JPH103613A

JPH103613A - 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH103613A
Application number: JP15370796A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Yoshida; 伸雄芳田; Toshihiro Okada; 智弘岡田; Yoji Maruyama; 洋治丸山; Hisano Yamamoto; 久乃山本; Moriaki Fuyama; 盛明府山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1998-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】狭トラック幅および高アスペクト磁気コアを高
精度に形成し、高記録密度に対応可能な薄膜磁気ヘッド
を提供する。【解決手段】薄膜磁気ヘッドの媒体対向面における上部
磁気コア１４が、磁気ギャップ３側幅Ｗが１.５μｍ以
下，厚さｔが２.０μｍ以上，アスペクト比が１.０以
上である。上部磁気コア１４の形成にフレームめっき法
を用い、めっき法に用いられるフレームは複数層の多層
膜を形成し、多層膜の最上層であるレジスト膜をフォト
リソグラフィでパターン形成し、リアクティブイオンエ
ッチングを一回もしくは複数回行ってパターンを下層に
転写し、フレームを用いて上部磁気コア１４を形成す
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、磁気ディスク装置
等の記録，再生に用いられる薄膜磁気ヘッドとその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置の大容量化および小型
化に伴い、記録密度の向上が必須となっている。これを
達成するための薄膜磁気ヘッドの磁気コア形状、および
形成方法としては様々なものがある。磁気コアの形状
は、特開平3−205607 号公報には磁気ギャップ付近では
略垂直で、磁気ギャップから遠ざかるにつれて末広がり
に傾斜するという例が開示されている。形成方法は、イ
オンミリング等のドライエッチングを用いる方法及びフ
レームめっき法を用いることが広く知られている。特開
平7−225917 号公報には、トラック幅を画定する磁極端
領域をイオンミリングを用いて後部領域より先に形成す
る方法の例が開示されている。また、特開平7−176016
号公報には、二回に分けて形成したフレームを用いて薄
膜磁気ヘッドを作製する例が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】磁気ディスク装置の高
記録密度のためには、薄膜磁気ヘッドにおける磁気コア
の狭トラック化及び高精度化，磁気コアの磁気的な飽和
をなくすために厚くする、つまり高アスペクト化が必要
である。

【０００４】特開平3−205607 号公報には磁気ギャップ
付近では略垂直で、磁気ギャップから遠ざかるにつれて
末広がりに傾斜する形状を用いて、磁気コアの狭トラッ
ク化および厚膜化をするという例が開示されている。こ
れによると、トラック幅は略垂直の領域で決定されるも
のであり、そのトラック部はフォトリソグラフィ，イオ
ンミリング，平坦化加工，ＲＩＥ，膜形成，平坦化加工
を経て形成される。エッチング工程および平坦化加工が
複数回必要なためプロセス的には複雑であり、寸法精度
の低下およびコスト上昇を招く恐れがある。

【０００５】特開平7−225917 号公報の発明では、磁極
端領域のみを後部領域よりも先にイオンミリングで形成
し、その後で磁気コアを厚膜化する。しかし、イオンミ
リングのようなエッチング法を用いる方法は、レジスト
パターンを形成するフォトリソグラフィでの寸法精度の
ばらつきに加えて、エッチングでの寸法精度のばらつき
が重畳されるためトラック幅の寸法精度が悪化する問題
がある。さらに、磁極端領域を厚くする必要が生じた場
合、イオンミリング法でエッチングしたときの寸法精度
ばらつきがさらに大きくなる。一方、フレームめっき法
では、レジストフレームの寸法精度がそのままトラック
幅の寸法精度となるため、寸法精度の面では良好であ
る。しかし、従来のレジストフレーム形成法は、コイル
及びコイル上の絶縁層の段差上で薄くなるレジストの膜
厚を最適化するために高粘度のレジストを塗布してい
た。このとき、段差直下のトラック部分でのレジスト膜
厚は、必要膜厚よりも著しく厚くなる。このため、フォ
トリソグラフィ工程であるフォトマスクを介して照射す
る紫外線がレジスト下部まで届かないため形状の不良及
び寸法精度の悪化が生じ、狭トラック用のレジストパタ
ーンを形成することは困難となる。特開平7−176016 号
公報の発明では、上部磁気コアの先端部以外のフレーム
を形成後、先端部フレームを形成することによりレジス
トを薄膜化してフォトリソグラフィでの解像度向上を図
っている。しかし、フレームはめっき膜厚以上必要であ
るためレジストの薄膜化による解像度向上には限界があ
り、フォトリソグラフィのみで狭トラックフレームの形
成は困難になる。その結果、狭トラック高アスペクトの
磁気コアを有する薄膜磁気ヘッドの形成は困難となる。

【０００６】本発明の目的は高精度狭トラックおよび高
アスペクトの磁気コアを有する薄膜磁気ヘッド及びその
作製方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】導体コイル，前記導体コ
イルの絶縁膜，磁気ギャップ膜，上部磁気コア及び下部
磁気コアを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、高記録密度
を達成するために、前記薄膜磁気ヘッドの媒体対向面に
おける上部磁気コアが、磁気ギャップ側幅Ｗが１.５μ
ｍ以下，厚さｔが２.０μｍ以上、かつアスペクト比
（ｔ／Ｗ）が１.０以上となる形状とする。好ましく
は、媒体対向面で上部磁気コアの厚さ方向に幅が曲線的
に変化する形状とする。

【０００８】製造方法として、前記上部磁気コアの形成
にフレームめっき法を用い、前記めっき法に用いられる
フレームは複数層の多層膜を形成する工程と、前記多層
膜の最上層であるレジスト膜をフォトリソグラフィでパ
ターン形成する工程と、リアクティブイオンエッチング
（ＲＩＥ）を一回もしくは複数回行って前記パターンを
下層に転写する工程を順次行うことにより形成され、前
記フレームを用いて前記上部磁気コアを形成する。前記
フレーム形成方法を詳しく以下に示す。

【０００９】前記複数層の多層膜の構成が、前記フレー
ム形成における多層膜形成工程で基板側から下層厚膜レ
ジスト，上層Ｓｉ含有レジストと順次形成した２層膜構
成である場合、フォトリソグラフィで上層Ｓｉ含有レジ
ストをパターン形成し、上層Ｓｉ含有レジストパターン
をマスクとしてＲＩＥで下層厚膜レジストをエッチング
して薄膜磁気ヘッド用めっきフレームを形成する。

【００１０】前記複数層の多層膜の構成が、前記フレー
ム形成における多層膜形成工程で基板側から下層厚膜レ
ジスト，中間層，上層薄膜レジストと順次形成した３層
膜構成である場合、フォトリソグラフィで上層薄膜レジ
ストをパターン形成し、上層薄膜レジストパターンをマ
スクとしてＲＩＥで中間層をエッチングし中間層パター
ンを形成、中間層パターンをマスクとして下層厚膜レジ
ストをエッチングして薄膜磁気ヘッド用めっきフレーム
を形成する。好ましくは、中間層を形成する際、中間層
の応力を−５×１０⁹〜＋５×１０⁹dyn／cm²の範囲内に
する。

【００１１】導体コイル，導体コイルの絶縁膜，磁気ギ
ャップ膜，上部磁気コア及び下部磁気コアを有する薄膜
磁気ヘッド（図１(ａ)，(ｂ)）で、薄膜磁気ヘッドの媒
体対向面(図１(ｂ)）における上部磁気コアが、磁気ギ
ャップ側幅Ｗが１.５μｍ以下，厚さｔが２.０μｍ以
上、かつアスペクト比（ｔ／Ｗ）が１.０以上となる形
状であるために、上部磁気コアの磁気的な飽和もなく高
記録密度を達成できる。さらに、媒体対向面で上部磁気
コアの厚さ方向に幅が曲線的に変化する形状とする。例
えば、図２（ａ）のように磁気ギャップ側幅を小さくす
る形状にすると図２（ｂ）と同様の効果、つまり、記録
磁界を集中できる形状となる。また、図２（ｃ）のよう
に磁気ギャップ側幅を大きくする形状にすると図２
（ｄ）と同様の効果、つまり、トラックエッジの検出感
度が高まる形状となる。

【００１２】また、ＲＩＥ条件を変えることにより任意
のフレーム形状とすることが可能で、従来のフォトリソ
グラフィで現像液を用いるウエット現像と比較すると、
RIEというドライ現像のため高精度である。

【００１３】以上のように複数層の多層膜を形成し、フ
ォトリソグラフィでパターン形成する最上層レジスト膜
を薄膜化することにより解像度の向上が図れ、このパタ
ーンを高指向性かつ高選択比のリアクティブイオンエッ
チングで下層へ転写していくことにより、厚膜レジスト
でも狭トラックかつ高精度な薄膜磁気ヘッド用めっきフ
レームが形成できるため、高精度狭トラックおよび高ア
スペクト磁気コアを有する薄膜磁気ヘッドの作製が可能
となる。

【００１４】また、従来の多層レジストは、アライナー
の解像力を低下させずに半導体の配線パターン等形成す
るために開発されたものである。しかし、例えば下層厚
膜レジスト，中間層，上層薄膜レジストと順次形成した
３層膜構成である場合、中間層をクラック等なく良好に
形成するために下層厚膜レジストのベークは１５０〜２
００℃以上で行う。また、このような温度でベークされ
た下層厚膜レジストのウエット剥離は困難である。この
ように従来の多層レジストは、スループット低下及び素
子へのダメージがあるため薄膜磁気ヘッド作製プロセス
には適用不可能である。中間層を形成する際、中間層の
応力を−５×１０⁹〜＋５×１０⁹dyn／cm²の範囲内に
することにより、下層厚膜レジストを１５０〜２００℃
以上でベークする必要がなくなる。すなわち、薄膜磁気
ヘッド作製プロセスには適用可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明を用いた一実施例について
述べる。図３は多層膜形成工程で基板側から下層厚膜レ
ジスト，中間層，上層薄膜レジストと順次形成した３層
膜構成を用いた一実施例である。（ａ）は、非磁性基板
１上に下部磁気コア２，磁気ギャップ膜３，導体コイル
４及び絶縁膜５，めっき下地膜６を順次形成したところ
を示す。（ｂ）は、下層厚膜レジスト７として例えば５
００〜８００cp程度の比較的濃度の高いノボラック樹脂
系のフォトレジストを塗布，ベークで形成し、中間層８
として例えばスパッタリングでＳｉＯ₂膜を形成し、上
層薄膜レジスト９として例えば５〜３０cp程度の比較的
粘度の低いノボラック樹脂系のフォトレジストを塗布，
ベークで形成し、３層膜を形成したところを示す。
（ｃ）は、上層薄膜レジスト９を上部磁気コアパターン
を含むフォトマスクを用いて露光，現像して上層薄膜レ
ジストパターン１０を形成したところを示す。フォトリ
ソグラフィでパターン形成する上層薄膜レジスト９は薄
いため、フォトレジストおよびアライナーの解像度は低
下しない。よって、狭トラック幅を持つ上層薄膜レジス
トパターン１０を形成できる。（ｄ）は、例えば平行平
板型ＲＩＥおよびフッ素を含むガスを用いて中間層８を
エッチングし、上層薄膜レジストパターン１０を中間層
に転写し、中間層パターン１１を形成したところを示
す。（ｅ）は、例えば平行平板型ＲＩＥおよび酸素ガス
もしくは酸素を含むガスを用いて下層厚膜レジスト７を
エッチングし、中間層パターン１１を下層厚膜レジスト
７に転写し、フレーム１２を形成したところを示す。ま
た、ＲＩＥ条件によりフレーム１２の形状を任意に変え
ることが可能である。（ｆ）は、（ｅ）までの工程で形
成されたフレーム１２を用いて、例えばＮｉーＦｅ等の
磁性材料を電解めっきすることにより磁性膜１３が形成
される。（ｇ）は、磁性膜１３およびめっき下地膜６の
不要な部分をエッチング，フレーム１２を剥離して上部
磁気コア１４を形成したところを示す。（ａ）で、中間
層８の応力を−５×１０⁹〜＋５×１０⁹dyn／cm²の範囲
内にすることにより、下層厚膜レジスト７を熱硬化およ
び変質の発生しない温度でベークが可能となるため、剥
離も容易であり素子へのダメージもない。以上の工程に
よって作製した一例として、トラック幅１.０μｍ，厚
さ４.５μｍ，アスペクト比４.５であるＮｉ−Ｆｅ上
部磁気コアを持つ薄膜磁気ヘッドを作製した。また、フ
レーム１２の形状を変えることにより、フレームめっき
とスパッタリングを組み合わせて多層膜構造となる上部
磁気コアも形成可能である。一例として、磁性膜／非磁
性膜／磁性膜３層膜を図４に示す。（ａ）は、フレーム
１２を上部磁気コア膜厚よりも厚く、かつフレーム１２
の上部側および下部側で間隔を狭く形成したものであ
る。また、下層厚膜レジスト７のエッチング時のマスク
となる中間層８をひさし状に残すように形成（ｂ）して
も良い。（ｃ）は、１層目の磁性膜１５を電解めっきで
形成したものである。（ｅ）は、非磁性膜１６として、
例えばＷなどの高抵抗金属膜，Ａｌ₂Ｏ₃等の絶縁膜等を
スパッタリングで形成したものである。好ましくは、コ
リメータ・スパッタや基板とターゲット間の距離を大き
く離したロングディスタンス・スパッタ等、スパッタ粒
子の指向性の高いものを用いた方が良い。他に蒸着でも
形成可能である。フレーム壁面に非磁性膜１６が形成さ
れないフレーム形状であるため、フレームの上面および
磁性膜上面のみに非磁性膜１６は形成される。（ｄ）
は、２層目の磁性膜１７を電解めっきで形成したもので
ある。非磁性膜１６として高抵抗金属膜を用いた場合
は、２層目の磁性膜１７を電解めっきで形成可能であ
る。非磁性膜１６として絶縁膜を用いた場合は、２層目
の磁性膜１７をスパッタもしくは蒸着で形成する。(ｆ)
は、不要部分を除去したものである。このようなフレー
ムを用いることにより、狭トラック高アスペクトの多層
上部磁気コア１８も高精度に形成可能となる。また、図
４の例では、めっきとスパッタを組み合わせたが、スパ
ッタや蒸着等のみを用いて形成することも可能である。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、磁気飽和のない狭トラック幅
磁気コアを持つ薄膜磁気ヘッドの構造および製造方法で
ある。特に、多層レジストおよびＲＩＥを薄膜磁気ヘッ
ド製造に適用可能とすることにより、狭トラック幅でも
高アスペクトの磁気コアを高精度に形成できるため、高
記録密度に対応可能な薄膜磁気ヘッドを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜磁気ヘッドの説明図。

【図２】本発明の薄膜磁気ヘッドの媒体対向面から見た
説明図。

【図３】本発明の一実施例の薄膜磁気ヘッドを作製工程
にしたがい薄膜磁気ヘッドの断面と媒体対向面側から見
た説明図。

【図４】本発明の他の実施例の薄膜磁気ヘッドを作製工
程にしたがい媒体対向面側から見た説明図。

【符号の説明】

１…非磁性基板、２…下部磁気コア、３…磁気ギャップ
膜、４…導体コイル、５…絶縁膜、６…めっき下地膜、
１４…上部磁気コア。

フロントページの続き (72)発明者山本久乃東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者府山盛明東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体コイル，前記導体コイルの絶縁膜，磁
気ギャップ膜，上部磁気コア及び下部磁気コアを含む薄
膜磁気ヘッドにおいて、前記薄膜磁気ヘッドの媒体対向面における前記上部磁気
コアが、前記磁気ギャップ膜側幅Ｗが１.５μｍ以下，
厚さｔが２.０μｍ以上，アスペクト比が１.０以上とな
ることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】前記薄膜磁気ヘッドの媒体対向面における
前記上部磁気コアの形状が、前記上部磁気コアの厚さ方
向に幅が曲線的に変化している請求項１に記載の薄膜磁
気ヘッド。
【請求項３】導体コイル，前記導体コイルの絶縁膜，磁
気ギャップ膜，上部磁気コア及び下部磁気コアを有する
薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記上部磁気コア
の形成にフレームめっき法を用い、前記めっき法に用い
られるフレームは複数層の多層膜を形成する工程と、前
記多層膜の最上層であるレジスト膜をフォトリソグラフ
ィでパターン形成する工程と、リアクティブイオンエッ
チングを一回もしくは複数回行って前記パターンを下層
に転写する工程を順次行うことにより形成され、前記フ
レームを用いて前記上部磁気コアを形成する薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法。
【請求項４】前記フレーム形成における多層膜形成工程
において、基板側から下層厚膜レジスト，上層Ｓｉ含有
レジストと順次形成した２層膜構成である前記フレーム
を用いて、前記上部磁気コアを形成する請求項３に記載
の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項５】前記フレーム形成における多層膜形成工程
において、基板側から下層厚膜レジスト，中間層，上層
薄膜レジストと順次形成した３層膜構成である前記フレ
ームを用いて、前記上部磁気コアを形成する請求項３に
記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項６】前記フレーム形成における多層膜形成工程
において、基板側から下層厚膜レジスト，中間層，上層
薄膜レジストと順次形成した３層膜構成の中間層の応力
が−５×１０⁹〜＋５×１０⁹dyn／cm²の範囲内である請
求項３に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。