JP3320348B2

JP3320348B2 - 薄膜磁気ヘッドの磁極の形成方法

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Publication number: JP3320348B2
Application number: JP30378597A
Authority: JP
Inventors: 聡史上島
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1996-10-18
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2002-09-03
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: JPH10269521A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気ヘッドの
磁極をフレームめっき法により形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録における高密度化が進め
られている。これに伴ない、磁極として軟磁性薄膜を用
いる薄膜磁気ヘッドや、磁気抵抗効果を利用して再生を
行う磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＭＲヘッド）の開発が
盛んに進められている。ＭＲヘッドは、磁性材料を用い
た読み取りセンサ部の抵抗変化により外部磁気信号を読
み出すものである。ＭＲヘッドでは再生出力が記録媒体
に対する相対速度に依存しないことから、線記録密度の
高い磁気記録においても高い出力が得られるという特長
がある。ＭＲヘッドは再生用ヘッドであるため、記録を
行うための誘導型ヘッド部をＭＲヘッド部と一体化した
ＭＲ誘導型複合ヘッドが一般に用いられている。この誘
導型ヘッド部は、薄膜磁気ヘッドと同様な構造とされ
る。

【０００３】薄膜磁気ヘッドは、絶縁性基板上に、下部
磁極、ギャップ層、絶縁膜に囲まれたコイル、上部磁
極、保護膜等を順次積層することにより製造される。こ
れらのうち磁極の形成には、通常、フレームめっき法と
いう手法が用いられる。フレームめっき法については、
例えば特公昭５６−３６７０６号公報に記載されてい
る。フレームめっき法は、薄膜磁気ヘッドの磁極などの
ように寸法許容誤差の小さい部材の形成に利用されるめ
っき法である。フレームめっき法では、まず、被めっき
物にめっきフレームを形成する。磁極を形成する場合、
めっきフレームは、磁極形状に対応するスペース（穴
部）を持つようにレジスト膜をパターニングして形成さ
れる。

【０００４】最近の磁気ヘッドでは、高密度化に伴う記
録トラック幅の減少に対応して、磁極先端部の幅が例え
ば２μm 以下と狭くなっており、要求される寸法精度も
極めて厳しいものとなっている。一方、上部磁極の厚さ
（磁極長）は例えば３μm以上とする必要がある。薄膜
磁気ヘッド製造の際に上部磁極用として形成しためっき
膜は、以降の工程におけるエッチング等の影響により厚
さが減少する。また、磁極先端部形成のためのめっきフ
レームは、後述するようにレジスト膜の膜厚トレース性
の悪さから、必要とされるめっき膜の厚さより厚くする
必要がある。これらの理由により、厚さ３μm 以上の上
部磁極を形成するためには、めっき膜は少なくとも４μ
m の厚さが必要である。このため、めっきフレームの高
さも４μm 以上とする必要がある。したがって、このよ
うな狭トラック用磁極形成の際には、レジスト膜に深さ
／幅が２以上である狭く相対的に深いスペースを精度よ
く形成する必要がある。

【０００５】めっきフレームの材料には、従来、一般的
なポジ型レジストが用いられてきた。この場合の一般的
なポジ型レジストとは、アルカリ可溶性フェノール樹脂
と感光剤（例えばナフトキノンジアジド）との混合物で
ある。薄膜磁気ヘッドの磁極形成に用いる場合、めっき
フレーム用ポジ型レジストに主として要求される性能と
しては、解像度が高いこと、段差上に塗布したとき、段差の上側と下側とで膜厚の
違いが小さいこと（膜厚トレース性がよいこと）、耐めっき性（耐薬品性、耐圧縮性、耐熱性）が良好で
あること、などである。従来のポジ型レジストでは、上記、の
各性能が不十分であるため、次に説明するように、寸法
精度の高いことが要求される狭トラック用磁極の形成に
は不向きであった。

【０００６】狭トラック用磁極形成の際には、上述した
ように狭く相対的に深いスペースを有するめっきフレー
ムを形成する必要がある。しかし、従来のポジ型レジス
トを用いて、レジスト膜に狭く相対的に深いスペースを
形成した場合、解像度不足のために図５のようにスペー
ス底部付近に裾引きが生じてしまう。このようなスペー
ス断面形状の乱れのために、スペースの幅が深さ方向で
不均一となってしまう。

【０００７】膜厚トレース性が良好でないと、以下のよ
うな問題が生じる。図２（ａ）に示されるように、薄膜
磁気ヘッドの上部磁極は、コイル２４を内蔵する絶縁膜
２３上に、導電性のシード膜３を介して形成される。コ
イル２４付近は、ギャップ（絶縁膜２２の図中左側部
分）付近に対して１０μm 程度盛り上がっており、両者
間には段差が存在する。このため、上部磁極形成用のめ
っきフレームは、段差を跨いで形成されることになる。
めっきフレームとなるレジスト膜４１は、通常、スピン
コートにより形成されるが、レジストの膜厚トレース性
が悪いと、段差を忠実にトレースできず、図２（ｂ）に
示されるように段差の下側のギャップ部付近ではレジス
ト膜４１が厚くなりすぎてしまう。レジスト膜が厚くな
りすぎると、パターニングの際に寸法精度の良好なスペ
ースを形成することが困難となる。段差の下側のめっき
フレームは、磁極先端部を形成するためのものなので、
この部分のスペースの寸法精度が悪いと、狭トラック用
磁極の形成の際に問題が生じる。これを避けるために、
レジスト膜の厚さが段差の下側において最適となるよう
に形成条件を設定すると、図２（ｃ）に示されるよう
に、段差の上側ではレジスト膜４１が薄くなりすぎる。
このため、段差の上に形成される磁極のヨーク部が、め
っきフレームを乗り越えてしまう現象（オーバーハング
現象）が生じてしまう。この場合、オーバーハング量の
制御は実質的に不可能であるため、磁極のヨーク部の体
積が安定しない。このため、特性の揃った磁気ヘッドの
生産が困難となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、薄膜
磁気ヘッドの磁極をフレームめっき法により形成する際
に、幅が狭く相対的に深くかつ寸法精度の良好なスペー
スを有するめっきフレームを形成可能とすることであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）の構成により達成される。（１）薄膜磁気ヘッドの磁極をフレームめっき法によ
り形成する方法であって、幅２μm 以下０．８μm 以上
かつ深さ４μm 以上１０μm 以下の断面をもつスペース
を有するめっきフレームの形成に、下記式（１）で表さ
れる１または２以上の繰り返し単位を有しポリスチレン
換算重量平均分子量が２０００〜６０００であるノボラ
ック樹脂の水酸基の水素原子を、水素１原子当たり０．
１２〜０．２２モルの１，２−ナフトキノンジアジドス
ルホニル基で置換して得たノボラック樹脂を、アルカリ
可溶性樹脂および感光剤として含有するレジスト組成物
を用いる薄膜磁気ヘッドの磁極の形成方法。

【００１０】

【化２】

【００１１】［式（１）中、ｎは１〜４の整数、ｍは０
〜３の整数である。］

【００１２】

【作用および効果】本発明では、薄膜磁気ヘッドの狭ト
ラック用磁極を形成するためのフレームめき法におい
て、上記した特定のレジスト組成物を用いる。

【００１３】このレジスト組成物は、ポジ型レジストと
しての作用および感光剤としての作用を有する置換ノボ
ラック樹脂を含有する一成分系のものであるため、均一
なレジスト膜を形成できる。

【００１４】この置換ノボラック樹脂では、被置換ノボ
ラック樹脂のポリスチレン換算重量平均分子量と、１，
２−ナフトキノンジアジドスルホニル基の置換率とを、
上記所定の範囲に設定してある。このため、狭く相対的
に深いスペースを形成する場合にスペース底部付近の裾
引きや括れが生じず、かつ、レジスト膜を形成する際の
膜厚トレース性が良好となるため、寸法精度の良好なス
ペースを形成することができる。また、このレジスト組
成物は、感度も良好である。

【００１５】なお、特開平６−２４２６０２号公報に
は、ポリスチレン換算重量平均分子量が１０００〜１０
０００のノボラック樹脂の水酸基の水素原子を、水素１
原子当たり０．０３〜０．２７モルの１，２−ナフトキ
ノンジアジドスルホニル基で置換したノボラック樹脂を
含有するレジスト組成物が記載されている。本発明で用
いるノボラック樹脂は、重量平均分子量および置換率が
同公報記載の発明で限定された範囲内にある。しかし、
同公報には一成分系レジスト組成物自体がもつ効果が記
載されているだけであり、このレジスト組成物の具体的
適用分野についての記載はなく、具体的な用途における
格別な効果についての記載も一切ない。本発明で用いる
レジスト組成物は、同公報に記載されたレジスト組成物
について特定範囲の重量平均分子量と特定範囲の置換率
とを選択することにより、薄膜磁気ヘッドの磁極形成に
用いるめっきフレーム製造に最適化したものである。本
発明における前記重量平均分子量と前記置換率とは、幅
２μm 以下かつ深さ４μm 以上の断面をもつスペースを
有するめっきフレームを形成するために選択されたもの
であり、重量平均分子量および置換率を前記特定の範囲
内とすることによって初めて、前記スペースの断面形状
を括れや裾引きのない状態とすることができるのであ
る。

【００１６】上記特開平６−２４２６０２号公報には、
本発明において限定する範囲内に重量平均分子量および
置換率がある実施例が記載されている。重量平均分子量
Ｍｗが本発明範囲内にあるのは表１の原料ノボラックＢ
〜Ｇであり、そのうち置換率が本発明範囲内にあるのは
表２の生成物Ｂ’〜Ｆ’（表３の固形分Ｂ’〜Ｆ’）で
ある。しかし、表３に示されるように、固形分Ｂ’〜
Ｆ’を含有する組成物溶液を用いて形成されたレジスト
膜の厚さは０．８〜３μmである。したがって、このレ
ジスト膜に形成されたスペースの深さは０．８〜３μm
となり、本発明範囲を下回る。また、同公報の実施例に
は、「５μm Ｌ／Ｓで、最適焦点位置においてライン＆
スペースのボトム位置での１：１の寸法比となるところ
をＥ_OPと定めた」という記載がある。この記載における
Ｌ／Ｓとは、ライン／スペースのことである。したがっ
て、同公報実施例においてレジスト膜に形成されたスペ
ースの幅は５μm であり、本発明範囲を上回る。幅５μ
m で深さ３μm 以下のスペースは、幅に対する深さの比
率が０．６以下と相対的に浅い形状となる。これに対し
本発明におけるスペースは、幅２μm 以下かつ深さ４μ
m 以上であり、幅に対する深さの比率は２以上であっ
て、相対的に深い形状である。このように相対的に深い
形状のスペースを形成する場合、その断面に括れや裾引
きが発生しやすいが、上述したように、本発明で用いる
レジスト組成物は、このような相対的に深い形状のスペ
ース形成の際に、括れや裾引きの発生を防ぐ。

【００１７】

【発明の実施の形態】レジスト組成物本発明で用いるレジスト組成物は、上記式（１）で表さ
れる１または２以上の繰り返し単位を有するノボラック
樹脂の水酸基の水素原子を、１，２−ナフトキノンジア
ジドスルホニル基で置換したノボラック樹脂を含有す
る。１，２−ナフトキノンジアジドスルホニル基が導入
されたノボラック樹脂は、アルカリ可溶性樹脂および感
光剤として作用する。

【００１８】上記式（１）中、ｎは１〜４の整数、ｍは
０〜３の整数である。式（１）で表される１または２以
上の繰り返し単位を有するノボラック樹脂のポリスチレ
ン換算重量平均分子量は、２０００〜６０００、好まし
くは４０００〜５０００とする。前記重量平均分子量が
小さすぎると、めっきフレームのスペース底部に括れが
入りやすくなり、逆に大きすぎると、解像度が不十分と
なってめっきフレームのスペース底部に裾引きが発生し
やすくなり、いずれの場合も寸法精度に優れたスペース
を形成することができない。なお、この場合のめっきフ
レームのスペースとは、幅が２μm 以下、特に１．５μ
m 以下であって、かつ深さが４μm 以上である特定の断
面をもつスペースのことである。また、スペースの深さ
は、通常、１０μm 以下、特に８μm 以下とする。磁極
形成にはこの範囲を超える深さは不要であり、また、ス
ペースが深すぎると、本発明による効果が不十分とな
り、特にスペース底面付近の裾引きが発生しやすくな
る。

【００１９】水素１原子当たりの１，２−ナフトキノン
ジアジドスルホニル基の置換率、すなわちエステル化率
は、０．１２〜０．２２モル、好ましくは０．１６〜
０．１８モルである。ノボラック樹脂と感光剤のナフト
キノンジアジドとの混合物である従来のポジ型レジスト
では、現像時のレジスト表面において未感光の感光剤が
アゾカップリングするといわれている。本発明で用いる
一体型ポジ型レジストでは、感光剤がノボラック樹脂の
一部となっているため、上記アゾカップリング反応の際
にノボラック樹脂同士も結合し、分子量が増大する。一
体型ポジ型レジストにおいて上記置換率を高くすると、
結合（架橋）点が多くなるため、アゾカップリング反応
に伴う分子量増大がより顕著になり、かつ結合が複雑と
なる。したがって、上記置換率を高くすると、耐熱性や
耐圧縮性などの耐めっき性が向上する。しかし、置換率
が高すぎると、パターニングの際に露光光のレジスト膜
による吸収が大きくなりすぎるため、感度が低くなる
他、前記特定の断面をもつスペースを裾引きや括れなし
に形成することができなくなる。一方、置換率が低すぎ
ると、耐めっき性が不十分となる。

【００２０】本発明では、ポリスチレン換算重量平均分
子量が比較的小さいノボラック樹脂を用いるにもかかわ
らず、低分子カット等の追加工程を設けなくても耐熱性
に優れたレジスト膜を形成できる。これは、ノボラック
樹脂を直接１，２−ナフトキノンジアジドスルホン酸で
部分エステル化する際に、ノボラック樹脂の低分子成分
が優先的にエステル化され、これが感光剤となるためと
考えられる。これにより、本発明で用いる一体型レジス
ト組成物では、低分子カットしたノボラック樹脂を感光
剤と混合した場合と同等以上の耐熱性が得られるものと
考えられる。

【００２１】本発明で用いるレジスト組成物では、ノボ
ラック樹脂と感光剤とが一体となっており、露光するま
では平均分子量が小さいため、高解像度が得られる。そ
して、現像時にアゾカップリング反応等により架橋反応
が生じて高分子量化するため、形成されためっきフレー
ムは非常に高い耐熱性を有している。このように、本発
明では露光時の高解像度と現像後の耐熱性とを同時に実
現できる。

【００２２】また、本発明で用いるレジスト組成物にお
いて、感光剤の母核はノボラック樹脂そのものなので、
露光光の波長を変更した場合でも感光剤を変える必要は
ない。このため、波長の異なる光源を有する各種露光機
に対応可能である。

【００２３】また、本発明で用いるレジスト組成物は、
レジスト膜の構造成分であるノボラック樹脂と感光剤と
が一体化された一成分系レジスト組成物なので、調製時
のノボラック樹脂と感光剤との配合比の振れによる性能
のばらつきがなく、品質安定化の点でも優れている。

【００２４】レジスト組成物の製造方法上記式（１）で表されるノボラック樹脂は、常法に従
い、フェノール類とアルデヒド類とを重縮合することに
よって得ることができる。

【００２５】ここで用いるフェノール類は、ｍ−クレゾ
ール、ｐ−クレゾールまたはその混合物が好適である
が、これらに限定されるものではなく、フェノール、各
種異性体キシレノール、各種異性体トリメチルフェノー
ルまたはこれらの混合物などを用いることもできる。

【００２６】これらフェノール類と重縮合させるアルデ
ヒド類としてはホルムアルデヒドが好適であるが、これ
に限定されることはなく、アセトアルデヒド、プロピル
アルデヒド、ブチルアルデヒド等の炭素数４以下のアル
デヒドやこれらの混合物を用いることもできる。これら
のアルデヒド類の使用量は、目的とするノボラック樹脂
の重量平均分子量に応じて適宜決定すればよいが、本発
明では、通常、フェノール類１モルに対しアルデヒド類
を０．３〜１．５モル使用することが好ましい。

【００２７】上記重縮合において用いる触媒は酸性触媒
であり、例えばシュウ酸、酢酸、ギ酸が好ましいが、塩
酸、硝酸、硫酸なども用いることができる。反応溶媒に
はメタノール、ジオキサンなどの親水性溶媒を用い、５
０〜１５０℃の温度で重縮合させることが好ましい。重
縮合終了後は、未反応原料や触媒を除去するため、１３
０〜２５０℃で減圧ストリップするか、水洗後、ＥＣＡ
（エチルセロソルブアセテート）等の溶媒で抽出した
後、１３０〜２５０℃で減圧ストリップし、原料となる
ノボラック樹脂を得ることが好ましい。

【００２８】このようにして合成されたノボラック樹脂
は、その水酸基の水素原子の一部が、１，２−ナフトキ
ノンジアジドスルホニル基で置換される。この基の導入
に用いる１，２−キノンジアジド化合物としては、例え
ば１，２−ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸エス
テル、１，２−ナフトキノンアジド−５−スルホン酸エ
ステルなどが挙げられる。１，２−キノンジアジド化合
物による部分エステル化は、常法にしたがって行えばよ
い。

【００２９】本発明で用いるレジスト組成物中には、さ
らに、染料、顔料、界面活性剤等の各種配合剤を添加す
ることができる。また、他の感光剤を必要に応じて配合
してもよい。界面活性剤としては、例えば商品名フロラ
ードＦＣ−４３０、ＦＣ−４３１（住友スリーエム社
製）などが挙げられるが、このような界面活性剤の配合
量は、１，２−ナフトキノンジアジドスルホニル基を導
入したノボラック樹脂１００重量部に対し２重量部以下
とすることが好ましい。

【００３０】本発明で用いるレジスト組成物は、１，２
−ナフトキノンジアジドスルホニル基を導入したノボラ
ック樹脂を溶剤に溶解し、必要に応じて上記各種配合剤
を添加することにより調製する。レジスト組成物中の上
記ノボラック樹脂の濃度は、１５〜６０重量％程度とす
ることが好ましい。調製の際に用いる溶剤は、ＥＣＡ
（エチルセロソルブアセテート）が最も一般的で好まし
いが、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレ
ングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブア
セテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、
ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレン
グリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリ
コールプロピルエーテルアセテート、エチルラクテー
ト、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、２−ジヒ
ドロキシプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メ
チルプロピオン酸エチル、ＥＬ−ＢＡ（エチルラクテー
ト−ｎ−ブチルアセテート）等も用いることができる。

【００３１】薄膜磁気ヘッドの構成本発明は、通常の誘導型薄膜磁気ヘッドやＭＲ誘導型複
合ヘッドの磁極形成に適用される。ＭＲ誘導型複合ヘッ
ドは、再生用のＭＲヘッド（磁気抵抗効果型ヘッド）部
と記録用の誘導型ヘッド部とを有する。以下、誘導型薄
膜磁気ヘッドの例として、ＭＲ誘導型複合ヘッドの構成
について説明する。

【００３２】ＭＲ誘導型複合ヘッドの一例を、図１に示
す。この複合ヘッドは、ＭＲヘッド部１０と誘導型ヘッ
ド部２０とが積層一体化された構造である。ＭＲヘッド
部１０は、基板１１上に絶縁膜１２、下部シールド膜１
３、絶縁膜１４、ＭＲ膜（磁気抵抗効果膜）１５、ＭＲ
リード膜（ＭＲ膜用電極膜）１６および絶縁膜１７が順
次積層された構成である。誘導型ヘッド部２０は、下部
磁極２１、磁極間のギャップとして働く絶縁膜２２、絶
縁膜２３、コイル２４、上部磁極２５および保護膜２６
が順次積層された構成である。

【００３３】基板１１には、通常、ＡｌＴｉＣ等のセラ
ミックス材料を用いる。

【００３４】絶縁膜１２は、厚さが１〜２０μm 程度、
構成材料がＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂ 等であることが好まし
く、形成にはスパッタ法などを用いることが好ましい。

【００３５】下部シールド膜１３は、厚さが０．１〜５
μm 程度、構成材料がＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦ
ｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、
ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等であることが好ましく、
形成にはスパッタ法やめっき法などを用いることが好ま
しい。

【００３６】絶縁膜１４は、厚さが１００〜２０００A
程度、構成材料がＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂ 等であることが
好ましく、形成にはスパッタ法などを用いることが好ま
しい。

【００３７】ＭＲ膜１５は、磁性膜１層で構成してもよ
いが、通常、磁性膜と非磁性膜とを積層した多層膜構造
とすることが好ましい。磁性膜の材料としては、例え
ば、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＲｈ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｃ
ｏ、Ｆｅ、ＮｉＯ、ＮｉＦｅＣｒ等が好ましい。また、
非磁性膜の材料としては、例えば、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｇ等
が好ましい。上記多層膜構造としては、例えば、ＮｉＦ
ｅＲｈ／Ｔａ／ＮｉＦｅの３層構造や、ＮｉＦｅ／Ｃｕ
／ＮｉＦｅ／ＦｅＭｎ、ＮｉＦｅ／Ｃｕ／Ｃｏ／ＦｅＭ
ｎ、Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ、Ｆｅ／Ｃｒ、Ｃｏ／
Ｃｕ、Ｃｏ／Ａｇといった複数層構造を１ユニットとし
て複数ユニットを繰り返し積層した構造とすることが好
ましい。さらに、このような多層膜構造とする場合、磁
性膜の膜厚は、５〜５００A 、特に１０〜２５０A とす
ることが好ましい。非磁性膜の膜厚は、５〜５００A 、
特に１０〜２５０A とすることが好ましい。上記ユニッ
トの繰り返し数は、１〜３０回、特に１〜２０回が好ま
しい。そして、ＭＲ膜全体の厚さは、５０〜１０００A
、特に１００〜６００A であることが好ましい。ＭＲ
膜の形成には、スパッタ法やめっき法などを用いること
が好ましい。

【００３８】ＭＲリード膜１６は、厚さが１００〜５０
００A 、特に５００〜３０００A 程度、構成材料がＷ、
Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｍｏ、ＣｏＰｔ等であること
が好ましく、形成にはスパッタ法やめっき法などを用い
ることが好ましい。

【００３９】絶縁膜１７は、厚さが５０〜５０００A 、
特に１００〜２０００A 、構成材料がＡｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ
Ｏ₂ 等であることが好ましく、形成にはスパッタ法など
を用いることが好ましい。

【００４０】ＭＲヘッド部を構成する各膜は、レジスト
パターンを用いた通常のリフトオフ法やミリングパタニ
ング法、あるいはこれらを併用する方法などによりパタ
ーニングすることができる。

【００４１】誘導型ヘッド部２０の下部磁極２１および
上部磁極２５は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ等
の軟磁性材料から構成される。下部磁極の厚さは、０．
５〜４μm 程度であり、上部磁極の厚さは、３〜５μm
程度である。図示例の構造では、下部磁極２１はＭＲ膜
に対する磁気シールド膜としても働くため、上部磁極２
５に比べ幅広とする。下部磁極の形成には、めっき法や
スパッタ法などを用いればよい。上部磁極の形成には、
本発明にしたがってフレームめっき法を用いる。なお、
各磁極は、媒体対向面（図中左側）側の先端部と、これ
に続く幅広のヨーク部とから構成され、先端部とヨーク
部とは、通常、一体のめっきフレームにより形成される
が、これらを別体のめっきフレームによりそれぞれ形成
してもよい。別体のめっきフレームを用いる場合、少な
くとも磁極先端部形成用のめっきフレームは本発明に基
づいて形成する。

【００４２】絶縁膜２２は厚さが０．０１〜０．５μm
程度、絶縁膜２３は厚さが３〜２０μm 程度、保護膜２
６は厚さが５〜５０μm 程度であることが好ましい。な
お、絶縁膜２３の厚さは、上部磁極２５が跨ぐ段差の高
さである。絶縁膜２２および保護膜２６の構成材料は、
Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂ 等であることが好ましく、これら
の形成にはスパッタ法などを用いることが好ましい。ま
た、絶縁膜２３は、フォトレジスト材料を熱硬化させて
形成することが好ましい。

【００４３】コイル２４は、Ｃｕ等の導電性材料から構
成される。コイルの厚さは、２〜５μm 程度であること
が好ましい。コイルの形成には、フレームめっき法を用
いることが好ましい。

【００４４】フレームめっき法による磁極の形成フレームめっき法により磁極を形成する方法について、
図１に示される上部磁極２５を形成する場合を例に挙げ
て説明する。

【００４５】図２（ａ）に示されるように、コイル２４
を包む絶縁膜２３までを形成した後、この上にシード膜
３を形成する。シード膜は、電気めっきのための導電性
下地として働く。シード膜は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、Ｃ
ｏＦｅＮｉ等で構成すればよく、好ましくは磁極構成材
料と同じもので構成する。シード膜は、スパッタ法や蒸
着法等により形成すればよい。シード膜の厚さは、０．
０１〜０．１μm 程度とする。

【００４６】次に、シード膜３の上に、上記したレジス
ト組成物を用いてレジスト膜４１を形成する。まず、ス
ピンコート法やスプレーコート法によりレジスト組成物
の塗膜を形成する。スプレーコートには、例えば特開平
３−２１５９３１号公報に記載されているような静電ス
プレー方法を利用することが好ましい。次いで、プリベ
ークを行って、乾燥させる。プリベークは、８０〜１２
０℃程度で３０〜３００秒間程度行えばよい。プリベー
ク後のレジスト膜４１の厚さは、ヘッドのギャップ付
近、すなわち絶縁膜２２と接するシード膜３上におい
て、４〜１０μm 、好ましくは４〜８μm である。

【００４７】本発明で用いるレジスト組成物は、前述し
たように膜厚トレース性が良好なので、絶縁膜２３上で
のレジスト膜４１の厚さを、ギャップ付近での厚さの３
０〜５０％程度とすることができる。このように、レジ
スト膜４１を絶縁膜２３上においても十分な厚さとでき
るので、前述した磁極ヨーク部のオーバーハング現象の
発生を防止できる。なお、従来のレジスト組成物、特
に、ノボラック樹脂と感光剤とが一体化されていない二
成分系のレジスト組成物は、膜厚トレース性が悪いの
で、図２（ｂ）や図２（ｃ）に示されるように、段差の
下側（絶縁膜２２上）と段差の上側（絶縁膜２３上）と
でレジスト膜４１の厚さに著しい違いが生じてしまう。
具体的には、従来のレジスト組成物を用いた場合、絶縁
膜２３上でのレジスト膜４１の厚さはギャップ付近での
厚さの５％程度以下にすぎないので、絶縁膜２３上にお
いてめっき膜がめっきフレームを乗り越えるオーバーハ
ング現象が必ず発生してしまう。

【００４８】次いで、レジスト膜をパターニングし、上
部磁極形状に対応するめっきフレームを形成する。パタ
ーニング工程では、通常のポジ型レジストからなるレジ
スト膜のパターニングと同様に、マスクパターンを介し
た露光、露光後ベーク、現像、リンスを行い、必要に応
じて乾燥のための現像後ベークを行えばよい。露光光に
は、紫外線、エキシマレーザー等のレーザー光、Ｘ線、
電子線などのいずれを用いてもよいが、ｉ線（波長３６
５nm）、ｇ線（波長４３６nm）、ｉ線カットの広帯域
光、広帯域光などを用いるのが一般的である。好ましい
露光量は、露光機の種類や露光光の波長分布などにより
異なるので、適宜決定すればよい。露光後ベークは、８
０〜１２０℃で３０〜３００秒間程度行うことが好まし
い。現像液には、アルカリ性水溶液、例えばリン酸塩
（ＮａｎＨ₃−ｎＰＯ₄）の１〜３％水溶液やＴＭＡＨ
（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）水溶液など
を用い、現像温度は室温（２０〜２５℃）程度とし、現
像時間は６０〜６００秒間程度とすることが好ましい。
リンス液には超純水を用いればよく、リンス温度は室温
（２０〜２５℃）程度とし、リンス時間は１０〜１８０
秒間程度とすることが好ましい。

【００４９】図３（ａ）に、レジスト膜のパターニング
により形成されためっきフレーム４２の端面図を示す。
めっきフレーム４２は、シード膜３上に形成されてい
る。この端面図は、図２（ａ）に示す絶縁膜２３による
段差の下側付近（磁極先端部形成領域）の端面を表し、
切断面は紙面に垂直である。

【００５０】めっきフレーム形成後、図３（ｂ）に示さ
れるように、電気めっきにより上部磁極構成材料からな
る磁性膜５１を形成する。次いで、溶剤等によりめっき
フレーム４２をいったん除去し、めっきフレームの下に
あったシード膜３をケミカルエッチング等により除去す
る。次いで、図３（ｃ）に示されるように、めっきフレ
ームが存在していた空間と磁性膜５１の上部磁極に相当
する部分の上とに、保護レジスト膜４３を形成する。次
いで、磁性膜５１のうち不必要な部分とその下にあるシ
ード膜３とをケミカルエッチング等により除去する。こ
のとき、保護レジスト膜４３に被覆された領域の磁性膜
が残ることになる。次いで、保護レジスト膜４３を溶剤
等により除去して、図３（ｄ）に示されるような所定形
状の上部磁極２５を得る。

【００５１】なお、図３（ｂ）の状態とした後、めっき
フレーム４２とその下にあるシード膜３とを除去せず
に、めっきフレーム上に直接保護レジスト膜を形成して
もよい。この場合、磁性膜５１のうち不必要な部分とそ
の下にあるシード膜３とを除去し、さらにめっきフレー
ムとその上の保護レジスト膜を除去した後、めっきフレ
ームの下にあったシード膜を除去することになる。

【００５２】

【実施例】以下に説明する手順で、表１に示すめっきフ
レームサンプルを作製した。

【００５３】まず、フェノール類としてｍ−クレゾール
とｐ−クレゾールとを用い、アルデヒド類してホルムア
ルデヒドを用い、これらの配合比率を変えて、表１に示
す重量平均分子量（Ｍｗ）を有するノボラック樹脂を得
た。

【００５４】次に、これらのノボラック樹脂の水酸基の
水素原子の一部を、１，２−ナフトキノンジアジドスル
ホニル基で置換し、置換ノボラック樹脂を得た。１，２
−ナフトキノンジアジドスルホニル基の導入には、１，
２−ナフトキノンジアジド−５−スルホン酸クロライド
を用いた。これらの置換ノボラック樹脂のエステル化率
を、表１に示す。

【００５５】これらの置換ノボラック樹脂をそれぞれＥ
ＣＡに溶解して、レジスト組成物を得た。

【００５６】これらのレジスト組成物を用いて、平面基
板上にめっきフレームを形成した。平面基板には、Ｓｉ
を用いた。まず、平面基板上に、スピンコート法により
各レジスト組成物の塗膜を形成した後、９０℃で９０秒
間プリベークを行い、厚さ５μm のレジスト膜とした。
次いで、マスクパターンを通してｉ線露光を行った。な
お、マスクパターンは、幅１μm の帯状の透過部と幅１
μm の帯状の不透過部とが交互に並んだものである。露
光後、１１０℃で９０秒間露光後ベークを行い、続いて
現像、リンスおよび現像後ベークを行った。現像液に
は、２．３８％ＴＭＡＨ水溶液を用いた。以上の工程に
より、基板表面に達する多数の溝状スペースが平行に並
んだめっきフレームサンプルを得た。

【００５７】各サンプルのスペース断面形状の評価と、
スペースの開口幅および底面幅の測定とを、走査型電子
顕微鏡により行った。

【００５８】また、各サンプルを１３０℃で３０分間加
熱し、加熱後のサンプルのスペース断面形状の鈍り具合
を観察することにより、耐熱性を評価した。なお、めっ
きフレームに耐熱性が要求されるのは、下地に対するめ
っきフレームの密着性を向上させるために、めっき前に
フレームに１３０℃程度で熱処理を施すことがあるため
である。めっきフレームの耐熱性が低いと、この熱処理
の際にめっきフレームが変形してしまい、目的とする形
状の磁極が得られなくなる。

【００５９】これらの結果を表１に示す。

【００６０】

【表１】

【００６１】表１に示される結果から、本発明の効果が
明らかである。すなわち、Ｍｗおよびエステル化率が本
発明範囲内にあるレジスト組成物を用いた場合には、ス
ペース断面形状がほぼ良好であり、スペースの開口幅と
底面幅とがほぼ一致している。また、耐熱性も良好であ
る。これに対し、Ｍｗまたはエステル化率が本発明範囲
を外れるレジスト組成物を用いた場合には、スペース断
面に括れや裾引きがみられ、開口幅と底面幅との違いも
大きくなる傾向にある。スペース断面形状の例として、
本発明によるサンプルNo. ３、裾引きがみられるサンプ
ルNo. ８および括れがみられるサンプルNo. １３の走査
型電子顕微鏡写真を、それぞれ図４、図５および図６に
示す。

【００６２】また、サンプルNo. ４に使用したレジスト
組成物と、透過部の幅および不透過部の幅がいずれも
０．８μm であるマスクパターンとを用いて、高さ５μ
m のめっきフレームサンプルを作製した。このめっきフ
レームサンプルの走査型電子顕微鏡写真を図７に示す。
このサンプルでも、サンプルNo.３と同様に形状の整っ
たスペースが得られている。

【００６３】次に、高さ１２μm の段差を設けた基板を
用いた以外は上記各サンプルと同様にしてめっきフレー
ムを形成したところ、本発明に基づくサンプルは、段差
の上側での高さが約２．８μm 、段差の下側での高さが
約６．０μm となり、膜厚トレース性に優れることが確
認できた。

【００６４】表１に示されるサンプルNo. ３の作製に使
用したレジスト組成物を用いて、薄膜磁気ヘッドを作製
した。上部磁極先端部に相当する部分のめっきフレーム
の高さは６μm 、スペースの幅は１．８μm とし、前記
部分におけるめっき膜の厚さは４μm とした。この薄膜
磁気ヘッドの上部磁極の磁極長は、約３．５μm となっ
た。この薄膜磁気ヘッドの上部磁極先端部の断面形状
は、めっきフレームのスペース断面形状に応じた長方形
状であった。これに対し、サンプルNo. ８の作製に使用
したレジスト組成物を用いた以外は同様にして作製した
薄膜磁気ヘッドでは、上部磁極先端部の断面形状が図５
に示すスペースと同様に逆台形状であった。このように
磁極断面がギャップ側を下に逆台形状であると、書き込
みの効率が悪くなってしまう。また、サンプルNo. １３
の作製に使用したレジスト組成物を用いた以外は同様に
して作製した薄膜磁気ヘッドでは、上部磁極先端部の断
面が不規則形状であった。このヘッドの上部磁極形成に
用いためっきフレームのスペース断面形状は、図６に示
されるような括れをもつものであった。この括れ部分は
極めて微細な凹凸をもつため、めっき膜のつきが悪くな
って気泡等が混入し、これにより磁極断面が不規則形状
になったと考えられる。なお、この不規則形状には再現
性がなかったので、量産時に磁気特性のばらつきを抑え
ることは困難である。

【００６５】以上の実施例の結果から、本発明の効果が
明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＭＲ誘導型複合ヘッドの構成例を示す断面図で
ある。

【図２】薄膜磁気ヘッドの磁極をフレームめっき法によ
り形成する過程におけるレジスト膜４１形成後の状態を
示す断面図であり、（ａ）は本発明におけるレジスト組
成物を用いた場合のもの、（ｂ）および（ｃ）は従来の
レジスト組成物を用いた場合のものである。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、図２（ａ）に示す状態に続
く工程を説明するための端面図であり、いずれも図２
（ａ）に示す絶縁膜２３による段差の下側付近（磁極先
端部形成領域）の端面を表す。

【図４】基板上に形成された微細なパターンを表す図面
代用写真であって、本発明に基づいて形成されためっき
フレームの走査型電子顕微鏡写真である。

【図５】基板上に形成された微細なパターンを表す図面
代用写真であって、本発明範囲を外れるレジスト組成物
を用いて形成されためっきフレームの走査型電子顕微鏡
写真である。

【図６】基板上に形成された微細なパターンを表す図面
代用写真であって、本発明範囲を外れるレジスト組成物
を用いて形成されためっきフレームの走査型電子顕微鏡
写真である。

【図７】基板上に形成された微細なパターンを表す図面
代用写真であって、本発明に基づいて形成されためっき
フレームの走査型電子顕微鏡写真である。

【符号の説明】

１０ＭＲヘッド部１１基板１２絶縁膜１３下部シールド膜１４絶縁膜１５ＭＲ膜（磁気抵抗効果膜）１６ＭＲリード膜１７絶縁膜２０誘導型ヘッド部２１下部磁極２２絶縁膜（ギャップ）２３絶縁膜２４コイル２５上部磁極２６保護膜３シード膜４１レジスト膜４２めっきフレーム４３保護レジスト膜５１磁性膜

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】薄膜磁気ヘッドの磁極をフレームめっき
法により形成する方法であって、幅２μm 以下０．８μm 以上かつ深さ４μm 以上１０μ
m 以下の断面をもつスペースを有するめっきフレームの
形成に、下記式（１）で表される１または２以上の繰り返し単位
を有しポリスチレン換算重量平均分子量が２０００〜６
０００であるノボラック樹脂の水酸基の水素原子を、水
素１原子当たり０．１２〜０．２２モルの１，２−ナフ
トキノンジアジドスルホニル基で置換して得たノボラッ
ク樹脂を、アルカリ可溶性樹脂および感光剤として含有
するレジスト組成物を用いる薄膜磁気ヘッドの磁極の形
成方法。【化１】［式（１）中、ｎは１〜４の整数、ｍは０〜３の整数で
ある。］