JP2006260653A - 薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄膜磁気ヘッドのリード素子を形成する際に使用するリフトオフパターンを精度よく形成することを可能とし、薄膜磁気ヘッドの製造上のばらつきを抑えて、より高精度の薄膜磁気ヘッドを製造可能とする。
【解決手段】 磁気抵抗効果膜１２上に、その上に積層されるレジスト膜３０を現像する現像液によっては侵されない膜材料からなる反射防止膜２０と、該反射防止膜をアッシングする処理によって侵されないレジスト材からなる前記レジスト膜３０とを積層して形成する工程と、前記レジスト膜３０を露光および現像してレジストパターン３０ａを形成する工程と、前記反射防止膜２０をアッシングし、アッシングされた反射防止膜２０ａと前記レジストパターン３０ａとでひさし形状のリフトオフパターン２２を形成する工程と、該リフトオフパターン２２を利用して前記イオンミリングを施し、また前記絶縁層を成膜することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は薄膜磁気ヘッドの製造方法に関し、より詳細には薄膜磁気ヘッドのリード素子におけるハイト形状をより高精度に形成することを可能にする薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。

図４は、磁気ディスク装置に用いられる薄膜磁気ヘッドの製造工程において、とくにリード素子のハイト形状（高さ方向の形状）を整える工程を示している。
図４(a)は、基板上に磁性層である下部シールド層１０を成膜した後、磁気抵抗効果膜１２を成膜し、さらに下層膜１４および感光性レジスト１６を被着形成した状態を示す。感光性レジスト１６は、露光および現像によってパターニングされる一般的なレジストであり、下層膜１４は、感光性レジスト１６よりも現像液に対するエッチングレートが高い材料、たとえば、ポリジメチルグルタルイミド（PMGI）によって形成される。

図４(b)は、感光性レジスト１６に対して、磁気抵抗効果素子として形成する部位を遮蔽するレジストパターンを形成するための露光操作を行っている状態を示す。感光性レジスト１６を露光した後、感光性レジスト１６を現像してレジストパターン１６ａを形成する。このレジストパターン１６ａを現像する際に、下層膜１４が現像液によってエッチングされ、図４(c)に示すひさし形状のリフトオフパターン１７が形成される。リフトオフパターン１７は、感光性レジスト１６が現像されて形成されたレジストパターン１６ａと、下層膜１４がエッチングされて形成された下層膜パターン１４ａとからなる。

次いで、このリフトオフパターン１７をマスクとして、イオンミリングを施し、磁気抵抗効果膜１２を部分的に除去して磁気抵抗効果素子１２ａを形成する（図４(d)）。次に、スパッタリングによってアルミナ１８を成膜する（図４(e)）。リフトオフパターン１７は下部側がひさし状に延出する形態に形成されているから、磁気抵抗効果素子１２ａの上面にアルミナ１８のばりを生じさせずにアルミナ１８を堆積させることができる。最後に、リフトオフパターン１７をリフトオフすることにより、下部シールド層１０上に磁気抵抗効果素子１２ａとアルミナ１８からなる絶縁層が残る（図４(f)）。図４(f)の状態で、磁気抵抗効果素子１２ａとアルミナ１８の上層に上部シールド層を成膜することにより、リード素子が完成する。
特開２００３−２０９０４０号公報 特開２００３−９８６８９号公報 特開２００３−１５８０６２号公報

上述したリード素子の製造方法においては、現像液に対する感光性レジスト１６と下層膜１４とのエッチングレートの相違を利用してリフトオフパターン１７を形成している。このように、現像液に対するエッチングレートの相違を利用してリフトオフパターン１７を形成する方法は、ワークであるウエハ基板上での現像液の液回りがばらついたりすることによって、リフトオフパターン１７のひさし部分の深さがばらつくという問題があった。

このようなリフトオフパターン１７の形状のばらつきは、薄膜磁気ヘッドの寸法精度がばらつく原因となり、製造歩留まりを低下させることになる。
本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、薄膜磁気ヘッドのリード素子を形成する際に使用するリフトオフパターンをより精度よく形成することを可能とし、薄膜磁気ヘッドの製造上のばらつきを抑えて、より高精度の薄膜磁気ヘッドを製造可能とす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。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、磁気抵抗効果膜上にリフトオフパターンを形成し、リフトオフパターンが形成された状態で磁気抵抗効果膜をイオンミリングすることによって磁気抵抗効果素子を形成し、次いで磁気抵抗効果素子の側方に絶縁層を成膜してリード素子を形成する工程を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記磁気抵抗効果膜上に、その上に積層されるレジスト膜を現像する現像液によっては侵されない膜材料からなる反射防止膜と、該反射防止膜をアッシングする処理によって侵されないレジスト材からなる前記レジスト膜とを積層して形成する工程と、前記レジスト膜を露光および現像してレジストパターンを形成する工程と、前記反射防止膜をアッシングし、アッシングされた反射防止膜と前記レジストパターンとでひさし形状のリフトオフパターンを形成する工程と、該リフトオフパターンを利用して前記イオンミリングを施し、また前記絶縁層を成膜することを特徴とする。

また、前記反射防止膜をアッシングする工程として、酸素ガスを用いた等方性プラズマエッチングを施すことが有効である。
また、前記レジスト膜として、Ｓｉを含有する感光性レジスト材が好適に使用できる。

本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、反射防止膜とレジスト膜を積層し、レジスト膜を露光および現像してレジストパターンを形成する工程と、反射防止膜をアッシングする工程とを別工程とすることにより、ひさし形状に形成されるリフトオフパターンのひさし部分の深さのばらつきを小さくすることができ、これによって製品の特性のばらつきを抑え、製造歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面とともに詳細に説明する。
図１、２は、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法において特徴的な、リード素子のハイト形状を形成する工程を示す。以下、図１、２にしたがって製造工程順に製造方法の実施の形態について説明する。
図１(a)は、ウエハ基板上にＮｉＦｅ等の磁性層からなる下部シールド層１０をめっきにより形成した後、磁気抵抗効果膜１２を成膜し、反射防止膜２０を形成した後、反射防止膜２０に積層してレジスト膜３０を形成した状態を示す。
なお、磁気抵抗効果膜１２はＧＭＲ素子あるいはＴＭＲ素子等の磁気抵抗効果素子を形成するために複数の成膜層からなる。

磁気抵抗効果膜１２の上層に形成する反射防止膜２０は、レジスト膜３０を所定のパターンにしたがって露光する際に、下地層からの光反射を防止する目的と、レジスト膜３０とともにひさし形状のリフトオフパターンを形成する目的で使用される。
本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、リード素子のハイト形状を形成する際に、レジスト膜３０を所定形状に露光および現像してレジスト膜３０をパターニングする工程と、レジスト膜３０をパターニングした後に、アッシングによって反射防止膜２０をエッチングしてひさし形状のリフトオフパターンを形成する工程とを備えることを特徴とする。

したがって、反射防止膜２０は、レジスト膜３０を現像する際に使用する現像液によってはエッチングされない、もしくはエッチングされ難い材質のものであり、かつ、アッシング工程ではレジスト膜３０にくらべて容易にエッチングされる（アッシングされる）材料が使用される。この目的に使用できる材料としては、たとえば有機ポリマーがあげられる。
また、反射防止膜はスピンコーティングによって厚さ０．０１μｍ〜０．１μｍの厚さに形成する。

ウエハ基板の表面に反射防止膜２０を被着し、硬化させた後、反射防止膜２０の表面にレジスト膜３０を形成する。このレジスト膜３０は、露光および現像操作によって所定のパターンに形成する感光性のレジストであるが、本実施形態では反射防止膜２０をアッシングする工程によってアッシングされない、もしくはアッシングされ難いレジスト材を選択する。このようなレジスト材としては、たとえば、シリコン含有レジストがある。レジスト膜３０は、厚さ０．２μｍ〜１．０μｍの厚さに形成する。

図１(b)は、次に、レジスト膜３０をパターニングしてレジストパターンを形成するための露光操作を行っている状態を示す。図示例はマスク３２により、レジスト膜３０を残す部位を露光している例である。
レジスト膜３０を露光した後、レジスト膜３０を現像して反射防止膜２０上にレジストパターン３０ａを形成する（図１(c)）。反射防止膜２０は、レジスト膜３０を現像する現像液によっては侵されないから、反射防止膜２０上に所定のパターンでレジストパターン３０ａが形成される。

図１(d)は、図１(c)の状態で、反射防止膜２０をアッシングして、磁気抵抗効果膜１２上にリフトオフパターン２２を形成した状態を示す。反射防止膜２０をアッシングする操作は、たとえば酸素雰囲気による等方性プラズマエッチングによって行うことができる。アッシング工程においてレジストパターン３０ａは反射防止膜２０にくらべてエッチングされ難いことから、レジストパターン３０ａの下方に反射防止膜２０がくい込むようにしてエッチング（アッシング）され、図１(d)に示すようなひさし形状のリフトオフパターン２２が形成される。２０ａはアッシングによってレジストパターン３０ａの下方に残る反射防止膜を示す。

実際のアッシング工程では、アッシング条件、アッシング時間等を変えて、レジストパターン３０ａの側面から反射防止膜２０ａの側面がどの程度くい込むかを検出し、所定のリフトオフパターン２２となるようにアッシング条件を設定して処理する。

図２(a)は、上述した方法によってリフトオフパターン２２を形成した後、磁気抵抗効果膜１２にイオンミリングを施して、磁気抵抗効果素子１２ａを形成した状態を示す。リフトオフパターン２２がひさし形状に形成されていることから、磁気抵抗効果膜１２にイオンミリングを施すと、磁気抵抗効果素子１２ａの側面が、下部シールド層１０側に裾をひく傾斜面となるように形成される。

図２(b)は、ウエハ基板上にリフトオフパターン２２を形成した状態で、アルミナ１８をスパッタリングした状態を示す。スパッタリングによりアルミナ１８はウエハ基板上に堆積していくが、リフトオフパターン２２によって磁気抵抗効果素子１２ａの上面と磁気抵抗効果素子１２ａの側方に形成されるアルミナ１８の絶縁層との境界部分にアルミナ１８のばりが堆積することが防止され、磁気抵抗効果素子１２ａとアルミナ１８の絶縁層が滑らかに連続する形態にスパッタリングされる。

図２(c)は、リフトオフパターン２２を除去し、下部シールド層１０の上に磁気抵抗効果素子１２ａとその側方にアルミナ１８からなる絶縁層を形成した状態を示す。アルミナ１８をスパッタリングした際に、リフトオフパターン２２の上面と側面にもアルミナ１８が堆積するが、リフトオフパターン２２を除去することによって、リフトオフパターン２２の外面に堆積したアルミナ１８はリフトオフパターン２２とともに除去される。

図２(d)は、次に、磁気抵抗効果素子１２ａの上面とアルミナ１８からなる絶縁層の上面に上部シールド層２４を被着形成してリード素子を形成した状態を示す。上部シールド層２４はたとえばＮｉＦｅ等の磁性材をめっきにより盛り上げるようにして形成することができる。リード素子は、下部シールド層１０と上部シールド層２４によって磁気抵抗効果素子１２ａを厚さ方向に挟んだ配置となる。

薄膜磁気ヘッドでは、上述した方法によってリード素子を形成した後、上部シールド層２４の上にライト素子を形成して完成することができる。ライト素子は、磁気ヨークとして作用する下部磁極および上部磁極と、磁極を励磁する励磁用コイルを備えたものである。これらの各磁極は磁性層をめっき盛り上げによって形成し、コイルを所定のパターンにパターニングして形成することができる。

図３は、本実施形態の製造工程において、磁気抵抗効果膜１２上にリフトオフパターン２２を形成した状態を拡大して示している。
リフトオフパターン２２は、レジストパターン３０ａと反射防止膜２０ａによってひさし部分の深さＤとなるように形成される。リード素子をばらつきなく形成するためには、リフトオフパターン２２に形成されるひさし部分の深さＤを精度よく形成する必要がある。上述した方法によれば、このひさし部分の深さＤのばらつきを、従来は３σ＝１５ｎｍであったものを、３σ＝８ｎｍまで改善することができた。

このように、本実施形態の薄膜磁気ヘッドの製造方法によってリフトオフパターンのひさし部分の深さのばらつきを抑えることができたのは、従来方法では、感光性レジスト１６と下層膜１４とを現像する操作を利用してリフトオフパターン１７を形成していたのに対して、反射防止膜２０をアッシングする操作によってリフトオフパターン２２を形成するから、現像液の液回り性のばらつきといった問題が本発明方法の場合は生じないことがあげられる。

とくにアッシング操作は等方的なプラズマエッチングによるから、ワークであるウエハ基板の全体を均一にエッチングすることができ、現像液を利用したエッチングのようにウエハ基板の場所によって現像液の流れが不均一になってエッチングの進行状態がばらつくといった問題がないという利点がある。
また、現像液によって下層膜１４が側方からくい込むようになると、下層膜１４の側面部分での現像液の流れ性がエッチングの進行に影響を与えるようになり、ばらつきの原因になるが、アッシングによる場合は、このような被エッチング部の形状によるばらつきが比較的小さいという利点がある。

また、本発明では、レジスト膜３０の下地として反射防止膜２０を設けたことにより、レジスト膜３０を露光する際に、下地の凹凸の影響を抑制することができ、これによって高精度のパターニングが可能になるという利点もある。
レジスト膜３０を露光する際に、下地が凹凸面になっていると、下地面からの光反射によってレジスト膜３０に形成するパターンがぼやけたりして、レジストパターン３０ａの輪郭がすっきりと仕上がらないことがある。本発明方法による場合は、下地に反射防止膜２０を設けたことによってレジスト膜３０を明確にパターニングすることが可能となり、これによってもリフトオフパターン２２をより高精度に形成することが可能になる。

本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す説明図である。 本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す説明図である。 リフトオフパターンを拡大して示す説明図である。 従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す説明図である。

符号の説明

１０ 下部シールド層
１２ 磁気抵抗効果膜
１２ａ 磁気抵抗効果素子
１４ 下層膜
１６ 感光性レジスト
１６ａ レジストパターン
１７、２２ リフトオフパターン
１８ アルミナ
２０、２０ａ 反射防止膜
２４ 上部シールド層
３０ レジスト膜
３０ａ レジストパターン

Claims (3)

1. 磁気抵抗効果膜上にリフトオフパターンを形成し、リフトオフパターンが形成された状態で磁気抵抗効果膜をイオンミリングすることによって磁気抵抗効果素子を形成し、次いで磁気抵抗効果素子の側方に絶縁層を成膜してリード素子を形成する工程を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法において、
   前記磁気抵抗効果膜上に、その上に積層されるレジスト膜を現像する現像液によっては侵されない膜材料からなる反射防止膜と、該反射防止膜をアッシングする処理によって侵されないレジスト材からなる前記レジスト膜とを積層して形成する工程と、
   前記レジスト膜を露光および現像してレジストパターンを形成する工程と、
   前記反射防止膜をアッシングし、アッシングされた反射防止膜と前記レジストパターンとでひさし形状のリフトオフパターンを形成する工程と、
   該リフトオフパターンを利用して前記イオンミリングを施し、また前記絶縁層を成膜することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
2. 前記反射防止膜をアッシングする工程として、酸素ガスを用いた等方性プラズマエッチングを施すことを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
3. 前記レジスト膜として、Ｓｉを含有する感光性レジスト材を使用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。

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