JPH0718024B2 - Flattening method - Google Patents

Flattening method

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JPH0718024B2
JPH0718024B2 JP60066211A JP6621185A JPH0718024B2 JP H0718024 B2 JPH0718024 B2 JP H0718024B2 JP 60066211 A JP60066211 A JP 60066211A JP 6621185 A JP6621185 A JP 6621185A JP H0718024 B2 JPH0718024 B2 JP H0718024B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は凹凸のある表面と有機樹脂とのエッチング速度
が等しくなるイオン入射角度でエッチングする平坦化方
法に関し、特に有機樹脂をエッチングする際に生ずる突
起物の発生を押えた平坦化方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a flattening method of etching at an ion incident angle at which an uneven surface and an organic resin have an equal etching rate, and particularly when etching an organic resin. The present invention relates to a flattening method that suppresses the generation of protrusions that occur.

(従来技術) 例えば、基板上に、下部磁性層、第1の絶縁層、単層あ
るいは多層のコイル導体層、第2の絶縁層および上部磁
性層を順次積層して成る薄膜磁気ヘッドにおいては、コ
イル導体層を形成した後にスパッタリングや蒸着などに
より形成されるSiO2などから成る第2絶縁層は下地のコ
イル導体層が凹凸を有するためにそのまま凹凸を有する
絶縁層となってしまい、この上に直接スパッタリングや
蒸着などでアモルファスあるいはセンダストなどの上部
磁性層を形成すると磁性体そのものが凹凸を有する事に
なり、これによって磁性体の透磁率が低下し磁気ヘッド
の記録再生効率が低下する。
(Prior Art) For example, in a thin film magnetic head in which a lower magnetic layer, a first insulating layer, a single-layer or multi-layer coil conductor layer, a second insulating layer and an upper magnetic layer are sequentially laminated on a substrate, The second insulating layer made of SiO 2 or the like, which is formed by sputtering or vapor deposition after forming the coil conductor layer, becomes an insulating layer having irregularities as it is because the underlying coil conductor layer has irregularities. When the upper magnetic layer such as amorphous or sendust is formed by direct sputtering or vapor deposition, the magnetic substance itself has irregularities, which lowers the magnetic permeability of the magnetic substance and lowers the recording / reproducing efficiency of the magnetic head.

このような記録再生効率の低下を回避するため通常薄膜
ヘッドにおいては、平坦化を行なっている。すなわち、
凹凸を有する絶縁層SiO2上にフォトレジストを8μm程
度厚く塗布する事により下地であるSiO2絶縁層の凹凸を
埋めフォトレジスト表面を平滑にする。次に、130℃以
上の熱処理をして、フォトレジスト表面の平坦性を向上
させ、その後フォトレジストと絶縁層であるSiO2とが同
一エッチング速度になるようなイオン入射角度(イオン
入射角度とはイオンビームと試料の法線方向とがなす角
度を言う)でイオンミリングをする。この様にコイル導
体層上の絶縁層を平坦化した後、上部磁極となるセンダ
ストやアモルファスなどの磁性体をスパッタリングや蒸
着などによって形成する。この様にして形成された薄膜
磁気ヘッドは平坦面の上に磁性体を形成するために磁性
膜に凹凸がなくなりそのため磁性膜の透磁率が低下せず
凹凸のある薄膜磁気ヘッドよりも記録再生効率が向上す
る。
In order to avoid such a decrease in recording / reproducing efficiency, the thin film head is usually flattened. That is,
A photoresist is applied to the insulating layer SiO 2 having irregularities to a thickness of about 8 μm to fill the irregularities of the underlying SiO 2 insulating layer and smooth the photoresist surface. Next, heat treatment at 130 ° C. or higher is performed to improve the flatness of the photoresist surface, and thereafter, the ion incident angle (what is the ion incident angle is such that the photoresist and the insulating layer SiO 2 have the same etching rate). Ion milling is performed by the angle between the ion beam and the normal direction of the sample. After the insulating layer on the coil conductor layer is flattened in this manner, a magnetic substance such as sendust or amorphous, which will be the upper magnetic pole, is formed by sputtering or vapor deposition. The thin-film magnetic head thus formed has a magnetic film formed on a flat surface, so that the magnetic film has no irregularities. Therefore, the magnetic permeability of the magnetic film does not decrease and the recording / reproducing efficiency is higher than that of the thin-film magnetic head having irregularities. Is improved.

ところが、この有機樹脂を用いての平坦化方法(以下こ
れをエッチバック法と呼ぶ。)においては、下記に示す
ような問題がある。
However, the planarization method using this organic resin (hereinafter referred to as the etch back method) has the following problems.

すなわち、Arガスのような不活性ガスを用いてのイオン
ミリングにおいてはフォトレジストと絶縁層であるSiO2
のエッチング速度が等しくなるイオン入射角度は、フォ
トレジストの最大エッチング速度が得られるイオン入射
角(例えば約55°付近)よりも大きい角度(例えば約75
°)となる。このような大きなイオン入射角度でエッチ
バックを行なうとフォトレジスト表面上の微少な不純物
を核にして、エッチングされたフォトレジストがこの核
に再付着したり、あるいはエッチングされたフォトレジ
ストが拡散によりフォトレジスト表面に再付着、再重合
したりして、結果的にフォトレジストのエッチング中に
突起物が形成され、この状態で絶縁層であるSiO2をエッ
チングしてゆくとフォトレジストとSiO2のエッチング速
度が等しいためにフォトレジストの突起物がSiO2上に転
写され平坦化すべき絶縁層に無数の突起物が形成され
る。この絶縁層の上に磁性体であるアモルファスやセン
ダストをスパッタリングや蒸着などにより形成した場合
には、磁性体が下地の影響により凹凸を有してしまい、
記録再生効率の向上が図れないという問題がある。
That is, in ion milling using an inert gas such as Ar gas, the photoresist and the insulating layer SiO 2 are used.
The angle of incidence of the ions at which the etching rates are equal to each other is larger than that at which the maximum etching rate of the photoresist is obtained (for example, about 55 °) (for example, about 75 °).
°). When etching back is performed at such a large ion incident angle, minute impurities on the photoresist surface serve as nuclei, the etched photoresist redeposits on the nuclei, or the etched photoresist diffuses to form a photo resist. As a result of reattachment and repolymerization on the resist surface, protrusions are formed during the etching of the photoresist, and when the SiO 2 that is the insulating layer is etched in this state, the photoresist and SiO 2 are etched. Due to the equal speed, the protrusions of the photoresist are transferred onto the SiO 2 and countless protrusions are formed on the insulating layer to be planarized. When amorphous or sendust that is a magnetic substance is formed on this insulating layer by sputtering or vapor deposition, the magnetic substance has irregularities due to the influence of the base,
There is a problem that the recording / reproducing efficiency cannot be improved.

(発明の目的) 本発明は上記問題を解決するためになされたものであ
り、イオンエッチングを用いて、突起物やくぼみのない
滑らかな平坦面を得ることのできる平坦化方法を提供す
ることを目的とするものである。
(Object of the Invention) The present invention has been made to solve the above problems, and provides a planarization method using ion etching to obtain a smooth flat surface without protrusions or depressions. It is intended.

(発明の構成) 本発明の平坦化方法は、凹凸のある表面に有機樹脂を塗
布した後、該有機樹脂を熱処理し、この後イオンミリン
グにて、まず前記有機樹脂の最大エッチング速度が得ら
れるイオン入射角よりも小さく、かつエッチング時間が
前記有機樹脂に形成されている凹凸の表面のエッチング
時間と略同等となる入射角以上のイオンビーム入射角で
該有機樹脂をエッチングし、次に前記有機樹脂と前記表
面の凸部とのエッチング速度が等しくなるイオン入射角
度でエッチングを行なう事を特徴とするものである。
(Structure of the Invention) In the flattening method of the present invention, an organic resin is applied to a surface having irregularities, the organic resin is heat-treated, and then ion milling is performed to first obtain the maximum etching rate of the organic resin. The organic resin is etched at an ion beam incident angle that is smaller than the ion incident angle and is equal to or larger than the incident angle at which the etching time is approximately equal to the etching time of the surface of the unevenness formed in the organic resin, and then the organic resin is etched. It is characterized in that the etching is performed at an ion incident angle at which the etching rates of the resin and the convex portions on the surface are equal.

(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明す
る。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は薄膜磁気ヘッドの製造プロセスを図す図であ
る。本実施例に係る薄膜磁気ヘッドの製造プロセスにお
いては、まずコイル導体層1の上に凹凸のあるSiO2から
成る絶縁層5を形成し(第1図(b))、この絶縁層5
上にフォトレジスト6を8μm程度厚く塗布し、この後
該フォトレジスト6を130℃以上で熱処理する(第1図
(c))。ここでコイル導体層1は、基板4、下部磁性
層3および第1の絶縁層2を順次積層してなる基部上に
形成されている(第1図(a))。このようにして形成
されたフォトレジスト6をイオンミリングでエッチング
する(第1図(d)、第2図)。ところで、第3図に示
すようにイオン入射角度θが比較的小さい場合、例えば
20°においてはフォトレジスト6は深さ約0.8μm、直
径約10μm程度の円錘状の凹みとなり、イオン入射角度
θが大きくなるにつれて円錘状の凹みの深さは次第に浅
くなり、イオン入射角度θが35°では凹みの深さは約0.
2μm程度となる。また、イオン入射角度θが45°では
凹凸の両方が存在し、45°以上の角度においてはほとん
どが高さ約2μm直径10μm程度の円錘状の凸となる。
しかもこの凸部は、長時間エッチングした場合において
のみ発生し、数十分のエッチング時間では、ほとんど凸
状の突起物の発生は見られない。そこで本実施例では上
記結果を考慮し、フォトレジスト6をほとんど磁気特性
に対して影響のない程度の凹み(約1μm以内)にすべ
く、まずイオン入射角度θが30°より大きく45°よりも
小さい角度でフォトレジスト6の大半をエッチングし、
その後フォトレジスト6とSiO2絶縁層5とのエッチング
速度が等しくなるようにイオン入射角度θを75°となる
ようにしてエッチングを行なっている。この後、スパッ
タリングや蒸着などによりセンダストあるいはアモルフ
ァス磁性体7を形成する(第1図(e))。
FIG. 1 is a diagram illustrating a manufacturing process of a thin film magnetic head. In the manufacturing process of the thin film magnetic head according to the present embodiment, first, the insulating layer 5 made of SiO 2 having irregularities is formed on the coil conductor layer 1 (FIG. 1 (b)), and the insulating layer 5 is formed.
A photoresist 6 having a thickness of about 8 μm is applied on the photoresist 6, and then the photoresist 6 is heat-treated at 130 ° C. or higher (FIG. 1 (c)). Here, the coil conductor layer 1 is formed on a base portion formed by sequentially laminating the substrate 4, the lower magnetic layer 3 and the first insulating layer 2 (FIG. 1 (a)). The photoresist 6 thus formed is etched by ion milling (FIG. 1 (d), FIG. 2). By the way, when the ion incident angle θ is relatively small as shown in FIG.
At 20 °, the photoresist 6 becomes a conical recess with a depth of about 0.8 μm and a diameter of about 10 μm. The depth of the conical recess becomes gradually shallower as the ion incident angle θ increases, and the ion incident angle becomes smaller. When θ is 35 °, the depth of the depression is about 0.
It will be about 2 μm. Further, when the ion incident angle θ is 45 °, both irregularities are present, and at an angle of 45 ° or more, most of them are cone-shaped protrusions having a height of about 2 μm and a diameter of about 10 μm.
Moreover, this convex portion is generated only when the etching is performed for a long time, and almost no convex protrusion is observed in the etching time of several tens of minutes. Therefore, in the present embodiment, in consideration of the above result, first, the ion incident angle θ is larger than 30 ° and larger than 45 ° in order to make the photoresist 6 a recess (within about 1 μm) having almost no influence on the magnetic characteristics. Etch most of the photoresist 6 at a small angle,
After that, etching is performed so that the ion incident angle θ is 75 ° so that the etching rates of the photoresist 6 and the SiO 2 insulating layer 5 are equal. Then, sendust or amorphous magnetic material 7 is formed by sputtering or vapor deposition (FIG. 1 (e)).

以下、上述した有機樹脂の最大エッチング速度が得られ
るイオンビーム入射角より小さい角度の場合には有機樹
脂の凹凸が少なくなる理由について説明する。
Hereinafter, the reason why the unevenness of the organic resin decreases when the angle is smaller than the ion beam incident angle at which the maximum etching rate of the organic resin is obtained will be described.

一般にイオンビームによるエッチングでは、物質のエッ
チング処理と同時にスパッタリング(=再付着)処理も
進行する。そして、この2つの処理のうち「エッチング
が支配的」ならば物質のエッチングがより進行して凹み
となり、逆に「スパッタリングが支配的」な場合には、
再付着がより進行して凸となる。そして、「エッチン
グ」と「スパッタリング」のどちらが支配的になるか
は、以下に示す,の条件に依存する。
Generally, in the etching using an ion beam, a sputtering (= reattachment) process also proceeds at the same time as the substance etching process. Then, of these two processes, if "etching is dominant", the etching of the substance progresses further to form a dent, and conversely, if "sputtering is dominant",
Redeposition progresses further and becomes convex. Which of "etching" and "sputtering" becomes dominant depends on the following condition.

イオンビームが最初に被エッチング面に照射された
ときの該面に形成されている凹凸の傾斜角度 の凹凸の傾斜面に対するイオンビームの入射角度 ここで、フォトレジストあるいはポリイミド等に代表さ
れる有機樹脂は、本願図面の第4図に示すような「エッ
チング速度のイオン入射角依存性」に関する曲線と略同
様の傾向を示す。すなわち、イオン入射角が40〜60度の
角度でエッチング速度が最大値となることを示す。
Incident angle of the unevenness formed on the surface to be etched when the ion beam is first irradiated on the surface. Angle of incidence of the ion beam on the uneven surface of the unevenness. Here, an organic resin represented by photoresist or polyimide. Shows almost the same tendency as the curve relating to "the dependence of the etching rate on the ion incident angle" as shown in FIG. That is, it is shown that the etching rate becomes maximum at an ion incident angle of 40 to 60 degrees.

したがって、このような傾向を有する材料を最大イオン
ビームエッチング速度よりも大きい角度でエッチング
(例えば60度)した場合には、第5図に示す如き「種々
のイオンビーム入射角におけるテーパー角の違いによる
相対的なエッチング時間(再付着を考慮)」を表わす曲
線からも明らかなように、最もエッチング時間が大きく
なるテーパー角度は60〜70度の付近となる。
Therefore, when a material having such a tendency is etched (for example, 60 degrees) at an angle larger than the maximum ion beam etching rate, "due to the difference in taper angle at various ion beam incident angles" as shown in FIG. As is clear from the curve representing "relative etching time (considering re-deposition)", the taper angle at which the etching time becomes the largest is around 60 to 70 degrees.

上記データは「フォトレジストの様な、イオンビーム入
射角度に対してエッチング速度が変化する材料を最大入
射角でエッチングすると、面の傾斜角度が60〜70度とな
る突起が生じる」ことを意味している。これに対し、イ
オンビームを30〜40度程度の入射角度で入射せしめてフ
ォトレジストをエッチングした場合には殆どのテーパー
角度に対してエッチング時間がほぼ同じとなるため、極
端な突起や凹みが形成されずほぼ均一なエッチング面が
形成できることが明らかである。
The above data means that "a material whose etching rate changes with respect to the ion beam incident angle, such as a photoresist, is etched at the maximum incident angle to produce a protrusion having a surface inclination angle of 60 to 70 degrees". ing. On the other hand, when the photoresist is etched with the ion beam incident at an incident angle of about 30 to 40 degrees, the etching time is almost the same for most taper angles, resulting in the formation of extreme protrusions and depressions. It is clear that a substantially uniform etching surface can be formed without being etched.

すなわち、材料としてはフォトレジストに限らず最大エ
ッチング速度でピーク値を有する材料であればいかなる
材料であっても本願発明方法に適用し得るのである。
That is, the material is not limited to the photoresist, and any material having a peak value at the maximum etching rate can be applied to the method of the present invention.

なお、上述した実施例においては本発明を薄膜磁気ヘッ
ドに応用した場合について説明しているが、本発明を半
導体その他平坦化が必要であるデバイスに応用しても同
様な効果が得られる事は勿論である。
In the above-mentioned embodiments, the case where the present invention is applied to the thin film magnetic head is described, but the same effect can be obtained even when the present invention is applied to a semiconductor or other device requiring planarization. Of course.

(発明の効果) 以上発明したように本発明の平坦化方法によれば、第1
段階の平坦化エッチングによりフォトレジスト表面上の
凸凹を極めて浅い凹部とし、その後第2段階の平坦化エ
ッチングによりフォトレジストと絶縁層を同一速度でエ
ッチングするようにしているから、突起物や凹みのない
ほぼ平坦な絶縁層5を得ることができる。このように平
坦化された絶縁層5の上に形成された磁性体7は凹凸を
有しないため磁気特性の劣化が少なく、記録再生効率の
向上が図れるという顕著な効果を奏することができる。
As described above, according to the flattening method of the present invention, the first
Since the unevenness on the surface of the photoresist is made extremely shallow by the flattening etching in the step, and then the photoresist and the insulating layer are etched at the same speed by the flattening etching in the second step, there is no protrusion or dent. A substantially flat insulating layer 5 can be obtained. Since the magnetic body 7 formed on the flattened insulating layer 5 does not have irregularities, the magnetic characteristics are less deteriorated and the recording / reproducing efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は薄膜磁気ヘッドのプロセスを示す図、 第2図は、第1図(d)の一部を拡大して示す図、第3
図はイオン入射角度と突起物の大きさを示す図、第4図
は、SiO2絶縁層とフォトレジストのエッチング速度のイ
オン入射角依存性を示す図、第5図は種々のイオンビー
ム入射角におけるテーパー角の違いによる相対的なエッ
チング時間を示すグラフである。 1…コイル導体層、2…絶縁層 3…下部磁性層、4…基板 5…絶縁層、6…フォトレジスト 7…上部磁性層、8A、8B…突起物
FIG. 1 is a diagram showing the process of the thin film magnetic head, FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1 (d), and FIG.
The figure shows the ion incident angle and the size of the projections. Fig. 4 shows the ion incident angle dependence of the etching rate of the SiO 2 insulating layer and the photoresist. Fig. 5 shows various ion beam incident angles. 5 is a graph showing a relative etching time due to a difference in taper angle in FIG. 1 ... coil conductor layer, 2: insulating layer 3 ... lower magnetic layer, 4 ... substrate 5 ... insulating layer, 6 ... photoresist 7 ... upper magnetic layer, 8 A, 8 B ... projections

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】凹凸のある表面に有機樹脂を塗布し、次に
該有機樹脂を加熱処理した後、イオンミリングにて平坦
化を行なう平坦化方法において、はじめに前記有機樹脂
の最大エッチング速度が得られるイオンビーム入射角よ
りも小さく、かつエッチング時間が前記有機樹脂に形成
されている凹凸の表面のエッチング時間と略同等となる
入射角以上のイオンビーム入射角で該有機樹脂をエッチ
ングし、この後前記有機樹脂と前記表面の凹凸部とのエ
ッチング速度が等しくなるイオンビーム入射角でエッチ
ングを行なう平坦化方法。
1. A flattening method in which an organic resin is applied to a surface having projections and depressions, the organic resin is heat-treated, and then flattened by ion milling to obtain a maximum etching rate of the organic resin. The angle of incidence of the ion beam is smaller than the angle of incidence of the ion beam and the etching time is substantially equal to the etching time of the surface of the unevenness formed in the organic resin, and the organic resin is etched thereafter. A flattening method of performing etching at an ion beam incident angle at which the etching rates of the organic resin and the surface irregularities are equal.
【請求項2】前記凹凸のある表面をSiO2で形成し、前記
有機樹脂としてフォトレジストを使用し、該フォトレジ
ストを130℃以上で熱処理した後、イオンビーム入射角
が30°よりも大きく45°よりも小さい角度でエッチング
を行ない、次にイオンビーム入射角が75°でエッチング
を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
平坦化方法。
2. The uneven surface is formed of SiO 2 , and a photoresist is used as the organic resin. After the photoresist is heat-treated at 130 ° C. or higher, the ion beam incident angle is larger than 30 ° and 45. The planarization method according to claim 1, wherein etching is performed at an angle smaller than 0 °, and then etching is performed at an ion beam incident angle of 75 °.
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