JPH07105004B2 - 薄膜磁気ヘッドの製法 - Google Patents

薄膜磁気ヘッドの製法

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JPH07105004B2
JPH07105004B2 JP2328787A JP32878790A JPH07105004B2 JP H07105004 B2 JPH07105004 B2 JP H07105004B2 JP 2328787 A JP2328787 A JP 2328787A JP 32878790 A JP32878790 A JP 32878790A JP H07105004 B2 JPH07105004 B2 JP H07105004B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、薄膜磁気ヘッドの製法に関するものである。
詳言すれば、本発明は、犠牲マスク層を用いる薄膜磁気
ヘッドにおいて、上部と下部の磁極チップを整列させる
ことに関している。
従来技術と発明が解決しようとする課題 薄膜磁気読出し/書込みヘッドは、磁気ディスク又は磁
気テープ等の磁性記憶媒体から情報を磁気的に読出した
り書込んだりするのに利用される。磁性記憶材料には高
密度に情報が記憶されることが極めて望ましい。
記録システムの記憶密度を増大させるには、所与の記憶
面の面積当りの密度を出来るだけ高くすることが必要で
ある。回転ディスク・ドライブの場合(フロッピ、ハー
ドディスクいずれの場合も)、面積当り密度は、トラッ
クに沿った単位長さ当りの磁束の反転数(2.54cm当りの
磁束反転単位での線形密度)に、半径方向での単位長さ
当りに得られるトラック数(2.54cm当りのトラック単位
でのトラック密度)を乗ずることで得られる。
磁性記憶媒体の記憶密度を増大させる要求の結果、磁気
ヘッド寸法は小さくされた。磁気ヘッドは、電子工業で
半導体集積回路の場合に用いられるのと似た形式で製作
される。
製作中、多くの薄膜磁気ヘッドが、ウェーハ(又は基
板)の全表面にわたり蒸着される。複数層が蒸着された
のち、ウェーハは、“ダイ”にされるか、多くの個別の
薄膜ヘッドにスライスされる。これら各ヘッドは、ウェ
ーハの一部分に保持され、この結果、上部の磁極チップ
と、下部の磁極チップと、ギャップとが、それぞれ露出
される。磁極チップとギャップ(及びこれらの下の基板
部分)とは、次に、内方へ、薄膜ヘッド中心へ向って包
み込まれ、所望寸法にされる。この包込み過程は研摩工
程であり、この工程では、表面と底部の磁極チップとギ
ャップの露出部分が、ダイヤモンド・スラリ等の研摩材
にかけられる。電気的な接点は、導電コイルに接続され
ている。完成したヘッドは、次に、コンピュータのディ
スク等の磁気記憶媒体にデータを書込んだり、読出した
りするのに用いるため、取付け具に取付けられる。
操作時には、磁気記憶媒体は、露出した上側と下側の磁
極チップの近くに配置される。読出し操作時には、動く
記憶媒体の変化する磁束が、上下の磁極チップに、変化
する磁束を印加する。この磁束は、磁極チップと、導電
コイルの周囲の継鉄コアとを通して伝えられる。この変
化する磁束は、導電コイルに電圧を生じさせ、この電圧
は、電気式検知回路を用いることで検知される。この電
圧は、磁気記憶媒体の運動により生じる磁束の変化を表
わす。
書込み操作中、電流は、導電コイル内を流れるようにさ
れる。この電流により、表面と底部の磁極内に磁場が生
ぜしめられ、また、上下の磁極チップの間のギャップを
横切る磁場を発生させる。フリンジ域は、磁極チップの
境界を越えたところまで拡がり、磁性記憶媒体近くまで
達する。このフリンジ域は、記憶媒体に磁場を印加し、
情報を書込むのに用いられる。
磁気薄膜ヘッドを製造するのに利用される方法は2つあ
る。すなわち、加法又は減法である。加法による製法は
基本の方法で、薄膜ヘッドの種々の層がウェーハ基板に
蒸着される一連の処理工程を含んでいる。達成可能の最
大のトラック密度は、上下の磁極チップとその幅の正確
な整列に著しく影響される。磁極チップは、通例、設計
基準に応じて約1ミクロンから5ミクロンの範囲の厚さ
である。厚いほうの磁極はオーバライト効果を高め、薄
いほうの磁極は、リードバック操作中の分解能を増大せ
しめる。上下の磁極及びギャップの物理的形状は、磁気
フリンジ域の形状を変えることにより、薄膜の読出し/
書込み性能に有意な影響を与える。
トラック密度が増大し、インチ当り2400トラックに近づ
き、これを超えると、読出し/書込みヘッド内での上下
磁極チップ間の整列は臨界的となる。このような高い記
憶密度では、設計基準により、磁気変換器が要求され
る。この変換器では、底部磁極チップ幅が表面磁極チッ
プ幅とほとんど等しくなる。表面及び底部の磁極チップ
は、また、精確に整列していなければならない。このよ
うに寸法が小さい場合、ヘッドの複数チップの間の整列
は、決定的に重要である。特に、磁極チップの寸法が、
蒸着技術の公差や明せき度の限界に近づくにつれて、臨
界的となる。磁界の整列を改善する技術は、表面磁極、
底部磁極、これら双方を分離するギャップ域を、すべて
所望の寸法より十分に幅広に造っておくことが前提とな
る。したがって、表面の磁極には、より幅狭のマスク層
が蒸着されることになる。この構成物を、次に、イオン
・ミリング又は反応イオン・ミリング等の材料除去
(“ミリング”)処理を用いて整列させるのである。こ
れらの処理では、高エネルギーのイオンが磁極チップ区
域に衝撃を与え、マスク層のふちからはみ出している余
分の材料(表面磁極、底部磁極、ギャップ材料)を除去
する。マスク層は、双方の磁極とギャップ部分のみを保
護するので、完成した磁極チップの幅は、ほぼ、マスク
層の幅と等しくなる。
この公知の整列技術には、いくつかの欠点がある。その
1つは、ミリング処理に続いて行なわれる、磁極チップ
構成物からマスク層を除去する処理が難しいことであ
る。また、ミリングの間に磁極チップの適当な保護を確
実にするには、マスクを十分に厚くして、ミリング加工
に耐えるようにしなければならない。しかし、マスクを
厚くすると、達成可能な最大分解能が低下する。更に、
また、ミリング後に残ったマスク材料を剥ぎ取ると、薄
膜ヘッドのデリケートな構成物が損傷されることがあ
る。他面、マスク層を薄くして、分解能を高め、マスク
の除去を容易にしようとすれば、ミリング中に磁極チッ
プ構成物が損傷される危険が高くなる。
こうしたことから、選択的なエッチングによりマスク層
の除去を制御可能かつ容易に行いうるようにすること
は、この整列技術に対する重要な寄与となるはずであ
る。
課題を解決するための手段 本発明によれば、データ記憶密度の高い薄膜磁気変換器
内の複数磁極チップを精密に整列させることができる。
本発明の場合、表面磁極と整列させるためにトリミング
されるのは底部磁極とギャップ層のみである。底部磁極
及び(又は)ギャップ層のイオン・ミリング又は乾式エ
ッチングの間、表面磁極は、十分に厚い犠牲マスク層で
保護される。このマスク層は、簡単に取付けられ、ミリ
ング処理後、選択的に除去できるように設計されてい
る。犠牲マスク自体は、表面磁極を蒸着させるのと同じ
ホトレジスト・マスクにより蒸着されることで、表面磁
極に整列せしめられる。
本発明を利用するさいには、まず、最終形態に必要とな
るより幅広のチップを有する底部磁極が基板に蒸着され
る。次いで、ギャップ材料がその上に蒸着される。コイ
ルと絶縁材は、更にその上に蒸着される。コイルと絶縁
材は、ヨーク区域に限定され、底部磁極とギャップ全体
をカバーするのではない。最後に、表面磁極層が蒸着さ
れる。この磁極層は、ホトレジスト・マスクにより覆わ
れる。このマスクは、最終的な形態では、トラック幅を
決定する磁極チップ幅を有している。ミリングに先立っ
て、磁極チップを完全に整列させる必要はない。しか
し、表面磁極チップは、底部磁極チップより狭く、その
突出部は、底部磁極チップにより完全に包まれなければ
ならない。
次に、別の金属層が、表面磁極層を蒸着するのに用いら
れたのと同じホトレジスト・マスクにより表面磁極層の
上に蒸着される。この金属層は、磁極に用いた材料と異
なる金属又は合金であれば何でもよいが、磁極材料が侵
食されないように、選択的にエッチング可能なものでな
ければならない。また、磁極層の上に蒸着するのに適合
するものでなければならない。本発明の好適実施例によ
れば、この金属は、銅又は金であるが、これらの金属
は、いずれも既に薄膜ヘッドの製造に用いられている。
それゆえ、表面磁極の幾何形状(及び金属の犠牲マスク
層)は、ミリング後の底部磁極チップの形状を決めるも
のとなる。銅は、経済性、イオン・ミリング率、簡便性
の点で最も好適な金属である。
金属の犠牲マスク層は、ベース層として用いることがで
きる。この上に、単数又は複数の付加犠牲マスク層が、
表面磁極層と第1の磁性金属マスク層の蒸着に用いたの
と同じホトレジスト・マスクにより蒸着される。本発明
の1実施例によれば、ニッケル・鉄の合金層が、金属の
犠牲ベース層の上に蒸着されている。ニッケル・鉄の合
金は、通例、表面及び底部の磁極層に用いられるので、
容易に製造過程に統合することができる。更に、この合
金マスクは、ミリング率が、底部磁極層のそれと等しい
ので(同じ材料から成るため)、適宜の厚さのニッケル
・鉄犠牲層が容易に蒸着できる。
犠牲マスク層が蒸着されたのち、ホトレジスト・マスク
(このマスクを介して表面磁極層と犠牲金属層が蒸着さ
れる)が剥ぎ取られ、シード層が除去され、ギャップ材
料が湿式エッチング、又はイオン・ミリングを施され、
磁極チップ構成物にはイオン・ミリングが行なわれ、高
いエネルギー・イオンがチップ表面に衝撃を与える。マ
スクは、磁極チップ及びギャップの区域を保護する。高
いエネルギー・イオンにさらされるこれらの区域は、イ
オンによる衝撃力によって削り去られる。
ミリング処理が終ると、両磁極チップとギャップ層とは
整列状態にあり、余分の犠牲マスク層が表面磁極チップ
の上に残った状態となる。ウエーハには、次に、選択的
な化学式エッチングが施される。これにより、表面磁極
チップから単一金属又は合金の犠牲層が除去される。し
かし、ニッケル・鉄合金の磁極又はギャップ層は侵食さ
れず、薄膜ヘッド構成物は、無傷で残る。複数層の犠牲
マスク内に余分のニッケル・鉄合金の犠牲層が、第1の
金属犠牲層上に残っている場合は、“リフト・オブ”に
より除去する。すなわち、下にある金属層(銅など)が
選択的に化学式エッチングによって下から侵食され、ニ
ッケル・鉄の犠牲層の残りが除去される。
本発明による別の実施例では、硬化されたフォトレジス
ト表面犠牲層が、標準的な写真右版及びマスキングの技
術を用いて蒸着される。フォトレジスト層は、犠牲ニッ
ケル・鉄合金層に代えて用いられる。フォトレジスト
は、現在、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられ、したがっ
て、フォトレジスト犠牲層は、現在の製造過程に容易に
製造できる。イオン・ミリング処理に続いて、フォトレ
ジストは、フォトレジスト・ストリッパにより剥取ら
れ、銅の層は既述のように銅のエッチングにより除去さ
れる。銅層の上に残る余分の犠牲マスク・フォトレジス
トは“リフト・オフ”処理により除去される。
複数金属層の犠牲マスクが好ましいのは、カラーの異な
る第2金属層により終了時点の検知(すなわち、ニッケ
ル・鉄のミリングが完了し、下の銅製カラーマスク層が
見えるようになる)が容易だからである。銅の犠牲層を
カバーするニッケル・鉄合金の第2犠牲層の厚さは、底
部磁極チップの厚さと等しくするか、又は僅かに薄くす
る。また、ニッケル・鉄合金は銅よりミリング速度が遅
いので、マスクの全体厚を低減するのに役立つ。
実施例 次に図面につき、本発明の実施例を説明する。第1図と
第2図には、マルチ・ターンの誘導薄膜磁気ヘッド10が
略示されている。第1図は、薄膜ヘッド10の平面図であ
り、第2図は側断面図である。ヘッド10は、磁気薄膜コ
アの表面磁極12と底部磁極14とを有している。これらの
磁極はニッケル・鉄合金を有している。フォトリソグラ
フィ技術は、磁気コアの双方の磁極12,14の幾何形状を
定めるのに用いられる。導電コイル16,18は、磁極12,14
の間に延び、絶縁層20により磁気コアの磁極12,14から
電気絶縁されている。薄膜ヘッド10は、Al2O3−Tic等の
セラミック・コンパウンドを含む非磁性基板22とAl2O3
のアンダーコートとの上に蒸着されている。
薄膜ヘッド10を製造するさい、基板22とアンダーコート
23の上にヘッド10を蒸着するのに用いられるいくつかの
別個のパターン転写処理が用いられる。これらの転写処
理には、化学的なエッチング、めっき、スパッタが含ま
れている。代表的なヘッド製造法は、1ダース以上のマ
スキング・レベルと30以上の処理工程を有している。
第3A図から第3I図までは、本発明に用いられる磁極チッ
プを整列させる複数工程を示したものである。
第3A図は、蒸着処理が行なわれる基板22とアンダコート
23の断面図を示したものである。基板22とアンダコート
23は、通例、薄膜ヘッド10に対し極めて大きいので、ヘ
ッド10の多くの複製は基板22とアンダコート23の全表面
を横断して蒸着される。基板は、通例、Al2O3−Ticの基
板22とAl2O3のアンダコート23を有している。
第3B図は、第3A図の基板22とアンダコート23に、フォト
リソグラフィ技術を用いて下方の磁極チップ26(NiFe合
金)を蒸着されたところを示した図である。第3B図か
ら、チップ26の幅が分かる。
第3C図は、下方磁極チップ26と、基板22及びシード層27
を被覆しているギャップ材料層28とを示したものであ
る。シード層27はニッケル・鉄合金を含んでいる。シー
ド層はスパッタにより蒸着され、電気蒸着のベース層と
して役立つ。
第3D図は、フォトレジストのダム29が、ギャップ材料28
とシード層27に蒸着され、上方の磁極チップ24が蒸着さ
れる予定の区域が被覆されずに残されている状態を示し
たものである。フォトレジスト29は、標準的なフォトリ
ソグラフィ及びマスキング技術を用いて蒸着される。次
にチップ24(NiFeを含む)が、フォトレジストのダム29
の間の、ギャップ材料28とシード層27が露出している区
域に蒸着される(第3E図)。第3F図は、犠牲マスク層3
0,32を蒸着させたあとの磁極チップ区域を示したもので
ある。第3F図には2つの犠牲マスクが示されているが、
本発明では単一の犠牲層を用いている。本発明の1好適
実施例では、犠牲マスク層30は、上方の磁極チップ24に
蒸着(電着法)された銅の層を有している。次に、犠牲
マスク層32が銅の犠牲マスク層30の上に蒸着される。こ
の犠牲マスク層には、他の金属又は合金も用いることが
できる。しかし、好ましいのは銅とニッケル・鉄であ
る。これは、薄膜ヘッド製造過程と適合するからであ
る。
次に、フォトレジストのダム29は、第3G図に示されてい
るように除去される。1実施例では、ダム区域下のシー
ド層27が、スパッタによりエッチングされるが、ミリン
グされ、ダム区域下のギャップ層が10%の希HF(1:10の
重量比)で化学的にエッチングされる。あるいは又、シ
ード層も化学的にエッチングできる。別の実施例では、
シード層27、ギャップ層28、下方の磁極26が、すべて単
一工程でミリングされる。シード層27とギャップ層28の
いずれか一方、又は双方を化学的にエッチングする利点
は、犠牲マスクの厚さを低減することにある。第3G図
は、イオン・ミリングの作業を示したものである。この
場合、イオンは、帯電グリッドにより加速され、矢印で
示したように電極チップ構成物の表面に衝撃を与える。
高エネルギーのイオンは、まず、ギャップ層28、下方の
電極層26、表面の犠牲マスク層32に当たる。本発明の1
好適実施例では、表面犠牲マスク層32はニッケル・鉄合
金を含んでいる。この場合、マスク層32と下方電極層26
のミリング速度は、実質的に等しい。ミリンダ条件は下
記の通りである: 電圧 850ボルト バックグラウンド圧 2×10-6トル アルゴンガス圧 2×10-4トル 電流密度 0.45 mA/cm2 傾斜角 15度 銅のミリング速度 810オングストローム/min ニッケル・鉄合金のミリング率500オングストローム/mi
n ミリング時間合計 50分 下方及び上方の電極の厚さは2μm〜4μmの範囲で変
化する。アルミナのギャップ層の厚さは、0.45μm〜0.
65μmの範囲である。フォトレジストの除去には、EMコ
ーポレーションによるEMT130か、又はアセトンを用い
る。磁極の厚さが2.5μmで、ギャップ層の厚さが0.6μ
mの場合、銅及びニッケル・鉄合金の犠牲マスク層の厚
さは、それぞれ2μmと2.5μmにするのがよい。
銅のマスク層は、メテックス(Metex)Mu−AとMu−B
(マダーミッドMacDermid社の商品名)の混合液、すな
わち銅の腐食液を用いて、選択的にエッチングされた。
この混合液は、エッチング速度を緩慢にするため、浄水
で希釈する(1:10)。
第3H図は、イオン・ミリング処理後の磁極チップ構成物
を示している。上方の磁極チップ24の上には銅の層30が
残っている。第3H図に示されているように、ミリング処
理により下方電極26の、整列していない部分が除去され
たのである。ニッケル・鉄層が残っているようなら、リ
フト・オフ処理により除去する。この処理では、銅の犠
牲マスク層30が、銅腐食液を用いて除去される。こうす
ることにより、第3I図に示した磁極チップ構成物が残さ
れる。適当な、選択性の銅腐食液はマクダーミッド社製
のMu−AとMu−Bとの混合液(2:1)である。中性pHの
硫酸アンモニウム(120g/)も、銅腐食液として適当
である。第3I図は、第1図の3I−3I線に沿った断面図で
ある。
ギャップ層は、HF−H2O(1:10)を用いてエッチングに
より除去される。このエッチング処理は短時間なので
(約1分から3分)、薄膜ヘッド構成物内の金属、たと
えばニッケル・鉄合金は、損傷されない。フォトレジス
ト・ストリッパは、フォトレジストの除去に用いる。
本発明の別の実施例によれば、表面犠牲マスク層は、負
の勾配を生ぜしめる熱放射又は紫外線放射により固化さ
れたフォトレジストを含んでいる。たとえば、表面磁極
チップ厚が2μmであり、ギャップ層厚が0.6μmであ
れば、銅とフォトレジストの犠牲層は、それぞれ2μm
と5〜6μmである。
底部犠牲マスク層を選択する場合に有用な基準は、次の
通りである: a.底部犠牲マスク層は、下の磁極層(ニッケル・鉄合
金)とは異なる(すなわち化学的に明瞭に)ものでなけ
ればならない。
b.下の磁極層(ニッケル・鉄合金)を侵食しない選択製
化学腐食液を用いねばならない。
c.底部犠牲マスク層の材料は、表面磁極層のめっきに用
いたのと同じフォトレジスト・マスクによるめっきと適
合可能なものでなければならない。
d.底部犠牲層のめっきに用いる電解液は、表面磁極層
(ニッケル・鉄合金)と適合性をもつものでなければな
らず、有意な、もしくは自発的な反応を生じるものであ
ってはならない。
e.緩慢なイオン・ミリング率を有する材料であることが
望ましい。
f.下の層と異なるカラーを有する底部犠牲マスク層を用
いること。これは、犠牲マスク層のエッチングのさい、
終了時点の検知を容易にするためである。
g.薄膜ヘッド製造中に利用可能の材料は、最低限の複雑
さであるのが望ましい。
連続犠牲マスク層の基準は次の通りである: a.単数又は複数のこの種の層は、下のマスク層と異なる
(すなわち化学的に明瞭に)ものでなければならない。
b.単数又は複数の連続的犠牲マスク層の材料は、底部マ
スク層をめっきするのに用いたのと同じフォトレジスト
・マスクによるめっきと適合性を有するものでなければ
ならない。
c.単数又は複数の連続的な犠牲マスク層には、下のマス
ク層と有意かつ自発性の反応を生じることのない、適合
性のあるめっき電解液を用いねばならない。
d.材料は、緩慢なイオン・ミリング速度を有するもので
あるのが望ましい。
e.連続的犠牲マスク層は、下のマスク層と異なるカラー
を有するようにして、終了時点の検知を容易にする。
f.薄膜ヘッド製造の間にすでに利用可能な材料は、最低
限の複雑さであるのが望ましい。
本発明を利用することにより、単一金属の、もしくは合
金の犠牲マスク層を、薄膜ヘッドの磁極チップに整列さ
せることができる。多層マスクを用いる場合、余剰マス
ク材料は、化学腐食剤又はリフト・オフ処理により選択
的に除去できる。リフト・オフ処理では、単一金属又は
合金の下方犠牲マスク層が選択的に化学的にエッチング
により除去される。このリフト・オフ処理により、通例
は、磁極ヘッド構成物を損傷せずには除去が難しい犠牲
層の使用が可能となる。
以上、本発明を好適実施例について説明したが、当業者
であれば、本発明の思想と枠を逸脱することなしに、そ
の形状や細部の変更が可能であることが分かるであろ
う。たとえば、金属犠牲層は、たとえば、Sn,Zn,Cd,In,
Pd,Os,Rh,Pt及びこれらの合金を用いることが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は薄膜磁気読出し/書込みヘッドの平面図、第2
図は第1図の薄膜磁気変換器の2−2線断面図、第3A
図、第3B図、第3C図、第3D図、第3E図、第3F図、第3G
図、第3H図、第3I図は、本発明による薄膜磁気読出し/
書込みヘッドの製作工程を示した図である。 10……薄膜磁気ヘッド、12……表面磁極層、14……底部
磁極層、16,18……導電コイル、20……絶縁層、22……
非磁性基板、23……アンダコート、24……上方の磁極チ
ップ、26……下方磁極チップ、27……シード層、28……
ギャップ材料層、29……フォトレジストのダム、30,32
……犠牲マスク層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−173308(JP,A) 特開 昭60−133516(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に薄膜磁気ヘッドを製造する方法に
    おいて、基板上に底部磁極層を付着する工程と、底部磁
    極層上にギャップ材料層を付着する工程と、ギャップ材
    料層上のフォトレジスト表面被膜マスクにおおわれてい
    ない部分に上部磁極層を付着する工程と、選択的にエッ
    チング可能でめっき可能な第一金属犠牲マスク層を同フ
    ォトレジスト表面被膜マスクにおおわれていない上部磁
    極層上に電気めっきする工程と、フォトレジスト表面被
    膜マスクを取り除く工程と、上部磁極層とギャップ材料
    層と底部磁極層の第一金属犠牲マスク層に対して整列さ
    れている部分を保護しつつ、ギャップ材料層と底部磁極
    層の第一金属犠牲マスク層に対して整列されていない部
    分を取り除く工程と、第一金属犠牲マスク層の残された
    部分を選択的に化学的にエッチングする工程と、を有す
    ることを特徴とする基板上への薄膜磁気ヘッドの製法。
  2. 【請求項2】底部磁極層とギャップ材料層との第一金属
    犠牲マスク層に対して整列されていない部分をイオン・
    ミリングにより取り除くことを特徴とする請求項1記載
    の製法。
  3. 【請求項3】第一金属犠牲マスク層上に第二表面犠牲マ
    スク層を蒸着する工程を有することを特徴とする請求項
    1記載の製法。
  4. 【請求項4】第二表面犠牲マスク層の蒸着の後に、底部
    磁極層とギャップ材料層の第一金属犠牲層に対して整列
    されていない部分をイオン・ミリングにより取り除くこ
    とを特徴とする請求項3記載の製法。
  5. 【請求項5】第二表面犠牲マスク層の蒸着が、前記フォ
    トレジスト表面被膜マスクにおおわれていない部分に行
    なわれることを特徴とする請求項3記載の製法。
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