JP2009301662A - 再生ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型再生素子を備える再生ヘッドに関して、バイアス印加層における形状のバラツキを防止して高精度に形成することを可能とし、それにより再生出力を安定させることが可能な再生ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る再生ヘッドの製造方法は、ワーク上に磁気抵抗効果層を形成する工程と、磁気抵抗効果層上にパターニングされたマスク層を形成する工程と、マスク層が形成されていない領域の磁気抵抗効果層をエッチングするパターニング工程と、絶縁層、バイアス印加層を全面に順次形成する工程と、金属層を全面に形成し、少なくとも金属層の上面がマスク層が形成されていない領域においてバイアス印加層の上面より高くなるまで積層する工程と、磁気抵抗効果層上のマスク層の上面が表出するまで金属層及び前記バイアス印加層を研磨する平坦化工程とを有する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、再生ヘッドの製造方法に関し、さらに詳細には、磁気抵抗効果型再生素子を用いた再生ヘッドの製造方法に関する。

近年、磁気ディスク装置等の記憶装置における記憶容量は顕著に増大する傾向にある。これに伴い、記録媒体の高記録密度化と共に、磁気ヘッドの記録再生特性のさらなる性能向上が要請されている。例えば、再生ヘッドとして、高い再生出力を得ることができるＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子、あるいは、より高い再生感度の得られるＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子等の磁気抵抗効果型再生素子を用いたヘッドが開発されている。一方、記録ヘッドとして、電磁誘導を利用した誘導型のヘッドが開発されている。

例えば、再生ヘッドに、ＴＭＲ素子のようなＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ ｔｈｅ Ｐｌａｎｅ）構造を備える磁気抵抗効果型再生素子が用いられる場合には、当該磁気抵抗効果型再生素子を挟むように設けられるバイアス印加層の形状のバラツキが、再生出力の変動を誘発する原因となってしまうため、バイアス印加層を高精度に形成することが課題となっている。
ここで、ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型再生素子を備える再生ヘッドの製造方法に関する従来技術として、例えば、特許文献１に記載された方法等が提案されている。

特開２００２−１２３９１６号公報

本発明は、ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型再生素子を備える再生ヘッドに関して、バイアス印加層における形状のバラツキを防止して高精度に形成することを可能とし、それにより再生出力を安定させることが可能な再生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、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。

この再生ヘッドの製造方法は、ワーク上に磁気抵抗効果層を形成する工程と、前記磁気抵抗効果層上にパターニングされたマスク層を形成する工程と、前記マスク層が形成されていない領域の磁気抵抗効果層をエッチングするパターニング工程と、絶縁層、バイアス印加層を全面に順次形成する工程と、金属層を全面に形成し、少なくとも前記金属層の上面が前記マスク層が形成されていない領域において前記バイアス印加層の上面より高くなるまで積層する工程と、前記磁気抵抗効果層上のマスク層の上面が表出するまで前記金属層及び前記バイアス印加層を研磨する平坦化工程と、を有することを要件とする。

これによれば、再生ヘッドのバイアス印加層の形状をバラツキなく高精度に形成することが可能となる。

本発明によれば、バイアス印加層に段差やバラツキを発生させることなく、その形状を高精度に形成することが可能となり、それによって、再生ヘッドの出力特性を安定させることが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１〜図４は、本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法と、従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法とに共通の工程を説明する説明図である。図５〜図７は、従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。図８は、従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法により製造される再生ヘッドの構成を示す概略図である。図９、図１０は、再生ヘッドの製造方法を説明する平面図（概略図）である。図１１、図１２は、本発明の第一の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。図１３は、本発明の第一の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法により製造される再生ヘッドの構成を示す概略図である。図１４は、本発明の第二の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。図１５は、本発明の第二の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法により製造される再生ヘッドの構成を示す概略図である。なお、以上の図は、図９、図１０を除いて、再生ヘッドにおける媒体対向面と平行な断面図として記載する。また、図中の矢印はエッチング方向（概略方向）である。

本発明に係る再生ヘッド１は、ハードディスク等の磁気記録媒体に記録された磁気信号を読み出す再生ヘッドである。なお、当該再生ヘッドの上に記録ヘッドを備える複合型磁気ヘッドとして形成してもよい。

本発明の実施形態（第一の実施形態）に係る再生ヘッド１の製造方法について説明する。ただし、途中工程までは、従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法と同じであり、共通の工程として説明を行う。なお、積層構造（膜構成）は一例に過ぎない。

先ず、図１（ａ）に示すように、ベースとなるウエハ基板（図示せず）上に、下部シールド層１１形成する。例えば、下部シールド層１１は、ＮｉＦｅ等の磁性材料（軟磁性材）を用いて構成する。なお、図中の手前側が媒体対向面となる（以下図１５に至るまで同様。ただし、図９、図１０を除く）。
ここで、本明細書において、下部シールド層１１以下の層をまとめて「ワーク」と呼ぶ。ワークの積層構造は種々の構成を採用し得る。

下部シールド層１１の上層に、磁気抵抗効果層１３を形成する。この磁気抵抗効果層１３は、多層構造を有し、後の工程において加工されて、磁気抵抗効果型再生素子（再生素子）として機能することとなる。当該素子として、例えば、ＴＭＲ素子もしくはＣＰＰ−ＧＭＲ素子等が想定されるが、その積層構造（膜構成）は、種々の構成を採用することができる。なお、本実施形態では、ＴＭＲ素子の場合を例としている。

次いで、図１（ｂ）に示すように、磁気抵抗効果層１３の上に、マスク層１５を形成する。例えば、マスク層１５は、Ｔａ（タンタル）等の金属材料を用いて構成する。

次いで、図２（ａ）に示すように、マスク層１５の上に、レジスト層１７をパターニング形成する。例えば、レジスト層１７は、材料にフォトレジストを用いて、公知のフォトリソグラフィプロセス等によって所望のパターン（ここでは、後の工程でマスク層１５を除去しない領域）に形成する。

次いで、図２（ｂ）に示すように、エッチングプロセスによって、レジスト層１７で覆われていない領域のマスク層１５を除去する。例えば、当該エッチングプロセスには、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）プロセスを用いる。なお、ＩＢＥ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）プロセス等を用いてもよい。

次いで、図３（ａ）に示すように、マスク層１５上に残っているレジスト層１７を除去する。例えば、リフトオフプロセスを用いて実施する。

次いで、図３（ｂ）に示すように、上記工程により所定領域が除去されたマスク層１５をエッチングマスクとして用いるエッチングプロセスによって、当該マスク層１５で覆われていない領域の磁気抵抗効果層１３を除去する。例えば、当該エッチングプロセスとして、ＩＢＥプロセス等を用いる。
ここで、図３（ｂ）中（以下の図において同様）の左側に残された磁気抵抗効果層は、前述の再生素子として機能する素子部１３Ａである。一方、右側に残された磁気抵抗効果層は、後の製造工程中のエッチング工程において工程の進行状態を検出するための検出部１３Ｂとして用いられる等、重要な機能を果たす部位であり、この時点で除去してしまうことはできない。

次いで、図４（ａ）に示すように、下部シールド層１１、所定領域が除去された磁気抵抗効果層１３、当該磁気抵抗効果層１３上のマスク層１５の上に絶縁層１９を形成する。例えば、絶縁層１９は、Ａｌ_２Ｏ_３等の絶縁材料を用いて、スパッタリングにより形成する。

次いで、図４（ｂ）に示すように、絶縁層１９の上に、バイアス印加層２１を形成する。例えば、バイアス印加層２１は、ＣｏＰｔ等の磁性材料（硬磁性材）を用いて構成する。
なお、バイアス印加層２１は、絶縁層１９の全面上に形成されるが、素子部１３Ａおよび検出部１３Ｂの側面（図中の傾斜面）に位置する絶縁層１９の箇所においては膜厚が薄いため、図示を省略して簡略化を図った。
さらに、バイアス印加層２１の上に、保護層２３を形成する。例えば、保護層２３は、Ｔａ等の金属材料を用いて構成する。
同様に、保護層２３も、バイアス印加層２１の全面上に形成されるが、素子部１３Ａおよび検出部１３Ｂの側面（図中の傾斜面）に位置するバイアス印加層２１の箇所においては膜厚が薄いため、図示を省略して簡略化を図った。

ここまでの工程が、本発明の実施形態に係る再生ヘッド１の製造方法と、従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法とにおける共通の工程である。

上記に続く工程について、先ず、従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法の場合から説明する。
従来の実施形態では、上記工程に次いで、図５（ａ）に示すように、保護層２３の上に、レジスト層２５をパターニング形成する。例えば、レジスト層２５は、材料にフォトレジストを用いて、公知のフォトリソグラフィプロセス等によって所望のパターン、すなわち、ここでは、後の工程で保護層２３およびバイアス印加層２１を除去しない領域に形成する。逆に、除去を行う対象は、検出部１３Ｂの上に形成されている保護層２３Ｂおよびバイアス印加層２１Ｂである。

次いで、図５（ｂ）に示すように、エッチングプロセスによって、レジスト層２５で覆われていない領域の保護層２３およびバイアス印加層２１を除去する。例えば、当該エッチングプロセスとして、ＩＢＥプロセス等を用いる。
このとき図５（ｂ）中の丸枠で示される箇所（溝Ｂ）において、本来、除去を行う対象ではない領域、特に、バイアス印加層２１Ａにおける右端部が除去され、その部位に段差が形成されてしまうという問題が生じていた。その原因として、図５（ａ）で示される前工程においてレジスト層２５を形成する際に、その形成プロセス上、パターンの端部位置（図５（ａ）中の右端部Ａ）を高精度に制御することが不可能なことが挙げられる。すなわち、素子部１３Ａの再生特性に影響を与えるバイアス印加層２１Ａの形状において段差、バラツキ等が生じる結果、再生ヘッド１の再生特性が安定しない原因となっていた。
ここで、図５（ｂ）中の丸枠で示される溝Ｂを上方から視た場合の平面図を図９に示す。なお、当該図９は、平面方向における配設位置が明確となるように記載した概略図である。ちなみに、図１〜図７は、Ｃ−Ｃ線による断面図である。

なお、この後に続く工程としては、図６（ａ）に示すように、保護層２３上に残っているレジスト層２５を、例えば、リフトオフプロセスを用いて除去し、次いで、図６（ｂ）に示すように、次工程で実施するＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学機械的研磨）プロセスにおけるストッパの役割を果たすストッパ層２７を例えばＴａを用いて形成した後、図７に示すように、ＣＭＰプロセスを実施して、素子部１３Ａ上の保護層２３、バイアス印加層２１、絶縁層１９を除去し、さらに金属層１５が所定厚さとなるまで研磨をし、上面の平坦化を行う。なお、ストッパ層２７の形成工程は省略しても構わない。
その後は、上部シールド層３３等の積層工程、検出部１３Ｂの切除工程等が実施されることによって、再生ヘッド１が所定の積層構造として完成される（図８参照）。

ここまでの図５〜図７に示す工程が、前記図１〜図４に続く従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法である。

これに対し、前記図１〜図４に続く本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を以下に説明する。なお、以下の図１１、図１２も、前記図９におけるＣ−Ｃ線による切断位置と同じ位置である。
前記図４で示す工程に次いで、図１１（ａ）に示すように、保護層２３の全面上に、金属層２９を形成する。このとき、少なくとも金属層２９の上面が、前記マスク層１５が形成されていない領域において、当該マスク層１５の上に形成されている保護層２３の上面高さよりも高くなるまで積層を行う。
なお、金属層２９は、その上層に形成されることとなる上部シールド層と同一の材料、例えば、ＮｉＦｅ等の磁性材料（軟磁性材）を用いて構成することが特性上、好適である。

次いで、図１１（ｂ）に示すように、ＣＭＰプロセス（第１のＣＭＰプロセス）によって、磁気抵抗効果層１３上の保護層２３の上面が表出するまで金属層２９を研磨する。

次いで、図１２（ａ）に示すように、エッチングプロセスによって、磁気抵抗効果層１３上のバイアス印加層２１の上面が表出するまで金属層２９および保護層２３をエッチング（除去）する。例えば、当該エッチングプロセスとして、ＩＢＥプロセス等を用いる。
本実施形態のように、保護層２３の形成材料（ここでは、Ｔａ）が前記ＣＭＰプロセスにより研磨することが困難な場合に、当該エッチングプロセスの採用が有効である。

次いで、図１２（ｂ）に示すように、ＣＭＰプロセス（第２のＣＭＰプロセス）によって、磁気抵抗効果層１３上のマスク層１５の上面が表出するまで金属層２９およびバイアス印加層２１を研磨する。

さらに、平坦化工程（上記第２のＣＭＰプロセスによる研磨工程）の後に、素子部１３Ａを覆うようにパターニングされたレジスト層３１を形成する。より具体的には、図１０に示す平面図のように、素子部１３Ａが所定の素子形状として残るように、レジスト層３１をパターニングし、当該レジスト層３１で覆われていない部分をエッチングプロセスによってエッチング（除去）する。その際に、前記検出部１３Ｂが設けられていることによって、相対的に小さな面積の素子部１３Ａに連続している隣接上部領域をエッチングするに当たり、相対的に大きな面積であって、且つ素子部１３Ａ（および隣接上部領域）と同一高さで、同一の積層構造を有する検出部１３Ｂがエッチングプロセスの進行状態を検出するための検出部として有効となる。
なお、このように素子部１３Ａの形成に際して、前記図３（ｂ）で示される工程において素子部１３Ａの左右の領域（図１０中の左右）をエッチングし、本工程において素子部１３Ａの上部領域（図１０中の上方）をエッチングするという、二段階のエッチングプロセスを採用するのは、素子部１３Ａの角部（図１０中の上方における両角部）を丸みを帯びない形状（角状）に形成することによって、再生素子の出力特性を向上させることが可能となるためである。
仮に、素子部１３Ａの左右および上部を同時にエッチングするとなると、それに応じたレジスト層（マスク層）を素子部１３Ａ上に形成する必要があるが、角部が鋭角のレジスト層（マスク層）を形成することが実際上困難であるため、本実施の形態において採用する上記の工程が非常に有効な形成手段となる。
ちなみに、素子部１３Ａの下部領域（図１０中の下方）に関しては、その後実施される媒体対向面（浮上面）形成工程において、研磨が行われるため、両角部（図１０中の下方における両角部）が丸みを帯びない形状（角状）に形成される。

その後は、上部シールド層３３等の積層工程、検出部１３Ｂの切除工程等が実施されることによって、再生ヘッド１が所定の積層構造として完成される（図１３参照）。

このように、図１１、図１２で示される本発明の実施形態に特徴的な構成を備える工程によって、バイアス印加層２１に段差やバラツキを発生させることなく、その形状を高精度に形成することが可能となる。それにより、再生ヘッドの再生特性を安定させることが可能となる。

続いて、本発明の第二の実施形態について説明する。
本実施形態は、保護層２３を設けない場合の例である。より具体的には、前記第一の実施形態に対して、図４（ａ）で示される工程までは同じであって、絶縁層１９の形成後、その上に、バイアス印加層２１を形成し、その上に、保護層を形成しない点で相違する。当然ながら、それ以降の工程も相違することとなる。
それに次ぐ工程を図１４（ａ）に示す。この工程は、前記第一の実施形態において図１１（ａ）によって説明される工程に対応するものである。具体的には、バイアス印加層２１の全面上に、金属層２９を形成する。このとき、少なくとも金属層２９の上面が、前記マスク層１５が形成されていない領域において、当該マスク層１５の上に形成されているバイアス印加層２１の上面高さよりも高くなるまで積層を行う。

次いで、図１４（ｂ）に示すように、ＣＭＰプロセスによって、磁気抵抗効果層１３上のマスク層１５の上面が表出するまで金属層２９およびバイアス印加層２１を研磨する。なお、保護層が設けられない積層構造であるため、第一の実施形態と比較して、ＣＭＰプロセスは１回で足り、また、保護層除去のためのエッチングプロセスも不要となる。

さらに、平坦化工程（上記ＣＭＰプロセスによる研磨工程）の後に、素子部１３Ａを覆うようにパターニングされたレジスト層３１を形成する。なお、当該レジスト層３１のパターニング形状は前記図１０と同様であり、図示を省略する。
また、二段階のエッチングプロセスによって、素子部１３Ａを所定の素子形状に形成する点についても、前記第一の実施形態と同じ理由によるものであり、説明を省略する。

その後は、上部シールド層３３等の積層工程、検出部１３Ｂの切除工程等が実施されることによって、再生ヘッド１が所定の積層構造として完成される（図１５参照）。

以上説明した通り、本実施の形態に係る再生ヘッドの製造方法によれば、再生ヘッドの出力特性に大きな影響を与えるバイアス印加層の形状をバラツキなく高精度に形成することが可能となり、再生ヘッドの出力特性を安定させることが可能となる。また、その結果、当該再生ヘッドが組み込まれる磁気ディスク装置の動作安定性、すなわち信頼性を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法と、従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法とに共通の工程を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法と、従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法とに共通の工程を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法と、従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法とに共通の工程を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法と、従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法とに共通の工程を説明する説明図である。 従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。 従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。 従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。 従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法により製造される再生ヘッドの構成を示す概略図である。 再生ヘッドの製造方法を説明する平面図（概略図）である。 再生ヘッドの製造方法を説明する平面図（概略図）である。 本発明の第一の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。 本発明の第一の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。 本発明の第一の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法により製造される再生ヘッドの構成を示す概略図である。 本発明の第二の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。 本発明の第二の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法により製造される再生ヘッドの構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 再生ヘッド
１１ 下部シールド層
１３ 磁気抵抗効果層
１５ マスク層
１７ レジスト層
１９ 絶縁層
２１ バイアス印加層
２３ 保護層
２５ レジスト層
２７ ストッパ層
２９ 金属層
３１ レジスト層
３３ 上部シールド層

Claims (5)

1. ワーク上に磁気抵抗効果層を形成する工程と、
   前記磁気抵抗効果層上にパターニングされたマスク層を形成する工程と、
   前記マスク層が形成されていない領域の磁気抵抗効果層をエッチングするパターニング工程と、
   絶縁層、バイアス印加層を全面に順次形成する工程と、
   金属層を全面に形成し、少なくとも前記金属層の上面が前記マスク層が形成されていない領域において前記バイアス印加層の上面より高くなるまで積層する工程と、
   前記磁気抵抗効果層上のマスク層の上面が表出するまで前記金属層及び前記バイアス印加層を研磨する平坦化工程と、を有することを特徴とする再生ヘッドの製造方法。
2. 前記パターニング工程は、再生に用いる素子部及びエッチング検出を行う検出部を形成する工程であり、
   さらに、前記平坦化工程後に、前記素子部を覆うようにパターニングされたレジスト層を形成する工程と、
   前記検出部をエッチング検出しながらエッチングする工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載の再生ヘッドの製造方法。
3. ワーク上に磁気抵抗効果層を形成する工程と、
   前記磁気抵抗効果層上にパターニングされたマスク層を形成する工程と、
   前記マスク層が形成されていない領域の磁気抵抗効果層をエッチングするパターニング工程と、
   絶縁層、バイアス印加層、保護層を全面に順次形成する工程と、
   金属層を全面に形成し、少なくとも前記金属層の上面が前記マスク層が形成されていない領域において前記保護層の上面より高くなるまで積層する工程と、
   前記磁気抵抗効果層上の保護層の上面が表出するまで前記金属層を研磨する第１の平坦化工程と、
   前記磁気抵抗効果層上のバイアス印加層の上面が表出するまで前記金属層及び前記保護層をエッチングする工程と、
   前記磁気抵抗効果層上のマスク層の上面が表出するまで前記金属層及び前記バイアス印加層を研磨する第２の平坦化工程と、を有することを特徴とする再生ヘッドの製造方法。
4. 前記パターニング工程は、再生するための素子部及びエッチング検出を行う検出部を形成する工程であり、
   さらに、前記第２の平坦化工程後に、前記素子部を覆うようにパターニングされたレジスト層を形成する工程と、
   前記検出部をエッチング検出しながらエッチングする工程と、を有することを特徴とする請求項３に記載の再生ヘッドの製造方法。
5. 前記平坦化工程が、化学機械的研磨により行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の再生ヘッドの製造方法。