JP2004342154A - Method for manufacturing magnetic head and magnetic head - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッドの製造方法及びその方法によって製造した磁気ヘッドに関し、特に垂直通電型磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の高記録密度化には磁気ヘッドの高感度化及びトラック幅の微細化が重要である。特に、再生部ではセンサ感度を向上するためインダクティブ型ヘッドから始まり、異方性磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果型ヘッド(MR:Magneto−resistanceヘッド)、巨大磁気抵抗効果型ヘッド(GMR:Giant Magneto−resistanceヘッド)に移行していると共に、更にトンネル磁気抵抗効果型ヘッド(TMR:Tunneling Magneto−resistanceヘッド)、及びCPP−GMR(Current Perpendicular to the Plane− Giant Magneto−resistance)ヘッドが期待されている。TMRヘッド及びCPP−GMRヘッドでは、信号電流がセンサ膜に対して垂直方向に流れるため、従来のGMRヘッドと構造が異なっている。このようなセンサ膜は垂直通電型磁気抵抗効果膜と呼ばれる。
【0003】
TMRヘッド及びCPP−GMRヘッドの再生トラック部は、例えば特開平2−17643号公報に記載されているように形成される。下部電極上に形成された垂直通電型磁気抵抗効果膜上にT型レジストパターンを形成し、このT型レジストパターンをマスクとして垂直通電型磁気抵抗効果膜をパターニングし、その後、このT型レジストパターンを残したまま、下部絶縁膜、バイアス膜及び上部絶縁膜による3層構造の磁区制御膜を形成し、更にT型レジストパターンを除去する。この時、レジストパターンと共にレジストパターン上に成膜された磁区制御膜は除去される。最後に上部電極を形成する。なお、磁区制御膜は3層構造を用いる代わりに高電気抵抗材料からなるバイアス膜により形成しても良い。
【特許文献1】
特開平2−17643号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、トラック形成に用いているマスクはT型レジストパターンを用いており、マスクのアンダカット部に磁区制御膜の下部絶縁膜が回り込んで磁気抵抗効果膜上に形成されるため、上部電極と磁気抵抗効果膜との接触面積にばらつきが生じる。これは、磁気抵抗効果素子の抵抗がばらつく原因となる。その為、アンダカット量を小さくすると、下部電極上に成膜された磁区制御膜はマスク上に成膜された磁区制御膜とアンダカット部で途切れることなく形成される。これによりマスクの除去が困難になる。
【0005】
また、磁気ディスク装置の高記録密度化に対応するためのトラック幅の微細化を行なう場合にも、T型レジストのアンダカット量は小さくなる。例えば、T型レジストの下層をポリ・ジメチル・グルタル・イミド(以下、PMGIと称す)、上層をネガ型レジストとする2層構造レジストでトラック幅が120nmの再生ヘッドを形成する場合、上層レジストは120nmのパターンで形成する。この時、下層のPMGIの幅が小さいと上層のレジストを支えることができなくなる。上層のレジストを支えるためには、PMGIの幅は60nm以上を必要とする。したがって、アンダカット量は30nm以下でなければならない。しかし、素子の製造にはプロセス裕度が必要であり、アンダカット量の設定は20〜25nmになる。この場合にもアンダカット不足により、下部電極上に成膜された磁区制御膜はマスク上に成膜された磁区制御膜とアンダカット部で途切れることなく形成されるのでマスクの除去が困難になる。
【0006】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、磁気抵抗効果素子の形成工程においてレジスト及びその上に堆積した磁区制御膜の除去(以下、リフトオフという)を確実に行うことのできる磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドの典型的な製造方法は、下部金属層を形成する工程と、下部金属層の上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、磁気抵抗効果膜上にレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとして磁気抵抗効果膜をパターニングする工程と、レジストパターンを残したまま磁区制御膜を積層する工程と、レジストパターン上に形成された磁区制御膜、レジストパターンの一部及び下部金属層の上に形成された磁区制御膜の一部を除去して前記レジストパターンを露出させる平坦化工程と、露出したレジストパターンを除去する工程と、磁気抵抗効果膜上に上部金属層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0008】
このように磁気抵抗効果素子を形成するに当たって、磁気抵抗効果素子のパターニングに使用したマスクを残したまま磁区制御膜を積層した後、マスク上に形成されたバイアス膜及びマスク表面層を平坦化工程により除去してマスクを露出させ、この露出したマスクを除去する。これにより、磁気抵抗効果膜上に回り込む磁区制御膜の距離を減少するために効じたアンダカット量の低減によって発生したリフトオフが困難になることを防止することができる。また、狭トラック形成を目的とした微細パターンによるトラック形成においても、アンダカット量の低減が必要となる。この場合においても、同様にリフトオフが困難になるが、本発明では同様の効果が得られる。
【0009】
本発明は、磁区制御膜を堆積した後、磁気抵抗効果素子の上から磁区制御膜を除去するリフトオフが困難になる問題を防止するため平坦化工程を行なうものである。したがって、マスクはT型構造を用いる必要がないので、単層レジストを用いても良い。この場合、レジストが倒れたり、アンダカット量を制御する必要がないため、微細パターンの形成が容易になる効果もある。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
〔実施形態1〕
図10に示すようにして、基板表面に下部電極を形成した。図10は再生部トラックを浮上面に平行な断面で表したものである。アルミナ膜を表面に有するアルミナチタンカーバイド基板1上に、メッキ法によりパーマロイ2を形成(NiFe:3.3μm)し、更にレジストパターン101を形成する(図10(a))。次に、上記パーマロイ2をアルゴン(Ar)ガスを用いたイオンミリングによりパターニングする(図10(b))。このパーマロイパターンは素子の下部電極となるものであり、磁性膜を用いていることにより素子の下部シールドも兼ねる。その後、レジストパターン101を除去した後、絶縁膜102(Al2O3:3.8μm)を堆積し(図10(c))、発泡ポリウレタンパッドとアルミナ系スラリを用いる化学的機械研磨法により表面を平滑化する(図10(d))。この処理により、基板1の表面はパーマロイ2とパターン周辺の絶縁膜102により平坦な表面を形成する。このパーマロイ2の表面粗さは素子特性に影響を及ぼすため、5nm以下にしている。このように形成したパーマロイパターン2を下部電極として素子の形成を行なう。
【0011】
図1は、本発明の実施形態1を説明する工程図である。上記のように基板1表面に形成した下部電極2上に垂直通電型磁気抵抗効果膜(例えばTMR膜)3を形成する(図1(a))。TMR膜3の膜構成は、例えば基板表面からTa層3nm厚、NiFe層5nm厚、PtMn層20nm厚、CoFe層3nm厚、Al−0x層1nm厚、CoFe層1nm厚、NiFe層5nm厚、Ta層7nm厚、及びRu層5nm厚である。
【0012】
その後、TMR膜3の上にレジストパターン4を形成し、このレジストパターン4をマスクとしてTMR膜3をArイオンミリングによってパターニングする(図1(b))。レジストパターン4は、例えば上層にポジ型EB描画用レジスト240nm厚、下層にPMGI層40nm厚を用いる。パターン幅は、例えば上層が120nm、下層が60nmのリセス構造とする。次に、レジストパターン4を残した状態で下層絶縁膜5、磁区制御用強磁性膜6、及び上層絶縁膜7の3層構造膜(以後、磁区制御膜と称す)を形成する(図1(c))。磁区制御膜は、例えば下からAl2O3層20nm厚、CoCrPt層40nm厚、Al2O3層100nm厚とする。
【0013】
次に、発泡ポリウレタンパッドとアルミナ系スラリを用いて化学的機械研磨を行なう。この研磨によって、レジストパターン4の上に堆積した磁区制御層とレジストパターン4の表面層が除去されると共に、下部電極2の上に堆積した磁区制御層の上層絶縁膜7の膜厚が約60nmになるまで処理を行なう(図1(d))。
【0014】
そして、レジスト剥離処理を行なうことによって露出したレジストパターン4を除去する(図1(e))。このように、レジスト除去前に化学的機械研磨を用いる平坦化工程を行なうことによって、レジストの除去が確実にできる。なお、従来のように化学的機械研磨による平坦化工程を実施しない場合、レジストパターン4の除去はできなかった。
【0015】
この時の鳥瞰図を図2に示す。素子のトラック側面に形成した磁区制御膜部以外はTMR膜3が残っている(図2)。そのため、上記のようなトラックの形成と同様にレジスト/PMGIの2層構造レジストの形成及びArイオンミリングを用いたパターニング、絶縁膜堆積、及びレジスト除去工程を用いて素子におけるトラック部の垂直方向の加工を行なう。さらにTMR膜3の上にパーマロイ8を形成することによって、垂直通電型磁気抵抗効果素子が形成される(図1(f))。なお、パーマロイ8はパーマロイ2と同様に磁性膜を用いることで上部電極としてのみでなく、シールドを兼ねる。
【0016】
最後に、下部電極2と上部電極8から電流引出し線とパッドを形成することにより再生ヘッドは形成される。TMRヘッドでは、信号電流が一方の電極パッドから上部電極8、TMR膜3、下部電極2を通って反対側の電極パッドへと流れる。
【0017】
このようにして実施形態1によると、下部金属層(下部電極)の上に形成された磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子の側面に接して下部金属層の上に形成された磁区制御膜と、磁気抵抗効果素子及び磁区制御膜の上に形成された上部金属層(上部電極)とを含み、上部金属層は下面から磁気抵抗効果素子に向けて延びる突出部によって磁気抵抗効果膜と接合している磁気ヘッドが作製される。この磁気ヘッドの特徴は、上部金属層と接する磁区制御膜の上面が、化学的機械研磨法あるいは後述するエッチバック法によって平坦化された面であることである。
【0018】
〔実施形態2〕
図3は、本発明の実施形態2を説明する工程図である。この実施形態2は、実施形態1のリセス構造レジストを単層レジストにした製造方法である。
実施形態1と同様に、下部電極2上に垂直通電型磁気抵抗効果膜3(例えばTMR膜)を形成する(図3(a))。TMR膜の膜構成は実施形態1と同様とした。その後、TMR膜3の上に単層のレジストパターン34を形成し、このレジストパターン34をマスクとしてTMR膜3をArイオンミリングによってパターニングする(図3(b))。レジストパターン34は、例えばレジスト300nm厚、120nm幅を用いる。
【0019】
次に、レジストパターン34を残した状態で下層絶縁膜5、磁区制御用強磁性膜6、及び上層絶縁膜7の3層構造膜の磁区制御膜を形成する(図3(c))。磁区制御膜は例えば、下からAl2O3層20nm厚、CoCrPt層40nm厚、Al2O3層100nm厚とする。次に、発泡ポリウレタンパッドとアルミナ系スラリを用いて化学的機械研磨を行なう。この研磨によって、レジストパターン34の上に堆積した磁区制御層とレジストパターン34表面層が除去されると共に、下部電極2の上に堆積した磁区制御層の上層絶縁膜7の膜厚が約50nmになるまで処理を行なう(図3(d))。
【0020】
そして、レジスト剥離処理を行なうことによって露出したレジストパターン34を除去する(図3(e))。このように、レジスト除去前に化学的機械研磨を用いる平坦化工程を行なうことによって、レジストの除去が確実にできる。なお、従来のように化学的機械研磨による平坦化工程を実施しない場合、レジストパターン34の除去はできなかった。この時の鳥瞰図を図4に示す。素子のトラック側面に形成した磁区制御膜部以外はTMR膜3が残っている(図4)。実施形態2では単層レジストを用いているため、実施形態1に比べてトラック部におけるTMR膜3の露出面積が大きくなるので接触面積が大きくでき、接触抵抗の増加を防ぐことも可能である。以降の工程は実施形態1と同様に行い、垂直通電型磁気抵抗効果素子を形成することができる(図3(f))。
【0021】
最後に、下部電極2と上部電極8から電流引出し線とパッドを形成することにより再生ヘッドは形成される。TMRヘッドでは信号電流が一方の電極パッドから上部電極8、TMR膜3、下部電極2を通って反対側の電極パッドへと流れる。
【0022】
本実施形態のようにトラックの形成に単層レジストを用いることで、狭トラックの形成が容易となる。2層構造レジストによるリセス構造では、上層のレジストを下層のPMGIよりも大きく形成すると共に、膜厚も例えば上層レジストが250nmであるのに対して下層レジストが40nm程度となる。このように、レジスト寸法を微細化すると上層パターンが形成されているにもかかわらず、下層のPMGIが上層レジストを支えることができずレジストパターンが倒壊して、パターンの形成ができなくなる。これに反して、単層レジストではパターン形成が容易であると共に、アンダカットを用いないのでTMR膜上に磁区制御膜が乗り上げることもない。
【0023】
このようにして実施形態2によると、下部金属層(下部電極)の上に形成された磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子の側面に接して下部金属層の上に形成された磁区制御膜と、磁気抵抗効果素子及び磁区制御膜の上に形成された上部金属層(上部電極)とを含み、上部金属層は下面から磁気抵抗効果素子に向けて延びる突出部によって磁気抵抗効果膜と接合している磁気ヘッドが作製される。この磁気ヘッドの特徴は、上部金属層と接する磁区制御膜の上面が、化学的機械研磨法あるいは後述するエッチバック法によって平坦化された面であることである。
【0024】
〔実施形態3〕
図5は、本発明の実施形態3を説明する工程図である。この実施形態3は、実施形態1の磁気抵抗効果膜上に上部電極材料を配置した状態で、トラック部の形成を行なう垂直通電型磁気抵抗効果素子の製造方法である。なお、図は再生部トラックを浮上面に平行な断面で表したものである。
【0025】
実施形態1と同様に、下部電極2上に垂直通電型磁気抵抗効果膜3(例えばTMR膜)と磁性膜(金属膜)54を順次、成膜する。この際、磁性膜54に上部電極材料を選択する場合、垂直通電型磁気抵抗効果膜3の保護膜の膜厚を調整することにより素子のシールド間隔を決定することができる。例えばTMR膜の保護層の調整によりシールド間隔を55nmとする。なお、磁性膜54は例えば100nm厚とする。
【0026】
その後、磁性膜54上にレジストパターン55を形成し、このレジストパターン55をマスクとして磁性膜54及びTMR膜3をArイオンミリングによってパターニングする。レジストパターン55は、例えば単層レジスト300nm厚、100nm幅を用いる(図5(a))。次に、レジストパターン55を残した状態で磁区制御膜を形成する。磁区制御膜は例えば実施形態1のように、下から下層絶縁膜5(Al2O3:20nm厚)、強磁性層6(CoCrPt:40nm厚)、上層絶縁膜7(Al2O3:100nm厚)とする3層構造とする(図5(b))。
【0027】
その後、発泡ポリウレタンパッドとアルミナ系スラリを用いて化学的機械研磨を行なう。この研磨によって、レジストパターン55の上に堆積した磁区制御膜、レジストパターン55、及び磁性膜54の一部が除去されると共に、下部電極2上の磁区制御膜の上層絶縁膜7(Al2O3)の膜厚が約50nmになるまで処理を行なう。この場合、レジストパターン55は化学的機械研磨工程によって除去されるので、レジスト剥離処理を行なう必要がない(図5(c))。以降の工程は実施形態1と同様に行い、垂直通電型磁気抵抗効果素子を形成する(図5(d))。
【0028】
本実施形態のようにTMR膜3上に上部電極材料54を化学的機械研磨のストップ層として用いることにより、下部電極と上部電極の間隔であるシールド間距離の制御が容易になる。
【0029】
〔実施形態4〕
図6は、本発明の実施形態4を説明する工程図である。この実施形態4は、実施形態1の磁区制御膜を磁気抵抗効果膜上に配置する場合の製造方法である。
実施形態1と同様に、下部電極2上に垂直通電型磁気抵抗効果膜(例えばTMR膜)と磁区制御膜を順次成膜する(この磁区制御膜とTMR膜の2層膜を以後、センサ膜63と称す)。TMR膜の膜構成は実施形態1と同様とし、その上の磁区制御膜は例えばセンサ膜上にCu層1nm厚、CoFe層3nm厚、PtMn層9nm厚、Ta層7nm厚、及びRu層4nm厚とする。
【0030】
その後、センサ膜63の上にレジストパターン64を形成し、このレジストパターン64をマスクとしてセンサ膜63をArイオンミリングによってパターニングする。レジストパターン64は、例えば単層レジスト300nm厚、100nm幅を用いる。次に、レジストパターン64を残した状態で絶縁膜65を形成する。絶縁膜65は、例えばAl2O3層100nm厚とする(図6(a))。
【0031】
次に、発泡ポリウレタンパッドとアルミナ系スラリを用いて化学的機械研磨を行なう。この研磨によって、レジストパターン64の上に堆積した絶縁膜65とレジストパターン64の一部が除去されると共に、下部電極2の上に堆積した絶縁膜65(Al2O3)の膜厚が約80nmになるまで処理を行なう(図6(b))。レジストを除去した後の鳥瞰図を、図7に示す。本実施の形態によると、素子センサ部のみにレジストパターンを形成し、センサの高さ方向の加工を必要としないので、工程の短縮ができる。以降の工程は実施形態1と同様に行い、垂直通電型磁気抵抗効果素子を形成することができる(図6(c))。
【0032】
こうして実施形態4によると、下部金属層(下部電極)の上に形成された磁気抵抗効果素子と磁区制御膜とからなるセンサ膜と、センサ膜の側面に接して下部金属層の上に形成された絶縁膜と、センサ膜及び絶縁膜の上に形成された上部金属層(上部電極)とを含み、上部金属層は下面からセンサ膜に向けて延びる突出部によってセンサ膜と接合している磁気ヘッドが作製される。この磁気ヘッドの特徴は、上部金属層と接する絶縁膜の上面が、化学的機械研磨法あるいは後述するエッチバック法によって平坦化された面であることである。
【0033】
〔実施形態5〕
本発明による垂直通電型磁気抵抗効果素子の製造方法では、磁区制御膜を磁性膜に置き換えることによりサイドシールド構造を形成することができる。本発明の実施形態5を図8に示す。
【0034】
まず、実施形態4と同様に下部電極2を形成し、センサ膜63を堆積した後、レジストパターン64をマスクとしてセンサ膜63をパターニングする(図8(a))。次に、レジストパターン64を残した状態で絶縁膜65(例えばAl2O3層20nm厚)、中間層としてTa層(5nm厚)を下層に有するNiFe膜66(100nm厚)を形成する(図8(b))。
【0035】
その後、発泡ポリウレタンパッドとアルミナ系スラリを用いて化学的機械研磨を行なう。この研磨によって、レジストパターン64の上に堆積されたシールド磁性膜66、絶縁膜65、及びレジストパターン64の上部が除去されると共に、下部電極2上に形成したシールド磁性膜66の膜厚が約80nmになるまで処理を行なう(図8(c))。
【0036】
レジスト剥離処理を行ない、以降の工程は実施形態1と同様に行い、垂直通電型磁気抵抗効果素子を形成する(図8(d))。このように形成した垂直通電型磁気抵抗効果素子では、磁性膜66が垂直通電型磁気抵抗効果膜63の両サイドに配置したことにより、形成した再生ヘッドの実行トラック幅を従来よりも狭くできる効果がある。
【0037】
こうして実施形態5によると、下部金属層(下部電極)の上に形成された磁気抵抗効果素子と磁区制御膜とからなるセンサ膜と、センサ膜の側面に接して下部金属層の上に形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成された磁性膜と、センサ膜と絶縁膜と磁性膜の上に形成された上部金属層とを含み、上部金属層(上部電極)は下面からセンサ膜に向けて延びる突出部によってセンサ膜と接合している磁気ヘッドが作製される。この磁気ヘッドの特徴は、上部金属層と接する絶縁膜及び磁性膜の上面が、化学的機械研磨法あるいは後述するエッチバック法によって平坦化された面であることである。
【0038】
〔実施形態6〕
本発明の平坦化工程による表面平滑化は化学的機械研磨法のみでなく、エッチバック法を用いても良い。図9は、本発明の実施形態6を説明する工程図である。
まず、実施形態5と同様の工程により、下部に絶縁膜65を有する磁性膜66の形成まで行なう(図9(a))。その後、レジスト膜91を形成する。基板表面はこのレジスト膜91により平滑化される。レジスト膜91は例えば200nm厚とする(図9(b))。レジストは低粘度のものを用いることによって表面平坦性は向上する。
【0039】
次に、Arイオンミリングを行なう。イオンミリングによるエッチング速度は、材料依存性が弱いことから、基板表面を均一にエッチングすることができる(図9(c))。したがって、化学的機械研磨を用いた場合の平坦化形状に近い形状でできる。以降の工程は実施形態5と同様に行い、垂直通電型磁気抵抗効果素子を形成する(図9(d))。このように平坦化工程は研磨のみでなくエッチバック法によっても同様の効果を得ることができる。
なお、ここでは実施形態5に、化学的機械研磨法に代えてエッチバック法を適用した例を示したが、他の実施形態1〜4のいずれの平坦化工程に対しても適用可能である。
【0040】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気抵抗効果素子の形成工程において、レジスト及びその上に堆積した磁区制御膜を除去する工程で、確実に除去することができる。更に、本発明ではマスクに単層レジストを用いることができ、微細パターンが精度良く形成できる。したがって、トラックが120nm幅以下の再生ヘッドの形成が可能となり、この生成ヘッドを搭載した面記録密度100Gbit/in2 以上の磁気ディスク装置を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による磁気ヘッドの製造方法の実施形態1を示す再生ヘッド形成プロセス断面図。
【図2】図1(e)の鳥瞰図。
【図3】本発明による磁気ヘッドの製造方法の実施形態2を示す再生ヘッド形成プロセス断面図。
【図4】図3(e)の鳥瞰図。
【図5】本発明による磁気ヘッドの製造方法の実施形態3を示す再生ヘッド形成プロセス断面図。
【図6】本発明による磁気ヘッドの製造方法の実施形態4を示す再生ヘッド形成プロセス断面図。
【図7】図6(b)の鳥瞰図。
【図8】本発明による磁気ヘッドの製造方法の実施形態5を示す再生ヘッド形成プロセス断面図。
【図9】本発明による磁気ヘッドの製造方法の実施形態6を示す再生ヘッド形成プロセス断面図。
【図10】基板表面に下部電極を形成する工程の説明図。
【符号の説明】
1…アルミナチタンカーバイド基板、2…下部電極、3…垂直通電型磁気抵抗効果膜、4…レジストパターン、5…下層絶縁膜、6…強磁性膜、7…上層絶縁膜、8…上部電極、34…単層レジストパターン、54…磁性層、55…レジストパターン、63…センサ膜、64…レジストパターン、65…絶縁膜、66…上部電極、91…レジスト膜[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a magnetic head and a magnetic head manufactured by the method, and more particularly, to a magnetic head having a perpendicular conduction type magnetoresistive element and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
To increase the recording density of a magnetic disk device, it is important to increase the sensitivity of a magnetic head and to reduce the track width. In particular, in the reproducing section, starting from an inductive type head to improve sensor sensitivity, a magnetoresistive head (MR: Magneto-resistance head) using an anisotropic magnetoresistive film, and a giant magnetoresistive head (GMR: In addition to a shift to a Giant Magneto-resistance head, a Tunneling Magneto-resistance head (TMR) and a CPP-GMR (Current Perpendicular to the Gant-Magneto-head) are expected. ing. The structure of the TMR head and the CPP-GMR head is different from that of the conventional GMR head because the signal current flows in the direction perpendicular to the sensor film. Such a sensor film is called a vertical conduction type magnetoresistive film.
[0003]
The reproduction track portions of the TMR head and the CPP-GMR head are formed, for example, as described in JP-A-2-17643. A T-type resist pattern is formed on the vertical conduction type magneto-resistance effect film formed on the lower electrode, and the vertical conduction type magneto-resistance effect film is patterned using the T-type resist pattern as a mask. Is formed, a magnetic domain control film having a three-layer structure including a lower insulating film, a bias film, and an upper insulating film is formed, and the T-type resist pattern is further removed. At this time, the magnetic domain control film formed on the resist pattern together with the resist pattern is removed. Finally, an upper electrode is formed. The magnetic domain control film may be formed by a bias film made of a high electric resistance material instead of using the three-layer structure.
[Patent Document 1]
JP-A-2-17643
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the mask used for track formation uses a T-type resist pattern, and the lower insulating film of the magnetic domain control film goes around the undercut portion of the mask and is formed on the magnetoresistive effect film. The contact area between the upper electrode and the magnetoresistive film varies. This causes the resistance of the magnetoresistive element to vary. Therefore, when the amount of undercut is reduced, the magnetic domain control film formed on the lower electrode is formed without interruption at the undercut portion with the magnetic domain control film formed on the mask. This makes it difficult to remove the mask.
[0005]
Also, when the track width is reduced in order to cope with a higher recording density of the magnetic disk device, the undercut amount of the T-type resist is reduced. For example, when a read head having a track width of 120 nm is formed of a two-layer resist having a lower layer of polydimethyl glutarimide (hereinafter referred to as PMGI) and a lower layer of a negative resist, the upper layer resist is formed of a T-type resist. It is formed in a pattern of 120 nm. At this time, if the width of the lower layer PMGI is small, the upper layer resist cannot be supported. In order to support the upper resist, the width of PMGI needs to be 60 nm or more. Therefore, the amount of undercut must be 30 nm or less. However, the manufacturing of the element requires a process allowance, and the undercut amount is set to 20 to 25 nm. Also in this case, the undercut is insufficient, so that the magnetic domain control film formed on the lower electrode is formed without interruption at the undercut portion with the magnetic domain control film formed on the mask, so that it is difficult to remove the mask. .
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and has a magnetic head capable of reliably removing a resist and a magnetic domain control film deposited thereon (hereinafter referred to as lift-off) in a step of forming a magnetoresistive element. It is an object of the present invention to provide a method for producing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A typical method of manufacturing a magnetic head having a magnetoresistive element according to the present invention includes a step of forming a lower metal layer, a step of forming a magnetoresistive film on the lower metal layer, Forming a resist pattern, patterning the magnetoresistive film using the resist pattern as a mask, laminating a magnetic domain control film while leaving the resist pattern, a magnetic domain control film formed on the resist pattern, a resist pattern A planarization step of removing a part of the magnetic domain control film formed on the lower metal layer and exposing the resist pattern, a step of removing the exposed resist pattern, and a step of removing the exposed resist pattern. Forming an upper metal layer.
[0008]
In forming the magnetoresistive element in this manner, a magnetic domain control film is laminated while leaving the mask used for patterning the magnetoresistive effect element, and then the bias film and the mask surface layer formed on the mask are planarized. To expose the mask, and the exposed mask is removed. Thereby, it is possible to prevent the lift-off caused by the reduction of the amount of undercut that has been effective to reduce the distance of the magnetic domain control film that wraps around the magnetoresistive effect film from becoming difficult. Also, in forming a track using a fine pattern for the purpose of forming a narrow track, it is necessary to reduce the amount of undercut. In this case as well, the lift-off becomes similarly difficult, but the same effect can be obtained in the present invention.
[0009]
According to the present invention, after depositing a magnetic domain control film, a flattening step is performed to prevent a problem that a lift-off for removing the magnetic domain control film from above the magnetoresistance effect element becomes difficult. Accordingly, since it is not necessary to use a T-type structure for the mask, a single-layer resist may be used. In this case, it is not necessary to fall the resist or control the amount of undercut, so that there is an effect that the formation of a fine pattern becomes easy.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
As shown in FIG. 10, a lower electrode was formed on the substrate surface. FIG. 10 shows the reproducing section track in a cross section parallel to the air bearing surface. A
[0011]
FIG. 1 is a process
[0012]
Thereafter, a resist
[0013]
Next, chemical mechanical polishing is performed using a foamed polyurethane pad and an alumina-based slurry. By this polishing, the magnetic domain control layer deposited on the resist
[0014]
Then, the resist
[0015]
FIG. 2 shows a bird's-eye view at this time. The
[0016]
Finally, a reproducing head is formed by forming a current lead line and a pad from the
[0017]
Thus, according to the first embodiment, the magnetoresistance effect element formed on the lower metal layer (lower electrode) and the magnetic domain control film formed on the lower metal layer in contact with the side surface of the magnetoresistance effect element And an upper metal layer (upper electrode) formed on the magnetoresistive element and the magnetic domain control film. The upper metal layer is joined to the magnetoresistive film by a protrusion extending from the lower surface toward the magnetoresistive element. A magnetic head is manufactured. The feature of this magnetic head is that the upper surface of the magnetic domain control film in contact with the upper metal layer is a surface planarized by a chemical mechanical polishing method or an etch-back method described later.
[0018]
[Embodiment 2]
FIG. 3 is a process
As in the first embodiment, a perpendicular conduction type magnetoresistive film 3 (for example, a TMR film) is formed on the lower electrode 2 (FIG. 3A). The film configuration of the TMR film was the same as in the first embodiment. Thereafter, a single-layer resist
[0019]
Next, a magnetic domain control film having a three-layer structure of the lower insulating
[0020]
Then, the resist
[0021]
Finally, a reproducing head is formed by forming a current lead line and a pad from the
[0022]
By using a single-layer resist for forming tracks as in the present embodiment, it is easy to form narrow tracks. In the recess structure using the two-layer resist, the upper resist is formed to be larger than the lower PMGI, and the thickness of the lower resist is about 40 nm, for example, while the upper resist is 250 nm. As described above, when the resist size is reduced, the lower layer PMGI cannot support the upper layer resist even though the upper layer pattern is formed, and the resist pattern collapses and the pattern cannot be formed. On the other hand, with a single-layer resist, pattern formation is easy, and since no undercut is used, the magnetic domain control film does not run on the TMR film.
[0023]
Thus, according to the second embodiment, the magnetoresistance effect element formed on the lower metal layer (lower electrode) and the magnetic domain control film formed on the lower metal layer in contact with the side surface of the magnetoresistance effect element And an upper metal layer (upper electrode) formed on the magnetoresistive element and the magnetic domain control film. The upper metal layer is joined to the magnetoresistive film by a protrusion extending from the lower surface toward the magnetoresistive element. A magnetic head is manufactured. The feature of this magnetic head is that the upper surface of the magnetic domain control film in contact with the upper metal layer is a surface planarized by a chemical mechanical polishing method or an etch-back method described later.
[0024]
[Embodiment 3]
FIG. 5 is a process
[0025]
As in the first embodiment, a perpendicular conduction type magnetoresistive film 3 (for example, a TMR film) and a magnetic film (metal film) 54 are sequentially formed on the
[0026]
Thereafter, a resist
[0027]
Thereafter, chemical mechanical polishing is performed using a foamed polyurethane pad and an alumina-based slurry. By this polishing, the magnetic domain control film, the resist
[0028]
By using the upper electrode material 54 as a stop layer for chemical mechanical polishing on the
[0029]
[Embodiment 4]
FIG. 6 is a process
As in the first embodiment, a perpendicular conduction type magnetoresistive film (for example, a TMR film) and a magnetic domain control film are sequentially formed on the lower electrode 2 (the two-layer film of the magnetic domain control film and the TMR film is hereinafter referred to as a sensor film). 63). The film configuration of the TMR film is the same as that in the first embodiment, and the magnetic domain control film thereon is, for example, a
[0030]
Thereafter, a resist
[0031]
Next, chemical mechanical polishing is performed using a foamed polyurethane pad and an alumina-based slurry. By this polishing, the insulating
[0032]
Thus, according to the fourth embodiment, the sensor film including the magnetoresistive element and the magnetic domain control film formed on the lower metal layer (lower electrode) and the sensor film formed on the lower metal layer in contact with the side surface of the sensor film. The upper metal layer (upper electrode) formed on the sensor film and the insulating film, the upper metal layer being joined to the sensor film by a protrusion extending from the lower surface toward the sensor film. A head is manufactured. The feature of this magnetic head is that the upper surface of the insulating film in contact with the upper metal layer is a surface planarized by a chemical mechanical polishing method or an etch-back method described later.
[0033]
[Embodiment 5]
In the method of manufacturing a perpendicular conduction type magnetoresistance effect element according to the present invention, a side shield structure can be formed by replacing the magnetic domain control film with a magnetic film. FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention.
[0034]
First, the
[0035]
Thereafter, chemical mechanical polishing is performed using a foamed polyurethane pad and an alumina-based slurry. By this polishing, the shield
[0036]
A resist stripping process is performed, and the subsequent steps are performed in the same manner as in the first embodiment to form a perpendicular conduction type magnetoresistive element (FIG. 8D). In the vertical conduction type magnetoresistance effect element formed in this way, the
[0037]
Thus, according to the fifth embodiment, the sensor film including the magnetoresistive effect element and the magnetic domain control film formed on the lower metal layer (lower electrode) and the sensor film formed on the lower metal layer in contact with the side surface of the sensor film. An insulating film, a magnetic film formed on the insulating film, a sensor film, an upper metal layer formed on the insulating film and the magnetic film, and the upper metal layer (upper electrode) is formed from the lower surface of the sensor film. A magnetic head that is joined to the sensor film by a protrusion extending toward is fabricated. The feature of this magnetic head is that the upper surfaces of the insulating film and the magnetic film that are in contact with the upper metal layer are surfaces that are planarized by a chemical mechanical polishing method or an etch-back method described later.
[0038]
[Embodiment 6]
The surface smoothing by the flattening step of the present invention may use not only a chemical mechanical polishing method but also an etch back method. FIG. 9 is a process chart illustrating Embodiment 6 of the present invention.
First, the same steps as in the fifth embodiment are performed up to the formation of the
[0039]
Next, Ar ion milling is performed. Since the etching rate by ion milling has little material dependence, the substrate surface can be uniformly etched (FIG. 9C). Therefore, a shape close to a flattened shape when using chemical mechanical polishing can be obtained. Subsequent steps are performed in the same manner as in the fifth embodiment to form a vertical conduction type magnetoresistance effect element (FIG. 9D). As described above, the same effect can be obtained by the etch-back method as well as the polishing in the flattening step.
Although an example in which the etch-back method is applied to the fifth embodiment instead of the chemical mechanical polishing method is shown here, the present invention can be applied to any of the flattening processes in the other first to fourth embodiments. .
[0040]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the step of forming the magnetoresistive element, the resist and the magnetic domain control film deposited thereon can be reliably removed in the step of removing the resist. Further, in the present invention, a single-layer resist can be used as a mask, and a fine pattern can be formed with high accuracy. Therefore, it is possible to form a reproducing head whose track has a width of 120 nm or less, and it is possible to manufacture a magnetic disk device having this recording head and a surface recording density of 100 Gbit / in 2 or more.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a reproducing head forming process showing a first embodiment of a method of manufacturing a magnetic head according to the present invention.
FIG. 2 is a bird's-eye view of FIG.
FIG. 3 is a sectional view of a reproducing head forming
FIG. 4 is a bird's-eye view of FIG.
FIG. 5 is a sectional view of a reproducing head forming process showing a third embodiment of the method of manufacturing a magnetic head according to the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a reproducing head forming
FIG. 7 is a bird's-eye view of FIG. 6 (b).
FIG. 8 is a sectional view of a reproducing head forming
FIG. 9 is a sectional view of a reproducing head forming process showing Embodiment 6 of the method for manufacturing a magnetic head according to the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a step of forming a lower electrode on a substrate surface.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記下部金属層の上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜上にレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとして前記磁気抵抗効果膜をパターニングする工程と、
前記レジストパターンを残したまま磁区制御膜を積層する工程と、
前記レジストパターン上に形成された磁区制御膜、前記レジストパターンの一部及び前記下部金属層の上に形成された磁区制御膜の一部を除去して前記レジストパターンを露出させる平坦化工程と、
前記露出したレジストパターンを除去する工程と、
前記磁気抵抗効果膜上に上部金属層を形成する工程と
を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。Forming a lower metal layer;
Forming a magnetoresistive film on the lower metal layer;
Forming a resist pattern on the magnetoresistive film, patterning the magnetoresistive film using the resist pattern as a mask,
Laminating a magnetic domain control film while leaving the resist pattern,
A magnetic domain control film formed on the resist pattern, a flattening step of exposing the resist pattern by removing a part of the resist pattern and a part of the magnetic domain control film formed on the lower metal layer,
Removing the exposed resist pattern;
Forming an upper metal layer on the magnetoresistive film.
前記下部金属層の上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜の上に磁性膜を形成する工程と、
前記磁性膜上にレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとして前記磁性膜及び磁気抵抗効果膜をパターニングする工程と、
前記レジストパターンを残したまま磁区制御膜を積層する工程と、
前記レジストパターン上に形成された磁区制御膜、前記レジストパターン、前記磁気抵抗効果膜の上に形成された磁性膜の一部及び前記下部金属層の上に形成された磁区制御膜の一部を除去して前記レジストパターンを露出させる平坦化工程と、
前記磁性膜の上に上部金属層を形成する工程と
を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。Forming a lower metal layer;
Forming a magnetoresistive film on the lower metal layer;
Forming a magnetic film on the magnetoresistive film;
Forming a resist pattern on the magnetic film, patterning the magnetic film and the magnetoresistive film using the resist pattern as a mask,
Laminating a magnetic domain control film while leaving the resist pattern,
The magnetic domain control film formed on the resist pattern, the resist pattern, a part of the magnetic film formed on the magnetoresistive film and a part of the magnetic domain control film formed on the lower metal layer. Removing and exposing the resist pattern, a flattening step,
Forming an upper metal layer on the magnetic film.
前記下部金属層の上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜の上に磁区制御膜を形成する工程と、
前記磁区制御膜の上にレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとして前記磁区制御膜及び磁気抵抗効果膜をパターニングする工程と、
前記レジストパターンを残したまま前記磁気抵抗効果膜及び磁区制御膜の両端及びパターニングにより露出した前記上部金属層の上に絶縁膜を積層する工程と、
前記レジストパターン上に形成された絶縁膜、前記レジストパターンの一部及び前記下部金属層の上に形成された絶縁膜の一部を除去してレジストパターンを露出させる平坦化工程と、
前記露出したレジストパターンを除去する工程と、
前記磁区制御膜の上に上部金属層を形成する工程と
を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。Forming a lower metal layer;
Forming a magnetoresistive film on the lower metal layer;
Forming a magnetic domain control film on the magnetoresistive effect film,
Forming a resist pattern on the magnetic domain control film, patterning the magnetic domain control film and the magnetoresistive film using the resist pattern as a mask,
Laminating an insulating film on the upper metal layer exposed by both ends of the magnetoresistive effect film and the magnetic domain control film and patterning while leaving the resist pattern;
An insulating film formed on the resist pattern, a planarization step of removing a part of the resist pattern and a part of the insulating film formed on the lower metal layer to expose the resist pattern,
Removing the exposed resist pattern;
Forming an upper metal layer on the magnetic domain control film.
前記下部金属層の上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜上に磁区制御膜を形成する工程と、
前記磁区制御膜の上にレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとして前記磁区制御膜及び磁気抵抗効果膜をパターニングする工程と、
前記レジストパターンを残したまま前記磁気抵抗効果膜及び磁区制御膜の両端及びパターニングにより露出した前記下部金属層上に絶縁膜及び磁性膜を積層する工程と、
前記レジストパターン上に形成された絶縁膜及び磁性膜、前記レジストパターンの一部及び前記下部金属層の上に形成された磁性膜の一部を除去してレジストパターンを露出させる平坦化工程と、
前記露出したレジストパターンを除去する工程と、
前記磁区制御膜の上に上部金属層を形成する工程と
を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。Forming a lower metal layer;
Forming a magnetoresistive film on the lower metal layer;
Forming a magnetic domain control film on the magnetoresistive film,
Forming a resist pattern on the magnetic domain control film, patterning the magnetic domain control film and the magnetoresistive film using the resist pattern as a mask,
Laminating an insulating film and a magnetic film on the lower metal layer exposed by both ends of the magnetoresistive effect film and the magnetic domain control film and patterning while leaving the resist pattern;
A flattening step of exposing the resist pattern by removing an insulating film and a magnetic film formed on the resist pattern, a part of the resist pattern and a part of the magnetic film formed on the lower metal layer,
Removing the exposed resist pattern;
Forming an upper metal layer on the magnetic domain control film.
前記上部金属層と接する前記磁区制御膜の上面は化学的機械研磨法によって平坦化された面であることを特徴とする磁気ヘッド。A magnetoresistive element formed on the lower metal layer, a magnetic domain control film formed on the lower metal layer in contact with a side surface of the magnetoresistive element, the magnetoresistive element and the magnetic domain control film An upper metal layer formed on the magnetic head, wherein the upper metal layer is joined to the magnetoresistive film by a protrusion extending from the lower surface toward the magnetoresistive element.
The magnetic head according to claim 1, wherein an upper surface of the magnetic domain control film in contact with the upper metal layer is a surface planarized by a chemical mechanical polishing method.
前記上部金属層と接する前記絶縁膜の上面は化学的機械研磨法によって平坦化された面であることを特徴とする磁気ヘッド。A laminated film including a magnetoresistive element and a magnetic domain control film formed on the lower metal layer; an insulating film formed on the lower metal layer in contact with a side surface of the laminated film; An upper metal layer formed on the insulating film, wherein the upper metal layer is joined to the laminated film by a protrusion extending from the lower surface toward the laminated film,
A magnetic head according to claim 1, wherein an upper surface of said insulating film in contact with said upper metal layer is a surface planarized by a chemical mechanical polishing method.
前記上部金属層と接する前記絶縁膜及び前記磁性膜の上面は化学的機械研磨法によって平坦化された面であることを特徴とする磁気ヘッド。A stacked film including a magnetoresistive element and a magnetic domain control film formed on the lower metal layer, an insulating film formed on the lower metal layer in contact with a side surface of the stacked film, A magnetic film formed thereon, including the laminated film, the insulating film, and an upper metal layer formed on the magnetic film, wherein the upper metal layer is formed by a protrusion extending from a lower surface toward the laminated film. In the magnetic head bonded to the laminated film,
The magnetic head according to claim 1, wherein upper surfaces of the insulating film and the magnetic film in contact with the upper metal layer are surfaces planarized by a chemical mechanical polishing method.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008120320A1 (en) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Fujitsu Limited | Thin film magnetic head, method for fabricating the same and magnetic recorder |
US7944651B2 (en) | 2007-01-04 | 2011-05-17 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | CPP-type magnetoresistive effect head and method of manufacturing the same |
-
2003
- 2003-05-13 JP JP2003134457A patent/JP2004342154A/en active Pending
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US7944651B2 (en) | 2007-01-04 | 2011-05-17 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | CPP-type magnetoresistive effect head and method of manufacturing the same |
WO2008120320A1 (en) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Fujitsu Limited | Thin film magnetic head, method for fabricating the same and magnetic recorder |
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