JPH0810482B2 - 薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

薄膜磁気ヘッドの製造方法

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JPH0810482B2
JPH0810482B2 JP20984388A JP20984388A JPH0810482B2 JP H0810482 B2 JPH0810482 B2 JP H0810482B2 JP 20984388 A JP20984388 A JP 20984388A JP 20984388 A JP20984388 A JP 20984388A JP H0810482 B2 JPH0810482 B2 JP H0810482B2
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【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に係り、特に磁気抵抗が小さ
く,高精度の磁気ギャップを備えた薄膜磁気ヘッドの製
造方法に関する。
〔従来の技術〕
薄膜磁気ヘッドは情報の高記録密度化に伴って,その
加工精度も厳しくなり,電磁変換効率に大きな影響を及
ぼす磁気ギャップ深さに0.8±0.2μm以下の高い精度を
有することが要求されてきている。
磁気ギャップ加工は,例えば特開昭62−65221号公報
に記載のように,コイルに直流バイアスを流した場合と
流さない場合のインビーダンスの変化幅を検出し研磨加
工においてギャップ開きの開始位置を知る方法が採用さ
れている。一方磁気ギャップの形成は,特開昭61−3221
2号公報に記載のように有機絶縁膜たとえばポリイミド
系樹脂(PIQ)をマスクとし、ギャップ材にアルミナ(A
l2O3)を使用しCF4ガスを用いてエッチングする方法が
知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術における磁気ギャップの形成は有機絶縁
膜とギャップ材のエッチング速度がほぼ同じである為,
ギャップ材は有機絶縁膜の持つテーパ角度にならった形
状にパターニングされる。そのように形成されたギャッ
プ材はテーパ角度を有するため,ギャップ深さの加工に
あたり,ギャップ開きの開始位置ではその位置を検出す
る信号とノイズとの区別が出来ず高精度で検出出来なか
った。ギャップ開きの開始位置を高精度で検出するに
は,ギャップ材を出来るだけ垂直にパターニングしその
位置で検出信号を大きく変化させてノイズに打ち勝つ必
要がある。更に高記録密度化に伴って磁路長の高精度化
や上部磁性体,下部磁性体の接続部分であるバックギャ
ップの磁気抵抗を小さくするという点について配慮がさ
れておらず、ギャップ深さ寸法が小さくなるとその寸法
バラツキが大きくなり製品の歩留まりが悪くなるという
問題と,バックギャップの接続面積における磁気抵抗が
大きいという問題があった。
本発明の目的は,磁気ギャップ加工を高精度で歩留ま
りよく出来,バックギャップの磁気抵抗が小さい薄膜磁
気ヘッドの製造方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、基板上に下地膜を形成する工程と、該下
地膜上に下部磁性体を形成する工程と、該下部磁性体上
にAl2O3膜を形成する工程と、該Al2O3膜上に所定形状の
ポリイミド系樹脂膜を形成する工程と、該ポリイミド系
樹脂膜をマスクとして、CF4、C2F6、C3F8、SF6及びNF3
の内から選ばれたガスに5〜30Vol%の比率で水素を添
加した反応ガスを用いて、前記Al2O3膜の露出部分を選
択的にエッチング除去して前記Al2O3膜を垂直にパター
ニングし、前記下部磁性体を露出させバックギヤップを
形成する工程と、前記ポリイミド系樹脂膜上であって前
記バックギヤップで前記下部磁性体と磁気的に接続する
上部磁性体を形成する工程とを有することにより達成さ
れる。
〔作用〕
基板上に下地膜と下部磁性体とギャップ材と有機絶縁
膜とを所定の順序に従って形成し,前記有機絶縁膜をマ
スクにして前記ギャップ材をCF4,C2F6,C3F8,SF6,及びNF
3,の内から選ばれたガスに5〜30Vol%の水素を添加し
た反応ガスを用いてドライエッチングによって加工する
と,上部磁性体と下部磁性体が接続する部分であるバッ
クギャップ位置でギャップ材の端面が下部磁性体に対し
垂直又はほぼ垂直になる。
更に薄膜磁気ヘッド前駆体において,上部磁性体と下
部磁性体がギャップ材を介して対向する部分であるフロ
ントギャップ位置でギャップ材の端面が下部磁性体に対
し垂直又はほぼ垂直になる。
このように薄膜磁気ヘッドのバックギャップ位置でギ
ャップ材の端面が下部磁性体に対し垂直又はほぼ垂直に
なることにより,上部磁性体と下部磁性体の接触面積が
最大となり磁気抵抗が最小となり,薄膜磁気ヘッド前駆
体のフロントギャップ位置で研磨加工するに当りギャッ
プ開きの開始位置を高精度で検出出来る。
〔発明の実施例〕
本発明の実施例を図や表を用いて説明する。
第1図は本実施例の薄膜磁気ヘッドの製造工程の一部
を示した断面図である。
第1a図において,基板1上に下地膜2を介して,結晶
質磁性体,非晶質磁性体,または多層磁性膜からなる下
部磁性体3を形成,ギャップ材4のAl2O3の形成,1層若
しくは2層以上の多層コイルからなる導体コイル5と導
体コイル5相互間及び導体コイル5と下地膜2,結晶質磁
性体,非晶質磁性体,又は多層磁性膜からなる上部磁性
体7との間を絶縁する有機絶縁膜6の形成を順次行う。
有機絶縁膜6はスピン塗布,熱硬化により形成され,ネ
ガ型ホトレジストを用いたウエットエッチングにより,3
0〜50度のテーパ形状を持つようにパターニングされ
る。
第1b図に示すように有機絶縁膜6をマスクとしてギャ
ップ材4のAl2O3をエッチングする。この方法はウエッ
トエッチングによってもよいが,素子への影響の少ない
ドライエッチングが望ましい。ギャップ材4のAl2O3
垂直に加工する為には,有機絶縁膜6よりもギャップ材
4のAl2O3のエッチング速度は出来るだけ速いほうが良
い。
例えばイオンミリング装置を用い,CHF3ガス,加速電
圧800V,イオン電流0.15A,減速電圧150V,イオン入射角0
゜,圧力2×10-4Torrの条件でエッチングすると第2図
からギャップ材4のAl2O3と有機絶縁膜6のエッチング
選択比は3:1程度になり,ギャップ材4のAl2O3はパター
ニングされる。このように選択比の大きいガスを用いる
と有機絶縁膜6のテーパ角は転写されずにギャップ材4
のAl2O3を垂直に加工することが出来る。なお、これら
の条件を±10%の範囲内で変動してもよい。
第1c図に示すように再び有機絶縁膜6をエッチングす
る。これはキャップ深さ加工停止点より有機絶縁膜6の
先端(ギャップ深さ10の0位置)を後退させるためであ
り,有機絶縁膜6だけを選択的にエッチングすることが
出来る方法を選べばよい。例えばイオンミリング装置を
用い,O2ガス,加速電圧400V,イオン電流0.15A,イオン入
射角0゜,圧力1.8×10-4Torrの条件で5分間エッチン
グすると有機絶縁膜6はギャップ材4のAl2O3のパター
ンより2.5〜3μm小さくなる。従って,第1d図に示す
A点が有機絶縁膜6の先端点となり,ギャップ深さ10の
0位置となる。
第1d図に示すように,上部磁性体7,保護膜8を順次形
成し,薄膜磁性ヘッド素子が完成する。第1d図に示すB
方向からギャップ深さ10の加工を行い,必要なギャップ
長となるC点まで研磨することにより薄膜磁気ヘッドが
完成する。
次に、本発明の方法を適用した他の製造方法について
第1b図により説明する。前述の第1実施例とは、混合ガ
スによる点と有機絶縁膜6にホトレジストを用いた点で
相違している。第1b図において、有機絶縁膜6のホトレ
ジストをマスクにして、ギャップ材4のAl2O3をエッチ
ングする場合、CF4+H2の混合ガスを用いたイオンミリ
ングを行なってもよい。
例えば、イオンミリング装置を用いて、CF4+20%H2
混合ガス、圧力2.4×10-4Torr、加速電圧800Vイオン電
流0.15A、イオン入射角0度の条件でエッチングする
と、ギャップ材4のAl2O3は下部磁性体3に対して83゜
にパターニングすることができる。本実施例によれば、
安価なCF4とH2を用いることができるので製造コストの
低減が可能となる。なお、CF4以外の他のガスとしてC3F
8,C2F6,SF6,NF3等を用いても同様の効果を示すことを確
認している。
第2図は、CHF3の反応性ガスをプラズマでイオン化
し、加速して試料に衝突させる一種の反応準イオンミリ
ングを行なった場合のPIQ(O)とAl2O3(△)のそれぞ
れのエッチング速度の一例を示したものである。第3図
は、従来方法でCF4ガスで反応性イオンミリングを行な
った場合の例を示したものである。この両図から、CF4
ガスの場合、Al2O3/PIQの選択比は、約1.0で選択性はほ
とんどないが、CHF3ガスの場合のAl2O3/PIQの選択比は
約3.0とCF4の3倍の選択が得られることがわかる。これ
は、CF4ガスにH分子を含むCHF3ガスは、Hが有機絶縁
膜6の表面のポリマー化を加速させるため、耐エッチン
グ性が増し、ミリング速度が小さくなっていると考え
る。したがって、CHF3は有機絶縁膜6をマスクにしてAl
2O3を選択的にエッチングできるので、ギャップ材4を
垂直にパターニングできる。これにより、ギャップ加工
開始位置が高い精度で検出できるようになり加工精度が
著しく向上した。
以上の結果により、C,F,Hを含む混合ガスを用いる
と、PIQをマスクにして、Al2O3を選択的にエッチングで
きることを明らかにした。したがって、Fを含む反応性
ガスにHを加えても同様の結果が得られており、これは
前述の原理から当然の帰結である。
第4図は、CF4+H2混合ガスでイオンミリングを行な
った場合のエッチング速度の例を示したものである。第
2図と比較してH2添加によりAl2O3/PIQの選択比が増大
していることがわかる。CF4+10%H2の場合のAl2O3/PIQ
の選択比は、約1.4である。CFを含むガスへのH2添加量
は5%以上としないと,有機絶縁膜6とAl2O3の選択比
を1.2以上にすることができないのでH2添加の効果がな
い。H2添加量を増すと、有機絶縁膜6とAl2O3との選択
比は増すが、30%以上では選択比が1:2.6とほぼ一定と
なること、及びAl2O3のイオンミリング速度が低下する
のでプロセス工程が長くなり不適当である。更に、H2
ス取扱いの危険性からH2添加量は30%以下がよい。
本実施例によれば、ギャップ材4を垂直にパターニン
グすることができるので、ギャップ深さ10の加工におけ
るギャップ開き位置が一定となり、ギャップ深さ10の寸
法0.8μm以下で±0.2μmの高精度が得られる。さら
に、限られたバックギャップ内における上下磁性膜の接
続面積が増加するため、特に高周波領域での磁気抵抗の
低減により、S/N比が改善できる。これにより磁気ディ
スクの記憶容量が15ギガバイト/台以上の高記録密度磁
気ディスク装置に用いるのに好適な電磁気特性の安定し
た高性能高記録密度用薄膜磁気ヘッドを高い歩留りで製
造できるようになった。また、実素子による並び精度が
良くなり、基板内の素子間の並び精度は問題にならなく
なる。したがって、複数素子の多量同時切断が可能にな
り、切断加工工程の大幅な短縮が図れる効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によればギャップ材をほぼ垂直にパターニング
することができるので、ギャップ加工の開始位置が一定
となり,ギャップ深さ加工を高精度で行い,ギャップ深
さ寸法が均一な薄膜磁気ヘッドを製造することが出来る
効果がある。
更にバックギャップもほぼ垂直にパターニングするこ
とができるので、磁性体の接触面積が増大して磁気抵抗
が低減しS/N比を改善出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1a図から第1d図は本発明の実施例に係る薄膜磁気ヘッ
ドの各製造工程における縦断面図、第2図は本発明の実
施例に係るギャップ材対有機絶縁膜とのミリングレート
を示す特性図、第3図は従来技術に係るギャップ材対有
機絶縁膜とのミリングレートを示す特性図、第4図は本
発明の他の実施例に係るギャップ材対有機絶縁膜とのミ
リングレートを示す特性図である。 1……基板,2……下地膜,3……下部磁性体, 4……ギャップ材,5……導体コイル, 6……有機絶縁膜,7……上部磁性体, 8……保護膜,9……バックギャップ, 10……ギャップ深さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 府山 盛明 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 成重 真治 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (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 (56)参考文献 特開 昭63−173213(JP,A) 特開 昭62−146214(JP,A) 特開 昭61−153811(JP,A) 特開 昭61−32212(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に下地膜を形成する工程と、該下地
    膜上に下部磁性体を形成する工程と、該下部磁性体上に
    Al2O3膜を形成する工程と、該Al2O3膜上に所定形状のポ
    リイミド系樹脂膜を形成する工程と、該ポリイミド系樹
    脂膜をマスクとして、CF4、C2F6、C3F8、SF6及びNF3
    内から選ばれたガスに5〜30Vol%の比率で水素を添加
    した反応ガスを用いて、前記Al2O3膜の露出部分を選択
    的にエッチング除去して前記Al2O3膜を垂直にパターニ
    ングし、前記下部磁性体を露出させバックギヤップを形
    成する工程と、前記ポリイミド系樹脂膜上であって前記
    バックギヤップで前記下部磁性体と磁気的に接続する上
    部磁性体を形成する工程とを有することを特徴とする薄
    膜磁気ヘッドの製造方法。
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