JPH06131631A

JPH06131631A - 薄膜磁気ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH06131631A
Application number: JP27697192A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Takemoto; 一成竹元; Atsushi Amatatsu; 篤志天辰; Tomoko Hiraiwa; 知子平岩; Hiroshi Ikeda; 宏池田; Harunobu Saito; 治信斉藤; Masayuki Hayashi; 雅之林; Naoko Hashimoto; 尚子橋本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 1992-10-15
Publication date: 1994-05-13

Abstract

(57)【要約】【目的】上部コアのパターン化をカーボンマスクを用い
て高精度に行う薄膜磁気ヘッドの製造において、パター
ン化後磁性膜に悪影響を与える不要のカーボンを除去す
る。【構成】カーボンの下地にＳｉ膜を設け、上部コア用の
フォトレジストパターンでカーボンのパターンを形成
し、このカーボンをマスクとして磁性膜をエッチングし
た後、マスクカーボンを繰り抜きパターンのフォトレジ
ストを用いて、Ｓｉ膜をサイドエッチングで除去しカー
ボンをリフトオフする。【効果】カーボンの大きな内部応力による悪影響を受け
ない高精度トラック幅加工が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜磁気ヘッドの製造方
法に係り、特にスパッタ法により磁性膜を形成し、これ
に乾式エッチング（以下、ドライエッチングと称する）
方法で所定のパターンを形成する工程を有する薄膜磁気
ヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の代表的な薄膜磁気ヘッドの製造方
法の例を図５及び図６に示した断面図及び平面図により
説明する。先ず、基板１上に第１の磁性膜（下部コア層
２）、ギャップ規制の絶縁層３、第１の有機絶縁膜４、
導体コイル５、第２の有機絶縁膜６、第２の磁性膜（上
部コア７）、炭素膜９、フォトレジスト膜１０を順次形
成しておき、このフォトレジスト膜１０を所定のフォト
マスクを介して露光、現像してパターン化し、レジスト
マスクを形成する。次いで、このレジストマスクを介し
て炭素膜９を所定形状にドライエッチングして炭素膜パ
ターンを形成する。

【０００３】次いで、この炭素膜マスクパターンを用い
てドライエッチングにより第２の磁性膜をパターン化し
上部コア７とする。この方法は上部コア７のトラック幅
を高精度にパターン化できるという点では優れた方法で
あるが、磁性膜のドライエッチング用マスクとして用い
た炭素膜の除去に対する配慮がなされていなかった。

【０００４】即ち、炭素膜が除去されずに残存すると、
その大きな内部応力のため磁性膜の磁気特性に悪影響を
及ぼすという問題があった。

【０００５】なお、この種の炭素マスクを磁性膜のドラ
イエッチングに用いた例としては、例えば特開昭６３−
１６８８１０号公報を挙げることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の方法で
は、炭素膜の除去を行おうとすると、通常、Ｏ₂プラズ
マを用いたアッシングや反応性イオンエッチングあるい
は反応性イオンビームエッチング等のドライエッチング
を用いる。ところが、これらの方法では炭素膜マスクパ
ターン９と、このマスクから露出している部分の有機絶
縁膜６との間でエッチングの選択性が小さいため、炭素
膜９と有機絶縁膜６とが同時にエッチングされてしま
い、その結果、導体コイル５が露出し、コイルがエッチ
ングイオンやエッチングガスによって酸化あるいは削ら
れてしまうという問題点があった。

【０００７】したがって、本発明の目的は上記従来の問
題点を解消することにあり、炭素膜の除去が容易な薄膜
磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、次の手段に
より達成される。即ち、所定の非磁性基板上に第１の磁
性膜を形成し、所定の形状にパターン化して下部コアを
形成する工程と、その上にギャップ形成用の非磁性絶縁
膜を形成する工程と、前記基板のコイル形成領域に第一
の絶縁膜を被覆して導体膜を形成して、コイルパターン
を形成する工程と、このコイルパターンを第２の絶縁膜
で被覆した後、その上部を含み少なくとも前記下部コア
上部に第２の磁性膜を形成する工程と、この磁性膜上の
少なくとも前部ギャップ形成領域上に炭素マスクパター
ンを形成し、この炭素マスクパターンを用いて前記第２
の磁性膜を選択的にエッチングして、少なくともトラッ
ク幅が規制された上部コアを形成する工程とを有して成
る薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記上部コアを
形成する工程を、少なくとも以下の（ａ）〜（ｋ）工程
を有する工程で構成して成る薄膜磁気ヘッドの製造方
法。

【０００９】（ａ）第２の磁性膜が形成された基板上
に、Ｓｉ膜を形成する工程、（ｂ）前記Ｓｉ膜上に炭素
膜を形成する工程、（ｃ）前記炭素膜上に第一のフォト
レジストを形成し、上部コアパターンの形成されたフォ
トマスクを通して露光、現像することにより第１のフォ
トレジストパターンを形成する工程、（ｄ）前記フォト
レジストパターンをマスクにして前記炭素膜を選択的に
エッチングして炭素膜パターンを形成する工程、（ｅ）
前記第１のフォトレジストパターンを除去する工程、
（ｆ）前記炭素膜パターンをマスクにしてＳｉ膜を選択
的にエッチングする工程、（ｇ）前記炭素膜パターンを
マスクにして前記第２の磁性膜を選択的にエッチングす
ることにより、少なくともトラック幅が所定寸法に規定
された上部コアパターンを形成する工程、（ｈ）前記上
部コアパターンが形成された前記炭素膜パターン上に第
２のフォトレジストを形成し、上部コアパターンと相似
形で上部コアパターンより小さく、かつ、上部コアパタ
ーンのネガパターン（画像が反転したパターン）に形成
されたフォトマスクを通して露光、現像することにより
第２のフォトレジストパターンを形成する工程、（ｉ）
前記第２のフォトレジストをマスクにして前記炭素膜を
選択的にエッチングして除去する工程と、（ｊ）前記第
２のフォトレジストパターンを除去する工程、及び
（ｋ）前記炭素膜パターンの下層にある前記Ｓｉ膜をサ
イドエッチングにより除去し前記炭素膜パターンをリフ
トオフする工程。

【００１０】なお、（ｇ）工程における磁性膜のエッチ
ング工程がイオンミリングやイオンビームエッチング等
のドライエッチングによるときは、（ｆ）工程を省略す
ることができる。

【００１１】

【作用】本発明によれば、予め炭素膜の下にＳｉ膜を形
成しておき、第１のフォトレジストパターンをマスクと
して炭素膜をパターン化し、この炭素膜パターンをマス
クにして下地のＳｉ膜をエッチングした後、露出した磁
性膜を選択的にエッチングして上部コアパターンを形成
するものである。そして、マスクとして用いた炭素膜
は、上部コアパターンと相似形で上部コアパターンより
小さく、かつ、上部コアパターンのネガパターン（画像
が反転したパターン）の形成されたフォトマスクを用い
て形成された第２のフォトレジストにて、上部コアパタ
ーンを形成したと同様にして、エッチングにより除去さ
れる。

【００１２】選択エッチングのマスクとして用いた炭素
膜の除去に際しては、従来のようにコイルを絶縁する有
機絶縁膜をもエッチングしてしまうという恐れは全くな
く、下地のＳｉ膜を利用したリフトオフにより容易に除
去できる。Ｓｉ膜のエッチングはサイドエッチングを利
用するものであるため、当方性エッチングに近い条件を
用いるのが好適である。

【００１３】上部コアパターンを形成するに際しては、
フォトレジストが気相反応で形成されるときには、炭素
膜パターンを第１のフォトレジストのみを用いて形成す
ることもできるが、フォトレジストが溶剤に溶解して成
る塗布型フォトレジストである場合は、段差部での塗布
膜厚の厚膜化を防ぐため段差のテーパ部で重なり合う２
つのフォトレジストパターンを用いて第１のフォトレジ
ストパターンと同じパターンを形成するのが、加工精度
を向上するためには、実用的で望ましい。

【００１４】なお、炭素膜のリフトオフ用として形成す
るＳｉ膜は厚さは、剥離のし易さの点から実用的には
０．５μｍ以下、好ましくは０．０５〜０．５μｍ、特
に好ましくは０．３μｍ近傍である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の代表的な実施例を図面にした
がって説明する。

【００１６】図１は本発明による薄膜磁気ヘッドの製造
方法の一実施例を部分断面図で示した工程図であり、図
２は第１のフォトレジストパターンであり、図３は第２
のフォトレジストパターンであり、図４は本発明によっ
て形成された上部コア１２を中心とした薄膜磁気ヘッド
素子１４の平面図を示す。

【００１７】まず、ここでは各実施例に共通な事項につ
いて説明し、各々の実施例については、この後に項分け
して説明する。

【００１８】図１（ａ）に示すように本実施例の薄膜磁
気ヘッドの製造方法においても、上部コア１２を形成す
るための第２の磁性膜を基板全面にわたって形成する工
程までは、従来の薄膜磁気ヘッドの製造工程と同様であ
る。

【００１９】即ち、非磁性基板１上に第１の磁性膜をス
パッタし、フォトエッチング技術によって下部コア層２
とする。次に、非磁性絶縁膜をスパッタ法により形成
し、フォトエッチング技術を用いてギャップ形成層３と
する。続いて、有機絶縁樹脂を回転塗布し、ついで、加
熱硬化し、フォトエッチング技術によりパターン化して
第１の有機絶縁層４とする。さらに、導体膜をスパッタ
し、フォトエッチング技術を用いて螺旋状にパターン化
し、コイル５とする。このコイル５上に再度有機樹脂を
前記と同様に形成、パターン化し、第２の有機絶縁層６
とする。

【００２０】次いで、第２の磁性膜を基板全面にスパッ
タして、一様な厚さの上部コア形成層７とする。このよ
うにして形成した上部コア形成層７を上部コアとしてパ
ターン化するために、以下に示す（ａ）〜（ｋ）のパタ
ーン形成工程にしたがって順次行った。

【００２１】（ａ）工程：上部コア形成層７が形成され
た基板上にＳｉ膜８をスパッタ法により形成する。この
Ｓｉ膜８は、スパッタ法などの物理的気相堆積法の他に
モノシランなどを原料とするプラズマＣＶＤなどの化学
的気相堆積法によっても形成することができる。

【００２２】（ｂ）工程：上記Ｓｉ膜８の上に炭素膜９
をスパッタ法で形成する。なお、炭素膜９はスパッタ法
以外の手法でも形成することができる。例えば、ＣとＨもしくはＣとＨとＯまたはＣとＨとＮから構成
される有機化合物の蒸気を原料として用いるプラズマＣ
ＶＤなどの化学的気相堆積法、前記と同じ原料ガスをイオン化し、生じたイオンを
電界により加速して基板に衝突させ、堆積させるイオン
ビーム堆積法、グラファイトの蒸着法、などがある。

【００２３】（ｃ）工程：蒸気炭素膜９の上にケイ素を
含有するフォトレジスト（例えば、日立化成工業製の商
品名ＲＵ−１６００Ｐ）を塗布、べークして形成し、上
部コアのパターンを有するフォトマスクを用いて第１の
フォトレジストパターン１０（図３に平面図を示す）を
形成する。第１のフォトレジストパターン１０は有機化
合物の気相反応によって形成することもできる。この状
態を図１（ａ）に示す。図１（ａ）は上部コアのトラッ
ク部を縦断する断面図である。

【００２４】（ｄ）工程：上記第１のフォトレジストパ
ターン１０をマスクとして炭素膜９をＯ₂を用いた反応
性イオンエッチングでパターン化する。

【００２５】（ｅ）工程：上記第１のフォトレジストパ
ターン１０を剥離する。

【００２６】（ｆ）工程：上記炭素膜９をマスクとして
Ｓｉ膜８をエッチングする。Ｓｉ膜８は反応性イオンエ
ッチングでパターン化するのが望ましい。この状態を図
１（ｂ）に示す。なお、後の（ｊ）工程における磁性膜
のエッチングでイオンミリングやイオンビームエッチン
グを用いるときにはこの（ｆ）工程を省略することもで
きる。

【００２７】（ｇ）工程：上記炭素膜パターン９をマス
クにして上記第２の磁性膜を選択的にエッチングして上
部コアのパターン１２（図４に図示）を形成する。

【００２８】（ｈ）工程：上記炭素膜パターン９上に第
２のフォトレジストパターン１１（図３に図示）を形成
する。この状態を図１（ｃ）示す。

【００２９】（ｉ）工程：上記第２のフォトレジストパ
ターン１１をマスクにして炭素膜を酸素を用いた反応性
イオンエッチングで選択的にエッチングする。

【００３０】（ｊ）工程：上記第２のフォトレジストパ
ターン１１を剥離する。

【００３１】（ｋ）工程：上部コアパターンの縁に沿っ
て残存する上記炭素膜９をリフトオフする。リフトオフ
はＳｉ膜８をサイドエッチングにより除去することによ
り行う。Ｓｉ膜８のエッチングはＣＦ₄などのガスを用
いた乾式エッチング法やフッ化水素酸と硝酸の混合液を
用いた温式エッチング法等により行われる。乾式エッチ
ング法を用いる場合はエッチング時のガス圧力を高く保
ち、サイドエッチングが有効に働くようなより等方エッ
チングになる条件にすることが望ましい。これまでの状
態を図１（ｄ）に示す。

【００３２】このようにして、図４に示す上部コア１２
が形成され、薄膜磁気ヘッド素子１４が完成する。上部
コア１２の先端部がトラック幅１３となる。

【００３３】本発明によって形成したトラック幅１３の
ばらつきは±１０％以内に収めることができる。また、
炭素膜の除去が簡便に確実に行なえる。

【００３４】次に、具体的な実施例を挙げて説明する。（実施例１）直径３インチの非磁性基板１上に以下に述
べる手順で基板面内で３００素子の薄膜磁気ヘッドを作
成した。

【００３５】パーマロイを第１の磁性膜として１．５μ
ｍの厚さで基板１の全面にスパッタし、フォトエッチン
グ技術によってパターン化し下部コア２とする。次に、
ギャップ形成膜としてアルミナをスパッタ法により０．
５μｍの厚さに形成し、フォトエッチング技術を用いて
ギャップ層３とする。続いて、ポリイミド系樹脂を回転
塗布、ついで、加熱硬化し、フォトエッチング技術によ
りパターン化して厚さ２μｍの絶縁層４とする。さら
に、Ｃｕを１．５μｍの厚さにスパッタし、フォトエッ
チング技術を用いて螺旋状にパターン化し、コイル５と
する。このコイル５上に再度ポリイミド系樹脂を前記と
同様に２．５μｍの厚さに形成、パターン化し、絶縁層
６とする。そして、再度パーマロイを第２の磁性膜とし
てスパッタして、一様な上部磁性体膜７を形成する。

【００３６】このようにして得られたパターンを持つ基
板上に、Ｓｉ膜８および炭素膜９をそれぞれ０．４μｍ
および２μｍの厚さに順次スパッタした。

【００３７】まず、前部ギャップ部を形成するために、
有機ケイ素系フォトレジストとして日立化成工業製の商
品名ＲＵ−１６００Ｐを４μｍの厚さに塗布、乾燥し、
上部コアパターン用のフォトマスクを用いて露光、現像
し、図２に表示したものと同型上の第１のフォトレジス
トパターン１０を形成した。

【００３８】次に、このレジストパターン１０から露出
した部分の炭素膜を酸素ガスを用いた反応性イオンエッ
チングで選択的に除去し、炭素膜９を上部コア形状にパ
ターン化した。そして、マスクとして残存しているフォ
トレジストパターン１０を剥離液（東京応化工業製の商
品名Ｓ５０２Ａ）で剥離した。

【００３９】次に、上記炭素膜９をマスクとしてＳｉ膜
８を５％の酸素を含むＣＦ₄を用いた反応性イオンエッ
チングでパターン化した。

【００４０】次いで、上記炭素膜９をマスクとしてパー
マロイ膜７の露出部分をＡｒのイオンミリングによって
選択的に除去し、上部コアとなるパーマロイ膜をパター
ン化した。この状態を図１（ｃ）、（ｄ）に示してい
る。

【００４１】最後に、上部コアの縁に沿って残った炭素
膜を下層にあるＳｉ膜をサイドエッチングすることによ
ってリフトオフする。Ｓｉ膜のエッチングはＳＦ₆プラ
ズマ処理すなわち高い圧力での等方エッチングによって
行った。次いでフォトレジスト剥離液を用いた超音波洗
浄で炭素膜を除去した。

【００４２】このようにして得られた素子のトラック幅
の基板面内のばらつきは７．５±０．７０μｍであり、
優れた加工精度を示した。また、この素子を用いて製造
した薄膜磁気ヘッドの書き込み、読み出し性能は実用上
満足すべきものであった。

【００４３】（実施例２）第１及び第２のフォトレジス
ト材料を除いて実施例１と全く同様にして薄膜磁気ヘッ
ド素子を作成した。第１のフォトレジスト１０及び第２
のフォトレジスト１０の形成は、以下に示すようなプラ
ズマ重合を用いて行った。

【００４４】即ち、平行平板型高周波プラズマ装置を用
い、基板を８０℃に加温した接地側電極に設置し、真空
槽内を排気する。１×１０⁴Ｐａまで排気した後、メチ
ルイソプロペニルケトンとビニルトリメチルシランの
１：１（流量比）の混合ガスを毎分５ｍｌ供給し、内圧
を１０Ｐａに保った。次に、接地されていない側の電極
に、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力８０Ｗを印加
してプラズマを発生させ、２０分間プラズマ重合した。
次いで、この膜に遠紫外線を用いて露光、現像し第１の
フォトレジスト１０及び第２のフォトレジスト１０を得
た。

【００４５】これ以外の工程は、実施例１と全く同様に
行って図４に示したと同様の上部コア１２を有する薄膜
磁気ヘッド素子１４を得た。

【００４６】なお、得られた薄膜磁気ヘッド素子１４の
トラック幅１３の基板面内のばらつきは７．７±０．５
３μｍであり、優れた加工精度であった。また、この素
子を用いて製造した薄膜磁気ヘッドの書き込み、読み出
し性能は実用上満足すべきものであった。

【００４７】（実施例３）炭素膜の形成を除き、その他
の工程は実施例１と全く同様にして図４に示したと同様
の上部コア１２を有する薄膜磁気ヘッド素子１４を作成
した。

【００４８】なお、炭素膜９の形成は、以下に示す多結
晶ダイヤモンド薄膜の形成方法により行った。即ち、多
結晶ダイヤモンド薄膜の形成は、周知のメタンと水素を
原料とするマイクロ波ＥＣＲプラズマＣＶＤによって行
った。

【００４９】このようにして得られた薄膜磁気ヘッド素
子１４のトラック幅１３の基板面内のばらつきは７．７
±０．７２μｍであり、優れた加工精度を示した。

【００５０】また、この素子を用いて製造した薄膜磁気
ヘッドの書き込み、読み出し性能は実用上満足すべきも
のであった。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
炭素膜をエッチングマスクとして磁性膜をパターン化し
た後にＣ膜を簡便に除去することができるため、炭素膜
の大きな内部応力による磁性膜への悪影響が残らず、か
つ、高精度な加工が可能となり、優れた薄膜磁気ヘッド
を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す
部分断面図工程図。

【図２】本発明に用いる第一のフォトレジストパターン
図。

【図３】本発明に用いる第二のフォトレジストパターン
図。

【図４】本発明により形成された薄膜磁気ヘッド素子の
部分平面図。

【図５】従来の製造方法による薄膜磁気ヘッドの断面
部。

【図６】従来の製造方法による薄膜磁気ヘッドの平面
図。

【符号の説明】

１…非磁性基板、２…下部コア層、３…ギャップ層、４…絶縁層、５…コイル、６…絶縁層、７…上部磁性体層、８…Ｓｉ膜、９…Ｃ膜、１０…第一のフォトレジスト、１１…第二のフォトレジスト、１２…上部コア、１３…トラック幅。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池田宏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)発明者斉藤治信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)発明者林雅之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)発明者橋本尚子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

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の非磁性基板上に第１の磁性膜を形成
し、所定の形状にパターン化して下部コアを形成する工
程と、その上にギャップ形成用の非磁性絶縁膜を形成す
る工程と、前記基板のコイル形成領域に第一の絶縁膜を
被覆して導体膜を形成して、コイルパターンを形成する
工程と、このコイルパターンを第２の絶縁膜で被覆した
後、その上部を含み少なくとも前記下部コア上部に第２
の磁性膜を形成する工程と、この磁性膜上の少なくとも
前部ギャップ形成領域上に炭素マスクパターンを形成
し、この炭素マスクパターンを用いて前記第２の磁性膜
を選択的にエッチングして、少なくともトラック幅が規
制された上部コアを形成する工程とを有して成る薄膜磁
気ヘッドの製造方法において、前記上部コアを形成する
工程を、少なくとも以下の（ａ）〜（ｋ）工程を有する
工程で構成して成る薄膜磁気ヘッドの製造方法。（ａ）第２の磁性膜が形成された基板上に、Ｓｉ膜を形
成する工程、（ｂ）前記Ｓｉ膜上に炭素膜を形成する工
程、（ｃ）前記炭素膜上に第一のフォトレジストを形成
し、上部コアパターンの形成されたフォトマスクを通し
て露光、現像することにより第１のフォトレジストパタ
ーンを形成する工程、（ｄ）前記フォトレジストパター
ンをマスクにして前記炭素膜を選択的にエッチングして
炭素膜パターンを形成する工程、（ｅ）前記第１のフォ
トレジストパターンを除去する工程、（ｆ）前記炭素膜
パターンをマスクにしてＳｉ膜を選択的にエッチングす
る工程、（ｇ）前記炭素膜パターンをマスクにして前記
第２の磁性膜を選択的にエッチングすることにより、少
なくともトラック幅が所定寸法に規定された上部コアパ
ターンを形成する工程、（ｈ）前記上部コアパターンが
形成された前記炭素膜パターン上に第２のフォトレジス
トを形成し、上部コアパターンと相似形で上部コアパタ
ーンより小さく、かつ、上部コアパターンのネガパター
ンに形成されたフォトマスクを通して露光、現像するこ
とにより第２のフォトレジストパターンを形成する工
程、（ｉ）前記第２のフォトレジストをマスクにして前
記炭素膜を選択的にエッチングして除去する工程、
（ｊ）前記第２のフォトレジストパターンを除去する工
程、及び（ｋ）前記炭素膜パターンの下層にある前記Ｓ
ｉ膜をサイドエッチングにより除去し前記炭素膜パター
ンの残存する部分をリフトオフする工程。
【請求項２】上記工程（ａ）のＳｉ膜を０．５μｍ以下
の膜厚として成る請求項１記載の薄膜磁気ヘッドの製造
方法。
【請求項３】上記工程（ｃ）の第１のフォトレジスト膜
を気相反応で形成して成る請求項１記載の薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法。
【請求項４】上記工程（ｂ）の炭素膜をダイヤモンド薄
膜として成る請求項１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方
法。
【請求項５】上記工程（ａ）のＳｉ膜を物理的気相体積
法もしくは化学的気相堆積法により形成して成る請求項
１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項６】上記工程（ｂ）の炭素膜を物理的気相堆積
法もしくは化学的気相堆積法により形成して成る請求項
１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項７】上記工程（ｇ）の第２の磁性膜の選択的エ
ッチングをドライエッチングとして成る請求項１記載の
薄膜磁気ヘッドの製造方法。