JP3817223B2 - 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【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、ヘッドジンバルアセンブリの製造方法、ハードディスク装置の製造方法、及び薄膜磁気ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＭＲ（Tunnel-type Magneto Resistive）等の磁気抵抗効果膜を得るにあたっては、一般的に、まず、下部シールド層上に形成された磁性層上にレジスト層を形成し、次いで、このレジスト層をマスクとしてエッチングすることで、磁性層を所望パターンの磁気抵抗効果膜にする。更に、得られた磁気抵抗効果膜の周囲には、下部シールド層と後に形成される上部シールド層とを絶縁するための絶縁層を形成する（下記特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１９１２０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らは、上部シールド層と磁気抵抗効果膜との間で、電気的ショートを起こすおそれがあることを見出した。その理由を、図８及び図９に示す薄膜磁気ヘッドの従来の製造工程を参照しながら説明する。
【０００５】
まず、図８（ａ）に示すように、下部シールド層１０１上にＴＭＲ膜（磁気抵抗効果膜）となる磁性層１１０を形成し、この上にレジスト層１２０を形成する。次に、図８（ｂ）に示すように、レジスト層１２０をマスクとしてイオンミリングを行い、磁性層１１０を所望パターンのＴＭＲ膜１３０にパターニングする。尚、図８（ｂ）以降では、図８（ａ）における一点鎖線ｌの右側部分のみを示す。
【０００６】
次いで、図８（ｃ）に示すように、Ａｌ2Ｏ3等の絶縁層１２１をスパッタリング等で形成し、ＴＭＲ膜１３０の周囲における絶縁性を確保する。この際、ＴＭＲ膜１３０の周囲のみならず、レジスト層１２０の上にも絶縁層１３１が堆積される。また、絶縁層１２１には、スパッタリング時における粒子の入射角度等の影響により、ＴＭＲ膜１３０に乗り上がった乗上部１２１ａが形成されてしまう。更に、この乗上部１２１ａと平坦部１２１ｃとの間には、レジスト層１２０の影となって窪んだ（いわゆるｓｈａｄｏｗ効果）窪み部１２１ｂが形成される。
【０００７】
次に、図９（ａ）に示すように、リフトオフを行い、レジスト層１２０をその上に堆積された絶縁層１３１と共に除去する。同図はリフトオフ後の状態であるが、図に示すように、絶縁層１２１の乗上部１２１ａは依然として残ったままとなる。乗上部１２１ａは、ＴＭＲ膜１３０の電流経路を遮る要因となる等の理由で、除去することが好ましい。そこで、図９（ｂ）に示すように、例えばウェットエッチングによって、ＴＭＲ膜１３０上の乗上部１２１ａを除去する。その後、図９（ｃ）に示すように、上部シールド層１４０を例えばスパッタリング等で形成して、薄膜磁気ヘッドの再生部が完成する。
【０００８】
ところが、このようにして作製された薄膜磁気ヘッドでは、上記図９（ｂ）の工程でウェットエッチングによって乗上部１２１ａを除去する際に、窪み部１２１ｂが一層深くなってしまい、このことが上部シールド層１４０とＴＭＲ膜１３０との間での電気的ショートの起因となっていた。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、磁気抵抗効果膜の周囲に形成された絶縁層における磁気抵抗効果膜に乗り上げた乗上部を除去しつつも、その絶縁層の厚薄に起因する電気的ショートを防止することができる薄膜磁気ヘッドの製造方法、ヘッドジンバルアセンブリの製造方法、ハードディスク装置の製造方法、及び薄膜磁気ヘッドを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記課題を達成するために、本発明は、磁気抵抗効果膜を備える薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、上記磁気抵抗効果膜となるべき磁性層を形成するステップと、上記磁性層の上部にレジスト層を形成するステップと、上記レジスト層をマスクとして上記磁性層をパターニングし、上記磁気抵抗効果膜を得るステップと、上記磁気抵抗効果膜の周囲に絶縁層を積層するステップと、上記絶縁層における上記磁気抵抗効果膜に乗り上げた乗上部を除くように、上記絶縁層の上にカバー層を形成するステップと、上記カバー層が形成された上記絶縁層にエッチング処理を施し、上記乗上部を除去するステップとを含むことを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、エッチング処理により、磁気抵抗効果膜に乗り上げた乗上部を除去することができる。しかも、磁気抵抗効果膜の周囲の絶縁層には乗上部を除くようにカバー層が形成されているため、絶縁層における該カバー層で覆われた部分はエッチングされない。これにより、絶縁層の厚さが薄くなることに起因する電気的ショートを防止することができる。
【００１２】
また、本発明の製造方法において、上記磁気抵抗効果膜の面方向に対する上記カバー層を形成する粒子の入射角度は、上記磁気抵抗効果膜の面方向に対する上記絶縁層を形成する粒子の入射角度よりも大きいことが好適である。
【００１３】
磁気抵抗効果膜の周囲に絶縁層を形成する際、磁気抵抗効果膜の上に上記のようにレジスト層が設けられている。この状態でスパッタリングにより絶縁層を形成すると、レジスト層の影となって窪む部分が現れる（いわゆるｓｈａｄｏｗ効果）。この窪み部分が浅ければ浅い程、電気的ショートの発生を抑えられることになる。そのため、スパッタリングの粒子の衝突位置がレジスト層の影とならないようにすべく、磁気抵抗効果膜の法線方向に対して傾いた角度で入射させる。このようにレジスト層の下側に粒子を斜めに入射させることは、上記乗上部が形成される一因となる。次に、カバー層をスパッタリングで形成するにあたり、上記のように、磁気抵抗効果膜の面方向に対する粒子の入射角度を、絶縁層の形成時よりも大きくする。すなわち、絶縁層形成時よりもカバー層形成時の方が、粒子の入射角度が磁気抵抗効果膜の法線方向に近い角度になる。その結果として、乗上部を除くようにカバー層を容易に形成することができる。
【００１４】
また、本発明において、上記磁気抵抗効果膜は、センス電流が層の厚さ方向に流れるように構成されていることが好適である。このように薄膜磁気ヘッドがセンス電流が膜厚方向に流れるいわゆるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の場合は、磁気抵抗効果膜に乗り上げた絶縁層が電流の妨げとなる。そのため、ＣＰＰ構造の薄膜磁気ヘッドに本発明を適用すれば、センス電流が良好に流れて、磁気情報の再生性能を向上させることができる。
【００１５】
上記カバー層は、ＳｉＯ2又はＡｌＮで形成することができる。また、カバー層は、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｎｉ、及びこれらの合金からなる群より選ばれる金属で形成してもよい。
【００１６】
（２）本発明のヘッドジンバルアセンブリの製造方法は、上記のようにして得られた薄膜磁気ヘッドをジンバルに搭載するものである。更に、本発明のハードディスク装置の製造方法は、上記のようにして得られた薄膜磁気ヘッドがハードディスクに記録された磁気信号を読取り可能となるように組み立てるものである。従って、このようにして製造されたヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置は、磁気抵抗効果膜の周囲に形成された絶縁層における乗上部を除去しつつも、その絶縁層の厚薄に起因する電気的ショートを防止することができる。そのため、ヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置の信頼性は高いものとなる。
【００１７】
（３）本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁気抵抗効果を有する磁気抵抗効果膜と、上記磁気抵抗効果膜の両側に設けられ、強磁性材料で形成された下部シールド層及び上部シールド層と、上記下部シールド層と上記上部シールド層との間で、且つ、上記磁気抵抗効果膜における記録媒体対向面とは反対側の領域に少なくとも形成された絶縁層と、磁気抵抗効果膜における上部シールド層側の面は覆っておらず、且つ、絶縁層における上部シールド層側の面を覆うカバー層と、を備えることを特徴としている。
【００１８】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、その製造段階で磁気抵抗効果膜に上記絶縁層の一部が乗り上げたとしても、上記カバー層は上部シールド層側の磁気抵抗効果膜の面を覆っていないため、その乗上部をエッチングで除去することができる。しかも、カバー層は、上部シールド層側の絶縁層を覆っているため、その覆われた部分はエッチングされない。これにより、絶縁層の厚さが薄くなることに起因する電気的ショートを防止することができる。尚、カバー層は、上記の各材料で形成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１は、本実施形態の薄膜磁気ヘッドを記録媒体対向面（以下、「エアベアリング面（ＡＢＳ：Air Bearing Surface）Ｓ」と称する）側から若干入り込んだ付近における断面図であり、図２は、図１におけるII-II方向の断面図である。尚、説明中、「上」「下」の言葉を使用することがあるが、これは図１の上下方向に対応したものである。
【００２１】
薄膜磁気ヘッド１０は、トンネル接合で生じる磁気抵抗効果を利用するＴＭＲヘッドであり、基台１１上に、下部電極を兼ねる下部シールド層３１、下部金属層３２、ピン層（反強磁性層）３３、ピンド層３４、トンネルバリア層（中間層）３５、フリー層３６、第１上部金属層３７、第２上部金属層３８、及び、上部電極を兼ねる上部シールド層３９がこの順で積層されている。層３３〜３６によって、ＴＭＲ膜（磁気抵抗効果膜）が構成されている。また、図１に示すように、フリー層３６のトラック幅方向の両側には、絶縁層４０，４０を介して硬磁性材料からなるバイアス印加層４１，４１が形成されている。また、バイアス印加層４１，４１と第２上部金属層３８との間には、絶縁層４２，４２が形成されている。
【００２２】
基台１１は、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）からなる基板１１ａ上に、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の電気絶縁材料からなる下地層１１ｂを厚さ約１μｍ〜約１０μｍで形成したものである。
【００２３】
下部シールド層３１及び上部シールド層３９は、ＮｉＦｅ（パーマロイ）等の強磁性材料からなり、不要な外部磁界をＴＭＲ素子が感知するのを防止する。各シールド層３１，３９の厚さは、例えば約１μｍ〜約３μｍである。尚、下部シールド層３１は、上記のように電極としての役割も有し、下部シールド層３１から供給された電子は、下部金属層３２、ピン層３３、ピンド層３４、トンネルバリア層３５、フリー層３６、第１上部金属層３７、第２上部金属層３８を通じて、上部電極としての上部シールド層３９に伝達されることになる。つまり、センス電流は、ＴＭＲ膜の膜厚方向に流されることになる。
【００２４】
下部金属層３２、第１上部金属層３７、及び第２上部金属層３８は、記録媒体の記録密度に応じたリードギャップを所望の値に調整するためのものである。また、上部金属層３７，３８は、フリー層３６等の酸化防止の役割を有する。これらの金属層３２，３７，３８を形成する材料としては、例えば、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ｔａ，ＮｉＣｒ，Ｒｕ，Ｒｈ等が挙げられる。また、各金属層は、積層構造にしてもよい。
【００２５】
ピン層３３は、厚さが約５ｎｍ〜約３０ｎｍで、ピンド層３４の磁化方向を交換結合によって固定できる例えばＰｔＭｎ等の反強磁性材料で形成することができる。
【００２６】
ピンド層３４は、厚さが約１ｎｍ〜約１０ｎｍで、例えばＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＣｏＦｅ等の強磁性材料で形成することができる。ピンド層３４の磁化方向は、ピン層３３との交換結合によって図中Ｙ方向に固定される（この反対方向でもよい）。
【００２７】
トンネルバリア層３５は、薄厚の非磁性且つ絶縁性で、トンネル効果によりスピンを保存しながら電子が通過できるものである。トンネルバリア層３５は、厚さが約０．５ｎｍ〜約２ｎｍで、例えばＡｌ2Ｏ3，ＮｉＯ，ＭｇＯ，Ｔａ2Ｏ5，ＴｉＯ2等の絶縁材料で形成することができる。
【００２８】
フリー層３６は、ハードディスク等の記録媒体の漏洩磁界の影響で磁化の向きが変化するものであり、厚さが約１ｎｍ〜約１０ｎｍで、例えばＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＦｅＣｏ，ＦｅＣｏＮｉ，ＣｏＺｒＮｂ等の強磁性材料で形成することができる。また、フリー層３６は、ＣｏＴａ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＰｔ等からなる上記バイアス印加層４１，４１からの磁束によって、図中Ｘ方向に単磁区化されている。そして、エアベアリング面Ｓがハードディスクの磁化遷移領域に近づくと、フリー層３６の磁化方向がＹ軸の正又は負の向きに近づくように振れる。フリー層３６の磁化方向が振れた結果、Ｙ軸方向を向いているピンド層３４の磁化の向きとフリー層３６の磁化の向きとが一致すると、トンネルバリア層３５を流れる電流が増加し、一方、各磁化の向きが反対になると電流は減少する。
【００２９】
絶縁層４０は、Ａｌ2Ｏ3等で形成され、フリー層３６等を流れる電流がバイアス印加層４１側にリークするのを防止する。また、絶縁層４２も例えばＡｌ2Ｏ3等で形成でき、上部シールド層３９からバイアス印加層４１への電流リークを防止する。
【００３０】
更に、図２に示すように、エアベアリング面Ｓから見たＴＭＲ膜２０の裏側、すなわち下部シールド層３１と上部シールド層３９との間で且つＴＭＲ膜２０におけるエアベアリング面Ｓとは反対側の領域に、Ａｌ2Ｏ3等からなる絶縁層４５が形成されている。また、絶縁層４５における上部シールド層３９側の表面は、Ｔａからなるカバー層５０で覆われている。カバー層５０は、厚さ約０．５ｎｍ〜約５ｎｍ程度であり、ＴＭＲ膜２０における上部シールド層３９側の面を覆わないように形成されている。このカバー層５０を設けることの効果は後述する。尚、本実施形態では、絶縁層４５と各シールド層３１，３９との間にそれぞれ下部金属層３２及び第２上部金属層３８が設けられているが、当該領域に各金属層３２，３８は必ずしも設ける必要は無い。つまり、カバー層５０と上部シールド層３９が接触し、絶縁層４５と下部シールド層３１とが接触していてもよい。
【００３１】
次に、図３及び図４の製造工程図を参照して、本実施形態の薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明する。尚、ここでは、発明の理解を容易にするために上記の金属層３２，３７，３８を省略して説明するが、実際は必要に応じて各層を形成する。
【００３２】
まず、図３（ａ）に示すように、基板１１（図示省略）上に形成した下部シールド層３１上にＴＭＲ膜となる磁性層１９を形成する。磁性層１９は、ピン層３３、ピンド層３４、トンネルバリア層３５、及びフリー層３６となる層を含む多層構造であるが（図１，２参照）、簡略的に単層として図示している。次に、磁性層１９の上部に、レジスト層６０を形成する。レジスト層６０には、底部（磁性層１９との界面付近）の両側（図中の左右）に、窪んだアンダーカット部６０ａが形成されている。このようなアンダーカット部６０ａを形成することで、レジスト層６０は後述のリフトオフをしやすいものとなる。アンダーカット部６０ａを形成する手法としては、例えば、特公平７−６０５８号公報に記載されているように、磁性層１９に低分子量のポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）の層をコーディングした後、この層上に電子ビームレジストを塗布する方法が挙げられる。また、特許第２９７３８７４号又は特許第２９２２８５５号公報等に記載された方法等、さまざまな公知技術によってアンダーカット部６０ａを形成することができる。
【００３３】
次に、図３（ｂ）に示すように、レジスト層６０をマスクとしてイオンミリング等を行い、磁性層１９をパターニングする。これにより、所望形状のＴＭＲ膜２０が得られる。尚、図３（ｂ）以降では、図３（ａ）における一点鎖線ｌ1の右側部分のみを示す。
【００３４】
次いで、図３（ｃ）に示すように、Ａｌ2Ｏ3等の絶縁層４５をイオンビームスパッタデポジション（ＩＢＳＤ）等で形成し、イオンミリングで除去したＴＭＲ膜２０の周囲を埋める（いわゆるＲｅｆｉｌｌ処理）。この絶縁層４５によって、下部シールド層３１と後に積層される上部シールド層３９との絶縁が確保される。また、絶縁層４５をスパッタリングで積層する際、ＴＭＲ膜２０の周囲のみならず、レジスト層６０の上にも絶縁層４６が堆積される。
【００３５】
更に、絶縁層４５には、イオンビームスパッタデポジション時における粒子の入射角度等の影響により、ＴＭＲ膜２０に乗り上がった乗上部４５ａが形成されてしまう。更に、この乗上部４５ａと平坦部４５ｃとの間には、レジスト層６０の影となって窪んだ（いわゆるｓｈａｄｏｗ効果）窪み部４５ｂが形成される。この窪み部４５ｂが浅ければ浅い程、ＴＭＲ膜２０と上部シールド層３９の間における電気的ショートを抑えられる。
【００３６】
ここで、図５を参照して、イオンビームスパッタデポジション（ＩＢＳＤ）を実現するスパッタリング装置８０の一例を説明する。このスパッタリング装置８０は、絶縁層４５を形成する材料が配されたターゲット７２に向けて、イオンビーム源７０からイオンビームを照射し、これによりターゲット７２の材料をウエハステージ７４上の基台１１に成膜するものである。基台１１へのターゲット材料の入射角度θは、ウエハステージ７４を軸周りに回転させることで適宜調節することができる。
【００３７】
このような装置で絶縁層４５を形成するにあたり、上記の窪み部４５ｂを小さくするために次のような手法を採る。すなわち、スパッタリングの粒子の衝突位置がレジスト層６０の影にならないようにするために、ＴＭＲ膜２０の法線方向に対して傾いた角度（つまりレジスト層６０のアンダーカット部６０ａに粒子を打ち込める方向）で粒子を入射させるのである（図３（ｃ）中、黒塗り矢印で示す）。これにより、窪み部４５ｂの窪み量を少なくすることができる。しかし、その反面、アンダーカット部６０ａにも粒子が入射するため、ＴＭＲ膜２０上に形成される乗上部４５ａの寸法が大きくなってしまう。
【００３８】
次に、図４（ａ）に示すように、レジスト層６０を残した状態で、乗上部４５ａを除くように、絶縁層４５の上にＴａからなるカバー層５０を形成する。カバー層５０は、絶縁層４５と同様に図５に示したスパッタリング装置で形成することができる。この際、ウエハステージ７４のターゲット７２に対する角度を調節して、ＴＭＲ膜２０の面方向に対する粒子の入射角度αを、絶縁層４５の形成の入射角度β時よりも大きくする。すなわち、絶縁層４５の形成時よりもカバー層５０の形成時の方が、粒子の入射角度がＴＭＲ膜２０の法線方向に近い角度になる。その結果として、カバー層５０が乗上部４５ａを覆わないようにすることができる。また、カバー層５０形成時に、レジスト層６０上に堆積層５１が形成される。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように、リフトオフを行い、レジスト層６０をその上に堆積された絶縁層４６及び堆積層５１と共に除去する。リフトオフ後も、絶縁層４５の乗上部４５ａは依然として残ったままとなる。乗上部４５ａは、ＴＭＲ膜２０に流すセンス電流の経路を遮る要因となる。
【００４０】
そこで、図４（ｃ）に示すように、例えばウェットエッチングによって、ＴＭＲ膜２０上の乗上部４５ａを除去する。エッチング液としては、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（信越レジスト、ＳＳＦＤ−２３８Ｎ）を使用することができる。ここで、本実施形態では、絶縁層４５におけるカバー層５０によって覆われた部分はエッチングされず、乗上部４５ａのみがエッチングされることになる。
【００４１】
次に、図４（ｄ）に示すように、上部シールド層３９を例えばスパッタリング等で形成して、薄膜磁気ヘッド１０の再生部として機能する部分が得られる。その後、再生部の上に薄膜コイル及び磁極を有する記録部を作製した上で、基台を複数本のバーにダイシングする処理、ＭＲハイトを決定する処理等の公知の処理を経て、薄膜磁気ヘッド１０が完成する。
【００４２】
このようにして得られた薄膜磁気ヘッド１０は、上記のように、乗上部４５ａをエッチングする際に、絶縁層４５におけるカバー層５０によって覆われた部分は削られないため、絶縁層４５の厚さが薄くなることに起因する上部シールド層３９とＴＭＲ膜２０間の電気的ショートを防止することができる。
【００４３】
尚、カバー層５０は、Ｔａの他にも、ＳｉＯ2又はＡｌＮ等で形成することができる。更に、カバー層５０は、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｎｉ、及びこれらの合金からなる群より選ばれる金属で形成してもよい。絶縁層４５の乗上部４５ａをウェットエッチングで除去する場合は、これらの材料で形成されたカバー層をさほどエッチングしないが、絶縁層４５をエッチングするエッチング液を選択する。また、乗上部４５ａは、ウェットエッチングでなくドライエッチングで除去してもよい。
【００４４】
次に、上記の薄膜磁気ヘッド１０を用いたヘッドジンバルアセンブリ、及びハードディスク装置について、これらの製造方法に言及しつつ説明する。
【００４５】
図６は、薄膜磁気ヘッド１０を備えたハードディスク装置１を示す図である。ハードディスク装置１は、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ：Head Gimbals Assembly）１５を作動させて、高速回転するハードディスク２の記録面（図６の上面）に、薄膜磁気ヘッド１０によって磁気情報を記録及び再生できるように組み立てられている。ヘッドジンバルアセンブリ１５は、薄膜磁気ヘッド１０が形成されたヘッドスライダ１１（上記基台が相当する）をジンバル１６に搭載し、これをサスペンションアーム１７に接続することで得られる。また、ヘッドジンバルアセンブリ１５は、支軸１４周りに例えばボイスコイルモータによって回転可能となっており、これを回転させると、ヘッドスライダ１１は、ハードディスク２の半径方向、すなわちトラックラインを横切る方向に移動する。
【００４６】
このようなヘッドジンバルアセンブリ１５及びハードディスク装置１は、上記の薄膜磁気ヘッド１０を使用しているため、ＴＭＲ膜２０の周囲に形成された絶縁層４５における乗上部４５ａを除去しつつも、その絶縁層４５の厚薄に起因する電気的ショートを防止することができる。そのため、ヘッドジンバルアセンブリ１５及びハードディスク装置１の信頼性は高いものとなる。
【００４７】
次に、図７を参照して、本発明の実施例を説明する。本実施例では、ウェットエッチングを行う前後の乗上部４５ａ、窪み部４５ｂ、及び平坦部４５ｃの高さをＡＦＭで測定した。エッチング液には、水酸化テトラメチルアンモニウム（信越レジスト、ＳＳＦＤ−２３８Ｎ）を使用した。また、カバー層５０はＴａで形成し、厚さを０．５ｎｍとした。絶縁層４５はＡｌ2Ｏ3で形成した。一方、比較例として、カバー層を設けない場合について各部４５ａ〜４５ｃの厚さを測定した。
【００４８】
図７のグラフにおける縦軸は、ＴＭＲ膜２０の上面を基準とした高さ方向の段差を示している。図７（ａ）には乗上部４５ａの結果を示し、図７（ｂ）には窪み部４５ｂの結果を示し、図７（ｃ）には平坦部４５ｃの結果を示す。また、Ｔａのカバー層を設けた実施例の結果を実線で示し、カバー層を設けない比較例の結果を破線で示す。
【００４９】
図７（ａ）に示すように、実施例及び比較例のいずれの場合でも、乗上部４５ａはエッチングによって殆ど除去することができた。また、図７（ｂ）に示すように、比較例では窪み部がエッチングで深く削られていたのに対して、本実施例では、カバー層５０によって、窪み部４５ｂがエッチングされるのを抑止することができた。図７（ｃ）に示すように、平坦部４５ｃについても、カバー層５０によってエッチングされるのを抑止することができた。このように、本実施例により、カバー層を設けることの有効性が立証された。
【００５０】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ＴＭＲ素子に代えて、巨大磁気抵抗効果を利用するＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子としてもよい。ＧＭＲ素子には、膜厚方向にセンス電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲと、面方向にセンス電流を流すＣＩＰ−ＧＭＲとがあるが、本発明は両者に適用することができる。但し、前者のＣＰＰ−ＧＭＲに本発明を適用すれば、磁気抵抗効果膜上の乗上部を除去することでセンス電流が良好に流れるため、より有用と言える。
【００５１】
また、上記の絶縁層及びカバー層は、イオンビームスパッタデポジション（ＩＢＳＤ）に代えて、成膜させる材料をイオンにして基台に照射するイオンビームデポジション（ＩＢＤ）で形成してもよい。更には、イオンビームを使用しないスパッタリングで形成してもよい。但し、乗上部を除くようにカバー層を設けるためには、直進性の優れたイオンビームを利用したスパッタリングで形成することが好ましい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エッチング処理により、磁気抵抗効果膜に乗り上げた乗上部を除去することができる。しかも、磁気抵抗効果膜の周囲の絶縁層には乗上部を除くようにカバー層が形成されているため、絶縁層における該カバー層で覆われた部分はエッチングされない。これにより、絶縁層の厚さが薄くなることに起因する電気的ショートを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１におけるII-II方向の断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の一実施形態を示す製造工程図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図３に続く製造工程図である。
【図５】絶縁層及びカバー層を形成するスパッタリング装置を示す図である。
【図６】本発明に係るヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、本発明の実施例を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す製造工程図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、図８に続く従来の製造工程図である。
【符号の説明】
１…ハードディスク装置、２…ハードディスク、１０…薄膜磁気ヘッド、１１…基台、１５…ヘッドジンバルアセンブリ、１６…ジンバル、１７…サスペンションアーム、１９…磁性層、２０…ＴＭＲ膜（磁気抵抗効果膜）、３１…下部シールド層、３２…下部金属層、３３…ピン層、３４…ピンド層、３５…トンネルバリア層、３６…フリー層、３７…第１上部金属層、３８…第２上部金属層、３９…上部シールド層、４１…バイアス印加層、４５…絶縁層、４５ａ…乗上部、４５ｂ…窪み部、４５ｃ…平坦部、５０…カバー層、６０…レジスト層、６０ａ…アンダーカット部、７０…イオンビーム源、７２…ターゲット、７４…ウエハステージ、８０…スパッタリング装置、Ｓ…エアベアリング面。
【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、ヘッドジンバルアセンブリの製造方法、ハードディスク装置の製造方法、及び薄膜磁気ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＭＲ（Tunnel-type Magneto Resistive）等の磁気抵抗効果膜を得るにあたっては、一般的に、まず、下部シールド層上に形成された磁性層上にレジスト層を形成し、次いで、このレジスト層をマスクとしてエッチングすることで、磁性層を所望パターンの磁気抵抗効果膜にする。更に、得られた磁気抵抗効果膜の周囲には、下部シールド層と後に形成される上部シールド層とを絶縁するための絶縁層を形成する（下記特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１９１２０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らは、上部シールド層と磁気抵抗効果膜との間で、電気的ショートを起こすおそれがあることを見出した。その理由を、図８及び図９に示す薄膜磁気ヘッドの従来の製造工程を参照しながら説明する。
【０００５】
まず、図８（ａ）に示すように、下部シールド層１０１上にＴＭＲ膜（磁気抵抗効果膜）となる磁性層１１０を形成し、この上にレジスト層１２０を形成する。次に、図８（ｂ）に示すように、レジスト層１２０をマスクとしてイオンミリングを行い、磁性層１１０を所望パターンのＴＭＲ膜１３０にパターニングする。尚、図８（ｂ）以降では、図８（ａ）における一点鎖線ｌの右側部分のみを示す。
【０００６】
次いで、図８（ｃ）に示すように、Ａｌ2Ｏ3等の絶縁層１２１をスパッタリング等で形成し、ＴＭＲ膜１３０の周囲における絶縁性を確保する。この際、ＴＭＲ膜１３０の周囲のみならず、レジスト層１２０の上にも絶縁層１３１が堆積される。また、絶縁層１２１には、スパッタリング時における粒子の入射角度等の影響により、ＴＭＲ膜１３０に乗り上がった乗上部１２１ａが形成されてしまう。更に、この乗上部１２１ａと平坦部１２１ｃとの間には、レジスト層１２０の影となって窪んだ（いわゆるｓｈａｄｏｗ効果）窪み部１２１ｂが形成される。
【０００７】
次に、図９（ａ）に示すように、リフトオフを行い、レジスト層１２０をその上に堆積された絶縁層１３１と共に除去する。同図はリフトオフ後の状態であるが、図に示すように、絶縁層１２１の乗上部１２１ａは依然として残ったままとなる。乗上部１２１ａは、ＴＭＲ膜１３０の電流経路を遮る要因となる等の理由で、除去することが好ましい。そこで、図９（ｂ）に示すように、例えばウェットエッチングによって、ＴＭＲ膜１３０上の乗上部１２１ａを除去する。その後、図９（ｃ）に示すように、上部シールド層１４０を例えばスパッタリング等で形成して、薄膜磁気ヘッドの再生部が完成する。
【０００８】
ところが、このようにして作製された薄膜磁気ヘッドでは、上記図９（ｂ）の工程でウェットエッチングによって乗上部１２１ａを除去する際に、窪み部１２１ｂが一層深くなってしまい、このことが上部シールド層１４０とＴＭＲ膜１３０との間での電気的ショートの起因となっていた。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、磁気抵抗効果膜の周囲に形成された絶縁層における磁気抵抗効果膜に乗り上げた乗上部を除去しつつも、その絶縁層の厚薄に起因する電気的ショートを防止することができる薄膜磁気ヘッドの製造方法、ヘッドジンバルアセンブリの製造方法、ハードディスク装置の製造方法、及び薄膜磁気ヘッドを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記課題を達成するために、本発明は、磁気抵抗効果膜を備える薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、上記磁気抵抗効果膜となるべき磁性層を形成するステップと、上記磁性層の上部にレジスト層を形成するステップと、上記レジスト層をマスクとして上記磁性層をパターニングし、上記磁気抵抗効果膜を得るステップと、上記磁気抵抗効果膜の周囲に絶縁層を積層するステップと、上記絶縁層における上記磁気抵抗効果膜に乗り上げた乗上部を除くように、上記絶縁層の上にカバー層を形成するステップと、上記カバー層が形成された上記絶縁層にエッチング処理を施し、上記乗上部を除去するステップとを含むことを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、エッチング処理により、磁気抵抗効果膜に乗り上げた乗上部を除去することができる。しかも、磁気抵抗効果膜の周囲の絶縁層には乗上部を除くようにカバー層が形成されているため、絶縁層における該カバー層で覆われた部分はエッチングされない。これにより、絶縁層の厚さが薄くなることに起因する電気的ショートを防止することができる。
【００１２】
また、本発明の製造方法において、上記磁気抵抗効果膜の面方向に対する上記カバー層を形成する粒子の入射角度は、上記磁気抵抗効果膜の面方向に対する上記絶縁層を形成する粒子の入射角度よりも大きいことが好適である。
【００１３】
磁気抵抗効果膜の周囲に絶縁層を形成する際、磁気抵抗効果膜の上に上記のようにレジスト層が設けられている。この状態でスパッタリングにより絶縁層を形成すると、レジスト層の影となって窪む部分が現れる（いわゆるｓｈａｄｏｗ効果）。この窪み部分が浅ければ浅い程、電気的ショートの発生を抑えられることになる。そのため、スパッタリングの粒子の衝突位置がレジスト層の影とならないようにすべく、磁気抵抗効果膜の法線方向に対して傾いた角度で入射させる。このようにレジスト層の下側に粒子を斜めに入射させることは、上記乗上部が形成される一因となる。次に、カバー層をスパッタリングで形成するにあたり、上記のように、磁気抵抗効果膜の面方向に対する粒子の入射角度を、絶縁層の形成時よりも大きくする。すなわち、絶縁層形成時よりもカバー層形成時の方が、粒子の入射角度が磁気抵抗効果膜の法線方向に近い角度になる。その結果として、乗上部を除くようにカバー層を容易に形成することができる。
【００１４】
また、本発明において、上記磁気抵抗効果膜は、センス電流が層の厚さ方向に流れるように構成されていることが好適である。このように薄膜磁気ヘッドがセンス電流が膜厚方向に流れるいわゆるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の場合は、磁気抵抗効果膜に乗り上げた絶縁層が電流の妨げとなる。そのため、ＣＰＰ構造の薄膜磁気ヘッドに本発明を適用すれば、センス電流が良好に流れて、磁気情報の再生性能を向上させることができる。
【００１５】
上記カバー層は、ＳｉＯ2又はＡｌＮで形成することができる。また、カバー層は、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｎｉ、及びこれらの合金からなる群より選ばれる金属で形成してもよい。
【００１６】
（２）本発明のヘッドジンバルアセンブリの製造方法は、上記のようにして得られた薄膜磁気ヘッドをジンバルに搭載するものである。更に、本発明のハードディスク装置の製造方法は、上記のようにして得られた薄膜磁気ヘッドがハードディスクに記録された磁気信号を読取り可能となるように組み立てるものである。従って、このようにして製造されたヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置は、磁気抵抗効果膜の周囲に形成された絶縁層における乗上部を除去しつつも、その絶縁層の厚薄に起因する電気的ショートを防止することができる。そのため、ヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置の信頼性は高いものとなる。
【００１７】
（３）本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁気抵抗効果を有する磁気抵抗効果膜と、上記磁気抵抗効果膜の両側に設けられ、強磁性材料で形成された下部シールド層及び上部シールド層と、上記下部シールド層と上記上部シールド層との間で、且つ、上記磁気抵抗効果膜における記録媒体対向面とは反対側の領域に少なくとも形成された絶縁層と、磁気抵抗効果膜における上部シールド層側の面は覆っておらず、且つ、絶縁層における上部シールド層側の面を覆うカバー層と、を備えることを特徴としている。
【００１８】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、その製造段階で磁気抵抗効果膜に上記絶縁層の一部が乗り上げたとしても、上記カバー層は上部シールド層側の磁気抵抗効果膜の面を覆っていないため、その乗上部をエッチングで除去することができる。しかも、カバー層は、上部シールド層側の絶縁層を覆っているため、その覆われた部分はエッチングされない。これにより、絶縁層の厚さが薄くなることに起因する電気的ショートを防止することができる。尚、カバー層は、上記の各材料で形成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１は、本実施形態の薄膜磁気ヘッドを記録媒体対向面（以下、「エアベアリング面（ＡＢＳ：Air Bearing Surface）Ｓ」と称する）側から若干入り込んだ付近における断面図であり、図２は、図１におけるII-II方向の断面図である。尚、説明中、「上」「下」の言葉を使用することがあるが、これは図１の上下方向に対応したものである。
【００２１】
薄膜磁気ヘッド１０は、トンネル接合で生じる磁気抵抗効果を利用するＴＭＲヘッドであり、基台１１上に、下部電極を兼ねる下部シールド層３１、下部金属層３２、ピン層（反強磁性層）３３、ピンド層３４、トンネルバリア層（中間層）３５、フリー層３６、第１上部金属層３７、第２上部金属層３８、及び、上部電極を兼ねる上部シールド層３９がこの順で積層されている。層３３〜３６によって、ＴＭＲ膜（磁気抵抗効果膜）が構成されている。また、図１に示すように、フリー層３６のトラック幅方向の両側には、絶縁層４０，４０を介して硬磁性材料からなるバイアス印加層４１，４１が形成されている。また、バイアス印加層４１，４１と第２上部金属層３８との間には、絶縁層４２，４２が形成されている。
【００２２】
基台１１は、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）からなる基板１１ａ上に、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の電気絶縁材料からなる下地層１１ｂを厚さ約１μｍ〜約１０μｍで形成したものである。
【００２３】
下部シールド層３１及び上部シールド層３９は、ＮｉＦｅ（パーマロイ）等の強磁性材料からなり、不要な外部磁界をＴＭＲ素子が感知するのを防止する。各シールド層３１，３９の厚さは、例えば約１μｍ〜約３μｍである。尚、下部シールド層３１は、上記のように電極としての役割も有し、下部シールド層３１から供給された電子は、下部金属層３２、ピン層３３、ピンド層３４、トンネルバリア層３５、フリー層３６、第１上部金属層３７、第２上部金属層３８を通じて、上部電極としての上部シールド層３９に伝達されることになる。つまり、センス電流は、ＴＭＲ膜の膜厚方向に流されることになる。
【００２４】
下部金属層３２、第１上部金属層３７、及び第２上部金属層３８は、記録媒体の記録密度に応じたリードギャップを所望の値に調整するためのものである。また、上部金属層３７，３８は、フリー層３６等の酸化防止の役割を有する。これらの金属層３２，３７，３８を形成する材料としては、例えば、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ｔａ，ＮｉＣｒ，Ｒｕ，Ｒｈ等が挙げられる。また、各金属層は、積層構造にしてもよい。
【００２５】
ピン層３３は、厚さが約５ｎｍ〜約３０ｎｍで、ピンド層３４の磁化方向を交換結合によって固定できる例えばＰｔＭｎ等の反強磁性材料で形成することができる。
【００２６】
ピンド層３４は、厚さが約１ｎｍ〜約１０ｎｍで、例えばＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＣｏＦｅ等の強磁性材料で形成することができる。ピンド層３４の磁化方向は、ピン層３３との交換結合によって図中Ｙ方向に固定される（この反対方向でもよい）。
【００２７】
トンネルバリア層３５は、薄厚の非磁性且つ絶縁性で、トンネル効果によりスピンを保存しながら電子が通過できるものである。トンネルバリア層３５は、厚さが約０．５ｎｍ〜約２ｎｍで、例えばＡｌ2Ｏ3，ＮｉＯ，ＭｇＯ，Ｔａ2Ｏ5，ＴｉＯ2等の絶縁材料で形成することができる。
【００２８】
フリー層３６は、ハードディスク等の記録媒体の漏洩磁界の影響で磁化の向きが変化するものであり、厚さが約１ｎｍ〜約１０ｎｍで、例えばＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＦｅＣｏ，ＦｅＣｏＮｉ，ＣｏＺｒＮｂ等の強磁性材料で形成することができる。また、フリー層３６は、ＣｏＴａ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＰｔ等からなる上記バイアス印加層４１，４１からの磁束によって、図中Ｘ方向に単磁区化されている。そして、エアベアリング面Ｓがハードディスクの磁化遷移領域に近づくと、フリー層３６の磁化方向がＹ軸の正又は負の向きに近づくように振れる。フリー層３６の磁化方向が振れた結果、Ｙ軸方向を向いているピンド層３４の磁化の向きとフリー層３６の磁化の向きとが一致すると、トンネルバリア層３５を流れる電流が増加し、一方、各磁化の向きが反対になると電流は減少する。
【００２９】
絶縁層４０は、Ａｌ2Ｏ3等で形成され、フリー層３６等を流れる電流がバイアス印加層４１側にリークするのを防止する。また、絶縁層４２も例えばＡｌ2Ｏ3等で形成でき、上部シールド層３９からバイアス印加層４１への電流リークを防止する。
【００３０】
更に、図２に示すように、エアベアリング面Ｓから見たＴＭＲ膜２０の裏側、すなわち下部シールド層３１と上部シールド層３９との間で且つＴＭＲ膜２０におけるエアベアリング面Ｓとは反対側の領域に、Ａｌ2Ｏ3等からなる絶縁層４５が形成されている。また、絶縁層４５における上部シールド層３９側の表面は、Ｔａからなるカバー層５０で覆われている。カバー層５０は、厚さ約０．５ｎｍ〜約５ｎｍ程度であり、ＴＭＲ膜２０における上部シールド層３９側の面を覆わないように形成されている。このカバー層５０を設けることの効果は後述する。尚、本実施形態では、絶縁層４５と各シールド層３１，３９との間にそれぞれ下部金属層３２及び第２上部金属層３８が設けられているが、当該領域に各金属層３２，３８は必ずしも設ける必要は無い。つまり、カバー層５０と上部シールド層３９が接触し、絶縁層４５と下部シールド層３１とが接触していてもよい。
【００３１】
次に、図３及び図４の製造工程図を参照して、本実施形態の薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明する。尚、ここでは、発明の理解を容易にするために上記の金属層３２，３７，３８を省略して説明するが、実際は必要に応じて各層を形成する。
【００３２】
まず、図３（ａ）に示すように、基板１１（図示省略）上に形成した下部シールド層３１上にＴＭＲ膜となる磁性層１９を形成する。磁性層１９は、ピン層３３、ピンド層３４、トンネルバリア層３５、及びフリー層３６となる層を含む多層構造であるが（図１，２参照）、簡略的に単層として図示している。次に、磁性層１９の上部に、レジスト層６０を形成する。レジスト層６０には、底部（磁性層１９との界面付近）の両側（図中の左右）に、窪んだアンダーカット部６０ａが形成されている。このようなアンダーカット部６０ａを形成することで、レジスト層６０は後述のリフトオフをしやすいものとなる。アンダーカット部６０ａを形成する手法としては、例えば、特公平７−６０５８号公報に記載されているように、磁性層１９に低分子量のポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）の層をコーディングした後、この層上に電子ビームレジストを塗布する方法が挙げられる。また、特許第２９７３８７４号又は特許第２９２２８５５号公報等に記載された方法等、さまざまな公知技術によってアンダーカット部６０ａを形成することができる。
【００３３】
次に、図３（ｂ）に示すように、レジスト層６０をマスクとしてイオンミリング等を行い、磁性層１９をパターニングする。これにより、所望形状のＴＭＲ膜２０が得られる。尚、図３（ｂ）以降では、図３（ａ）における一点鎖線ｌ1の右側部分のみを示す。
【００３４】
次いで、図３（ｃ）に示すように、Ａｌ2Ｏ3等の絶縁層４５をイオンビームスパッタデポジション（ＩＢＳＤ）等で形成し、イオンミリングで除去したＴＭＲ膜２０の周囲を埋める（いわゆるＲｅｆｉｌｌ処理）。この絶縁層４５によって、下部シールド層３１と後に積層される上部シールド層３９との絶縁が確保される。また、絶縁層４５をスパッタリングで積層する際、ＴＭＲ膜２０の周囲のみならず、レジスト層６０の上にも絶縁層４６が堆積される。
【００３５】
更に、絶縁層４５には、イオンビームスパッタデポジション時における粒子の入射角度等の影響により、ＴＭＲ膜２０に乗り上がった乗上部４５ａが形成されてしまう。更に、この乗上部４５ａと平坦部４５ｃとの間には、レジスト層６０の影となって窪んだ（いわゆるｓｈａｄｏｗ効果）窪み部４５ｂが形成される。この窪み部４５ｂが浅ければ浅い程、ＴＭＲ膜２０と上部シールド層３９の間における電気的ショートを抑えられる。
【００３６】
ここで、図５を参照して、イオンビームスパッタデポジション（ＩＢＳＤ）を実現するスパッタリング装置８０の一例を説明する。このスパッタリング装置８０は、絶縁層４５を形成する材料が配されたターゲット７２に向けて、イオンビーム源７０からイオンビームを照射し、これによりターゲット７２の材料をウエハステージ７４上の基台１１に成膜するものである。基台１１へのターゲット材料の入射角度θは、ウエハステージ７４を軸周りに回転させることで適宜調節することができる。
【００３７】
このような装置で絶縁層４５を形成するにあたり、上記の窪み部４５ｂを小さくするために次のような手法を採る。すなわち、スパッタリングの粒子の衝突位置がレジスト層６０の影にならないようにするために、ＴＭＲ膜２０の法線方向に対して傾いた角度（つまりレジスト層６０のアンダーカット部６０ａに粒子を打ち込める方向）で粒子を入射させるのである（図３（ｃ）中、黒塗り矢印で示す）。これにより、窪み部４５ｂの窪み量を少なくすることができる。しかし、その反面、アンダーカット部６０ａにも粒子が入射するため、ＴＭＲ膜２０上に形成される乗上部４５ａの寸法が大きくなってしまう。
【００３８】
次に、図４（ａ）に示すように、レジスト層６０を残した状態で、乗上部４５ａを除くように、絶縁層４５の上にＴａからなるカバー層５０を形成する。カバー層５０は、絶縁層４５と同様に図５に示したスパッタリング装置で形成することができる。この際、ウエハステージ７４のターゲット７２に対する角度を調節して、ＴＭＲ膜２０の面方向に対する粒子の入射角度αを、絶縁層４５の形成の入射角度β時よりも大きくする。すなわち、絶縁層４５の形成時よりもカバー層５０の形成時の方が、粒子の入射角度がＴＭＲ膜２０の法線方向に近い角度になる。その結果として、カバー層５０が乗上部４５ａを覆わないようにすることができる。また、カバー層５０形成時に、レジスト層６０上に堆積層５１が形成される。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように、リフトオフを行い、レジスト層６０をその上に堆積された絶縁層４６及び堆積層５１と共に除去する。リフトオフ後も、絶縁層４５の乗上部４５ａは依然として残ったままとなる。乗上部４５ａは、ＴＭＲ膜２０に流すセンス電流の経路を遮る要因となる。
【００４０】
そこで、図４（ｃ）に示すように、例えばウェットエッチングによって、ＴＭＲ膜２０上の乗上部４５ａを除去する。エッチング液としては、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（信越レジスト、ＳＳＦＤ−２３８Ｎ）を使用することができる。ここで、本実施形態では、絶縁層４５におけるカバー層５０によって覆われた部分はエッチングされず、乗上部４５ａのみがエッチングされることになる。
【００４１】
次に、図４（ｄ）に示すように、上部シールド層３９を例えばスパッタリング等で形成して、薄膜磁気ヘッド１０の再生部として機能する部分が得られる。その後、再生部の上に薄膜コイル及び磁極を有する記録部を作製した上で、基台を複数本のバーにダイシングする処理、ＭＲハイトを決定する処理等の公知の処理を経て、薄膜磁気ヘッド１０が完成する。
【００４２】
このようにして得られた薄膜磁気ヘッド１０は、上記のように、乗上部４５ａをエッチングする際に、絶縁層４５におけるカバー層５０によって覆われた部分は削られないため、絶縁層４５の厚さが薄くなることに起因する上部シールド層３９とＴＭＲ膜２０間の電気的ショートを防止することができる。
【００４３】
尚、カバー層５０は、Ｔａの他にも、ＳｉＯ2又はＡｌＮ等で形成することができる。更に、カバー層５０は、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｎｉ、及びこれらの合金からなる群より選ばれる金属で形成してもよい。絶縁層４５の乗上部４５ａをウェットエッチングで除去する場合は、これらの材料で形成されたカバー層をさほどエッチングしないが、絶縁層４５をエッチングするエッチング液を選択する。また、乗上部４５ａは、ウェットエッチングでなくドライエッチングで除去してもよい。
【００４４】
次に、上記の薄膜磁気ヘッド１０を用いたヘッドジンバルアセンブリ、及びハードディスク装置について、これらの製造方法に言及しつつ説明する。
【００４５】
図６は、薄膜磁気ヘッド１０を備えたハードディスク装置１を示す図である。ハードディスク装置１は、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ：Head Gimbals Assembly）１５を作動させて、高速回転するハードディスク２の記録面（図６の上面）に、薄膜磁気ヘッド１０によって磁気情報を記録及び再生できるように組み立てられている。ヘッドジンバルアセンブリ１５は、薄膜磁気ヘッド１０が形成されたヘッドスライダ１１（上記基台が相当する）をジンバル１６に搭載し、これをサスペンションアーム１７に接続することで得られる。また、ヘッドジンバルアセンブリ１５は、支軸１４周りに例えばボイスコイルモータによって回転可能となっており、これを回転させると、ヘッドスライダ１１は、ハードディスク２の半径方向、すなわちトラックラインを横切る方向に移動する。
【００４６】
このようなヘッドジンバルアセンブリ１５及びハードディスク装置１は、上記の薄膜磁気ヘッド１０を使用しているため、ＴＭＲ膜２０の周囲に形成された絶縁層４５における乗上部４５ａを除去しつつも、その絶縁層４５の厚薄に起因する電気的ショートを防止することができる。そのため、ヘッドジンバルアセンブリ１５及びハードディスク装置１の信頼性は高いものとなる。
【００４７】
次に、図７を参照して、本発明の実施例を説明する。本実施例では、ウェットエッチングを行う前後の乗上部４５ａ、窪み部４５ｂ、及び平坦部４５ｃの高さをＡＦＭで測定した。エッチング液には、水酸化テトラメチルアンモニウム（信越レジスト、ＳＳＦＤ−２３８Ｎ）を使用した。また、カバー層５０はＴａで形成し、厚さを０．５ｎｍとした。絶縁層４５はＡｌ2Ｏ3で形成した。一方、比較例として、カバー層を設けない場合について各部４５ａ〜４５ｃの厚さを測定した。
【００４８】
図７のグラフにおける縦軸は、ＴＭＲ膜２０の上面を基準とした高さ方向の段差を示している。図７（ａ）には乗上部４５ａの結果を示し、図７（ｂ）には窪み部４５ｂの結果を示し、図７（ｃ）には平坦部４５ｃの結果を示す。また、Ｔａのカバー層を設けた実施例の結果を実線で示し、カバー層を設けない比較例の結果を破線で示す。
【００４９】
図７（ａ）に示すように、実施例及び比較例のいずれの場合でも、乗上部４５ａはエッチングによって殆ど除去することができた。また、図７（ｂ）に示すように、比較例では窪み部がエッチングで深く削られていたのに対して、本実施例では、カバー層５０によって、窪み部４５ｂがエッチングされるのを抑止することができた。図７（ｃ）に示すように、平坦部４５ｃについても、カバー層５０によってエッチングされるのを抑止することができた。このように、本実施例により、カバー層を設けることの有効性が立証された。
【００５０】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ＴＭＲ素子に代えて、巨大磁気抵抗効果を利用するＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子としてもよい。ＧＭＲ素子には、膜厚方向にセンス電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲと、面方向にセンス電流を流すＣＩＰ−ＧＭＲとがあるが、本発明は両者に適用することができる。但し、前者のＣＰＰ−ＧＭＲに本発明を適用すれば、磁気抵抗効果膜上の乗上部を除去することでセンス電流が良好に流れるため、より有用と言える。
【００５１】
また、上記の絶縁層及びカバー層は、イオンビームスパッタデポジション（ＩＢＳＤ）に代えて、成膜させる材料をイオンにして基台に照射するイオンビームデポジション（ＩＢＤ）で形成してもよい。更には、イオンビームを使用しないスパッタリングで形成してもよい。但し、乗上部を除くようにカバー層を設けるためには、直進性の優れたイオンビームを利用したスパッタリングで形成することが好ましい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エッチング処理により、磁気抵抗効果膜に乗り上げた乗上部を除去することができる。しかも、磁気抵抗効果膜の周囲の絶縁層には乗上部を除くようにカバー層が形成されているため、絶縁層における該カバー層で覆われた部分はエッチングされない。これにより、絶縁層の厚さが薄くなることに起因する電気的ショートを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１におけるII-II方向の断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の一実施形態を示す製造工程図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図３に続く製造工程図である。
【図５】絶縁層及びカバー層を形成するスパッタリング装置を示す図である。
【図６】本発明に係るヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、本発明の実施例を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す製造工程図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、図８に続く従来の製造工程図である。
【符号の説明】
１…ハードディスク装置、２…ハードディスク、１０…薄膜磁気ヘッド、１１…基台、１５…ヘッドジンバルアセンブリ、１６…ジンバル、１７…サスペンションアーム、１９…磁性層、２０…ＴＭＲ膜（磁気抵抗効果膜）、３１…下部シールド層、３２…下部金属層、３３…ピン層、３４…ピンド層、３５…トンネルバリア層、３６…フリー層、３７…第１上部金属層、３８…第２上部金属層、３９…上部シールド層、４１…バイアス印加層、４５…絶縁層、４５ａ…乗上部、４５ｂ…窪み部、４５ｃ…平坦部、５０…カバー層、６０…レジスト層、６０ａ…アンダーカット部、７０…イオンビーム源、７２…ターゲット、７４…ウエハステージ、８０…スパッタリング装置、Ｓ…エアベアリング面。
Claims (7)
- 磁気抵抗効果膜を備える薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
前記磁気抵抗効果膜となるべき磁性層を形成するステップと、
前記磁性層の上部にレジスト層を形成するステップと、
前記レジスト層をマスクとして前記磁性層をパターニングし、前記磁気抵抗効果膜を得るステップと、
前記磁気抵抗効果膜の周囲に絶縁層を積層するステップと、
前記絶縁層における前記磁気抵抗効果膜に乗り上げた乗上部を除くように、前記絶縁層の上にカバー層を形成するステップと、
前記カバー層が形成された前記絶縁層にエッチング処理を施し、前記乗上部を除去するステップと、
を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 前記磁気抵抗効果膜の面方向に対する前記カバー層を形成する粒子の入射角度は、前記磁気抵抗効果膜の面方向に対する前記絶縁層を形成する粒子の入射角度よりも大きい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。
- 前記磁気抵抗効果膜は、センス電流が膜の厚さ方向に流れるように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 前記カバー層は、ＳｉＯ2又はＡｌＮで形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 前記カバー層は、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｎｉ、及びこれらの合金からなる群より選ばれる金属で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 磁気抵抗効果膜を有する薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリの製造方法であって、
前記磁気抵抗効果膜となるべき磁性層を形成するステップと、
前記磁性層の上部にレジスト層を形成するステップと、
前記レジスト層をマスクとして前記磁性層をパターニングし、前記磁気抵抗効果膜を得るステップと、
前記磁気抵抗効果膜の周囲に絶縁層を積層するステップと、
前記絶縁層における前記磁気抵抗効果膜に乗り上げた乗上部を除くように、前記絶縁層の上にカバー層を形成するステップと、
前記カバー層が形成された前記絶縁層にエッチング処理を施し、前記乗上部を除去するステップと、を少なくとも経ることで薄膜磁気ヘッドを形成し、
更に、前記薄膜磁気ヘッドをジンバルに搭載するステップを含むことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリの製造方法。 - 磁気抵抗効果膜を有する薄膜磁気ヘッドを備えたハードディスク装置の製造方法であって、
前記磁気抵抗効果膜となるべき磁性層を形成するステップと、
前記磁性層の上部にレジスト層を形成するステップと、
前記レジスト層をマスクとして前記磁性層をパターニングし、前記磁気抵抗効果膜を得るステップと、
前記磁気抵抗効果膜の周囲に絶縁層を積層するステップと、
前記絶縁層における前記磁気抵抗効果膜に乗り上げた乗上部を除くように、前記絶縁層の上にカバー層を形成するステップと、
前記カバー層が形成された前記絶縁層にエッチング処理を施し、前記乗上部を除去するステップと、を少なくとも経ることで薄膜磁気ヘッドを形成し、
更に、ハードディスクに記録された磁気信号を前記薄膜磁気ヘッドが読取り可能となるように組み立てるステップを含むことを特徴とするハードディスク装置の製造方法。
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