KR20000063002A

KR20000063002A - 박막 자기 헤드 제조 방법

Info

Publication number: KR20000063002A
Application number: KR1020000014943A
Authority: KR
Inventors: 사사끼사또시; 데라다쇼지
Original assignee: 이데이 노부유끼; 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2000-10-25
Also published as: JP2000276708A; US6432316B1

Abstract

박막 자기 헤드의 상층 극의 트랙 폭은 고정밀도로 형성된다. 도금 받침막(20)은 제6 비자기 층(16) 위에 형성되고 이어서 프레임 도금 기술에 의해 상층 극(14a)이 그 위에 형성된다. 다음에, 제1 레지스트 막(22)은 상층 극(14a)의 대향 측방향 측면들 중 하나 위에 형성되고 에칭 작업이 상층 극(14a) 위에 행해진다. 그 후에, 제1 레지스트 막(22)은 제거되고 제2 레지스트 막(23)이 다른 측방향 측면 상에 형성되어 유사한 에칭 작업이 상층 극(14a) 위에 행해진다.

Description

박막 자기 헤드 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING THIN FILM MAGNETIC HEAD}

본 발명은 박막 형성 공정에 의해서 다층 구조를 생성하도록 헤드 장치의 구성 부품들을 적층함으로써 준비되는 박막 자기 헤드 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 트랙 폭을 제한하기 위한 상층 극을 구비한 박막 자기 헤드 제조 방법에 관한 것이다.

본 명세서에서 설명되는 자기 헤드는 자기 기록 매체에 대해 기록 신호를 기록 및/또는 재생하기 위해서 하드 디스크 장치와 같은 자기 기록/재생 장치 상에 통상 장착되는 헤드를 말한다. 이러한 자기 헤드로서는 전형적으로 자기 코어 둘레에 와이어 코일을 권취하여 준비되는 벌크형 자기 헤드가 사용되고 있다. 그러나, 벌크형 자기 헤드는 마이크로 가공 작업에 소정의 제한을 제공하고, 고밀도 신호 기록에 적합하도록 만들기 위해서 자기 헤드의 크기를 줄이는 것은 어렵다.

이러한 문제를 회피하기 위한 시도로서, 다층 구조를 형성하기 위해서 기판 상에 하부 코어 층, 비자기 층 및 상부 코어 층을 연속적으로 적층시키는 박막 형성 공정에 의해 준비되는 소위 박막 자기 헤드가 제안되어 왔다. 이러한 박막 자기 헤드는 헤드의 구성 부품들이 박막 형성 공정을 통해서 형성되기 때문에 크기를 줄일 수 있고 고밀도 신호 기록에도 적합하게 된다.

박막 자기 헤드를 준비할 때, 상층 극은 비자기 층 위에 상부 코어 층을 형성하기 전에 자기 기록 매체가 활주되는 활주면의 단부에 형성된다. 결과적으로, 신호 기록/재생용으로 사용될 트랙의 폭은 정확하고 세밀하게 마무리 될 수 있도록 박막 자기 헤드의 상층 극에 의해 형성된다.

상층 극을 형성할 때, 먼저 도금 받침막은 하부 코어 층 위에 놓인 비자기 층 위에 형성되고, 이어서 프레임형 포토레지스트 층이 도금 받침막 위에 형성된다. 후속으로, 도금 작업이 행해지고 포토레지스트 층은 상층 극을 생성하도록 제거된다.

한편, 최근 몇년 동안 고기록 밀도에 대한 요구에 부응하는 보다 작은 트랙 폭을 보이는 박막 자기 헤드에 대한 점증된 요구가 있다. 그러나, 상술한 공지된 박막 자기 헤드 제조 방법에 의해서 상층 극을 형성하기 위한 도금 용액은 레지스트에 대해서 소수성이기 때문에, 상층 극의 폭을 감소시킴으로써 트랙의 폭을 감소시키려는 시도에 대해서 극복할 수 없는 제한이 있게 된다. 상기 공지된 제조 방법으로 상층 극을 형성하는 단계에서 도금 작업을 진행하기 전에 그 친수성을 향상시키도록 레지스트 층의 표면을 화학적으로 거칠게 하는 기술이 사용될 수도 있으나, 그럼에도 불구하고 화학적 조성 및 상층 극의 치수의 정확도가 만족할 만한 수준으로 유지된다면 상층 극의 최소 폭을 1㎛이하로 감소시키는 것은 불가능하였다.

상층 극의 최소 폭을 추가로 감소시키려는 시도로서, 이하에 설명되는 바와 같은 2개의 기술이 제안되어 왔다. 제안된 제1 기술에서는, 상층 극을 형성한 후에 이를 FIB(집중 이온 비임)에 의해서 트리밍한다. 제안된 제2 기술에서는, 상대적으로 넓은 상층 극을 형성한 후에, 이를 슬라이더 가공 단계에서 마스크 패턴을 사용하여 자기 기록 매체가 활주될 활주면으로부터 에칭함으로써 트리밍한다.

그러나, 제안된 제1 기술에서는, 공통 기판 위에 형성되는 많은 수의 박막 자기 헤드들이 하나씩 처리되어야만 하기 때문에, 치수와 프로파일 면에서 박막 자기 헤드를 처리하는 정밀도 수준 및 박막 자기 헤드에 대해 하나가 다른 하나 위에 놓이도록 기록 헤드와 재생 헤드를 정렬하는 정밀도 수준을 향상시키는 것은 어렵다. 또한, 제안된 제1의 기술은 시간을 보다 소비해서 이 기술로 자기 헤드를 제조하는 생산성을 향상시키는 것은 어렵다. 특히, 박막 자기 헤드당 가공 시간이 10초이고, 전체 7000개의 박막 자기 헤드가 단일 공통 기판 위에 형성된다면, 모든 박막 자기 헤드를 가공하는 데는 약 20 시간이 필요할 것이다.

한편, 상술된 제2 기술에서는, 슬라이더 가공 단계에서 마스크 프로파일의 정확도의 재생성 및 헤드 로버 위에 형성된 마스크 정렬의 정밀도 수준을 향상시키는 것은 어렵다. 또한, 제2 기술에서는, 자기 기록 매체가 활주되는 표면은 U형상의 단면을 보인다. 따라서, 이물질들이 제2 기술에 의해 준비된 자기 헤드의 리세스 내에 용착되어 최종적으로 상층 극을 부식시킬 수 있다.

따라서, 상술한 상황의 관점에서 본 발명의 목적은 폭에 대해 향상된 정밀도로 트랙 폭을 한정하는 상층 극을 형성함으로써 고밀도 기록에 적합하고 또한 제조 생산성을 향상시키기에 적합한 박막 자기 헤드 제조 방법을 제공하는 것이다.

도1은 단부 면에서의 주요 부분을 도시하는, 본 발명에 따른 박막 자기 헤드의 확대 개략 부분도.

도2는 주요 부분을 도시하는 도1의 박막 자기 헤드의 확대 개략 부분 단면도.

도3은 상층 극 형성 단계에서 프레임 레지스트가 형성되는 상태를 도시하는 도1의 박막 자기 헤드의 개략도로써, (a)는 활주면 측에서 본 도면이고, (b)는 (a)의 선A-A를 따라 취해진 단면도.

도4는 상층 극 형성 단계에서 상층 극이 형성되는 상태를 도시하는 도1의 박막 자기 헤드의 개략도로써, (a)는 활주면 측에서 본 도면이고, (b)는 (a)의 선C-C를 따라 취해진 단면도.

도5는 제1 레지스트 막이 상층 극 위에 형성되는 상층 극 형성 단계를 도시하는 도1의 박막 자기 헤드의 개략 단면도.

도6은 상층 극의 측방향 측면들 중 하나가 에칭 처리되는 상층 극 형성 단계를 도시하는 도1의 박막 자기 헤드의 개략 단면도.

도7은 제2 레지스트 막이 상층 극 위에 형성되고 다른 측방향 측면이 에칭 처리되는 상층 극 형성 단계를 도시하는 도1의 박막 자기 헤드의 개략 단면도.

도8은 도1의 박막 자기 헤드용으로 사용될 수 있는 상층 극의 개략 사시도.

도9는 도1의 박막 자기 헤드용으로 사용될 수 있는 다른 상층 극의 개략 사시도.

도10은 도1의 박막 자기 헤드를 제조하는 상층 극 형성 단계에서 사용되는 에칭 각도의 예시도.

도11은 도1의 박막 자기 헤드를 제조하는 상층 극 형성 단계에서 사용되는 기판 회전 각도의 예시도.

도12는 도1의 박막 자기 헤드를 제조하는 상층 극 형성 단계에서 기판 회전 각도가 고정된 상태로 유지될 때 관찰되는 에칭 속도와 에칭 각도 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도13은 도1의 박막 자기 헤드를 제조하는 상층 극 형성 단계에서 기판 회전 각도가 왕복해서 변화할 때 관찰되는 에칭 속도와 에칭 각도 사이의 관계를 도시하는 그래프.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 박막 자기 헤드

2 : 기판

3 : 제1 비자기 층

4 : 하부 자기 차폐층

5 : 제2 비자기 층

6 : 제3 비자기 층

7 : MR 소자

8 : 전극

9 : 제4 비자기 층

10 : 중간 자기 차폐층

13 : 제7 비자기 층

14 : 상부 자기 코어 층

15 : 깊이 제한막

16 : 제6 비자기 층

20 : 도금 받침막

본 발명에 따르면, 상기 목적은 기판 위에 적어도 하부 코어 층, 비자기 층, 및 트랙 폭을 한정하는 상층 극을 구비한 상부 코어 층을 순차 형성하고 후속으로 상기 하부 코어 층과 상기 상층 극 사이에 자기 갭을 형성함으로써 박막 자기 헤드를 제조하는 방법에 있어서, 기판 위에 하부 코어 층 및 비자기 층을 형성하고 설계된 트랙 폭 보다 넓은 프로파일을 갖는 상층 극을 그 위에 형성하는 상층 극 형성 단계와, 트랙을 따라서 상기 상층 극의 측방향 측면들 중 하나를 덮는 제1 마스크를 형성하고 마스크로부터 노출된 다른 측방향 측면을 에칭하는 제1 에칭 단계와, 상기 제1 에칭 단계에서 에칭 처리된 측방향 측면을 형성하고 이에 대향하는 측방향 측면을 에칭하는 제2 에칭 단계를 포함하고, 상기 상층 극은 확장된 트랙 폭을 갖도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드 제조 방법을 제공함으로써 달성된다.

상술한 박막 자기 형성 방법에서, 트랙 폭을 한정하기 위한 상층 극은 트랙을 따르는 폭에 대해서 특히 향상된 치수 정밀도로 형성될 수 있다. 또한, 상층 극의 프로파일은 세밀하게 에칭 처리되기 때문에, 단일 공통 기판 위에 형성되는 많은 수의 박막 자기 헤드들은 동시에 처리될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 자기 헤드 제조 방법에서는, 트랙을 따라 상층 극의 2개의 측방향 측면을 순차 에칭함으로써 트랙을 따르는 폭에 있어서 특히 향상된 치수 정밀도로 상층 극을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 상층 극의 프로파일은 레지스트 막 형성 단계 및 에칭 단계에서 처리되기 때문에, 단일 공통 기판 위에 형성된 많은 수의 박막 자기 헤드들은 동시에 처리될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 박막 자기 헤드 제조 방법에 의해 대량 생산을 기반으로 고밀도 기록에 적합한 많은 수의 고정밀 박막 자기 헤드를 제조하는 것이 가능하다.

이제, 본 발명은 본 발명의 양호한 실시예를 도시하는 첨부된 도면을 참조함으로써 보다 상세하게 설명될 것이다. 본 발명의 방법은 도1과 도2에 도시된 바와 같은 박막 자기 헤드(1)[이하, 박막 헤드(1)라고 칭함]의 제조에 적용할 수 있다. 따라서, 먼저 본 발명의 방법에 의해 제조될 박막 헤드(1)가 아래에 설명될 것이다.

박막 헤드(1)는 박막 형성 단계를 사용함으로써 형성되고, ALTIC(알루미나-티타늄-카아바이드)와 같은 경질의 비자기 재료로 만든 대체로 평탄한 기판(2), 자기 저항 효과를 사용함으로써 자기 기록 매체 상에 기록되는 신호를 재생하기 위한 재생 헤드, 및 자기 기록 매체 상에 신호를 기록하기 위해 재생 헤드 위에 형성된 인덕턴스형 기록 헤드를 포함한다.

재생 헤드는 기판(2) 위에 형성되는 제1 비자기 층(3), 제1 비자기 층(3) 위에 형성되고 대체로 동일한 높이를 갖는 하부 자기 차폐층(4) 및 제2 비자기 층(5), 하부 자기 차폐층(4) 및 제2 비자기 층(5) 위에 형성된 제3 비자기 층(6), 제3 비자기 층(6) 위에 형성된 자기 저항 효과 소자(7)[이하, MR 소자(7)라고 칭함]와 한쌍의 전극(8), 및 제3 비자기 층(6) 위에 형성된 제4 비자기 층(9)을 포함한다.

한편, 기록 헤드는 제4 비자기 층(9) 위에 형성되는 중간 자기 차폐층(10) 과 제5 비자기 층(11), 중간 자기 차폐층(10)과 제5 비자기 층(11) 위에 형성되는 제6 비자기 층(16), 제6 비자기 층(16) 위에 형성되는 깊이 제한막(15)과 제7 비자기 층(13), 제7 비자기 층(13) 위에 형성되는 박막 코일(12), 및 대체로 박막 코일(12)의 중심에 형성되고 중간 자기 차폐층(10)과 대체로 접촉해서 유지되는 상부 자기 코어 층(14)을 포함한다.

박막 헤드(1) 중에서, 재생 헤드 및 기록 헤드의 구성 부품들은 대체로 기록 매체가 활주되는 활주면을 생성하기 위해 외부에 노출되고 서로 동일한 면으로 배열된다. 따라서, 자기 기록 매체는 자기 기록 매체에 신호를 기록하거나 또는 자기 기록 매체로부터 신호를 재생하기 위해서 박막 헤드(1)의 표면을 활주하게 만들어진다. 재생 헤드에서, MR 소자(7)는 감지 전류가 자기 기록 매체가 활주되는 활주면과 평행하게 공급되는 구조를 갖는다. 다시 말하면, MR 소자는 수직형 MR 헤드로서 언급되는 프로파일을 갖는다.

한편, 박막 헤드(1) 중에서 기록 헤드의 자기 코어는 중간 자기 차폐층(10) 및 상부 자기 코어 층(14)에 의해 형성되고, 자기 기록 매체가 활주되는 활주면 위에 자기 갭을 생성하도록 제6 비자기 층(16)이 중간 자기 차폐층(10)과 상부 자기 코어 층(14) 사이에 배열된다. 즉, 박막 헤드(1)에서 중간 자기 차폐층(10)과 상부 자기 코어 층(14)은 각각 기록 헤드의 하부 코어와 상부 코어를 구성한다.

박막 헤드(1) 중에서, 활주면에 노출된 상부 자기 코어 층(14)의 측면의 폭은 트랙 폭을 한정한다. 따라서, 상부 자기 코어 층(14)은 작은 치수를 갖고 활주부의 측면에 형성되는 상층 극(14a) 및 상층 극(14a)과 접촉한 상태로 유지되는 후방 요크(14b)로 구성된다. 이러한 배열로 인해, 트랙 폭은 박막 헤드(1)에 의해 매우 정확하게 한정된다. 또한, 박막 헤드(1)의 깊이 제한막(15)은 자기 갭의 깊이를 제한하기 위해 활주면으로부터 보았을 때 상층 극(14a)의 후방 단부 측에 배열된다.

박막 헤드(1)에 의해서 자기 기록 매체 상에 기록된 신호를 재생할 때, 상술된 구조를 갖는 박막 헤드(1)의 MR 소자(7)에는 한쌍의 전극(8)에 의해 동력원(도시되지 않음)으로부터 감지 전류가 공급된다. 또한, MR 소자(7)의 전압은 검출 기구(도시되지 않음)에 의해 검출된다. MR 소자(7)는 자기 저항 효과를 보여주는 막구조이므로, 그 저항치는 자기 기록 매체로부터의 신호의 자기장의 함수로서 변화한다. 따라서, 감지 전류가 박막 헤드(1)의 MR 소자(7)에 공급됨에 따라, MR 소자(7)의 전압은 그 저항치의 함수로서 변화한다. 따라서, 박막 헤드(1)는 MR 소자(7)의 전압의 변화를 검출함으로써 자기 기록 매체로부터의 신호의 자기장을 검출할 수 있다.

한편, 박막 헤드(1)에 의해서 자기 기록 매체 상에 자기 신호를 기록할 때, 박막 헤드(1)의 기록 헤드의 박막 코일(12)에는 기록될 신호를 나타내는 전류가 공급된다. 다음에, 박막 코일(12)에 의해 발생되는 자기장에 의해 중간 자기 차폐층(10)과 상부 자기 코어 층(14)을 포함하는 자기 코어로 자속이 유동하게 된다. 그 결과, 누설 자기장이 박막 헤드(1)의 중간 자기 차폐층(10), 제6 비자기 층(16) 및 상부 자기 코어 층(14)에 의해 형성된 자기 갭에서 발생된다. 다음에, 박막 헤드(1)는 자기 기록 매체에 누설 자기장을 인가함으로써 자기 신호를 기록한다.

이제, 상술한 바와 같은 구조를 갖는 박막 헤드(1)의 제조 방법이 이하 설명될 것이다. 박막 헤드(1)의 박막 구성 부품들, 재료, 크기, 두께 및 박막 구성 부품을 형성하기 위한 기술이 예시적으로 설명되어지지만, 본 발명은 결코 여기에 제한되지는 않는다.

박막 헤드(1)를 제조할 때, 먼저 ALTIC와 같은 경질의 비자기 재료를 사용하여 대체로 평탄한 기판을 제작하고, 기판의 주 표면을 경면 연마한다. 기판은 박막 헤드(1)의 최종 제품의 기판(2)으로서 남고, 박막 헤드(1)의 나머지 구성 부품들은 박막 형성 공정에 의해서 그 주 표면에 순차 형성될 것이다.

다음에, 제1 비자기 층(3)이 기판의 전체 주 표면에 형성된다. 제1 비자기 층(3)은 AL₂O₃또는 SiO₂와 같은 비자기 절연 재료를 사용하는 스퍼터링에 의해 통상 형성된다. 이 실시예에서, 제1 비자기 층(3)의 박막을 형성한 후에, 표면을 매끄럽게 만들도록 연마 가공을 실시한다.

다음에, 하부 자기 차폐층(4)이 제1 비자기 층(3) 위에 형성된다. 하부 자기 차폐층(4)은 샌더스트(Fe-Al-Si 합금), Fe-Si-Ru-Ga 합금 또는 Fe-Ta-N 합금과 같은 금속 재료로 통상 제조된다. 하부 자기 차폐층(4)에는 기록 매체가 활주되는 활주면을 향하여 수직으로 소정 폭이 형성된다. 특히, 샌더스트 막은 약 3 내지 5㎛의 두께로 형성될 것이고, 레지스트 패턴을 형성한 후에, 하부 자기 차폐층(4)은 건식 에칭 기술을 사용하여 임의의 불필요한 샌더스트를 제거함으로써 생성된다.

그 후, 제2 비자기 층(5)이 하부 자기 차폐층(4)을 휴대하는 제1 비자기 층(3)의 전체 표면 위에 형성된다. 제1 비자기 층(3)의 경우에서와 같이, 제2 비자기 층(5)은 비자기 절연 재료로 제조된다. 다음에, 제2 비자기 층(5)은 하부 자기 차폐층(4)이 제2 비자기 층(5)과 동일한 평면이 될 때까지 제2 비자기 층(5) 아래에 묻힌 하부 자기 차폐층(4)을 노출시키도록 연마된다.

다음에, 제3 비자기 층(6)이 서로 동일한 평면인 하부 자기 차폐층(4) 및 제2 비자기 차폐층(5)의 전체 표면 위에 형성된다. 제1 비자기 층(3)의 경우에서와 같이, 제3 비자기 층(6)은 비자기 절연 재료로 제조된다.

다음에, MR 소자(7)가 스퍼터링과 같은 박막 형성 기술에 의해서 제3 비자기 층(6) 위에 형성된다. 특히, MR 소자(7)는 스퍼터링에 의해 약 5㎚ 두께의 Ta 층, 약 43㎚ 두께의 Ni-Fe-Nb 층, 약 5㎚ 두께의 Ta 층, 약 40㎚ 두께의 Ni-Fe 층 및 약 1㎚ 두께의 Ta 층을 순차 적층함으로써 생성된다. MR 소자(7)의 구성 부품 층의 막두께 및 재료는 결코 상기 목록에 제한되지 않는다는 사실에 주목해야 한다. 즉, 박막 헤드(1)의 적용에 따라 임의의 적절한 재료 및 막 두께가 선택될 수도 있다.

MR 소자(7)는 자기 기록 매체가 활주되는 활주면의 각각의 측방향 측면을 따라서 주행하는 보다 긴 측면들을 갖는 대체로 직사각형 윤곽을 보이도록 제조된다. 또한, MR 소자(7)의 보다 긴 측면들의 길이는 하부 자기 차폐층(4)의 폭 보다 작도록 선택된다.

한 쌍의 박막 전극(8)들이 MR 소자(7)의 대향 단부들에 형성된다. 전극(8)은 도전성 재료를 사용하여 증착 또는 스퍼터링과 같은 적절한 막 형성 기술에 의해서 형성된다. 또한, 전극(8)은 MR 소자(7)의 대향 단부에서 MR 소자(7)의 종방향에 수직한 방향으로 주행하는 보다 긴 측면들을 갖는 대략 직사각형 윤곽을 보이도록 제조된다.

이어서, 중간 자기 차폐층(10)이 Ni-Fe 합금과 같은 양질의 소프트한 자기적 성질을 보이는 재료를 사용해서 도금 또는 스퍼터링과 같은 적절한 기술에 의해서 제4 비자기 층(9) 위에 형성된다. 중간 자기 차폐층(10)은 자기 기록 매체가 활주되는 활주면에 대해 MR 소자(7)의 종방향 길이 보다 큰 폭을 갖도록 제조된다.

그 후에, 제5 비자기 층(11)이 중간 자기 차폐층(10)을 그 위에 휴대하는 제4 비자기 층(4)의 전체 표면 위에 형성된다. 제1 비자기 층(3)의 경우에서와 같이, 제5 비자기 층(11)은 비자기 절연 재료로 제조된다. 제5 비자기 층(11)을 형성한 후에, 제5 비자기 층(11)은 제5 비자기 층(11)이 중간 자기 차폐층(10)과 동일한 평면이 될 때까지 제5 비자기 층(11) 아래에 묻힌 중간 자기 차폐층(10)을 노출시키도록 연마 가공을 실시한다.

다음에, 제6 비자기 층(6)이 서로 동일한 평면인 중간 자기 차폐층(10) 및 제5 비자기 층(11)의 전체 표면 위에 형성된다. 제1 비자기 층(3)의 경우에서와 같이, 제6 비자기 층(16)은 비자기 절연 재료로 제조된다. 양호하게는, 제6 비자기 층(16)은 SiO₂로 제조된다. 다음에, 제6 비자기 층(16)은 상층 극(14a)을 형성하는 단계에서 고정밀 에칭 가공될 수 있고, 이는 아래에 설명될 것이다. 그 후에, 제6 비자기 층(6)은 박막 코일(12)의 중심부로부터 제거되고, 이 또한 이하 설명될 것이다.

다음에, 깊이 제한막(15)이 자기 기록 매체가 활주하게 되는 활주면으로부터 약간 후퇴하는 위치에 비자기 재료를 사용함으로써 형성된다. 깊이 제한막(15)은 활주면으로부터의 자기 갭의 깊이를 제한함으로써 자기 갭으로부터 들어오는 누출 자기장을 발생시키는 효율을 향상시키도록 작동한다.

다음에, 상층 극(14a)이 우수하고 소프트한 자기적 성질을 보이는 재료를 사용함으로써 제6 비자기 층(16) 위에 형성된다. 이제, 상층 극(14a)을 형성하는 단계가 도3 내지 도7을 참조하여 설명될 것이다. 박막 헤드(1)가 후속 단계에서 도3의 선B-B 또는 도4의 선A-A로 연마될 때, 연마 작업에 의해 노출되는 단면 표면은 활주면으로서 용이하게 작동하게 만들어짐을 주목해야 한다. 다음에, 박막 헤드(1)는 도1과 도2에 도시된 바와 같이 최종 프로파일을 보일 것이다.

먼저 도3을 참조하면, 우선 도금 받침막(20)이 상층 극(14a)을 형성할 때 상층 극(14a)이 형성될 전체 표면 위에 형성된다.

다음에, 포토레지스트(21)의 프레임이 도금 받침막(20) 위에 형성된다. 포토레지스트(21)의 프레임은 내부 프로파일이 상층 극(14a)의 프로파일과 대체로 일치하는 프레임 형상을 갖는다. 포토레지스트(21)의 프레임은 그 단부가 깊이 제한막(15) 위에 놓이는 위치에 형성된다.

프레임 도금 기술에 의해 포토레지스트(21)의 프레임 내측에 상층 극(14a)을 형성한 후에, 상층 극(14a)은 도4에 도시된 바와 같이 포토레지스트(21)의 프레임 및 도금 받침막(20)을 제거함으로써 생성된다. 본 실시예의 상층 극(14a)은 Ni-Fe 합금으로 제조됨을 주목해야 한다.

다음에, 도5에 도시된 바와 같이 제1 레지스트 막(22)이 상층 극(14a)의 측방향 측면들 중의 하나 위에 형성된다. 이 때, 제1 레지스트 막(22)은 그 단부(22a)가 상층 극(14a)의 상부면(14c) 위에 놓이는 방식으로 형성된다.

다음에, 도6에 도시된 바와 같이 제1 레지스트 막(22)을 휴대하는 상층 극(14a)의 제1 레지스트 막(22)에 대향하는 측방향 측면이 에칭 가공된다. 제1 에칭 단계는 양호하게는 Ar 가스를 사용하는 이온 에칭 기술에 의해서 행해진다. 다음에, 세밀하게 형성된 상층 극(14a)은 향상된 정밀도로 트리밍될 수 있다.

다음에, 제1 레지스트 막(22)이 제거된다.

그 후, 도7에 도시된 바와 같이 제2 레지스트 막(23)이 제1 레지스트 막(22)이 형성되는 측면에 대향하는 상층 극(14a)의 측방향 측면 위에 형성된다. 제1 레지스트 막(22)의 경우에서와 같이, 제2 레지스트 막(23)은 그 단부(23a)가 상층 극(14a)의 상부면(14c) 위에 위치되는 방식으로 형성된다.

다음에, 제2 레지스트 막(23)이 형성되는 측면에 대향하는 상층 극(14a)의 측방향 측면이 에칭 가공된다. 제1 에칭 단계의 경우에서와 같이, 제2 에칭 단계는 양호하게는 Ar 가스를 사용하는 이온 에칭 기술에 위해서 행해진다.

다음에, 제2 레지스트 막(23)이 제거된다.

상술한 바와 같이, 상층 극(14a)을 형성할 때, 먼저 과도하게 넓은 상층 극이 프레임 도금 기술에 의해서 형성되고, 넓은 상층 극(14a)이 측방향 측면에서 에칭 작업을 받고, 이어서 그 대향하는 측방향 측면 상에 다른 에칭 작업이 수행된다. 이러한 배치로, 상층 극(14a)의 폭은 트랙의 방향을 따라서 세밀하게 조절될 수 있다. 즉, 상층 극(14a)은 높은 종횡비로 형성될 수 있다. 또한, 상층 극(14a)의 에칭 폭은 상층 극(14a)의 프로파일이 향상된 정밀도로 형성될 수 있도록 제1 에칭 단계 및 제2 에칭 단계의 기간을 조절함으로써 조절될 수 있다.

특히, 한꺼번에 측방향 측면에서 상층 극(14)을 에칭함으로써, 상층 극(14a)의 폭은 트랙의 방향을 따라 1㎛ 또는 그 이하의 고정밀도로 가공될 수 있다. 임의의 종래 기술로써, 1㎛의 정밀도를 갖는 상층 극의 폭을 가공하는 것은 어렵다.

따라서, 마무리된 박막 헤드(1)는 헤드를 고밀도 기록에 적합하게 만들도록 향상된 정밀도로 가공되는 트랙 폭을 갖는 자기 헤드이다. 즉, 이러한 박막 헤드는 미세한 자기 신호를 기록 및 재생할 수 있다. 또한, 박막 헤드의 상층 극(14a)이 1㎛ 보다 크지 않은 트랙 폭을 보이도록 제조되기 때문에, 자기 헤드는 어떠한 다른 종래의 박막 자기 헤드 보다 미세한 자기 신호를 신뢰성 있게 기록 및 재생할 수 있다.

또한, 상술한 제1 및 제2 에칭 단계에서는 상층 극(14a) 뿐만 아니라 제6 비자기 층(16) 및 중간 자기 차폐층(10)도 상층 극(14a)과 동일한 폭을 보이도록 에칭 가공되는 것이 바람직하다. 다음에, 결과적으로 박막 헤드(1)는 자기 갭에서 발생되는 누출 자기장을 좁게 할 수 있어서 향상된 정밀도로 미세한 자기 신호를 기록 및 재생할 수 있다.

또한, 상층 극(14a)은 상기한 설명에서는 도금 기술에 의해서 형성되지만, 본 발명은 결코 상층 극(14a)을 형성하는 상술한 기술에 제한되지 않고, 상층 극(14a)은 다르게는 증착 및 스퍼터링과 같은 임의의 다양한 PVD 기술에 의해서 형성될 수도 있다.

또한, 상술한 제1 및 제2 에칭 단계에서 제1 레지스트 막(22) 및 제2 레지스트 막(23)은 상술한 설명에서는 상층 극(14a)의 각각의 층방향 측면을 마스킹하기 위한 마스크로서 사용되지만, 보통의 에칭 가공에 사용되는 임의의 다양한 마스크 재료가 본 발명의 목적을 위해 레지스트 막 대신에 사용될 수도 있다. 포토레지스트와 같은 임의의 다양한 레지스트 막이 본 발명의 목적을 위해서 사용될 수도 있다.

다음에, 제7 비자기 막(17)이 상층 극(14a)을 휴대하는 제6 비자기 층(16)의 전체 표면 위에 형성된다. 제7 비자기 층(17)을 형성한 후에, 제7 비자기 층(17)에 묻힌 상층 극(14a)을 노출시키고 상층 극(14a)과 제7 비자기 층(17)이 서로 동일한 평면이 되도록 하기 위해 연마 작업을 해야 한다. 그 결과, 상층 극(14a)이 제7 비자기 층(17)에 묻혀서, 후속 단계에서 형성되는 구성 부품들의 표면은 평평하고 매끄럽게 될 수 있다. 다음에, 구성 부품들은 향상된 수준의 정밀도로 가공될 수 있다.

다음에, 박막 코일(12)이 도전성 재료를 사용하여 제7 비자기 층(17) 위에 형성된다. 특히, 박막 코일(12)은 통상 Cu와 같은 전도성 재료로 제조되고 스퍼터링에 의해 형성된다. 또한, 박막 코일(12)은 대체로 후술하는 후방 요크와 중간 자기 차폐층(10)의 접촉 영역에 위치되는 중심을 갖는 나선형 프로파일을 보이도록 제조된다.

다음에, 제8 비자기 층(13)이 박막 코일(12)을 덮도록 형성되고, 이어서 제8 비자기 층(13)은 나선형 프로파일을 갖는 박막 코일(12)의 대체로 중심 영역으로부터 제거된다. 그 결과, 후술하는 후방 요크(14b) 및 중간 자기 차폐층(10)은 서로 자기적으로 연결하게 된다.

다음에, 후방 요크(14b)가 상층 극(14a) 위에 형성된다. 후방 요크(14b)는 우수하고 소프트한 자기적 성질을 보이는 재료로 제조되고 스퍼터링과 같은 적절한 막 형성 기술에 의해서 통상 형성된다. 후방 요크(14b)는 상층 극(14a)과 접촉한 상태로 유지되고 나선형 프로파일을 갖는 박막 코일(12)의 대체로 중심부에서 중간 자기 차폐층(10)과 접촉하도록 형성된다. 그 결과, 자기 헤드(1)의 자기 코어는 중간 자기 차폐층(10), 상층 극(14a) 및 후방 요크(14b)로 구성되게 된다. 박막 헤드(1)의 기록 헤드는 박막 코일(1)이 자기 코어의 후방 갭을 형성하는 후방 요크(14b) 및 중간 자기 차폐층(10)의 접촉부 둘레에 나선형으로 권취됨에 따라 생성된다.

박막 헤드(1)의 제조 공정에서, 상술한 바와 같은 방식으로 다층 구조를 형성하도록 기판 위에 헤드 요소의 구성 부품 층을 적층한 후에, 기판은 그 위에 형성된 각각의 박막 헤드(1)를 생성하도록 절단되어 각 박막 헤드(1)가 설계된 프로파일을 보이도록 만든다. 양호하게는, 많은 수의 박막 헤드(1)들이 기판 위에 메트릭스 배열을 보이도록 형성된다. 다음에, 제조 효율을 현저하게 향상시키도록 단일 박막 형성 공정에서 많은 수의 박막 헤드(1)들이 동시에 제조된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 헤드(1)를 제조하는 방법은 재생성 및 정밀도를 현저하게 향상시키도록 상술한 박막 가공 기술에 의해서 트랙 폭을 제한하는 상층 극(14a)의 프로파일을 형성 및 트리밍할 수 있다.

또한, 상층 극(14a)의 프로파일은 상술한 것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상층 극(14a)은 다르게는 도8에 도시된 바와 같은 대체로 직사각형 칼럼의 프로파일 또는 도9에 도시된 바와 같은 H형 비임의 프로파일을 가질 수도 있다. 도8과 도9에서, 영역(E와 G) 및 영역(F와 H)은 각각 마무리된 박막 헤드(1)의 활주면에 노출된 영역 및 박막 헤드를 형성하는 공정에서 대응하는 프로파일형 표면에 접착되는 영역이다.

상층 극(14a)을 형성하는 공정에서, 상층 극(14a)이 대응하는 프로파일형 표면에 접착되는 영역은 상층 극(14a)이 도8에 도시된 바와 같은 직사각형 칼럼의 프로파일을 가질 때 보다 도9에 도시된 바와 같은 H형 비임의 프로파일을 가질 때 증가된다. 다음에, 상층 극(14a) 및 대응하는 프로파일형 표면의 접착 강도는 에칭 단계를 포함하는 후속 단계에서 상층 극(14a) 및 대응하는 프로파일형 표면이 분리되는 위험성을 방지하도록 향상될 수 있다.

상술된 에칭 가공에서의 상극 층(14a)의 에칭 각도와 기판 회전 각도가 이하 설명될 것이다. 다음의 설명에서, 에칭 각도는 도10에서 도시된 바와 같이 상층 극(14a)을 휴대하는 기판의 수직 방향(I)과 에칭 입자들이 기판을 가격하는 방향(J) 사이의 각도를 말하는 반면, 기판 회전 각도는 기판을 가격하는 에칭 입자들이 돌출되는 방향(K)과 기판 위에 형성된 상층 극(14a)의 트랙 폭의 방향(L) 사이의 각도를 말한다.

실험에서, 상층 극(14a)의 측방향 측면에서의 에칭 속도와 에칭 각도 사이의 관계 및 상층 극(14a)의 측방향 측면에서의 에칭 속도와 기판 회전 각도 사이의 관계는 상술된 방법에 의해서 상층 극(14a)을 형성하고 Ar 가스를 사용하여 이온 비임 에칭에 의해 상층 극(14a)를 에칭함으로써 관찰된다. 상층 극(14a)은 Ni-Fe 합금으로 만들어졌다는 사실에 주목해야 한다.

도12는 기판이 고정된 상태로 유지되고 에칭 각도가 변화하도록 만들어 졌을 때 관찰되는 에칭 각도와 상층 극(14a)의 측방향 측면에서의 에칭 속도 사이의 관계를 도시하고 있다. 도12에서 명백히 알 수 있는 바와 같이, 에칭 속도는 기판 회전 각도가 상승됨에 따라 감소된다. 에칭 속도는 에칭 각도가 감소됨에 따라 또한 감소된다.

도13은 기판 회전 각도가 왕복 변화할 때 에칭 각도와 상층 극(14a)의 측방향 측면에서의 에칭 속도 사이의 관계를 도시하고 있다. 도13으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 에칭 속도는 기판 회전 각도의 왕복 각도가 상승됨에 따라 감소된다. 특히, 에칭 속도는 기판 회전 각도의 왕복 각도가 90°에 가까워질 때 극단적으로 감소된다.

도12와 도13으로부터, 상층 극(14a)을 에칭할 때 에칭 각도는 양호하게는 15°와 +75°사이에 유지된다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 에칭 작업동안 기판이 고정 상태를 유지하거나 또는 왕복 회전되는 것에 상관 없이 기판 회전 각도는 양호하게는 -60°와 +60°사이에서 유지된다는 것을 알 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 박막 자기 헤드 제조 방법에 따르면, 폭에 대해 향상된 정밀도로 트랙 폭을 한정하는 상층 극을 형성함으로써 고밀도 기록에 적합하고 또한 제조 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims

적어도 하부 코어 층, 비자기 층 및 트랙 폭을 한정하는 상층 극을 갖는 상부 코어 층을 순차 형성하고 이어서 상기 하부 코어 층과 상기 상층 극 사이에 자기 갭을 형성하여 박막 자기 헤드를 제조하는 방법에 있어서,

기판 위에 하부 코어 층과 비자기 층을 형성하고 설계된 트랙 폭 보다 넓은 프로파일을 갖는 상층 극을 그 위에 형성하는 상층 극 형성 단계와,

트랙을 따라서 상기 상층 극의 측방향 측면들 중 하나를 덮는 제1 마스크를 형성하고 마스크로부터 노출된 다른 측방향 측면을 에칭하는 제1 에칭 단계와,

상기 제1 에칭 단계에서 에칭 처리된 측방향 측면을 형성하고 이에 대향하는 측방향 측면을 에칭하는 제2 에칭 단계를 포함하고,

상기 상층 극은 확장된 트랙 폭을 갖도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 상층 극의 트랙 폭은 제1 및 제2 에칭 단계에서 1㎛ 보다 작게 프로파일되는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 에칭 단계에서 상기 상층 극의 프로파일된 표면을 형성하는 상기 비자기 층 및 상기 하부 코어 층이 또한 에칭 처리되는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드 제조 방법
제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 에칭 단계에서 SiO₂로 만든 상기 비자기 층이 에칭 처리되는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드 제조 방법
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 에칭 단계에서 이온 에칭 기술이 사용되는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 에칭 단계에서 15°와 75°사이의 에칭 각도로 에칭 작업이 행해지는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 에칭 단계에서 상기 기판을 고정 상태로 유지하면서 -60°와 +60°사이의 기판 회전 각도로 에칭 작업이 행해지는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 에칭 단계에서 상기 기판을 왕복 회전시키면서 -60°와 +60°사이의 기판 회전 각도로 에칭 작업이 행해지는 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드 제조 방법.