JP2927032B2 - 薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

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
を簡易な工程で製造する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】近年、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。例えば、磁気ディスク装置の面記録密
度向上のための狭トラック化が検討されている。この
際、コイルの巻数を増加する必要があるが、磁気抵抗が
増加しヘッド効率の劣化やインダクタンスの異常な増加
によるヘッド特性の劣化を惹起させている。そこで、薄
膜磁気ヘッドの磁路長の増大を行わずに、コイル巻数を
増加させることが大きな課題となっている。

【０００３】以下に、従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法
について説明する。図３は従来の薄膜磁気ヘッドの斜視
図であり、図４（ａ）はトランスジューサ素子の拡大側
面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ′線の要
部断面図である。

【０００４】１１は上部絶縁層、１２は上部磁性層、１
３は上部磁性層と下部磁性層が接合するバックギャップ
部、１７は端子層、１８はスライダ、１９は浮上レール
である。

【０００５】以上のように構成された従来の薄膜磁気ヘ
ッドについて、以下その製造方法について説明する。

【０００６】図５は従来の薄膜磁気ヘッドの製造工程を
示す工程図であり、図６は従来のコントラスト増強層
（以下、ＣＥＬと略す）を形成した薄膜磁気ヘッドの要
部断面図であり、図７（ａ）は従来のパターンでの露光
時の状態図であり、図７（ｂ）は従来のＣＥＬを有する
パターンでの露光時の状態図である。図５において、
（ａ）工程でパーマロイ等の磁性膜により下部磁性層４
を形成した後、磁気ギャップ層５を形成し、その上に下
部磁性層４とコイル層９の絶縁をとり、かつ下部磁性層
４によって発生した段差を緩和しコイル層９を形成しや
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
る絶縁層８を形成する。絶縁層８は粘性をもっているも
のの、下部磁性層４がかなり厚い（通常４〜５μｍ）た
めその段差を完全に解消することはできない。

【０００７】次に、（ｂ）工程にて電気メッキによりコ
イル層を形成するための下地電極膜６をスパッタ法等に
より銅を０．１〜０．２μｍ付着させ、その上にコイル
パターンを形成するためのフォトレジストを塗布乾燥す
る。（ｃ）工程にてフォトマスク１４を介して紫外線を
フォトレジスト層１３に照射し、フォトレジスト層１３
に感光領域１５を形成する。

【０００８】次に、（ｄ）工程にてフォトレジスト層１
３の感光領域１５を現像により溶解除去して下地電極膜
６をパターン形状に露出させ、その部分に電気メッキに
よりコイル層９を形成する。

【０００９】次に、（ｅ）工程にてフォトレジスト層１
３を除去した後、コイル層９を短絡させている不要の下
地電極膜６をイオンビームエッチングにより除去しコイ
ル層９の形成が終わる。上記のような従来技術を用いて
コイル層を形成すると、起伏をもった絶縁層８上にコイ
ル層９を形成しなければならないため、コイルパターン
を作成するためのフォトレジスト層１３の膜厚を図５
（ｂ）で示すように絶縁層８の平坦部ではＴ1 、傾斜部
近傍ではＴ2 とすると、Ｔ1 ＞Ｔ2 となり膜厚が不均一
でパターン内での最適露光条件が異なるとともに、最適
露光のための基板上の焦点位置も異なってくる。そのた
めパターン幅に広狭部ができパターン幅の変動が発生
し、図５（ｅ）工程で示すようにコイル間隔の上部の寸
法Ｓ1 と下部の寸法Ｓ2 が大きく異なる（Ｓ1 ＜Ｓ2 ）
状態となり、Ｓ1 とＳ2 の寸法差以下にはコイル間隔を
狭くできないこととなる。

【００１０】この現象は図７（ａ）に示すように、パタ
ーン形成をする場合、フォトマスク１４を介してフォト
レジスト層１３に到達する紫外線は光の回折現象により
初期の幅Ａより広い幅ａ1 となることに起因する。この
際、紫外線の強度はパターンの中央部の一定の範囲が最
も強く、周囲にいくにつれて弱くなるという分布を示
す。そのためパターンの外周部の紫外線はフォトレジス
ト層１３の下方にいくにつれて強度が弱くなるという状
態が顕著となる。

【００１１】その結果露光されたフォトレジスト層１３
の上部の寸法ａ1 と下部の寸法ａ2が異なることとな
る。図５（ｅ）ではこの状態がより助長された形とな
る。磁性層の長さ（磁路長）の増大なしに単にコイル巻
数を増加させるだけであればコイルの層数を多くすれば
よいが、これでは製造工程が複雑で形成が難しく製造原
価が上昇し量産性に適さない。

【００１２】またコイル寸法を従来のままでコイル巻数
を増加させると、薄膜磁気ヘッドの磁路長を長くする必
要があり、磁気抵抗の増加によるヘッド効率の低下や異
常なインダクタンスの増加を招き、薄膜磁気ヘッドとし
ての機能を損なう結果となる。

【００１３】次に従来のＣＥＬを形成した薄膜磁気ヘッ
ドについて説明する。図６に示すように、下部磁性層４
及び絶縁層８によって形成された段差上に下地電極膜６
を介してコイルパターン形成用のフォトレジストを塗布
するため、フォトレジスト層１３は起伏し、その上に塗
布するＣＥＬ１６もまたフォトレジスト層１３の起伏の
影響を受けて膜厚のむらができる。

【００１４】その結果ＣＥＬ１６も絶縁層８の平坦部上
の膜厚ｔ1 より傾斜部近傍の膜厚ｔ2 のほうが薄くな
る。

【００１５】ＣＥＬ１６の塗布むらができるとＣＥＬの
機能を充分生かしきれないだけでなく、逆にパターン形
成の不安定要因を増加することとなる。ここでＣＥＬの
機能とは図７（ｂ）に示すように、フォトマスク１４を
通過した幅Ａの紫外線がフォトレジスト層１３上に塗布
したＣＥＬに投影される時、図７（ａ）と同様に光の回
折現象によりある広がりを持った幅ａ1 となるが、ＣＥ
Ｌ１６はフォトレジスト層１３に比べて感度が低いため
紫外線のエネルギーがある一定以上にならないと、紫外
線はＣＥＬ１６を通してフォトレジスト層１３に到達す
ることができない。

【００１６】その結果強度の弱い紫外線はＣＥＬ１６で
カットされ、最終的にフォトレジスト層１３に到達する
紫外線の幅ｂ２はフォトマスクの幅Ａとほぼ同じ寸法に
形成する作用を有する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、コイルパターンを形成する場合に、下部磁
性層及び絶縁層がつくる段差によってコイルパターンを
理想的に精度良く形成することができず、またＣＥＬも
段差の影響により充分その機能を発揮することができな
い。そのため薄膜磁気ヘッドの性能を損なわずにコイル
巻数を増加することが困難で高性能の薄膜磁気ヘッドを
製造することができないという問題点があった。

【００１８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、フォトレジストやＣＥＬの塗布むらのない平滑面上
でパターンを形成する簡単な方法で、狭いコイルピッチ
で厚いコイル膜厚を持ったコイル層を形成し、コイル巻
数を著しく増加させることのできる低原価で量産性に適
した高性能な薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供すること
を目的とする。

【００１９】

【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の製造方法は、下部磁性層上
に形成したギャップ層上の磁気ギャップを形成する部分
を含みかつコイル層の直下に位置しない領域に、下部磁
性層及びギャップ層と化学エッチングにおいて選択性の
ある材料からなる保護層を下部磁性層の膜厚と同等かそ
れより厚い膜厚でパターン形成した後、絶縁材料を下部
磁性層の膜厚と同等かそれより厚く基板全体に付着さ
せ、次いで基板全体を機械研磨等によりコイル層形成面
を平坦化した後、下地電極膜、フォトレジスト層、ＣＥ
Ｌの順に積層して露光、現像することによりコイルパタ
ーンを形成する構成を有している。

【００２０】

【作用】この構成によって、コイルパターン形成用のフ
ォトレジスト層の膜厚を均一にすることができ、その上
に塗布するＣＥＬの膜厚も均一にすることができる。そ
の結果、ＣＥＬの性能を最大限に生かすことができるた
め、フォトマスク寸法に忠実な像をフォトレジストに転
写することができ、パターン寸法の変動がない高精度な
コイルパターンを得ることができるとともに、薄膜磁気
ヘッドの性能を損なうことなくコイルの巻数を増加させ
ることもできる。

【００２１】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００２２】図１は本発明の一実施例の薄膜磁気ヘッド
の製造方法を示すフロー図であり、図２はその工程図で
ある。

【００２３】図２において、（ａ）工程において基板上
に下部磁性層４として電気メッキ法あるいはスパッタ法
によりパーマロイ等の磁性膜を形成後、アルミナ等の絶
縁材料によりギャップ層５を形成し、さらに磁気ギャッ
プ部を含みかつコイル層９の直下に位置しない領域に、
下部磁性層４及びギャップ層５と化学エッチングにおい
て選択性のある材料からなる保護層１０を下部磁性層の
膜厚Ｐより厚くパターン形状に形成する（図１(1) ）。
保護層１０の材料としては銅、金、チタン等化学エッチ
ングで除去可能でかつそのエッチング液は下部磁性層４
及びギャップ層５をエッチングしないものや、フォトレ
ジスト等の有機物でもよい。

【００２４】次に基板全体に下部磁性層４の最も広い領
域の膜厚Ｐより厚くアルミナ等の絶縁層７をスパッタ法
により付着した（図１(2) ）後、基板全体を機械研磨に
より平坦化加工しコイル層形成面を形成する（図１(3)
）。次に（ｂ）工程にて下地電極膜６をスパッタ法あ
るいは蒸着法により０．１〜０．２μｍの厚みで形成す
る。コイル層に銅を用いる場合は、通常この下地電極膜
６には同じ材料である銅を用いるが、基板に対する密着
力を強化するため銅と基板の間にチタンやクロム等を数
百Å程度の膜を形成し２層膜としてもよい。

【００２５】次に下地電極膜６の上にコイルパターンを
形成するためのフォトレジスト層１３をコイル膜厚の予
定厚みより厚くスピンコーター等により塗布し、ホット
プレートあるいは乾燥器により乾燥する（図１(4) ）。
例えば、コイル膜厚を６μｍにしたい場合はフォトレジ
スト層１３の厚みを７μｍ〜８μｍに形成するとよい。
フォトレジスト層１３としては膜厚が厚くなってもパタ
ーン精度が比較的よいポジ型フォトレジストを用いるの
が望ましい。次に（ｃ）工程にてフォトレジスト層１３
の上にＣＥＬ１６をスピンコーターにより塗布後乾燥す
る（図１(5) ）。この際、ＣＥＬとフォトレジストが親
和性を有する場合は、フォトレジストとＣＥＬの間にバ
リヤー的な中間層を形成してもよい。

【００２６】次いでフォトマスク１４を介して紫外線を
照射し、ＣＥＬ１６及びフォトレジスト層１３を同時に
露光する。この際、図７（ｂ）で示したＣＥＬの効果に
より、フォトマスクを通過して回折現象によりにじんだ
紫外線や基板上に投影された時に焦点がずれることによ
りぼやけた紫外線はＣＥＬ１６でカットされ、フォトレ
ジスト１３にフォトマスク寸法に忠実な寸法をもった露
光領域１５が形成される。次に（ｄ）工程にてＣＥＬ１
６を純水や溶剤で除去した後、フォトレジスト層１３の
露光領域１５をアルカリ系の現像液により溶解、除去し
コイルを形成する形状に下地電極膜６を露出させ、その
部分に電気メッキにより選択的にコイル層９を付着する
（図１(6) ）。コイル材料としては固有抵抗が最も低い
という観点から銅が好ましく、硫酸銅系のメッキ液を用
いて作成される。

【００２７】次に（ｅ）工程にてフォトレジスト層１３
を除去した後、コイル層９を短絡させている不要の下地
電極膜６をイオンビームミリング等のドライエッチング
により除去しコイル層９の作成が行なわれる。

【００２８】以上のように本発明によれば、従来、コイ
ル幅Ｗは４μｍ、コイル間隔Ｓは２μｍ、コイル膜厚Ｈ
は４μｍ程度が技術的限界であったものが、各々Ｗは２
〜３μｍ、Ｓは１〜２．５μｍ、Ｈは６〜１０μｍと自
在性をもってコイルを作成することが可能となった。こ
れによりコイルピッチを従来より狭くして、コイル膜厚
を厚く形成できるため、異常な磁路長の増加やインダク
タンスおよび直流抵抗の増加等をさせることなしに、コ
イル巻数を増加させることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明の薄膜磁気ヘッドの
製造方法は、下部磁性層上のギャップ層を含むコイル層
形成面を平坦化し、平坦面上でフォトレジスト上に塗布
したコントラスト増強層を介してコイル層を形成するた
め、フォトレジストやコントラスト増強層の塗布むらが
ない理想的な平滑面上でパターンを形成することができ
るので、コントラスト増強層の性能を最大限引き出すこ
とができ、従来不可能であった狭いコイルピッチで厚い
コイル膜厚を持ったコイル層を形成することができる。
その結果、磁路長の異常な増加やインダクタンスや直流
抵抗の大幅な増加なしにコイル巻数を増加させることが
可能となった。また、コイル巻数を増加する必要がない
場合、従来はコイル層を２層構造としていたのが、本発
明では、薄膜磁気ヘッドのコイルピッチを狭くしコイル
膜厚を厚くすることにより、磁性層の大幅な寸法変更を
せずにコイル層を単層とすることも可能となり、簡単な
工程でかつ低原価で量産性に適した高性能な薄膜磁気ヘ
ッドを製造することができる優れた薄膜磁気ヘッドの製
造方法を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における薄膜磁気ヘッドの製
造方法のフロー図

【図２】本発明の一実施例における薄膜磁気ヘッドの製
造方法の工程図

【図３】従来の薄膜磁気ヘッドの斜視図

【図４】（ａ）はトランスデューサ素子部の拡大側面図 （ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ′線断面図

【図５】従来の薄膜磁気ヘッドの製造工程図

【図６】従来のコントラスト増強層を形成した薄膜磁気
ヘッドの要部断面図

【図７】（ａ）は従来のパターンでの露光時の状態図 （ｂ）は従来のＣＥＬを有するパターンでの露光時の状
態図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 絶縁層 ４ 下部磁性層 ５ ギャップ層 ６ 下地電極膜 ７ 絶縁層 ８ 絶縁層 ９ コイル層 １０ 保護層 １３ フォトレジスト層 １４ フォトマスク １５ フォトレジスト感光領域 １６ コントラスト増強層 １７ 端子層 １８ スライダー １９ 浮上レール

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に下部磁性層、ギャップ層、導体
   層、絶縁層、上部磁性層を順次積層してなる薄膜磁気ヘ
   ッドの製造方法であって、磁気ギャップ部を含みかつ導
   体層の直下に位置しない領域に下部磁性層及びギャップ
   層と化学エッチングにおいて選択性のある保護層を形成
   する工程と、基板全体に絶縁層を形成する工程と、基板
   全体を平坦化しコイル層形成面を形成する工程と、を有
   することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】前記平坦加工されたコイル層形成面に、下
   地電極膜、フォトレジスト層、コントラスト増強層を順
   次積層した後、露光、現像する工程を有することを特徴
   とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。