JP2002230720A

JP2002230720A - 薄膜磁気ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2002230720A
Application number: JP2001025972A
Authority: JP
Inventors: Michiko Hara; 通子原; Susumu Hashimoto; 本進橋; Yuichi Osawa; 沢裕一大
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2002-08-16

Abstract

(57)【要約】【課題】薄膜磁気ヘッドの磁気ギャップをより微細
に、歩留まり良く作成すること可能にする。【解決手段】基板上に磁気ヨーク膜１０を形成し、集
束イオンビームエッチングによるエッチングレートが磁
気ヨーク膜より遅い材料を含有する犠牲層１２を磁気ヨ
ーク膜上に形成し、集束イオンビームにより犠牲層及び
犠牲層のエッチングにより露出した磁気ヨーク膜の部分
領域をエッチング除去することにより磁気ヨークに磁気
ギャップを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気ヘッドの
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置をＡＶ（音響映
像）機器用途で使用することを狙って、磁気ヘッドの低
価格化が進められている。水平型の薄膜磁気ヘッドは、
スライダー浮上面をウェハ基板単位で加工することがで
きるため、低価格化を実現するヘッド構造として注目さ
れている。

【０００３】特開平６−４８２９号公報に示された水平
型薄膜磁気ヘッドの製造方法の従来例を図９に示す。こ
の従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、まず、図９
（ａ）に示すように、基板６１上に第１磁極層６２を形
成し、この第１磁極層６２を含む基板６１上に第１層間
絶縁層６３をパターン形成するとともに、第１層間絶縁
層６３上に第１磁極層６２の両端部をそれぞれ中心とす
る一対の渦巻き状のコイル導体層６４と、第１磁極層６
２上に対応する一対のコイル導体層６４部分上に第２層
間絶縁層６５と、を順に形成し、第２層間絶縁層６５上
にギャップ形成用のＡｌ_２Ｏ_３膜６６を被着し、このＡ
ｌ_２Ｏ_３膜６６上にギャップ形成用のレジストマスク６
７をパターン形成する。次に、図９（ｂ）に示すよう
に、レジストマスク６７をマスクにしてＡｌ_２Ｏ_３膜６
６をイオンミリング法によりパターニングしてギャップ
層６８を形成し、このギャップ層６８を含む第２層間絶
縁膜６５上にレジストを塗布後、このレジストをパター
ニングし、レジストパターン６９を形成する。そして、
このレジストパターン６９を熱硬化することにより、図
９（ｃ）に示すように、レジストパターン６９を傾斜状
の傾斜部７０あるいは円弧形状の円弧形状部７０に変形
させる。その後、図９（ｄ）に示すように、傾斜部７０
あるいは円弧形状部７０を有するギャップ層６８を含む
第２層間絶縁層６５上と第１磁極層６２の両端の露出部
上に第２磁極層７１と、この第２磁極層７１およびその
両側に露出するコイル導体層６４部分上に保護膜７２を
被着し、第２磁極層および保護膜７２を、図中の一点鎖
線Ｂで示す部分まで研磨加工し、ギャップ層６８、第２
磁極層７１、および保護膜７２が露出する媒体対向面を
形成することにより、水平薄膜磁気ヘッドを完成する。

【０００４】この従来の製造方法においては、磁気ギャ
ップと磁気ヨーク（第２磁極層７１）の形成に関して
は、まずギャップ長を規定する幅をもった磁気ギャップ
６８を先に形成し、その周りに磁気ヨークとなる磁性材
料膜７１を形成する手法がとられている。

【０００５】また、特開平１０−８３５２２号公報に示
される別の水平型薄膜磁気ヘッド製造方法の従来例を図
１０，１１に示す。この従来の製造方法は、まず、図１
０（ａ）に示すように、例えば金属層、絶縁層、磁気抵
抗層、絶縁層、及び金属層が積層されたスタック５１上
に絶縁層５２を形成し、その後、図１０（ｂ）に示すよ
うに、この絶縁層５２をパターニングする。続いて、図
１０（ｃ）に示すように全面に絶縁層５３を堆積し、そ
の後、絶縁層５３を異方性エッチングし、絶縁層５２の
側面にのみ絶縁層５３を残置する（図１０（ｄ）参
照）。そして、図１０（ｅ）に示すように、絶縁層５２
を除去することにより、絶縁層５３からなる磁気ギャッ
プが形成される。次に、図１１（ａ）に示すように、全
面に磁性層５４を形成した後、磁気ギャップ５３が露出
するまで磁性層５４を例えば研磨加工することにより磁
気ヨーク５４を形成する（図１１（ｂ）参照）。

【０００６】この従来例でも、まず、ギャップ長を規定
する幅をもった磁気ギャップ５３を先に形成し、その周
りに磁気ヨークとなる磁性材料膜５４を形成する手法が
とられている。

【０００７】上述した従来の製造方法を使用した場合、
特に磁気ヨーク膜をスパッタリング法で形成した場合、
磁気ギャップからなる段差に成膜されることになるた
め、段差の側壁面と段差の底面の２方向から磁気ヨーク
膜は成長することになる。このため、磁気ヨーク膜は不
均一な膜質になり、磁気ヨーク膜の磁気特性の向上は困
難である。

【０００８】特に例えば記録密度が２００Ｇｂｐｓｉ
（Giga-bit per square inch)相当の高記録密度ヘッド
になった場合、２０ｎｍ相当の小さいギャップ長が求め
られ、磁気ヨーク膜の不均一な成長が起こると、それが
擬似的な磁気ギャップとなり、実質的なギャップ長を狭
めることが難しいことになる。

【０００９】この問題を解決する方法としては、予め磁
気ヨーク膜を成膜し、それに磁気ギャップ相当の大きさ
を持つスリットを形成し、それに非磁性体を埋め込んで
磁気ギャップとする方法が考えられる。この場合、磁気
ヨーク膜をエッチングして磁気ギャップを形成すること
になるが、記録密度が２００Ｇｂｐｓｉ相当の磁気ギャ
ップを形成するには、幅約２０ｎｍ、深さ約５０ｎｍで
略垂直な側壁を有する微細なスリットが必要である。ま
た、磁気ヨーク膜のエッチング方法として、従来から用
いられているイオンミリング法を使用した場合は、イオ
ンミリング法が、飛来してくるイオンを被エッチング物
に衝突させ、物理的なスパッタリングによってエッチン
グを進行させる方法であるため、どうしてもスリット底
面からスパッタリングされた物質のエッチング面の側
壁、またエッチングマスク側壁への再付着が起こり、エ
ッチング中にマスク形状が変化していくことになる。こ
のため、上述したような微細なスリットを形成すること
はできない。

【００１０】また磁気ヨーク膜の別のエッチング方法と
して、異方性エッチングを狙って被エッチング物に対し
て、蒸気圧の高い反応物を作り易いガスを添加して化学
反応を利用したリアクティブ・イオン・エッチング（以
下、ＲＩＥともいう）も提案されている。しかし、磁気
ヨークを構成する磁性材料が高蒸気圧の反応生成物を作
りにくいという物質特有の性質があり、エッチングマス
クに対して高選択比を確保できるプロセスを確立できな
いため、微細なスリットを形成する点でまだ製造に使用
できるほどの信頼性の高いプロセスは完成されていな
い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで、磁気ヨーク膜
にスリットを形成する方法として、集束イオンビーム
（以下、ＦＩＢともいう）を用いたエッチング方法が考
えられる。ＲＩＥなどに対してＦＩＢを利用したエッチ
ングの特徴は、エッチングマスクのパターンを転写させ
るのではなく、イオンビームを走査させることにより被
エッチング物にパターンを形成することが可能であり、
被エッチング物の対エッチングマスク選択比の考慮は不
必要で、略垂直な側壁を具備した微細なスリットが形成
できる。

【００１２】ＦＩＢは、液体金属イオン源の開発後、微
小なイオンビームが得られるようになり、半導体、マイ
クロマシン分野、また磁気ヘッド分野でエッチング工程
に広く使われている。磁気ヘッドの製造分野では、媒体
対向面から記録ヘッドのポール幅を規定するための加工
に主に使用されている。現在、ＦＩＢエッチング装置と
して主流となっているのは、加速電圧が２０〜５０ｋＶ
で、ビーム径が１０〜１００ｎｍのものである。

【００１３】上記した従来技術で述べたように、水平型
磁気ヘッドにおける磁気ギャップと磁気ヨークを、今後
のさらなる高記録密度ヘッドに対応する仕様で形成する
のに十分な製造方法は知られていない。

【００１４】最も狭ギャップ化に有利と見られているＦ
ＩＢを利用したエッチングを利用して磁気ヨーク膜に磁
気ギャップとなるスリットを形成する方法でさえ、２０
０Ｇｂｐｓｉの記録密度では、２０ｎｍと予想されてい
るギャップ長を歩留まりよく製造することは難しいこと
が我々の実験により、明らかになってきた。その理由を
以下に示す。

【００１５】ＦＩＢを使用したエッチングは、イオンビ
ームを走査させてパターンを形成するという性格上、バ
ターンの微細化はイオンビームのビーム径で決まること
になる。イオンイオンビーム径を小さい装置を作るには
加速電圧を高くすることが考えられるが、このことは装
置自身のコストが上がるだけでなく、被エッチング物の
イオンビームによる損傷（イオンの打ち込まれ、結晶構
造の乱れ等）が大きくなるので、水平ヨーク形薄膜磁気
ヘッドの磁気ギャップの形成に用いた場合は、磁気ギャ
ップ近傍の磁気ヨーク膜の磁気特性、主には軟磁気特性
の劣化を招く恐れがある。

【００１６】また、エッチング形状の観点では、ＦＩＢ
エッチングによって、スリットを形成する場合、どうし
てもエッチングレートは、イオンビームを形成するイオ
ンの入射角度に依存するため、角部の部分のレートが速
くなり、スリット上部の角が丸くなりやすく、だれた形
状になり、幅が広がりやすい。また、エッチングが進行
していくに従い、スリット開口幅は小さくなる傾向があ
るため、垂直に立っている側壁は得られない。

【００１７】また、水平ヨーク形薄膜磁気ヘッドでは、
磁気ヨーク膜の下には、磁気ヨークが吸い上げた磁束を
感知する磁気抵抗効果膜が配置されているため、磁気ヨ
ーク膜に磁気ギャップとなるスリットを形成するエッチ
ングプロセスは、磁気ヨーク膜の下に配置された材料に
対し、高選択比を確保できて、磁気抵抗効果膜にダメー
ジを与えないことが望ましい。しかしながら、ＦＩＢを
利用したエッチング法では、イオンビームを形成するイ
オンが被エッチング物に衝突して、物理的なスパッタリ
ングが起こることにより、エッチングが進行するので、
被エッチング物の材料の違いによってエッチングレート
の大きな差を得ることが困難であり、選択比を確保でき
ない。

【００１８】また、幅２０ｎｍ程度のスリットを作製す
るには、ビーム径１０ｎｍ程度のイオンビームを用いて
も１回もしくは数回のビームスキャンで加工が終了する
ため、ビームのフォーカスがずれ、ビーム径が広がる
と、そのことによるスリット幅の広がりが、ばらつきと
してはかなり大きくなって歩留まりを劣化させてしま
う。

【００１９】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
のであって、更なる好記録密度に対応した微細なギャッ
プ長を有する薄膜磁気ヘッドを可及的に歩留まり良く製
造することのできる薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明による薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法の第１の態様は、基板上に磁気ヨーク膜
を形成し、集束イオンビームエッチングによるエッチン
グレートが前記磁気ヨーク膜より遅い材料を含有する犠
牲層を前記磁気ヨーク膜上に形成し、前記集束イオンビ
ームにより前記犠牲層及び前記犠牲層のエッチングによ
り露出した前記磁気ヨーク膜の部分領域をエッチング除
去することにより前記磁気ヨークに磁気ギャップを形成
することを特徴とする。

【００２１】このように構成された本発明による製造方
法によれば、磁気ヨーク膜上に形成された、磁気ヨーク
膜よりもエッチングレートの遅い犠牲層にＦＩＢエッチ
ングを用いて溝を形成し、この溝をマスクとして磁気ヨ
ーク膜をＦＩＢを用いてエッチングして、磁気ヨーク膜
に溝を形成している。このため、イオンビーム発生装置
の加速電圧を上げることなく、イオンビーム発生装置か
ら発生されるイオンビームの加工幅より、磁気ヨーク膜
に細い幅の溝を形成することが可能となり、磁気ヨーク
の軟磁気特性の劣化を可及的に防止することができると
ともにスリット幅のバラツキを可及的に小さくすること
ができ、これにより、微細な磁気ギャップを有する薄膜
磁気ヘッドを可及的に歩留まり良く製造することができ
る。また、イオンビーム発生装置の加速電圧を上げる必
要がないため、磁気ギャップ近傍の磁気ヨーク膜の磁気
特性の劣化を防止することが可能となり、磁気ヨーク膜
の信頼性を向上させることができる。

【００２２】また、本発明による薄膜磁気ヘッドの製造
方法の第２の態様は、基板上に磁気ヨーク膜を形成し、
前記磁気ヨーク膜上に開口を有するエッチングマスクを
前記磁気ヨーク上に形成し、前記開口の底に露出する前
記磁気ヨーク膜を集束イオンビームによりエッチング除
去し、磁気ギャップを形成することを特徴とする。

【００２３】このように構成された本発明の製造方法に
よれば、磁気ヨーク膜に形成される溝の幅は、ＦＩＢエ
ッチングの加工限界が規定するのではなく、エッチング
マスクが規定することになるので、イオンビーム発生装
置の加速電圧を上げることなく、ＦＩＢエッチングの加
工限界より小さな幅を持つ溝を形成することが可能にな
る。またより微細な溝を形成する場合に、ビームのフォ
ーカスがずれたことによるビーム径の広がりが、溝の幅
に対して無視できなくなったときにも、溝の幅はエッチ
ングマスクが規定することになるので、溝の幅の広がり
が起こることなく、歩留まりの劣化を防ぐことができ
る。また、イオンビーム発生装置の加速電圧を上げる必
要がないため、磁気ギャップ近傍の磁気ヨーク膜の磁気
特性の劣化を防止することが可能となり、磁気ヨーク膜
の信頼性を向上させることができる。

【００２４】なお、前記集束イオンビームによる前記磁
気ヨーク膜のエッチング除去の際に、イオンビームと異
なる元素を含むガス、Ｆ_２、Ｃｌ_２、Ｂｒ_２、Ｉ_２、Ｃ
Ｏ、ＮＨ_３、Ｏ_２、ＢＣｌ_３のうち少なくとも1種類の
ガスを前記磁気ヨーク膜が形成された前記基板表面に導
入するように構成しても良い。上記集束イオンビームエ
ッチングでは、加速電圧が２０ｋｅＶ以上、ビーム径が
１００ｎｍ以下のイオンビームを用いることができる。
加速電圧は２０ｋｅＶ以上５０ｋｅＶ以下としても良
い。また、ビーム径は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とし
ても良い。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明による薄膜磁気ヘッドの製
造方法の実施形態を以下、図面を参照して説明する。

【００２６】（第１実施形態）本発明による薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法の第１実施形態を図１乃至図３を参照し
て説明する。図１および図２は、第１実施形態の製造工
程を示す工程断面図、図３は、第１実施形態の製造方法
によって製造される薄膜磁気ヘッドのトラック長手方向
の断面図である。

【００２７】この実施形態の製造方法によって製造され
る薄膜磁気ヘッドは、図３に示すように、Ｃｕ等からな
る電極２上に垂直通電型磁気抵抗効果膜（以下、ＭＲ膜
ともいう）４が形成され、このＭＲ膜４の側面および電
極２を覆うように絶縁膜８が形成されている。そして、
ＭＲ膜４の頂面および絶縁膜８を覆うように例えばＮｉ
Ｆｅ、ＣｏＺｒＮｂ等の軟磁性材料からなる磁気ヨーク
１０が形成され、この磁気ヨーク１０にはＭＲ膜４に通
じるギャップが形成され、このギャップに非磁性材料が
埋め込まれて磁気ギャップ１５が形成されている。ま
た、磁気ヨーク１０の周囲はアルミナ等の保護膜１６で
覆われている。そして、媒体対向面にはＤＬＣ(Diamond
Like Carbon)１８が形成されている。なお、ＭＲ膜４
の最上層には、例えばＴａ、Ｃｕ、ＴｉＮなどの材料か
らなる膜が配置されており、これらは膜面垂直方向に電
流を流す電極の一部を構成するとともに、磁気ヨーク１
０に磁気ギャップ１５相当の幅を持つスリットを加工す
る際には、垂直通電型ＭＲ膜４がオーバーエッチングさ
れるのを防ぐ。

【００２８】次に、本実施形態の製造方法を説明する。
まず、図示しない基板上に電極膜２を形成しその上に、
垂直通電型ＭＲ膜４を形成する（図１（ａ）参照）。そ
の後、ＭＲ膜４上にレジストパターン６を形成し、この
レジストパターン６をマスクとしてＭＲ膜４をパターニ
ングする（図１（ｂ）参照）。パターニング終了後、全
面に絶縁膜８を成膜（図１（ｃ）参照）する。その後、
リフトオフすることにより、図１（ｄ）に示すようにＭ
Ｒ膜４の頂面のみが露出し、ＭＲ膜４の側面および電極
膜２が絶縁膜８によって覆われる。

【００２９】次に、図２（ａ）に示すように、磁性材料
からなる磁気ヨーク膜１０を成膜し、この磁気ヨーク膜
１０上に、次の工程で用いられるＦＩＢエッチングでの
エッチングレートが磁気ヨーク膜１０より遅い材料から
なる犠牲層１２を成膜する。犠牲層１２の材料として
は、エッチングレート以外に限定するものは特にはな
い。例えば、アルミナ、ＴｉＮ等が使用される。また磁
性体を使用しても良い。

【００３０】次に、犠牲層１２、ヨーク膜１０と連続し
てＦＩＢエッチングを行なうことにより、磁気ギャップ
を埋め込み形成するためのスリット１３を磁気ヨーク膜
１０に形成する（図２（ｂ）参照）。このとき、エッチ
ングエンドポイント（エッチングストッパ）としては、
ＭＲ膜４の最上層に配置されたＴｉＮが使用される。

【００３１】この実施形態で用いられる、ＦＩＢエッチ
ングを用いた上記スリット１３の形成方法の具体的例
を、図４を参照して説明する。まず、図４（ａ）に示す
ように磁気ヨーク膜１０に対してエッチングレートの遅
い材料で構成されている犠牲層１２を磁気ヨーク膜１０
上に形成し、その後、集束イオンビーム（ＦＩＢ）エッ
チングを用いて犠牲層１２をエッチングし、犠牲層１２
に溝２１を形成する（図４（ｂ）参照）。その後、溝２
１が形成された犠牲層１２をマスクとして磁気ヨーク膜
１０をＦＩＢを用いてエッチングし、磁気ヨーク膜１０
にスリット１３を形成する（図４（ｃ）参照）。犠牲層
１２は、磁気ヨーク膜１０よりエッチングレートが遅い
ので、磁気ヨーク膜１０のエッチングが進行している間
に、横方向にエッチングが進む速度が遅く、イオンビー
ムに対して、マスク効果を発揮し、イオンビームを更に
絞って磁気ヨーク膜１０に到達させる効果をもたらす。
この結果、イオンビーム発生装置から発生されるイオン
ビームの加工幅より、細い幅でヨーク膜にスリット１３
を形成することができる。

【００３２】再び図２に戻り、上述したようにして磁気
ヨーク膜１０にスリット１３を形成した後、非磁性材料
をスリット１３に埋め込み形成することにより、磁気ギ
ャップ１５が形成される（図２（ｃ）参照）。このと
き、まず磁気ヨーク膜１０、ＭＲ膜４の最上層に対して
選択的にエッチングが進行するプロセス、例えばＲＩＥ
（、ＣＤＥ(Chemical Dry Etching)、ウェットエッチン
グ等を用いて、犠牲層１２を選択的に除去して、その
後、磁気ギャップ１５となる材料をスパッタリング、め
っき等で埋め込み形成してもよい。それに続いて、必要
があれば、磁気ギャップ１５付近にＣＭＰ(Chemical Me
chanical Polishing) を行なうことは、なんら問題はな
い。また、スリット１３を形成後、犠牲層１２は除去せ
ずに、磁気ギャップ１５を埋め込み形成し、その後、磁
気ヨーク膜１０の表面に付着した磁気ギャップ１５を形
成する材料と犠牲層１２を一括でＣＭＰにより除去を行
ない、磁気ヨーク膜１０の表面を露出させてもよい。こ
の場合には、犠牲層１２にＣＭＰの終点検出として利用
できるものを選択することにより、プロセス安定性を向
上させることができる。

【００３３】次に、トラック幅、トラック長方向の幅を
規定するために、磁気ヨーク先端部のエッチング加工を
行ない（図２（ｃ）参照）、その後、周囲を保護膜１３
で覆い、ＣＭＰを行なって媒体対向面を形成することに
よって薄膜磁気ヘッドを完成する（図２（ｄ）参照）。
なお、磁気ヨーク１０の媒体対向面の耐摩耗性を増すた
めに薄膜磁気ヘッドの媒体対向面に、必要に応じてＤＬ
Ｃ(Diamond Like Carbon)膜１８を成膜する（図２
（ｄ）参照）。

【００３４】以上説明したように、本実施形態の製造方
法によれば、磁気ヨーク膜１０上に形成された、磁気ヨ
ーク膜１０よりもエッチングレートの遅い犠牲層１２に
ＦＩＢを用いて溝２１を形成し、この溝２１をマスクと
して磁気ヨーク膜１０をＦＩＢを用いてエッチングし
て、スリット１３を形成している。このため、イオンビ
ーム発生装置の加速電圧を上げることなく、イオンビー
ム発生装置から発生されるイオンビームの加工幅より、
スリット１３を細い幅で形成することが可能となり、磁
気ヨークの軟磁気特性の劣化を可及的に防止することが
できるとともにスリット幅のバラツキを可及的に小さく
することができ、これにより、微細な磁気ギャップを有
する薄膜磁気ヘッドを可及的に歩留まり良く製造するこ
とができる。

【００３５】また、イオンビーム発生装置の加速電圧を
上げる必要がないため、磁気ギャップ近傍の磁気ヨーク
膜の磁気特性の劣化を防止することが可能となり、磁気
ヨーク膜の信頼性を向上させることができる。

【００３６】（第２実施形態）次に、本発明による薄膜
磁気ヘッドの製造方法の第２実施形態を説明する。

【００３７】この第２実施形態の製造方法は、第１実施
形態の製造方法において、ＦＩＢを用いて図２（ｂ）に
示すスリット１３をＦＩＢエッチングで形成する際に、
ＦＩＢのイオンビームと異なる元素を含むガス、例えば
Ｆ_２、Ｃｌ_２、Ｂｒ_２、Ｉ_２、ＣＯ、ＮＨ_３、Ｏ_２、Ｂ
Ｃｌ_３の中から一種類以上のガスを添加しながらＦＩＢ
エッチングを行う方法である。このときにも、エッチン
グ条件は、磁気ヨーク膜１０が、犠牲層１２とＭＲ膜４
の最上層に対して、選択的にエッチングが進行するとこ
ろに設定するとよい。

【００３８】上記添加するガスは、磁気ヨーク膜１０を
構成する元素、例えばＦｅ、Ｃｏ、Nｉ、Ｚｒ、Ｎｂな
どと一緒にイオンビームからのエネルギーが印加される
ことによって、カルボニル化合物、塩化物等の高蒸気圧
化合物を生成する可能性がある、若しくは上記した高蒸
気圧化合物の生成をアシストする効果があるもので、も
し高蒸気圧化合物が形成されれば、イオンビームによる
物理的なエッチングに加えて、化学反応で高蒸気圧化合
物が形成して蒸発していく化学的なエッチングが進行す
る。よってこれらのガスを添加したＦＩＢエッチングで
は、ガスの添加がないエッチングのときに比較して、磁
気ヨーク膜１０のエッチングレートが大きくすることが
できるため、エッチング進行に伴い磁気ヨーク膜１０に
混入するイオンビームを構成しているイオン（一般的な
装置ではガリウムイオン）を少なくすることが可能にな
る。また、化学的なエッチングは材料選択性を大きくで
きるので、添加ガスの選択次第では、添加ガスがない場
合より、磁気ヨーク膜１０と犠牲層１２の選択比を大き
くすることも可能となり、第１実施形態に比べて犠牲層
１２のマスク効果をより大きくすることができる。ま
た、磁気ヨーク膜１０とこの磁気ヨーク膜１０の下に配
置された材料との選択比を大きくすることも可能で、磁
気ヨーク膜１０の下に配置された材料のエッチングスト
ッパとしての効果を大きくすることもできるため、磁気
ヨーク膜１０の下、つまり媒体対向面と反対側に配置さ
れるＭＲ膜４へのダメージを少なくすることができる。

【００３９】この第２実施形態も第１実施形態と同様
に、微細なギャップ長を有する薄膜磁気ヘッドを可及的
に歩留まり良く製造することができる。また、第１実施
形態と同様に、イオンビーム発生装置の加速電圧を上げ
る必要がないため、磁気ギャップ近傍の磁気ヨーク膜の
磁気特性の劣化を防止することが可能となり、磁気ヨー
ク膜の信頼性を向上させることができる。

【００４０】（第３実施形態）次に、本発明による薄膜
磁気ヘッドの製造方法の第３実施形態を、図５を参照し
て説明する。この第３実施形態の製造方法は、磁気ヨー
ク膜１０を成膜するまでは、第１実施形態と同じ工程を
用いる。磁気ヨーク膜１０を形成した後、図５（ａ）に
示すように、磁気ヨーク膜１０上にレジストを塗布し、
電子ビームを用いて露光現像することにより、磁気ギャ
ップ長に相当する溝２３を有するレジストパターン２２
を形成する。続いて、このレジストパターン２２をマス
クとして磁気ヨーク膜１０をＦＩＢエッチングすること
により、磁気ヨーク膜１０にスリット１３を形成する
（図５（ｂ）参照）。続いて、上記レジストパターン
（マスク）２２を除去した後は、第１実施形態の場合と
同様に、スリット１３に非磁性膜を埋め込み、磁気ギャ
ップ１５を形成する以降の工程を行い、薄膜磁気ヘッド
を完成する。

【００４１】この実施形態においては、レジストパター
ン２２をマスクとして使用するため、エッチング方法は
必ずしもＦＩＢエッチングに限らず、イオンミリング、
ＲＩＥ等のウェハ全面を一括でエッチングできる方法を
用いても構わない。しかしながら、ＦＩＢエッチング
は、イオンビームを用いたエッチングという意味ではイ
オンミリングと同じであるが、両者の加速電圧は、ＦＩ
Ｂエッチングが数１０〜１００倍大きく、よってビーム
のエネルギー、その指向性が著しくイオンミリングと比
較して大きい。そのため、一度イオンビームによりスパ
ッタされた物質がエッチング面の側壁に再付着を起こ
し、エッチング形状が悪くなるといった問題がイオンミ
リングでは比較的起こりやすいのに対し、ＦＩＢエッチ
ングでは、一度スパッタリングされた物質の再付着は、
ほとんど観察されないため、垂直な側壁を具備した微細
なスリットを加工するのには、ＦＩＢエッチングがより
好ましいと言える。

【００４２】以上説明したように、磁気ヨーク膜１０に
形成されるスリット１３の幅は、ＦＩＢの加工限界が規
定するのではなく、レジストパターン（マスク）２２が
規定することになるので、イオンビーム発生装置の加速
電圧を上げることなく、ＦＩＢの加工限界より小さな幅
を持つスリット１３を形成することが可能になる。また
より微細なスリットを形成する場合に、ビームのフォー
カスがずれたことによるビーム径の広がりが、スリット
１３の幅に対して無視できなくなったときにも、スリッ
ト幅はレジストパターン（マスク）２２が規定すること
になるので、スリット幅の広がりが起こることなく、歩
留まりの劣化を防ぐことができる。これにより、第３実
施形態も第１実施形態と同様に、微細なギャップ長を有
する薄膜磁気ヘッドを可及的に歩留まり良く製造するこ
とができる。また、イオンビーム発生装置の加速電圧を
上げる必要がないため、磁気ギャップ近傍の磁気ヨーク
膜の磁気特性の劣化を防止することが可能となり、磁気
ヨーク膜の信頼性を向上させることができる。

【００４３】なお、上記第３実施形態においては、マス
ク２２は、電子線ビームを用いて露光現像したレジスト
パターン２２を用いたが、光、Ｘ線を使用して露光現像
したレジストパターンを用いても良い。また、図６に示
すように、レジストパターン２２をそのものをマスクと
して使用するのではなく、レジストパターンを一度スパ
ッタリングイールドの小さいアルミナ等の材料からなる
膜２４にエッチングで転写して、そのパターニングされ
たアルミナ膜２４をマスクとして使用しても良い。すな
わち、図６（ａ）に示すように、磁気ヨーク膜１０上に
例えばアルミナからなる膜２４を形成し、このアルミナ
からなる膜２４上に、磁気ギャップ長に相当する溝２３
を有するレジストパターン２２を形成する。続いて、こ
のレジストパターン２２をマスクとしてアルミナからな
る膜２４を例えばＲＩＥ、イオンミリング、ＣＤＥ等の
エッチング法を用いてパターニングし、レジストパター
ン２２のパターンを転写することにより、アルミナから
なる膜２４に溝２４ａを形成する（図６（ｂ）参照）。
そして、レジストパターン２２を除去した後、溝２４ａ
を有する膜２４をマスクとして磁気ヨーク膜１０をＦＩ
Ｂを用いてエッチングし、磁気ヨーク膜１０にスリット
１３を形成する（図６（ｃ）参照）。

【００４４】また、図７、８に示すように、垂直な側壁
を持つ段差を形成し、その側壁に成長した膜を除去し、
それをマスクとして使用しても良い。図７、８に示した
マスクの製造方法を説明する。まず、磁気ヨーク膜１０
の上に垂直な側壁を有する膜２６を形成する（図７
（ａ）参照）。この膜２６は、例えばＳｉＯ_ｘからなる
膜を成膜して、ＲＩＥを用いてパターニングすることで
得ることができる。次に、膜２６上に、膜２６と異なる
材料からなる膜２８を形成する（図７（ｂ）参照）。膜
２８はどういう成膜方法を用いて形成しても構わない
が、膜２６の側壁に成長する膜は膜２６の上部でも下部
でも同じ膜厚に成長していることが望ましい。次に、膜
２８上に、膜２８と異なる材料からなる膜３０を形成
し、この膜３０上に例えばレジスト等の樹脂材料３２を
なるべく表面が平らになる条件で塗布する（図７（ｃ）
参照）。膜２６と膜３０は同じ材料で構成され、膜２８
のみ異なる材料から構成されていてもよいし、膜２６、
膜２８、膜３０全てが異なる材料から構成されていても
構わない。次に、例えば、ＲＩＥ、イオンミリング、Ｃ
ＤＥ等のエッチング方法で、全面をエッチバックする。
エッチングレートが樹脂材料３２と膜３０、膜２８の間
でほぼ等しくなるようなエッチング条件を使用すること
が望ましい（図７（ｄ）参照）。次に、例えば、ＲＩ
Ｅ、ＣＤＥ等の、材料の違いによってエッチングレート
の差を大きくしやすいエッチング方法を使用し、膜２６
の側壁に付着した膜２８のみをエッチングして、溝３５
を具備したマスク３４を形成する（図８（ａ）参照）。
このとき、膜２６と膜３０は、ほとんど削られないこ
と、膜３０の下に配置された膜２８にはエッチングが進
行しないことが望ましい。こうして形成した溝３５を具
備したマスク３４を用いて磁気ヨーク膜１０をＦＩＢを
用いたエッチングによりスリット１３を形成する。

【００４５】（第４実施形態）次に、本発明による薄膜
磁気ヘッドの製造方法の第４実施形態を説明する。この
第４実施形態の製造方法は、第３の実施形態の製造方法
の磁気ヨーク膜１０にスリット１３を形成する工程にお
いて、ＦＩＢエッチングする際に、イオンビームと異な
る元素を含むガス、例えば、Ｆ_２、Ｃｌ_２、Ｂｒ_２、Ｉ
_２、ＣＯ、ＮＨ_３、Ｏ_２、ＢＣｌ_３の中から一種類以上
のガスを添加しながらＦＩＢエッチングを行なったもの
である。これらのガスは、磁気ヨーク膜１０を構成する
元素、例えばＦｅ、Ｃｏ、Nｉ、Ｚｒ、Ｎｂなどとイオ
ンビームからのエネルギーが印加されることによって、
高蒸気圧化合物を生成する可能性があるもので、もし高
蒸気圧化合物が形成されれば、イオンビームによる物理
的なエッチングに加えて、化学反応で高蒸気圧化合物が
形成され蒸発する化学的なエッチングが進行する。よっ
てこれらのガスを添加したＦＩＢエッチングでは、ガス
の添加がないエッチングのときに比較して、磁気ヨーク
膜１０のエッチングレートが大きくできるため、エッチ
ング進行に伴いヨーク膜に混入するイオンビームを構成
しているイオン（一般的な装置ではガリウムイオン）を
少なくすることが可能になる。また、化学的なエッチン
グは材料選択性を大きくできるので、添加ガスの選択次
第では、添加ガスがない場合より、磁気ヨーク膜１０と
マスクの選択比を大きくすることも可能であり、これに
よると、第３実施形態に比べてマスク効果をより大きく
することができる。また、磁気ヨーク膜１０と磁気ヨー
ク膜１０の下に配置された材料との選択比を大きくする
ことも可能で、磁気ヨーク膜１０の下に配置された材料
のエッチングストッパーとしての効果を大きくすること
もできるため、磁気１０ヨーク膜の下、つまり媒体対向
面と反対側に配置されるＭＲ膜４へのダメージを少なく
することができる。

【００４６】次に、第３実施形態と同様に、磁気ヨーク
膜１０、ＭＲ膜４の最上層に対して選択的にエッチング
が進行するプロセス、例えばＲＩＥ、ＣＤＥ、ウェット
エッチング、アッシング等を用いて、レジストパターン
２２を選択的に除去して、その後、磁気ギャップ１５と
なる非磁性材料をスパッタリング、めっき等で埋め込み
形成してもよい。それに続いて、必要があれば、磁気ギ
ャップ１５付近にＣＭＰを行なうことは、なんら問題は
ない。また、スリット１３を形成後、レジストパターン
（マスク）２２は除去せずに、磁気ギャップ１５を埋め
込み形成し、その後、磁気ヨーク膜１０の表面に付着し
た磁気ギャップ１５を形成する材料とレジストパターン
（マスク）２２を一括でＣＭＰにより除去を行ない、磁
気ヨーク膜１０の表面を露出させてもよい。この場合に
は、レジストパターン（マスク）２２にＣＭＰの終点検
出として利用できるものを選択することにより、プロセ
ス安定性を向上させることができる。その後は、図２
（ｃ）に図示したのと同様に、トラック幅、トラック長
方向の幅を規定するためヨーク先端部のエッチング加工
を行なう。続いて図２（ｄ）と同様に、周囲を保護膜１
６で覆い、ＣＭＰを行なって媒体対向面を形成する。媒
体対向面にはＤＬＣ膜１８を成膜する。

【００４７】この第４実施形態においても、磁気ヨーク
膜１０に形成されるスリット１３の幅は、ＦＩＢの加工
限界が規定するのではなく、マスク２２が規定すること
になるので、イオンビーム発生装置の加速電圧を上げる
ことなく、ＦＩＢの加工限界より小さな幅を持つスリッ
ト１３を形成することが可能になる。またより微細なス
リットになった場合に、ビームのフォーカスがずれたこ
とによるビーム径の広がりが、スリット１３の幅に対し
て無視できなくなったときにも、スリット幅はマスク２
２が規定することになるので、スリット幅の広がりが起
こることなく、歩留まりの劣化を防ぐことができる。ま
た、イオンビーム発生装置の加速電圧を上げる必要がな
いため、磁気ギャップ近傍の磁気ヨーク膜の磁気特性の
劣化を防止することが可能となり、磁気ヨーク膜の信頼
性を向上させることができる。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、薄膜
磁気ヘッドの磁気ギャップをより微細に、歩留まり良く
作成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法の第１
実施形態の製造工程を示す断面図。

【図２】本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法の第１
実施形態の製造工程を示す断面図。

【図３】第１実施形態の製造方法によって製造される薄
膜磁気ヘッドの構成を示す断面図。

【図４】第１実施形態の製造方法に係るＦＩＢエッチン
グを用いたギャップ形成工程の具体的な一例を示す工程
断面図。

【図５】本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法の第３
実施形態に係るＦＩＢエッチングを用いたギャップ形成
工程の第１具体例を示す工程断面図。

【図６】第３実施形態に係るＦＩＢエッチングを用いた
ギャップ形成工程の第２具体例を示す工程断面図。

【図７】第３実施形態に係るＦＩＢエッチングを用いた
ギャップ形成工程の第３具体例を示す工程断面図。

【図８】第３実施形態に係るＦＩＢエッチングを用いた
ギャップ形成工程の第３具体例を示す工程断面図。

【図９】従来の薄膜磁気ヘッドの製造工程を示す工程断
面図。

【図１０】従来の薄膜磁気ヘッドの他の製造工程を示す
工程断面図。

【図１１】従来の薄膜磁気ヘッドの他の製造工程を示す
工程断面図。

【符号の説明】

２電極４垂直通電型磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）６レジストパターン８絶縁膜１０磁気ヨーク膜１２犠牲層１３スリット（ギャップ）１５磁気ギャップ１６保護膜１８ＤＬＣ膜２１溝２２レジストパターン２３溝２４アルミナ膜２４ａ溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大沢裕一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 AA02 BA22 DA08 DA31 5D034 AA03 BA18 BA19 CA06 DA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に磁気ヨーク膜を形成し、集束イオ
ンビームエッチングによるエッチングレートが前記磁気
ヨーク膜より遅い材料を含有する犠牲層を前記磁気ヨー
ク膜上に形成し、前記集束イオンビームにより前記犠牲
層及び前記犠牲層のエッチングにより露出した前記磁気
ヨーク膜の部分領域をエッチング除去することにより前
記磁気ヨークに磁気ギャップ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２】基板上に磁気ヨーク膜を形成し、前記磁気
ヨーク膜上に開口を有するエッチングマスクを前記磁気
ヨーク上に形成し、前記開口の底に露出する前記磁気ヨ
ーク膜を集束イオンビームによりエッチング除去し、磁
気ギャップ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３】前記集束イオンビームによる前記磁気ヨー
ク膜のエッチング除去の際に、イオンビームと異なる元
素を含むガス、Ｆ_２、Ｃｌ_２、Ｂｒ_２、Ｉ_２、ＣＯ、Ｎ
Ｈ_３、Ｏ_２、ＢＣｌ_３のうち少なくとも1種類のガスを
前記磁気ヨーク膜が形成された前記基板表面に導入する
ことを特徴とする請求項１または２記載の薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法。