KR19980079474A - 박막 자기 헤드 및 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레지스트 마스크의 분해능에 의한 제한을 받지 않고, 좁은 코어폭을 갖는 자기 요크층을 형성할 수 있는 새로운 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
기판에 경사면을 갖는 홈을 설치하고, 제 1 자기 요크층의 선단부가 경사면을 덮도록 형성하며, 홈을 묻도록 매입층을 형성한 후에, 제 1 자기 요크층의 선단부의 막두께 방향의 단면이 표면에 노출되도록 평면화 가공하고, 그 막두께법의 폭을 코어폭으로 함으로써, 자기 요크층의 좁은 코어폭화를 실현한다.

Description

박막 자기 헤드 및 제조 방법
본 발명은 자기 디스크 장치의 트랙 밀도를 향상시키기 위해서, 종래보다도 코어폭을 좁게할 수 있는 박막 자기 헤드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 자기 트랜스듀서를 도 4 및 도 5에 나타낸다. 도 4는 자기 헤드 슬라이더(31)의 사시도이고, 슬라이더(31)의 레일면(부상면)(32)에는 박막 자기 헤드 소자(33)의 선단부가 표출되도록 형성되어 있다. 도 5는 박막 자기 헤드 소자(33)의 부분 확대도이고, 도 5중 (a)는 평면도, (b)는 (a)의 A-A 단면도, (c)는 (a)의 B-B 단면도이다.
기판(11)상에 제 1 자기 요크층(14), 갭층(20), 코일층(17), 층간 절연층(18), 제 2 자기 요크층(19)을 순차적으로 적층하여 형성하고, 그 후 도시하지 않은 외부 접속 단자나 가공 보호막 등이 형성되며, 제 1 및 제 2 자기 요크층(14,19)의 선단부(A-A부)의 위치에서 절단 가공되어, 박막 자기 헤드가 된다.
선단부(A-A부)의 위치에서 절단 가공된 부분은 매체면(41)(도 5의 (a)에 가상선으로 도시함)에 대향하는 면에 상당하고, 부상면(42)이라 불린다. 코어폭은 이 부상면에 노출된 제 1 자기 요크층(14)과 제 2 자기 요크층(19)의 겹쳐 있는 부분(단, 사이에 갭이 있지만)의 폭(W)으로 결정된다.
상기한 바와 같은 종래의 자기 트랜스듀서의 제조 방법에서는, 제 1 자기 요크층(14)과 제 2 자기 요크층(19)은 레지스트 마스크를 이용한 선택 도금법이나 레지스트 마스크에 의한 이온 밀링법 등으로 패턴 형성하고 있으며, 이들 공정에 있어서 코어폭의 확정이 행해지고 있다.
여기서, 자기 디스크 장치의 트랙 밀도의 향상를 위해, 코어폭을 좁게 하는 것이 요구되지만, 자기 요크층의 막두께(약 2∼4㎛)보다도 좁고, 코어폭 1㎛ 이하를 실현하는 것은 레지스트의 분해능의 제한등으로 매우 곤란하였다.
본 발명은 레지스트 마스크의 분해능에 의한 제한을 받지 않고, 좁은 코어폭을 갖는 자기 요크층을 형성할 수 있는 새로운 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 실시예의 자기 트랜스듀서의 제조 공정(평면화 가공전)을 설명하는 공정도.
도 2는 실시예의 자기 트랜스듀서의 제조 공정(평면화 가공후)을 설명하는 공정도.
도 3은 실시예의 자기 트랜스듀서(완성 가공후)를 설명하는 도면.
도 4는 종래예의 박막 자기 헤드를 탑재한 슬라이더의 사시도.
도 5는 종래예의 박막 자기 헤드를 설명하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판
2 : 경사면
3 : 홈
4 : 제 1 자기 요크층
5 : 매입층
6 : 평면화 가공으로 노출된 제 1 자기 요크층의 두께 방향 단면
7 : 코일층
8 : 층간 절연층
9 : 제 2 자기 요크층
10 : 자기 갭층
Cw : 코어폭
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 기판(또는 기판상에 형성된 기초층)에 경사면을 갖는 홈을 설치하고, 제 1 자기 요크층의 선단부가 경사면을 덮도록 형성하며, 홈을 묻도록 매입층을 형성한 후에, 제 1 자기 요크층의 선단부의 막두께 방향의 단면이 표면에 노출되도록 평면화 가공하고, 그 막두께법의 폭을 코어폭으로 함으로써, 자기 요크층의 좁은 코어폭화를 실현하는 것이다.
이렇게 해서, 본 발명에 의하면, 이하와 같은 박막 자기 헤드 및 그 제조 방법이 제공된다.
① 기판 또는 기판상에 형성된 기초층상에 제 1 자기 요크층, 자기 갭층, 코일층, 층간 절연막 및 제 2 자기 요크층을 순차적으로 적층한 자기 트랜스듀서를 구성하는 박막 자기 헤드에 있어서, 기판 또는 기초층이 제 1 자기 요크층의 두께보다 깊은 홈을 가지며, 상기 홈내에 제 1 자기 요크층이 형성되고, 상기 홈이 제 1 자기 요크층의 선단부에 코어폭 방향으로 경사진 경사면을 가지며, 제 1 자기 요크층의 선단부가 상기 경사면상에 형성되어 그 단부가 기판 또는 기초층 표면까지 연장하여, 제 1 자기 요크층의 그 단부는 기판 또는 기초층 표면과 동일 평면을 형성하고, 상기 홈의 나머지부는 매입되며, 기판 또는 기초층 및 제 1 자기 요크층의 상기 단부상에 자기 갭층을 통해 제 2 자기 요크층이 형성되고, 제 1 및 제 2 자기 요크층의 코어폭이 제 1 자기 요크층의 거의 막두께 방향의 치수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
② 기판 또는 기판상에 형성된 기초층상에 제 1 자기 요크층, 자기 갭층, 코일층, 층간 절연막 및 제 2 자기 요크층을 순차적으로 적층한 자기 트랜스듀서를 구성하는 박막 자기 헤드의 제조 방법에 있어서, 기판 또는 기초층(1)의 제 1 자기 요크층(4)의 선단 형성 예정부에 코어폭(w) 방향으로 경사진 경사면(2)을 갖는 홈(3)을 설치하는 공정과, 상기 기판 또는 기초층(1)상에 제 1 자기 요크층(4)을 형성하는 공정과, 상기 홈을 포함하는 기판 또는 기초층(1) 및 상기 제 1 자기 요크층(4)상에 매입층(5)을 형성하는 공정과, 상기 경사면(2)의 도중까지 상기 기판 또는 기초층(1), 상기 제 1 자기 요크층(4) 및 상기 매입층(5)을 평면화 가공하여, 상기 제 1 자기 요크층의 두께 방향 단면을 표면에 노출시키는 공정과, 그 위에 자기 갭층(10), 코일층(7), 층간 절연층(8) 및 제 2 자기 요크층(9)을 순차적으로 적층하는 공정을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 자기 요크층의 코어폭(Cw)을 상기 제 1 자기 요크층(4)의 상기 표면에 노출된 상기 단면의 폭(w)으로 하는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드의 제조 방법.
제 1 자기 요크층의 막두께에 의해 코어폭이 확정되지만, 막두께의 제어는 비교적 용이하고, 2㎛ 이하, 1㎛ 이하의 좁은 코어폭을 용이하게 달성할 수 있다.
본 발명의 실시예를 도면(도1∼도3)을 참조하여 설명한다. 도1∼도3의 각각에 있어서, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 A-A 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실리콘 및 A12O3·TiC(알틱) 등의 기판(1)에 약 45°의 경사면(2)을 갖는 홈(3)을 형성한다. 도면중, 경사면(2)의 틀로 둘러싸인 내부가 홈(오목부)(3)이다. 홈(3)의 형상은 제 1 자기 요크층(4)이 홈(3)의 내부에 수납되도록 하고, 또한 제 1 자기 요크층(4)의 선단부 형성 예정부에는 홈(3)의 테두리의 경사면이 오도록 한다. 홈(3)의 깊이는 형성하는 제 1 자기 요크층의 막두께보다 충분히 깊게 하여, 후에 평면화 가공하여도 제 1 자기 요크층이 손상되지 않도록 한다. 제 1 자기 요크층의 막두께는 형성해야 할 코어폭을 고려하여 결정한다. 여기서는 평면화 가공을 고려하고, 홈의 깊이는 예컨대 3㎛ 으로 한다.
기판(1)에 경사면을 갖는 홈을 형성하는 것은 예컨대 에칭 조건을 선택함으로써 가능하다. 예컨대 실리콘 기판(1)에 경사면을 갖는 홈을 형성하기 위해서는, (100)면을 갖는 기판면을 KOH(수산화칼륨) 용액속에서 에칭하는 방법이 알려져 있다. 레지스트 마스크로 기판면의 일부를 노출하여 KOH 에칭하면 좋다. 이때 형성되는 경사면은 (111)면이 되어, 경사면의 각도는 약 55°를 수득할 수 있다.
또한, 알틱 기판의 경우는 반응성 플라스마 에칭에 의해 동일하게 에칭하면 된다. 이 때 이용하는 가스 종류는 불소계 가스가 일반적이다. 경사면의 각도의 제어는 가스압, 파워 등으로 행하며, 가장 적합한 조건을 선택하여 행하면 약 45°의 경사면을 얻을 수 있다.
이어서, 제 1 자기 요크층(4)의 패턴을 홈의 내측에 형성하지만, 이 패턴은 헤드의 선단부(A-A부)에 위치하는 홈(3)의 경사면(2)을 덮도록 연장되어 있다. 제 1 자기 요크층(4)의 재질은 NiFe(퍼몰로이), FeN 등의 연자성 재료가 이용되고, 스퍼터법, 도금법 등으로 막을 형성하여, 상기한 바와 같이 레지스트 마스크를 이용한 선택 도금법이나 레지스트 마스크에 의한 이온 실링법 등으로 패터닝할수 있다.
그 후, Al2O3등의 매입층(5)을 기판(1)의 전면에 형성한다. 형성법은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 스퍼터법으로 충분하다. 매입층(5)의 재질은 평면화 가공을 쉽게 하는 비자성층이면 특별히 한정되지 않는다. 매입층(5)은 홈(3)을 완전히 묻는 막두께이면 좋지만, 실제로는 기판 표면상의 제 1 자기 요크층(4)의 꼭대기부보다도 위까지의 두께로 형성하여, 평탄화 가공을 쉽게 한다.
도 2를 참조하면, 매입층(5)의 위에서 평면화 래핑 가공하여, 기판(1)의 표면상의 제 1 자기 요크층(4)을 완전히 제거하고, 또한 기판의 일부를 제거하여, 경사면(2)상에 있는 제 1 자기 요크층(4)의 막두께 방향의 횡단면(6)이 표면에 노출되도록 한다.
이어서, 도 3을 참조하면, 자기 갭층(10), 코일층(7), 층간 절연층(8), 제 2 자기 요크층(9)을 관용의 방법으로 순차적으로 적층한다. 제 2 자기 요크층(9)도 패터닝한다. 자기 갭층(10)은 예컨대, Al2O3, SiO2등의 비자성 재료이면 좋고, 막두께로는 예컨대 0.1∼0.5㎛ 가 채용된다. 그 후, 코일층(7)은 예컨대 Cu 의 선택 도금에 의해 예컨대 0.1∼0.5㎛의 두께로 형성한다. 층간 절연층(8)은 예컨대 레지스트의 하드 베이크(250℃)로 형성한다. 또한, 제 2 자기 요크층(9)은 예컨대, NiFe 의 선택 도금에 의해 또는 FeN 의 스퍼터링, 이온 밀링등에 의해 예컨대 1∼5㎛ 의 막두께로 형성한다.
여기서, 도 3 의 (a)의 A-A 단면을 나타내는 도 3 의 (b)에 있어서의 코어폭(Cw)은 도 2 의 (a),(b)로 표면에 노출된 제1 자기 요크층(6)의 막두께 방향의 폭(w)으로 확정된다.
제 1 자기 요크층(4)의 평면(기판 표면 및 홈 바닥면)에 형성되는 막두께를 t 로 하면, 각도 θ 의 경사면에 형성되는 제 1 자기 요크층(4)의 막두께(경사면에 수직 방향)는 tcosθ이고, 따라서, 평면화 가공으로 표면에 노출되는 제 1 자기 요크층(6)의 막두께 방향의 폭(w)(즉 Cw)은 tcosθ/sinθ로 구해진다. 예컨대, θ가 45°의 경사면이면, Cw=t 가 되고, 제 1 자기 요크층(6)의 폭(w), 즉, 요크의 코어폭(Cw)은 제 1 자기 요크층(4)의 막두께 t 와 대략 동일하게 되는 것을 알 수 있다.
제 1 자기 요크층의 막두께는 1㎛ 이하라도 충분히 제어할 수 있으므로, 코어폭도 1㎛ 이하로 제어할 수 있다.
따라서, 경사면(2)의 각도에 의존하지만, 코어폭(Cw)을 거의 제 1 자기 요크층(4)의 막두께 t 와 같은 주문으로 원하는대로 제어하여 형성할 수 있다. 경사면의 각도로서는 20∼70°의 범위내가 바람직하다. 이 각도 범위내에 있으면, 코어폭(Cw)을 원하는대로 제어하거나 또한 좁게 형성할 수 있기 때문이다.
코일에 전류를 흐르게 했을 때, 제 1 , 제 2 자기 요크층이 자화(磁化)되어, 자기 요크층의 선단부의 갭층 부근에서 매체측에 자계가 발생한다. 이 때, 코어폭에 상당하는 폭으로 매체면에 기록 정보가 기록된다. 코어폭이 좁으면, 매체면에 많은 정보를 기록할 수 있으므로, 기록 밀도(엄밀하게는 트랙 밀도이고, 길이 1 인치당의 트랙수, 소위 TPI)가 향상된다.
또한, 상기 실시예에서는 인덕터형 자기 헤드를 기판상에 직접 형성하는 양태를 설명하였지만, 최근 MR 헤드(자기 저항형 헤드)가 이용되게 되고, MR 헤드는 독출용이므로, 기판상에 MR 소자를 형성하여, 그 위에 기록용으로서 상기와 같이 인덕터 헤드를 형성하는 양태도 있다. 이 경우, MR 소자를 형성후, 그 위에 비자성 또한 전기 절연성의 재료로 평탄화 기초층을 형성하고, 그 위에 인덕터 헤드를 형성한다. 본 발명은 이와 같이 기판상에 기초층이 형성되고, 그 기초층에 홈을 형성하여 그 속에 자기 요크를 묻는 양태도 포함하는 것이다.
본 발명에 의하면, 종래에 제조가 곤란하였던 좁은 코어폭을 갖는 자기 트랜스듀서를 용이하게 제조할 수 있게 되고, 고트랙 밀도의 대용량 자기 디스크 장치를 실현할 수 있다.

Claims (3)

  1. 기판 또는 기판상에 형성된 기초층상에 제 1 자기 요크층, 자기 갭층, 코일층, 층간 절연막 및 제 2 자기 요크층을 순차적으로 적층한 자기 트랜스듀서를 구성하는 박막 자기 헤드에 있어서, 기판 또는 기판상에 형성된 기초층이 제 1 자기 요크층의 두께보다 깊은 홈을 가지며, 상기 홈내에 제 1 자기 요크층이 형성되고, 상기 홈이 제 1 자기 요크층의 선단부에 코어폭 방향으로 경사진 경사면을 가지며, 제 1 자기 요크층의 선단부가 상기 경사면상에 형성되어 그 단부가 기판 또는 기초층 표면까지 연장하여, 제 1 자기 요크층의 그 단부는 기판 또는 기초층 표면과 동일 평면을 형성하고, 상기 홈의 나머지부는 매입되며, 기판 및 제 1 자기 요크층의 상기 단부상에 자기 갭층을 통해 제 2 자기 요크층이 형성되고, 제 1 및 제 2 자기 요크층의 코어폭이 제 1 자기 요크층의 거의 막두께 방향의 치수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코어폭이 1㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
  3. 기판 또는 기판상에 형성된 기초층상에 제 1 자기 요크층, 자기 갭층, 코일층, 층간 절연막 및 제 2 자기 요크층을 순차적으로 적층한 자기 트랜스듀서를 구성하는 박막 자기 헤드의 제조 방법에 있어서, 기판 또는 기판상에 형성된 기초층(1)의 제 1 자기 요크층(4)의 선단 형성 예정부에 코어폭(w) 방향으로 경사진 경사면(2)을 갖는 홈(3)을 설치하는 공정과, 상기 기판 또는 기초층(1)상에 제 1 자기 요크층(4)을 형성하는 공정과, 상기 홈을 포함하는 기판 또는 기초층(1) 및 상기 제 1 자기 요크층(4)상에 매입층(5)을 형성하는 공정과, 상기 경사면(2)의 도중까지 상기 기판 또는 기초층(1), 상기 제 1 자기 요크층(4) 및 상기 매입층(5)을 평면화 가공하여, 상기 제 1 자기 요크층의 두께 방향 단면을 표면에 노출시키는 공정과, 자기 갭층(10), 코일층(7), 층간 절연막(8) 및 제 2 자기 요크층(9)을 순차적으로 적층하는 공정을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 자기 요크층의 코어폭(Cw)을 상기 제 1 자기 요크층(4)의 상기 표면에 노출된 상기 단면의 폭(w)으로 하는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드의 제조 방법.
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