JP2008204566A - Method for manufacturing magnetic head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は磁気ヘッドの製造方法に関するものであり、特に、垂直記録用ライトヘッドを構成する単磁極のコア幅を光学露光限界より狭めるための構成に特徴のある磁気ヘッドの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a magnetic head, and more particularly to a method of manufacturing a magnetic head characterized by a configuration for narrowing the core width of a single magnetic pole constituting a perpendicular recording write head from the optical exposure limit. .
従来より各種の情報処理機器における情報記録装置としてはHDD(ハードディスクドライブ)装置が用いられているが、近年、情報記録装置の大容量・高記録密度化が強く要請されている。 Conventionally, an HDD (Hard Disk Drive) device has been used as an information recording device in various information processing apparatuses. Recently, there has been a strong demand for a large capacity and high recording density of the information recording device.
高密度記録化の要請に応えるためにはビット長を小さくすれば良いが、従来の面内記録方式では熱揺らぎの問題が大きくなるため、磁気記録媒体を垂直方向に磁化して情報を記録する垂直記録方式の研究開発が盛んになされている。 In order to meet the demand for higher density recording, the bit length can be reduced. However, the conventional in-plane recording method increases the problem of thermal fluctuation, so that information is recorded by magnetizing the magnetic recording medium in the vertical direction. Research and development of the perpendicular recording method has been actively conducted.
この様な垂直記録方式においては、高密度化のために狭トラック化する必要があるが、そのためには、隣接トラックへの漏れ磁界を防ぐ必要があり、隣接トラックへのはみ出し記録、即ち、サイドイレーズを防ぐには、装置駆動時のSkew角対策として主磁極形状や、主磁極の両サイドにシールドを配置する構造が提案されている。 In such a perpendicular recording system, it is necessary to narrow the track in order to increase the density. For this purpose, it is necessary to prevent the leakage magnetic field to the adjacent track. In order to prevent erasing, a structure in which a main magnetic pole shape and shields are arranged on both sides of the main magnetic pole have been proposed as countermeasures for the skew angle when the device is driven.
例えば、垂直記録用磁気ヘッドの主磁極形状を逆台形とし、さらにトレーリングエッジ側にトレーリングシールドとと一体化したサイドシールドを設けること( 例えば、特許文献1参照)が提案されているので、ここで、図9を参照して従来の垂直記録用磁気ヘッドを説明する。 For example, the main magnetic pole shape of the magnetic head for perpendicular recording has an inverted trapezoidal shape, and a side shield integrated with the trailing shield is provided on the trailing edge side (see, for example, Patent Document 1). A conventional perpendicular recording magnetic head will now be described with reference to FIG.
図9参照
図9は、従来の垂直記録用磁気ヘッドの概略的構成図であり、上図は磁気記録媒体の移動方向に沿った概略的断面図であり、下図は記録媒体側から見た概略的平面図である。 従来の垂直記録用磁気ヘッドは、AlTiC基板(図示は省略)上に下部磁気シールド層51、MR素子52、上部磁気シールド層53、主磁極54を設け、この主磁極54とリターンヨーク55とを後端部56で接続するとともに、リターンヨーク55の先端部に主磁極54に延びるトレーリングシールド57を設けるとともに主磁極54の側部にトレーリングシールド57と一体になったサイドシールド58を設け、後端部56を巻回するようにライトコイル59を設けた構造となっている。
なお、図においては磁気的構造が明瞭になるように、Al2 O3 やレジスト等の層間絶縁膜や電極端子等は図示を省略している。
See FIG.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a conventional magnetic head for perpendicular recording, the upper diagram is a schematic sectional view along the moving direction of the magnetic recording medium, and the lower diagram is a schematic plan view viewed from the recording medium side. It is. A conventional perpendicular recording magnetic head is provided with a lower
In the figure, illustration of interlayer insulating films such as Al 2 O 3 and resist, electrode terminals, etc. is omitted so that the magnetic structure becomes clear.
この場合、主磁極はダマシン法、即ち、CMP(化学機械研磨)法を用いた埋込方法により形成しているので、その工程を図10乃至図11を参照して説明する。
図10参照
まず、アルミナ膜61上にTaからなるCMPストッパ62、NiFeからなるハードマスク63、及び、エッチングマスクとなるTa膜64を順次堆積する。
In this case, the main magnetic pole is formed by a damascene method, that is, an embedding method using a CMP (chemical mechanical polishing) method, and the process will be described with reference to FIGS.
See FIG.
First, a
次いで、レジストを塗布したのち、露光・現像することによって所定のコア幅に相当する開口部66を設けたレジストパターン65を形成し、次いで、レジストパターンをマスク65として例えば、CF4 を用いた反応性イオンエッチングによってTa膜64の露出部をエッチングして開口部を形成する。
Next, after applying a resist, exposure / development is performed to form a
次いで、開口部を形成したTa膜64をマスクとして、例えば、CO/NH3 或いはCH3 OHを用いた反応性イオンエッチングによってハードマスク63に開口部67を形成する。
Next, the
図11参照
次いで、レジストパターン65を除去したのち、開口部67を形成したハードマスク63をマスクとして、例えば、Cl2 を用いた反応性イオンエッチングによってCMPストッパ62及びアルミナ膜61をエッチングしてテーパ溝68を形成する。
See FIG.
Next, after removing the
次いで、メッキシード層69を設けたのち、電解メッキ法によってNiFeをメッキしてテーパ溝68をNiFe膜70により完全に埋め込んだのち、CMPストッパ62をストッパとしてNiFe膜70を研磨することによって主磁極54を形成する。
Next, after providing a
この場合、CMPストッパ62の直上にハードマスク63が形成されているため、レジストパターン65に設けた開口部66の幅と主磁極54のコア幅が同じとなる。
しかし、磁気ディスク装置の高密度化が進むと、500Gbpsiクラスではコア幅が50nm程度と予測され、レジストを形成する露光プロセスが厳しくなるとともに、コア幅シュリンクのたびに、全プロセスの見直しが必要となっている。
In this case, since the
However, as the density of magnetic disk drives increases, the core width is predicted to be about 50 nm in the 500 Gbps class, and the exposure process for forming a resist becomes strict, and the entire process needs to be reviewed every time the core width shrinks. It has become.
このような、問題を解決するために、メッキシード層69を形成する前に、コア幅調整用のアルミナ膜を設けたと推定される製品も提供されているので、ここで、図12を参照して、この改良提案を説明する。
図12参照
まず、上述の従来例と同様にハードマスク63をマスクとして、例えば、Cl2 を用いた反応性イオンエッチングによってCMPストッパ62及びアルミナ膜61をエッチングしてテーパ溝68を形成したのち、ALD(原子層堆積)法を用いて厚さが、例えば、20〜40nmのアルミナ膜71を形成する。
In order to solve such a problem, there is also provided a product presumed to be provided with an alumina film for adjusting the core width before the
See FIG.
First, the
以降は、上述の従来例と同様に、メッキシード層69を設けたのち、電解メッキ法によってNiFeをメッキしてテーパ溝68をNiFe膜70により完全に埋め込んだのち、CMPストッパ62をストッパとしてNiFe膜70を研磨することによって主磁極54を形成する。
Thereafter, like the above-described conventional example, after the
この場合、テーパ溝68の表面には20〜40nmの厚さのアルミナ膜71を形成しているので、主磁極54のコア幅は光学露光限界で規定されるテーパ溝68の開口幅より40〜80nmだけ狭くすることができる。
しかし、上記の改良提案によっても、アルミナ膜の成膜厚さの精度と、膜厚ムラの問題があるので、アルミナ膜を厚く形成することには限界があり、したがって、主磁極のコア幅の狭小化には依然として光学露光限界が大きく影響するという問題がある。 However, even with the above improvement proposals, there is a problem in the accuracy of the film thickness of the alumina film and the unevenness of the film thickness, so there is a limit to forming the alumina film thick, so the core width of the main pole is There is still a problem that the optical exposure limit greatly affects the narrowing.
したがって、本発明は、光学露光限界の影響を大幅に低減して主磁極のコア幅を狭小化することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to significantly reduce the influence of the optical exposure limit and reduce the core width of the main pole.
図1は本発明の原理的構成図であり、ここで図1を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図1参照
上記の課題を解決するために、本発明は、磁気ヘッドの製造方法において、第1のテーパ溝形成部材1と第2のテーパ溝形成部材3との間に耐研磨膜2を設ける工程、第2のテーパ溝形成部材3上に設けたハードマスク4をエッチングマスクとして第1のテーパ溝形成部材1に達するテーパ溝5を形成する工程、テーパ溝5を強磁性体6で埋め込む工程、強磁性体6を耐研磨膜2をストッパ膜として研磨して第2のテーパ溝形成部材3とともに除去し、第1のテーパ溝形成部材1に設けたテーパ溝5内に残った強磁性体6を主磁極7とする工程とを備えたことを特徴とする。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention, and means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG.
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a polishing
上述の構成、即ち、テーパ溝5を形成するエッチング工程におけるハードマスク4と強磁性体6を除去する研磨工程における耐研磨膜2とを膜厚方向に分離して形成することにより、レジストの抜き幅によらずほぼ同じプロセスで、ダマシン法により狭コア幅化が可能になる。
By removing the
この場合、第1のテーパ溝形成部材1及び第2のテーパ溝形成部材3がアルミナであるとともに、ハードマスク4が、NiFe、CoFe、Cr、Ru、或いは、これらの合金ないしはこれらの積層膜からなり、テーパ溝5を形成する工程において、塩素系ガスを用いた反応性イオンエッチングを用いることが典型的な構成であり、上述の材料からなるハードマスク4は塩素系ガスによってエッチングされないので、テーパ溝5を精度良く形成することができる。
In this case, the first tapered
また、強磁性体6を研磨する工程において、スラリを用いた化学機械研磨(CMP)法を用いることが望ましい。
Further, it is desirable to use a chemical mechanical polishing (CMP) method using slurry in the step of polishing the
また、この場合の耐研磨膜2は、非磁性材料であることが望ましく、それによって、耐研磨膜2の磁性が書込磁気ヘッドの書込特性に影響を与えることがない。
In this case, it is desirable that the
また、耐研磨膜2はテーパ溝5を形成する工程において、第1のテーパ溝形成部材1及び第2のテーパ溝形成部材3と同時にエッチングされる材料、例えば、第1のテーパ溝形成部材1及び第2のテーパ溝形成部材3がアルミナであれば、耐研磨膜2としてTaを用いることによって同時にエッチングするように構成しても良い。
Further, the polishing
或いは、耐研磨膜2は第1のテーパ溝形成部材1及び第2のテーパ溝形成部材3に対してエッチング選択性を有する材料、例えば、第1のテーパ溝形成部材1及び第2のテーパ溝形成部材3がアルミナであれば、耐研磨膜2としてはCr或いはRuのいずれかを用い、耐研磨膜2のエッチング工程においてイオンミリングを用いるように構成しても良いものである。
Alternatively, the
上述のテーパ溝5の形状としては、テーパ溝5の底部から耐研磨膜2の上端までの距離をL1 、耐研磨膜2の上端からハードマスク4までの距離をL2 、耐研磨膜2の開口幅をS1 、ハードマスク4の開口幅をM1 とした場合、
S1 :M1 =L1 :(L1 +L2 )
の逆三角形状でも良いし、或いは、テーパ溝5の底部の幅をA、テーパ溝5の底部から耐研磨膜2の上端までの距離をL1 、耐研磨膜2の上端からハードマスク4までの距離をL2 、耐研磨膜2の開口幅をS1 、ハードマスク4の開口幅をM1 とした場合、
(S1 −A):(M1 −A)=L1 :(L1 +L2 )
の逆台形状でも良く、いずれの場合にも主磁極7のコア幅を光学露光限界により影響を受けるハードマスク4の開口幅M1 に対してS1 /M1 の縮小比のS1 にすることができる。
As the shape of the
S 1 : M 1 = L 1 : (L 1 + L 2 )
The width of the bottom of the
(S 1 -A) :( M 1 -A) = L 1 : (L 1 + L 2 )
It may be inverted trapezoidal shape, and the S 1 reduction ratio of S 1 / M 1 the core width of the main
本発明によれば、ハードマスク、アルミナ、ストッパの成膜位置を変更するだけで、プロセスは変更なく、狭コア化した主磁極形成が可能となり、それによって、高記録密度のハードディスクドライブ装置の普及に寄与するところが大きい。 According to the present invention, it is possible to form a main magnetic pole with a narrow core without changing the process by simply changing the film formation position of the hard mask, alumina, and stopper, thereby spreading the high recording density hard disk drive device. The place that contributes to
本発明は、例えば、アルミナからなる第1のテーパ溝形成部材と第2のテーパ溝形成部材との間に耐研磨膜、特に、Ta、Cr、或いは、Ruからなる非磁性材料からなるCMPストッパ膜を設けたのち、第2のテーパ溝形成部材上に設けたNiFe或いはCoFe等からなるハードマスクをエッチングマスクとして、例えば、BCl3 等の塩素系ガスを用いた反応性イオンエッチングによって第1のテーパ溝形成部材に達するテーパ溝を形成し、次いで、テーパ溝をNiFe等の強磁性体で埋め込んだのち、強磁性体を耐研磨膜をストッパ膜として、典型的にはCMP法により研磨して第2のテーパ溝形成部材とともに除去し、第1のテーパ溝形成部材に設けたテーパ溝内に残った強磁性体を主磁極とするものである。
なお、耐研磨膜がCr或いはRuからなる場合には、耐研磨膜のエッチングのためにイオンミリング工程を追加する。
The present invention provides, for example, a polishing resistant film between a first tapered groove forming member made of alumina and a second tapered groove forming member, in particular, a CMP stopper made of a nonmagnetic material made of Ta, Cr, or Ru. After the film is provided, the first mask is formed by reactive ion etching using, for example, a chlorine-based gas such as BCl 3 using a hard mask made of NiFe or CoFe provided on the second tapered groove forming member as an etching mask. After forming the taper groove reaching the taper groove forming member and then embedding the taper groove with a ferromagnetic material such as NiFe, the ferromagnetic material is typically polished by a CMP method using a polishing resistant film as a stopper film. The main magnetic pole is a ferromagnetic material that is removed together with the second tapered groove forming member and remains in the tapered groove provided in the first tapered groove forming member.
When the anti-polishing film is made of Cr or Ru, an ion milling process is added for etching the anti-polishing film.
この場合、テーパ溝の形状はエッチング条件により異なるので、この事情を図2を参照して説明する。
図2参照
図2は、テーパ溝の断面形状のエッチング条件依存性の説明図であり、ここでは、エッチング対象をアルミナ膜とし、ハードマスクをNiFe膜とした場合に、基板温度とガス圧を変動させてテーパ溝を形成した場合を示している。
なお、この場合のBCl3 の流量は40sccmである。
In this case, since the shape of the tapered groove differs depending on the etching conditions, this situation will be described with reference to FIG.
See Figure 2
FIG. 2 is an explanatory diagram of the dependency of the cross-sectional shape of the tapered groove on the etching conditions. Here, when the etching target is an alumina film and the hard mask is an NiFe film, the taper is changed by changing the substrate temperature and the gas pressure. The case where a groove is formed is shown.
In this case, the flow rate of BCl 3 is 40 sccm.
上図に示すように、基板温度を80℃とし、ガス圧を0.6Paとした場合には、エッチング選択比はNiFe:Al2 O3 =1:10.3であり、左右のテーパ角が夫々10°及び11°の略逆三角形状のテーパ溝が得られた。 As shown in the above figure, when the substrate temperature is 80 ° C. and the gas pressure is 0.6 Pa, the etching selectivity is NiFe: Al 2 O 3 = 1: 10.3, and the left and right taper angles are Tapered grooves having a substantially inverted triangular shape of 10 ° and 11 °, respectively, were obtained.
また、右中図に示すように、基板温度を80℃とし、ガス圧を0.3Paとした場合には、エッチング選択比はNiFe:Al2 O3 =1:14.6であり、左右のテーパ角が夫々3°及び2°の矩形状に近い逆台形状のテーパ溝が得られた。 Further, as shown in the middle right figure, when the substrate temperature is 80 ° C. and the gas pressure is 0.3 Pa, the etching selectivity is NiFe: Al 2 O 3 = 1: 14.6, An inverted trapezoidal taper groove having a taper angle of approximately 3 ° and 2 °, respectively, was obtained.
また、左中図に示すように、基板温度を20℃とし、ガス圧を0.3Paとした場合には、エッチング選択比はNiFe:Al2 O3 =1:12.1であり、左右のテーパ角が夫々8°及び7°の逆台形状のテーパ溝が得られた。 Further, as shown in the left middle diagram, when the substrate temperature is 20 ° C. and the gas pressure is 0.3 Pa, the etching selectivity is NiFe: Al 2 O 3 = 1: 12.1. Inverted trapezoidal tapered grooves with taper angles of 8 ° and 7 °, respectively, were obtained.
さらに、下図に示すように、基板温度を80℃とし、ガス圧を0.15Paとした場合には、エッチング選択比はNiFe:Al2 O3 =1:24.4と大きくなり、左右のテーパ角が夫々0°及び1°の略矩形状のテーパ溝が得られた。 Furthermore, as shown in the figure below, when the substrate temperature is 80 ° C. and the gas pressure is 0.15 Pa, the etching selectivity increases as NiFe: Al 2 O 3 = 1: 24.4, and the right and left taper Tapered grooves having a substantially rectangular shape with angles of 0 ° and 1 ° were obtained.
したがって、ガス圧が高い方が、また、基板温度が低い方がテーパ角が大きくなって逆三角形状になるので、ガス圧を基板温度とを制御することによってテーパ溝の形状を制御することができる。 Therefore, the higher the gas pressure and the lower the substrate temperature, the larger the taper angle and the inverted triangular shape. Therefore, the shape of the tapered groove can be controlled by controlling the gas pressure and the substrate temperature. it can.
図3参照
図3は、テーパ溝の形状に応じたコア幅シュリンクの説明図であり、上図は逆三角形状のテーパ溝の場合を示し、下図は逆台形状のテーパ溝の場合を示している。
上図に示すように、逆三角形状のテーパ溝の場合、ハードマスク4の開口部の幅がM1 、第2のテーパ溝形成部材3の厚さがL2 、テーパ溝5の先端部の深さが、耐研磨膜2の上端からの深さがL1 、耐研磨膜2の上端における開口幅がS1 とした場合、
M1 :S1 =(L2 +L1 ):L1
となり、S1 /M1 =L1 /(L2 +L1 )の縮小比となる。
See Figure 3
FIG. 3 is an explanatory diagram of the core width shrinkage according to the shape of the tapered groove. The upper figure shows the case of an inverted triangular taper groove, and the lower figure shows the case of an inverted trapezoidal taper groove.
As shown in the above diagram, in the case of an inverted triangular tapered groove, the width of the opening of the
M 1 : S 1 = (L 2 + L 1 ): L 1
Thus, the reduction ratio is S 1 / M 1 = L 1 / (L 2 + L 1 ).
また、下図に示すように、逆台形状のテーパ溝の場合、ハードマスク4の開口部の幅がM1 、第2のテーパ溝形成部材3の厚さがL2 、テーパ溝5の先端部の深さが、耐研磨膜2の上端からの深さがL3 、耐研磨膜2の上端における開口幅がS1 、テーパ溝5の底部の幅がAとした場合、
(M1 −A):(S1 −A)=(L2 +L3 ):L3
となり、S1 /M1 =L3 /(L2 +L3 )+A{1−L3 /(L2 +L3 )}/M1 の縮小比となる。
As shown in the figure below, in the case of an inverted trapezoidal tapered groove, the width of the opening of the
(M 1 −A): (S 1 −A) = (L 2 + L 3 ): L 3
Thus, the reduction ratio is S 1 / M 1 = L 3 / (L 2 + L 3 ) + A {1−L 3 / (L 2 + L 3 )} / M 1 .
ここで、図4及び図5を参照して、本発明の実施例1の主磁極の形成方法を説明する。 図4参照
まず、アルミナ膜11上に、厚さが、例えば、20nmのTaからなるCMPストッパ12及び厚さが、例えば、L2 =100nmのアルミナ膜13を順次堆積させたのち、厚さが、例えば、10nmのTa密着膜14、厚さが、例えば、150nmのNiFe膜からなるハードマスク15、及び、厚さが、例えば、50nmのエッチングマスクとなるTa膜16を順次堆積させる。
Here, with reference to FIG.4 and FIG.5, the formation method of the main pole of Example 1 of this invention is demonstrated. See Figure 4
First, a
次いで、レジストを塗布したのち、現像・露光することによって幅が、例えば、M1 =150nmの開口部18を形成したレジストパターン17を設ける。
次いで、レジストパターン17をマスクとして例えば、CF4 を用いた反応性イオンエッチングによってTa膜16の露出部をエッチングして開口部を形成する。
この時、例えば、誘導容量結合型のプラズマエッチング装置を用いて、ソースに500Wの電力を印加し、基板に20Wの電力を供給し、CF4 を50sccm流してガス圧を0.6Paとし、基板温度を80℃とした条件でエッチングを行った。
Next, after applying a resist, development and exposure are performed to provide a resist
Next, using the resist
At this time, for example, by using an inductive capacitive coupling type plasma etching apparatus, a power of 500 W is applied to the source, a power of 20 W is supplied to the substrate, CF 4 is flowed at 50 sccm, and the gas pressure is set to 0.6 Pa. Etching was performed at a temperature of 80 ° C.
次いで、開口部を形成したTa膜16をマスクとして、例えば、CO/NH3 或いはCH3 OHを用いた反応性イオンエッチングによってハードマスク15に開口部19を形成する。
この時、例えば、誘導容量結合型のプラズマエッチング装置を用いて、ソースに1500Wの電力を印加し、基板に520Wの電力を供給し、CH3 OHを15sccm流してガス圧を0.6Paとし、基板温度を40℃とした条件でエッチングを行った場合、NiFeのエッチングレートは44nm/分でTaのエッチングレートが95nm/分であった。
Next, the
At this time, for example, using an inductive capacitive coupling type plasma etching apparatus, a power of 1500 W is applied to the source, a power of 520 W is supplied to the substrate, 15 sccm of CH 3 OH is flowed to a gas pressure of 0.6 Pa, When etching was performed at a substrate temperature of 40 ° C., the NiFe etching rate was 44 nm / min and the Ta etching rate was 95 nm / min.
図5参照
次いで、レジストパターン17を除去したのち、開口部19を形成したハードマスク15をマスクとして、例えば、BCl3 を用いた反応性イオンエッチングによって密着用Ta膜14、アルミナ膜13、CMPストッパ12及びアルミナ膜11をエッチングして逆三角形状のテーパ溝20を形成する。
なお、Ta膜16はこのエッチング工程において消失する。
See Figure 5
Next, after removing the resist
The
この時、例えば、誘導容量結合型のプラズマエッチング装置を用いて、ソースに2000Wの電力を印加し、基板に80Wの電力を供給し、BCl3 を40sccm流してガス圧を0.6Paとし、基板温度を20℃とした条件でエッチングを行った。 At this time, for example, by using an inductive capacitive coupling type plasma etching apparatus, power of 2000 W is applied to the source, power of 80 W is supplied to the substrate, BCl 3 is supplied at 40 sccm, and the gas pressure is set to 0.6 Pa. Etching was performed at a temperature of 20 ° C.
この時、テーパ溝20の先端部の深さが、CMPストッパ12の上端からの深さL1 として50nmである場合、CMPストッパ12の上端における開口幅S1 は、
M1 :S1 =(L2 +L1 ):L1
となり、M1 =150nm,L2 =100nm,L1 =50nmであるので、
S1 =(L1 ×M1 )/(L2 +L1 )=50×150/(100+50)
=50nm
となる。
At this time, when the depth of the tip of the tapered groove 20 is 50 nm as the depth L 1 from the upper end of the
M 1 : S 1 = (L 2 + L 1 ): L 1
Since M 1 = 150 nm, L 2 = 100 nm, and L 1 = 50 nm,
S 1 = (L 1 × M 1 ) / (L 2 + L 1 ) = 50 × 150 / (100 + 50)
= 50nm
It becomes.
次いで、メッキシード層21を設けたのち、電解メッキ法によってNiFeをメッキしてテーパ溝20をNiFe膜22により完全に埋め込んだのち、CMPストッパ12をストッパとしてNiFe膜22を研磨することによって主磁極23を形成する。
この時、アルミナ膜13も完全に研磨除去されて、CMPストッパ12の上端において研磨は停止するので、主磁極23のコア幅はSI と同じ50nmとなる。
Next, after providing a
At this time, the
以降は、説明を省略するが、従来例と同様に、トレーリングシールド、ライトコイル、及び、リターンヨーク等を形成することによって垂直薄膜磁気ヘッドの基本構成が完成する。 Thereafter, although the description is omitted, the basic configuration of the perpendicular thin film magnetic head is completed by forming a trailing shield, a write coil, a return yoke, and the like as in the conventional example.
このように、本発明の実施例1においては、CMPストッパの上部にもアルミナ膜を設けているので、このアルミナ膜の膜厚L2 によって、主磁極のコア幅を光学露光限界を超えて狭小化することができ、上述の場合には、コア幅をレジストパターンに設けた開口部の幅M1 の1/3に大幅に縮小することが可能になる。 Thus, in Example 1 of the present invention, since the alumina film is also provided on the upper part of the CMP stopper, the core width of the main pole is narrowed beyond the optical exposure limit by the film thickness L 2 of the alumina film. It can be of, in the above case, it is possible to greatly reduce to 1/3 of the width M 1 of the opening having a core width in the resist pattern.
また、この場合のコア幅はアルミナ膜の膜厚L2 と露光波長に依存するので、アルミナ膜の膜厚L2 を制御することによって、旧世代の比較的波長の長い露光装置を用いた場合も、新世代の極短波長を用いた露光装置と同様のコア幅を有する主磁極を構成することができる。 Further, since the core width of the case depends on the film thickness L 2 and the exposure wavelength of the alumina film, by controlling the thickness L 2 of the alumina film, when using a long exposure apparatus relatively wavelengths previous generation However, a main magnetic pole having the same core width as that of an exposure apparatus using a new generation of ultrashort wavelengths can be formed.
次に、図6参照して、本発明の実施例2の主磁極の形成方法を説明するが、この場合には、テーパ溝の形状が異なるだけで、その他の基本的構成は上記の実施例1と同様である。
図6参照
まず、上記の実施例1と同様に、アルミナ膜11上に、厚さが、例えば、20nmのTaからなるCMPストッパ12及び厚さが、例えば、L2 =100nmのアルミナ膜13を順次堆積させたのち、厚さが、例えば、10nmのTa密着膜14、厚さが、例えば、150nmのNiFe膜からなるハードマスク15、及び、厚さが、例えば、50nmのエッチングマスクとなるTa膜を順次堆積させる。
Next, a method of forming the main magnetic pole according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. In this case, only the shape of the taper groove is different, and the other basic configuration is the above-described embodiment. Same as 1.
See FIG.
First, as in the first embodiment, a
次いで、レジストを塗布したのち、現像・露光することによって幅が、例えば、M1 =150nmの開口部を形成したレジストパターンを設け、次いで、レジストパターンをマスクとして例えば、CF4 を用いた反応性イオンエッチングによってTa膜の露出部をエッチングして開口部を形成する。 Next, after applying a resist, development and exposure are performed to provide a resist pattern in which an opening having a width of, for example, M 1 = 150 nm is formed, and then using the resist pattern as a mask, for example, reactivity using CF 4 The exposed portion of the Ta film is etched by ion etching to form an opening.
次いで、開口部を形成したTa膜をマスクとして、例えば、CO/NH3 或いはCH3 OHを用いた反応性イオンエッチングによってハードマスク15に開口部19を形成したのち、レジストパターンを除去し、次いで、開口部19を形成したハードマスク15をマスクとして、例えば、BCl3 を用いた反応性イオンエッチングにおいて、ガス圧、基板温度を制御することによって、密着用Ta膜14、アルミナ膜13、CMPストッパ12及びアルミナ膜11をエッチングして逆台形状のテーパ溝24を形成する。
Next, using the Ta film in which the opening is formed as a mask, the
この時、例えば、誘導容量結合型のプラズマエッチング装置を用いて、ソースに2000Wの電力を印加し、基板に80Wの電力を供給し、BCl3 を40sccm流してガス圧を0.6Paとし、基板温度を20℃とした条件でエッチングを行った。 At this time, for example, by using an inductive capacitive coupling type plasma etching apparatus, power of 2000 W is applied to the source, power of 80 W is supplied to the substrate, BCl 3 is supplied at 40 sccm, and the gas pressure is set to 0.6 Pa. Etching was performed at a temperature of 20 ° C.
この場合、テーパ溝24の先端部の深さが、CMPストッパ12の上端からの深さがL3 である場合、CMPストッパ12の上端における開口幅S1 は、
(M1 −A):(S1 −A)=(L2 +L3 ):L3
となる。
In this case, when the depth of the tip of the tapered
(M 1 −A): (S 1 −A) = (L 2 + L 3 ): L 3
It becomes.
以降は、上記の実施例1と同様に、次いで、メッキシード層21を設けたのち、電解メッキ法によってNiFeをメッキしてテーパ溝24をNiFe膜22により完全に埋め込んだのち、CMPストッパ12をストッパとしてNiFe膜22を研磨することによって主磁極25を形成する。
この時、アルミナ膜13も完全に研磨除去されて、CMPストッパ12の上端において研磨は停止するので、主磁極25のコア幅はSI と同じになる。
Thereafter, similarly to the first embodiment, after the
At this time, the
このように、本発明の実施例2においては、テーパ溝を形成する際のエッチング条件における温度及びガス圧を実施例1より基板温度は高く且つガス圧が低くしているので、逆台形状の主磁極とすることができる。 Thus, in Example 2 of the present invention, the temperature and gas pressure under the etching conditions for forming the tapered groove are higher than those in Example 1 and the gas pressure is lower, so that the inverted trapezoidal shape is obtained. The main magnetic pole can be used.
次に、図7及び図8を参照して、本発明の実施例3の主磁極の形成方法を説明するが、この場合には、CMPストッパを反応性イオンエッチングでエッチングできない非磁性材料にしただけで、その他の基本的構成は上記の実施例1と同様である。
図7参照
まず、アルミナ膜11上に、厚さが、例えば、20nmのCrからなるCMPストッパ31及び厚さが、例えば、L2 =100nmのアルミナ膜13を順次堆積させたのち、厚さが、例えば、10nmのTa密着膜14、厚さが、例えば、150nmのNiFe膜からなるハードマスク15、及び、厚さが、例えば、50nmのエッチングマスクとなるTa膜16を順次堆積させる。
Next, with reference to FIGS. 7 and 8, the method of forming the main magnetic pole of Example 3 of the present invention will be described. In this case, the CMP stopper is made of a nonmagnetic material that cannot be etched by reactive ion etching. However, other basic configurations are the same as those in the first embodiment.
See FIG.
First, after a
次いで、レジストを塗布したのち、現像・露光することによって幅が、例えば、M1 =150nmの開口部18を形成したレジストパターン17を設け、次いで、レジストパターン17をマスクとして例えば、CF4 を用いた反応性イオンエッチングによってTa膜16の露出部をエッチングして開口部を形成する。
Next, after applying a resist, development and exposure are performed to provide a resist
次いで、開口部を形成したTa膜16をマスクとして、例えば、CO/NH3 或いはCH3 OHを用いた反応性イオンエッチングによってハードマスク15に開口部19を形成する。
Next, the
次いで、レジストパターンを除去したのち、開口部19を形成したハードマスク15をマスクとして、例えば、BCl3 を用いた反応性イオンエッチングによって、密着用Ta膜14及びアルミナ膜13をエッチングしてテーパ溝32を形成する。
この時、Cr膜はBCl3 ではエッチングされないので、CMPストッパ31でエッチングは停止する。
Next, after removing the resist pattern, the
At this time, since the Cr film is not etched by BCl 3 , the etching is stopped by the
次いで、Arイオンを用いたイオンミリングによりCr膜からなるCMPストッパ31をエッチングして幅がS1 の開口部33を形成する。
このイオンミリングに際しては、例えば、SIMS(二次イオン質量分析器)を用いてCrを検出することによって終点を検出する。
或いは、予め測定したイオンミリング速度に基づいて時間管理によりエッチングを終了するようにしても良い。
Next, the
In this ion milling, for example, the end point is detected by detecting Cr using a SIMS (secondary ion mass spectrometer).
Or you may make it complete | finish etching by time management based on the ion milling speed measured beforehand.
次いで、再び、BCl3 を用いた反応性イオンエッチングによって、アルミナ膜11をエッチングしてテーパ溝34を形成する。
このエッチング工程において、Cr膜はエッチングされないので、開口部33が拡がることはないので、開口部33の幅、即ち、コア幅は最初のエッチング工程におけるエッチング条件により決定され、エッチング時間により逆台形状にも逆三角形状にもなる。
Next, the
In this etching process, since the Cr film is not etched, the
図8参照
以降は、上記の実施例1と同様に、次いで、メッキシード層21を設けたのち、電解メッキ法によってNiFeをメッキしてテーパ溝34をNiFe膜22により完全に埋め込んだのち、CMPストッパ12をストッパとしてNiFe膜22を研磨することによって主磁極35を形成する。
この時、アルミナ膜13も完全に研磨除去されて、CMPストッパ31の上端において研磨は停止するので、主磁極35のコア幅はSI と同じになる。
See FIG.
Thereafter, similarly to the first embodiment, after the
At this time, the
このように、本発明の実施例3においては、イオンミリング工程を追加しているので、CMPストッパに用いる材料に制限を受けることがなく、磁気特性に影響を与えない非磁性材料であれば良いので、設計自由度が増す。 Thus, in Example 3 of the present invention, since an ion milling process is added, any material can be used as long as it is not limited by the material used for the CMP stopper and does not affect the magnetic characteristics. Therefore, the degree of design freedom increases.
以上、本発明の各実施例を説明したが、本発明は各実施例に示した構成、条件、数値に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、上記の各実施例における上部のアルミナ膜の膜厚は一例に過ぎず、必要とする主磁極のコア幅及び露光波長に応じて適宜変更されるものである。 As mentioned above, although each Example of this invention was described, this invention is not restricted to the structure, conditions, and numerical value which were shown in each Example, A various change is possible, for example, in each said Example The film thickness of the upper alumina film is merely an example, and is appropriately changed according to the required core width and exposure wavelength of the main magnetic pole.
ここで、再び図1を参照して、改めて、本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図1参照
(付記1) 第1のテーパ溝形成部材1と第2のテーパ溝形成部材3との間に耐研磨膜2を設ける工程、前記第2のテーパ溝形成部材3上に設けたハードマスク4をエッチングマスクとして前記第1のテーパ溝形成部材1に達するテーパ溝5を形成する工程、前記テーパ溝5を強磁性体6で埋め込む工程、前記強磁性体6を前記耐研磨膜2をストッパ膜として研磨して前記第2のテーパ溝形成部材3とともに除去し、前記第1のテーパ溝形成部材1に設けたテーパ溝5内に残った強磁性体6を主磁極7とする工程とを備えたことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
(付記2) 上記第1のテーパ溝形成部材1及び第2のテーパ溝形成部材3がアルミナであるとともに、上記ハードマスク4が、NiFe、CoFe、Cr、Ru、或いは、これらの合金ないしはこれらの積層膜からなり、上記テーパ溝5を形成する工程において、塩素系ガスを用いた反応性イオンエッチングを用いることを特徴とする付記1記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記3) 上記強磁性体6を研磨する工程において、スラリを用いた化学機械研磨法を用いることを特徴とする付記1または2に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記4) 上記耐研磨膜2が、非磁性材料であることを特徴とする付記1乃至3のいずれか1に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記5) 上記耐研磨膜2が、上記のテーパ溝5を形成する工程において、上記第1のテーパ溝形成部材1及び第2のテーパ溝形成部材3と同時にエッチングされることを特徴とする付記4記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記6) 上記第1のテーパ溝形成部材1及び第2のテーパ溝形成部材3がアルミナであり、且つ、上記耐研磨膜2がTaからなることを特徴とする付記5記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記7) 上記耐研磨膜2が、上記第1のテーパ溝形成部材1及び第2のテーパ溝形成部材3に対してエッチング選択性を有しており、前記耐研磨膜2のエッチング工程においてイオンミリングを用いることを特徴とする付記4記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記8) 上記第1のテーパ溝形成部材1及び第2のテーパ溝形成部材3がアルミナであり、且つ、上記耐研磨膜2がCr或いはRuのいずれかからなることを特徴とする付記7記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記9) 上記テーパ溝5の形状が、前記テーパ溝5の底部から上記耐研磨膜2の上端までの距離をL1 、前記耐研磨膜2の上端から上記ハードマスク4までの距離をL2 、前記耐研磨膜2の開口幅をS1 、前記ハードマスク4の開口幅をM1 とした場合、
S1 :M1 =L1 :(L1 +L2 )
の逆三角形状、或いは、前記テーパ溝5の底部の幅をA、前記テーパ溝5の底部から前記耐研磨膜2の上端までの距離をL1 、前記耐研磨膜2の上端から前記ハードマスク4までの距離をL2 、前記耐研磨膜2の開口幅をS1 、前記ハードマスク4の開口幅をM1 とした場合、
(S1 −A):(M1 −A)=L1 :(L1 +L2 )
の逆台形状のいずれかであることを特徴とする付記1乃至8のいずれか1に記載の磁気ヘッドの製造方法。
Here, referring to FIG. 1 again, the detailed features of the present invention will be described again.
Again see Figure 1
(Additional remark 1) The process of providing the abrasion-resistant film |
(Supplementary Note 2) The first taper
(Additional remark 3) The manufacturing method of the magnetic head of
(Additional remark 4) The said
(Supplementary Note 5) The polishing-
(Supplementary note 6) The magnetic head according to
(Supplementary Note 7) The polishing
(Additional remark 8) The said 1st taper
(Supplementary Note 9) The shape of the tapered
S 1 : M 1 = L 1 : (L 1 + L 2 )
Or the width of the bottom of the
(S 1 -A) :( M 1 -A) = L 1 : (L 1 + L 2 )
The method of manufacturing a magnetic head according to any one of
本発明の活用例としては、GMR素子等の再生ヘッドと積層した複合型薄膜磁気ヘッドが典型的なものであるが、複合型薄膜磁気ヘッドに限られるものではなく、書込専用磁気ヘッド或いは誘導型磁気ヘッドにより書込も再生も行う単一磁気ヘッドにも適用されるものである。 As a practical example of the present invention, a composite thin film magnetic head laminated with a reproducing head such as a GMR element is typical. However, the invention is not limited to a composite thin film magnetic head. The present invention is also applicable to a single magnetic head that performs writing and reproduction by a magnetic head.
1 第1のテーパ溝形成部材
2 耐研磨膜
3 第2のテーパ溝形成部材
4 ハードマスク
5 テーパ溝
6 強磁性体
7 主磁極
11 アルミナ膜
12 CMPストッパ
13 アルミナ膜
14 Ta密着膜
15 ハードマスク
16 Ta膜
17 レジストパターン
18,19 開口部
20 テーパ溝
21 メッキシード層
22 NiFe膜
23 主磁極
24 テーパ溝
25 主磁極
31 CMPストッパ
32 テーパ溝
33 開口部
34 テーパ溝
35 主磁極
51 下部磁気シールド層
52 MR素子
53 上部磁気シールド層
54 主磁極
55 リターンヨーク
56 後端部
57 トレーリングシールド
58 サイドシールド
59 ライトコイル
61 アルミナ膜
62 CMPストッパ
63 ハードマスク
64 Ta膜
65 レジストパターン
66,67 開口部
68 テーパ溝
69 メッキシード層
70 NiFe膜
71 アルミナ膜
DESCRIPTION OF
Claims (5)
S1 :M1 =L1 :(L1 +L2 )
の逆三角形状、或いは、前記テーパ溝の底部の幅をA、前記テーパ溝の底部から前記耐研磨膜の上端までの距離をL1 、前記耐研磨膜の上端から前記ハードマスクまでの距離をL2 、前記耐研磨膜の開口幅をS1 、前記ハードマスクの開口幅をM1 とした場合、
(S1 −A):(M1 −A)=L1 :(L1 +L2 )
の逆台形状のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の磁気ヘッドの製造方法。 The shape of the tapered groove is such that the distance from the bottom of the tapered groove to the upper end of the polishing-resistant film is L 1 , the distance from the upper end of the polishing-resistant film to the hard mask is L 2 , and the opening width of the polishing-resistant film Is S 1 and the opening width of the hard mask is M 1 ,
S 1 : M 1 = L 1 : (L 1 + L 2 )
Inverted triangle shape, or the width of the bottom of the tapered groove A, L 1 the distance from the bottom of the tapered groove to the upper end of the abrasion layer, the distance from the top of the abrasion layer to the hard mask L 2 , when the opening width of the anti-polishing film is S 1 and the opening width of the hard mask is M 1 ,
(S 1 -A) :( M 1 -A) = L 1 : (L 1 + L 2 )
5. The method of manufacturing a magnetic head according to claim 1, wherein the magnetic head has an inverted trapezoidal shape.
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---|---|---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8371019B1 (en) | 2011-07-20 | 2013-02-12 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method for manufacturing a magnetic write pole having straight side walls and a well defined track-width |
US8801943B2 (en) | 2011-07-28 | 2014-08-12 | HGST Netherlands B.V. | Method for manufacturing wraparound shield write head using hard masks |
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2007
- 2007-02-21 JP JP2007040776A patent/JP2008204566A/en not_active Withdrawn
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