Warning: copy(.htaccess): failed to open stream: Permission denied in /home/jp321/public_html/header.php on line 8
薄膜磁気ヘッドの製造方法 - 松下電器産業株式会社
米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 計算機;電気通信 -> 松下電器産業株式会社

発明の名称 薄膜磁気ヘッドの製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−29119
公開日 平成7年(1995)1月31日
出願番号 特願平5−175237
出願日 平成5年(1993)7月15日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 甲斐 敏訓
要約 目的
より小さいリードギャップを有する薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供する。

構成
磁気抵抗効果素子部12のトラック幅を規定する第1の上部リードギャップ13と磁気抵抗効果素子部12から電極を取り出すリード層14とを共にリフトオフ法で形成し、リード層14のパターンエッジを第1の上部リードギャップ13の正テーパ部内に位置させる。
特許請求の範囲
【請求項1】磁気抵抗効果素子部上に形成される第1のリードギャップと、前記磁気抵抗素子部に導通するリード層と、前記磁気抵抗効果素子部及び前記リード層の上面を絶縁する第2のリードギャップと、前記磁気抵抗素子部及び前記リード層の下面を絶縁する下部リードギャップ層と下部リードギャップ層の下部に位置する下部シールド層及び上部リードギャップ層の上部に位置する上部シールド層とを備えた再生ヘッド部と、この再生ヘッド部の上層に位置する記録ヘッド部とを有する磁気ヘッドを製造するにあたり、前記第1のリードギャップをリフトオフ法により形成す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】前記リード層をリフトオフ法により形成する請求項1記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高い分解能を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】磁気ディスク装置の高性能化に伴い、それに用いる薄膜時期ヘッドを高性能化するため、薄膜MRヘッドが利用されている。この薄膜MRヘッドは出力が周速に依存しないため、小径ディスク装置の容量増加に多大な効果を与えるが、実用上はまだ多くの技術的課題を有している。その一つとして、短波長信号再生特性を向上するため、再生ヘッド部の狭ギャップ化に関する有効な手段がないことが挙げられる。
【0003】以下、従来技術で作成した薄膜磁気ヘッドの構成を、図3から図5を参照して説明する。図3は薄膜磁気ヘッドを媒体対向面よりみた斜視図、図4は図2A部の拡大図である。薄膜磁気ヘッドはセラミック基板上に薄膜形成技術を用いて素子を形成し、図3に示すように磁気ディスク装置用のスライダーを有する形状にした状態で使用するものであり、薄膜磁気ヘッドを磁気ディスク装置に搭載する時は、浮上レール2に対して裏面側に平行にジンバルを接着して磁気ヘッドアセンブリ状態として用いる。この浮上レール2は用途に応じて種々の形態をとるが、通常機械加工やイオンビームエッチング等により2〜3本のレールが形成されている。この例として図3には機械加工で形成した3本のレールの形状を示している。薄膜磁気ヘッド素子は図中でスライダー1の手前側に形成されており、3は下部絶縁層、4は上部磁性層、5は端子、6は後工程でワイヤーをボンディングするためのパットである。ここで端子5及びパット6が各々4ヶ所ずつあるのは、図示している磁気ヘッドが記録ヘッド部と再生ヘッド部の複合型ヘッドであるため、記録部及び再生部に少なくとも2ヶ所ずつの端子5が必要であるからである。A部で示す薄膜磁気ヘッド素子を拡大すると図4のようになり、7はバックギャップ部を示す。
【0004】この図4における薄膜ヘッドの素子部が媒体と対向するB部を図5に示す。次にこの素子部を製造する各過程を説明する。まずスパッタ法により形成したアルミナ等の絶縁物9で被覆されたセラミック基板8上に、電気メッキ法あるいはスパッタ法により形成したパーマロイ、センダストあるいは鉄系の合金材料により下部シールド層10を形成し、次にスパッタ法により形成したアルミナ等の絶縁材料からなる下部リードギャップ層11を形成し、さらにその上に磁気抵抗効果素子部12を順次積層する。この磁気抵抗効果素子部12は、図中では単層で示しているが、磁気抵抗効果素子部12を駆動する際のバイアス方式によって、2〜4層構成となり、例えばシャントバイアスではパーマロイ(MR層)とチタン、SAL(Soft Adjacennt Layer)バイアスではパーマロイ(MR層)とタンタル等のスペーサ及び鉄とニッケルにロジウム等の第3元素を添加したSAL膜の3層、さらにMR膜に交換バイアスを付与する場合はMR層に直接接触する形に鉄とマンガンの合金である反強磁性膜を積層して用いる。
【0005】次に磁気抵抗素子部のトラック幅を規定するための第一の上部リードギャップ13をアルミナ等の絶縁材料で形成し、さらにその上に金等の抵抗材料からなり磁気抵抗効果素子部12に導通するリード層14、アルミナ等の絶縁材料により形成した第2の上部リードギャップ15、電気メッキ法あるいはスパッタ法で形成したパーマロイや鉄系合金を用いて形成した上部シールド層16を順次積層して再生ヘッド部の作成が終了する。なお、第1の上部リードギャップ13と、第2の上部リードギャップ15とから、上部リードギャップ層が形成される。
【0006】次に記録ヘッド部の製造過程を説明する。まず上部シールド層16上に記録ヘッド部の下部磁性層17を電気メッキ法等により形成する。なお、図示していないが、上部シールド層16と下部磁性層17の磁気的結合を防止するため、これらの上部シールド層16と下部磁性層17との間にアルミナ等の絶縁材料からなる分離層をいれる場合もある。次に記録部のギャップ層18を積層した後、図示していないがノボラック系あるいはポリイミド系等の樹脂からなる下部絶縁層、電気メッキ法等により形成した下部コイル層、下部絶縁層と同様に上部絶縁層を順次積層し、電気メッキ法等により上部磁性層19を積層し、最終的にアルミナ等の保護層20で保護した形として薄膜磁気ヘッドの製造が終了する。
【0007】以下、従来技術の具体的製造方法及び問題点について図6,図7を参照しながら説明する。図6は従来技術による磁気抵抗効果素子部12、リード層14などを示す。簡単にするため磁気抵抗効果素子部12の形成が終了した時点から説明する。まず、磁気抵抗効果素子部12を形成し(図6(a))、第1の上部リードギャップ13をアルミナ等の材料を用いてスパッタ法により下部リードギャップ層11の表面全体に付着形成する(図6(b))。次に第1の上部のリードギャップ13を磁気抵抗効果素子部12上に所定の形状をなして残存させるため、エッチングマスク21を形成する(図6(b))。次に反応性ドライエッチ、もしくは磁気抵抗効果素子部12はエッチングせず第1の上部リードギャップ13のみをエッチングするような選択性のあるエッチング液で第1の上部リードギャップ13の不要部をエッチングし、エッチングマスク21を酸素プラズマや、レジスト剥離液を用いて除去する(図6(c))。次にリード層14を蒸着やスパッタ法により下部リードギャップ層11の表面全体に付着させる。ここでリード層14には通常、低抵抗で熱安定性が高い金が用いられるが、金のみでは上下の層との、密着力が弱いため密着力強化層としてチタン、クロム等が金を挟み込むかたちに上下に形成される。またMR層に交換バイアスを付与する方法として、磁気抵抗効果素子部12の最上層にMR膜を位置させた場合、リード層14の最下部に反強磁性膜を形成することもある。次に所望のリード形状を得るためのエッチングパターン22をフォトレジストにより形成する。次に例えばイオンビームエッチ等のドライエッチを用いてリード層14の不要部を除去し、エッチングパターン22を酸素プラズマや、レジスト剥離液を用いて除去してリード層14の不要部を除去してリード層14の作成が完了する(図6(e))。
【0008】上記のようにして形成した従来の薄膜磁気ヘッドの問題点を図7を用いて説明する。まず第1の上部リードギャップ13をエッチングで形成すると、第1の上部リードギャップ13のエッジは正テーパ形状となるが、通常この膜は1000〜2000オングストロームの範囲の膜厚であるためテーパ角より小さくコントロールして30度程度にできたとしてもテーパを形成する幅L1は0.4μm以下にしかならず、エッジの傾斜が急峻になる。ドライエッジでテーパ角を小さくするにはイオンビームの入射角をより小さくすればよいが、それに伴いエッチングマスク21の陰の影響が顕著となり、エッチング終了後のパターン幅がフォトレジストの膜厚の影響を強く受け、結果としてフォトレジストの膜厚変動がエッチング後のパターン幅の変動を招いてしまう。またケミカルエッチでテーパ角を大きくするには、エッチングマスク21であるフォトレジストと被エッチング材料の界面のエッチングレートを被エッチング材料の膜厚方向のエッチングレートより速くすればよいが、この場合エッチングマスク21の被エッチング材料との界面における密着力がそのエッチングレート差を発生させる大きなパラメータであるため、安定したコントロール性を有するようなプロセスを確立することは非常に難しい。従って、従来の製造方法では第1の上部リードギャップ13が形成するパターンエッジのテーパ幅L1は0.4μm以下であるため、図6(d)で示した工程においてリード層14のエッチングパターン22を形成する場合、エッチングパターン22のアライメント(位置合わせ)精度、及び後のリード層14のエッチング精度を考慮すると、この第1の上部リードギャップ13のテーパ部にのみリード層14を接触させ、第1の上部リードギャップ13の上面にリード層14が存在しないようにすることは不可能であった。そのため第1の上部リードギャップ13のテーパ幅L1より、リード層14が第1の上部リードギャップ13に乗り上げる幅L2の方が広い構造を取らざるを得ないものとなっていた。
【0009】また、磁気抵抗効果素子部12から上部シールド層16や下部シールド層10まで間の距離は、薄膜磁気ヘッドの分解能を決定する重要な寸法であるが、上記従来構造では、下部リードギャップ層11は単層構造の膜厚g1を有し、絶縁性さえ良ければ簡単に薄くできるものの、第1の上部リードギャップ13と第2の上部リードギャップ15からなる上部リードギャップは適正な膜厚g2の寸法を有する領域以外に、リード層14が第1の上部リードギャップ13に乗り上げている領域において、上方に異常に突出する突起を有し、リード層14の膜厚g3分ギャップが厚い膜厚g2’を有する領域が存在する。磁気抵抗効果素子部12のトラック幅T.W.はリード層14と磁気抵抗効果素子部12が接合した起点からみて内側の寸法で規定されるため、この膜厚g2’を有する異常な突起は素子が駆動する領域内にあることになり、分解能を向上させるための大きな障害となっていた。
【0010】また上記突起は、その上層である第2の上部リードギャップ15及び上部シールド層16にも影響して異常な突起Cを生じさせる。さらに、上部シールド層16上に記録ヘッド部の下部磁性層17を電気メッキ法で形成する際、フォトレジスト23(図8参照)を塗布乾燥させた後紫外線UVで露光するが、記録ヘッド部のトラック幅は磁気抵抗効果素子部12のトラック幅T.W.より広いため、上記に示した突起Cは露光される領域内に存在する。このような突起Cに紫外線UVがあたると図8で示すように紫外線UVは乱反射し、パターンの乱れや寸法変動を発生させる。この突起Cの影響は図5で示すように記録ヘッド部の下部磁性層17を形成した後も残り、ギャップ層18にも影響する。ギャップ層18にその突起Cの影響がでると、当然ギャップラインの直線性が乱れ、記録性能に悪影響を及ぼす。さらにギャップ層18の突起Cは下部磁性層17で発生したようなパターン形成の際における乱反射の問題を上部磁性層19でも発生させ、上部磁性層19のパターン乱れや寸法変動を生じさせる原因となっていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来の薄膜磁気ヘッドでは、その構造及び製造上の問題から、異常な突起を生じ、一定の薄膜を得ることができず、また狭ギャップ化する際の大きな障害となっていた。また上記突起が、記録ヘッド部の上部磁性層や下部磁性層のトラック幅の変動やパターン乱れ、及びギャップの直線性の乱れを招くという問題点があった。
【0012】本発明は、上記問題点に鑑み、記録再生特性に優れ、寸法変化の小さい薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の従来技術による問題点に鑑み、本発明は、第1の上部リードギャップ及びリード層両者をリストオフ法を用いて形成する。
【0014】
【作用】上記手段により、第1の上部リードギャップが形成するテーパ部の角度を非常に小さくしテーパ部の幅を大きくすることができる。それにより、アライメント精度とリード層の形成精度を考慮しても第1の上部リードギャップのテーパ部内にリード層のパターンエッジを設けることができ、さらにリード層もリフトオフで形成することによりリード層のテーパ角も小さくできる。その結果第1のリードギャップとリード層の結合がスムーズになり異常な突起を生じない構造とすることができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1及び図2を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施例に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法で得られた薄膜磁気ヘッドの拡大図である。
【0016】薄膜磁気ヘッド自体は、原則として従来例と同様の層関係を有するため、図5等と同一符号を付すことにより各層の説明を省略する。そして、図1に示す薄膜磁気ヘッドでは、従来例のような突起がない。次に本実施例の製造方法の各過程を説明する。
【0017】まずスパッタ法により形成したアルミナ等の絶縁物9で被覆されたセラミック基板8上に、電気メッキ法あるいはスパッタ法により形成したパーマロイ、センダストあるいは鉄系の合金材料により下部シールド層10を形成し、次にスパッタ法により形成したアルミナ等の絶縁材料からなる下部リードギャップ層11を形成し、さらにその上に磁気抵抗効果素子部12を順次積層する。この磁気抵抗効果素子部12は図1中では単層で示しているが磁気抵抗効果素子部12を駆動する際のバイアス方式によって、2〜4層構成となり、詳細は従来例で示した通りである。
【0018】次に磁気抵抗効果素子部12のトラック幅を規定するための第1の上部リードギャップ13をアルミナ等の絶縁材料で形成し、さらにその上に金等の低抵抗材料を用いて形成したリード層14、アルミナ等の絶縁材料により形成した第2の上部リードギャップ15、電気メッキ法あるいはスパッタ法で形成したパーマロイや鉄系合金を用いて形成した上部シールド層16を順次積層して再生ヘッド部の作成が終了する。
【0019】次に記録ヘッド部の作成は、まず上部シールド層16上に記録ヘッド部の下部磁性層17を電気メッキ法等により形成する。ここで上部シールド層16と下部磁性層17の磁気的結合を防止するため、この2層の間にアルミナ等の絶縁材料からなる分離層を入れる場合もある。次に記録ヘッド部のギャップ層18を積層した後、図示していないが、ノボラック系あるいはポリイミド系等の樹脂からなる下部絶縁層、電気メッキ法等により形成した下部コイル層、下部絶縁層と同様に上部絶縁層を順次積層し、電気メッキ法等により上部磁性層19を積層し、最終的にアルミナ等の保護層20で保護した形として薄膜磁気ヘッドの製造が終了する。
【0020】以下、本発明、特に再生ヘッド部の具体的製造方法について図2を参照しながら説明する。なお、簡単にするために磁気抵抗効果素子部12の形成が終了した時点から示す。
【0021】まず、磁気抵抗効果素子部12の形成が終了した後(図2(a))、フォトレジストを用いてリフトオフパターン24を形成する。リフトオフパターン24とは、従来から用いられているエッチングマスクとして形成するパターンに対してちょうど白黒が反転したパターンであり、後に膜を残したい部分のみフォトレジストがないパターンである。このリフトオフパターン24で重要なことは、上に形成する膜がリフトオフパターン24のパターンエッジでつながらないように、パターン形状を逆テーパとすることである。フォトレジストとして環化ゴム系のネガ型レジストやノボラック系のイメージリバーサルレジスト、あるいは通常のノボラック系のポジ型フォトレジストをアミン系の溶媒で処理して反転パターン化したもの、さらには通常のノボラック系のレジストをそのままポジタイプとして使う方法として表層をモノクロルベンセン等の溶剤で処理する等種々の方法をとることができる。また電気メッキ膜を用いてオーバーハング形状を作り、それをリフトオフパターン24に利用することもできる。
【0022】上記のようにリフトオフパターン24を形成した後、第1の上部リードギャップ13をアルミナ等の絶縁材料を用いてスパッタ法により下部リードギャップ層11の表面全面に付着形成する。この際、リフトオフパターン24上に付着する第1の上部リードギャップ13は一定の膜厚となるが、リフトオフパターン24上以外における膜を残す領域は、D部で示したようにリフトオフパターン24が逆テーパ形状となっているため、リフトオフパターン24の陰の影響(スパッタあるいは蒸着粒子が飛来する近傍になんらかの壁があるとその壁の最下部における飛来粒子の付着確率が小さくなるため膜厚が薄くなる)で、パターンエッジに近づくにつれて、膜厚が徐々に薄くなる。このようにして形成された第1の上部リードギャップ13のテーパ部L1’の寸法は、リフトオフパターン24の膜厚Tが厚い程、逆テーパ部の寸法Oが大きい程大きい。従って所望のテーパ部L1’寸法を得るためには、この膜厚T及び寸法Oを制御すればよいことになる。実験では1〜1.5μmの膜厚フォトレジストに0.5〜1.0μmの逆テーパを形成し、0.15〜0.2μmのアルミナ膜をリフトオフしたところ約1μmのL1’寸法が得られた。スパッタ法は条件によっては粒子の平均自由工程が短くなり、逆テーパ下へ回り込む粒子が増加し、リフトオフしにくくなるため、蒸着あるいはイオンプレーティング等の方法で成膜した方がリフトオフしやすい。
【0023】上記のように本発明で形成した第1の上部リードギャップ13の正テーパ部の寸法は1μm近くあるため、後のリード層14のリフトパターン24のアライメントずれや、第1の上部リードギャップ13やリード層14の製造誤差を含めても、この第1の上部リードギャップ13の正テーパ上にリード層14のパターンを形成することができる。また上記テーパ部L1’の寸法を大きくしたい場合は、上記膜厚T及び寸法Oを調整すればよい(図2(b))。
【0024】次に第1の上部リードギャップ13を所定の形に残すため、フォトレジスト等からなるリフトオフパターン24を化学、物理的に除去する(図2(c))。リフトオフパターン24にレジストを用いる場合は、そのレジストを溶解する溶剤もしくはレジスト剥離液を用いて除去する。この際リフトオフパターン24上に付着した第1の上部リードギャップ13がリフトオフパターン24が除去される際に、同時に除去される。
【0025】次に、図2に(b)で示した工程と同様に、リフトオフパターン25を形成する。この際、リード層14を残したいところのみに、リフトオフパターン25がない状態とし、かつリード層14のパターンエッジが第1の上部リードギャップ13の正テーパ上に位置するようにパターン形成する(図2(d))。
【0026】次にリード層14を蒸着やスパッタ法により下部リードギャップ層11の表面全面に付着する。ここでリード層14には金及び密着力強化層としてチタン、クロム等が金を挟み込むかたちに上下に形成される。またMR層に交換バイアスを付与する方法として、磁気抵抗効果素子部12の最上層にMR膜を位置させた場合、リード層14の最下部に反強磁性膜を形成することもある。
【0027】次に所望のリード形状を得るために、図2(c)の工程と同様に、リフトオフパターン25を除去してリード層14の作成が完了する(図2(e))。
【0028】以上のようにして作成した第1の上部リードギャップ13及びリード層14は、異常な突起を有しない滑らかなパターンの接合部もった形状となる。この際、第1の上部リードギャップ13とリード層14の膜厚をほぼ同じにすれば一定の膜厚とすることができる。異常な突起がないため、図1に示すように、その上の層である第2の上部リードギャップ15、上部シールド層16、記録ヘッド部の下部磁性層17、ギャップ層18及び上部磁性層19も異常な突起がない滑らかな構造とすることができる。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明は、磁気抵抗効果素子のトラック幅を規定する第1の上部リードギャップとリード層とをリフトオフ法を用いて形成するため、リード部の異常な突起がない高分解能を有する狭ギャップの再生部を有した薄膜磁気ヘッドを得ることができる。またリード部の異常な突起がないため、直線性のよい記録部のギャップ及びパターン乱れやパターン幅変動の少ない上下磁性層を得ることができる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013