JPH06101097B2

JPH06101097B2 - 薄膜磁気ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH06101097B2
Application number: JP63036648A
Authority: JP
Inventors: 修一沢田; 篤志豊田
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1988-02-19
Filing date: 1988-02-19
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: US4896417A; JPH01211311A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、磁気記録装置に用いられる薄膜磁気ヘッドの
製造に関するものであり、さらに詳しくは下層コアの磁
束絞り込み効果を高めた薄膜磁気ヘッドの製造方法に関
するものである。

［従来の技術］周知の薄膜磁気ヘッドとして、第５図に示すような構造
のものがある。図において、符号１は基板を示すもの
で、この基板１上にAl₂O₃等の絶縁層２が形成され、次
いで軟磁性体からなる下部ポール３がメッキ法、蒸着法
あるいはスパッタ法により形成される。この後、ギャッ
プとなるAl₂O₃等の絶縁層４が製膜される。次いで、ホ
トレジスト等の有機物からなる絶縁層５が形成され、さ
らに導体材料からなるコイル６が形成され、コイル６を
埋め込むように再度フォトレジスト等の有機物からなる
絶縁層７が形成され、その後、軟磁性体からなる上部ポ
ール８が下部ポール３と同様にして形成され、最後に、
Al₂O₃等の絶縁物からなる保護膜９が形成される。

このような構造を有する薄膜磁気ヘッドにおいて、高ビ
ット密度記録、例えば、2500BPI（Bit Per Inch）以上
の密度で記録を行う場合には、上部ポール８および下部
ポール３の膜厚は１μｍ以下とせざるを得ず、この場
合、上部ポール８および下部ポール３をなす軟磁性体の
膜厚が薄いために、磁気抵抗が増大し、上部ポール８お
よび下部ポール３が磁気的に飽和してしまい、薄膜磁気
ヘッドの書き込み読みだし効率（R/W効率）、特に、書
き込み効率が低下し、薄膜磁気ヘッドの書き込み特性が
劣化するという欠点がある。

これに対し、従来、第６図に示したような断面構造を有
する薄膜磁気ヘッドが提案されている。図において、軟
磁性体からなる下部ポール10および上部ポール11のイン
ナーギャップ部Ｂ、およびリアギャップ部Ｃにおける膜
厚がフロントギャップ部Ａの膜厚に比較して大きくなる
ような構造を有しており、上部ポール11および下部ポー
ル10の磁気抵抗を下げ、両ポールの磁気的な飽和を抑制
した構造となっている。

しかしながら、このような構造を有する薄膜磁気ヘッド
は、下記のような欠点を有している。すなわち、下部ポ
ール10の膜厚が基板12と反対側、すなわち上部ポール11
側に厚くしたステップ構造となっているため、以後のプ
ロセスで下部ポール10上に積層される各膜の形成、およ
びこれらの膜をパターン化するためのフォトレジストパ
ターンの形成が前記下部ポール10の段差により困難とな
り、薄膜磁気ヘッドの生産性が低下するという製造プロ
セス上の問題点がある。しかも、前記ステップにより上
部ポール11の経験する段差は、前記第５図のような断面
構造を有する薄膜磁気ヘッドの上部ポール（第５図中の
符号８）に比較して大きなものとなるため、フロントギ
ャップ部Ａとインナーギャップ部Ｂとの間の勾配部にお
いて、上部ポール11に磁気特性の劣化を招くという欠点
もある。

さらに、第６図のような断面構造を有する薄膜磁気ヘッ
ドにおいては、書き込みあるいは読みだし時に、ステッ
プ部Ｄを介して大半の磁束が漏洩して上部ポール11から
下部ポール10（あるいはこの逆）に流れてしまい、磁束
が有効に上部ポール11あるいは下部ポール10の中を通過
せず、R/W効率が低下するという大きな欠点がある。

さらに、これに対しては、第７図に示した断面構造の磁
気ヘッドが提案されている。この磁気ヘッドにおいて
は、絶縁層20に予め形成された凹部に対して第１の軟磁
性体層21を、前記凹部を埋め込むように形成し、次い
で、所定のポール形成を有する第２の軟磁性体層22を形
成し、この第１の軟磁性体層21と第２の軟磁性体層22と
の積層体により下部ポールを形成しており、しかも、下
部ポールの膜厚がインナーギャップ部Ｂおよびリアギャ
ップ部Ｃにおいて、基板側に厚くなるような逆ステップ
構造となっているため、前記第５図あるいは第６図に示
したような薄膜磁気ヘッドの諸欠点が解決されることと
なる。

［発明が解決しようとする課題］ところで、前記第７図に示した構造の薄膜磁気ヘッドに
おける凹部は、次の３つの方法のいずれかにより形成さ
れるが、それぞれには解決を要する問題点が生じる。

第１の方法は、例えば、特公昭60−193114号に記載され
ているようなブレードによる機械加工によるものであ
る。第８図に示すように、この方法によれば、まず、所
定形状の加工したダイサーのブレードにより基板30に凹
部が形成され、この凹部および近傍に下部磁性層31が設
けられる。この上にギャップ長となる非磁性絶縁層32が
積層され、コイル部を形成する導体層33、導体層33の絶
縁層34と上部磁性層35が順次形成され、さらに薄膜主要
部を保護するための保護層36が設けられ、その上に保護
板37が接着されて、薄膜磁気ヘッドが形成される。

ところで、この方法は機械的加工手段を用いるものであ
るため、この方法には凹部深さのμｍオーダーでの制御
が困難であり、また、切削面を平滑に仕上げることが困
難で、そのため下層コアの磁気特性が劣化する、という
問題点が生じる。

第２の方法は、例えば、特公昭62−229512号に記載され
ているようなウェットエッチングによるものである。第
９図（ａ）に示すように、この方法によれば、基板40上
に10μｍ程度のSiO₂膜41を形成し、凹部エッチング用に
レジスト42をパターニングし、HF＋HNO₃液にてウェット
エッチングして、第９図（ｂ）に示すように、凹部43を
形成する。

ところで、この方法では、凹部43は逆台形状とするはず
が、エッチング液によるサイドエッチが生じ、（ｂ）図
に示すように、平滑な斜面が得られない、という問題点
が生じる。

第３の方法は、ドライエッチングによるものである。第
10図（ａ）に示すように、この方法によれば、基板50上
の絶縁層51にレジスト52をパターニングし、上からイオ
ンビームを照射してイオンビームエッチングを行い、第
10図（ｂ）に示すように、凹部53を形成する。

この場合、レジスト52と絶縁層51とは同時にエッチング
して行くことになり、レジスト52でカバーされていない
絶縁層露出面はそのまま垂直にエッチングされて、この
部分が凹部53となるため、形成された凹部53は、図に示
すように、急峻な壁面を持つこととなる。したがって、
第10図（ｃ）に示すように、前記凹部53に第１の軟磁性
体層54を埋め込み、その上に第２の軟磁性体層55を設け
て薄膜磁気ヘッドを形成すると、第１の軟磁性体層54と
第２の軟磁性体層55とからなる下部ポールを通ってきた
磁束は、狭窄部Ａで急に絞られるため、ここで磁束が飽
和してしまい、この狭窄部Ａ近傍のＢ個所やＤ個所から
散逸する。その結果、肝心のＥ個所に集中すべき磁束は
狭窄部Ａにおけるより希薄なものとなってしまい、磁束
の絞り込み効果がないばかりか、かえってＢ個所やＤ個
所から漏れてブロードに広がった漏洩磁界が媒体表面に
照射されて、書き込み磁界が広がるため、記録密度が伸
びない。

このように、従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法において
は、種々の問題点があり、これら問題点を解決した新た
な製造方法の提供が課題となっている。

「課題を解決するための手段］本発明者らは、前記課題を実現するために種々実験検討
を重ねたところ、次のような知見を得るに至った。

まず、レジストをマスクにしてイオンビームエッチング
で基板に凹部を形成するにあたって、基板上にレジスト
パターニングした後、基板を適宜加熱すれば、パターニ
ングレジストが溶融して一部が流れ、容易にパターニン
グレジストの端部を徐々に傾斜した状態にすることがで
き、この後、イオンビームエッチングを行うと、側部壁
面がなめらかなスロープとなった凹部を得ることができ
ることが判明した。

また、このときの所望形状の凹部を得るためのレジスト
の端部の適性な傾斜角度（平均斜度）θを知るために、
レジスト端部の平均斜度θと、エッチングレートとの関
係を実験検討したところ、第２図に示すような結果を得
た。図から明らかなように、θ＝40゜〜50°でエッチン
グレートはピークを示すが、θ＝70°以上では急速にエ
ッチングレートが低下する。これは、端部が急峻に突き
立ったレジストの端面はエッチングされにくいことを示
している。

すなわち、θ＝70゜以下の斜めのスロープ部のレジスト
は、第３図に示すＣ部分からＤ部分へ急速に消耗するた
め、マスク位置端末は最初の位置ＡからＢ位置へ後退す
る。そのため基板上の凹部Ｅの端末も時間の経過ととも
にＡ→Ｂに拡大し、それに伴い、凹部の側壁面はなめら
かなスロープＦとなる。

なお、本発明において、平均斜度θとは、加熱フロー後
のパターニングレジストＲの端部における最大勾配断面
において、レジストＲの最高点Ｘの2/3の高さの点Ｙと
レジストＲの端点Ｚとを結ぶ直線が基板Ｋの表面となす
角度θと定義したものである。

また、前記のように端部になめらかなスロープをもつレ
ジストにより形成する凹部の側壁面の傾斜角度を磁界漏
洩防止、磁束の絞り込み等の観点から検討したところ、
15°〜75°が適当であることが判明した。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。

すなわち、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、基板に凹部を形成する部分以外をパターニングしたレジ
ストで、該基板を覆う工程と、そのパターニングレジストの端部側面の平均斜度が70゜
以下の角度となるように基板を加熱してレジストをフロ
ーさせる工程と、このレジストをマスクにイオンビームエッチングで基板
に、側部壁面が傾斜している凹部を形成する工程と、残留レジストと除去する工程と、少なくとも上記形成された凹部を埋設して基板上に下層
コアを形成する工程と、該下層コア上にギャップ層を形成する工程と、該ギャップ層上に、コイルの埋め込まれた絶縁層を形成
する工程と、少なくとも該絶縁層と前記ギャップ層上に、上層コアを
形成する工程と、該上層コア上に保護膜を形成する工程とを有してなるこ
とを特徴とするものである。

また、本発明の好ましい実施態様として、基板に凹部を
形成する工程において形成する凹部の端部斜面の平均斜
度を15〜75°とすることを挙げることができる。

「作用」前記本発明によれば、基板になめらかな斜めスロープの
側壁面を有する凹部を容易に形成することができる。し
たがって、本発明によれば、磁界が通る下層コアを形成
する凹部の斜めスロープにより、磁束はポール先端に向
かって徐々に絞り込まれるため、最大磁束密度がポール
先端に生じ、強い書き込み磁界が得られ、また、スロー
プがなめらかなため、余計な漏洩磁界も少なく、これら
により得られた薄膜磁気ヘッドによる記録密度を向上さ
せることができる。

次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

［実施例］本実施例を第１図（ａ）〜（ｉ）を参照して説明する。

（イ）（ａ）図に示すように、基板60にレジスト61をス
ピンコートする。

（ロ）基板60に凹部を形成する部分のレジストをパター
ニングして除去し、（ｂ）図に示すように、レジスト層
62の現像パターンを残す。

（ハ）基板60を加熱してレジスト層62を軟化フローさ
せ、（ｃ）図のように、レジスト層62の端部の平均斜度
を20°〜70゜とする。

（ニ）（ｄ）図に示すように、前記基板60に加速したAr
のイオンビームを照射して全体をエッチングする（イオ
ンビームエッチングまたはイオンミーリング）。

（ホ）（ｅ）図に示すように、基板60に所定寸法の凹部
63が形成される。

（ヘ）残ったレジスト62は、レジスト剥離液アッシャー
等で除去すると、（ｆ）図に示すように、凹部63を持っ
た基板60が得られる。

（ト）（ｇ）図に示すように、この凹部63内に軟磁性体
をスパッタメッキ等の方法で成膜し、軟磁性体層64を得
る。

（チ）機械研磨により軟磁性体層64を研磨し、（ｈ）図
に示すように、平坦な軟磁性体膜（下層コア）65を形成
する。

（リ）（ｉ）図に示すように、前記軟磁性体膜65をパタ
ーニングして下層コアの形状を与え、以後、下層コア上
にギャップ層を形成する工程、そのギャップ層上にコイ
ルの埋め込まれた絶縁層を形成する工程、少なくともそ
の絶縁層とギャップ層上に上層コアを形成する工程、そ
の上層コア上に保護膜を形成する工程などの通常一般に
行われているプロセスにより薄膜磁気ヘッドを得る。

なお、前記（ハ）工程において、基板60を加熱してレジ
スト層62を軟化フローさせることによってレジスト層62
の端部の平均斜度を調節しているが、凹部をより深く
し、側壁面をより急峻にしたい場合には、（ハ）工程に
よって一度凹部を形成した後、さらにもう一度前記
（イ）（ロ）（ハ）工程を繰り返すことにより容易に実
現することができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製
造方法は、基板に凹部を形成する部分以外をパターニングしたレジ
ストで、その基板を覆う工程と、そのパターニングレジ
ストの端部側面の平均斜度が70゜以下の角度となるよう
に基板を加熱してレジストをフローさせる工程と、この
レジストをマスクにイオンビームエッチングで基板に、
側部壁面が傾斜している凹部を形成する工程と、残留レ
ジストを除去する工程と、少なくとも形成された凹部を
埋設して基板上に下層コアを形成する工程と、その下層
コア上にギャップ層を形成する工程と、そのギャップ層
上に、コイルの埋め込まれた絶縁層を形成する工程と、
少なくともその絶縁層とギャップ層上に、上層コアを形
成する工程と、その上層コア上に保護膜を形成する工程
とを有してなることを特徴とするものである。

すなわち、本発明によれば、基板になめらかな斜めスロ
ープの側壁面を有する凹部を容易に形成することができ
る。したがって、本発明によれば、磁界が通る下層コア
を形成する凹部の斜めスロープにより、磁束はポール先
端に向かって徐々に絞り込まれるため、最大磁束密度が
ポール先端に生じ、強い書き込み磁界が得られ、また、
スロープがなめらかなため、余計な漏洩磁界も少なく、
これらにより得られた薄膜磁気ヘッドの記録密度は大幅
に向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｉ）は本発明の一実施例を説明するた
めのもので、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造工程を
示す図、第２図ないし第４図は本発明を説明するための
もので、パターニングレジスト端部の平均斜度とエッチ
ングレートとの関係を示すグラフ、第３図は基板上にイ
オンビームエッチングにより凹部形成時のエッチング状
態を示す図、第４図はパターニングレジストの端部の平
均斜度の説明図、第５図ないし第10図（ａ）（ｂ）
（ｃ）は従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明するた
めのもので、第５図ないし第８図はそれぞれ従来の薄膜
磁気ヘッドの断面構成図、第９図（ａ）（ｂ）は基板上
の凹部形成をウェットエッチングにより行う場合の工程
図、第10図（ａ）（ｂ）は基板上の凹部形成をイオンビ
ームエッチングにより行う場合の工程図、第10図（ｃ）
はイオンブームエッチングによる凹部形成によって形成
された薄膜磁気ヘッドの断面構成図である。 60……基板、 61……レジスト、 62……レジスト層、 63……凹部、 64……軟磁性体層、 65……軟磁性体膜（下層コア）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に凹部を形成する部分以外をパターニ
ングしたレジストで、該基板を覆う工程と、そのパターニングレジストの端部側面の平均斜度が70゜
以下の角度となるように基板を加熱してレジストをフロ
ーさせる工程と、このレジストをマスクにイオンビームエッチングで基板
に、側部壁面が傾斜する凹部を形成する工程と、残留レジストを除去する工程と、少なくとも上記形成された凹部を埋設して基板上に下層
コアを形成する工程と、該下層コア上にギャップ層を形成する工程と、該ギャップ層上に、コイルの埋め込まれた絶縁層を形成
する工程と、少なくとも該絶縁層と前記ギャップ層上に、上層コアを
形成する工程と、該上層コア上に保護膜を形成する工程とを有してなるこ
とを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２】前記基板に凹部を形成する工程において、
形成する凹部の斜面端部の斜度を15〜75°とすることを
特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。