図ないし
第６図とともに詳細に説明する。

まず、１実施例を示した第１図ないし第４図について説
明する。

第１図（ａ）〜（ｈ）は基板に導体層を埋め込む工程を
示したものであシ、以下１＠に説明する。

第１図（ａ）に示すように、下部磁性層兼用のＮｉ　−
Ｚｎフェライトからなる基板αηの表面に膜厚２μｍの
Ｃｒ＠（２）を形成し、この表面のＡＣバイアス供給用
導体層の設置場所を除く部分に、同図（ｂ）に示すよう
に、レジストｌ［Ｑ３を形成し、これをＣｒエツチング
液、たとえばＫａＦｅ（ＯＮ）ｓとＫＯＨとの混合水溶
液に浸し、レジスト膜（２）に被覆されていないＣｒ膜
（至）を除去する。

つぎに、前述の基板αυ上にＡｒイオンビームを照射し
、スパッタリング効果により基板（１１）の露出部分、
すなわちＣｒｌ［（２）が除去された部分を工・ンチン
グする。このとき、Ａｒに０２を添加すれば、Ｃｒ１ｌ
Ｅ（２）におけるエツチング速度が著しく低下するため
、このＯｒ＠（２）がメタルマスクとしての役割を果た
すようになる。その後、前述のＣｒ工゛ソチング液によ
り基板αυ表面に残余するＣｒ膜亜を除去し、同図（Ｃ
）に示すような深さ約４１ｔｍの溝（ロ）を得る。

ここで、前記溝α局の底面には凹凸が発生する力；、こ
れは基板αυにＮｉ−Ｚｎフェライト等の多結晶材料を
用いた場合に生じる現象であり、結晶粒界によるエツチ
ング速度の相異があるためである。

つぎに、同図（ｄ）に示すように、溝α匂内を含む基板
αηの表面に、膜厚５にλの５ｉ０２膜からなる第１絶
縁＠Ｑ５．上下に接着層として膜厚０．５にλのＴｉｔ
ｌＥを備えた膜厚４０にλのＣｕ膜からなる導体層αＱ
および膜厚５にλの５ｉｎ２膜からなる第２絶縁膜αη
をＩＩ＠次積層積層形成。

さらに、同図（ｅ）に示すように、溝α４内およびその
近傍（５２０〜２０μｍ）を除く基板（ロ）上の第２絶
縁膜αηおよび導体層αｅを既成のエツチング技術によ
り粗パターン化する。このとき、基板αυ上に第１絶縁
膜（ト）が形成されるため、基板ａυがエツチングによ
り破損されることはなく、基板αυ表面に変質層や歪層
が発生することはない。。

その後、溝α尋内以外の導体層αｅをバフ研磨により除
去する。すなわち、第３図に示すように、ステンレス板
（至）の平坦な下面に基板αυを取り付け、ステンレス
板（至）上にウレタン等のクッション材司をはり付けて
構成された研磨盤（社）上に、粒径５〜７１ｔｍのダイ
ヤを用いた研磨砥粒（支）を潤滑油とともに噴霧種口で
供給するとともに、ステンレス板（至）および研磨盤ｃ
！Ｄをともに回転し、基板αυを研磨盤ＱＩｌ上に１−
１．５ｋｔｉ／ｃｄの圧力で押し付けながら研磨を行な
う。

このバフ研磨は、第４図に示すような基板Ｑｌ）のそり
に対してもその表面を均一に研磨できる効果がある。す
なわち、通常、基板αυは溝α→の形成や第１絶縁層（
至）１部分的な導体層Ｃ（１９および第２絶縁層αηの
存在によりそシが発生し、このような基板αυを平坦な
定盤上で通常の研磨を行なうと、第４図に１点鎖線で示
すような研磨面となシ、中央部と周辺部とで研磨量が異
なったシ、極端な場合には全く研磨されていない部分が
生じたシするが、前述のバフ研磨を採用すると、基板（
１１）のそりによる凸部がクッション材翰に沈み込み、
基板συの表面全体がクッション材翰に当ることになる
ため、全面にわたって均等な研磨が可能になる。なお、
通常の研磨において、基板ｑηのステンレス板α８）へ
のはシ付けの際に圧力を加えておけば、基板ａυのそシ
がある程度緩和されるが、基板圓が大きくなると、均等
な圧力を加えることが困難となり、そシの緩和も不完全
となるため、バフ研磨量の効果は得られない。

そして、前述のバフ研磨を２〜３分間行なえば、第１図
（「）に示すように、溝α→以外の導体＠０６１は完全
に除去される。

ここで、通常、５１０２はその硬度が金属に比して大き
いため、前述の研磨条件においては、基板（１１）上の
５ｉ０２膜の第１絶縁層αＱが完全に研磨除去されるこ
とはなく、このため、研磨による基板αυの破損は皆無
となり、基板αＤ表面に凹凸や歪層が発生することはな
い。

また、導体層ａＱ上の第２絶縁層α力は溝α４内の導体
層ａＱ上にも存在するため、該第２絶縁層（１７）が前
記研磨時における溝α→内の導体層Ｑ１の保護膜となり
、当該導体層αＱが研磨により除去されるのを防止して
いる。

なお、第１図（ｆ）に示すように、研磨後に溝αΦ内の
導体層αＱの周辺に深さ約■μｍのくほみが発生するが
、これは、導体層αＱの蒸着の際に、溝側壁についた導
体層、すなわちステップカバーリッジの部分が表面に露
出しこれが研磨されるためである。

つぎに、同図＠）に示すように、基板αηの研磨面上に
模写２０ｋＡの５ｉ０２膜からなる第３絶縁層＠を形成
し、さらにこの上に、初期状態において適当な粘性を有
するフォトレジスト膜等の塗布型絶縁膜−を形成する。

この塗布型絶縁膜Ｇは、前記導体層αＱの周辺に対応す
る第３絶縁層Ｑ４１のくぼみを埋め平坦な面を得るため
のものであり、たとえば、東京応化工業■製フォトレジ
スト０ＦＰＲ−８００（粘性３０Ｃｐ）を１１００Ｏｒ
ｐの回転で塗布すると、良好な平面が得られることを確
認している。

さらに、前述の平坦な面を有する基板ａυをＡｒイオン
ビームまたはＯＦ４プラズマ中にさらし、表面をエツチ
ングし、同図（ｈ）に示すように、塗布型絶縁膜内をす
べて除去し、第３絶縁層□□□の平坦な表面を得る。

ここで、塗布型絶縁膜り、第３絶縁層Ｃ２４１の材質お
よびエツチング条件は、この２層のエツチング速度が同
程度となるよう選定する必要があるが、このような条件
を満たし、かつ耐熱性、絶縁性を求めることは困難であ
るため、前述のエツチング量は少なくとも塗布型絶縁膜
−がすべて除去されるものであればよい。

なお、前記のように、第３絶縁層Ｃ！小としてＳｉＯ２
スパッタ膜を、塗布型絶縁膜内としてフォトレジスト膜
を使用した場合、Ａｒイオンを６００　ｅＶに加速し０
．６ｍＡ／ｄの密度にて角度５０°で入射すれば、この
２層のエツチング速度はほぼ等しく約５００λｉとなる
。

ところで、前述のように平坦化された第３絶縁層（２４
１の表面においても、塗布型絶縁膜（至）と第３絶縁層
２４１とのエツチング速度のわずかな相異や塗布型絶縁
膜□□□の表面平坦性不完全に伴ない、わずかな凹凸が
残余し、先のエツチング条件下でも導体１１Ｑｆ１９の
周辺部の対応位置に約０．２１ｔｒｎの凹凸が生じたが
、この値はその後に形成される第２導体層等の膜厚に比
して十分小さく、全く支障のないものである。

なお、第３絶縁層（至）の平坦性を完全なものＫするた
めには、この表面に塗布型絶縁膜、たとえば東京応化工
業■製　ＯＣＤ　　ＴＹＰＥ　６を３００Ｏｒｐｍで回
転塗布すれば、最終的な凹凸が０．０５μｍ以下となり
、より良好な平坦表面が得られる。

そして、前述のようにして得られた基板０υの第３絶縁
層ｆ２４１上に、従来と同様に、＠２２導層■。

第４絶縁層□□□、ギヤツブ形成層啜および上部硲性層
四を順次形成すれば、第２図に示すような薄嘆磁気ヘッ
ドが完成する。なお、第２図中、田は前記第１．第２．
第３絶縁膜Ｑ５　、αη、　（２４１を示す。

ところで、前記実施例では、バフ研磨による溝α◆以外
の導体層αＱの除去に先がけて、第１図（ｅ）に示すよ
うな第２絶縁層αηおよび導体層αＱの粗パターン化を
行なったが、これは、バフ研磨時に溝α４）内の導体層
αゆに研磨砥粒がいきわたり研磨されてしまう不都合を
回避するためのものである。すなわち、粗パターン化に
より研磨による導体層αＱの除去部分を極めて幅の狭い
凸部とすることにより、この部分が研磨により他の平坦
部に比し優先的に除去されるため、研磨に要する時間が
極めて短かくなり、必然的に溝αφ内に与えられる損傷
も少なくなるわけであシ、前記した第２絶縁＠Ｑ７）の
存在とあいまって溝α→内における導体層〇〇の研磨が
防止されることになる。

なお、前述のように留意しても、研磨表面に第１図（ｆ
）に見られるような凹凸が存在し、このため、第３絶縁
層＠の形成後塗布型絶縁膜３ｊを使用する必要がある。

この凹凸は１１ｔｍ以上と大きいため、粘性の大きい塗
布型絶縁膜内を用いる必要があシ、有機物質の混入が必
要であるが、この有機物質は耐熱性において問題を生じ
、第２図の磁気ヘッドの形成後に行なわれる磁性＠熱処
理あるいは磁気ヘッド表面の保護板熱溶着時に亀裂、し
み出し。

膜はがれ等の不良が発生する結果となる。

しかし、前記実施例では、塗布型絶縁膜■の形成後、表
面エツチングにより塗布型絶縁膜内を除去して第３絶縁
層例の平坦化を可能にしているため、耐熱性の問題が解
消される。

なお、第１図（ｈ）で得られた第３絶縁ＭＩ２４Ｊの平
坦面をさらに平坦化するために塗布型絶縁膜を形成する
場合には、平坦化すべき表面の凹凸が約０．２岬と小さ
いた′め、粘性の小さい耐熱性の良好な塗布型絶縁膜を
選定することができ、何ら問題はない。

つぎに、この発明の他の実施例を示した第５図について
説明する。

同図に示すものは、Ｎｉ−Ｚｎフェライト等の軟磁性材
からなる基板αυの少なくとも導体層の埋め込み部に機
械加工による溝引）を形成し、該溝１３１）内にガラス
（３２１を充填して平面研磨したのち、前述と同様に、
充填されたガラス１３２１に導体層埋め込み用溝α→の
形成、該溝α弔を含む基板ｑ１）およびガラスミ３２表
面に上下に第１．第２絶縁層を有する導体層αＱの形成
、溝α荀以外の導体層αＱのバフ研磨による除去７・・
・等を行なって薄Ｉ［ｓ気ヘッドを完成させたものであ
る。なお、図中、（３３１は第１．第２．第３絶縁層を
示す。

この場合、導体層αＱの埋め込み用の溝α荀がガラス（
３力に設けられるため、基板αηに直接設けた場合とは
異なシ溝αくの底面に凹凸を生じず、また、溝ａ→作成
時のイオンビームエツチングによるエツチング速度が基
板αηの場合に比して大きく、しかも、Ｃｒをマスクと
してＣＦ４プラズマによるエツチングを行なうことがで
きるため、溝ａ４の深さを１０μｍ程度とすることがで
き、導体層αＱをさらに厚膜化することが可能である。

つぎに、さらに他の実施例を示した第６図について説明
する。

同図に示すものは、基板ａυに形成された溝ａ弔に導体
層αＱを埋め込むととも【、その上に導体層のを２層形
成した場合の断面写真を図式化したものであシ、埋め込
まれた導体層αＱの表面に凹凸が存在するにもかかわら
ず、その上に形成された導体層］には前記凹凸の影響が
全く現われていないことが観察される。なお、図中、□
□□は絶縁層である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法に
よると、基板（ｌυの溝α→内に導体層αＱを形成する
際、溝α→内を含む基板Ｑｌ）表面に上下に第１゜第２
絶縁層０５．αηを有する導体層０Ｑを形成したため、
溝Ｑ４）内以外の導体層αＱの研磨による除去時に、基
板αυ表面が破損することはなく、また必要な溝Ｑ４）
内の導体層Ｑｉ１９を研磨してしまうことはなく、しか
も、この導体層００の除去をバフ研磨により行なうため
、基板ａυのそり等に無関係に均等な研磨が実現でき、
導体層ＯＱを埋め込んだ基板（１υ表面の平坦化ならび
にその後に基板αυ上に形成される各４嘩に支障のない
平坦面を得ることができるものである。

また、前記実施例では、溝α滲以外の導体層０Ｑの除去
に先立って導体層αＱを粗パターン化したため、研磨に
要する時間を短かくし、研磨により溝０４内に与えられ
る損傷を極めて少なくできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明の薄ｍｓ気ヘッドの製造
方法の実施例を示し、第１図ないし第４図はＩ実施例を
示し、第１図（ａ）〜（ｈ）はそれぞれ製造過程を示す
断面図、第２図は薄ＷＬ感気ヘッドの完成時の断面図、
第３図はバフ研磨装置の概略構成図、第４図は第３図の
要部の拡大断面図、第５図および第６図はそれぞれ他の
実施例の薄膜磁気ヘッドの完成時の断面図、第７図は従
来の薄膜磁気ヘッドの平面図、第８図は第７図のＡ−Ａ
線断面図、第９図および第１０図はそれぞれ従来の薄膜
磁気ヘッドの断面図である。 αυ・・・基板、０４）・・・溝、αＧ・・・第１絶縁
層、ＯＧ・・・導体蕾、αη・・・第２絶縁層、例・・
・第３絶縁層、（２６１・・・導体層、啜・・・上部Ｓ
性層、（３０１、＋３３１　、　＋３４１・・・絶縁層
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）軟磁性材からなる基板に溝を形成する工程と、前
   記溝内に導体層を形成する工程と、前記導体層を絶縁層
   により被覆する工程と、前記絶縁層上に磁性体層等を積
   層する工程とからなる薄膜磁気ヘッドの製造方法におい
   て、前記導体層を形成する工程に、前記溝内および前記
   基板上に第１絶縁層、導体層および第２絶縁層を順次積
   層形成する工程と、前記溝内以外の前記導体層をバフ研
   磨により除去する工程とを含むことを特徴とする薄膜磁
   気ヘッドの製造方法。