JP2001084522A - 研磨用センサ、該センサを備えた薄膜素子用バーブロック及び該センサを備えた薄膜素子用ウエハ基板 - Google Patents
研磨用センサ、該センサを備えた薄膜素子用バーブロック及び該センサを備えた薄膜素子用ウエハ基板Info
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- JP2001084522A JP2001084522A JP25715899A JP25715899A JP2001084522A JP 2001084522 A JP2001084522 A JP 2001084522A JP 25715899 A JP25715899 A JP 25715899A JP 25715899 A JP25715899 A JP 25715899A JP 2001084522 A JP2001084522 A JP 2001084522A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 研磨位置を正確にかつ確実に検知することが
できる新規な研磨用センサ、この研磨用センサを備えた
薄膜素子用バーブロック及びこの研磨用センサを備えた
薄膜素子用ウエハ基板を提供する。 【解決手段】 研磨センサは、被研磨体と一体的に形成
されており、この研磨用センサ自体が研磨されることに
より電気的に短絡する構造を備えている。
できる新規な研磨用センサ、この研磨用センサを備えた
薄膜素子用バーブロック及びこの研磨用センサを備えた
薄膜素子用ウエハ基板を提供する。 【解決手段】 研磨センサは、被研磨体と一体的に形成
されており、この研磨用センサ自体が研磨されることに
より電気的に短絡する構造を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨用センサ、こ
の研磨用センサを備えた薄膜素子用バーブロック及びこ
の研磨用センサを備えた薄膜素子用ウエハ基板に関す
る。
の研磨用センサを備えた薄膜素子用バーブロック及びこ
の研磨用センサを備えた薄膜素子用ウエハ基板に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）装置
の高密度化に伴って、より高感度及び高出力の磁気ヘッ
ドが要求されている。近年、この要求に答えるものとし
て、上部強磁性薄膜層／トンネルバリア層／下部強磁性
薄膜層という多層構造からなる強磁性トンネル効果を利
用したトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子が注目され
ている。なお、上部強磁性薄膜層及び下部強磁性薄膜層
における「上部」及び「下部」とは、基板との位置関係
を示す用語であり、一般に、基板に近い側が下部、遠い
側が上部である。
の高密度化に伴って、より高感度及び高出力の磁気ヘッ
ドが要求されている。近年、この要求に答えるものとし
て、上部強磁性薄膜層／トンネルバリア層／下部強磁性
薄膜層という多層構造からなる強磁性トンネル効果を利
用したトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子が注目され
ている。なお、上部強磁性薄膜層及び下部強磁性薄膜層
における「上部」及び「下部」とは、基板との位置関係
を示す用語であり、一般に、基板に近い側が下部、遠い
側が上部である。
【０００３】強磁性トンネル効果とは、トンネルバリア
層を挟む一対の強磁性薄膜層間に電流を流す場合に、両
方の強磁性薄膜層の磁化の相対角度に依存してトンネル
バリア層を流れるトンネル電流が変化する現象を言う。
この場合のトンネルバリア層は、薄い絶縁膜であって、
トンネル効果によりスピンを保存しながら電子が通過で
きるものである。
層を挟む一対の強磁性薄膜層間に電流を流す場合に、両
方の強磁性薄膜層の磁化の相対角度に依存してトンネル
バリア層を流れるトンネル電流が変化する現象を言う。
この場合のトンネルバリア層は、薄い絶縁膜であって、
トンネル効果によりスピンを保存しながら電子が通過で
きるものである。
【０００４】両方の強磁性薄膜層間における互いに磁化
が平行である場合（互いに磁化の相対角度が小さい場
合）、電子のトンネル確率が高くなるので両強磁性薄膜
層間を流れる電流の抵抗は小さくなる。逆に、両方の強
磁性薄膜層間における互いに磁化が反平行である場合
（互いに磁化の相対角度が大きい場合）、電子のトンネ
ル確率が低くなるので両強磁性薄膜層間を流れる電流の
抵抗は大きくなる。このような磁化の相対角度の変化に
基づく抵抗変化を利用して外部磁界の検出が行われるの
である。
が平行である場合（互いに磁化の相対角度が小さい場
合）、電子のトンネル確率が高くなるので両強磁性薄膜
層間を流れる電流の抵抗は小さくなる。逆に、両方の強
磁性薄膜層間における互いに磁化が反平行である場合
（互いに磁化の相対角度が大きい場合）、電子のトンネ
ル確率が低くなるので両強磁性薄膜層間を流れる電流の
抵抗は大きくなる。このような磁化の相対角度の変化に
基づく抵抗変化を利用して外部磁界の検出が行われるの
である。
【０００５】トンネルバリア層としての絶縁体層の薄層
化は、ＴＭＲ素子にとって非常に重要である。絶縁体層
を薄くすることで初めてトンネル効果を得ることが可能
となるばかりでなく、ＴＭＲ素子の低抵抗化ということ
に対しても大きな影響を与えるからである。
化は、ＴＭＲ素子にとって非常に重要である。絶縁体層
を薄くすることで初めてトンネル効果を得ることが可能
となるばかりでなく、ＴＭＲ素子の低抵抗化ということ
に対しても大きな影響を与えるからである。
【０００６】このような薄いトンネルバリア層を有する
ＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドを製造する場合、従来と同様に
ＡＢＳ側から研磨を行ってＴＭＲ素子のハイトを制御す
ることは不可能である。その理由は、研磨加工工程にお
いて、非常に薄いトンネルバリア層で隔てられた強磁性
薄膜層間が部分的に短絡してしてしまい、ＴＭＲ効果が
著しく劣化してしまうためである。
ＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドを製造する場合、従来と同様に
ＡＢＳ側から研磨を行ってＴＭＲ素子のハイトを制御す
ることは不可能である。その理由は、研磨加工工程にお
いて、非常に薄いトンネルバリア層で隔てられた強磁性
薄膜層間が部分的に短絡してしてしまい、ＴＭＲ効果が
著しく劣化してしまうためである。
【０００７】このような不都合を回避するため、ＴＭＲ
素子のトンネルバリア層をＡＢＳに露出させないように
したヨーク型（フラックスガイド型）のＴＭＲ型薄膜磁
気ヘッドが本出願人によって既に提案されている（特願
平１１−１８８４７２号）。このヘッドは、ＴＭＲ素子
のフリー層である一方の強磁性薄膜層のみをヨーク（フ
ラックスガイド）としてＡＢＳまで延ばして露出させ、
それ以外の機能膜部分であるトンネルバリア層、他方の
強磁性薄膜層及び反強磁性薄膜層をＡＢＳから奥まった
部分に配置するようにしたものである。
素子のトンネルバリア層をＡＢＳに露出させないように
したヨーク型（フラックスガイド型）のＴＭＲ型薄膜磁
気ヘッドが本出願人によって既に提案されている（特願
平１１−１８８４７２号）。このヘッドは、ＴＭＲ素子
のフリー層である一方の強磁性薄膜層のみをヨーク（フ
ラックスガイド）としてＡＢＳまで延ばして露出させ、
それ以外の機能膜部分であるトンネルバリア層、他方の
強磁性薄膜層及び反強磁性薄膜層をＡＢＳから奥まった
部分に配置するようにしたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなヨーク型のＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドによると、ＴＭ
Ｒ素子の機能膜部分がＡＢＳから離れていることに起因
して、磁気媒体からの信号磁界の損失がどうしても生じ
てしまう。従って、ヨーク型のＴＭＲ型薄膜磁気ヘッド
において高出力を得るためには、ヨーク長をできるだけ
短くすることが重要となる。また、ヨーク型のＴＭＲ型
薄膜磁気ヘッドにおいては、０．１μｍ程度の微小なば
らつきによってもヘッド出力が２０％以上も変動する場
合があり、精密なヨーク長制御を行うことが製造上要求
される。
うなヨーク型のＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドによると、ＴＭ
Ｒ素子の機能膜部分がＡＢＳから離れていることに起因
して、磁気媒体からの信号磁界の損失がどうしても生じ
てしまう。従って、ヨーク型のＴＭＲ型薄膜磁気ヘッド
において高出力を得るためには、ヨーク長をできるだけ
短くすることが重要となる。また、ヨーク型のＴＭＲ型
薄膜磁気ヘッドにおいては、０．１μｍ程度の微小なば
らつきによってもヘッド出力が２０％以上も変動する場
合があり、精密なヨーク長制御を行うことが製造上要求
される。
【０００９】前述したように、巨大磁気抵抗効果（ＧＭ
Ｒ）型薄膜磁気ヘッドの製造において一般に用いられて
いるＲＬＧセンサを用いたハイト制御方法は、ＴＭＲ素
子と同じ膜をＲＬＧセンサとして用いた場合には、研磨
加工で強磁性薄膜層間が部分的に短絡してしてしまうの
で使用できない。ＲＬＧセンサとしてＴＭＲ素子と同じ
膜を用いない場合、ＲＬＧセンサ形成のために何らかの
金属膜を新たに成膜及びパターニングすることが必要と
なる。後者の場合、新たに作成するＲＬＧセンサのパタ
ーニング位置を正確に規定することが絶対条件となり、
フォトリソグラフィ時のアライメントのずれが少しでも
発生すると、これに起因する加工ばらつきが生じてしま
うのでＲＬＧセンサとして使用できないこととなる。
Ｒ）型薄膜磁気ヘッドの製造において一般に用いられて
いるＲＬＧセンサを用いたハイト制御方法は、ＴＭＲ素
子と同じ膜をＲＬＧセンサとして用いた場合には、研磨
加工で強磁性薄膜層間が部分的に短絡してしてしまうの
で使用できない。ＲＬＧセンサとしてＴＭＲ素子と同じ
膜を用いない場合、ＲＬＧセンサ形成のために何らかの
金属膜を新たに成膜及びパターニングすることが必要と
なる。後者の場合、新たに作成するＲＬＧセンサのパタ
ーニング位置を正確に規定することが絶対条件となり、
フォトリソグラフィ時のアライメントのずれが少しでも
発生すると、これに起因する加工ばらつきが生じてしま
うのでＲＬＧセンサとして使用できないこととなる。
【００１０】また、ＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドに限らず、
被研磨体の研磨位置を正確にかつ確実に検知できる研磨
用センサも望まれていた。
被研磨体の研磨位置を正確にかつ確実に検知できる研磨
用センサも望まれていた。
【００１１】従って本発明の目的は、研磨位置を正確に
かつ確実に検知することができる新規な研磨用センサ、
この研磨用センサを備えた薄膜素子用バーブロック及び
この研磨用センサを備えた薄膜素子用ウエハ基板を提供
することにある。
かつ確実に検知することができる新規な研磨用センサ、
この研磨用センサを備えた薄膜素子用バーブロック及び
この研磨用センサを備えた薄膜素子用ウエハ基板を提供
することにある。
【００１２】本発明の他の目的は、ヨーク型のＴＭＲ型
薄膜磁気ヘッド製造におけるヨーク長の制御を確実に行
うことができ、しかも、高精度にかつ容易に形成するこ
とができる新規な研磨用センサ、この研磨用センサを備
えた薄膜素子用バーブロック及びこの研磨用センサを備
えた薄膜素子用ウエハ基板を提供することにある。
薄膜磁気ヘッド製造におけるヨーク長の制御を確実に行
うことができ、しかも、高精度にかつ容易に形成するこ
とができる新規な研磨用センサ、この研磨用センサを備
えた薄膜素子用バーブロック及びこの研磨用センサを備
えた薄膜素子用ウエハ基板を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、被研磨
体と一体的に形成されており、この研磨用センサ自体が
研磨されることにより電気的に短絡する構造を備えた研
磨用センサが提供される。
体と一体的に形成されており、この研磨用センサ自体が
研磨されることにより電気的に短絡する構造を備えた研
磨用センサが提供される。
【００１４】被研磨体が研磨されると、これに一体化さ
れている研磨用センサ自体が研磨されて電気的に短絡が
発生する。従って、短絡を検知すれば、研磨用センサの
位置まで研磨が進んだことを知ることができる。電気的
短絡が生じたか否かを検知するという「０」、「１」の
検出で研磨位置が分かるため、抵抗値検出を行う一般的
なＲＬＧセンサよりも、研磨位置をより正確にかつより
確実に検知することができる。また、電気的切断ではな
く電気的短絡により検知を行っているので、研磨中はセ
ンサ内を電流が流れないからこの電流による悪影響が素
子に及ぶこともない。
れている研磨用センサ自体が研磨されて電気的に短絡が
発生する。従って、短絡を検知すれば、研磨用センサの
位置まで研磨が進んだことを知ることができる。電気的
短絡が生じたか否かを検知するという「０」、「１」の
検出で研磨位置が分かるため、抵抗値検出を行う一般的
なＲＬＧセンサよりも、研磨位置をより正確にかつより
確実に検知することができる。また、電気的切断ではな
く電気的短絡により検知を行っているので、研磨中はセ
ンサ内を電流が流れないからこの電流による悪影響が素
子に及ぶこともない。
【００１５】薄い絶縁層と、この絶縁層を挟んで形成さ
れかつこの絶縁層によって電気的に絶縁された２つの導
電体層とを備えており、この研磨用センサ自体が研磨さ
れることにより絶縁層を超えて２つの導電体層が互いに
電気的に短絡する構造であることが好ましい。
れかつこの絶縁層によって電気的に絶縁された２つの導
電体層とを備えており、この研磨用センサ自体が研磨さ
れることにより絶縁層を超えて２つの導電体層が互いに
電気的に短絡する構造であることが好ましい。
【００１６】本発明によれば、さらに、上述した研磨用
センサを少なくとも１つ備えた薄膜素子用バーブロック
又はウエハ基板が提供される。
センサを少なくとも１つ備えた薄膜素子用バーブロック
又はウエハ基板が提供される。
【００１７】この場合、互いに異なる研磨位置で電気的
に短絡するように配置された複数の研磨用センサを備え
ることが好ましい。
に短絡するように配置された複数の研磨用センサを備え
ることが好ましい。
【００１８】バーブロック又はウエハ基板がトンネルバ
リア層を挟んで積層された第１及び第２の強磁性薄膜層
を含むＴＭＲ素子を複数備えており、研磨用センサがこ
れらＴＭＲ素子と同じトンネルバリア層及びトンネルバ
リア層を挟んで積層された第１及び第２の強磁性薄膜層
を含んでいることも好ましい。このように研磨用センサ
がＴＭＲ素子の一部と同じ層構成を有しているため、同
一工程で同一マスクを用いて形成することができ、その
結果、フォトリソグラフィ時のアライメントのずれ等の
生じる恐れもなく、研磨用センサを高精度にかつ容易に
形成することができる。
リア層を挟んで積層された第１及び第２の強磁性薄膜層
を含むＴＭＲ素子を複数備えており、研磨用センサがこ
れらＴＭＲ素子と同じトンネルバリア層及びトンネルバ
リア層を挟んで積層された第１及び第２の強磁性薄膜層
を含んでいることも好ましい。このように研磨用センサ
がＴＭＲ素子の一部と同じ層構成を有しているため、同
一工程で同一マスクを用いて形成することができ、その
結果、フォトリソグラフィ時のアライメントのずれ等の
生じる恐れもなく、研磨用センサを高精度にかつ容易に
形成することができる。
【００１９】第１の強磁性薄膜層がトンネルバリア層及
び第２の強磁性薄膜層より研磨端側により長く形成され
ている、いわゆるヨーク型のＴＭＲ素子であることがよ
り好ましい。
び第２の強磁性薄膜層より研磨端側により長く形成され
ている、いわゆるヨーク型のＴＭＲ素子であることがよ
り好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態として
ＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドのウエハ基板を概略的に示す斜
視図である。
ＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドのウエハ基板を概略的に示す斜
視図である。
【００２１】同図に示すように、ＡｌＴｉＣ等のウエハ
基板１０上に多数のＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドをマトリク
ス状に形成すると共に、同じ成膜プロセスで同時に複数
の研磨用センサを形成しておき、これを、各バーブロッ
クに複数のＴＭＲ型薄膜磁気ヘッド及び複数の研磨用セ
ンサが少なくとも１列に配列されるように、複数のバー
ブロックに切り出す。
基板１０上に多数のＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドをマトリク
ス状に形成すると共に、同じ成膜プロセスで同時に複数
の研磨用センサを形成しておき、これを、各バーブロッ
クに複数のＴＭＲ型薄膜磁気ヘッド及び複数の研磨用セ
ンサが少なくとも１列に配列されるように、複数のバー
ブロックに切り出す。
【００２２】図２は図１のウエハ基板１０から切り出し
た１つのバーブロックの一部を示す平面図である。
た１つのバーブロックの一部を示す平面図である。
【００２３】同図において、２０はバーブロック、２１
及び２２はバーブロック２０上に形成されている複数の
ヨーク型のＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドの２つのＴＭＲ素
子、２１ａ及び２２ａはＴＭＲ素子２１及び２２のヨー
ク部（フラックスガイド部）、２３及び２４はバーブロ
ック２０上に形成されている複数の研磨用センサのうち
の２つのセンサ、２５は研磨目標面であるＡＢＳ（浮上
面）をそれぞれ示している。
及び２２はバーブロック２０上に形成されている複数の
ヨーク型のＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドの２つのＴＭＲ素
子、２１ａ及び２２ａはＴＭＲ素子２１及び２２のヨー
ク部（フラックスガイド部）、２３及び２４はバーブロ
ック２０上に形成されている複数の研磨用センサのうち
の２つのセンサ、２５は研磨目標面であるＡＢＳ（浮上
面）をそれぞれ示している。
【００２４】研磨用センサ２３及び２４は、互いに異な
る位置に配置されている。即ち、研磨用センサ２３はそ
の縁端２３ａが所望のＡＢＳに一致して形成されてお
り、研磨用センサ２４はこの研磨用センサ２３より若干
手前側（先に研磨される側）にその縁端２４ａが位置す
るように形成されている。このように位置をずらして配
置することにより、複数の研磨位置を検出することがで
きる。例えば、研磨センサ２４により研磨材又は研磨条
件を変える位置を検出し、その後、研磨センサ２３によ
って最終的な研磨目標位置（ＡＢＳに相当）を検出する
ことができる。
る位置に配置されている。即ち、研磨用センサ２３はそ
の縁端２３ａが所望のＡＢＳに一致して形成されてお
り、研磨用センサ２４はこの研磨用センサ２３より若干
手前側（先に研磨される側）にその縁端２４ａが位置す
るように形成されている。このように位置をずらして配
置することにより、複数の研磨位置を検出することがで
きる。例えば、研磨センサ２４により研磨材又は研磨条
件を変える位置を検出し、その後、研磨センサ２３によ
って最終的な研磨目標位置（ＡＢＳに相当）を検出する
ことができる。
【００２５】図３はＴＭＲ素子２１及び研磨センサ２３
の構造を説明するための、図２のＡ−Ａ線断面図、図４
はＴＭＲ素子２１の構造を説明するための、図２のＢ−
Ｂ線断面図である。
の構造を説明するための、図２のＡ−Ａ線断面図、図４
はＴＭＲ素子２１の構造を説明するための、図２のＢ−
Ｂ線断面図である。
【００２６】これらの図において、３０及び４０は図示
しない基板上に形成された下部シールド層、３１及び４
１は下部シールド層３０及び４１上に形成された下部ギ
ャップ層、３２及び４２は下部ギャップ層３１及び４１
上に積層されパターニング形成されたＴＭＲ積層構造、
３３及び４３はＴＭＲ積層３２及び４２の一部の上及び
周囲に形成された絶縁体による上部ギャップ層、３４及
び４４は第２の上部ギャップ層３３及び４３上に形成さ
れた上部シールド層、３５及び３６は下部強磁性薄膜層
３２ａの幅方向の両端部に形成された磁区制御のための
バイアス磁界を付与する磁区制御層をそれぞれ示してい
る。
しない基板上に形成された下部シールド層、３１及び４
１は下部シールド層３０及び４１上に形成された下部ギ
ャップ層、３２及び４２は下部ギャップ層３１及び４１
上に積層されパターニング形成されたＴＭＲ積層構造、
３３及び４３はＴＭＲ積層３２及び４２の一部の上及び
周囲に形成された絶縁体による上部ギャップ層、３４及
び４４は第２の上部ギャップ層３３及び４３上に形成さ
れた上部シールド層、３５及び３６は下部強磁性薄膜層
３２ａの幅方向の両端部に形成された磁区制御のための
バイアス磁界を付与する磁区制御層をそれぞれ示してい
る。
【００２７】ＴＭＲ素子２１側のＴＭＲ積層構造３２
は、下部強磁性薄膜層（フリー層）３２ａ、トンネルバ
リア層３２ｂ及び上部強磁性薄膜層（ピンド層）３２ｃ
という多層構造を有しており、さらに図示されていない
が、ピンド層３２ｃ上に反強磁性薄膜層を含んでいる。
また、フリー層３２ａは、ヨーク部（フラックスガイド
部）として研磨端方向に延ばして研磨後にＡＢＳ２５に
露出させるようにし、それ以外の機能膜部分であるトン
ネルバリア層３２ｂ、ピンド層３２ｃ及び反強磁性薄膜
層をＡＢＳ２５から奥まった部分に配置している。ヨー
ク部の研磨後の最終的な長さＬは、Ｌ＝０．０５〜０．
２μｍ程度である。
は、下部強磁性薄膜層（フリー層）３２ａ、トンネルバ
リア層３２ｂ及び上部強磁性薄膜層（ピンド層）３２ｃ
という多層構造を有しており、さらに図示されていない
が、ピンド層３２ｃ上に反強磁性薄膜層を含んでいる。
また、フリー層３２ａは、ヨーク部（フラックスガイド
部）として研磨端方向に延ばして研磨後にＡＢＳ２５に
露出させるようにし、それ以外の機能膜部分であるトン
ネルバリア層３２ｂ、ピンド層３２ｃ及び反強磁性薄膜
層をＡＢＳ２５から奥まった部分に配置している。ヨー
ク部の研磨後の最終的な長さＬは、Ｌ＝０．０５〜０．
２μｍ程度である。
【００２８】研磨センサ２３側のＴＭＲ積層構造４２
は、下部電極層（フリー層に対応）４２ａ、トンネルバ
リア層４２ｂ及び上部電極層（ピンド層に対応）４２ｃ
という多層構造を有している。
は、下部電極層（フリー層に対応）４２ａ、トンネルバ
リア層４２ｂ及び上部電極層（ピンド層に対応）４２ｃ
という多層構造を有している。
【００２９】ＴＭＲ素子２１における下部強磁性薄膜層
３２ａは、基本的には、外部磁場に応答して自由に磁化
の向きが変わるように構成されており、上部強磁性薄膜
層３２ｃは、反強磁性薄膜層との間の交換結合バイアス
磁界によって、その磁化方向が所定方向に向くように構
成されている。
３２ａは、基本的には、外部磁場に応答して自由に磁化
の向きが変わるように構成されており、上部強磁性薄膜
層３２ｃは、反強磁性薄膜層との間の交換結合バイアス
磁界によって、その磁化方向が所定方向に向くように構
成されている。
【００３０】このようなＴＭＲ素子２１及び研磨センサ
２３及び２４を少なくとも備えたバーブロック２０につ
いて、図２に示す研磨方向２６に向かって研磨加工が行
われ、研磨センサ２４の縁端２４ａの位置まで研磨され
ると、このセンサ２４のトンネルバリア層４２ｂを挟む
下部電極層４２ａ及び上部電極層４２ｃ間が電気的に短
絡することにより、その研磨位置が非常に正確に検出さ
れる。電気的短絡が生じるのは、研磨センサ２４自体の
縁端が少しでも研磨されると、その下部電極層４２ａ又
は上部電極層４２ｃを削ったバリ（スミア）がトンネル
バリア層４２ｂをまたいで形成され下部電極層４２ａ及
び上部電極層４２ｃ間を電気的に導通させてしまうため
である。
２３及び２４を少なくとも備えたバーブロック２０につ
いて、図２に示す研磨方向２６に向かって研磨加工が行
われ、研磨センサ２４の縁端２４ａの位置まで研磨され
ると、このセンサ２４のトンネルバリア層４２ｂを挟む
下部電極層４２ａ及び上部電極層４２ｃ間が電気的に短
絡することにより、その研磨位置が非常に正確に検出さ
れる。電気的短絡が生じるのは、研磨センサ２４自体の
縁端が少しでも研磨されると、その下部電極層４２ａ又
は上部電極層４２ｃを削ったバリ（スミア）がトンネル
バリア層４２ｂをまたいで形成され下部電極層４２ａ及
び上部電極層４２ｃ間を電気的に導通させてしまうため
である。
【００３１】研磨条件を変えるなどしてさらに研磨加工
が行われ、研磨センサ２３の縁端２３ａの位置まで研磨
されると、このセンサ２３が同様に電気的に短絡するこ
とにより、最終的な研磨位置が非常に正確に検出され
る。
が行われ、研磨センサ２３の縁端２３ａの位置まで研磨
されると、このセンサ２３が同様に電気的に短絡するこ
とにより、最終的な研磨位置が非常に正確に検出され
る。
【００３２】以下簡単にウエハ工程におけるＴＭＲ型磁
気ヘッド及び研磨センサの製造工程を説明する。
気ヘッド及び研磨センサの製造工程を説明する。
【００３３】まず、ウエハ基板１０上にＴｉ／ＮｉＦｅ
等のシード層をデポジットし、その上に下部シールド層
３０及び４０をめっき形成する。下部シールド層として
は、例えばＮｉＦｅが用いられるが、その他に、センダ
スト、ＣｏＦｅ又はＣｏＦｅＮｉ等の他の金属磁性体材
料を使用してもよい。
等のシード層をデポジットし、その上に下部シールド層
３０及び４０をめっき形成する。下部シールド層として
は、例えばＮｉＦｅが用いられるが、その他に、センダ
スト、ＣｏＦｅ又はＣｏＦｅＮｉ等の他の金属磁性体材
料を使用してもよい。
【００３４】次いで、その上に下部ギャップ層３１及び
４１のレジストパターンを形成した後、下部ギャップ層
３１及び４１並びにＴＭＲ積層構造３２及び４２の各層
を成膜する。
４１のレジストパターンを形成した後、下部ギャップ層
３１及び４１並びにＴＭＲ積層構造３２及び４２の各層
を成膜する。
【００３５】より具体的には、まず、Ｔａをスパッタす
ることにより膜厚３５ｎｍの下部ギャップ層３１及び４
１を成膜する。その他の非磁性導電体材料、例えばＲ
ｕ、Ａｌ、ＰｔＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、Ｔｉ、ＴｉＷ、Ｒ
ｈ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｇ、Ｒｕ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃｕ、
Ａｇ若しくはＡｕ又はそれらの合金を用いてもよい。膜
厚も３５ｎｍに限定されるものではなく、例えば５〜７
０ｎｍ程度の範囲で選択される。
ることにより膜厚３５ｎｍの下部ギャップ層３１及び４
１を成膜する。その他の非磁性導電体材料、例えばＲ
ｕ、Ａｌ、ＰｔＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、Ｔｉ、ＴｉＷ、Ｒ
ｈ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍｇ、Ｒｕ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃｕ、
Ａｇ若しくはＡｕ又はそれらの合金を用いてもよい。膜
厚も３５ｎｍに限定されるものではなく、例えば５〜７
０ｎｍ程度の範囲で選択される。
【００３６】次いで、ＴＭＲ積層構造３２及び４２の各
層を順次成膜して、例えば、Ｔａ（膜厚５ｎｍ）／Ｎｉ
Ｆｅ（膜厚１０ｎｍ）及びＣｏＦｅ（膜厚２ｎｍ）の２
層構造／Ａｌ（膜厚０．７ｎｍ）の酸化膜／ＣｏＦｅ
（膜厚３ｎｍ）／ＲｕＲｈＭｎ（膜厚１０ｎｍ）／Ｔａ
（膜厚５ｎｍ）の積層膜を得る。
層を順次成膜して、例えば、Ｔａ（膜厚５ｎｍ）／Ｎｉ
Ｆｅ（膜厚１０ｎｍ）及びＣｏＦｅ（膜厚２ｎｍ）の２
層構造／Ａｌ（膜厚０．７ｎｍ）の酸化膜／ＣｏＦｅ
（膜厚３ｎｍ）／ＲｕＲｈＭｎ（膜厚１０ｎｍ）／Ｔａ
（膜厚５ｎｍ）の積層膜を得る。
【００３７】ＴＭＲ積層構造３２及び４２のフリー層、
下部電極層、ピンド層及び上部電極層を構成する材料と
して、その他の高スピン分極材料、例えばＦｅ、Ｃｏ、
Ｎｉ、ＣｏＺｒＮｂ又はＦｅＣｏＮｉ等の単層又は多層
構造を用いてもよい。フリー層及び下部電極層の膜厚と
しては、１２ｎｍに限定されるものではなく、例えば２
〜５０ｎｍ、好ましくは６〜２０ｎｍ程度の範囲で選択
される。ピンド層及び上部電極層の膜厚としては、上述
の膜厚に限定されるものではなく、例えば１〜１０ｎ
ｍ、好ましくは２〜５ｎｍ程度の範囲で選択される。ト
ンネルバリア層を構成する材料として、その他の材料、
例えばＮｉＯ、ＧｄＯ、ＭｇＯ、Ｔａ２Ｏ ５、Ｍｏ
Ｏ５、ＴｉＯ２又はＷＯ２等を用いてもよい。このトン
ネルバリア層の膜厚は、素子の低抵抗値化の観点からで
きるだけ薄いことが望ましいが、あまり薄すぎてピンホ
ールが生じるとリーク電流が流れてしまうので好ましく
ない。一般的には、０．５〜２ｎｍ程度の範囲で選択さ
れる。ただし、研磨センサとして精度を上げるために
は、薄い方が上部電極層及び下部電極層間を容易に導通
させることが可能となるので、１ｎｍ以下の方が好まし
い。ＴＭＲ積層構造３２の反強磁性薄膜層を構成する材
料として、その他の一般的な反強磁性材料を用いること
ができ、その膜厚としては、１０ｎｍに限定されるもの
ではなく、例えば６〜２０ｎｍ程度の範囲で選択され
る。
下部電極層、ピンド層及び上部電極層を構成する材料と
して、その他の高スピン分極材料、例えばＦｅ、Ｃｏ、
Ｎｉ、ＣｏＺｒＮｂ又はＦｅＣｏＮｉ等の単層又は多層
構造を用いてもよい。フリー層及び下部電極層の膜厚と
しては、１２ｎｍに限定されるものではなく、例えば２
〜５０ｎｍ、好ましくは６〜２０ｎｍ程度の範囲で選択
される。ピンド層及び上部電極層の膜厚としては、上述
の膜厚に限定されるものではなく、例えば１〜１０ｎ
ｍ、好ましくは２〜５ｎｍ程度の範囲で選択される。ト
ンネルバリア層を構成する材料として、その他の材料、
例えばＮｉＯ、ＧｄＯ、ＭｇＯ、Ｔａ２Ｏ ５、Ｍｏ
Ｏ５、ＴｉＯ２又はＷＯ２等を用いてもよい。このトン
ネルバリア層の膜厚は、素子の低抵抗値化の観点からで
きるだけ薄いことが望ましいが、あまり薄すぎてピンホ
ールが生じるとリーク電流が流れてしまうので好ましく
ない。一般的には、０．５〜２ｎｍ程度の範囲で選択さ
れる。ただし、研磨センサとして精度を上げるために
は、薄い方が上部電極層及び下部電極層間を容易に導通
させることが可能となるので、１ｎｍ以下の方が好まし
い。ＴＭＲ積層構造３２の反強磁性薄膜層を構成する材
料として、その他の一般的な反強磁性材料を用いること
ができ、その膜厚としては、１０ｎｍに限定されるもの
ではなく、例えば６〜２０ｎｍ程度の範囲で選択され
る。
【００３８】次いで、ＴＭＲ積層構造３２及び４２のパ
ターニングを行った後、少なくともフリー層３２ａの幅
方向の両端部に、磁区制御のためのバイアス磁界を付与
する磁区制御層３５及び３６を形成する。
ターニングを行った後、少なくともフリー層３２ａの幅
方向の両端部に、磁区制御のためのバイアス磁界を付与
する磁区制御層３５及び３６を形成する。
【００３９】その後、ＴＭＲ積層構造３２のフリー層３
２ａを覆うようにかつピンド層３２ｃの周りに、さらに
ＴＭＲ積層構造４２の周りに例えばＡｌ２Ｏ３等の絶縁
体による上部ギャップ層３３及び４３をそれぞれ形成す
る。
２ａを覆うようにかつピンド層３２ｃの周りに、さらに
ＴＭＲ積層構造４２の周りに例えばＡｌ２Ｏ３等の絶縁
体による上部ギャップ層３３及び４３をそれぞれ形成す
る。
【００４０】次いで、上部シールド層３４及び４４をめ
っき形成する。この上部シールド層３４及び４４とし
て、例えばＮｉＦｅが用いられるが、その他に、センダ
スト、ＣｏＦｅ又はＣｏＦｅＮｉ等の他の金属磁性体材
料を使用してもよい。
っき形成する。この上部シールド層３４及び４４とし
て、例えばＮｉＦｅが用いられるが、その他に、センダ
スト、ＣｏＦｅ又はＣｏＦｅＮｉ等の他の金属磁性体材
料を使用してもよい。
【００４１】このように本実施形態では、研磨用センサ
２３及び２４がＴＭＲ素子２１及び２２の一部と同じ層
構成を有しているため、同一工程で同一マスクを用いて
形成することができ、その結果、フォトリソグラフィ時
のアライメントのずれ等の生じる恐れもなく、研磨用セ
ンサを高精度にかつ容易に形成することができる。ま
た、電気的短絡が生じたか否かを検知するという
「０」、「１」の検出で研磨位置が分かるため、抵抗値
検出を行う一般的なＲＬＧセンサよりも、研磨位置をよ
り正確にかつより確実に検知することができる。また、
電気的切断ではなく電気的短絡により検知を行っている
ので、研磨中はセンサ内を電流が流れないからこの電流
による悪影響がＴＭＲ素子に及ぶこともない。
２３及び２４がＴＭＲ素子２１及び２２の一部と同じ層
構成を有しているため、同一工程で同一マスクを用いて
形成することができ、その結果、フォトリソグラフィ時
のアライメントのずれ等の生じる恐れもなく、研磨用セ
ンサを高精度にかつ容易に形成することができる。ま
た、電気的短絡が生じたか否かを検知するという
「０」、「１」の検出で研磨位置が分かるため、抵抗値
検出を行う一般的なＲＬＧセンサよりも、研磨位置をよ
り正確にかつより確実に検知することができる。また、
電気的切断ではなく電気的短絡により検知を行っている
ので、研磨中はセンサ内を電流が流れないからこの電流
による悪影響がＴＭＲ素子に及ぶこともない。
【００４２】以上、ＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドを製造する
際に使用される研磨用センサの実施形態を用いて本発明
を説明したが、本発明の研磨用センサは、ＴＭＲ型薄膜
磁気ヘッドの製造に限らず、その他の種々の薄膜素子、
半導体素子等の製造に用いる研磨用センサとして適用可
能である。
際に使用される研磨用センサの実施形態を用いて本発明
を説明したが、本発明の研磨用センサは、ＴＭＲ型薄膜
磁気ヘッドの製造に限らず、その他の種々の薄膜素子、
半導体素子等の製造に用いる研磨用センサとして適用可
能である。
【００４３】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。
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。
【００４４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の研磨
センサは、被研磨体が研磨されると、これに一体化され
ている研磨用センサ自体が研磨されて電気的に短絡が発
生するように構成されている。従って、短絡を検知すれ
ば、研磨用センサの位置まで研磨が進んだことを知るこ
とができる。電気的短絡が生じたか否かを検知するとい
う「０」、「１」の検出で研磨位置が分かるため、抵抗
値検出を行う一般的なＲＬＧセンサよりも、研磨位置を
より正確にかつより確実に検知することができる。ま
た、電気的切断ではなく電気的短絡により検知を行って
いるので、研磨中はセンサ内を電流が流れないからこの
電流による悪影響が素子に及ぶこともない。
センサは、被研磨体が研磨されると、これに一体化され
ている研磨用センサ自体が研磨されて電気的に短絡が発
生するように構成されている。従って、短絡を検知すれ
ば、研磨用センサの位置まで研磨が進んだことを知るこ
とができる。電気的短絡が生じたか否かを検知するとい
う「０」、「１」の検出で研磨位置が分かるため、抵抗
値検出を行う一般的なＲＬＧセンサよりも、研磨位置を
より正確にかつより確実に検知することができる。ま
た、電気的切断ではなく電気的短絡により検知を行って
いるので、研磨中はセンサ内を電流が流れないからこの
電流による悪影響が素子に及ぶこともない。
【図１】本発明の一実施形態としてＴＭＲ型薄膜磁気ヘ
ッドのウエハ基板を概略的に示す斜視図である。
ッドのウエハ基板を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１のウエハ基板から切り出した１つのバーブ
ロックの一部を示す平面図である。
ロックの一部を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
１０ ウエハ基板 ２０ バーブロック ２１、２２ ＴＭＲ素子 ２１ａ、２２ａ ヨーク部（フラックスガイド部） ２３、２４ 研磨用センサ ２３ａ、２４ａ 縁端 ２５ ＡＢＳ ３０、４０ 下部シールド層 ３１、４１ 下部ギャップ層 ３２、４２ ＴＭＲ積層構造 ３２ａ 下部強磁性薄膜層（フリー層） ３２ｂ、４２ｂ トンネルバリア層 ３２ｃ 上部強磁性薄膜層（ピンド層） ３３、４３ 上部ギャップ層 ３４、４４ 上部シールド層 ３５、３６ 磁区制御層 ４２ａ 下部電極層 ４２ｃ 上部電極層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 正博 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 (72)発明者 神津 雅樹 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 (72)発明者 茨田 和弘 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA02 BA16 DA01 DA05 DA07
Claims (10)
- 【請求項１】 被研磨体と一体的に形成されており、当
該研磨用センサ自体が研磨されることにより電気的に短
絡する構造を備えたことを特徴とする研磨用センサ。 - 【請求項２】 薄い絶縁層と、該絶縁層を挟んで形成さ
れ該絶縁層によって電気的に絶縁された２つの導電体層
とを備えており、当該研磨用センサ自体が研磨されるこ
とにより前記絶縁層を超えて前記２つの導電体層が互い
に電気的に短絡する構造であることを特徴とする請求項
１に記載のセンサ。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の研磨用センサを
少なくとも１つ備えたことを特徴とする研磨用センサを
備えた薄膜素子用バーブロック。 - 【請求項４】 互いに異なる研磨位置で電気的に短絡す
るように配置された複数の前記研磨用センサを備えたこ
とを特徴とする請求項３に記載のバーブロック。 - 【請求項５】 前記バーブロックがトンネルバリア層を
挟んで積層された第１及び第２の強磁性薄膜層を含むト
ンネル磁気抵抗効果素子を複数備えており、前記研磨用
センサが該トンネル磁気抵抗効果素子と同じトンネルバ
リア層及び該トンネルバリア層を挟んで積層された第１
及び第２の強磁性薄膜層を含んでいることを特徴とする
請求項３又は４に記載のバーブロック。 - 【請求項６】 前記第１の強磁性薄膜層が、前記トンネ
ルバリア層及び前記第２の強磁性薄膜層より研磨端側に
より長く形成されていることを特徴とする請求項３から
５のいずれか１項に記載のバーブロック。 - 【請求項７】 請求項１又は２に記載の研磨用センサを
少なくとも１つ備えたことを特徴とする研磨用センサを
備えた薄膜素子用ウエハ基板。 - 【請求項８】 互いに異なる研磨位置で電気的に短絡す
るように配置された複数の前記研磨用センサを備えたこ
とを特徴とする請求項７に記載のウエハ基板。 - 【請求項９】 前記ウエハ基板がトンネルバリア層を挟
んで積層された第１及び第２の強磁性薄膜層を含むトン
ネル磁気抵抗効果素子を複数備えており、前記研磨用セ
ンサが該トンネル磁気抵抗効果素子と同じトンネルバリ
ア層及び該トンネルバリア層を挟んで積層された第１及
び第２の強磁性薄膜層を含んでいることを特徴とする請
求項７又は８に記載のウエハ基板。 - 【請求項１０】 前記第１の強磁性薄膜層が、前記トン
ネルバリア層及び前記第２の強磁性薄膜層より研磨端側
により長く形成されていることを特徴とする請求項７か
ら９のいずれか１項に記載のウエハ基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25715899A JP3475867B2 (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 研磨用センサ、該センサを備えた薄膜素子用バーブロック及び該センサを備えた薄膜素子用ウエハ基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25715899A JP3475867B2 (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 研磨用センサ、該センサを備えた薄膜素子用バーブロック及び該センサを備えた薄膜素子用ウエハ基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001084522A true JP2001084522A (ja) | 2001-03-30 |
| JP3475867B2 JP3475867B2 (ja) | 2003-12-10 |
Family
ID=17302517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25715899A Expired - Fee Related JP3475867B2 (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 研磨用センサ、該センサを備えた薄膜素子用バーブロック及び該センサを備えた薄膜素子用ウエハ基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3475867B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7591064B2 (en) * | 2005-07-20 | 2009-09-22 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method of fabrication for tape medium read head with unitary formation of multiple elements |
| CN101425295B (zh) * | 2007-11-02 | 2012-10-31 | 新科实业有限公司 | 磁头滑块的制造方法 |
| US8361541B2 (en) | 2009-07-28 | 2013-01-29 | HGST Netherlands B.V. | Fabrication of magnetoresistive sensors and electronic lapping guides |
-
1999
- 1999-09-10 JP JP25715899A patent/JP3475867B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7591064B2 (en) * | 2005-07-20 | 2009-09-22 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method of fabrication for tape medium read head with unitary formation of multiple elements |
| CN101425295B (zh) * | 2007-11-02 | 2012-10-31 | 新科实业有限公司 | 磁头滑块的制造方法 |
| US8361541B2 (en) | 2009-07-28 | 2013-01-29 | HGST Netherlands B.V. | Fabrication of magnetoresistive sensors and electronic lapping guides |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3475867B2 (ja) | 2003-12-10 |
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