JPH1196512A - 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁性材料の再付着層による錆の発生を防止
し、良好な耐食性や磁気ヘッド特性が得られる薄膜磁気
ヘッド及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板１０上の磁性膜１２を、レジストパ
ターン１４をマスクとしてイオンビームエッチングす
る。このエッチング工程で、磁性膜１２及びレジストパ
ターン１４の側面に再付着層３２が形成される。エッチ
ング終了後、同一チャンバ内で保護膜５０を形成する。
保護膜５０は、ＴｉＮなどを用いて例えば５００nmの厚
さに形成する。これによって、磁性膜１２の表面が保護
膜５０で覆われるようになり、空気中の酸素との接触が
断たれて耐食性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜磁気ヘッド
及びその製造方法にかかり、特にその耐食信頼性の改良
に関するものである。

【０００２】

【背景技術】薄膜磁気ヘッドは、インダクタンスが低
く、周波数特性に優れていることから、ハードディスク
ドライブなどに数多く使用されている。また、近年は、
ＶＴＲのデジタル化が進みつつあり、ハードディスクド
ライブと同様に薄膜磁気ヘッドの使用が検討されてい
る。

【０００３】薄膜磁気ヘッドの磁性材料としてはパーマ
ロイ（ＮｉＦｅ）が一般的であり、メッキ法によってコ
ア形状に形成する。しかし、記録密度の向上や媒体の高
保持力化に伴い、センダスト（ＦｅＡｌＳｉ），コバル
ト系アモルファス（ＣｏＮｂＺｒ），窒化鉄（ＦｅＴａ
Ｎ，ＦｅＳｉＮ）などが用いられようとしている。これ
らの材料のコア形状加工には、メッキ法ではなくイオン
ビームエッチングを用いるのが一般的である。すなわ
ち、スパッタリングなどによって磁性膜を成膜した後、
フォトリソグラフィによって所定のコア形状のレジスト
を磁性膜上に形成し、イオンビームエッチング（イオン
ミリング）によって所定形状に加工する。

【０００４】図６には、このようなイオンビームエッチ
ングによって無機絶縁材及び磁性材料をコア形状に加工
する薄膜磁気ヘッドの製造方法が示されている。まず、
同図(A)に示すように、非磁性基板１０上に磁性膜１２
をスパッタリング法などによって成膜する。次に、この
磁性膜１２上に、レジスト１４を塗布するとともに、下
部コア形状になるようにパターニングする。図６(A)の
平面は、同図(B)に示すようになる。この(B)の矢印３Ａ
方向に見た断面が(A)である。

【０００５】次に、このレジストパターン１４をマスク
として図６(A)中の矢印のようにイオンビームエッチン
グを行い、磁性膜１２を所定形状にエッチングする。エ
ッチング後レジスト１４を除去し、下部コア１２が形成
された主面上に例えばＳｉＯ2による絶縁膜１６をスパ
ッタリングで堆積する。そして、図６(C)に示すよう
に、下部コア１２が露出するまで平坦化研磨を行う。

【０００６】次に、以上の工程，すなわち磁性膜の成
膜，レジストのパターニング，イオンビームエッチン
グ，レジスト除去，絶縁材料による埋め込み，研磨，の
各処理を繰り返し行って、図６(D)に示すように中間コ
ア１８，２０，絶縁膜２２をそれぞれ形成する。図６
(D)平面は、同図(E)に示すようになる。この(E)の矢印
３Ｄ方向に見た断面が(D)である。その後、コイル形状
に絶縁膜２２中に溝をＲＩＥ法などにより形成し、例え
ばＣｕなどを充填して、図６(F)に示すように中間コア
２０を巻回するようにコイル２４を形成する。図６(F)
の平面は、同図(G)に示すようになる。この(G)の矢印３
Ｆ方向断面が(F)である。

【０００７】次に、主面上に磁気ギャップとなる絶縁膜
２６を、例えばＳｉＯ2によってスパッタリングやＣＶ
Ｄ法などにより形成する。そして、上述したコア形成の
工程を繰り返し行って上コア２８を形成し、図６(H)に
示すように薄膜磁気ヘッドが得られる。なお、図示の例
は、中間コア１８，２０及びコイル２４が一層の構造で
あるが、それら中間コア及びコイルを必要に応じて複数
層形成してもよい。このようにして、周波数特性に優れ
ており、高い記録密度にも対応可能な薄膜磁気ヘッドを
作製することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ここで、コア用磁性膜
として鉄を主とする結晶材料，すなわちセンダストや窒
化鉄などを用いた薄膜磁気ヘッドに対して塩水噴霧試験
を行ったところ、磁気コアのエッジ部分に錆が発生し
た。図７には、媒体摺動面から見た錆の発生の状態が示
されており、下コア１２，中間コア１８，上コア２８の
エッジに錆３０が発生している。媒体摺動面に錆３０が
発生すると、良好な信号再生は困難となる。

【０００９】この原因について検討してみたところ、コ
ア材料のエッチング時にコア側面に形成される再付着層
が原因であることが判明した。図８(A)には、磁性膜１
２をイオンビームによってエッチングしている状態が示
されており、同図(B)には、エッチング完了時の状態が
示されている。(A)に示すように、磁性膜１２は、矢印
Ｆ１のようにレジスト１４の形状にエッチングされてい
く。すなわち、レジスト１４によってマスクされていな
い平坦部分の磁性膜がイオンビームによって削られてい
く。このとき、マスクされたコア部分の近傍に着目する
と、イオンビームによってエッチングされた粒子が、矢
印Ｆ２のようにコア側面に再付着する。この再付着した
エッチング粒子の一部は、矢印Ｆ３で示すようにイオン
ビームによって再びエッチングされる。このようなエッ
チングと再付着を繰り返しながら、コア側面に再付着層
３２が形成される。

【００１０】このコア側面の再付着層３２を調べたとこ
ろ、極めて活性であり、錆３０が発生しやすいことが判
明した。また、この再付着層３２の厚みは、エッチング
の条件やコア厚みによって変化するが、最低でも１０nm
は存在する。

【００１１】この発明は、以上の点に着目したもので、
その目的は、磁性材料の再付着層による錆の発生を防止
し、良好な耐食性や磁気ヘッド特性が得られる薄膜磁気
ヘッド及びその製造方法を提供することを、その目的と
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この発明は、イオンビームエッチングによって得た
コアに対して保護膜を形成することを特徴とする。他の
発明は、前記保護膜を、イオンビームエッチングによっ
て得たコアに対して同一チャンバ内で連続して形成する
ことを特徴とする。更に他の発明は、イオンビームエッ
チングによって得たコアに対して逆スパッタを行い、そ
の後に、保護膜をコアに形成することを特徴とする。

【００１３】この発明の前記及び他の目的，特徴，利点
は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。なお、上述した背景技術と対応する
構成部分には、同一の符号を用いることとする。最初
に、図１〜図４を参照しながら実施形態１のヘッド製造
方法について説明する。

【００１５】まず、図１(A)に示すように、非磁性基板
１０上に磁性膜１２を形成する。本形態では、非磁性基
板材料としてＴｉＣａＯ3が使用され、上部及び下部コ
ア材料としてＣｏＺｒＮｂが使用され、中間コア材料と
してＦｅＳｉＭｏＮが使用される。磁性膜１２は、例え
ば５μmの膜厚にスパッタリング法によって成膜する。

【００１６】次に、磁性膜１２上に、フォトレジスト膜
を形成し、図１(B)に示すように、下部コア形状となる
ようにパターニングを行ってレジストパターン１４を得
る。この状態で、同図(C)に矢印ＦＡで示すように、圧
力２×１０-4Torr，ビーム加速電圧６００Ｖ，ビーム入
射角１０゜の条件で、アルゴンによってイオンビームエ
ッチングを行う。この条件によれば、約１５０分で磁性
膜１２のエッチングは完了する。エッチング終了時点の
様子は図１(D)に示すようになり、残った磁性膜１２及
びレジストパターン１４の側面に、上述した再付着層３
２が形成されている。

【００１７】以上のエッチングの終了後、図２(A)に示
すように保護膜５０を形成する。この保護膜５０の材料
としては、耐食性が高いものであればよい。しかし、酸
化膜を保護膜５０に使用すると、酸化膜中の酸素が磁性
膜１２と反応する場合もある。このため、窒化膜，例え
ばＴｉＮなどを用いるとよい。保護膜５０は、例えば５
００nmの厚さに形成する。これによって、磁性膜１２の
表面が保護膜５０で覆われるようになり、空気中の酸素
との接触が断たれて耐食性が向上する。

【００１８】なお、エッチング装置としては、例えば図
４に示すようなデュアルイオンビーム装置を用いる。こ
の装置内には、非磁性基板１０を保持するホルダ１０
０，基板１０にエッチング用のイオンビーム（矢印Ｆ１
０）を照射するためのイオンガン１０２，保護膜５０を
形成するためのターゲット１０４，このターゲット１０
４にイオンビーム（矢印Ｆ１２）を照射するためのイオ
ンガン１０６がそれぞれ設けられている。図１(C)に矢
印ＦＡで示したエッチングは、イオンガン１０２から出
力されたイオンビームによって行われる。保護膜５０の
形成は、イオンガン１０２から出力されたイオンビーム
によってターゲット１０４からスパッタ粒子を矢印Ｆ１
４の方向に叩き出すことで行われる。

【００１９】この装置によれば、磁性膜１２のエッチン
グから保護膜５０の形成までの工程を、真空を破ること
なく行うことができる。上述したように、エッチングに
よって磁性膜１２に活性な再付着層３２が形成される。
図４の装置によれば、空気中の酸素に触れることなく再
付着層３２上に保護膜５０を形成することができる。

【００２０】次に、図４の装置のチャンバ内から基板１
０を取り出して、レジストパターン１４を除去する。す
ると、図２(B)に示すように、レジストパターン１４の
表面に形成された再付着層３２や保護膜５０も、リフト
オフによって一緒に除去される。次に、図２(B)に示す
ように、下部コア１２が形成された主面上に、例えばＳ
ｉＯ2などによる絶縁層１６をＣＶＤやスパッタリング
で６〜７μm成膜する。そして、図２(C)に示すように、
下部コア１２が露出するまで平坦化研磨を行う。

【００２１】次に、図１(A)〜(C)と同様にして中間コア
１８，２０を形成する。これら中間コア１８，２０のエ
ッチング時にも、図２(D)に示すように再付着層３２が
形成される。従って、図(A)に示すように、下コア１２
と同様にして保護膜５２を形成する。その後、図２(B)
〜(C)と同様にして絶縁膜２２を形成するとともに、中
間コア１８，２０が露出するように平坦化研磨を行う。
そして、絶縁膜２２中に、コイル形状（螺旋状）に溝を
ＲＩＥ法などによって形成し、例えばＣｕを充填してコ
イル導体２４を形成する。コイル導体２４は、図６
（G）に示したように、中間コア２０を巻回するように
形成される。

【００２２】次に、図３（C）に示すように、主面上
に、ＳｉＯ2などによる絶縁膜２６を、スパッタリン
グ，ＣＶＤなどの方法によって例えば０．２μmの膜厚
となるように形成する。この絶縁膜２６が磁気ギャップ
となる。その後、上述した下部コア１２と同様の工程に
よって上部コア２８と、その再付着層３２を覆う保護膜
５４を形成する。下部コア１２，中間コア１８，２０，
上部コア２８によって磁気回路が構成される。そして更
に、コイル導体２４の接続用導体，引出用導体（いずれ
も図示せず）を形成するとともに、中間コア１８側を研
磨して薄膜磁気ヘッドが得られる。

【００２３】このように、本形態によれば、磁性膜エッ
チング時に形成される再付着層３２が保護膜５０，５
２，５４によって覆われている。このため、再付着層３
２と酸素との接触が保護膜５０〜５４によって絶たれ、
これによって再付着層３２における錆の発生が良好に低
減される。従って、耐食性のある良好な特性の薄膜磁気
ヘッドを得ることができる。

【００２４】次に、図５も参照しながら実施形態２につ
いて説明する。上述した形態１では、再付着層の上に保
護膜を形成したが、形態２では再付着層を除去した後、
保護膜が形成される。非磁性基板１０上にＣｏＺｒＮｂ
などによる磁性膜１２を、例えばスパッタリング法で３
μmの厚さに成膜する。本形態では、非磁性基板材料と
してＡｌ2０3−ＴｉＣが使用され、下部及び上部コア材
料としてＣｏＺｒＮｂが使用され、中間コア材料として
ＦｅＳｉＭｏＮが使用される。

【００２５】そして、下部コア形状にレジストパターン
１４を形成し、前記形態１と同様の条件でイオンエッチ
ングを行う。すると、図５(A)に示すような状態とな
る。これは、前記図１(D)と同様である。基板１０を大
気中に戻してレジストパターン１４を除去すると、図５
(B)に示すようになる。次に、本形態では、スパッタ装
置（図示せず）に基板１０をセットし、図５(C)に矢印
ＦＢで示すように逆スパッタを行う。このとき、下部コ
ア１２側壁の再付着層３２の厚み（１０nm）以上の除去
量となるように、スパッタリングの条件を設定する。例
えば、３インチウエハ基板に対し、４０mTorr，１００
Ｗ，２０分で、平坦部は２００nm，側壁部は２０nmエッ
チングできる。

【００２６】次に、本形態では、図５(D)に示すように
下部コア１２上に保護膜６０が形成される。保護膜６０
は、例えばＴａ2Ｏ5をスパッタリングによって５μm堆
積することで形成する。そして、図５(E)に示すよう
に、下部コア１２の主面が露出するまで、保護膜６０の
平坦化研磨を行う。その後、図２(B)〜(C)に示したよう
に、ＳｉＯ2などによる絶縁膜を形成して研磨する。中
間コアや上部コアについても同様である。

【００２７】このように、本形態によれば、エッチング
後のコアを一度大気中に晒してレジスト除去など所定の
工程の処理を行う。その後、次の絶縁膜形成の工程前
で、コア側壁部分のさびやすい再付着層を逆スパッタで
除去する。そして、保護膜６０を形成した後絶縁膜を形
成する。このため、再付着層による錆の発生は良好に防
止され、耐食性が向上する。

【００２８】この発明には数多くの実施形態があり、以
上の開示に基づいて多様に改変することが可能である。
例えば、次のようなものも含まれる。 (1)上述した材料や形成条件，製造装置は一例であり、
それらに限定されるものではない。 (2)薄膜磁気ヘッドの構造も同様である。前記形態では
中間コア及びコイル導体を１層としたが、複数層形成し
てもよい。 (3)保護膜として、ＴｉＮの他に、Ｐｔ，Ａｕ，ＡｌＮ
（窒化アルミ），その他の金属を用いてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本形態によれば、
次のような効果がある。 (1)再付着層を保護膜によって覆うことにより、再付着
層と酸素との接触が絶たれ、再付着層における錆の発生
が良好に低減される。これにより、良好な耐食性や磁気
ヘッド特性を得ることができる。 (2)再付着層を除去して保護膜で覆うこととしたので、
製造工程中でスパッタリング後のコアが大気中に触れて
も、再付着層による錆の発生が防止され、良好な磁気ヘ
ッド特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態１の主要工程における磁気
ヘッド断面を示す図である。

【図２】実施形態１の主要工程における磁気ヘッド断面
を示す図である。

【図３】実施形態１の主要工程における磁気ヘッド断面
を示す図である。

【図４】実施形態１に好適なエッチング装置の一例を示
す図である。

【図５】実施形態２の主要工程における磁気ヘッド断面
を示す図である。

【図６】背景技術の主要工程における磁気ヘッド断面及
び平面を示す図である。

【図７】媒体摺動面から見た背景技術の磁気ヘッドを示
す図である。

【図８】コア部分における錆の様子を示す図である。

【符号の説明】

１０…非磁性基板 １２…下部コア １４…レジストパターン １６，２２…絶縁膜 １８，２０…中間コア ２４…コイル導体 ２６…ギャップ絶縁膜 ２８…上部コア ３２…再付着層 ５０，５２，５４，６０…保護膜 １００…ホルダ １０２，１０６…イオンガン １０４…ターゲット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオンビームエッチング法を用いて所定
   パターンに磁性膜をエッチングし、所望形状のコアを得
   る薄膜磁気ヘッドの製造方法において、 前記イオンビームエッチングによって得たコアに対して
   保護膜を形成することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製
   造方法。
2. 【請求項２】 イオンビームエッチング法を用いて所定
   パターンに磁性膜をエッチングし、所望形状のコアを得
   る薄膜磁気ヘッドの製造方法において、 前記イオンビームエッチングによって得たコアに対し
   て、同一チャンバ内で連続して保護膜を形成することを
   特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 イオンビームエッチング法を用いて所定
   パターンに磁性膜をエッチングし、所望形状のコアを得
   る薄膜磁気ヘッドの製造方法において、 前記イオンビームエッチングによって得たコアに対して
   逆スパッタを行い、その後に保護膜をコアに形成するこ
   とを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３のいずれかの方法で
   製造した薄膜磁気ヘッドであって、下部コア，中間コ
   ア，コイル導体，磁気ギャップ及び上部コアを含むこと
   を特徴とする薄膜磁気ヘッド。