JP2001143220A - 磁気ヘッドの形成方法及び薄膜堆積装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セルフアライメント的な製造方法で形成され
るトレンチポール構造の磁気ヘッドの形成方法及びこの
方法に用いて好適な薄膜堆積装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 絶縁膜の形成の途中において、間欠的に
基体を１８０度回転し、または、間欠的に９０度刻みで
回転し、または、十分に大きいターゲットに対向させつ
つ平行移動させることにより、飛来粒子数の入射角度分
布を基板面全面において等しくし、優れた凸部形状基板
面内均一性・再現性・制御性と、下磁極凸部とトレンチ
により形成される上磁極先端部の優れたアライメント性
・基板面内均一性と、および優れたスループットとを同
時に満足することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッドの形成
方法及び薄膜堆積装置に関する。より詳細には、本発明
は、凸形状を有する下磁極と、それに自己整合するよう
に開口されたトレンチを利用して形成された先端部を有
する上磁極と、を有するいわゆるセルフアライメント・
トレンチポール構造の磁気ヘッドの形成方法及びその絶
縁層を堆積するために用いて好適な薄膜堆積装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録の高密度化が進み、ＨＤ
Ｄ（Hard Disc Drive）では１０Gbpsi（Giga bit per s
quare inch）を越える高記録密度を有する磁気記録再生
システムが実用化されようとしている。今後さらなる高
記録密度化が要求されている。このように高記録密度に
なるに従い、記録ビットサイズはますます小さくなる。

【０００３】記録密度を上げるためにはビット長および
トラック幅を小さくすることが必要となる。近年、ビッ
ト長を小さくすることは記録媒体の熱擾乱の問題から限
界にきている。従って、トラック幅を狭くすることが今
後の高記録密度化には必須となる。

【０００４】高密度磁気記録再生システムにおいて、再
生ヘッドには異方性磁気抵抗効果（anisotropic magnet
oresistance effect）を利用した磁気抵抗効果型ヘッド
が用いられていたが、近年では、さらに巨大磁気抵抗効
果（giant magnetoresistance effect）を利用したさら
に高感度なスピンバルブ型磁気抵抗効果型ヘッドが部分
的に実用化され始めており、狭トラック化に対しては一
応の目処は立っている。

【０００５】一方、記録ヘッドについても狭トラック化
に対応するために様々な構造およびその製造方法が提案
されている。

【０００６】図１３は、狭トラック化に対応した記録ヘ
ッドの要部構成を概念的に表す斜視図である。すなわ
ち、記録ヘッド１００は、基板１０２の上に下磁極１０
４、絶縁層１０６、上磁極１０８がこの順に積層された
構成を有する。図１３は、図示しない記録媒体に対向す
る媒体対向面側から眺めた斜視図であり、下磁極１０４
と上磁極１０８は、媒体と対向する先端部において互い
に突出した先端部（凸部）１０４Ｐ、１０８Ｐを有す
る。これら凸部１０４Ｐ、１０８Ｐの先端は、磁気ギャ
ップとして作用する絶縁層１０６を介して近接対向して
いる。そして、コイル１１０により発生された磁界は凸
部１０４Ｐ、１０８Ｐに集中され、磁気ギャップの外側
に漏洩した磁束成分によって記録媒体に対する書き込み
がなされる。そして、凸部１０４Ｐ、１０８Ｐの幅Ｗに
よって記録媒体のトラック幅が決定される。

【０００７】また、図１３の構成は、再生ヘッドの場合
についても適用が可能であり、磁気ギャップにおいて高
い空間分解能により検出した媒体の磁界をコイル１１０
または、図示しないGMR素子などを用いて電気信号に変
換して出力することが可能である。

【０００８】さて、図１３に例示したような磁気ヘッド
における近年の最重要課題は、狭トラック化に伴い、上
磁極の先端部１０８Ｐと下磁極の先端部１０４Ｐとを正
確に位置合わせする技術の開発である。これに対して
は、いくつかの方法がすでに提案されている。中でも上
磁極の先端部１０８Ｐと下磁極の先端部１０４Ｐとを自
己整合させる、いわゆる「セルフ・アライメント」的な
製造方法が注目を集めており、今後の狭トラック化に対
応する記録ヘッドの作製方法としては主流になると考え
られる。

【０００９】本発明者らは、すでに特開平１０―２１４
４０７号において狭トラック化に対応可能なトレンチポ
ール構造を有する記録ヘッド構造を提案し、さらに、そ
の記録ヘッドにおいて上下磁極先端部を自己整合させ
る、すなわちセルフアライメント的な製造方法を提案し
ている。

【００１０】図１４及び図１５は、本発明者が提案した
セルアライメント製法によるトレンチポール構造を有す
る磁気ヘッドの形成プロセスの要部を表す概略工程断面
図である。同図を参照しつつそのプロセスについて説明
すると以下の如くである。

【００１１】まず、図１４（ａ）に表したように、基板
１０２の上に下磁極１０４に相当する磁性体膜を成膜す
る。そして、その磁性体膜の上にフォトリソグラフィ工
程を用いて、凸部形成用レジストマスク２００を形成す
る。

【００１２】次に、図１４（ｂ）に表したように、磁性
体膜１０４をエッチングして下磁極凸部１０４Ｐを形成
する。エッチングの方法としては、イオンミリングやＲ
ＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）などの方法
を用いることができる。

【００１３】次に、図１４（ｃ）に表したように、下磁
極１０４の上にストッパー層１０６Ａおよび絶縁膜１０
６Ｂを成膜する。ここで、これらの絶縁膜は、凸形状に
加工された下磁極１０４の先端部１０４Ｐの上にその形
状が転写されるように形成しなければならない。つま
り、絶縁膜１０６Ｂの表面には、下磁極の凸部１０４Ｐ
を反映した凸部１０６Ｐが形成されるようにする。な
お、絶縁膜１０６Ｂの材料としては、ＳｉＯｘやＡｌＯ
ｘなどの酸化物やＡｌＮｘやＳｉＮｘなどの窒化物また
はこれらを合わせたＡｌ―Ｏ―Ｎ、Ｓｉ−Ｏ−Ｎなどの
酸窒化物を用いることができる。また、ストッパー層１
０６Ａも絶縁物からなり、後の工程におけるトレンチ形
成の際にエッチングの終点を規定する役割を有する。同
時にストッパー層１０６Ａは、磁気ギャップとしても兼
用される。

【００１４】次に、図１４（ｄ）に表したように、平坦
化処理を行う。すなわち、粘度の低いフォトレジスト、
あるいは液化ガラスなどの平坦化剤を絶縁膜上に形成す
る。この処理によって表面はほぼ平坦化層２０２で覆わ
れ、ある程度平坦となる。

【００１５】次に、図 １５（ａ）に表したように、表
面をエッチングして、さらに平坦化を進める。この時
に、絶縁膜の凸部１０６Ｐと平坦化層２０２のエッチン
グ速度が等しくなるようにエッチングのガス種、流量、
圧力などを調節して、エッチングを行う。そして、絶縁
膜の凸部１０６Ｐを所定の位置までエッチングしたとこ
ろでエッチングを終了する。

【００１６】次に、図１５（ｂ）に表したように、平坦
化層２０２をマスクとして利用して、絶縁膜１０６Ｂを
エッチングし、所望のトレンチＴを形成する。このエッ
チング工程において、ストッパー層１０６Ａは、エッチ
ングの終点を規定する役割を有する。

【００１７】次に、図１５（ｃ）に表したように、平坦
化層２０２を除去し、トレンチＴ内に磁性体を埋め込ん
で上磁極１０８を形成する。磁性体の堆積は、メッキ法
やスパッタ法などにより行うことができる。このように
して、上磁極の凸部１０８Ｐを下磁極の凸部１０４Ｐと
をセルフアライメント的に整合させて形成することがで
きる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上説明した
一連のプロセスから分かるように、絶縁膜に形成される
凸部１０６Ｐが下磁極の凸部１０４Ｐの位置からずれた
り、絶縁膜の凸部１０６Ｐの側面の傾斜角度が左右対称
でない場合には、セルフアライメントしないことにな
る。

【００１９】図１６は、絶縁膜の凸部１０６Ｐと下磁極
の凸部１０４Ｐとの関係を表す概念図である。すなわ
ち、同図（ａ）は、両者が適正に形成された場合の断面
構造を表し、同図（ｂ）は、絶縁膜の凸部１０６Ｐの位
置が下磁極の凸部１０４Ｐに対して、ΔＷだけずれた場
合を例示した断面図である。磁気ヘッドの下磁極と上磁
極とを所定の幅で対向させるためには、絶縁膜の凸部１
０６Ｐの上下の幅Ｗｔ、Ｗｂや、側面の角度α、βをそ
れぞれ適正な範囲にする必要がある。同時に、絶縁膜の
凸部１０６Ｐが下磁極の凸部１０４Ｐの直上に正確に形
成される必要がある。

【００２０】これに対して、同図（ｂ）に例示したよう
に両者がずれると、絶縁膜の凸部１０６Ｐの形状が仕様
を満たしていたとしても、その後のトレンチ形成の段階
で、下磁極凸部１０４Ａと自己整合（セルフアライメン
ト）できなくなる。このように、上述したセルフアライ
メント的な製造方法においては、トレンチポールを形成
するための絶縁膜１０６の成膜がキーポイントとなる。

【００２１】凸部の上に形成されるＳｉＯｘなどの絶縁
膜の凸部の形状の堆積に伴う変化は、半導体などの分野
において詳しく研究されている。その詳細はすでにJ.Va
c.Sci.Technol.,15(3),1105(1978)などにおいて報告さ
れている。一般的には、凸部を有する下地の上に堆積す
る薄膜の表面形状は、その堆積速度とエッチング速度の
イオン入射角度依存性の相関関係により決定される。従
って、凸部上のＳｉＯｘ等の絶縁膜形成には堆積とエッ
チングが同時に生ずる方法が必要となる。半導体分野で
は、制御性および製造効率などの理由からＲＦバイアス
を印加可能なスパッタリング装置が推奨されている。し
かし、従来の技術の殆どは、凸部を有する下地の上にい
かに平坦な薄膜層を形成するかという点に注目したもの
であり、薄膜層の表面に形成される凸部の形状対称性、
さらには形状対称性の基板内均一性については、全く議
論されていない。

【００２２】現在、装置産業もめざましく発展してお
り、世の中には様々な成膜装置が現存する。スパッタリ
ング装置についていえば、現存の成膜装置は、大きく分
けて２種類に分けられる。基板とターゲットとの相対的
位置が変化しない静止対向型成膜装置と、基板とターゲ
ットの相対的位置が変化する動的成膜装置である。

【００２３】静止対向型成膜装置としては、カソードと
してＤＣマグネトロンスパッタ装置、ＲＦ／ＤＣマグネ
トロンスパッタ装置、ＲＦマグネトロンスパッタリング
装置と、ダイオード（２極）スパッタリング装置があ
る。いずれの装置も基板バイアスの印加ができ、カソー
ド制御とは独立に制御可能である。

【００２４】一方、動的成膜装置の代表例である基板回
転型成膜装置としては、基板自転型、公転型、自公転型
の３種類がある。一般的に、カソードにはＤＣ／ＲＦマ
グネトロンが用いられる。また、いずれの装置も基板バ
イアス印加が可能である。

【００２５】しかし、本発明者らが提案するセルアライ
メント的な製法に上述したような従来の成膜装置により
実施した結果、いずれの形式の装置を用いても、下磁極
の凸部１０４Ｐと上磁極の凸部１０８Ｐとを十分に正確
に整合させることは困難であった。そして、本発明者
は、独自の検討を進めた結果、この理由は、下磁極の凸
部１０４Ｐの上に、その位置と形状とを正確に再現した
絶縁層の凸部１０６Ｐを形成することが困難だからであ
ることを知得するに至った。

【００２６】つまり、本発明者らが提案するセルフアラ
イメント的な製法を用いたトレンチポール構造の磁気ヘ
ッドの製造工程において、従来の成膜装置では粒子の飛
来方向の制御ができないために、凸形状に加工された下
磁極の直上に凸部の形状を左右対称な形状で転写し、か
つ、転写される絶縁膜の凸部形状が磁気ヘッド製造工程
から決定される両側面の傾斜角度および凸上部の幅など
の仕様を御された状態で満足し、かつ、それらが基板の
所望の範囲内で均一に形成されることは非常に困難であ
った。

【００２７】本発明は、かかる課題の認識に基づいてな
されたものである。すなわち、その目的は、前記絶縁膜
の形成装置の飛来粒子数の入射角度分布を基板面全面に
おいて等しくすることにより、優れた凸部形状基板面内
均一性・再現性・制御性と、下磁極凸部とトレンチによ
り形成される上磁極先端部の優れたアライメント性・基
板面内均一性と、および優れたスループットとを同時に
満足する、前記セルフアライメント的な製造方法で形成
されるトレンチポール構造の磁気ヘッドの形成方法及び
この方法に用いて好適な薄膜堆積装置を提供することに
ある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の磁気ヘッドの形成方法は、第１の磁
極の凸部と第２の磁極の凸部とが絶縁層を介して近接対
向してなる磁気ヘッドの形成方法であって、基板上に前
記第１の磁極を形成する工程と、前記第１の磁極の上に
前記第１の磁極の凸部の形状を反映した凸部を有する絶
縁層を堆積する絶縁層堆積工程と、前記絶縁層の表面に
おいて前記凸部の周囲にマスクを形成する工程と、前記
マスクに覆われていない前記絶縁層の凸部をエッチング
してトレンチを形成する工程と、前記トレンチを磁性材
料で充填することにより前記第２の磁極の凸部を形成す
る工程と、を備え、前記絶縁層堆積工程において、前記
第１の磁極が形成された基体を薄膜堆積装置内に導入し
前記凸部のいずれかの側面が公転の半径方向に対して平
行になるように前記基体を支持して前記基体を公転させ
つつ前記絶縁層を堆積し、且つ前記堆積の途中におい
て、前記基体をその主面の垂線を中心として少なくとも
一回間欠的に１８０度反転させることにより、前記第１
の磁極の凸部の形態を反映させた凸部が表面に形成され
た前記絶縁層を前記第１の磁極の上に堆積することを特
徴とする。

【００２９】ここで、凸部のいずれかの側面とは、記録
媒体に対向するＡＢＳ（Air Bearing Surface）面に対
して垂直な方向の側面であることが望ましい。

【００３０】また、本発明の第２の磁気ヘッドの形成方
法は、第１の磁極の凸部と第２の磁極の凸部とが絶縁層
を介して近接対向してなる磁気ヘッドの形成方法であっ
て、基板上に前記第１の磁極を形成する工程と、前記第
１の磁極の上に前記第１の磁極の凸部の形状を反映した
凸部を有する絶縁層を堆積する絶縁層堆積工程と、前記
絶縁層の表面において前記凸部の周囲にマスクを形成す
る工程と、前記マスクに覆われていない前記絶縁層の凸
部をエッチングしてトレンチを形成する工程と、前記ト
レンチを磁性材料で充填することにより前記第２の磁極
の凸部を形成する工程と、を備え、前記絶縁層堆積工程
において、前記第１の磁極が形成された基体を薄膜堆積
装置内に導入し堆積粒子生成源の中心の法線上にはない
点を中心として間欠的に９０度刻みで回転させ、再配置
しつつ前記絶縁層を堆積することにより、前記第１の磁
極の凸部の形態を反映させた凸部が表面に形成された前
記絶縁層を前記第１の磁極の上に堆積することを特徴と
する。

【００３１】また、本発明の第３の磁気ヘッドの形成方
法は、第１の磁極の凸部と第２の磁極の凸部とが絶縁層
を介して近接対向してなる磁気ヘッドの形成方法であっ
て、基板上に前記第１の磁極を形成する工程と、前記第
１の磁極の上に前記第１の磁極の凸部の形状を反映した
凸部を有する絶縁層を堆積する絶縁層堆積工程と、前記
絶縁層の表面において前記凸部の周囲にマスクを形成す
る工程と、前記マスクに覆われていない前記絶縁層の凸
部をエッチングしてトレンチを形成する工程と、前記ト
レンチを磁性材料で充填することにより前記第２の磁極
の凸部を形成する工程と、を備え、前記絶縁層堆積工程
において、前記第１の磁極が形成された基体を薄膜堆積
装置内に導入しターゲットと前記基体との間にバイアス
電圧を印加してスパッタリングを生じさせることにより
前記ターゲットからの堆積粒子を前記基体の主面上に堆
積させ、且つ前記堆積の途中において、前記基体を前記
ターゲットと対向させつつ回転させることなく平行移動
させ、再配置することにとより、前記第１の磁極の凸部
の形態を反映させた凸部が表面に形成された前記絶縁層
を前記第１の磁極の上に堆積することを特徴とする。

【００３２】前記第３の形成方法においては、ターゲッ
トのサイズが基体よりも大きいことが必要とされ、ター
ゲット端部からそれに最も近い基体の端部のでの水平距
離が、成膜時のスパッタリングガス圧におけるスパッタ
リングガスの平均自由行程よりも大きいとが望ましい。
さらには、前記水平距離は、前記平均自由行程の１．５
倍以上であることが望ましい。このようにすれば、ター
ゲット端部付近で発生する極端に乱れてる飛来粒子数の
分布を最小限にとどめることができる。

【００３３】また、上記第１乃至第３の形成方法は、
前記絶縁層堆積工程において、前記基体に独立したバイ
アス電圧を印加しつつ前記堆積を行うことが望ましい。

【００３４】一方、本発明の第１の薄膜堆積装置は、凸
部を主面上に有する基体上に薄膜を堆積する薄膜堆積装
置であって、前記基体を公転させる公転機構と、前記凸
部のいずれかの側面が前記公転の半径方向に対して平行
になるように前記基体をアライメントするアライメント
機構と、前記基体の前記主面の垂線を中心として前記基
体を間欠的に１８０度反転させる回転機構と、を備え、
前記アライメント機構により前記基体をアライメントし
前記公転機構により前記基体を公転させつつ前記基体上
に薄膜を堆積する工程の途中において、前記回転機構に
より前記基体を少なくとも一回反転させることにより、
前記凸部の形態を反映させた凸部が表面に形成された薄
膜を前記基体の上に堆積可能としたことを特徴とする。

【００３５】ここで、「アライメント機構」とは、後に
詳述するように、成膜室とは別途設けられたアライメン
ト室において、基体Ｓのオリフラを利用して機械的に凸
部の方向を所定の向きに揃えるものや、光学的手段によ
り凸部の方向を所定の向きに揃えるものであっても良
い。また、これらの機構は、もちろん成膜室に設けられ
ていても良い。また、成膜室の基板テーブルの上に、所
定の「切り欠き」などを設け、この「切り欠き」に基板
ホルダをはめ込むことにより、基体の凸部が所定の方向
に向くようにしても良い。

【００３６】また、本発明の第２の薄膜堆積装置は、凸
部を主面上に有する基体上に薄膜を堆積する薄膜堆積装
置であって、前記薄膜を堆積するための堆積粒子生成源
と、前記基体を前記堆積粒子生成源の中心の法線上には
ない点を中心として間欠的に９０度刻みで回転させ、再
配置する再配置機構と、を備え、前記堆積粒子生成源か
ら堆積粒子を放出させて前記基体上に薄膜を堆積する工
程の途中において、前記再配置機構により前記基体を間
欠的に回転、再配置することにより、前記凸部の形態を
反映させた凸部が表面に形成された薄膜を前記基体の上
に堆積可能としたことを特徴とする。

【００３７】また、本発明の第３の薄膜堆積装置は、凸
部を主面上に有する基体上に薄膜を堆積する薄膜堆積装
置であって、スパッタリングにより前記基体に薄膜を堆
積するための堆積粒子を供給するためのターゲットと、
前記ターゲットと対向した前記基体を前記基板を回転さ
せることなく平行移動させ、前記ターゲットと対向させ
つつ再配置する再配置機構と、前記ターゲットと前記基
体との間にバイアス電圧を印加するバイアス源と、を備
え、前記ターゲットと前記基体との間に前記バイアス電
圧を印加しつつスパッタリングを生じさせることにより
前記ターゲットから前記堆積粒子を前記基体の前記主面
上に堆積する工程の途中において、前記再配置機構によ
り前記基体を平行移動させることにとより、前記凸部の
形態を反映させた凸部が表面に形成された薄膜を前記基
体の上に堆積可能としたことを特徴とする。

【００３８】前記第３の薄膜堆積装置においては、ター
ゲットのサイズが基体よりも大きいことが必要とされ、
ターゲット端部からそれに最も近い基体の端部のでの水
平距離が、成膜時のスパッタリングガス圧におけるスパ
ッタリングガスの平均自由行程よりも大きいとが望まし
い。さらには、前記水平距離は、前記平均自由行程の
１．５倍以上であることが望ましい。このようにすれ
ば、ターゲット端部付近で発生する極端に乱れてる飛来
粒子数の分布を最小限にとどめることができる。

【００３９】前記第１乃至第３の薄膜堆積装置は、前記
基体に独立したバイアス電圧を印加する基体バイアス源
をさらに備えたものであることが望ましい。

【００４０】以下、上記した本発明の構成に至る過程で
本発明者が実施した実験結果についてまず説明する。

【００４１】本発明者は、まず、本発明者らが提案する
セルアライメント的な製法を従来の成膜装置の代表的な
ものを用いて実施した。

【００４２】図１７は、静止対向型のＲＦマグネトロン
スパッタ装置の概略構成を表す概念図である。すなわ
ち、同図（ａ）は、その要部構成を表し、同図（ｂ）
は、基体Ｓの平面構成を例示する。同図のスパッタ装置
においては、ターゲット５０２と基板ホルダ５０４とが
それぞれの中心を対向して配置され、バイアス電源５０
６、５０８によりそれぞれにバイアス電圧が印加され
る。薄膜を堆積する基体Ｓは、基板ホルダ５０４の上に
載置される。ここで、カソードがＤＣ、ＲＦ、ＤＣ／Ｒ
Ｆマグネトロンスパッタでも同じ構成が用いられる。ま
た、基体Ｓは、図１４（ｂ）に表した状態のものに対応
し、表面に下磁極の凸部１０４Ｐが形成されている。

【００４３】このようなスパッタ装置では、基板ホルダ
５０４の上方空間に形成されるプラズマの広がり分布に
応じた飛来粒子数の角度分布が発生する。さらに、ター
ゲット表面に形成されるエロージョン、すなわちターゲ
ットの浸食により飛来粒子数の角度分布が経時的に変化
する。このように上述のマグネトロン型の静止対向型で
は飛来するスパッタ粒子数の飛来角度分布が基板位置に
より異なる。

【００４４】図１８は、図１７に表したスパッタ装置に
より絶縁膜１０６Ｂを堆積した後のＡ−Ａ線方向の断面
構造を表す概念図である。ここで、同図（ａ）〜（ｄ）
は、それぞれ図１７の〜に対応する。

【００４５】図１８（ａ）から、の位置においては、
凸部１０４Ｐの上に左右対称な絶縁膜凸部１０６Ｐが形
成されていることが分かる。

【００４６】一方、図１８（ｂ）及び（ｃ）から、と
の位置においては、絶縁膜の凸部１０６Ｐの両側、す
なわち、基体Ｓの半径方向に飛来角度が明らかに幾何学
的にも異なるために、凸部１０６Ｐの左右の対称性が維
持できず、かつ、下磁極の凸部１０４Ｐと絶縁膜の凸部
１０６Ｐとの位置がΔＷだけずれてしまう。

【００４７】さらに、図１８（ｄ）から、の位置にお
いては、飛来粒子数の角度分布は凸部１０６Ｐの両側で
等しくなるが、やはり、全方位については等しくないた
めに凸部側壁の傾斜角度がと異なってしまう。

【００４８】図１９は、飛来粒子数の角度分布を模式的
に表すグラフ図である。すなわち、同図（ａ）は、図１
７のの位置における分布を表し、同図（ｂ）は、図１
７の、及びの位置における分布を表す。

【００４９】図１９（ａ）に表したように、の位置に
おいては凸部の左右の分布は対象であり、凸部の両側に
均等に堆積が生ずることが分かる。

【００５０】これに対して、図１９（ｂ）に表したよう
に、、及びの位置においては凸部の左右の分布が
異なり、非対称な形状が形成されることが分かる。斜線
で表した全飛来粒子数をすべての位置で同じにすれば、
膜厚は均一になるが、飛来粒子数の分布が異なると、基
板上の凸部への成膜のされ方が異なり、形状や位置のず
れが生じてしまう。

【００５１】このように従来の静止対向型スパッタ装置
を使用すると飛来粒子数の角度分布を回避できないとい
う大きな問題が生ずることが判明した。

【００５２】一方、ダイオード（２極）型スパッタリン
グ装置では、原理的に言ってターゲット中心部ではほと
んど飛来粒子数の角度分布はないものの、ターゲット端
部では電界が減衰するので飛来粒子数の角度分布を生じ
る。今後の基板サイズの大口径化を考慮した場合、ター
ゲットサイズをかなり大きくする必要があり、ターゲッ
ト使用効率の面からも量産が困難となると考えられる。
従って、現状のままのターゲットサイズを維持したまま
では、前述のＤＣ／ＲＦマグネトロンスパッタ装置と同
様に飛来粒子数の飛来方向分布を回避できないので、大
きな問題となる。

【００５３】一方、動的成膜装置の代表例である基板回
転型成膜装置としては、基板自転型、公転型、自公転型
の３種類がある。一般的に、カソードにはＤＣ／ＲＦマ
グネトロンが用いられる。また、いずれの装置も基板バ
イアス印加が可能である。

【００５４】基板自転型は、ターゲット中心と基板回転
中心とが同じ法線上にある。従って、前述の静止対向型
と同様にスパッタ粒子数の飛来角度分布の影響を受ける
という課題を有している。さらに、成膜中連続的に基板
が回転するためにダストの問題が顕著になる。

【００５５】公転型の場合は、基板内の公転半径方向に
おけるに位置の違いにより、飛来粒子数の飛来角度分布
の影響を受けるという問題がある。

【００５６】自公転型の場合は、基本的には公転型の問
題は回避される。しかしながら、従来の自公転型の成膜
装置は、成膜室内に駆動機構が多く、自転運動と公転運
動が連動して成膜中に連続的に動作するのでダストの問
題が顕著になるという問題を有する。この点に関して、
本発明者は、従来の自公転型のスパッタ装置を用いて絶
縁膜の堆積を試みたが、いずれの場合においても、ダス
トの発生が顕著であった。

【００５７】ダストの発生は、磁気ヘッドの製造歩留ま
りに対して直接的な影響を与える。そして、磁気ヘッド
の製造工程中で、特に成膜工程において最もダストが発
生しやすい。ダストの発生に起因する問題としては、例
えば、絶縁膜にダストによる欠陥やピンホールが形成さ
れると記録電流あるいは再生電流が素子中にリークして
しまい、結果的には素子破壊も生ずることがある。さら
に、サイズの大きいダストが磁気ヘッド素子のどこかに
付着した場合には、凹凸の影響によりその素子を使うこ
とができなくなる。

【００５８】このように、成膜装置を多用する磁気ヘッ
ドの製造工程においては、ダストの問題は深刻であり、
特に磁気ヘッド構造の微細化が進む近年において、ダス
トの発生は致命的な問題を生ずるものとなりつつある。

【００５９】以下に詳述する本発明は、上記した背景の
もとになされたものである。

【００６０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
発明の第１の実施の形態にかかる磁気ヘッド形成方法に
用いて好適な薄膜堆積装置を表す概念図である。すなわ
ち、同図（ａ）は、薄膜堆積装置の内部構成を表し、同
図（ｂ）は、基板テーブルの平面図である。同図に表し
た薄膜堆積装置は、ＲＦマグネトロン・ＲＦバイアスス
パッタ装置であり、ターゲット６０２と基体Ｓと基板テ
ーブル６０４とが図示したような位置関係で配置されて
いる。それぞれには、バイアス源６０２、６０６が接続
され、バイアス電圧を印加可能とされている。基板テー
ブル６０４は、その中心軸を中心として回転可能とされ
ている。つまり、基体Ｓは公転する。ターゲット６０２
の位置は、基板テーブル６０４に対して前述した飛来粒
子角度分布範囲を満たせばどこでもよい。たとえば、基
板テーブル６０４の中心、すなわち公転中心の法線上に
あってもよい。

【００６１】この装置を用いて膜厚約１．５μｍのＳｉ
Ｏｘ膜をリアクティブスパッタ法により成膜した。成膜
条件は以下のように決定した。

【００６２】 基板・ターゲット間距離：２００ｍｍ Ａｒガス圧 ：２ｍＴｏｒｒ Ａｒガス供給量 ：４０ｓｃｃｍ 酸素供給量 ：１０ｓｃｃｍ 基板公転速度 ：２０ｒｐｍ、 使用ターゲット ：純Ｓｉ（５インチ） 使用基板サイズ ：直径４インチ ＲＦ投入電力 ：８００Ｗ ＲＦバイアス投入電力 ：１５０Ｗ 成膜中は、基板テーブルは水冷した。基体Ｓは、図１４
（ｂ）に表した状態のものであり、その主面には、下磁
極１０４として、Ｎｉ_８０Ｆｅ_２０（at％）膜を約１．
０μｍ成膜され、上部幅（Ｗｔ）が約１．０μｍ、長さ
が約１０．０μｍ、側面の傾斜角度（β）が約４５度、
凸部高さが約１．０μｍの凸部１０４Ｐがフォトリソグ
ラフィ工程およびイオンミリングによるエッチング工程
によって基体Ｓの表面一面に形成されている。また、図
１において、符号、、は、それぞれ、公転中心に
対して外側部、中心部、内側部の凸部１０４Ｐの位置を
示している。

【００６３】図２は、図１の構成において基体Ｓの上で
の凸部１０４Ｐの形成方向を表す平面図である。すなわ
ち、図２（ａ）においては、公転半径方向に対して平行
に凸部１０４Ｐの長手方向を形成し、図２（ｂ）におい
ては、公転半径方向に対して垂直に形成している。それ
ぞれの、、の符号は図１の符号に対応する。

【００６４】図２に示したように基体Ｓの方向を決め、
基板テーブル６０４の上にそれぞれの配置の基体を２枚
ずつセットして、成膜をした。

【００６５】まず、ＳｉＯｘ膜を０．７５μｍの膜厚だ
け成膜した後の絶縁膜凸部１０６Ｐの上幅（Ｗｔ）につ
いて、測長ＳＥＭ（scanning electron microscope）を
用いて、基体Ｓの全面について測定した。この時のＳＥ
Ｍ観察による凸幅（Ｗｔ）の分布幅は、０．４５−０．
７５μｍであった。

【００６６】さらに、各サンプルについてＦＩＢ（focu
sed ion beam）による加工を施し、その断面をＦＥ−Ｓ
ＥＭ（field emission-scanning electron microscop
e）により観察した。

【００６７】図３は、図２（ａ）に表した配列により得
られた各サンプルの断面構造を表す模式図である。すな
わち、図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図２（ａ）の
〜の位置における断面構造を表す。図３から分かるよ
うに、図２（ａ）の凸部配列の場合は、アライメント誤
差（ΔＷ）は基体Ｓの全面でほぼ仕様内に収まってい
る。さらに絶縁膜凸部１０６Ｐの左右の側面傾斜角度
α、βは、ほぼ等しく、凸部は対称形状であった。

【００６８】一方、図４は、図２（ｂ）に表した配列に
より得られた各サンプルの断面構造を表す模式図であ
る。図４に表したように、図２（ｂ）の配列のサンプル
においては、すべて公転中心側にΔＷだけシフトし、ア
ライメント誤差を生ずることが判明した。

【００６９】そこで、次に、図２（ａ）及び（ｂ）に表
した２種類の基体Ｓをそれぞれ１８０度回転して、再度
基板テーブル６０４の上に載置し直し、絶縁膜１０６の
合計膜厚が１．５μｍになるまで成膜した。

【００７０】その後、再度ＦＩＢにて断面を形成し、断
面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した。その結果、図２（ａ）
の配列のものは、基体Ｓの主面全体に亘って図３（ｂ）
のような絶縁膜凸部１０６Ｐ形状が形成されていた。ま
た、その側面の傾斜角度α、βは、約４５°±１°の範
囲に収まっていた。さらに、凸部１０６Ｐの上端の幅
（Ｗｔ）は、基体Ｓの全体に亘って０．６〜０．７μｍ
の範囲に収まり、非常に均一性に優れることが明らかと
なった。また、再現性を調べるための成膜実験を行った
結果、優れた再現性を示し、再現性は凸部幅（Ｗｔ）に
おいて、３σで３％以内を維持した。

【００７１】一方、図２（ｂ）の配列をしたものは、凸
部１０６Ｐのアライメントずれが修正されず、図４に表
した模式的な形状を残していることが分かった。

【００７２】本発明者は、この原因を考えるために、基
体Ｓに対する飛来粒子の入射角度とその飛来粒子の全体
に占める割合の相関について検討した。

【００７３】図５は、基体Ｓに対する飛来粒子の入射角
度とその飛来粒子の全体に占める割合との相関を表す模
式図である。図５から、図２（ａ）の配列の場合は、飛
来粒子数の角度分布がとで打ち消し合い、の飛来
粒子数の角度分布とほぼ等しくなったものと考えられ
る。従って、この装置の場合、半径方向の飛来粒子数の
角度分布は、基板回転により回避できるが、半径方向と
は垂直な方向、すなわち、凸部の長手方向と垂直な方向
の飛来粒子数の角度分布が存在した時には、図１７及び
図１９に関して前述したように、凸部での飛来粒子数の
非対称な角度分布を回避できない。

【００７４】このことから基板公転型の成膜装置におい
ては、公転半径方向とは垂直の方向の粒子飛来方向分布
を低減することが重要となる。すなわち、公転半径が基
板半径に対して十分大きくとることが必要である。公転
半径が基板半径の１．５倍以上あることが望ましく、さ
らには、２倍以上であることが好ましい。

【００７５】次に、本発明の第１実施形態の変型例につ
いて説明する。

【００７６】図６は、本発明の第１の実施の形態に係る
磁気ヘッドの形成方法に用いて好適な薄膜堆積装置の構
成を表す概略図である。この装置は、カセット室７０
２、基体搬送室７０４、基板アライメント室７０６及び
成膜室７０８を有する。成膜室７０８の内部は、図１に
例示したものと同様の構成とされている。カセット室７
０２には基体Ｓが複数枚収納できるカセット（図示せ
ず）が配置できるようにされている。

【００７７】本装置を用いてＳｉＯｘ等の絶縁膜を成膜
する際の装置の動き、すなわち、絶縁層堆積工程を図６
を用いて説明する。

【００７８】まず、複数枚の基体Ｓを図示しないカセッ
トに装填してカセット室７０２にセットし、所定の真空
度まで真空引きした後、図６（ａ）に表したように、基
体Ｓをカセット室７０２から基板アライメント室７０４
に搬送する。基板アライメント室７０４において基体Ｓ
の方向を所定の向きにそろえる。

【００７９】ここで、基体Ｓが丸基板の場合は、例えば
オリフラ基板のオリフラ部分を利用することより、基体
Ｓの上に形成された凸部１０４Ｐの方向を所定の向きに
揃えることができる。一方、基体Ｓが角基板の場合は、
例えば所定の一辺を基準にしてアライメントすることが
できる。

【００８０】ここで、基体Ｓ上の凸部１０４Ｐを所定の
向きに揃えるアライメント精度は±１０°以下であるこ
とが望ましい。この条件を満たすために、光やレーザの
反射あるいは遮蔽を利用したアライメント機構を設ける
こともできる。この場合にアライメントの基準となる対
象物（マーカ）としては、オリフラだけでなく、基体Ｓ
の上にアライメントマーカを形成しそれを検出するよう
にしてもよい。あるいは、基体Ｓの上のいずれかの凸部
１０４Ｐをアライメントマーカとして利用してもよい。
そのほかにも、基板アライメント室に高精度・高解像度
のＣＣＤカメラなどを設置し、基体Ｓの上の凸部１０４
Ｐの配列を画像を取り込み処理する画像処理によりアラ
イメントしてもよい。また、ガイドを取り付け、機械的
に押しつけることによりオリフラにアライメントする方
法もある。

【００８１】次に、図６（ａ）に表したように、基体搬
送室７０６を経由して成膜室７０８の基板テーブル上に
基体Ｓを搬送・設置する。この時、基板テーブル上に
は、複数枚の基体Ｓを搬送・設置することもできる。そ
して、次に、図６（ｂ）に表したように基体Ｓを公転さ
せつつ絶縁膜１０６の成膜を行う。成膜する膜厚は、時
間により制御してもよいが、さらに精度を上げるために
は、光の干渉効果または反射率や屈折率を利用した膜厚
モニタ、あるいは水晶振動子などによる膜厚モニタなど
のモニタ機構を成膜室７０８内に取り付け、成膜しなが
ら測定し、成膜工程にリアルタイムでフィードバックを
かけることもできる。

【００８２】次に、所定の膜厚まで成膜した後、図６
（ｃ）に表したように搬送室７０６を経由してアライメ
ント室７０４に基体Ｓを戻し、ここで１８０度だけ機械
的に回転させる。この時の回転角の精度は１８０°±１
０°以内であることが望ましい。基板アライメント機構
は上述したアライメント機構をそのまま利用できる。

【００８３】そして、図６（ｄ）に表したように、基体
Ｓを成膜室７０８に再び導入し、１８０度反転した状態
で絶縁膜１０６の成膜を再開する。

【００８４】この後、上記の基板アライメント・回転工
程および成膜工程を所定の回数繰り返した後、搬送室７
０６、基板アライメント室７０４を経由してカセット室
７０２に戻ることにより、絶縁膜堆積工程が終了する。

【００８５】以上説明したように、図６の構成によれ
ば、成膜の途中で基体Ｓを基板アライメント室７０４に
戻して１８０度反転させた後に再び成膜室に導入して成
膜を再開することができる。その結果として、図３
（ｂ）に例示したように、下磁極の凸部１０４Ｐの直上
に形状対称性が良好な絶縁膜の凸部１０６Ｐを形成し、
セルフアライメント的なプロセスにより狭トラックに対
応する磁気ヘッドを確実に形成することができるように
なる。

【００８６】なお、図６（ｃ）に表したような基体Ｓの
回転操作は、図７に例示したように、成膜室７０８の基
板テーブル上で行ってもよい。つまり、基板テーブル７
０４に、基体Ｓを回転させるための機械的機構を設ける
ことにより可能となる。

【００８７】但し、図７の構成は、従来の自公転型（プ
ラネタリー型）の機構とは異なる。つまり、従来の自公
転型の機構は、基体の自転と公転とが連動するものであ
り、公転運動と自転運動とを独立して制御することは困
難であった。これに対して、本発明の構成においては、
公転と自転とは独立して行われ、しかも、基体Ｓの自転
運動は、連続的な回転ではなく、間欠的な１８０度の反
転運動のみである。

【００８８】また、図７の構成において、基体Ｓを１８
０度回転させる間は、アライメント精度をあげるため
に、成膜を中断することが望ましい。

【００８９】（第２の実施の形態）図８は、本発明の第
２の実施の形態に係る磁気ヘッドの形成方法に用いて好
適な薄膜堆積装置の要部構成を表す概略図である。すな
わち、同図（ａ）は薄膜堆積装置の内部構成を表し、同
図（ｂ）は基体Ｓの平面図である。この薄膜堆積装置
は、ターゲット８０２と基板テーブル８０４とが対向
し、基体Ｓは自転する静止対向型スパッタリング装置で
あり、基体Ｓが間欠的に９０度刻みに自転できる機構を
備えている。また、バイアス源８０６と８０８とにより
それぞれバイアスが印加される。

【００９０】基体Ｓの間欠的な回転運動の中心は、ター
ゲット８０２の中心からのびる法線上にはない。つま
り、ターゲット８０２と基体Ｓとは、オフセットされた
位置関係にある。この位置関係において、基体Ｓを９０
度刻みに間欠的に自転させることにより、図示した位置
、、における飛来粒子方向の分布を基体Ｓの全面
において均一とすることができる。

【００９１】この装置を用いて第１実施形態に関して前
述したものと同様の凸部１０４Ｐを形成した基体Ｓの上
に膜厚１．５μｍのＡｌＯｘ膜を成膜した。成膜後、Ｆ
ＩＢ加工し、凸部の断面をＳＥＭ観察した結果、絶縁膜
のの凸部１０６Ｐの上端の幅は、基体Ｓの全面に亘っ
て、０．５〜０．６μｍの範囲内にあり、極めて優れた
均一性を示した。また、凸部１０６Ｐの側面の傾斜角度
α、βも、基体Ｓの全面において４５°±３°以下に収
まっていた。

【００９２】図８に表した装置においては、ターゲット
８０２の中心軸を基準にして基体Ｓを対称な複数の位置
に配置することにより、複数枚の基体Ｓを一度に成膜す
ることが可能となり、絶縁膜堆積工程のスループットを
向上させることができる。

【００９３】（第３の実施の形態）図９は、本発明の第
３の実施の形態にかかる磁気ヘッドの形成方法に用いて
好適な薄膜堆積装置の要部構成を例示する概略図であ
る。すなわち、この装置は、ダイオード型スパッタリン
グ装置であり、ターゲット９０２と基板テーブル９０４
とが対向し、バイアス源９０６により両者の間にバイア
スが印加されるとともに、バイアス源９０８により基体
Ｓに独立にバイアスを印加することができる。る。そし
て、基体Ｓは、基板テーブル９０４の上において、初期
の位置から回転せずに所定の位置まで平行移動可能とさ
れている。

【００９４】この装置を用いて、第１実施形態に関して
前述したものと同様の凸部１０４Ｐを形成した基体Ｓの
上に膜厚１．５μｍのＳｉＮ膜を成膜した。成膜後、Ｆ
ＩＢ加工し、凸部断面をＳＥＭ観察した結果、絶縁膜の
凸部１０６Ｐの上端の幅は、基体Ｓの前面に亘って０．
５５〜０．６５ｕｍの範囲にあり、極めて優れた均一性
を示した。また、凸部１０６Ｐの側面の傾斜角度α、β
も、基体Ｓの全面に亘って４５°±２°の範囲内に収ま
っていた。さらに、再現性を調べた結果、第１実施形態
の場合と同様にきわめて良好であった。

【００９５】以上、本発明の第１乃至第３の実施の形態
について説明した。

【００９６】次に、これらの実施形態に関して、さらに
具体的な形態について補足する。

【００９７】（基板バイアスについて）本発明において
は、絶縁膜の堆積に際して、基板すなわち基体Ｓにバイ
アスを印加することが望ましい。この基板バイアスは、
基体Ｓ内における分布が３σで５％以内であることが望
ましく、３％以下であることがより望ましい。但し、前
述した本発明の第１と第３の形態においては、バイアス
分布を基板の再設置前の値で定義する。従って、基板の
再配置後の段階では、基板のバイアス分布は、基板全面
において３σで３％以下が望ましく、さらには、１％以
下であることがより望ましい。この場合、基板バイアス
の分布は、絶縁膜形成後の凸形状の分布に反映されるの
で、基板再配置前後で基板バイアス分布が基板全面にお
いて平均化されることが望ましい。従って、基板面内に
おいて基板バイアスによるエッチング速度がピークを有
するような基板テーブル上の位置に、基板を設置するこ
とは望ましくない。

【００９８】図１０は、基体Ｓ内のバイアス分布を小さ
くするための基板ホルダ（あるいは基板テーブル）を例
示した概念図である。理想的には、図１０（ａ）に例示
したように基板テーブル１００２の上面と基体Ｓの表面
と基板ホルダ１００４の表面が一致していることが望ま
しい。突出部は、電界の集中を招くからである。但し、
現実的には、図１０（ｂ）〜（ｄ）に例示した構成を用
いることができる。

【００９９】図１０（ｂ）に例示した構成においては、
基板ホルダ１００４を用いて基体Ｓを基板テーブル１０
０２に固定したときに、ホルダ１００４の突出部ｄが基
体Ｓの表面から、所定の高さ以下であり、且つ基体Ｓに
接するホルダ１００４の傾斜角度θが所定の値よりも小
さいように構成されている。これらの条件は、いずれも
基体Ｓに近接した場所においてバイアス電界を乱すよう
な突出部の形成を避けるためである。

【０１００】本発明者の経験上、磁気ヘッドの絶縁層を
堆積する際には、突出部ｄは、０＜ｄ＜５ｍｍの範囲に
ある、かつ、傾斜角度θは０°以上４５°以下の範囲で
あることが望ましい。

【０１０１】一方、図１０（ｃ）に例示した構成におい
ては、基板ホルダ１００４が基体Ｓに対して点接触で固
定している。点接触とすることにより、基板ホルダ１０
０４と基体Ｓとを電気的に隔絶することができる。従っ
て、基板ホルダ１００４にバイアス電界が偏って印加さ
れるような場合にも、基体Ｓへの影響を最小限に抑制す
ることができる。

【０１０２】また、図１０（ｄ）に例示した構成におい
ては、図１０（ｂ）と類似した形状の基板ホルダ１００
４を用いて基体Ｓを固定し、かつ、基体Ｓの周辺におい
て、基板テーブル１００２には基体Ｓと相似形の凹凸が
同心状に形成されている。このように同心状に相似形の
凹凸を形成すると、凸部への偏ったバイアス電界のかか
り方、すなわちバイアス電界分布を基板テーブル内及び
基体内においてほぼ平均化することが可能となる。な
お、このような同心状の凹凸は、基板ホルダ１００４に
設けても良い。

【０１０３】（基体Ｓの再配置の回数について）前述し
た第１及び第３の実施の形態に関しては、絶縁膜の堆積
の途中で行う基体Ｓの再配置の回数は奇数回であり、か
つ、基板再配置前後の成膜条件および成膜時間あるいは
成膜膜厚は同様であることが望ましい。その他の組み合
わせによる成膜も可能ではあるが、成膜前後で成膜速度
分布および基板バイアスによるエッチング分布が異なる
と、凸部１０６Ｐの最終的な形状あるいは位置の制御が
困難となる。

【０１０４】（ターゲットの形状と基板の設置方向につ
いて）前述した第１乃至第３の実施の形態に関しては、
複数枚の基体Ｓを基板テーブル上に配置することが可能
である。本発明の第１の実施の形態においては、丸ター
ゲットおよび角ターゲットの場合、複数の基体Ｓを公転
面の同心円上に配置することが望ましい。

【０１０５】また、本発明の第２の実施の形態において
は、丸ターゲットの場合、ターゲットの中心軸を中心と
する同心円上に複数枚の基体Ｓを配置することが望まし
い。角ターゲットの場合は、ターゲットのある辺の方向
にのみ配置することが望ましい。

【０１０６】一方、本発明の第３の実施の形態にかかる
ダイオード型スパッタ装置の場合は、角ターゲットすな
わち、矩形状のターゲットを使用することが望ましい。
角ターゲットの場合は、平行移動方向と同じ方向のター
ゲットの長さに応じて、複数の基体Ｓの配置が可能であ
る。丸ターゲットの場合は飛来方向分布を回避すること
が容易でない。

【０１０７】（成膜速度とエッチング速度の関係につい
て）本発明の第１乃至第３の実施の形態にかかる薄膜堆
積装置は、その絶縁膜成膜速度とエッチング速度とが独
立に制御が可能であり、かつ、成膜速度（Ｄ）がエッチ
ング速度（Ｅ）よりも大きく（Ｄ＞Ｅ）なければならな
い。ここで、Ｄ＞Ｅが成り立たなければならないのは、
基板に対するあらゆる入射角度においてである。

【０１０８】図１１は、飛来粒子の入射角度と成膜速度
及びエッチング速度との関係を模式的に示したグラフ図
である。すなわち、同図においてＤ１〜Ｄ３は成膜速度
を表し、Ｅ１はエッチング速度を表す。また、飛来粒子
あるいはイオンの入射角度は、飛来粒子が堆積する平面
の法線と粒子入射方向とのなす角度と定義される。

【０１０９】上述した条件は、図１１に示したＥ１とＤ
１において成立する。成膜速度Ｄ２とエッチング速度Ｅ
１との間には、入射角度θ１において交点が存在する。
つまり、θ１より大きい入射角度においては、エッチン
グが優先的に進行する。そのエッチング速度は、（Ｅ１
−Ｄ２）と表される。

【０１１０】絶縁膜凸部１０６Ｐの側面の傾斜角度α、
βは、成膜速度とエッチング速度の交点における入射角
度θ１に最終的には近づく。従って、磁気ヘッド製造の
下磁極凸部１０４Ｐの形成工程においては、θ１より大
きい角度を有する部分は削られることになり、その凸形
状が崩れる恐れがあり、かつ、凸部の磁気特性にイオン
衝突によるダメージによる劣化が生じる。

【０１１１】成膜速度Ｄ３とエッチング速度Ｅ１との場
合には、あらゆる入射角度に対して、Ｅ１＞Ｄ３とな
り、常にエッチングが優先的に進行する。従って、下磁
極凸部１０４Ｐの形成工程には、適用できない。

【０１１２】上述したＥ＜Ｄなる条件下で下磁極凸部１
０４Ｐ上に絶縁膜を形成する場合には、入射角度が９０
°での成膜速度（Ｄ９０）が０°での成膜速度（Ｄ０）
に対して、０．０５＜Ｄ９０／Ｄ０＜０．４５の関係を
満たし、かつ、０°でのエッチング速度（Ｅ０）が、Ｅ
０／Ｄ０＜０．１の関係を満たすことが望ましく、さら
には、０.１５＜Ｄ９０／Ｄ０＜０．４であることが好
ましい。これにより下磁極凸部１０４Ｐの磁気特性の劣
化を最小限にすることができる。さらに、上記の条件を
満たすことにより、基体Ｓの全面にわたり下磁極凸部１
０４Ｐの上の絶縁膜形成の仕様である、Ｗ１≧Ｗｔ、Ｗ
１≦Ｗｂを達成することが可能になる。

【０１１３】（ターゲットと基体Ｓとの位置的関係につ
いて）絶縁膜凸部１０６Ｐの形成に際して、その側面の
傾斜角度（γ）を制御性よく、仕様内の範囲に形成する
には、飛来するスパッタ粒子の入射角度の分布におい
て、その割合の内、０度以上７８度以下の角度の範囲内
に５０％以上あることが望ましく、さらには、７０％で
あることがより望ましい。

【０１１４】従って、上述した第１乃至第３の実施の形
態においては、ターゲット端部と基体Ｓの端部とがなす
角（γ）の範囲が、０度以上７８度以下となることが望
ましい。この条件は、基体Ｓとターゲットとの相対的位
置が変化する場合も同様である。

【０１１５】（ターゲット表面のエロージョンについ
て）本発明の第１乃至第３の実施の形態においては、タ
ーゲットのエロージョンの開口角度（θ）が１００度以
上１８０度以下となることが好ましい。

【０１１６】図１２は、ターゲットのエロージョンを説
明するための概念図である。すなわち、同図（ａ）に表
したように、ターゲット（カソード）の裏面に磁石（マ
グネット）が配置されている場合に、磁力線に応じたス
パッタリングが生ずる結果として、ターゲットが部分的
に浸食される。これを「エロージョン」と称する。

【０１１７】エロージョンの開口角度を上記の範囲内に
抑えるには、マグネトロン型カソードにおいては、図１
２（ｂ）及び（ｃ）に表したように、カソード中のマグ
ネット形状を工夫することが重要である。図１２（ｂ）
においては、マグネット配列をひょうたん状にしてい
る。また、図１２（ｃ）においては、楕円形型にマグネ
ットを配列し、それら２つ、あるいはそれ以上設けて回
転させている。

【０１１８】基板とターゲットの相対的位置関係を考え
ると、エロージョンが形成された場合にも上記の飛来粒
子入射角度を維持する必要がある。従って、基板とター
ゲットの相対位置関係を決める場合には、エロージョン
開口角度の経時変化を考慮する必要がある。

【０１１９】以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の
形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具
体例に限定されるものではない。例えば、本発明の磁気
ヘッドの形成方法は、記録ヘッドのみならず、同様の磁
気ギャップを有する再生ヘッドあるいは記録再生一体型
磁気ヘッドの形成に際しても同様に適用して同様の効果
を得ることができる。

【０１２０】また、本発明の薄膜堆積装置は、磁気ヘッ
ドの形成に限定されず、その他、凸部の上にその形状を
反映した薄膜を堆積するあらゆる用途に対して同様に適
用して同様の効果を得ることができる。

【０１２１】その他、本願明細書の開示の範囲から当業
者が容易に選択しうるすべての事項を包含する。

【０１２２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
凸部を形成した基体の上にその凸部の形状を精密に反映
した絶縁膜を堆積するに際して、飛来粒子の入射角度の
分布を基体面の全面に亘って均一化でき、凸部形状の基
体面内における均一性・再現性・制御性が極めて優れ、
下磁極凸部とトレンチにより形成される上磁極凸部との
優れたアライメント性・基体面内均一性と、および優れ
たスループットとを同時に満足することが可能となる。

【０１２３】その結果として、セルフアライメント的な
製造方法で形成されるトレンチポール構造の磁気ヘッド
を歩留まり良く、量産することが可能となり、産業上の
メリットは多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる磁気ヘッド
形成方法に用いて好適な薄膜堆積装置を表す概念図であ
る。

【図２】図１の構成において基体Ｓの上での凸部１０４
Ｐの形成方向を表す平面図である。

【図３】図２（ａ）に表した配列により得られた各サン
プルの断面構造を表す模式図である。

【図４】図２（ｂ）に表した配列により得られた各サン
プルの断面構造を表す模式図である。

【図５】基体Ｓに対する飛来粒子の入射角度とその飛来
粒子の全体に占める割合との相関を表す模式図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る磁気ヘッドの
形成方法に用いて好適な薄膜堆積装置の構成を表す概略
図である。

【図７】成膜室７０８の基板テーブル上で行ってもよ
い。つまり、基板テーブル７０４に、基体Ｓを回転させ
るための機械的機構を設けた構成を表す概念図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る磁気ヘッドの
形成方法に用いて好適な薄膜堆積装置の要部構成を表す
概略図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態にかかる磁気ヘッド
の形成方法に用いて好適な薄膜堆積装置の要部構成を例
示する概略図である。

【図１０】基体Ｓ内のバイアス分布を小さくするための
基板ホルダ（あるいは基板テーブル）を例示した概念図
である。

【図１１】飛来粒子の入射角度と成膜速度及びエッチン
グ速度との関係を模式的に示したグラフ図である。

【図１２】ターゲットのエロージョンを説明するための
概念図である。

【図１３】狭トラック化に対応した記録ヘッドの要部構
成を概念的に表す斜視図である。

【図１４】本発明者が提案したセルアライメント製法に
よるトレンチポール構造を有する磁気ヘッドの形成プロ
セスの要部を表す概略工程断面図である。

【図１５】本発明者が提案したセルアライメント製法に
よるトレンチポール構造を有する磁気ヘッドの形成プロ
セスの要部を表す概略工程断面図である。

【図１６】絶縁膜の凸部１０６Ｐと下磁極の凸部１０４
Ｐとの関係を表す概念図である。

【図１７】静止対向型のＲＦマグネトロンスパッタ装置
の概略構成を表す概念図である。

【図１８】図１７に表したスパッタ装置により絶縁膜１
０６Ｂを堆積した後のＡ−Ａ線方向の断面構造を表す概
念図である。

【図１９】飛来粒子数の角度分布を模式的に表すグラフ
図である。

【符号の説明】

１００ 磁気ヘッド １０２ 基板 １０４ 下磁極（第１の磁極） １０４Ｐ 凸部 １０６Ａ ストッパ層 １０６Ｂ 絶縁膜 １０６Ｐ 凸部 １０８ 上磁極（第２の磁極） １０８Ｐ 凸部 １１０ コイル ６０２、８０２、９０２ ターゲット ６０４、８０４、９０４ 基板テーブル ６０６、６０８、８０６、８０８、９０６、９０８ バ
イアス源 ７０２ カセット室 ７０４ 基板アライメント室 ７０６ 搬送室 ７０８ 成膜室 １００２ 基板テーブル １００４ 基板ホルダ Ｓ 基体 １０Ａ〜１０Ｄ、１００Ａ〜Ｄ 磁気抵抗効果型ヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 通 子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 永 田 友 彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 坂久保 武 男 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 與 田 博 明 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5D033 BA13 DA03 DA07 DA08

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の磁極の凸部と第２の磁極の凸部とが
   絶縁層を介して近接対向してなる磁気ヘッドの形成方法
   であって、 基板上に前記第１の磁極を形成する工程と、 前記第１の磁極の上に前記第１の磁極の凸部の形状を反
   映した凸部を有する絶縁層を堆積する絶縁層堆積工程
   と、 前記絶縁層の表面において前記凸部の周囲にマスクを形
   成する工程と、 前記マスクに覆われていない前記絶縁層の凸部をエッチ
   ングしてトレンチを形成する工程と、 前記トレンチを磁性材料で充填することにより前記第２
   の磁極の凸部を形成する工程と、 を備え、 前記絶縁層堆積工程において、前記第１の磁極が形成さ
   れた基体を薄膜堆積装置内に導入し前記凸部のいずれか
   の側面が公転の半径方向に対して平行になるように前記
   基体を支持して前記基体を公転させつつ前記絶縁層を堆
   積し、且つ前記堆積の途中において、前記基体をその主
   面の垂線を中心として少なくとも一回間欠的に１８０度
   反転させることにより、前記第１の磁極の凸部の形態を
   反映させた凸部が表面に形成された前記絶縁層を前記第
   １の磁極の上に堆積することを特徴とする磁気ヘッドの
   形成方法。
2. 【請求項２】第１の磁極の凸部と第２の磁極の凸部とが
   絶縁層を介して近接対向してなる磁気ヘッドの形成方法
   であって、 基板上に前記第１の磁極を形成する工程と、 前記第１の磁極の上に前記第１の磁極の凸部の形状を反
   映した凸部を有する絶縁層を堆積する絶縁層堆積工程
   と、 前記絶縁層の表面において前記凸部の周囲にマスクを形
   成する工程と、 前記マスクに覆われていない前記絶縁層の凸部をエッチ
   ングしてトレンチを形成する工程と、 前記トレンチを磁性材料で充填することにより前記第２
   の磁極の凸部を形成する工程と、 を備え、 前記絶縁層堆積工程において、前記第１の磁極が形成さ
   れた基体を薄膜堆積装置内に導入し堆積粒子生成源の中
   心の法線上にはない点を中心として間欠的に９０度刻み
   で回転させ、再配置しつつ前記絶縁層を堆積することに
   より、前記第１の磁極の凸部の形態を反映させた凸部が
   表面に形成された前記絶縁層を前記第１の磁極の上に堆
   積することを特徴とする磁気ヘッドの形成方法。
3. 【請求項３】第１の磁極の凸部と第２の磁極の凸部とが
   絶縁層を介して近接対向してなる磁気ヘッドの形成方法
   であって、 基板上に前記第１の磁極を形成する工程と、 前記第１の磁極の上に前記第１の磁極の凸部の形状を反
   映した凸部を有する絶縁層を堆積する絶縁層堆積工程
   と、 前記絶縁層の表面において前記凸部の周囲にマスクを形
   成する工程と、 前記マスクに覆われていない前記絶縁層の凸部をエッチ
   ングしてトレンチを形成する工程と、 前記トレンチを磁性材料で充填することにより前記第２
   の磁極の凸部を形成する工程と、 を備え、 前記絶縁層堆積工程において、前記第１の磁極が形成さ
   れた基体を薄膜堆積装置内に導入しターゲットと前記基
   体との間にバイアス電圧を印加してスパッタリングを生
   じさせることにより前記ターゲットからの堆積粒子を前
   記基体の主面上に堆積させ、且つ前記堆積の途中におい
   て、前記基体を前記ターゲットと対向させつつ回転させ
   ることなく平行移動させ、再配置することにとより、前
   記第１の磁極の凸部の形態を反映させた凸部が表面に形
   成された前記絶縁層を前記第１の磁極の上に堆積するこ
   とを特徴とする磁気ヘッドの形成方法。
4. 【請求項４】前記絶縁層堆積工程において、前記基体に
   独立したバイアス電圧を印加しつつ前記堆積を行うこと
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気
   ヘッドの形成方法。
5. 【請求項５】凸部を主面上に有する基体上に薄膜を堆積
   する薄膜堆積装置であって、 前記基体を公転させる公転機構と、 前記凸部のいずれかの側面が前記公転の半径方向に対し
   て平行になるように前記基体をアライメントするアライ
   メント機構と、 前記基体の前記主面の垂線を中心として前記基体を間欠
   的に１８０度反転させる回転機構と、 を備え、 前記アライメント機構により前記基体をアライメントし
   前記公転機構により前記基体を公転させつつ前記基体上
   に薄膜を堆積する工程の途中において、前記回転機構に
   より前記基体を少なくとも一回反転させることにより、
   前記凸部の形態を反映させた凸部が表面に形成された薄
   膜を前記基体の上に堆積可能とした薄膜堆積装置。
6. 【請求項６】凸部を主面上に有する基体上に薄膜を堆積
   する薄膜堆積装置であって、 前記薄膜を堆積するための堆積粒子生成源と、 前記基体を前記堆積粒子生成源の中心の法線上にはない
   点を中心として間欠的に９０度刻みで回転させ、再配置
   する再配置機構と、 を備え、 前記堆積粒子生成源から堆積粒子を放出させて前記基体
   上に薄膜を堆積する工程の途中において、前記再配置機
   構により前記基体を間欠的に回転、再配置することによ
   り、前記凸部の形態を反映させた凸部が表面に形成され
   た薄膜を前記基体の上に堆積可能とした薄膜堆積装置。
7. 【請求項７】凸部を主面上に有する基体上に薄膜を堆積
   する薄膜堆積装置であって、 スパッタリングにより前記基体に薄膜を堆積するための
   堆積粒子を供給するためのターゲットと、 前記ターゲットと対向した前記基体を前記基板を回転さ
   せることなく平行移動させ、前記ターゲットと対向させ
   つつ再配置する再配置機構と前記ターゲットと前記基体
   との間にバイアス電圧を印加するバイアス源と、 を備え、 前記ターゲットと前記基体との間に前記バイアス電圧を
   印加しつつスパッタリングを生じさせることにより前記
   ターゲットから前記堆積粒子を前記基体の前記主面上に
   堆積する工程の途中において、前記再配置機構により前
   記基体を平行移動させることにとより、前記凸部の形態
   を反映させた凸部が表面に形成された薄膜を前記基体の
   上に堆積可能とした薄膜堆積装置。
8. 【請求項８】前記基体に独立したバイアス電圧を印加す
   る基体バイアス源をさらに備えたことを特徴とする請求
   項５〜７のいずれか１つに記載の薄膜堆積装置。