JPH07302409A - 薄膜コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 経年変化による変形を生じ難く、機械的強度
が高く良好な薄膜コイルを製造する為にコイル線材7a、
7a相互間に無機酸化物をボイドの発生を予防する手段で
もって進入させる方法を提供する。 【構成】 絶縁層の上のコイルの上面に対し、線材相互
の空間が途中まで埋まる程度の量の無機酸化物を入れ、
次に線材相互の残された空間にレジストを埋める。コイ
ルの上面よりも高い位置にある無機酸化物とレジストと
を共に除去する。線材相互に入っているレジストを除去
し、そこに、無機酸化物をスパッタリングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高密度磁気ディスク装置
に用いられる薄膜磁気ヘッドや薄膜モータ等の、薄膜技
術によって製造される物に関し、詳しくはそれらの物に
おいて用いられる薄膜コイルを製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記薄膜技術によって製造される物の
内、例えば薄膜磁気ヘッドは図４の（Ａ）、（Ｂ）に示
されるように構成されている。図において、１はスライ
ダ基板、２はスライダ浮上面、３は下部保護層、４は下
部磁性層、５は非磁性層、６は絶縁層、７は渦巻き状の
コイル、８はコイル７を埋めてコイルにおける線材7a相
互間の電気的絶縁を保つ為の絶縁材、９はコイル７の端
子、12は上部磁性層を夫々示す。13は上部磁性層12にお
けるポールチップで、下部磁性層４との間にギャップ14
が形成されている。15は上部磁性層12におけるヨーク
部、16は下部磁性層４との結合部である。上記下部磁性
層４と上部磁性層12とで上記ギャップ14を挟んだ閉磁路
が形成されている。

【０００３】上記コイル７の形成は、上記絶縁層６の上
に周知のドライエッチング方式又は周知のレジストパタ
ーンを用いた電解メッキ手段により行う。この場合通常
は図６の（Ａ）に示すようにコイル７における線材7aの
断面形状は矩形となる。そして上記絶縁材８としてフォ
トレジストをスピンコートすることにより、該フォトレ
ジスト８でもって線材7a相互間を埋め且つ線材7aの上側
を覆う（例えば特開平５−２５０６３２号公報参照）。
このようにすることにより、線材7aの周囲が絶縁物で覆
われた絶縁性の高い薄膜コイルを製造することが出来
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記薄膜コイル
は上記絶縁材がフォトレジストなので経年変化により変
形を生じやすい問題点がある。又ドライエッチング方式
によるコイル７の形成の際に線材7aの上面の縁部7bに髭
状の突起物が出来ることがあり、そのような突起物はフ
ォトレジストの充填の際の外力によって隣の線材の突起
物と近付き合いそのまま薄膜コイルが完成品となってし
まうことがある。するとその後の使用中において上記突
起物が線材相互の絶縁を悪くし、コイルを故障に至らし
める問題点がある。

【０００５】上記経年変化による変形の問題点の解決の
為には、上記絶縁材８として例えばアルミナ又はシリコ
ン系の無機酸化物等を用いると極めて変形を起こし難く
することが出来る。しかし図６の（Ｂ）に示すように、
線材7a相互間において無機酸化物18の中にボイド19が出
来やすく、そのようなボイド19が出来ると、完成品の薄
膜コイルの機械的強度を弱めたり、電気的特性を悪化さ
せる問題点がある。特に近来は再生感度向上の為、導体
コイル巻き数を増加したり、コイル抵抗値低減の為に導
体断面を大きくしたりする為、コイル相互の空間が狭く
なり、また空間の高さが比較的高くなり、ボイドの発生
条件が著しく高まる問題点がある。

【０００６】上記のようなボイド19の発生の防止のため
には、図７の（Ａ）に示すように線材7a相互間の空間20
をその入口部分20ａが広くなるように形成すると良い。
その為には線材7aを形成する際のレジストパターンを図
７の（Ｂ）に符号21で示されるような形状に形成する
（例えば特開平５−２４２４３０号公報参照）。しかし
このような断面形状のレジストパターン21で電解メッキ
により線材7aを形成しようとすると、メッキ液が入り込
むべき凹部22はその入口23が狭いため、多数の凹部22の
何れかにおいてはその奥部24まで攪拌が行き届き難い凹
部22が生じ、従ってそのような凹部22ではイオン濃度が
低下し易く、その結果、各凹部22で形成される線材7a相
互に厚みのばらつきが出来、出来上がったコイルが不良
品となってしまう問題点がある。

【０００７】本願発明は上記従来技術の問題点（技術的
課題）を解決する為になされたもので、第１の目的は、
絶縁材として無機酸化物を用いることにより経年変化に
よる変形を生じ難い薄膜コイルの製造方法を提供するこ
とである。

【０００８】第２の目的は、絶縁材として無機酸化物を
用いても、線材を線材相互間にボイドを生ずることなく
埋めることが出来て、機械的強度が高くしかも電気的特
性が良好な薄膜コイルの製造方法を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本願発明における薄膜コイルの製造方法は、絶縁層
の上に形成された、線材の断面形状が矩形となっている
コイルの上面に対し、コイルにおける線材相互の空間が
途中まで埋まる程度の量の無機酸化物をスパッタリング
する工程と、コイル上面に被せられた無機酸化物の上に
対して上記コイルにおける線材相互の残された空間が全
て埋まる量のレジストを被せる工程と、コイルの上面よ
りも高い位置にある無機酸化物をレジストと共に除去す
る工程と、コイルにおける線材相互の空間に入り込んで
いるレジストを除去する工程と、コイルにおける線材相
互間の残された空間と線材の上側とを、無機酸化物をス
パッタリングすることにより覆う工程とを有するように
した。

【００１０】

【作用】線材相互間に無機酸化物を充填する際に、線材
相互の深さを複数回で順に埋めることによって線材相互
間への無機酸化物の進入が円滑となり、線材相互間にボ
イドの発生無く無機酸化物を充填することが出来る。線
材相互間にボイド無く充填された無機酸化物は高い機械
的強度を示し、又高い電気的絶縁性を示す。

【００１１】

【実施例】以下本願の実施例を示す図面について説明す
る。まず説明に先立って一般的な薄膜コイルの形成方法
の例を図１の（Ａ）〜（Ｇ）を用いて説明する。先ず
（Ａ）のように絶縁層６の上にコイルをメッキするベー
スとする為のシード層31をスパッタリングによって形成
する。シード層31としては絶縁層６に対する密着性の良
い点からチタン或いはクロームを用いる。次に（Ｂ）の
如くシード層31の上にフォトレジスト32をコートする。
次に（Ｃ）の如くフォトマスク33を被せ、紫外線34によ
って露光する。次にそれを現像し更にポストベークし
て、（Ｄ）の如くメッキ用の凹部36を有するレジストパ
ターン35を形成する。次に電解メッキによって上記凹部
36に銅をメッキし、（Ｅ）の如くコイル７の線材7aを矩
形の基本形状に形成する。次に（Ｆ）の如くフォトレジ
スト35を剥離除去し、更に例えばイオンビームエッチン
グにより（Ｇ）の如くコイルの線材7a相互間のシード層
31を除去する。このようにしてコイルは形成される。

【００１２】また上記電解メッキ手段とは異なる周知の
ドライエッチング方式によっても図１の（Ｇ）に示され
る上記薄膜コイルは形成できる。

【００１３】次に必要に応じて図１の（Ｈ）の如くコイ
ル７における各線材7aの肩部38を斜状に欠如させる加工
を行う。肩部38の加工は後述のイオンビーム加工装置に
より行うことが出来るが、プラズマアーク放電を利用し
た加工装置による加工でも良い。尚線材7aの高さＨは例
えば３μｍ、幅Ｗは例えば３μｍ、間隔Ｄは例えば３〜
４μｍ、斜状にする肩部38の幅Ｗ１は上記幅Ｗの３〜１
０％例えば５％程度であり、角度は４５度程度である。
次に（Ｉ）の如く無機絶縁材８例えばアルミナ又は酸化
シリコン系の無機酸化物をスパッタリングして線材7a相
互間を埋めると共に線材7aの上側を覆う。覆う厚みＴは
例えば３μｍである。

【００１４】次に本例では、コイルを２層に形成する為
に、上記（Ａ）〜（Ｉ）の工程をもう一度繰り返して、
（Ｊ）の如く上記コイル７の上にもう一つのコイル40を
形成する。尚41はシード層、40ａはコイル40の線材、42
は絶縁材（無機酸化物）である。上記（Ａ）〜（Ｊ）の
工程を完了することにより、絶縁材中に埋められた状態
の２層のコイル７，40を備える薄膜コイルが完成する。
前記磁気ヘッドをこのような２層のコイル７，40を有す
る構造にすると、電気的感度を向上させられる。コイル
は１層でも或いはより多層にしても良い。

【００１５】次にイオンビーム加工装置45による線材7a
の角部の除去加工を示す図２について説明する。46はイ
オンビーム発生装置、47は加工室で、真空排気されるよ
うになっている。48は基板ホルダーで、回転軸49ａを中
心に回転を行う第１回転盤49と、第１回転盤49に取付け
られ且つ回転軸49ａと平行な回転軸50ａを中心に回転を
行う第２回転盤50とを備えている。該基板ホルダー48
は、被加工物に対するイオンビームの照射方向を任意に
設定できるようにする為に、イオンビーム発生装置46か
らのイオンビームの到来方向51と上記回転軸50ａとの角
度θを任意に設定できるように構成してあり、上記銅製
の線材7aの肩部の除去の場合には上記角度θを例えば４
５゜程度に設定する。

【００１６】上記コイル７は、イオンビームが図３に矢
印51で示す如く、コイル７の面方向7cとは垂直な方向7d
に対して傾斜した方向から照射されるように第２回転盤
50に装着する。その装着は次のようにして行えば良い。
上記コイル７は薄膜技術において通常知られているよう
に、ウエハーと呼ばれる１枚の基板の一面に、各々のコ
イル７の面方向7cが上記基板の一面と平行となる状態で
多数を並べて形成されている。従ってその基板の一面が
上記第２回転盤50の盤面に重なるように取付けることに
より、上記の方向7dは上記回転軸50ａとほぼ平行し、上
記方向7dを上記方向51に対し上記設定角度θで傾斜した
状態とすることが出来る。

【００１７】この状態でイオンビームの照射を行うと、
図３から明らかなように線材7aに対してイオンビーム
は、線材7aの肩部38に対してはほぼ真っ直ぐな向きに当
り、その他の部分には傾斜した向きに当る。従って肩部
38においてイオンビームによるエッチングが最も進行
し、やがてその角部が除去され斜状となる。上記のよう
なイオンビームの照射は、第１及び第２回転盤49，50を
回動させながら行う。するとコイル７に対しては上記方
向7dとは上記設定した角度θを常に保ったあらゆる方向
からイオンビームが照射される。その結果、渦巻き状の
コイル７の線材7aはどの部分においてもその肩部が上記
のように斜状となり、無機酸化物８の充填が容易にな
り、ボイドが出来にくくなる。

【００１８】次に図１の（Ｇ）に示されるような多数の
コイル線材7a、7a間及びそれらの上面に無機酸化物８を
被せ付ける手段につき図５を用いて説明する。まず図１
の（Ｇ）と同様に多数のコイル線材7a、7aから成るコイ
ルを絶縁材６の上に形成する（図５の（Ａ）参照）。こ
れの形成方法は前述した通りであって、ドライエッチン
グ方式であっても、電解メッキ方式であってもよい。次
に図５の（Ｂ）に示されるようにコイル線材7a、7aの上
に無機酸化物（アルミナ）をスパッタリングしてコイル
線材7a、7aを埋める。その量はコイル線材7a、7a相互間
の深さＨの略半分がセラミック8aによって埋まる程度に
止め、残りの空間8bが形成されるようにする。なおこの
場合コイル線材7a、7aの上部にも無機酸化物8cが堆積す
る。次に（Ｃ）の如く上記セラミック8a、8cの上にレジ
スト60を塗布する。こうするとレジストの一部61は上記
谷部8bに入り込む。

【００１９】さらにレジストは、周知のように高温の雰
囲気（例えば200℃）に接しさせると流動化し、（Ｄ）
のようにレジスト61は無機酸化物8c、8c相互間に入り無
機酸化物8cと略同高になる。次に（Ｄ）におけるコイル
線材7a、7aの上にある無機酸化物8cと、それに隣接する
レジスト61の上半部を除く。その手段としては周知のエ
ッチバック方式を用いるとよい。この方式は図２、図３
に関する前述の説明からも明らかなように図５の（Ｄ）
の状態にある無機酸化物を、（Ｅ）の状態にレジストと
一緒に除去するに効果的である。図５の（Ｅ）における
絶縁板６を第２回転板50の表面に備えさせる場合は図２
における第２回転板50及びこれの表面に備えられるコイ
ル７の位置関係を参考にするとよい。以下前述の如くし
て（Ｅ）のようにコイル線材7a、7aの上面7bよりも上部
にあるものを除去する。なお上記図２、３のイオンエッ
チング方式により無機酸化物8cを除去する場合、イオン
ビーム到来方向51に対する回転軸51aの角度θは、無機
酸化物8cとレジスト61とが略同高に除去されるように選
定するとよい。またこのエッチングのときは、溝内に残
るレジスト62が無機酸化物8aを保護する。次に（Ｅ）に
おける無機酸化物8a、8aの上に残るレジスト62は周知の
溶剤で除去すると（Ｆ）の如き断面のものが出来上が
る。この（Ｆ）のような断面、即ち、コイル線材7a、7a
相互間が既に無機酸化物8aによって途中迄埋められて浅
くなっている場合は、これらのコイルの上にスパッタリ
ングによってセラミックを被せても、コイル線材7a、7a
相互間にはセラミックが入り込み、図６で示したような
ボイドの発生は起り得ない。従ってコイル線材7a、7a相
互間の比較的浅い溝は完全に無機酸化物で充填され、コ
イル全体は図１の（Ｉ）で示すように完全に覆われる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本願発明にあっては、前記
の目的を達成して、コイル線材7a、7a相互間が比較的狭
くても、またコイル線材7a、7a相互間の深さが比較的深
くても無機酸化物の充填が円滑で、ボイドの発生を予防
する上に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｊ）は薄膜コイルの形成手順を示す
断面図。

【図２】イオンビーム加工装置を略示する一部破断図。

【図３】イオンビームによるエッチング状態を示す拡大
図。

【図４】（Ａ）は薄膜磁気ヘッドの縦断面図、（Ｂ）は
平面図。

【図５】（Ａ）〜（Ｆ）は薄膜コイルに無機酸化物を施
す手順を示す断面図。

【図６】（Ａ）は従来の薄膜コイルの縦断面拡大図、
（Ｂ）はボイドが出来た状態を示す薄膜コイルの縦断面
図。

【図７】（Ａ）は従来のコイルにおける線材の断面形状
の他の例を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の線材の形成の為の
レジストパターンの断面形状を示す図。

【符号の説明】

７ コイル 7a 線材 ８ 絶縁材 8a 第１回充填無機酸化物 19 ボイド 38 肩部 62 保護用レジスト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層の上に形成された、線材の断面形
   状が矩形となっているコイルの上面に対し、コイルにお
   ける線材相互の空間が途中まで埋まる程度の量の無機酸
   化物をスパッタリングする工程と、コイル上面に被せら
   れた無機酸化物の上に対して上記コイルにおける線材相
   互の残された空間が全て埋まる量のレジストを被せる工
   程と、コイルの上面よりも高い位置にある無機酸化物を
   レジストと共に除去する工程と、コイルにおける線材相
   互の空間に入り込んでいるレジストを除去する工程と、
   コイルにおける線材相互間の残された空間と線材の上側
   とを、無機酸化物をスパッタリングすることにより覆う
   工程とを有することを特徴とする薄膜コイルの製造方
   法。