JPH10247304A

JPH10247304A - 薄膜磁気ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH10247304A
Application number: JP6377297A
Authority: JP
Inventors: Takahide Ono; 隆英小野; Masahiro Egawa; 雅洋頴川; Hiroyuki Ouchi; 浩之大内
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1997-03-03
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】上部磁極のポール部を精度よく形成できるよ
うにする。【解決手段】基板１２の上に下部磁極１４、ギャップ
層１６、ギャップ深さ位置規定絶縁層１８、絶縁層２０
で挾まれたコイル層２２、上部磁極２４を、この順序で
積層形成する構造の薄膜磁気ヘッドを製造する方法であ
る。絶縁層で挾まれた必要段数のコイル層を形成した
後、最上絶縁層の上に上部磁極形成用のレジスト３０を
塗布し、上部磁極のポール部、及び上部磁極の下部磁極
との接合部に対応するパターンを露光し現像することに
より、必要な膜厚分が残るようにレジストの上部を除去
して上部磁極形成領域の全体をほぼ均一なレジスト膜厚
とし、それに上部磁極形成用の露光・現像を行い上部磁
極を成膜する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気ヘッドの
製造方法に関し、特にその上部磁極を高精度で形成する
方法に関するものである。更に詳しく述べると本発明
は、上部磁極を形成するためのレジストを塗布した後、
上部磁極のポール部、及び上部磁極の下部磁極との接合
部の厚いレジストを、必要な膜厚分のみ残して除去する
ことにより、上部磁極形成領域のほぼ全体にわたってほ
ぼ均一なレジスト膜厚にし、上部磁極のポール部を精度
よく形成可能とした薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する
ものである。この技術は、ハードディスク装置用の各種
の薄膜磁気ヘッドの製造方法に有用である。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスク装置用薄膜磁気ヘッドの
形態には各種あるが、その代表的な例としては誘導形と
ＭＲ複合形がある。誘導形は、基板上に設ける上下２層
の磁極をギャップ層で分離し、両磁極の間に磁界発生用
及び誘導電流ピックアップ用のコイル層を介装する構成
である。ＭＲ複合形は、情報の読取り（再生）にＭＲ効
果（磁気抵抗効果）を利用し、情報の書込みには誘導形
と同様の上下の磁極と磁界発生用コイル層を利用する構
成である。これらにおいて、上部及び下部の磁極は、通
常、ＮｉＦｅ合金等の磁性材のメッキ層からなり、レジ
ストにより画定された部分に必要な厚みで形成してい
る。

【０００３】誘導形薄膜磁気ヘッドの一例の平面図を図
２に示し、そのヘッド素子部１０の縦断面（ｙ−ｙ断
面）を図３に示す。スライダとなるセラミックス基板１
２の上に、下部磁極１４、ギャップ層１６、ギャップ深
さ位置規定絶縁層１８、絶縁層２０で挾まれたコイル層
２２、上部磁極２４を、この順序で積層形成する構造で
ある。ギャップ層１６は、下部磁極１４と上部磁極２４
とを分離して記憶媒体対向面に所定の磁気ギャップを形
成するためのものである。上部磁極２４は、狭幅のポー
ル部２４ａと、そのポール部２４ａから連続するような
拡がり構造をもつ広幅のヨーク部２４ｂと、下部磁極と
の接合部２４ｃとからなる。下部磁極１２もほぼ同様で
あり、狭幅のポール部と拡がり形状のヨーク部からな
る。コイル層２２は、１段もしくは複数段（図３では２
段）に重ねて形成され、最近ではコイル巻数の増加に伴
って、３〜４段構造のものが開発されている。このよう
にしてヘッド素子部１０が構成される。コイル層２２か
らは、コイル端末がコイル引出し線パターン２６によっ
て端子形成位置まで引き出され、その位置に外部リード
線取付け用の端子２８が設けられる。なお素子部全体は
保護層２９で覆われ、保護される。

【０００４】ハードディスク装置では、ますます高密度
記録化が求められており、そのため薄膜磁気ヘッドには
高出力、狭トラックに対応できるものが要求されてい
る。高出力化については、コイル巻数の増加、磁極材の
検討などが考えられ、磁気損失等の面からは磁路の最短
化が必要となる。これらの結果、ヘッド素子部は最小径
化され、素子高さが増大する。ここで上部磁極２４のポ
ール部２４ａの幅が所謂「コア幅」と呼ばれるものであ
って、それがトラック幅に対応している。現在コア幅と
しては３．５μｍ程度のものが製品化されているが、更
に狭トラック化が試みられている。

【０００５】このようなヘッド素子部１０は、次のよう
な工程を経て製造している。（ａ）まずセラミックス基板１２上に、フォトレジスト
を用いて所定形状の下部磁極１４を形成し、それを含め
てセラミックス基板１２上にアルミナのギャップ層１６
を形成する。（ｂ）次に、ギャップ層１６上に、ギャップ深さ位置
（エイペックス（Apex）位置）を規定する絶縁層１８を
設ける。（ｃ）そのギャップ深さ位置規定絶縁層１８の上に、コ
イル層２２と絶縁層２０を、必要段数（２〜４段程度）
順次積層する。（ｄ）それらの上に、フォトレジストを塗布し、露光・
現像することにより所定形状の上部磁極２４を形成する
ためのパターニングを行う。（ｅ）そのパターニングされた部分に、上部磁極２４を
電気メッキ法により成膜する。（ｆ）その後、付着しているレジストを除去する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】レジストの塗布は、一
般にレジストを滴下したウエハーを回転する方式（スピ
ンコート方式）で行っている。その場合、凹凸のある面
に均一なレジスト膜を形成することは困難で、凸部では
レジスト膜厚が薄くなり、凹部はどうしてもレジスト膜
厚が厚くなる。そのため、上部磁極形成工程のパターニ
ングの際に、素子凸部上で必要なレジスト膜厚を確保で
きるようにレジストを塗布すると、素子外周部や素子凹
部でのレジスト膜厚は必要以上に厚くなってしまう。

【０００７】具体的に説明すると、最上部の絶縁層を形
成した直後の素子高さは、コイル層が３段の場合には約
３０〜３５μｍ程度もある。この状態で上部磁極（膜
厚：約４μｍ）を形成しようとすると、メッキが溢れな
いようにするために、レジストは、膜厚が最小となる絶
縁層の上の部分で５μｍ程度は必要であり、その条件で
素子外周部のレジストの膜厚が最大となる箇所ではレジ
スト膜厚は約２５〜３０μｍにも達する。コイル巻数の
増加に伴ってコイル層が更に増加すると、素子外周部で
のレジストの膜厚はますます厚くなり、例えば４段の場
合には、ポール部のレジストの膜厚が最大となる箇所で
レジスト膜厚で３０〜３５μｍ程度にもなる。

【０００８】情報の書込み／読取りを行う磁極、特に上
部磁極のポール部の幅（コア幅）はトラック幅を決定す
るものであり、前記の例では約３．５μｍ程度である
が、将来的には高密度化（狭トラック化）のためますま
す狭くなっていくと考えられ、狭幅の磁極ポール部を精
度よく形成することが要求される。上部磁極の形成に際
して前記のようなレジスト塗布状態では、一方において
コイル層の段数増加に伴って素子外周部でのレジスト膜
厚がますます厚くなり、他方において高密度化に伴って
トラック幅が狭くなると、特にポール部では幅が狭く且
つ深いパターニングを行わねばならないことになり、高
精度のパターン形成は著しく困難となる。つまり、素子
外周部や素子凹部の厚いレジストを完全に無くすために
露光量を大きくしなければならないためである。その結
果、解像度の悪化、コア幅の分布の悪化が問題となる。

【０００９】本発明の目的は、上部磁極のパターニング
において、解像度の向上、コア幅分布の向上を図り、上
部磁極の狭幅のポール部を精度よく形成できるような薄
膜磁気ヘッドの製造方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板の上に下
部磁極、ギャップ層、ギャップ深さ位置規定絶縁層、絶
縁層で挾まれたコイル層、上部磁極を、この順序で積層
形成する構造の薄膜磁気ヘッドを製造する方法である。
ここで本発明の特徴は、絶縁層で挾まれた必要段数のコ
イル層を形成した後、最上絶縁層の上に上部磁極形成用
のレジストを塗布し、まず上部磁極のポール部、及び上
部磁極の下部磁極との接合部に対応するパターンを露光
して現像することにより、必要な膜厚分が残るようにレ
ジストの上部を除去して上部磁極形成領域の全体をほぼ
均一なレジスト膜厚とし、次いでそれに上部磁極形成用
の露光・現像を行い、上部磁極を成膜する点である。

【００１１】素子高さが増すと、素子凸部上では必要レ
ジスト膜厚が確保し難くなる。上部磁極形成時に、素子
凸部上での必要レジスト膜厚を確保するためにレジスト
を厚く塗布すると、必要以上の量のレジストが素子外周
部など（特にポール部）に塗着されて膜厚が増大し、そ
の部分ではその後の露光・現像で解像度の低下がもたら
される。本発明でも、従来技術と同様、素子凸部上に必
要十分な膜厚でレジストを塗布しており、それによっ
て、素子外周部などは不必要なまで厚いレジスト膜厚と
なる。しかし本発明では、２段階方式で露光・現像を行
い上部磁極を成膜する方法で、この問題を解決してい
る。

【００１２】従来方法と本発明方法の製造工程で特に異
なる部分をまとめると、図４に示すようになる。従来方
法では、コイル層及び絶縁層を形成した後、図４の
（Ａ）に示すように、レジスト塗布、上部磁極パターン
の露光、現像を行って、上部磁極形成のためのパターニ
ングが完了し、以降上部磁極の湿式成膜工程に入る。そ
れに対して本発明方法では、コイル層及び絶縁層を形成
した後、図４の（Ｂ）に示すように、レジスト塗布、上
部磁極のポール部及び下部磁極との接合部に対応したパ
ターンの露光、現像を行う。このパターンは、上部磁極
のポール部及び下部磁極との接合部に一致した形状であ
る必要はなく、それらを含み且つヨーク部の形成に支障
が生じないような形状であればよい。これによってレジ
ストの不要膜厚分を除去する。なお除去すべきレジスト
の厚さは、現像条件が同一であれば露光量に依存するた
め、露光量により制御できる。次に上部磁極パターンの
露光、現像を行うことで、上部磁極形成のためのパター
ニングが完了し、以降上部磁極の湿式成膜工程に入る。
つまり、本発明方法では２段階で上部磁極パターンの露
光・現像を行い、レジスト膜厚がほぼ均一となるような
制御を行っているのである。これによって、上部磁極の
ポール部及び上部磁極の下部磁極との接合部は、従来技
術よりもはるかに薄いレジスト膜厚となり、解像度の向
上、コア幅の分布の向上を図ることができる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方
法の一実施例を示す工程説明図である。最終的に製造す
る薄膜磁気ヘッドは、基本的には図２に示すものと同様
となる。この図１ではコイル層を３段として描いている
が、コイル層が２段あるいは４段といった場合にも勿論
適用でき、特に、コイル層の段数が多くなって素子部が
小さく厚い場合に本発明方法は有効である。

【００１４】まず図１の（Ａ）に示すように、セラミッ
クス基板１２の上に下部磁極１４、ギャップ層１６を形
成する。例えば、下部磁極１４はＮｉＦｅ合金などの磁
性材料の電気メッキ膜であり、ギャップ層１６はアルミ
ナ膜である。このギャップ層１６の上にギャップ深さ位
置規定絶縁層１８を設ける。これは例えばレジストのハ
ードベーク膜などである。ギャップ深さ位置規定絶縁層
１８の先端縁はエイペックス（Apex）と呼ばれる部分で
あり、スライダ加工後のポール部先端からそのエイペッ
クス位置までがギャップ深さとなる。

【００１５】次に、ギャップ深さ位置規定絶縁層１８の
上に、絶縁層２０で囲まれたコイル層２２を形成する。
具体的には、所定パターンのコイル層２２を形成し、そ
の上に絶縁層２０を設けるというように、コイル層−絶
縁層を３回繰り返して積層形成する。前述のように、こ
こではコイル層２２が３段の構成を示しているが、必要
段数（例えば２段あるいは４段など）にわたって形成す
る。

【００１６】その後、上部磁極を形成するため必要な膜
厚にレジストを塗布する。このレジスト塗布は、従来同
様、レジストを滴下しウエハーを回転させるスピンコー
ト方式で行う。これによってレジスト３０が形成される
が、それは素子凸部上では薄く、素子外周部や素子凹部
などではかなり厚くなる。

【００１７】そこで、レジスト膜厚が厚すぎる素子外周
部及び素子凹部、即ち上部磁極のポール部、及び上部磁
極の下部磁極の接合部の膜厚を、図１の（Ａ）で仮想線
で示す位置まで薄くする（符号ｒで示す部分を除去す
る）。そのために、第１段のパターニング工程で上部磁
極のポール部、及び上部磁極の下部磁極の接合部に対応
するパターンを露光し現像する。その際、露光量を調節
することで、除去する厚さを制御する。このようにし
て、必要な膜厚のみを残してレジストの不要膜厚分を除
去する。除去後の状態を図１の（Ｂ）に示す。

【００１８】そして、次のパターニング工程で上部磁極
を形成する。図１の（Ｂ）に示すような全体がほぼ均一
膜厚のレジスト３０を形成した状態として、上部磁極２
４のパターンに露光し現像することで、その箇所のレジ
ストを抜く。そしてＮｉＦｅ合金等の電気メッキを行い
成膜する。上部磁極２４を形成した後の状態を図１の
（Ｃ）に示す。

【００１９】図１の（Ａ）に示すように、最上段のコイ
ル層を形成し絶縁層を設けた直後の素子高さＡ₁は、コ
イル層が３段の場合約３０〜３５μｍ程度であり、この
状態で上部磁極を形成しようとすると、レジスト３０の
膜厚が最小となる絶縁層２０上ではレジスト膜厚Ｂ₁が
５μｍ程度必要となる。この状態において、ポール部２
４ａでレジストの膜厚が最大となる箇所でのレジスト膜
厚Ｃ₁は約２５〜３０μｍ程度となる。しかし、図１の
（Ｂ）に示すように、素子外周部及び素子凹部のレジス
トを一部除去すると、ポール部２４ａでレジストの膜厚
が最大となる箇所でのレジスト膜厚Ｃ₂は約１０μｍ程
度になる。このため３．５μｍ程度のコア幅が要求され
ても、高精度でのレジストパターンの形成が可能とな
る。その様子を図５に示す。従来技術ではレジスト３０
の膜厚Ｃ₁はコイル層が３段の場合で約２５〜３０μｍ
になるが、本発明方法ではレジスト３０の膜厚Ｃ₂は約
１０μｍであり、特にコイル層の段数が多く且つコア幅
（ポール幅）Ｗが狭くなった場合（狭トラック化）に有
効なことが分かる。

【００２０】因みに実験の結果、レジスト膜厚とパター
ン精度の関係は図６のようになる。採取したデータは、
レジスト膜厚を２５〜３０μｍと１０μｍに設定し、パ
ターン幅の目標値を３．５５μｍとした場合に得られる
ウエハー内の磁極ポール部分の幅のばらつきを測定した
ものである。図６の（Ａ）に示す２５〜３０μｍの場合
は従来方法でコイル層３段の場合に対応し、図６の
（Ｂ）に示す１０μｍの場合は本発明方法の場合に対応
すると考えてよい。（Ａ）の従来方法ではコア幅のばら
つきを示す偏差σはσ＝０．１３であったのに対して、
（Ｂ）の本発明方法ではσ＝０．０７であった。図６に
示す結果より、レジスト膜厚を薄することでパターン精
度が向上し、寸法のばらつきを小さくできることが分か
る。またコイル層の段数が４段になった場合を想定する
と、この寸法のばらつきの差は、更に大きくなることが
予想され、本発明の有効性が立証される。

【００２１】上記の実施例は薄膜磁気ヘッドが誘導形の
場合であるが、本発明はその他、例えばＭＲ複合形にも
適用できる。ＭＲ複合形の薄膜磁気ヘッドは、磁界又は
磁化により電気抵抗が変化するＭＲ効果（磁気抵抗効
果）を情報の読取り（再生）に利用するもので、基板上
にＭＲ素子を有するＭＲセンス部を設け、その上に磁界
発生用のコイルを有する書込み素子部を積層する構成で
ある。このようなＭＲ複合形の場合も、情報の書込み部
は誘導形と同様の構造であるため、本発明方法が適用で
きる。

【００２２】

【発明の効果】本発明では上記のように、上部磁極の形
成の際に、素子外周部及び素子凹部におけるレジストの
不要膜厚部分を除去して、必要な厚みまで薄くし、その
後に上部磁極形成のための露光・現像を行うように構成
したことにより、ポール部形成箇所のレジスト膜厚を従
来の半分以下に薄くできるため、狭い上部磁極ポール部
も精度よくパターニングができるようになる。

【００２３】ハードディスク装置の記録密度は、トラッ
ク幅を狭くすることによって達成できる。そのために
は、書込み、読取りを行う薄膜磁気ヘッドの狭トラック
化が必要である。レジストで狭幅の磁極ポール部を高精
度で画定できるパターンを形成するには、レジストの膜
厚は薄い方が有利である。本発明では磁極ポール部の幅
（コア幅）を規定するレジスト膜厚を必要最小限まで薄
くできるために、高精度のパターニングが可能となり、
解像度が向上し、上部磁極のコア幅の分布が向上するた
め、歩留りが向上し、且つ狭トラック化に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の一実
施例を示す工程説明図。

【図２】薄膜磁気ヘッドの一例を示す平面図。

【図３】そのヘッド素子部の断面図。

【図４】従来方法と本発明方法の比較説明図。

【図５】従来方法と本発明方法の上部磁極ポール部の断
面図。

【図６】従来方法と本発明方法によるコア幅分布の比較
説明図。

【符号の説明】

１２基板１４下部磁極１６ギャップ層１８ギャップ深さ位置規定絶縁層２０絶縁層２２コイル層２４上部磁極２４ａポール部２４ｂヨーク部２４ｃ下部磁極との接合部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の上に下部磁極、ギャップ層、ギャ
ップ深さ位置規定絶縁層、絶縁層で挾まれたコイル層、
上部磁極を、この順序で積層形成する構造の薄膜磁気ヘ
ッドを製造する方法において、絶縁層で挾まれた必要段数のコイル層を形成した後、最
上絶縁層の上に上部磁極形成用のレジストを塗布し、上
部磁極のポール部、及び上部磁極の下部磁極との接合部
に対応するパターンを露光し現像することにより、必要
な膜厚分が残るようにレジストの上部を除去して上部磁
極形成領域の全体をほぼ均一なレジスト膜厚とし、それ
に上部磁極形成用の露光・現像を行い上部磁極を成膜す
ることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。