JP3569462B2

JP3569462B2 - Ｍｒヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP3569462B2
Application number: JP15522299A
Authority: JP
Inventors: 英昭二井
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2019-06-02
Also published as: JP2000339626A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＭＲヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
再生用の磁気抵抗効果型ヘッドと記録用のインダクティブヘッド（以下ＩＤヘッドという）とからなる磁気抵抗効果型複合ヘッド（以下ＭＲヘッドという）は、アルチック基板（ウェーハ）上に所要層を積層して多数作り込まれる。
図９はＭＲヘッドの浮上面側から見た正面図、図１０は該ＭＲヘッドのＩＤヘッド部の部分断面図である。
【０００３】
図において、１０は磁気抵抗効果型ヘッド、１２はインダクティブヘッドである。
磁気抵抗効果型ヘッド１０は、上部シールド膜１３、下部シールド膜１４、アルミナ膜１５、１６、中央領域１７、端部領域１８、１９等から形成されている。
【０００４】
上部シールド膜１３、下部シールド膜１４は、ＮｉＦｅ合金（パーマロイ）が用いられ、めっきで形成される。
中央領域１７は、ＭＲ効果を有するＮｉＦｅ膜、ＮｉＦｅ膜に横バイアス磁界をかけるためのＮｉＦｅＣｒ膜、ＮｉＦｅ膜とＮｉＦｅＣｒ膜とを磁気的に分離するためのＴａ膜とを、下部シールド膜側から、ＮｉＦｅＣｒ膜、Ｔａ膜、ＮｉＦｅ膜の順に積層してなる。
【０００５】
端部領域１８、１９は中央領域１７と電気的に接合しており、中央領域１７のＮｉＦｅ膜に縦バイアス磁界を供給するＣｏＰｔＣｒ膜１８ａ、１９ａと、中央領域１７に電流を供給するＡｕ膜１８ｂ、１９ｂからなる。中央領域１７と端部領域１８、１９とでＭＲ素子を構成する。
【０００６】
上部シールド膜１３はＩＤヘッド１２の下部磁極を兼用する。
この下部磁極１３上には、ＩＤヘッド１２の上部磁極２０とほぼ同一幅の突部１３ａが形成されている。突部１３ａ上に非磁性材料からなるギャップ層２１が形成され、このギャップ層２１上に上部磁極２０が形成されてＩＤヘッド１２が形成される。
下部磁極１３上に上部磁極２０とほぼ同一幅の突部１３ａを形成するのは、いわゆるライトフリンジング（書き込み滲み）を抑制するためである。
【０００７】
図１０はＩＤヘッド１２の製造工程を示す。
図１０（ａ）に示すように、アルミナ膜１６上にめっきにより下部磁極１３を形成し、この下部磁極１３上にスパッタリングにより非磁性材料層２１を形成する。そして、上部磁極２０となる部位の両側にレジストパターン２２を形成する。
【０００８】
次いで、図１０（ｂ）に示すように、レジストパターン２２をマスクとしてめっきにより上部磁極２０を形成する。
次に、図１０（ｃ）に示すように、上部磁極２０をマスクとして反応性イオンエッチングにより露出している非磁性材料層２１を除去する。
【０００９】
そして、図１０（ｄ）に示すように、イオンミリングにより下部磁極１３を所要深さエッチングし、突部１３ａを形成する。その際同時に上部磁極２０もエッチングされ、高さが低くなる。上部磁極２０はこのエッチングして低くなる分をあらかじめ見込んで、めっき厚をその分厚くしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ＭＲヘッドの製造方法には次のような課題が存する。
すなわち、上記ＭＲヘッドは基板（ウェーハ）上に多数作り込まれるのであるが、ウェーハはある面積を有することから、上記のように上部磁極２０をめっきにより作り込む際、ウェーハの周辺部側と中央部側とではめっき厚に差ができ、したがって、最終的に得られたＭＲヘッドの上部磁極２０に高さのバラツキが生じ、個々のＭＲヘッドで書き込み特性にバラツキが生じるという課題がある。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、上部磁極の高さのバラツキを極力解消し、安定した書き込み特性を有するＭＲヘッドを製造できるＭＲヘッドの製造方法を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、磁気抵抗効果型ヘッドの磁気シールド膜を兼ねる下部磁極と、該下部磁極上に非磁性材料からなるギャップ層を介して形成される上部磁極と、下部磁極および上部磁極に絶縁して形成され、下部磁極と上部磁極に記録磁界を誘導するコイル層とが設けられたＭＲヘッドの製造方法において、基板上に、前記下部磁極を含む多数の磁気抵抗効果型ヘッドを作り込む積層工程と、該下部磁極上に前記非磁性材料層を形成する工程と、該非磁性材料層上に前記下部磁極よりも幅の狭い前記上部磁極を形成する工程と、前記上部磁極先端部および該上部磁極先端部付近の前記非磁性材料層を露出させて形成した第１のレジスト皮膜をマスクとして露出した前記非磁性材料層を除去する反応性イオンエッチング工程と、該第１のレジスト皮膜を除去する工程と、前記上部磁極先端部側と該上部磁極先端部側に対応する前記下部磁極を開口部により露出させて、前記上部磁極先端部側の開口部内壁面の浮上面からの距離が１〜３μｍで厚さが１０〜１５μｍの第２のレジスト皮膜を形成する工程と、前記基板を回転させつつ、前記第２のレジスト皮膜をマスクとして、前記開口部内にイオンビームを０°以外の任意の入射角で照射して、前記露出した下部磁極を所要深さエッチングするイオンミリング工程と、前記第２のレジスト皮膜を除去する工程とを含むことを特徴としている。
【００１３】
上記のように、イオンミリングにより下部磁極をエッチングする際、上部磁極先端側と該上部磁極先端側に対応する前記下部磁極を開口部により露出させて、上部磁極先端側の開口部内壁の浮上面からの距離が１〜３μｍで厚さが１０〜１５μｍの第２のレジスト皮膜を形成し、基板を回転させつつ、第２のレジスト皮膜をマスクとして、前記開口部内にイオンビームを０°以外の任意の入射角で照射して、露出した下部磁極を所要深さエッチングすることにより、第２のレジスト皮膜によりイオンビームのシャドーイング効果（遮蔽）が生じ、上部磁極の先端部に入射するイオンビームの照射割合が上部磁極の膜厚により異なり、膜厚が厚い程エッチング量が多くなり、膜厚が薄い程エッチング量が少なくなることから、膜厚（めっき厚）にバラツキがあっても、全体的に上部磁極の先端部の高さが揃うようになる。
【００１４】
前記非磁性材料に、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＯ、ＷＯ_３の１種または２種以上の非磁性材料を用いることができる。
また、反応性イオンエッチング工程は、ＣＦ_４とＯ_２の混合ガスを用い、前記基板をカーボントレイ上に載置して行うと好適である。
また、反応性イオンエッチング工程は、ＣＨＦ_３のガスを用い、前記基板を石英トレイ上に載置して行うこともできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
本実施の形態において、基板（ウェーハ）上に磁気抵抗効果型ヘッド１０を作り込む工程は従来工程をそのまま採用し得るので説明は省略する。
なお、磁気抵抗効果型ヘッド１０の構成は必ずしも図９に示すものに限られない。
【００１６】
図１に示すように、形成された磁気抵抗効果型ヘッド１０の上部シールド膜を兼用する下部磁極１３上に非磁性材料層２１（ギャップ層）を形成する。
非磁性材料層２１の材質は、後記する反応性イオンエッチングにより除去できる材料、例えば、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＯ、ＷＯ_３の１種または２種以上の膜をスパッタリングによって形成する。非磁性材料層２１の厚さはＩＤヘッドの磁気ギャップとなるものであり、概ね０．２５μｍ程度とする。
【００１７】
この非磁性材料層２１上の所要位置に、図２に示すように絶縁層２４、コイル層２５を公知の工程により形成する。コイル層２５は、下部磁極と上部磁極に記録磁界を誘導するものである。次に、同図に示すように、従来と同様にして、非磁性材料層２１上、およびコイル層２５上に絶縁層２６を介して下部磁極１３よりも幅の狭い上部磁極２０をめっきにより形成する。上部磁極２０はＮｉＦｅ（パーマロイ）合金である。広い面積のウェーハ上にめっきにより上部磁極２０を形成するので、この時点で、従来と同様に、多数のＭＲヘッド間での上部磁極２０に厚さのバラツキが発生することは否めない。
【００１８】
次に、図３に示すように、上部磁極２０の先端部２０ａおよび該上部磁極先端部２０ａ付近の非磁性材料層２１が露出するように第１のレジスト皮膜（斜線部）２８を形成する。
次いでこの第１のレジスト皮膜２８をマスクとして、反応性イオンエッチングを行い、上部磁極２０先端部２０ａの周囲に露出する非磁性材料層２１を除去する（図４）。
この反応性イオンエッチングでは、上部磁極２０はほとんどエッチングされない。
【００１９】
反応性イオンエッチングは例えば次の条件で行う。
チャンバー内に配置したカーボントレイ上にウェーハを載置し、ＣＦ_４ガスおよびＯ_２ガスをそれぞれ５０〜１５０ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍ前後の流量で流し、２５０〜５００ｗのパワー、０．１〜５Ｐａの真空度でイオンエッチングを行う。
【００２０】
この反応系の場合、石英トレイを用いると、石英トレイも分解されてＯ_２ガスが発生することから、Ｏ_２ガスが過剰となり、反応生成物が上部磁極２０の側壁に付着しやすいので好ましくない。カーボントレイを用い、微量のＯ_２ガスを供給しながら反応を起こさせることで反応生成物の再付着を防止できる。
【００２１】
反応性エッチングはまた次の条件で行うこともできる。
チャンバー内に配置した石英トレイ上にウェーハを載置し、ＣＨＦ_３ガスを５０〜１５０ｓｃｃｍ程度の流量で流し、２５０〜５００ｗのパワー、０．１〜１０Ｐａの真空度でイオンエッチングを行う。
【００２２】
この反応系の場合にも微量のＯ_２ガスが存在することが、反応生成物を上部磁極２０の側壁に再付着させない上で好適である。石英トレイを用いることにより、この石英トレイが分解することで発生するＯ_２ガスの存在程度で十分であるので、この反応系の場合は石英トレイを用いるのが好ましい。
【００２３】
この反応性イオンエッチングでは、上部磁極２０がほとんど浸食されないので好適である。
非磁性材料層２１は、上記反応系で除去できる、前記した、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＯ、ＷＯ_３等の材料を用いる。
反応性イオンエッチング終了後、第１のレジスト皮膜２８を除去する。
【００２４】
上記反応性イオンエッチングの場合、非磁性材料層２１がエッチングされていくと、上部磁極２０先端側２０ａに近い側の前記絶縁層２４が若干露出してくる。この絶縁層２４ができるだけエッチングされないようにする必要がある。
上記両反応性イオンエッチングの条件下では、非磁性材料層２１と絶縁層２４とのエッチング比は１以上（ほぼ２）で、非磁性材料層２１のエッチングレートが大きく、絶縁層２４のエッチングを極力解消できた。
また非磁性材料層２１（上部磁極２０の下層の非磁性材料層２１）のサイドエッチングもほとんどない異方性エッチングが行えた。
【００２５】
次に、上部磁極２０の先端側２０ａと上部磁極先端側２０ａに対応する下部磁極１３を露出させて、第２のレジスト皮膜３０を形成する（図５）。
この場合の、上部磁極２０の先端側２０ａと上部磁極先端側２０ａに対応する下部磁極１３を露出させるための開口部３２の条件は以下の通りとする。
【００２６】
すなわち、最終的にＭＲハイトを調整するために、上部磁極２０等の先端側を研摩して形成した浮上面（ＡＢＳ面）位置をＡとすると、開口部３２の上部磁極先端側２０ａ内壁面３２ａの浮上面Ａからの距離ｔを１〜３μｍとし、また第２のレジスト膜３０の下部磁極１３表面からの高さ（厚さ）ｈを１０〜１５μｍの範囲となるようにする。
【００２７】
上記のように第２のレジスト皮膜３０を形成し、この第２のレジスト皮膜３０をマスクとしてイオンミリングを行い、下部磁極１３を所要量エッチングする。この場合に、上記基板（ウェーハ）を治具（図示せず）に載置し、基板がイオンビームに対して所要角度傾斜（例えば１０〜８０°傾斜させる。なお、基板がイオンビームに対して直角の場合を０°とする）するように治具を傾斜して配設すると共に、治具をその軸線を中心として回転しつつイオンミリングを行う。
イオンミリング終了後第２のレジスト皮膜３０を除去する。
【００２８】
イオンミリングは公知の手法、例えば、中性化されたアルゴンガスによるミリングが行われる。
イオンミリングにより下部磁極１３ばかりか、上部磁極２０の露出している先端部２０ａもエッチングされる。
図５における矢印は、基板（ウェーハ）側を固定的に見た場合のイオンビームの照射状況を示す。また図６はイオンビームの照射範囲を示す。
図示のようにイオンビームが開口部３２の内壁面３２ａ側から照射されるとき、イオンビームが第２のレジスト皮膜３０により遮蔽され、上部磁極２０の先端部２０ａに照射されないときがある。
【００２９】
前記のように、上部磁極２０は基板の段階でめっきにより作り込まれ、基板の周辺側と中央側とではめっき厚に差が出る。
上記のように、イオンビームは第２のレジスト皮膜３０により遮蔽される位置があるが、該遮蔽位置においても、上部磁極２０のめっき厚が厚いと、その先端側２０ａにイオンビームが照射されやすくなり、めっき厚が薄いと、その先端側２０ａにイオンビームが到達しない場合が生じる。
【００３０】
つまり、第２のレジスト膜３０のシャドーイング効果により、上部磁極２０の先端部２０ａに入射するイオンミルの照射割合が上部磁極２０の膜厚により異なり、膜厚が厚い程エッチング量が多くなり、膜厚が薄い程エッチング量が少なくなることから、膜厚（めっき厚）にバラツキがあっても、全体的に上部磁極２０の先端部２０ａの高さが揃うようになるのである。
【００３１】
この場合に、開口部３２の上記内壁面３２ａ位置を浮上面Ａから遠ざける程上部磁極２０のシャドーイング効果は少なくなり、また第２のレジスト皮膜３０の高さを高くする程シャドーイング効果が大きくなる。
図７は、上部磁極２０の高さ（膜厚、横軸））に対して、イオンミリングによる上部磁極２０の目減り量（縦軸）を示す。上部磁極２０の（初期）高さ（３．７５〜４．７５μｍ）が高い程目減り量が多く、初期高さが低い程目減り量が少ないことがわかる。
【００３２】
図８は、前記開口部３２の内壁面３２ａの浮上面からの距離（１．０μｍ、２．０μｍ、３．０μｍ）と、上部磁極２０の高さとの関係を示す。△はイオンミリングを行う前の初期の上部磁極２０の高さの平均値、□はイオンミリング後の上部磁極２０の目減り量の平均値、●はイオンミリング後の上部磁極２０の高さの平均値を示す。
図８から明らかなように、開口部３２の内壁面３２ａの浮上面からの距離が１．０μｍ〜３．０μｍの場合、上部磁極２０の初期の高さにバラツキがあっても、イオンミリング後の上部磁極２０の高さが平均化（約３μｍ）されることがわかる。
【００３３】
以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係るＭＲヘッドの製造方法によれば、イオンミリングにより下部磁極をエッチングする際、上部磁極先端側と該上部磁極先端側に対応する前記下部磁極を開口部により露出させて、上部磁極先端側の開口部内壁の浮上面からの距離が１〜３μｍで厚さが１０〜１５μｍの第２のレジスト皮膜を形成し、基板を回転させつつ、第２のレジスト皮膜をマスクとして、前記開口部内にイオンビームを０°以外の任意の入射角で照射して、露出した下部磁極を所要深さエッチングすることにより、第２のレジスト皮膜によりイオンビームのシャドーイング効果（遮蔽）が生じ、上部磁極の先端部に入射するイオンビームの照射割合が上部磁極の膜厚により異なり、膜厚が厚い程エッチング量が多くなり、膜厚が薄い程エッチング量が少なくなることから、膜厚（めっき厚）にバラツキがあっても、全体的に上部磁極の先端部の高さを揃えることができ、安定した書き込み特性を有すＭＲヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】下部磁極上に非磁性材料層を形成した状態の説明図、
【図２】コイル層、絶縁層、上部磁極を形成した状態の部分断面図、
【図３】第１のレジスト皮膜を形成した状態の説明図、
【図４】非磁性材料層を反応性イオンエッチングで除去した状態の説明図、
【図５】第１のレジスト皮膜を形成した状態の説明図、
【図６】イオンビームの照射範囲の例を示す説明図、
【図７】上部磁極の高さとイオンミリングによる目減り量との関係を示すグラフ、
【図８】第２のレジスト皮膜の位置と上部磁極の目減り量等との関係を示すグラフ、
【図９】ＭＲヘッドの浮上面側から見た正面図、
【図１０】ＭＲヘッドのＩＤヘッド部の部分断面図である。
【符号の説明】
１０磁気抵抗効果型ヘッド、
１２インダクティブヘッド、
１３下部磁極
２０上部磁極
２０ａ先端部
２１非磁性材料層
２４、２６絶縁層
２５コイル層、
２８第１のレジスト皮膜、
３０第２のレジスト皮膜
３２開口部
３２ａ開口部の内壁面

Claims

磁気抵抗効果型ヘッドの磁気シールド膜を兼ねる下部磁極と、該下部磁極上に非磁性材料からなるギャップ層を介して形成される上部磁極と、下部磁極および上部磁極に絶縁して形成され、下部磁極と上部磁極に記録磁界を誘導するコイル層とが設けられたＭＲヘッドの製造方法において、
基板上に、前記下部磁極を含む多数の磁気抵抗効果型ヘッドを作り込む積層工程と、
該下部磁極上に前記非磁性材料層を形成する工程と、
該非磁性材料層上に前記下部磁極よりも幅の狭い前記上部磁極を形成する工程と、
前記上部磁極先端部および該上部磁極先端部付近の前記非磁性材料層を露出させて形成した第１のレジスト皮膜をマスクとして露出した前記非磁性材料層を除去する反応性イオンエッチング工程と、
該第１のレジスト皮膜を除去する工程と、
前記上部磁極先端部側と該上部磁極先端部側に対応する前記下部磁極を開口部により露出させて、前記上部磁極先端部側の開口部内壁面の浮上面からの距離が１〜３μｍで厚さが１０〜１５μｍの第２のレジスト皮膜を形成する工程と、
前記基板を回転させつつ、前記第２のレジスト皮膜をマスクとして、前記開口部内にイオンビームを０°以外の任意の入射角で照射して、前記露出した下部磁極を所要深さエッチングするイオンミリング工程と、
前記第２のレジスト皮膜を除去する工程と
を含むことを特徴とするＭＲヘッドの製造方法。
前記非磁性材料が、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＯ、ＷＯ_３の１種または２種以上の非磁性材料であることを特徴とする請求項１記載のＭＲヘッドの製造方法。
前記反応性イオンエッチング工程は、ＣＦ_４とＯ_２の混合ガスを用い、前記基板をカーボントレイ上に載置して行うことを特徴とする請求項１または２記載のＭＲヘッドの製造方法。
前記反応性イオンエッチング工程は、ＣＨＦ_３のガスを用い、前記基板を石英トレイ上に載置して行うことを特徴とする請求項１または２記載のＭＲヘッドの製造方法。