JPH05282627A - 薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】薄膜磁気ヘッド及び磁気ヘッド様スライダーの
製造方法において、スライダーレール加工工程と薄膜ヘ
ッド製造工程をそれぞれ独立に行ない、最後にスライダ
ーブロックに薄膜ヘッド素子部を張り合わせることによ
り、効率及び経済性良く薄膜磁気ヘッドスライダーを形
成し、また０．１ミクロン以下の安定低浮上を達成す
る。 【構成】空気ベアリング面を呈するレールを有する型の
薄膜磁気ヘッドスライダーの製造方法であって、任意の
レール形状を有するスライダーブロックを形成する工程
と、薄膜ヘッド素子部を形成する工程と、スライダーブ
ロックに薄膜ヘッド素子部を張り合わせる工程よりな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録装置に用いら
れる薄膜磁気ヘッドの製造方法に係り、特に精密微細加
工を必要とする薄膜磁気ヘッド用スライダーの製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置においては、情
報量の増大と共に高記録密度化が要求されている。この
ため、記録媒体への記録、並びに記録媒体からの再生を
行なう薄膜磁気ヘッドのスライダーでは、磁気ディスク
面上における浮上量の低減が要求され、これを達成する
ためのスライダー加工の微細化、高精度化が急務となっ
ている。

【０００３】従来から薄膜磁気ヘッドのスライダー加工
は主として機械加工によって行なわれてきたが、微細化
や、曲面を含む複雑な形状等の必要性という観点から、
加工精度に限界があり、新たな加工方法の開発が望まれ
ていた。すなわち、機械加工では直線的な形状の加工し
か出来ないため、ヘッド浮上量の安定化のために曲線や
複雑な直線の組合せからなるレール形状を加工したくて
も不可能であった。最近ではヘッド浮上量は０．１ミク
ロン以下を目標としており、これを達成するためには、
負圧型スライダーや、各種曲線形状のレールが必要であ
る。

【０００４】また、ヘッドを安定に０．１ミクロン程度
の隙間で浮上させるためにはレール幅加工時の精度が必
要である。具体的には、数１００ミクロンのレール幅の
場合、加工寸法ばらつきとしては、数ミクロン以下が要
求される。この点からも機械加工の限界がでてきた。

【０００５】一方、機械加工では加工精度及び量産性の
点から難しいレール形状を加工する方法として、マスク
の上からサンドブラスト法によりスライダーを加工した
り、またレーザーを走査させて表面を蒸発させて加工す
る方法が提案されている。これらの方法は、かなり複雑
なレール形状であっても加工可能であるが、レール幅の
加工精度の点ではまだ不十分で、実用レベルには至って
いない。

【０００６】また、これらの課題に対処し、自由なレー
ル形状を精度良く加工するための方法として、半導体製
造のウエハプロセスで用いられているフォトリソグラフ
ィ技術を応用し、例えば、バキューム、１９８８年ボリ
ューム３８、ナンバー１１、１０７７頁〔Ｖａｃｕｕ
ｍ，Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．１１，ｐ．１００７〜１００
９（１９８８）〕に述べられているように、有機高分子
材料をドライエッチングマスクに用いる検討が進められ
ている。この様なフォトプロセスを用いたドライ加工方
法（ドライエッチング加工方法の略）では、機械加工に
比べて精度良く無歪に加工することが可能になった。し
かしながら、磁気ヘッドスライダー材はディスクに対す
る摺動性能から、通常、酸化チタン、アルミナなど難加
工性材料が選ばれており、マスク材に対するドライエッ
チング速度の選択比が小さいので、深く加工するために
はマスク材の厚みを大きくする必要がある。実際のスラ
イダー加工においては、スライダー材に対するエッチン
グ時の選択比を考えると、マスク材の厚みは数１０ミク
ロン必要となる。一方ではスライダーレール幅に対する
加工精度の要求は上述のように非常に厳しく、そのため
には、マスク材形成時の膜厚の均一性が重要となってく
る。

【０００７】磁気ヘッドのスライダー加工は通常、磁気
ヘッドの前工程であるヘッド形成のウエハプロセスの
後、後工程としてウエハ切断したブロックの側面を加工
するため、複数個のブロックを集めて加工する方がスル
ープットの点から有利である。しかし、ブロックを集め
て加工する際にはブロック間に隙間が存在し、スピンナ
塗布等の成膜方法が適用出来ない場合が多く、さらに、
マスク材を厚く成膜する方法として例えば、ロールコー
ター印刷やスクリーン印刷等では、厚く成膜するときに
クラックが発生したり、膜厚むらが発生しやすく、また
ブロック間の隙間からの気泡の発生が問題となる。その
ようなクラック、膜厚むら及び気泡の発生を防止するこ
とを目的としてマスクとしてフィルムを用いたとして
も、上述したスループット向上を目的とした複数個のブ
ロックを集めてのスライダー加工（後工程）ではそれら
ブロックの並び精度を上げることが難しく加工精度を上
げることが難しい。

【０００８】一方、その様なドライエッチングの方法と
しては、通常アルゴンイオン等の高エネルギー粒子を加
速してスライダーレールを加工するのが一般的であり、
この際に、レール加工面のみならず、側面にあるヘッド
や端子部までも同時に削れてしまい、損傷を受けるとい
う問題がある。そこで、この問題を解決する方法とし
て、例えば、特開昭６０−１３６０２５では、スライダ
ーレール加工面以外の部分にエッチング終了後の除去が
可能なエッチング防止用保護膜を形成し、ドライエッチ
ング時の損傷を防止している。しかしながら、この様な
方法ではドライエッチング前に金属あるいは樹脂膜をあ
らかじめ形成しておく必要があり、また、これらの保護
膜を形成する際に膜が付着してはいけない部分にまで付
着する恐れがある。

【０００９】上述した各種加工方法のほかにスライダー
を形成する方法として、例えば、特開平３−３７８７８
では、レール部の加工にセラミック粉末を含有したフォ
トレジストを用いパターニング後１７００〜２２００℃
で焼結（焼成）することにより任意形状のレールを形成
している。しかしながら、薄膜磁気ヘッドのスライダー
加工は、磁気ヘッドの前工程であるヘッド形成のウエハ
プロセスの後、後工程としてウエハ切断したブロックの
側面上にレールを形成するためにこの方法を用いると高
温によりヘッド素子部が損傷する恐れがある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記従来技術の磁気ヘッドにおけるスライダー加工
方法における問題点を解消することにあり、任意のレー
ル形状を有するヘッドスライダーを高精度低コストで製
造し、且つ薄膜磁気ヘッドの安定低浮上を達成すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、薄膜磁気
ヘッド及びスライダーレールの加工方法の問題点につい
て種々検討した結果、スライダーレール加工工程と薄膜
ヘッド製造工程をそれぞれ独立に行ない、最後にスライ
ダーブロックに薄膜ヘッド素子部を張り合わせることに
よって、現状の薄膜磁気ヘッド及び磁気ヘッド用スライ
ダーの製造工程における問題点、例えばブロックの並び
精度、マスク材の成膜性、素子部の損傷及び高温プロセ
スの適用難などが解決できることを見出した。

【００１２】具体的な実験検討の結果についは以下に述
べる。

【００１３】現在、ヘッドスライダー材としてはディス
クに対する摺動性から主にアルミナ、酸化チタン、アル
ミナチタンカーバイドなどの難加工性材料が用いられて
いる。一方、スライダーとしては高記録密度の点から、
安定低浮上が要求され、そのためには、レール形状の最
適化と加工精度の向上が必須である。自由なレール形状
を有するスライダーを形成するためには、上記難加工性
材料の粉末を黒鉛型を用いたホットプレス焼成によって
スライダーそのものを形成するか、または上記難加工性
材料のウエハをフォトリソグラフィ技術を用いたドライ
エッチング加工によってウエハ上にレールを形成した後
にウエハを切断しスライダーとした。その際のドライエ
ッチング用マスク材としては、スパッタカーボン、感光
性ポリイミド、ポリイミドフィルム等の耐ドライエッチ
ング性の高い材料を用いることが望ましい。

【００１４】次に、薄膜磁気ヘッド素子部についてはシ
リコンウエハまたは上記スライダー材料のウエハ上に従
来と同様な製造工程により形成しそれを切り出すことと
した。

【００１５】最終工程として、上記のスライダーブロッ
クに薄膜ヘッド素子部をセラミック系の接着剤等を用い
て張り合わせることにより自由なレール形状を有する薄
膜磁気ヘッドスライダーが完成する。

【００１６】

【作用】本発明の磁気ヘッド及び磁気ヘッド用スライダ
ーの製造方法は、これまでの磁気ヘッドの製造方法にお
ける前工程であるヘッド形成のウエハプロセスとウエハ
切断したブロックの側面にレールを形成する後工程を独
立して進め、素子とスライダーを最終工程で接着するた
め、難加工性材料をドライエッチング法または焼結法を
用い高精度なレールを有するスライダー及び磁気ヘッド
を製造することが出来る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を薄膜磁気ヘッドスライダー製
造の場合を例にとり、具体的実施例をもって説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されない。

【００１８】実施例１ 図１に示した薄膜磁気ヘッド素子部の製造工程図に従っ
て説明する。

【００１９】同図（ａ）に示すように基板上に絶縁層１
としてアルミナ膜をスパッタにて１５ミクロン形成し
た。次に、下部磁性体２として、パーマロイを１．５ミ
クロン形成した（ｂ）。その後、ギャップ材３としてア
ルミナをスパッタにて０．５ミクロン付け（ｃ）、その
上に絶縁層４としてノボラック系ポジ型レジストを形成
した（ｄ）。次にコイル５としてスパッタ法によりＣｕ
を形成し（ｅ）、その上に絶縁層６としてノボラック系
ポジ型レジストを形成した（ｆ）。この上から上部磁性
体７としてパーマロイを形成し（ｇ）、次に端子部９の
形成を行ない、次にウエハを切断して素子部１１とし
た。

【００２０】次に粉粒径が０．１ミクロンの酸化チタン
粉末を金型で圧粉成形した後、黒鉛型を用い焼成した。
焼成条件は、圧力４．９×１０⁷Ｐａ、１３．３３ｍＰ
ａの真空雰囲気下、加熱温度１８００℃で１時間行な
い、スライダー焼結体とした。得られたスライダーレー
ルの精度は、黒鉛型寸法からのシフト量のばらつきは３
σで１．５ミクロンであった。

【００２１】最終工程として図２に示すように上記素子
部１１とスライダーブロック１２をセラミック系接着剤
を用いて、１２０℃で加熱しながら圧着し薄膜磁気ヘッ
ドスライダー１３とした。

【００２２】以上述べたこの方法は、通常の薄膜磁気ヘ
ッドのスライダー加工が、磁気ヘッドの前工程であるヘ
ッド形成のウエハプロセスの後、後工程としてウエハ切
断したブロックの側面上にレールを形成するために高温
によりヘッド素子部が損傷する恐れがあり適用すること
ができない。

【００２３】実施例２ 図１に示した薄膜磁気ヘッド素子部の製造工程図に従っ
て説明する。

【００２４】同図（ａ）に示すように基板上に絶縁層１
としてアルミナ膜をスパッタにて１５ミクロン形成し
た。次に、下部磁性体２として、パーマロイを１．５ミ
クロン形成した（ｂ）。その後、ギャップ材３としてア
ルミナをスパッタにて０．５ミクロン付け（ｃ）、その
上に絶縁層４としてノボラック系ポジ型レジストを形成
した（ｄ）。次にコイル５としてスパッタ法によりＣｕ
を形成し（ｅ）、その上に絶縁層６としてノボラック系
ポジ型レジストを形成した（ｆ）。この上から上部磁性
体７としてパーマロイを形成し（ｇ）、次に端子部９の
形成を行ない、次にウエハを切断して素子部１１とし
た。

【００２５】次に図３に示したスライダーの製造工程に
従って説明すると、同図（ａ）に示すようにスライダー
材料としてアルミナチタンカーバイドのウエハを用い
た。このウエハ上に芳香族ポリイミド系フィルム１４を
圧着した。

【００２６】このフィルム１４は膜厚３０ミクロンの芳
香族ポリイミドフィルムの圧着面に５ミクロン厚の芳香
族エポキシ樹脂を均一にラミネートしたものであり、５
０ｃｍ幅、５０ｍ長さで膜厚均一性は３５ミクロン±１
ミクロンであった。フィルム１４のウエハ上への圧着
は、ロール温度１５０℃でラミネータを用いて行ない、
更に密着性を高めるため、１００℃で１時間のポストべ
ークを行なった。

【００２７】同図（ｂ）に示すように、この上にシルセ
スキオキサン構造を有するシリコン系ポジ型レジスト１
５（日立化成工業の商品名ＲＵ−１６００Ｐ、粘度１５
０ｍＰａ・ｓ）スピンナを用いて５ミクロン程度塗布
し、同図（ｃ）に示すように、レール形状のガラスマス
ク（図示せず）を用いて、プロジェクション露光機を用
いて露光し、市販のアルカリ性現像液を用いて現像し、
マスクパターン１６を得た。

【００２８】次に、同図（ｄ）の１７に示すように、マ
スクパターン１６を通して、酸素の反応性イオンエッチ
ングにより、圧着フィルム１４をパターン化した。この
時のエッチング条件は、高周波出力３００Ｗ、反応圧力
６．６７Ｐａ、バイアス電圧６００Ｖであった。次に同
図（ｅ）に示すように、パターン化された圧着フィルム
１７をマスクとし、アルゴンイオンエッチングによりス
ライダーレール部の加工を行なった。この時のビームの
入射角度は被加工面にたいして垂直であり、６００Ｖ、
０．６Ａの条件でエッチングした。

【００２９】スライダー材であるアルミナチタンカーバ
イドのエッチング速度は約２ミクロン／時間、マスク材
のポリイミド部のエッチング速度は約２．２ミクロン／
時間であった。６時間エッチングした後、最後に同図
（ｆ）に示すように、残存フィルムを剥離した。剥離に
はアセトンを用い、１時間浸漬後、数分間超音波洗浄を
行なうことによって剥離した。次にウエハを切断しスラ
イダー１２とした。加工したスライダーレールの精度
は、フォトマスク寸法からのシフト量のばらつきは３σ
で０．９ミクロンであった。

【００３０】最終工程として図２に示すように上記素子
部１１とスライダーブロック１２をセラミック系接着剤
を用いて、１２０℃で加熱しながら圧着し薄膜磁気ヘッ
ドスライダー１３とした。

【００３１】得られた薄膜磁気ヘッドスライダー１３
は、ドライエッチング等による素子部の損傷もなく、レ
ール加工精度も良好であった。また、従来の方法のよう
にレール加工の際にブロックを並べる必要がないためス
ループット、歩留まり共に良好であった。

【００３２】実施例３ 図１に示した薄膜磁気ヘッド素子部の製造工程図に従っ
て説明する。

【００３３】同図（ａ）に示すように基板上に絶縁層１
としてアルミナ膜をスパッタにて１５ミクロン形成し
た。次に、下部磁性体２として、パーマロイを１．５ミ
クロン形成した（ｂ）。その後、ギャップ材３としてア
ルミナをスパッタにて０．５ミクロン付け（ｃ）、その
上に絶縁層４としてノボラック系ポジ型レジストを形成
した（ｄ）。次にコイル５としてスパッタ法によりＣｕ
を形成し（ｅ）、その上に絶縁層６としてノボラック系
ポジ型レジストを形成した（ｆ）。この上から上部磁性
体７としてパーマロイを形成し（ｇ）、次に端子部９の
形成を行ない、次にウエハを切断して素子部１１とし
た。

【００３４】次に図４に示したスライダーの製造工程に
従って説明すると、同図（ａ）に示すようにスライダー
材料として酸化チタンのウエハを用いた。このウエハ上
にネガ型感光性ポリイミド１８をスピンナを用いて２５
ミクロン塗布し、１１０℃で３０分間ポストべークを行
なった。

【００３５】次に、同図（ｂ）に示すように、レール形
状のガラスマスク（図示せず）を用いて、プロジェクシ
ョン露光機を用いて露光し、Ｎ−メチルピロリドン系の
溶媒を用いて現像し、その後２５０℃で１時間ベ−ク
し、マスクパターン１９を得た。

【００３６】次に、同図（ｃ）に示すように、マスクパ
ターン１９をマスクとしてアルゴンイオンエッチングに
よりスライダーレール部の加工を行なった。この時のビ
ームの入射角度は被加工面にたいして垂直であり、６０
０Ｖ、０．６Ａの条件でエッチングした。

【００３７】スライダー材である酸化チタンのエッチン
グ速度は約２．２ミクロン／時間、マスク材のポリイミ
ド部のエッチング速度は約２．８ミクロン／時間であっ
た。６時間エッチングした後、最後に同図（ｄ）に示す
ように、残存ポリイミドを剥離した。剥離にはジメチル
アセトアミドを用いた。次にウエハを切断しスライダー
１２とした。加工したスライダーレールの精度は、フォ
トマスク寸法からのシフト量のばらつきは３σで１．１
ミクロンであった。

【００３８】最終工程として図２に示すように上記素子
部１１とスライダーブロック１２をセラミック系接着剤
を用いて、１２０℃で加熱しながら圧着し薄膜磁気ヘッ
ドスライダー１３とした。

【００３９】得られた薄膜磁気ヘッドスライダー１３
は、ドライエッチング等による素子部の損傷もなく、レ
ール加工精度も良好であった。また、従来の方法のよう
にレール加工の際にブロックを並べる必要がないためス
ループット、歩留まり共に良好であった。

【００４０】以下に比較例を例示し、本発明の有効性評
価の資料とする。

【００４１】比較例１ 次に図５に示したスライダーの製造工程に従って説明す
ると、同図（ａ）に示すようにスライダー材料としてア
ルミナチタンカーバイドを用いた。側面に既に薄膜磁気
ヘッドの素子を形成してあるスライダーブロック２０を
治具２１にセットし、このスライダーの被加工面２０´
上に芳香族ポリイミド系フィルム１４を圧着した。

【００４２】このフィルム１４は膜厚３０ミクロンの芳
香族ポリイミドフィルムの圧着面に５ミクロン厚の芳香
族エポキシ樹脂を均一にラミネートしたものであり、５
０ｃｍ幅、５０ｍ長さで膜厚均一性は３５ミクロン±１
ミクロンであった。フィルム１４の被加工面２０´上へ
の圧着は、ロール温度１５０℃でラミネータを用いて行
ない、更に密着性を高めるため、１００℃で１時間のポ
ストべークを行なった。

【００４３】同図（ｂ）に示すように、この上にシルセ
スキオキサン構造を有するシリコン系ポジ型レジスト１
５（日立化成工業の商品名ＲＵ−１６００Ｐ、粘度１５
０ｍＰａ・ｓ）スピンナを用いて５ミクロン程度塗布
し、同図（ｃ）に示すように、レール形状のガラスマス
ク（図示せず）を用いて、プロジェクション露光機を用
いて露光し、市販のアルカリ性現像液を用いて現像し、
マスクパターン２２を得た。

【００４４】次に、同図（ｄ）の２３に示すように、マ
スクパターン２２を通して、酸素の反応性イオンエッチ
ングにより、圧着フィルム１４をパターン化した。この
時のエッチング条件は、高周波出力３００Ｗ、反応圧力
６．６７Ｐａ、バイアス電圧６００Ｖであった。次に同
図（ｅ）に示すように、パターン化された圧着フィルム
２３をマスクとし、アルゴンイオンエッチングによりス
ライダーレール部の加工を行なった。この時のビームの
入射角度は被加工面にたいして垂直であり、６００Ｖ、
０．６Ａの条件でエッチングした。

【００４５】スライダー材であるアルミナチタンカーバ
イドのエッチング速度は約２ミクロン／時間、マスク材
のポリイミド部のエッチング速度は約２．２ミクロン／
時間であった。６時間エッチングした後、最後に同図
（ｆ）に示すように、残存フィルムを剥離した。剥離に
はアセトンを用い、１時間浸漬後、数分間超音波洗浄を
行なうことによって剥離した。加工したスライダーレー
ルの精度は、フォトマスク寸法からのシフト量のばらつ
きは３σで１．８ミクロンであった。

【００４６】この様にブロックを並べて加工した場合、
レール加工時の加工精度が低下し、またドライエッチン
グにより素子部が損傷してしまう。とくに加工精度向上
のためには、並び精度の向上が不可欠であり、このこと
はスループットと歩留まりの低下につながる。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、従
来の製造方法に比べ、曲線や直線の組合せからなる複雑
な形状のレールを有する薄膜磁気ヘッドのスライダーを
高精度で形成することが出来る。この効果からヘッドス
ライダーとして０．１ミクロン以下の安定低浮上を達成
できた。更に、素子部の損傷等を考慮せずにスライダー
材料に応じた加工方法を選択でき、またその際ブロック
を並べたりする必要がないため、効率及び経済性良く製
造することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜磁気ヘッドスライダー製造方法の
うち、素子面形成部の工程図である。

【図２】本発明の実施例となる薄膜磁気ヘッドスライダ
ー製造方法のうち、素子部とスライダーの接着工程図で
ある。

【図３】本発明の一実施例となるスライダーレール加工
の工程図である。

【図４】本発明の他の一実施例となるスライダーレール
加工の工程図である。

【図５】比較例となる従来の薄膜磁気ヘッドスライダー
製造方法の工程図である。

【符号の説明】

１…絶縁層、 ２…下部磁性膜、 ３…ギャップ材、 ４…絶縁層、 ５…コイル、 ６…絶縁層、 ７…上部磁性膜、 ８…引出線、 ９…端子部、 １０…保護膜、 １１…ウエハより切り出した素子部、 １２…ウエハより切り出したスライダー、 １３…薄膜磁気ヘッドスライダー、 １４…フィルム、 １５…シリコン原子を含むレジスト材、 １６…パターン化されたシリコン原子を含むレジスト
材、 １７…パターニングされたフィルム、 １８…感光性ポリイミド、 １９…パターン化された感光性ポリイミド、 ２０…スライダーブロック、 ２０´…スライダーブロック被加工面、 ２１…スライダーブロック固定治具、 ２２…パターン化されたシリコン原子を含むレジスト
材、 ２３…パターニングされたフィルム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鍬塚 俊一郎 神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社 日立製作所小田原工場内 (72)発明者 戸川 衛星 神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社 日立製作所小田原工場内 (72)発明者 石崎 浩 神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社 日立製作所小田原工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気ベアリング面を呈するレールを有する
   形の薄膜磁気ヘッドスライダー及び薄膜磁気ヘッドの製
   造方法であって、スライダーレール加工工程と薄膜ヘッ
   ド製造工程をそれぞれ独立に行ない、最後にスライダー
   ブロックに薄膜ヘッド素子部を張り合わせる工程とを有
   して成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】空気ベアリング面を呈するレールを有する
   形の薄膜磁気ヘッドスライダー及び薄膜磁気ヘッドの製
   造方法であって、焼結法によりスライダーレール形状を
   形成する工程と、前記加工されたヘッドスライダーに別
   工程で形成した薄膜ヘッド部を張り合わせる工程とを有
   して成ることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】空気ベアリング面を呈するレールを有する
   形の薄膜磁気ヘッドスライダー及び薄膜磁気ヘッドの製
   造方法であって、ウエハ上に直接レール形状を加工し、
   切断する工程と、前記加工されたヘッドスライダーに別
   工程で形成した薄膜ヘッド素子部を張り合わせる工程と
   を有して成ることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方
   法。