(57)【要約】      （修正有）【課題】サーマルアスペリティやクラッシュを回避し、経年変化悪影響を受けずに、電磁コイル素子内におけるボイドの発生を確実に抑制する。【解決手段】下部磁極層と、上部磁極層と、下部磁極層及び上部磁極層に磁束を誘導するためのコイル層と、少なくともこのコイル層の巻線パターン間に埋められている、形成時に流動性を有する絶縁材料からなる下部コイル絶縁層と、コイル層及び下部コイル絶縁層を覆う上部コイル絶縁層とを有する書き込み用の電磁コイル素子を備えており、下部コイル絶縁層の層厚ＴＵＩが、（０.８９ＴＣ−０.４５ＤＣＰ）≦ＴＵＩ＜ＴＣ（但し、巻線パターンのパターン間隔をＤＣＰとし、コイル層の層厚をＴＣとし、さらに０＜ＤＣＰ＜１.９７ＴＣとする）の条件を満たした薄膜磁気ヘッドが提供される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部磁極層と、一方の端部が該下部磁極層の一方の端部に近接していると共に他方の端部が該下部磁極層の他方の端部に磁気的に接続されている上部磁極層と、少なくとも該下部磁極層及び該上部磁極層の間を通過するように形成されており該下部磁極層及び該上部磁極層に磁束を誘導するためのコイル層と、少なくとも該コイル層の巻線パターンのパターン間に埋められている、形成時に流動性を有する絶縁材料からなる下部コイル絶縁層と、該コイル層及び該下部コイル絶縁層を覆うように形成された上部コイル絶縁層とを有する書き込み用の電磁コイル素子を少なくとも１つ備えており、該下部コイル絶縁層の層厚ＴＵＩが、（０.８９ＴＣ−０.４５ＤＣＰ）≦ＴＵＩ＜ＴＣ（但し、該巻線パターンのパターン間隔をＤＣＰとし、該コイル層の層厚をＴＣとし、さらに０＜ＤＣＰ＜１.９７ＴＣとする）の条件を満たしていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記巻線パターン内において、前記下部コイル絶縁層の膜厚ＴＵＩが一定又はほぼ一定となっており、前記コイル層の層厚ＴＣで規格化された該下部コイル絶縁層の膜厚ＴＵＩ／ＴＣの該巻線パターン内での分布における標準偏差が、０.１未満となっていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記下部コイル絶縁層が、形成時に流動性を有する有機絶縁材料から形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
前記上部コイル絶縁層が、無機絶縁材料から形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記下部磁極層が主磁極層であり、前記上部磁極層が補助磁極層であって、前記電磁コイル素子が垂直磁気記録用であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
ウエハ基板と、切断後はそれぞれが請求項１から５のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド内の前記電磁コイル素子になる、該ウエハ基板上に形成された複数の電磁コイル素子パターン部とを備えた薄膜磁気ヘッドウエハであって、該複数の電磁コイル素子パターン部がそれぞれ備えている前記下部コイル絶縁層の層厚ＴＵＩの前記コイル層の層厚ＴＣでの規格値をＴＵＩ／ＴＣとした場合に、該ウエハ基板上の全ての前記巻線パターン内におけるＴＵＩ／ＴＣの分布の標準偏差が、０.１未満となっていることを特徴とする薄膜磁気ヘッドウエハ。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドを備えており、前記電磁コイル素子のための信号線及び該薄膜磁気ヘッドが少なくとも１つ備えている読み出し用の磁気ヘッド素子のための信号線と、該薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とをさらに備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項８】
請求項７に記載のヘッドジンバルアセンブリを少なくとも１つ備えており、少なくとも１つの磁気ディスクと、該少なくとも１つの磁気ディスクに対して前記薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路とをさらに備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項９】
書き込み用の電磁コイル素子を備えている薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、下部磁極層を形成し、該下部磁極層上に絶縁層を介して、少なくとも該下部磁極層の直上を通過するように巻線パターンからなるコイル層を形成し、該コイル層を覆うように流動性を有する感光性絶縁材料を塗布した後、フォトリソグラフィ法及びベーク処理によって、該巻線パターンのパターン間に埋められており層厚ＴＵＩが（０.８９ＴＣ−０.４５ＤＣＰ）≦ＴＵＩ＜ＴＣ（但し、該巻線パターンのパターン間隔をＤＣＰとし、該コイル層の層厚をＴＣとし、さらに０＜ＤＣＰ＜１.９７ＴＣとする）の条件を満たしている下部コイル絶縁層を形成し、該下部コイル絶縁層及び該コイル層を覆うように上部コイル絶縁層を形成し、その後、上部磁極層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。
【請求項１０】
前記フォトリソグラフィ法が、マスクを用いて前記巻線パターン部分をマスクパターンで覆いながら前記感光性絶縁材料に露光を行った後、該マスクを除去してさらに全面露光を行い、その後、現像する方法であることを特徴とする請求項９に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記フォトリソグラフィ法が、ハーフトーンマスクを用いて前記感光性絶縁材料に露光を行い、その後、現像する方法であることを特徴とする請求項９に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記感光性絶縁材料の塗布厚が、前記コイル層の層厚ＴＣの１.４倍以上であることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記感光性絶縁材料の塗布厚が、前記コイル層の層厚ＴＣの２倍以上であることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記感光性絶縁材料が、フォトレジストであることを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜磁気ヘッド、切断することによって個々のチップがこの薄膜磁気ヘッドとなる薄膜磁気ヘッドウエハ、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置（ＨＤＤ）に関する。さらに本発明は、この薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＤＤの大容量小型化に伴って、磁気記録のさらなる高記録密度化が盛んに進められている。この際、薄膜磁気ヘッドの有する書き込み用の電磁コイル素子において、書き込み電流のさらなる高周波化に対応すべく、磁路長がより短くなるように設計されつつある。ここで、磁路長とは、電磁コイル素子の上下部磁極層が形成する書き込み磁界の磁路の、浮上面（ＡＢＳ）側の端からその反対側の端までの長さである。その結果、電磁コイル素子のコイル層を構成する巻線パターンのパターン間隔も、ますます狭小化している。
【０００３】
ここで、狭小化した巻線パターンのパターン間の電気的絶縁を確保するために、例えば、特許文献１及び２においては、コイル層の巻線パターン間に埋まっているフォトレジスト等からなる第１の絶縁膜（樹脂層）と、この第１の絶縁膜を覆うように配置された無機（金属）絶縁材料からなる第２の絶縁膜とを用いた技術が開示されている。
【０００４】
実際に、例えば、この第２の絶縁膜のような絶縁材料のみを用いて巻線パターン間を埋めようとしても、パターン間隔が狭小化していると、絶縁材料がこのパターン間の空間に十分に入り込むことが困難となり、形成された絶縁膜内にボイドが発生し易くなる。このボイドは、その後の洗浄工程等のウェット工程の際に水分等を取り込み、コイル層の腐食を引き起こす原因となることがあり、薄膜磁気ヘッドの信頼性を低下させ得る。一方、例えば、上記の第１の絶縁膜のようなフォトレジスト等の樹脂層のみを用いて巻線パターン間を埋めた場合、ボイドの発生は確かに回避できる。しかしながら、フォトレジスト等は、書き込み時にコイル層からのジュール熱等によって熱膨張して、電磁コイル素子を磁気ディスク表面方向に突出させてしまう。このような制御外の突出はサーマルアスペリティやクラッシュの原因ともなり得る。さらに、フォトレジスト等は、経年変化によって変形し易く、この変形が電磁コイル素子の特性の劣化や破損の原因ともなり得る。
【０００５】
これに対して、特許文献１及び２に記載された技術においては、上述したように第１及び第２の絶縁膜を併用することによって、サーマルアスペリティやクラッシュを回避し、経年変化による悪影響を受けずに、ボイドの低減を図っている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０６０３０７号公報
【特許文献２】特開２００１−２５０２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このように第１及び第２の絶縁膜を併用しても、なお、ヘッドの信頼性低下の原因となるボイドが発生する箇所が生じてしまうという問題が解決されずにいた。
【０００８】
上述したようにコイル層の巻線パターン間に埋まっている第１の絶縁膜においては、この上に積層される第２の絶縁膜内にボイドを発生させない程度の膜厚を確保しつつ、一方では、サーマルアスペリティやクラッシュ、さらには経年変化による悪影響を回避するために、その膜厚をできるだけ小さくすることが不可欠となる。
【０００９】
しかしながら、実際の製造工程において、コイル層の狭小化した巻線パターンに、第１の絶縁膜としてフォトレジスト等を塗布した場合、巻線パターン内の各パターン間において塗布厚を均一にすることは非常に困難である。特に、通常は高い精度で塗布厚を均一化できるスピンコータを用いても、巻線パターンの存在によってコータの外周方向に向かって塗布厚が減少し、さらにはばらつきが大きくなる傾向となる。また、この塗布後、アッシング法や反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いて絶縁膜の膜厚を調整するが、その際にも膜厚のばらつきが増大し易い。その結果、第１の絶縁膜の膜厚を所定値に設計しても、実際には、パターン間において膜厚が薄くなる箇所が生じてしまい、この箇所にボイドが発生してしまう場合が生じる。
【００１０】
従って、本発明の目的は、サーマルアスペリティやクラッシュを回避し、経年変化による悪影響を受けずに、電磁コイル素子内におけるボイドの発生を確実に抑制することができる薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッドウエハ、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えたＨＤＤを提供することにある。
【００１１】
さらに本発明の他の目的は、このような薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。基板の素子形成面に形成された磁気ヘッド素子の積層構造において、基準となる層よりも素子形成面側にある構成要素を「下」又は「下方」にあるとし、基準となる層から見て素子形成面とは反対側にある構成要素を「上」又は「上方」にあるとする。例えば、「絶縁層上に下部磁極層がある」とは、絶縁層の素子形成面とは反対側に下部磁極層があることを意味する。
【００１３】
また、１つの積層構造内において、２つの構成要素の位置を比較する際、素子形成面により近い方を「下部」とし、より遠い方を「上部」とする。例えば、電磁コイル素子内に設けられた２つの磁極層のうち、「下部磁極層」とは、素子形成面により近い方を意味することとする。また、「直上」にあるとは、「上方」の領域のうち、基準となる層又はその部分の面に対して垂線を下ろすことができる位置からなる領域内にあることとする。
【００１４】
本発明によれば、下部磁極層と、一方の端部がこの下部磁極層の一方の端部に近接していると共に他方の端部がこの下部磁極層の他方の端部に磁気的に接続されている上部磁極層と、少なくとも下部磁極層及び上部磁極層の間を通過するように形成されており下部磁極層及び上部磁極層に磁束を誘導するためのコイル層と、少なくともこのコイル層の巻線パターンのパターン間に埋められている、形成時に流動性を有する絶縁材料からなる下部コイル絶縁層と、コイル層及び下部コイル絶縁層を覆うように形成された上部コイル絶縁層とを有する書き込み用の電磁コイル素子を少なくとも１つ備えており、下部コイル絶縁層の層厚ＴＵＩが、（０.８９ＴＣ−０.４５ＤＣＰ）≦ＴＵＩ＜ＴＣ（但し、巻線パターンのパターン間隔をＤＣＰとし、コイル層の層厚をＴＣとし、さらに０＜ＤＣＰ＜１.９７ＴＣとする）の条件を満たした薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１５】
下部コイル絶縁層の層厚ＴＵＩが上述の式の条件を満たす場合、下部コイル絶縁層が所定の膜厚（体積）以下であって、しかも後述するように、上部コイル絶縁層内のボイドの発生率、すなわちボイド不良率がほぼゼロとなる。これにより、ボイドが発生しない良好なコイル絶縁のための２層構造が実現される。その結果、下部コイル絶縁層の熱膨張によって発生し得るサーマルアスペリティやクラッシュを回避し、経年変化による悪影響を受けずに、所定の層厚ＴＵＩを確保することによって電磁コイル素子内におけるボイドの発生を確実に抑制可能となる。
【００１６】
ここで、下部コイル絶縁層が、フォトレジスト等の、形成時に流動性を有する有機絶縁材料から形成されていることが好ましい。また、上部コイル絶縁層が、Ａｌ２Ｏ３等の無機絶縁材料から形成されていることが好ましい。
【００１７】
さらに、下部磁極層が主磁極層であり、上部磁極層が補助磁極層であって、電磁コイル素子が垂直磁気記録用であることも好ましい。垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドにおいては、より進展する高記録密度化に対応するために、コイル層のパターン間隔はますます狭小化する傾向にあり、ボイドの抑制は、より重要な課題となっている。本発明によれば、このような垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドにおいても、コイル絶縁を２層構造にして下部絶縁層を以上に述べた構成にすることによって、サーマルアスペリティやクラッシュを回避し、経年変化による悪影響を受けずに、ボイドの発生が確実に抑制可能となる。
【００１８】
本発明によれば、また、上述した薄膜磁気ヘッドを備えており、電磁コイル素子のための信号線及びこの薄膜磁気ヘッドが少なくとも１つ備えている読み出し用の磁気ヘッド素子のための信号線と、この薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とをさらに備えたＨＧＡが提供される。
【００１９】
本発明によれば、さらにまた、上述したＨＧＡを少なくとも１つ備えており、少なくとも１つの磁気ディスクと、この少なくとも１つの磁気ディスクに対して薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路とをさらに備えたＨＤＤが提供される。
【００２０】
本発明によれば、さらにまた、書き込み用の電磁コイル素子を備えている薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、下部磁極層を形成し、この下部磁極層上に絶縁層を介して、少なくとも下部磁極層の直上を通過するように巻線パターンからなるコイル層を形成し、このコイル層を覆うように流動性を有する感光性絶縁材料を塗布した後、フォトリソグラフィ法及びベーク処理によって、この巻線パターンのパターン間に埋められており層厚ＴＵＩが（０.８９ＴＣ−０.４５ＤＣＰ）≦ＴＵＩ＜ＴＣ（但し、巻線パターンのパターン間隔をＤＣＰとし、コイル層の層厚をＴＣとし、さらに０＜ＤＣＰ＜１.９７ＴＣとする）の条件を満たしている下部コイル絶縁層を形成し、この下部コイル絶縁層及びコイル層を覆うように上部コイル絶縁層を形成し、その後、上部磁極層を形成する薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。
【００２１】
ここで、上述したフォトリソグラフィ法が、マスクを用いて巻線パターン部分をマスクパターンで覆いながら感光性絶縁材料に露光を行った後、このマスクを除去してさらに全面露光を行い、その後、現像する方法であることが好ましい。または、上述したフォトリソグラフィ法が、ハーフトーンマスクを用いて感光性絶縁材料に露光を行い、その後、現像する方法であることが好ましい。さらに、この感光性絶縁材料が、フォトレジストであることが好ましい。
【００２２】
このような製造方法を用いることにより、後述するように、コイル層の巻線パターン内において、下部コイル絶縁層の膜厚ＴＵＩを一定又はほぼ一定とし、さらにコイル層の層厚ＴＣで規格化された下部コイル絶縁層の膜厚ＴＵＩ／ＴＣの巻線パターン内での分布における標準偏差を０.１未満とすることができる。従って、下部コイル絶縁層の層厚ＴＵＩを、大きなばらつきがない状態で確実に上述の式の条件内に設定することができる。これにより、下部コイル絶縁層を所定の膜厚以下としつつ、しかも後述するように、上部コイル絶縁層内のボイド不良率をほぼゼロとすることができる。この結果、サーマルアスペリティやクラッシュを回避し、経年変化による悪影響を受けずに、電磁コイル素子内におけるボイドの発生を確実に抑制可能となる。
【００２３】
ここで、本発明によれば、ウエハ基板と、切断後はそれぞれが上述した薄膜磁気ヘッド内の電磁コイル素子になる、ウエハ基板上に形成された複数の電磁コイル素子パターン部とを備えた薄膜磁気ヘッドウエハであって、複数の電磁コイル素子パターン部がそれぞれ備えている下部コイル絶縁層の層厚ＴＵＩのコイル層の層厚ＴＣでの規格値をＴＵＩ／ＴＣとした場合に、ウエハ基板上の全ての巻線パターン内におけるＴＵＩ／ＴＣの分布の標準偏差が、０.１未満となっている薄膜磁気ヘッドウエハが提供される。
【００２４】
また、感光性絶縁材料の塗布厚が、コイル層の層厚ＴＣの１.４倍以上であることが好ましく、さらに、２倍以上であることがより好ましい。このように、感光性絶縁材料の当初の塗布厚をコイル層の層厚ＴＣに対して所定値以上に設定することによって、後述するように、下部コイル絶縁層の膜厚ＴＵＩのばらつきをより小さくすることができる。その結果、膜厚ＴＵＩの値を、確実に上述した式の条件内に納めることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、サーマルアスペリティやクラッシュを回避し、経年変化による悪影響を受けずに、電磁コイル素子内におけるボイドの発生を確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２７】
図１は、本発明によるＨＤＤの一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本発明によるＨＧＡの一実施形態を示す斜視図である。また、図３（Ａ）は、図２の実施形態におけるＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッド（スライダ）を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の磁気ヘッド素子の一実施形態を概略的に示す平面図である。
【００２８】
図１において、１０は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の磁気ディスク、１２は、薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、１３は、この薄膜磁気ヘッドの書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路をそれぞれ示している。
【００２９】
アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして角揺動可能であり、この軸１６に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム１４の先端部には、ＨＧＡ１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及びスライダ２１は、単数であってもよい。
【００３０】
図２に示すように、ＨＧＡ１７は、サスペンション２０の先端部に、磁気ヘッド素子を有するスライダ２１を固着し、さらにそのスライダ２１の端子電極に配線部材２５の一端を電気的に接続して構成される。
【００３１】
サスペンション２０は、ロードビーム２２と、このロードビーム２２上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２３と、ロードビーム２２の基部に設けられたベースプレート２４と、フレクシャ２３上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２５とから主として構成されている。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
【００３２】
図３（Ａ）に示すように、本実施形態における薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１は、適切な浮上量を得るように加工されたＡＢＳ３０と、素子形成面３１上に形成された磁気ヘッド素子３２と、素子形成面３１上に形成された被覆層４２の層面から露出した４つの信号端子電極３５とを備えている。ここで、磁気ヘッド素子３２は、読み出し用のＭＲ効果素子３３と書き込み用の電磁コイル素子３４とを含む。ここで、４つの信号端子電極３５のうち２つづつが、それぞれＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４に接続されている。
【００３３】
ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４においては、図３（Ｂ）に示すように、素子の一端がＡＢＳ３０側のヘッド端面３００に達している。これらの端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受による読み出しと信号磁界の印加による書き込みとが行われる。
【００３４】
図４は、図３（Ｂ）の磁気ヘッド素子の一実施形態としての長手磁気記録用磁気ヘッド素子３２の構成を示す、図３（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図におけるコイルの巻き数は図を簡略化するため、図３（Ｂ）における巻き数より少なく表されている。
【００３５】
図４において、２１０はスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するＡＢＳ３０を有し、書き込み又は読み出し動作時には回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上している。このスライダ基板２１０のＡＢＳ３０を底面とした際の一つの側面である素子形成面３１に、読み出し用のＭＲ効果素子３３と、書き込み用の電磁コイル素子３４と、これらの素子を保護する被覆層４２とが主に形成されている。
【００３６】
ＭＲ効果素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含む。ＭＲ積層体３３２は、面内通電型（ＣＩＰ（Current In Plain））巨大磁気抵抗（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive））多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plain））ＧＭＲ多層膜、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive））多層膜を含み、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界を受けることを防止する。
【００３７】
このＭＲ積層体３３２がＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０の各々とＭＲ積層体３３２との間に絶縁用の上下部シールドギャップ層３３３及び３３１がそれぞれ設けられる。さらに、ＭＲ積層体３３２にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層３３５が形成される。一方、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０はそれぞれ上下部の電極としても機能する。この場合、上下部シールドギャップ層３３３及び３３１とＭＲリード導体層３３５とは不要であって省略される。ただし、ＭＲ積層体３３２のヘッド端面３００とは反対側のシールド層間、及びＭＲ積層体３３２のトラック幅方向の両側には絶縁層が形成される。
【００３８】
電磁コイル素子３４は、本実施形態において長手磁気記録用であり、下部磁極層３４０、ギャップ層３４１、コイル層３４３及び上部磁極層３４５を備えており、さらに、下部コイル絶縁層３４４０及び上部コイル絶縁層３４４１からなるコイル絶縁層３４４を備えている。下部磁極層３４０及び上部磁極層３４５は、コイル層３４３によって誘導された磁束の磁束路となっており、端部３４０ａ及び３４５ａが、ギャップ層３４１のうちヘッド端面３００側の端部を挟持している。このギャップ層３４１の端部からの漏洩磁界によって長手磁気記録用の磁気ディスクに書き込みが行なわれる。なお、下部磁極層３４０及び上部磁極層３４５の磁気ディスク側の端は、ヘッド端面３００に達しているが、ヘッド端面３００には、極薄の保護膜としてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のコーティングが施されている。
【００３９】
下部コイル絶縁層３４４０は、形成時に流動性を有するフォトレジスト等の絶縁材料からなっており、少なくともコイル層３４３の巻線パターンのパターン間に埋められている。この下部コイル絶縁層３４４０の層厚ＴＵＩは、後に図１４を用いて詳細に説明するように、
（１）  ＴＵＩ＝（０.８９ＴＣ−０.４５ＤＣＰ）
となるように設定されている。ここで、コイル層３４３のパターン間隔をＤＣＰとし、コイル層３４３の層厚をＴＣとしている。なお、パターン間隔ＤＣＰは、０＜ＤＣＰ＜１.９７ＴＣの条件を満たしていて、コイル層３４３のパターン間隔が狭小化している。このように設定された下部コイル絶縁層３４４０とコイル層３４３とを覆うように、上部コイル絶縁層３４４１が形成されている。下部コイル絶縁層３４４０の層厚ＴＵＩを以上のように設定することによって、後述するように、サーマルアスペリティやクラッシュを回避し、経年変化による悪影響を受けずに、その上に形成された上部コイル絶縁層３４４１内のボイドの発生を確実に抑制することができる。
【００４０】
なお、本実施形態においては、層厚ＴＵＩをできるだけ小さく抑える観点から、層厚ＴＵＩを式（１）の値としているが、後述するように、
（２）  （０.８９ＴＣ−０.４５ＤＣＰ）≦ＴＵＩ＜ＴＣ
の条件を満たしていれば、下部コイル絶縁層３４４０が、コイル層３４３のパターン間に埋められている範囲（すなわち、ＴＵＩ＜ＴＣ）で、その上に形成された上部コイル絶縁層３４４１内のボイドの発生を確実に抑制することができる。
【００４１】
さらに、後述する製造方法を用いることによって、コイル層３４３の巻線パターン内において、下部コイル絶縁層３４４０の膜厚ＴＵＩが一定又はほぼ一定となっている。実際には、巻線パターン内において、コイル層３４３の層厚ＴＣで規格化された下部コイル絶縁層３４４０の膜厚ＴＵＩ／ＴＣの分布の標準偏差σが、０.１未満、すなわち０.０１のオーダに設定されている。これにより、下部コイル絶縁層３４４０の膜厚ＴＵＩを式（１）の値、又は式（２）の範囲内の所定値に設定した際に、巻線パターン内のいずれの箇所においても膜厚ＴＵＩ値が、ほぼその設定値通りになる。その結果、巻線パターン内の全てにおいて、ボイドの発生を確実に抑制することができる。
【００４２】
また、コイル層は同図において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。例えば２層である場合、１層目のコイル層上に形成された上部コイル絶縁層の最上面を、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）法等を用いて平坦化した後、この平坦化された層面上に、２層目のコイル層、下部コイル絶縁層及び上部コイル絶縁層を順次形成することができる。
【００４３】
図５は、図３（Ｂ）の磁気ヘッド素子の他の実施形態としての垂直磁気記録用磁気ヘッド素子３２′の構成を示す、図３（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。同図において、図４の長手磁気記録用の磁気ヘッド素子３２と共通または対応する構成要素については、図４と同一の参照番号を用いて示されている。また、磁気ヘッド素子３２と同様の構成であって同様の作用を示す部分については説明を省略している。
【００４４】
図５において、電磁コイル素子３４′は、主磁極層３４０′、ギャップ層３４１′、コイル層３４３′及び補助磁極層３４５′を備えており、さらに、下部コイル絶縁層３４４０′及び上部コイル絶縁層３４４１′からなるコイル絶縁層３４４′を備えている。主磁極層３４０′は、コイル層３４３′によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスクの垂直磁気記録層まで収束させながら導くための磁路であり、主磁極主要層３４００′及び主磁極補助層３４０１′から構成されている。ここで、主磁極層３４０′のヘッド端面３００側の端部３４０ａ′における層厚方向の長さ（厚さ）は、この主磁極主要層３４００′のみの層厚に相当しており小さくなっている。この結果、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界を発生させることができる。
【００４５】
補助磁極層３４５′のヘッド端面３００側の端部は、補助磁極層３４５′の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部３４５０′となっている。このトレーリングシールド部３４５０′を設けることによって、トレーリングシールド部３４５０′の端部３４５０ａ′と主磁極層３４０′の端部３４０ａ′との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【００４６】
下部コイル絶縁層３４４０′は、形成時に流動性を有するフォトレジスト等の絶縁材料からなっており、少なくともコイル層３４３′の巻線パターンのパターン間に埋められている。この下部コイル絶縁層３４４０′の層厚ＴＵＩ′は、後に詳細に説明するように、
（３）  ＴＵＩ′＝（０.８９ＴＣ′−０.４５ＤＣＰ′）
となるように設定されている。ここで、コイル層３４３′のパターン間隔をＤＣＰ′とし、コイル層３４３′の層厚をＴ′Ｃとしている。なお、パターン間隔ＤＣＰ′は、０＜ＤＣＰ′＜１.９７ＴＣ′の条件を満たしていて、コイル層３４３′のパターン間隔が狭小化している。このように設定された下部コイル絶縁層３４４０′とコイル層３４３′とを覆うように、上部コイル絶縁層３４４１′が形成されている。
【００４７】
このように、下部コイル絶縁層３４４０′の層厚ＴＵＩ′を式（３）のように設定する効果は、図４に示した実施形態の下部コイル絶縁層３４４０の層厚ＴＵＩを設定する効果と同じである。また、下部コイル絶縁層３４４０′の層厚ＴＵＩ′は、式（３）のみならず、
（４）  （０.８９ＴＣ′−０.４５ＤＣＰ′）≦ＴＵＩ′＜ＴＣ′
の条件を満たしていればよいことも、図４に示した実施形態の下部コイル絶縁層３４４０の場合と同じである。
【００４８】
さらに、後述する製造方法を用いることによって、コイル層３４３′の巻線パターン内において、下部コイル絶縁層３４４０′の膜厚ＴＵＩ′が一定又はほぼ一定となっている。実際には、巻線パターン内において、コイル層３４３′の層厚ＴＣ′で規格化された下部コイル絶縁層３４４０′の膜厚ＴＵＩ′／ＴＣ′の分布の標準偏差σが、０.１未満、すなわち０.０１のオーダに設定されている。これにより、巻線パターン内のいずれの箇所においても膜厚ＴＵＩ′値が、ほぼその設定値通りになる。その結果、巻線パターン内の全てにおいて、ボイドの発生を確実に抑制することができる。
【００４９】
また、コイル層は同図において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよいことも、図４に示した実施形態の場合と同じである。
【００５０】
図５において、さらに、ＭＲ効果素子３３′と電磁コイル素子３４′との間に、素子間シールド層４４及びバッキングコイル部４３が形成されている。バッキングコイル部４３は、バッキングコイル層４３０及びバッキングコイル絶縁層４３１から形成されており、電磁コイル素子３４′から発生してＭＲ効果素子３３内の上下部シールド層を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込み又は消去動作である広域隣接トラック消去（Ｗ−ＡＴＥ）現象の抑制を図っている。
【００５１】
なお、バッキングコイル部４２からの磁束は、書き込み磁界を弱める方向にも作用する。従って、この作用を許容範囲内に限定するために、バッキングコイル層４２０の巻き数は、コイル層３４３′の巻き数よりも少なく設定されている。このため、バッキングコイル層４２０のパターン間隔はさほど狭くならない場合が多い。しかしながら、狭く設定される場合、電磁コイル素子３４′の場合のように、バッキングコイル絶縁層４３１を２層構造にして第１層の層厚を式（３）又は式（４）に対応する条件を満たすように設定してもよい。これにより、第２層内のボイドの発生を抑制可能となる。
【００５２】
図６は、図５に示した薄膜磁気ヘッドの製造方法の一実施形態を概略的に示すフローチャートである。
【００５３】
図６によれば、最初に、スライダ用のウエハ基板の素子形成面にＭＲ効果素子が形成され（ステップＳ１）、次いで、素子間シールド層の形成（ステップＳ２）の後、バッキングコイル部が形成される（ステップＳ３）。その後、電磁コイル素子の構成要素である主磁極層が形成され（ステップＳ４）、次いで、コイル層が形成され（ステップＳ５）、次いで、下部コイル絶縁層が形成され（ステップＳ６）、次いで、上部コイル絶縁層が形成され（ステップＳ７）、さらに、補助磁極層が形成されて（ステップＳ８）、電磁コイル素子が完成する。その後、被覆層及び信号端子電極が形成されて（ステップＳ９）、ウエハ基板工程が終了する。
【００５４】
なお、図４に示した薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、上述したウエハ基板工程のうち、素子間シールド層の形成（ステップＳ２）及びバッキングコイル部の形成（ステップＳ３）は省略される。また、主磁極層及び補助磁極層の形成の代わりに上下部磁極層の形成となる。
【００５５】
次いで、形成工程が終了したウエハ基板を切断して複数の磁気ヘッド素子が一列状に並んだバー部材を形成する（ステップＳ１０）。次いで、このバー部材を研磨することによって所望のＭＲハイトを得るべく、ＭＲハイト加工を行う（ステップＳ１１）。その後、ＭＲハイト加工が施されたバー部材を個々のスライダ（薄膜磁気ヘッド）に切断分離することによって（ステップＳ１２）、薄膜磁気ヘッドの製造工程が終了する。
【００５６】
図７は、図５の実施形態における磁気ヘッド素子３２′の製造工程を説明する断面図であり、図３のＡ−Ａ線断面を示している。
【００５７】
以下、同図を用いて本実施形態における薄膜磁気ヘッドの製造工程を説明する。まず、図７（Ａ）に示すように、例えばアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されたスライダ基板２１０上に、例えばスパッタリング法によって、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ０.０５〜１０μｍ程度の下地絶縁層４０を積層する。次いで、下地絶縁層４０上に、例えばめっき法によって、例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等からなる厚さ０.３〜３μｍ程度の下部シールド層３３０を形成する。
【００５８】
次いで、例えばスパッタリング法、フォトリソグラフィ法及びイオンエッチング法等を用いて、ＭＲ積層体３３２を形成する。ＭＲ積層体３３２は、例えばＴＭＲ多層膜を含む場合、磁化固定層、トンネルバリア層及び磁化自由層を順次積層して形成する。
【００５９】
次いで、例えばめっき法によって、下部シールド層３３０との間でＭＲ積層体３３２を挟むように、例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等からなる厚さ０.３〜４μｍ程度の上部シールド層３３４を形成し、ＭＲ効果素子３３の形成を完了する。次いで、例えばスパッタリング法によって、上部シールド層３３４上に、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ０.１〜２.０μｍ程度の第１の非磁性層４１０を形成する。さらに、例えばスパッタリング法によって、第１の非磁性層４１０上に、例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等からなる厚さ０.３〜４μｍ程度の素子間シールド層４４を形成する。
【００６０】
次いで、図７（Ｂ）に示すように、素子間シールド層４４上に、例えばスパッタリング法によって、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ０.３〜１.０μｍ程度の第２の非磁性層４１１を形成する。さらに、この第２の非磁性層４１１上に、例えばフレームめっき法等によって、例えばＣｕ等からなる厚さ０.５〜３μｍ程度のバッキングコイル層４３０を形成する。次いで、このバッキングコイル層４３０を覆うように又は同層のパターン間を埋めるように、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ０.１〜５μｍ程度のバッキングコイル絶縁層４３１を形成する。さらに、このコイル絶縁層４３１（及びバッキングコイル層４３０）を覆うように、例えばスパッタリング法によって、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ０.３〜１.０μｍ程度の第３の非磁性層４１２を形成する。その後、例えばＣＭＰ法等によって、第３の非磁性層４１２を平坦化する。
【００６１】
次いで、図７（Ｃ）に示すように、平坦化された第３の非磁性層４１２上に、例えばスパッタリング法又はめっき法等によって、例えばＮｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちいずれか２つ若しくは３つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等からなる厚さ０.０１〜０.５μｍ程度の主磁極主要層３４００′と、同じく例えばスパッタリング法又はめっき法等によって、例えばＮｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちいずれか２つ若しくは３つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等からなる厚さ０.５〜３μｍ程度の主磁極補助層３４０１′とを形成する。
【００６２】
次いで、主磁極補助層３４０１′上に、例えばスパッタリング法等によって、例えばＡｌ２Ｏ３又はＤＬＣ等からなる厚さ０.０１〜０.５μｍ程度のギャップ層３４１′を形成し、次いで、ギャップ層３４１′上に、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ０.１〜５μｍ程度のコイル下地絶縁層３４２′を形成し、このコイル下地絶縁層３４２′上に、例えばフレームめっき法等によって、例えばＣｕ等からなる厚さ０.５〜３μｍ程度のコイル層３４３′を形成する。
【００６３】
さらに、このコイル層３４３′を覆うように、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ０.１〜３μｍ程度の下部コイル絶縁層３４４０′を形成し、さらに、コイル層３４３′及び下部コイル絶縁層３４４０′を覆うように、例えばスパッタリング法等によって、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ０.５〜５μｍ程度の上部コイル絶縁層３４４１′を形成する。ここで、下部コイル絶縁層３４４０′の構成及びその形成方法は、本発明の主要な特徴であるので、後に詳述する。
【００６４】
さらに、上部コイル絶縁層３４４１′を覆うように、例えばＮｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちいずれか２つ若しくは３つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等からなる厚さ約０.５〜５μｍ程度の補助磁極層３４５′を形成する。以上の工程によって、電磁コイル素子３４′の形成が完了する。最後に、ＭＲ効果素子３３′及び電磁コイル素子３４′を覆うように、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる絶縁膜を成膜した後、この絶縁膜を例えばＣＭＰ法等を用いて平坦化することによって被覆層４２を形成して、磁気ヘッド素子３２′の形成を終了する。
【００６５】
図８は、このようにして形成された薄膜磁気ヘッドウエハからバーを得てＭＲハイト加工するまでの工程を説明する平面図、斜視図及び側面図である。
【００６６】
図８（Ａ）に示すように、薄膜磁気ヘッドウエハのウエハ基板８０の集積面上には、多数の薄膜磁気ヘッドパターン部８１が、上述したようなウエハ基板工程によってマトリクス状に並んで形成されている。薄膜磁気ヘッドパターン部８１は、後述の切断及び研磨を行うことによって、薄膜磁気ヘッドの磁気ヘッド素子となる部分であり、電磁コイル素子パターン部を含む。この電磁コイル素子パターン部は、薄膜磁気ヘッド内の電磁コイル素子となる。
【００６７】
ここで、後述する製造方法を用いることによって、ウエハ基板８０上に形成された全ての電磁コイル素子パターン部がそれぞれ備えている下部コイル絶縁層の層厚ＴＵＩのコイル層の層厚ＴＣでの規格値をＴＵＩ／ＴＣとした場合に、ウエハ基板８０上の全ての巻線パターン内におけるＴＵＩ／ＴＣの分布の標準偏差が、０.１未満となっている。これにより、下部コイル絶縁層の膜厚ＴＵＩを所定値に設定した際に、ウエハ基板８０上のいずれの箇所においても膜厚ＴＵＩ値が、ほぼその設定値通りになる。その結果、ウエハ基板８０上の全てにおいて、ボイドの発生を確実に抑制することができるので、薄膜磁気ヘッドの長期信頼性も考慮した歩留まりが大幅に向上する。
【００６８】
実際の製造工程においては、まず、この形成された薄膜磁気ヘッドウエハを切断し、図８（Ｂ）に示すように、複数の薄膜磁気ヘッドパターン部８１が列状に並ぶバー８２を形成する。次いで、このバー８２のＡＢＳ側の面８２ａを研磨してＭＲハイト加工を行う。このＭＲハイト加工は、図８（Ｃ）に示すように、薄膜磁気ヘッドパターン部８１の磁気ヘッド素子パターン部８１ａがヘッド端面３００に露出してＭＲ効果素子のＭＲ積層体が所定の高さ（ヘッド端面又はＡＢＳに垂直な方向の長さ）となるまで行われる。その後、バー８２が切断されることにより、薄膜磁気ヘッド８３が完成する。
【００６９】
図９は、本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法における、コイル層及び上下部コイル絶縁層の形成工程の１つの態様を説明するための断面図である。なお、以下の工程は、長手磁気記録用の電磁コイル素子３４の場合であるが、垂直磁気記録用の電磁コイル素子３４′にも同様に適用される。すなわち、上下部磁極層を、主磁極層及び補助磁極層に置き換えれば、共通の工程となる。
【００７０】
まず、図９（Ａ）に示したように、下部磁極層３４０上に形成されたギャップ層３４１及びコイル下地絶縁層３４２上に、例えばＣｕ等からなる厚さ０.５〜３μｍ程度のコイル層３４３を形成する。次いで、このコイル層３４３を覆うように、流動性を有する感光性絶縁材料として、フォトレジスト９０を塗布する。フォトレジスト９０は、ポジ型及びネガ型の何れであってもよいが、マスクにおけるパターン面積の割合や後述する全面露光を考慮すると、ポジ型であることが好ましい。
【００７１】
このフォトレジスト９０の塗布厚は、形成後の下部コイル絶縁層の層厚のばらつきを小さくするために、コイル層の層厚ＴＣの１.４倍以上とする。なお、このばらつきを十分に小さくするためには、２倍以上とすることが好ましい。例えば、コイル層の層厚ＴＣが１.０μｍであれば、少なくとも１.４〜１.５μｍ程度、好ましくは、２μｍ程度塗布すればよい。この理由及び効果については、後に詳述する。
【００７２】
次いで、図９（Ｂ）に示したように、フォトリソグラフィ法に基づき、マスク９１を使用して、下部コイル絶縁層を形成しようとするコイル層３４３付近の領域をマスクパターンで遮蔽した上で、フォトレジスト９０の塗布膜に露光を行う。この結果、フォトレジスト９０において、露光されていない領域９００と露光された領域９０１とが形成される。
【００７３】
この後、図９（Ｃ）に示したように、マスク９１を取り外して、フォトレジスト全体の領域に全面露光を行う。この結果、露光量が相対的に小さい領域９０２及び相対的に多い領域９０３が形成される。ここで、領域９０２の現像液によるエッチングのレートは、領域９０３のエッチングのレートよりも小さくなっている。従って、現像液の濃度並びに現像時間及び温度を適切に管理して現像を行うことによって、図９（Ｄ）に示したように、コイル層３４３の巻線パターンのパターン間、並びにこのパターン及び上部磁極層の間にのみ埋められた下部コイル絶縁層３４４０を形成することが可能となる。なお、このように現像処理によって下部コイル絶縁層３４４０を形成した後、クリーンオーブン等を用いてベーク処理を行い、同層を熱硬化により安定させる。
【００７４】
なお、従来の製造方法においては、マスクを用いて露光した後、現像処理を行い、さらに、ＲＩＥ法又はアッシング法を用いた処理によって、コイル絶縁層の層厚を調整した後に、クリーンオーブン等を用いてベーク処理を行っている。ここで、ＲＩＥ法等の処理は、コイル層のパターン間隔が狭小である場合、エッチング後の層厚が不均一になり易い。さらに、コイル層表面に対するダメージも大きい。これに対して、本発明の製造方法によれば、ＲＩＥ法等の処理を必要としないので、下部コイル絶縁層の層厚の均一性を確保しつつ、コイル層表面に不要なダメージを与えずに済むので、コイル層の導電特性及び信頼性の低下を防止することができる。
【００７５】
以上のように、下部コイル絶縁層３４４０を形成する際、最初の露光及び次の全面露光における露光条件、フォトレジスト９０の塗布厚、及び現像条件等を選択、調整することによって、下部コイル絶縁層３４４０の層厚ＴＵＩが、（０.８９ＴＣ−０.４５ＤＣＰ）≦ＴＵＩ＜ＴＣの条件を満たすように設定する。但し、ＤＣＰを該巻線パターンのパターン間隔とし、ＴＣを該コイル層の層厚とし、さらに０＜ＤＣＰ＜１.９７ＴＣとする。このように層厚ＴＵＩを設定することによって、後述するように、熱膨張が大きい下部コイル絶縁層３４４０をあまり厚くせずに、次いで積層する上部コイル絶縁層内にボイドが発生しない、良好なコイル絶縁のための２層構造が実現される。
【００７６】
さらに、図９（Ｅ）に示したように、この下部コイル絶縁層３４４０及びコイル層３４３を覆うように、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ約０.５〜５μｍ程度の上部コイル絶縁層３４４１を形成する。最後に、上部コイル絶縁層３４４１を覆うように上部磁極層３４５が形成されて、電磁コイル素子の形成が完了する。
【００７７】
図１０は、本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法における、コイル層及び上下部コイル絶縁層の形成工程の変更態様を説明するための断面図である。
【００７８】
図１０（Ａ）によれば、まず、図９（Ａ）と同様にして、コイル層３４３″を覆うように、フォトレジスト９０″を塗布する。塗布厚等の条件は、図９（Ａ）と同様である。次いで、図１０（Ｂ）に示したように、フォトリソグラフィ法に基づき、ハーフトーンマスク９１″を使用して、下部コイル絶縁層を形成しようとするコイル層３４３″付近の領域を所定のトーンのパターンで遮蔽した上で、フォトレジスト９０″の塗布膜に露光を行う。
【００７９】
ここで、ハーフトーンマスクとは、位相シフトマスクの１つで、物質による通過光の伝播速度の差異を利用した、位相反転機能を有するマスクである。一般的なフォトマスクは、透過部（石英基板）と遮光部（クロム膜）とからなり、露光用の光を透過させるか遮蔽するかに対応して、フォトレジストの感光率を２値的にのみ設定できる。これに対して、ハーフトーンマスクにおいては、中間的な光の透過によって、感光率を０〜１００％の間の値に設定可能となる。
【００８０】
従って、本変更態様のハーフトーンマスク９１″においては、例えば、コイル層３４３″付近の領域のフォトレジストに対する感光率を５０％前後等の中間的な値にし、一方、その周辺の他の領域での感光率を１００％近くにするようなトーンのパターンを設けて使用する。その結果、露光されたフォトレジスト９０″において、露光量が相対的に小さい領域９００″及び相対的に多い領域９０１″が形成される。ここで、領域９００″の現像液によるエッチングのレートは、領域９０１″のエッチングのレートよりも小さくなっている。従って、現像液の濃度並びに現像時間及び温度を適切に管理することによって、現像後、図１０（Ｃ）に示したように、コイル層３４３″の巻線パターンのパターン間、並びにこのパターン及び上部磁極層の間にのみ埋められた下部コイル絶縁層３４４０″を形成することが可能となる。
【００８１】
この下部コイル絶縁層３４４０″を形成する際、最初の露光及び次の全面露光における露光条件、フォトレジスト９０″の塗布厚、及び現像条件等を選択、調整することによって、下部コイル絶縁層３４４０″の層厚ＴＵＩ″が、（０.８９ＴＣ″−０.４５ＤＣＰ″）≦ＴＵＩ″＜ＴＣ″の条件を満たすように設定する。但し、ＤＣＰ″を該巻線パターンのパターン間隔とし、ＴＣ″を該コイル層の層厚とし、さらに０＜ＤＣＰ″＜１.９７ＴＣ″とする。このように層厚ＴＵＩ″を設定することによって、後述するように、熱膨張率の高い下部コイル絶縁層３４４０″をあまり厚くせずに、次いで積層する上部コイル絶縁層内にボイドが発生しない、良好なコイル絶縁のための２層構造が実現される。
【００８２】
さらに、図１０（Ｄ）に示したように、この下部コイル絶縁層３４４０″及びコイル層３４３″を覆うように、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ約０.５〜５μｍ程度の上部コイル絶縁層３４４１″を形成する。最後に、上部コイル絶縁層３４４１″を覆うように上部磁極層３４５″が形成されて、電磁コイル素子の形成が完了する。
【００８３】
以下、本発明による薄膜磁気ヘッドにおいて、下部コイル絶縁層の層厚ＴＵＩを規定することの効果について、種々の実施例及び比較例を用いて説明する。
【００８４】
（実施例及び比較例）
図１１（Ａ）は、従来のコイル絶縁のための２層構造における、第１のコイル絶縁層の層厚ＴＦＩの分布を示すグラフであり、図１１（Ｂ）は、本発明によるコイル絶縁のための２層構造における、下部コイル絶縁層の層厚ＴＵＩの分布を示すグラフである。
【００８５】
なお、いずれのグラフにおいても、１枚の薄膜磁気ヘッドウエハ上に形成された全てのコイル層において、巻線パターン間の各箇所、並びに巻線パターン及び磁極層部分の間の各箇所における、第１又は下部コイル絶縁層の層厚をそれぞれ測定し、全測定値における分布をとっている。また、従来のコイル絶縁のための２層構造は、フォトレジストのスピン塗布と、その後のＲＩＥ処理とによって形成された。一方、本発明によるコイル絶縁のための２層構造は、最初にフォトレジストをコイル層の層厚ＴＣの２倍の厚さで塗布し、その後、マスクを使用した露光及び全面露光を行うことによって形成された。また、コイル層の層厚ＴＣで規格化された第１及び下部コイル絶縁層の層厚ＴＦＩ／ＴＣ又はＴＵＩ／ＴＣの設定値は、両者共に０.５であった。さらに、コイル層の巻線パターンのパターン間隔ＤＣＰは、コイル層の層厚をＴＣとして、ＤＣＰ＝０.５ＴＣであった。
【００８６】
図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）とを比較すると、コイル層の層厚ＴＣで規格化された第１及び下部コイル絶縁層の層厚ＴＦＩ／ＴＣ又はＴＵＩ／ＴＣの平均値は、両者共に設定通り約０.５となっている。しかしながら、従来のＴＦＩ／ＴＣの分布における標準偏差σは約０.３であり０.１のオーダであるのに対して、本発明によるＴＵＩ／ＴＣの分布では、標準偏差σが約０.０５であり、０.０１のオーダまで小さくなっている。従って、本発明による下部コイル絶縁層は、従来技術と比較して、膜厚に関して非常に均一に形成されていることが理解される。
【００８７】
ここで、以上述べた分布の結果は、ＤＣＰ＝０.５ＴＣの場合であったが、コイル層の巻線パターンのパターン間隔ＤＣＰがさらに狭小化している場合においても、同様の結果となることを説明する。
【００８８】
図１２は、従来及び本発明のコイル絶縁のための２層構造における、各ＤＣＰ／ＴＣにおける第１又は下部コイル絶縁層の層厚の規格値ＴＦＩ／ＴＣ又はＴＵＩ／ＴＣの標準偏差を示したグラフである。ここで、各データ点は、それぞれ１つの薄膜磁気ヘッドウエハでの全測定の平均値となっている。
【００８９】
同図によれば、従来のコイル絶縁のための２層構造においては、第１のコイル絶縁層の層厚の規格値ＴＦＩ／ＴＣの標準偏差は、コイル間隔の規格値ＤＣＰ／ＴＣが小さくなって１を切る辺りから大きくなり、ＤＣＰ／ＴＣが０.５未満では、０.３を越す値となってしまう。これに対して、本発明によるコイル絶縁のための２層構造においては、下部コイル絶縁層の層厚の規格値ＴＵＩ／ＴＣの標準偏差は、コイル間隔の規格値ＤＣＰ／ＴＣが小さくなって０.５未満となっても、０.０８程度であり、０.０１のオーダを安定的に維持している。従って、本発明における下部コイル絶縁層の層厚の均一性は、コイル層のパターン間隔ＤＣＰがより狭小化している場合においても維持されることが理解される。
【００９０】
次いで、本発明によるコイル絶縁のための２層構造を用いることによる、上部コイル絶縁層内のボイド発生の抑制効果を説明する。
【００９１】
図１３（Ａ）は、本発明によるコイル絶縁のための２層構造における、下部コイル絶縁層の層厚の規格値ＴＵＩ／ＴＣと、上部コイル絶縁層内のボイドの発生率、すなわちボイド不良率との関係を示したグラフである。なお、比較例として、図１３（Ｂ）に、従来のコイル絶縁のための２層構造におけるボイド不良率を示している。ここで、各データ点は、それぞれ１つの薄膜磁気ヘッドウエハでの全測定の平均値となっている。また、コイル層の巻線パターンのパターン間隔ＤＣＰは、コイル層の層厚をＴＣとして、ＤＣＰ＝０.５ＴＣであった。
【００９２】
図１３（Ａ）によれば、本発明によるコイル絶縁のための２層構造においては、下部コイル絶縁層の層厚の規格値ＴＵＩ／ＴＣを約０.５以上とすれば、層厚のばらつきを考慮してもボイド不良率がほぼゼロであって、ほとんどボイドが発生しないことが分かる。すなわち、ボイドを発生させないための下限値（ＴＵＩ／ＴＣ）Ｌが約０.５となる。これに対して、図１３（Ｂ）によれば、従来のコイル絶縁のための２層構造においては、第１のコイル絶縁層の層厚の規格値ＴＦＩ／ＴＣが約０.７以上でボイド不良率がほぼゼロとなっている。しかしながら、上述したようにＴＦＩ／ＴＣの分布の標準偏差が約０.３程度と大きいので、このばらつきを考慮すると、同図の範囲において第１のコイル絶縁層の層厚をある所定値に設定しても、ボイド不良率がウエハ内で確実にゼロとすることができる状態はほとんど実現しないことになる。
【００９３】
次いで、図１４に、上述したボイドを発生させないための下限値（ＴＵＩ／ＴＣ）Ｌを、種々のパターン間隔の規格値ＤＣＰ／ＴＣを有する２層構造において測定した結果を示す。
【００９４】
図１４によれば、下限値（ＴＵＩ／ＴＣ）Ｌは、ほぼ、
（５）  （ＴＵＩ／ＴＣ）Ｌ＝０.８９−０.４５×ＤＣＰ／ＴＣ
で表される関係を満たしている。また、一方で、熱膨張率の高い下部コイル絶縁層をあまり厚くしないように、下部コイル絶縁層がコイル層を埋め尽くさない、すなわち、ＴＵＩ／ＴＣが１を超えないことを上限とする。すると、該下部コイル絶縁層の層厚ＴＵＩが、
（６）  （０.８９−０.４５×ＤＣＰ／ＴＣ）≦ＴＵＩ／ＴＣ＜１、
すなわち、
（７）  （０.８９ＴＣ−０.４５ＤＣＰ）≦ＴＵＩ＜ＴＣ
の条件を満たしている場合、ボイドが発生しない良好なコイル絶縁のための２層構造が実現されることが理解される。
【００９５】
なお、以上の結果は、ＤＣＰが１.９７ＴＣ未満となるような、コイル層のパターン間隔が狭小化された場合のものである。この場合、ＴＵＩがゼロよりも大きくなり、下部コイル絶縁層が必要ということになる。
【００９６】
図１５は、フォトレジストの塗布厚と、第１のコイル絶縁層及び下部コイル絶縁層の膜厚分布のばらつき（標準偏差）との関係を示したグラフである。ここで、縦軸は、コイル層の層厚ＴＣで規格化した第１のコイル絶縁層及び下部コイル絶縁層の膜厚の分布における標準偏差σである。
【００９７】
同図によれば、本発明においては、下部コイル絶縁層を形成する材料であるフォトレジストの当初の塗布厚ｔＡをコイル層の層厚ＴＣで規格化した膜厚ｔＡ／ＴＣが、１.４以上であれば、従来よりも標準偏差σが改善して小さくなっている。ここで、特に、ｔＡ／ＴＣが約２以上、すなわち塗布厚ｔＡがコイル層の層厚ＴＣの約２倍以上であれば、標準偏差σが０.０１のオーダまで小さくなることがわかる。このように、フォトレジストの当初の塗布厚ｔＡをコイル層の層厚ＴＣに対して所定値以上に設定すれば、下部コイル絶縁層の膜厚ＴＵＩのばらつきをより小さくすることができるので、膜厚ＴＵＩの値を、確実に式（７）の条件内に納めることができる。
【００９８】
以上の結果より、本発明による薄膜磁気ヘッドは、従来とは異なり、２層のコイル絶縁構造のうちの下部コイル絶縁層の層厚が、コイル層の寸法に対応した所定の値又は範囲に設定され、しかもこの下部コイル絶縁層の層厚のばらつきが非常に小さく抑えられていることがわかる。これにより、本発明による薄膜磁気ヘッドによれば、サーマルアスペリティやクラッシュを回避し、経年変化による悪影響を受けずに、電磁コイル素子内におけるボイドの発生を確実に抑制することができることが理解される。
【００９９】
なお、本発明の製造方法による下部コイル絶縁層の上面は、形成時の条件によっては、コイル層と接する付近で若干盛り上がる場合がある。この場合、その盛り上がりを確認することによって、従来の製造方法による絶縁膜と区別することが可能となる。
【０１００】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明によるＨＤＤの一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明によるＨＧＡ全体を表す斜視図である。
【図３】図２の実施形態におけるＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッド及び磁気ヘッド素子の概略図である。
【図４】図３（Ｂ）の磁気ヘッド素子の一実施形態としての長手磁気記録用磁気ヘッド素子の構成を示す、図３（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３（Ｂ）の磁気ヘッド素子の他の実施形態としての垂直磁気記録用磁気ヘッド素子の構成を示す、図３（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図５に示した薄膜磁気ヘッドの製造方法の一実施形態を概略的に示すフローチャートである。
【図７】図５の実施形態における磁気ヘッド素子の製造工程を説明する、図３のＡ−Ａ線断面である。
【図８】形成された薄膜磁気ヘッドウエハからバーを得てＭＲハイト加工するまでの工程を説明する平面図、斜視図及び側面図である。
【図９】本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法における、コイル層及び上下部コイル絶縁層の形成工程の１つの態様を説明するための断面図である。
【図１０】本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法における、コイル層及び上下部コイル絶縁層の形成工程の変更態様を説明するための断面図である。
【図１１】従来のコイル絶縁のための２層構造における、第１のコイル絶縁層の層厚ＴＦＩの分布を示すグラフ、及び本発明によるコイル絶縁のための２層構造における、下部コイル絶縁層の層厚ＴＵＩの分布を示すグラフである。
【図１２】従来及び本発明のコイル絶縁のための２層構造における、各ＤＣＰ／ＴＣにおける第１又は下部コイル絶縁層の層厚の規格値ＴＦＩ／ＴＣ又はＴＵＩ／ＴＣの標準偏差を示したグラフである。
【図１３】本発明によるコイル絶縁のための２層構造における、下部コイル絶縁層の層厚の規格値ＴＵＩ／ＴＣと、上部コイル絶縁層内のボイドの発生率、すなわちボイド不良率との関係を示したグラフ、及び従来のコイル絶縁のための２層構造におけるボイド不良率を示したグラフである。
【図１４】ボイドを発生させないための下限値（ＴＵＩ／ＴＣ）Ｌを、種々のパターン間隔の規格値ＤＣＰ／ＴＣを有する２層構造において測定した結果を示すグラフである。
【図１５】フォトレジストの塗布厚と、第１のコイル絶縁層及び下部コイル絶縁層の膜厚分布のばらつき（標準偏差）との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  磁気ディスク
１１  スピンドルモータ
１２  アセンブリキャリッジ装置
１３  記録再生回路
１４  駆動アーム
１５  ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６  ピボットベアリング軸
１７  ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）
２０  サスペンション
２１  スライダ
２１０  スライダ基板
２２  ロードビーム
２３  フレクシャ
２４  ベースプレート
２５  配線部材
３０  浮上面（ＡＢＳ）
３００  ヘッド端面
３１  素子形成面
３２  磁気ヘッド素子
３３  ＭＲ効果素子
３３０  下部シールド層
３３１  下部シールドギャップ層
３３２  ＭＲ積層体
３３３  上部シールドギャップ層
３３４  上部電極層
３４  電磁コイル素子
３４０  下部磁極層
３４０′  主磁極層
３４０ａ、３４０ａ′、３４５ａ、３４５０ａ′  端部
３４００′  主磁極主要層
３４０１′  主磁極補助層
３４１、３４１′  ギャップ層
３４２  コイル下地絶縁層
３４３、３４３′、３４３″、１７００  コイル層
３４４０、３４４０′、３４４０″、１７０１  下部コイル絶縁層
３４４１、３４４１′、３４４１″、１７０２  上部コイル絶縁層
３４５、３４５″  上部磁極層
３４５′  補助磁極層
３４５０′  トレーリングシールド部
３５  信号端子電極
４０  下地絶縁層
４１０  第１の非磁性層
４１１  第２の非磁性層
４２  被覆層
４３  バッキングコイル部
４３０  バッキングコイル層
４３１  バッキングコイル絶縁層
４４  素子間シールド層
８０  ウエハ基板
８１  薄膜磁気ヘッドパターン部
８１ａ  磁気ヘッド素子パターン部
８２  バー
８２ａ  バーのＡＢＳ側の面
８３  薄膜磁気ヘッド
９０、９０″  フォトレジスト
９００、９００″、９０１、９０１″、９０２、９０３  領域
９１  マスク
９１″  ハーフトーンマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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