JP5040756B2 - 磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気ヘッドの製造方法に関し、特に磁気抵抗効果膜をパターニングして微細なコア幅の読取素子を作製する磁気ヘッドの製造方法に関する。

従来の磁気ヘッドの読取素子の製造方法について説明する。基板上に磁気抵抗効果膜を形成した後、読取素子領域をレジストパターンで覆う。このレジストパターンをエッチングマスクとして、読取素子領域の両側の磁気抵抗効果膜をイオンミリングにより除去し、凹部を形成する。読取素子の磁化フリー層にバイアス磁化を与えるための磁区制御膜を、凹部内及び磁気抵抗効果膜の上に堆積させた後、レジストパターンを、その上に堆積している磁区制御膜と共に除去する。

読取素子のトラック方向の寸法（コア幅）を小さくするために、レジストパターンの幅を狭くし、かつ適切なイオンミリング条件を適用しなければならない。しかしながら、レジストパターン形成プロセス及びイオンミリングプロセスの制約により、コア幅を１００ｎｍ以下にすることが困難である。

コア幅を狭くするために、イオンミリングと化学機械研磨（ＣＭＰ）とを組み合わせた方法が有望である（特許文献１参照）。この方法では、読取素子領域の両側に形成された凹部内に磁区制御膜を残し、それ以外の領域の磁区制御膜がＣＭＰにより除去される。

特開２００６−３５１６６８号公報

イオンミリングとＣＭＰとを組み合わせた従来の方法では、コア幅を狭くしたときに、高い製造歩留まりを維持することが困難であることがわかった。

本発明の目的は、歩留まりの低下を抑制し、かつ読取素子の微細化に適した磁気ヘッドの製造方法を提供することである。

この磁気ヘッドの製造方法は、
（ａ）基板上に、磁気抵抗効果を示す積層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記基板の表面の読取素子領域の両側に画定された磁区制御領域内の前記積層膜を除去し、第１の凹部を形成する工程と、
（ｃ）前記第１の凹部内及び前記積層膜の上に、磁区制御膜を形成する工程と、
（ｄ）前記第１の凹部の内部、及び前記積層膜の上面のうち前記第１の凹部の縁に隣接する一部の領域上に、前記磁区制御膜が残るように、該磁区制御膜をパターニングする工程と、
（ｅ）前記第１の凹部内に前記磁区制御膜が残る条件で、前記磁区制御膜の一部を研磨して除去する工程と
を有する。

磁区制御膜を研磨する前に、磁区制御膜がパターニングされている。このため、全面に磁区制御膜が形成された状態で研磨する場合に比べて、研磨時間を短くすることができる。研磨時間が短縮されると、研磨工程に読取素子領域が受けるダメージを軽減することができる。これにより、読取素子を微細化することが可能になる。

図１Ａ〜図３を参照して、第１の実施例による磁気ヘッドの製造方法について説明する。

図１Ａに示すように、基板１０の上に、下地膜１１、磁気抵抗効果膜１２、キャップ膜１３、及びハードマスク膜１４を、スパッタリングにより、この順番に堆積させる。基板１０は、後に説明するように、アルミニウムチタンカーバイド等の基板上に磁気シールド膜を形成し、その上にＡｌ_２Ｏ_３等の絶縁膜を形成したものである。

下地膜１１は、図１Ｂに示すように、例えば厚さ３ｎｍのＴａ膜１１ａと、厚さ２ｎｍのＮｉＦｅ膜１１ｂとをこの順番に積層した２層で構成される。磁気抵抗効果膜１２は、例えばＩｒＭｎからなる厚さ７ｎｍのピニング層１２ａ、ＣｏＦｅからなる厚さ１．８ｎｍのピンド層１２ｂ、Ｒｕからなる厚さ０．８ｎｍの非磁性中間層１２ｃ、ＣｏＦｅＢからなる厚さ２．４ｎｍのレファレンス層１２ｄ、ＭｇＯからなるトンネル絶縁層１２ｅ、ＮｉＦｅからなる厚さ３ｎｍのフリー層１２ｆ、及び厚さ５ｎｍのＴａ膜１２ｇがこの順番に積層された構造を有する。磁気抵抗効果膜１２は、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子として機能する。

キャップ膜１３は、例えばＲｕで形成され、その厚さは１０ｎｍである。ハードマスク膜１４は、例えばＴａで形成され、その厚さは５０ｎｍである。

図１Ｃに示すように、読取素子領域ＲＥの両側に、磁区制御領域ＭＣが画定されている。レジストパターンをエッチングマスクとしてハードマスク膜１４をエッチングすることにより、ハードマスク膜１４に、磁区制御領域ＭＣに整合する開口を形成する。ハードマスク膜１４のエッチングには、例えばＣＦ_４とＡｒとを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を適用することができる。

ハードマスク膜１４に形成された開口内のキャップ膜１３及び磁気抵抗効果膜１２を、イオンミリングにより除去する。これにより、磁区制御領域ＭＣに凹部２０が形成され、凹部２０の底面に下地膜１１が露出する。読取素子領域ＲＥには、磁気抵抗効果膜１２、キャップ膜１３、及びハードマスク膜１４が積層されたリッジ状凸部２１が残る。このイオンミリングにより、ハードマスク膜１４が薄くなる。例えば、厚さ５０ｎｍのハードマスク膜１４が、厚さ２０ｎｍまで薄くなる。ハードマスク膜１４として、磁気抵抗効果膜１２の各層よりもイオンミリング耐性の高い材料を用いることが好ましい。このような材料として、Ｔａ以外にＳｉＣ、Ｒｕ等が挙げられる。

図１Ｄに、凹部２０を形成した後の基板の平面図を示す。図１Ｄの一点鎖線１Ｃ−１Ｃにおける断面図が図１Ｃに相当する。基板１０の表面をｙｚ面とし、法線方向をｘ軸方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。ｙ方向がトラック幅方向、ｘ方向がトレーリング方向に相当し、ｘｙ面に平行な面で切断した表面が磁気記録媒体に対向する。

磁区制御領域ＭＣの各々は、ほぼ等脚台形の部分と、ほぼ長方形の部分とを接続した平面形状を有する。等脚台形の下底と長方形の１つの長辺とが共有される。磁区制御領域ＭＣは、等脚台形部分の上底同士が平行になるように配置される。等脚台形部分の上底の間に、読取素子領域ＲＥが画定される。

読取素子領域ＲＥはｚ軸方向に細長い帯状の平面形状を有し、例えば、その幅Ｗ１は１００ｎｍであり、長さＬ１、すなわち等脚台形部分の上底の長さは４μｍである。磁区制御領域ＭＣの各々のｙ方向の寸法Ｗ２、すなわち等脚台形部分の高さと長方形部分の短辺の長さとの合計は５μｍであり、ｚ方向の寸法、すなわち等脚台形部分の下底の長さ、及び長方形部分の長辺の長さは７μｍである。

なお、磁区制御領域ＭＣの各々の平面形状を長方形にしてもよい。

図１Ｅに示すように、基板全面に、Ａｌ_２Ｏ_３からなる絶縁膜２５、ＣｒＴｉ膜２６、ＣｏＣｒＰｔ等の硬質磁性材料からなる磁区制御膜２７、及びＣｒＴｉ膜２８を、スパッタリングにより、この順番に堆積させる。絶縁膜２５、下側のＣｒＴｉ膜２６、磁区制御膜２７、及び上側のＣｒＴｉ膜２８の厚さは、例えば、それぞれ７ｎｍ、５ｎｍ、２０ｎｍ、及び１０ｎｍである。なお、絶縁膜２５には、Ａｌ_２Ｏ_３以外の絶縁材料を用いてもよい。磁区制御膜２７には、ＣｏＣｒＰｔ以外の硬質磁性材料、例えばＣｏＰｔを用いてもよい。

なお、下側のＣｒＴｉ膜２６及び上側のＣｒＴｉ膜２８の形成は、必須ではない。また、下側のＣｒＴｉ膜２６に代えて、ＴｉＷ膜とＴａ膜との積層構造を採用してもよい。

凹部２０内が、これらの膜の積層構造で埋め込まれる。上側のＣｒＴｉ膜２８の上面には、凹部２０の形状を反映した凹部２８Ａが形成される。

図１Ｆ及び図１Ｇに示すように、平面視において、２つの凹部２０、及び読取素子領域に形成されている凸部２１を内包するように、ＣｒＴｉ膜２８の上にレジストパターン３０を形成する。図１Ｆは、図１Ｇの一点鎖線１Ｆ−１Ｆにおける断面図に相当する。レジストパターン３０は、凹部２０の縁よりもやや外側まで広がっている。図１Ｇは、レジストパターン３０がほぼ長方形の平面形状を持つ場合を示している。このため、凹部２０の等脚台形部分の相互に対向する斜辺の間に画定される三角状の領域２２も、レジストパターン３０で覆われる。

なお、レジストパターン３０の縁を、凹部２０の縁にほぼ整合させてもよいし、凹部２０の縁よりやや内側に配置してもよい。

図１Ｈに示すように、レジストパターン３０を、その縁が、凹部２０の等脚台形部分の斜辺に沿うような平面形状にしてもよい。

図１Ｉに示すように、レジストパターン３０に覆われていない領域のＣｒＴｉ膜２８、磁区制御膜２７、ＣｒＴｉ膜２６、及び絶縁膜２５を、イオンミリングにより除去する。ハードマスク膜１４が、イオンミリング時のストッパとして作用する。

図１Ｊに示すように、レジストパターン３０を除去する。絶縁膜２５、ＣｒＴｉ膜２６、磁区制御膜２７、及びＣｒＴｉ膜２８からなる積層構造が、凹部２０の内部、及びハードマスク膜１４の表面のうち凹部２０の縁に隣接する一部の領域（凸部２１の上面を含む）上に残る。

なお、図１Ｆに示したレジストパターン３０の縁を、凹部２０の縁よりやや内側に配置する場合には、リッジ状凸部２１から遠い方の凹部２０の縁に沿って溝が発生する。リッジ状凸部２１の上には、絶縁膜２５、ＣｒＴｉ膜２６、磁区制御膜２７、及びＣｒＴｉ膜２８からなる積層構造が残る。

図１Ｋに示すように、絶縁膜２５、ＣｒＴｉ膜２６、磁区制御膜２７、及びＣｒＴｉ膜２８からなる積層構造のうち、ハードマスク膜１４よりも上方（凹部２１の開口面よりも上方）に突出していた部分を、ＣＭＰにより除去する。このとき、ハードマスク膜１４の研磨速度が、磁区制御膜２７等の研磨速度よりも遅い条件でＣＭＰを行う。このため、ハードマスク膜１４が研磨停止層として作用する。凹部２０内には、絶縁膜２５、ＣｒＴｉ膜２６、磁区制御膜２７、及びＣｒＴｉ膜２８からなる積層構造が残る。

ＣＭＰの条件は、例えば下記の通りである。
・研磨圧力 ２００ｇ／ｃｍ^２
・ヘッド回転数 ３１ｒｐｍ
・下定盤回転数 ３０ｒｐｍ
・研磨剤 砥粒アルミナ、ｐＨ４
研磨時間は、表面が平坦な基板の全面に、Ａｌ_２Ｏ_３膜、ＣｒＴｉ膜、及びＣｏＣｒＰｔ膜が形成されていると仮定したときに必要な研磨時間（以下、「標準研磨時間」という。）から予測することができる。本実施例においては、研磨時間を、標準研磨時間の５０％とした。

ＣＭＰ後に、図１Ｇに示した三角状領域２２を光学顕微鏡で観察することにより、残膜の有無を確認することができる。また、レジストパターン３０を図１Ｈに示した平面形状とした場合には、三角状領域２２内の残膜を観察することは困難である。ただし、図１Ｈに示した構造を採用した場合には、ＣＭＰにより除去すべき部分の体積が小さくなるため、ＣＭＰの時間短縮を図ることが可能である。

図１Ｌに示すように、図１Ｋに示したハードマスク膜１４を、ＣＦ_４とＡｒとを用いたＲＩＥにより除去する。キャップ膜１３のエッチング速度は、Ｔａからなるハードマスク膜１４のエッチング速度の１／１０以下である。例えば、厚さ２０ｎｍのＴａ膜は、１０〜３０秒で除去される。

図１Ｍに示すように、読取素子領域の凸部２１、及びその両側の磁区制御膜２７等の一部を覆うレジストパターン３５を形成する、
図１Ｎに示すように、レジストパターン３５で覆われていない領域の積層膜を、下地層１１の上面までイオンミリングにより除去する。図１Ｆに示した段階で、レジストパターン３０の縁を、凹部２０の縁よりやや内側に配置した場合には、前述したように、図１Ｊに示した段階で、凹部２０の外方の縁に沿った溝が発生する。図１Ｋに示したＣＭＰ工程時に、この溝内にスラリ等が残留する場合がある。残留したスラリ等は、図１Ｎに示したイオンミリング工程で除去される。

図１Ｏに示すように、基板全面にＡｌ_２Ｏ_３からなる絶縁膜３８をスパッタリングにより堆積させる。

図１Ｐに示す段階までの工程について説明する。レジストパターン３５を、その上に堆積している絶縁膜３８と共に除去する。これにより、読取素子領域に形成されているキャップ膜１３が露出する。読取素子領域を含む一部の領域に、上部磁気シールド膜３９を形成する。

以下、上部磁気シールド膜３９の形成方法について説明する。基板全面に、めっきのシード層となるＴａ膜とＮｉＦｅ膜との積層をスパッタリングにより形成する。シード層の上にレジスト膜を形成する。このレジスト膜を露光、現像することにより、上部磁気シールド膜３９を配置すべき領域に開口を形成する。開口が形成されている領域に、ＮｉＦｅをめっきする。めっき後、レジストパターンを除去する。めっきされていない領域のシード層をイオンミリングにより除去する。

上記第１の実施例では、図１Ｋに示したＣＭＰ工程の前に、磁区制御膜２７等がパターニングされている。このため、研磨時間を短くすることができる。研磨時間が長くなると、読取素子領域の磁気抵抗効果膜１２等に生じるせん断応力により、ダメージが発生し易くなる。これにより、読取素子のＭＲ比が低下してしまう。

読取素子領域の磁気抵抗効果膜１２が受けるダメージを軽減させるためには、その上に配置されるキャップ膜１３及びハードマスク膜１４を厚くすればよい。ところが、これらの膜を厚くすると、図１Ｃに示したミリング工程で微細加工が困難になる。第１の実施例では、研磨時間を短くすることができるため、キャップ膜１３及びハードマスク膜１４を厚くすることなく、読取素子領域の磁気抵抗効果膜１３の受けるダメージを低減させることができる。これにより、ＭＲ比の低下が抑制される。

特に、読取素子のコア幅が１００ｎｍ以下になると、研磨時に生じるダメージの影響が顕在化する。第１の実施例では、研磨時に、読取素子領域の磁気抵抗効果膜１２の上に、厚さ約２０ｎｍのハードマスク膜１４が残存している。残存しているハードマスク膜１４が２０ｎｍより薄い場合でも、ＭＲ比の低下を抑制する効果が得られる。このように、第１の実施例は、コア幅が１００ｎｍ以下の場合に、特に顕著な効果が期待できる。

基板全面に磁区制御膜２７が形成された図１Ｅの状態で、ＣＭＰにより磁区制御膜２７等を除去する場合、ハードマスク膜１４の一部の領域上に磁区制御膜２７が残存してしまう現象が見られる。これは、研磨速度が基板面内で均一ではないためである。また、ＣｒＴｉ膜と、磁区制御膜２７とでは、研磨速度の面内分布の傾向が異なるため、膜の残留を防止することは容易ではない。過度の研磨を行えば、膜の残留は防止できるが、読取素子領域の磁区抵抗効果膜１２が受けるダメージが大きくなってしまう。

図２Ａに、第１の実施例による方法で製造される磁気ヘッドの浮上面（媒体に対向する面）の正面図を示す。浮上面をｘｙ面とし、トレーリング方向をｘ軸、トラック幅方向をｙ軸、浮上面に垂直な方向をｚ軸とするｘｙｚ直交座標系を定義する。図２Ｂに、磁気ヘッドのｚｘ面に平行な断面図を示す。

アルミニウムチタンカーバイド等からなる基板１００の上に、読取素子部１０５及び記録素子部１１５がこの順番に積層されている。読取素子部１０５は、下部磁気シールド層１０１、読取素子１０２、上部磁気シールド層１０３を含む。記録素子部１１５は、主磁極１１０、主磁極補助層１１１、補助磁極１１２、接続部１１４を含む。主磁極１１０、主磁極補助層１１１、補助磁極１１２、及び接続部１１４が、磁気記録時に発生する磁場の磁路の一部を構成する。この磁路と鎖交するように、記録用コイル１１３が配置されている。

読取素子部１０５の形成には、上記第１の実施例による方法が適用される。記録素子部１１５は、公知の方法で形成することができる。

図３に、上記実施例による方法で作製した磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置の概略図を示す。ロータリアクチュエータ１２４で支持されたサスペンションアーム１２３の先端に、ジンバルと呼ばれる支持具でスライダ１２２が取り付けられている。スライダ１２２の端部に磁気ヘッド１２１が取り付けられている。磁気ヘッド１２１の読取素子には、上記第１の実施例による方法で製造されたものが用いられる。

磁気ヘッド１２１は、磁気ディスク１２０の表面から微小な高さだけ浮上している。磁気ディスク１２０の表面に、同心円状の多数のトラック１２５が画定されている。ロータリアクチュエータ１２４を駆動してサスペンションアーム１２３を旋回させることにより、磁気ヘッド１２１を、磁気ディスク１２０の半径方向に関して異なる位置に移動させることができる。

次に、図４Ａ〜図４Ｄを参照して、第２の実施例による磁気ヘッドの製造方法について説明する。

図４Ａに示した断面図は、図１Ｊと同一であり、この構造に至るまでの工程は、第１の実施例の図１Ａから図１Ｊに至るまでの工程と共通である。ＣｒＴｉ膜２８の上面に、凹部２０の形状を反映した凹部２８Ａが現れている。凹部２８Ａ内のＣｒＴｉ膜２８の上面と、凸部２１のハードマスク膜１４の下面とが、ほぼ同じ高さになるように、膜の厚さが調整されている。

図４Ｂに示すように、基板全面に、Ｔａからなる研磨停止膜４０をスパッタリングにより形成する。このとき、凹部２８Ａ内のＣｒＴｉ膜２８上に形成された研磨停止膜４０と、凸部２１内のハードマスク膜１４とが、ほぼ同じ高さに配置される。なお、研磨停止膜４０に、Ｔａ以外の研磨耐性の高い材料を用いてもよい。例えば、ＳｉＣやＲｕ等を用いてもよい。

図４Ｃに示すように、凹部２０の開口面よりも上方に堆積している磁区制御膜２７等を、ＣＭＰにより除去する。このＣＭＰは、ハードマスク膜１４及び研磨停止膜４０の研磨速度が、ＣｒＴｉ膜２８、磁区制御膜２７、ＣｒＴｉ膜２６、及び絶縁膜２５の研磨速度よりも遅い条件で行う。例えば、研磨時間は、標準研磨時間の５０％とする。リッジ状凸部２１が配置された領域、及び凹部２０の縁に沿う領域に、磁区制御膜２７等を含む凸部が発生している。この凸部は、平面視において面積が非常に小さいため、研磨の初期段階に、この凸部上に堆積している研磨停止膜４０に高い圧力が加わる。これにより、この部分の研磨停止膜４０が研磨される。その後、その下の磁区制御膜２７等が研磨される。

凹部２８Ａの底に堆積していた研磨停止膜４０が残っている状態で研磨を停止させる。凸部２１の最上面には、ハードマスク膜１４が残っている。

図４Ｄに示すように、研磨停止膜４０及びハードマスク膜１４を、ＲＩＥにより除去する。その後の工程は、第１の実施例の図１Ｌに示した段階以降の工程と共通である。

第２の実施例では、凸部２１内のハードマスク膜１４、及び凹部２０内の磁区制御膜２７上に形成されていた研磨停止膜４０により、研磨を再現性よく停止させることができる。凹部２０内の磁区制御膜２７上に形成されていた研磨停止膜４０は、凸部２１のハードマスク膜１４の極近傍に配置されている。このため、第１の実施例に比べて、凸部２１の過度の研磨を抑制する高い効果が期待される。

凹部２０内の磁区制御膜２７の上に形成されていた研磨停止膜４０（以下、「凸部２１の両側の研磨停止膜４０」という。）と、凸部２１内に形成されていたハードマスク膜１４とが、同じ高さになるように各膜の厚さを調節することが好ましいが、厳密に同じ高さである必要はない。凸部２１の両側の研磨停止膜４０の上面が、凸部２１内のハードマスク膜１４の下面よりも低い場合には、研磨停止膜４０が十分な研磨停止機能を発揮できない。このため、凸部２１の両側の研磨停止膜４０の上面を、凸部２１内のハードマスク膜１４の下面より高くすることが好ましい。また、凸部２１の両側の研磨停止膜４０の上面の高さを、凸部２１内のハードマスク膜１４の上面と等しくするか、またはハードマスク膜１４の上面よりもやや高くすることがより好ましい。凸部２１の両側の研磨停止膜４０の上面が高すぎると、この研磨停止膜４０で研磨が停止してしまい、凸部２１上の磁区制御膜２７を研磨により除去することが困難になる。従って、凸部２１の両側の研磨停止膜４０の上面と、凸部２１内のハードマスク膜１４の上面との高さの差を２０ｎｍ以下にすることが好ましい。

図５Ａ〜図５Ｅを参照して、第３の実施例による磁気ヘッドの製造方法について説明する。

図５Ａに示した断面図は、図１Ｅと同一であり、この構造に至るまでの工程は、第１の実施例の図１Ａから図１Ｅに至るまでの工程と共通である。ＣｒＴｉ膜２８の上面に、凹部２０の形状を反映した凹部２８Ａが現れている。凹部２８Ａの底面に形成されているＣｒＴｉ膜２８の上面と、凸部２１のハードマスク膜１４の下面とが、ほぼ同じ高さになるように、膜の厚さが調整されている。

図５Ｂに示すように、ＣｒＴｉ膜２８の上に、Ｔａからなる研磨停止膜５０をスパッタリングにより形成する。このとき、凹部２８Ａ内のＣｒＴｉ膜２８の上に形成された研磨停止膜５０と、凸部２１内のハードマスク膜１４とが、ほぼ同じ高さに配置される。

平面視において、２つの凹部２０、及び読取素子領域に形成されている凸部２１を内包するように、研磨停止膜５０の上にレジストパターン５１を形成する。レジストパターン５１は、図１Ｇまたは図１Ｈに示したレジストパターン３０と同じ平面形状を有する。

図５Ｃに示すように、レジストパターン５１で覆われていない領域の研磨停止膜５０から絶縁膜２５までの各膜を除去する。例えば、研磨停止膜５０は、ＲＩＥにより除去し、それよりも下の膜は、イオンミリングにより除去する。

図５Ｄに示すように、レジストパターン５１を除去する。図５Ｅに示すように、凹部２０の開口面よりも上方に堆積している磁区制御膜２７等を、ＣＭＰにより除去する。このＣＭＰは、ハードマスク膜１４及び研磨停止膜５０の研磨速度が、ＣｒＴｉ膜２８、磁区制御膜２７、ＣｒＴｉ膜２６、及び絶縁膜２５の研磨速度よりも遅い条件で行う。例えば、研磨時間は、標準研磨時間の５０％とする。凸部２１内のハードマスク膜１４が露出し、かつ凹部２０内の磁区制御膜２７の上に研磨停止膜５０が残っている状態で研磨を停止させる。

図５Ｆに示すように、研磨停止膜５０及びハードマスク膜１４を、ＲＩＥにより除去する。その後の工程は、第１の実施例の図１Ｌに示した段階以降の工程と共通である。

第３の実施例においても、第２の実施例の場合と同様に、凸部２１の過度の研磨を抑制し、かつ凸部２１に加えられるせん断応力の低減効果が期待される。

凸部２１内のハードマスク膜１４と、凸部２１の両側の研磨停止膜５０との高さの好ましい関係は、第２の実施例における凸部２１内のハードマスク膜１４と、凸部２１の両側の研磨停止膜４０との高さの好ましい関係と同じである。

図６Ａ〜図６Ｅを参照して、第４の実施例による磁気ヘッドの製造方法について説明する。

図６Ａに示した断面図は、図１Ｃと同一であり、この構造に至るまでの工程は、第１の実施例の図１Ａから図１Ｃに至るまでの工程と共通である。

図６Ｂに示すように、基板全面にレジスト膜６０を形成する。レジスト膜６０には、リフトオフ用の２層レジストを用いることが好ましい。レジスト膜６０の厚さは、例えば０．２５μｍ〜１．０μｍとする。このレジスト膜６０に、平面視において、２つの凹部２０、及び読取素子領域に形成されている凸部２１を内包する開口６０Ａを形成する。開口６０Ａ内の基板表面、及びレジスト膜６０の上に、絶縁膜２５、ＣｒＴｉ膜２６、磁区制御膜２７、及びＣｒＴｉ膜２８を、この順番に堆積させる。ＣｒＴｉ膜２８の上面に、凹部２０の形状を反映した凹部２８Ａが現れている。凹部２８Ａ内のＣｒＴｉ膜２８の上面と、凸部２１のハードマスク膜１４の上面とが、ほぼ同じ高さになるように、膜の厚さが調整されている。

図６Ｃに示すように、レジスト膜６０を、その上に堆積している磁区制御膜２７等と共に除去する。レジスト膜６０の除去時には、超音波を印加する。開口６０Ａの側面を覆っていた磁区制御膜２７等が、ほぼ垂直に切り立った壁のように残る。なお、超音波の印加条件により、ほぼ垂直に切り立った壁が除去される場合もある。また、凹部２０内にも、磁区制御膜２７等が残る。

図６Ｄに示すように、凹部２０の開口面よりも上方に堆積している磁区制御膜２７等を、ＣＭＰにより除去する。このＣＭＰは、ハードマスク膜１４の研磨速度が、ＣｒＴｉ膜２８、磁区制御膜２７、ＣｒＴｉ膜２６、及び絶縁膜２５の研磨速度よりも遅い条件で行う。例えば、研磨時間は、標準研磨時間の５０％とする。ハードマスク膜１４が研磨停止層として作用する。

図６Ｅに示すように、ハードマスク膜１４をＲＩＥにより除去する。その後の工程は、第１の実施例の図１Ｌに示した段階以降の工程と共通である。

第２の実施例では、磁区制御膜２７等をイオンミリングによりパターニングしたが、第４の実施例のように、リフトオフ法によりパターニングすることも可能である。

図７Ａ〜図７Ｄを参照して、第５の実施例による磁気ヘッドの製造方法について説明する。

図７Ａに示した断面図は、図６Ｃと同一であり、この構造に至るまでの工程は、第４の実施例の図６Ｃの構造に至るまでの工程と共通である。なお、第５の実施例では、凹部２８Ａ内のＣｒＴｉ膜２８の上面が、凸部２１内のハードマスク膜１４の下面とほぼ同じ高さになるように、各膜の厚さが調整されている。

図７Ｂに示すように、磁区制御膜２７等を含む積層構造の表面、及びハードマスク膜１４の上に、Ｔａからなる研磨停止膜７０をスパッタリングにより堆積させる。凹部２８Ａ内のＣｒＴｉ膜２８の上に形成される研磨停止膜７０と、凸部２１内のハードマスク膜１４とは、ほぼ同じ高さに配置される。

図７Ｃに示すように、凹部２０の開口面よりも上方に堆積している磁区制御膜２７等を、ＣＭＰにより除去する。このＣＭＰは、ハードマスク膜１４及び研磨停止膜７０の研磨速度が、ＣｒＴｉ膜２８、磁区制御膜２７、ＣｒＴｉ膜２６、及び絶縁膜２５の研磨速度よりも遅い条件で行う。例えば、研磨時間は、標準研磨時間の５０％とする。ハードマスク膜１４及び研磨停止膜７０により、再現性よく研磨を停止させることができる。

図７Ｄに示すように、ハードマスク膜１４及び研磨停止膜７０をＲＩＥにより除去する。その後の工程は、第１の実施例の図１Ｌに示した段階以降の工程と共通である。

第５の実施例では、読取素子領域の凸部２１の極近傍に研磨停止膜７０が配置される。このため、第２の実施例と同様に、凸部２１の過度の研磨を抑制し、凸部２１が受けるせん断応力を軽減することができる。

凸部２１内のハードマスク膜１４と、凸部２１の両側の研磨停止膜７０との高さの好ましい関係は、第２の実施例における凸部２１内のハードマスク膜１４と、凸部２１の両側の研磨停止膜４０との高さの好ましい関係と同じである。

図８Ａ〜図８Ｄを参照して、第６の実施例による磁気ヘッドの製造方法について説明する。

図８Ａ示したＣｒＴｉ膜２８を形成するまでの工程は、第４の実施例の図６Ｂに示した構造に至るまでの工程と共通である。なお、第６の実施例では、第５の実施例の場合と同様に、凹部２８Ａ内のＣｒＴｉ膜２８の上面が、凸部２１内のハードマスク膜２１の下面とほぼ同じ高さである。ＣｒＴｉ膜２８の上に、Ｔａからなる研磨停止膜８０をスパッタリングにより形成する。凹部２８Ａ内の研磨停止膜８０は、凸部２１内のハードマスク膜１４とほぼ同じ高さに配置される。

図８Ｂに示すように、図８Ａに示したレジスト膜６０を、その上に堆積している磁区制御膜２７等と共に除去する。開口６０Ａの側面を覆っていた磁区制御膜２７等が、ほぼ垂直に切り立った壁のように残る。なお、超音波の印加条件により、ほぼ垂直に切り立った壁が除去される場合もある。また、凹部２０内にも、磁区制御膜２７等が残る。

図８Ｃに示すように、凹部２０の開口面よりも上方に堆積している磁区制御膜２７等を、ＣＭＰにより除去する。このＣＭＰは、ハードマスク膜１４及び研磨停止膜８０の研磨速度が、ＣｒＴｉ膜２８、磁区制御膜２７、ＣｒＴｉ膜２６、及び絶縁膜２５の研磨速度よりも遅い条件で行う。例えば、研磨時間は、標準研磨時間の５０％とする。凹部２０の開口面よりも上方に突出している部分の平面視における面積は極わずかであるため、研磨初期段階にこの部分に大きな圧力が加わる。このため、突出している部分に形成されている研磨停止膜８０が除去される。ハードマスク膜１４及び研磨停止膜８０により、再現性よく研磨を停止させることができる。

図８Ｄに示すように、ハードマスク膜１４及び研磨停止膜８０を、ＲＩＥにより除去する。その後の工程は、第１の実施例の図１Ｌに示した段階以降の工程と共通である。

第６の実施例では、読取素子領域の凸部２１の極近傍に研磨停止膜８０が配置される。このため、第２の実施例と同様に、凸部２１の過度の研磨を抑制し、凸部２１が受けるせん断応力を軽減することができる。

凸部２１内のハードマスク膜１４と、凸部２１の両側の研磨停止膜８０との高さの好ましい関係は、第２の実施例における凸部２１内のハードマスク膜１４と、凸部２１の両側の研磨停止膜４０との高さの好ましい関係と同じである。

図９に、第１〜第６の実施例及び比較例による方法で製造したＴＭＲ素子の不良品率を示す。横軸は、磁区制御膜２７等のＣＭＰ工程の研磨時間を、標準研磨時間を１００％としたときの相対値で表す。比較例による製造方法では、図１Ｅに示したように全面に磁区制御膜２７等が形成されている状態でＣＭＰを行う。縦軸は、製造されたＴＭＲ素子の不良品率を、比較例による方法を採用して研磨時間３００％で製造したＴＭＲ素子の不良品率を１としたときの相対値で表す。

比較例による方法では、研磨時間を３０％、５０％、及び１５０％とした場合、図１Ｅに示した凹部２０が形成されていない領域に、本来は除去されるべき磁区制御膜２７が残り、良好なＴＭＲ素子を作製することができなかった。第１〜第６の実施例では、研磨時間を３０％、５０％、及び１５０％としても、磁区制御膜２７の残留は観測されなかった。

比較例において、研磨時間を３００％にすると、磁区制御膜２７の残留は観測されなくなるが、不良品率が高くなってしまう。これは、図１Ｅに示した凸部２１に、ＣＭＰによるダメージが発生するためと考えられる。第１〜第６の実施例では、研磨時間を短くすることができるため、凸部２１の受けるダメージが軽減される。このため、不良品率が低くなっている。なお、第１〜第６の実施例において、研磨時間が長くなるに従って不良品率が高くなるのは、凸部２１が研磨時間に応じたダメージを受けるためと考えられる。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

以上の第１〜第６の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
（ａ）基板上に、磁気抵抗効果を示す積層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記基板の表面の読取素子領域の両側に画定された磁区制御領域内の前記積層膜を除去し、第１の凹部を形成する工程と、
（ｃ）前記第１の凹部内及び前記積層膜の上に、磁区制御膜を形成する工程と、
（ｄ）前記磁区制御膜をパターニングすることにより、一方の前記第１の凹部内の少なくとも一部から、前記読取素子領域の積層膜の上面を経由して、他方の前記第１の凹部の少なくとも一部までを連続的に覆う前記磁区制御膜を残す工程と、
（ｅ）前記第１の凹部内に前記磁区制御膜が残る条件で、前記磁区制御膜の一部を研磨して除去する工程と
を有する磁気ヘッドの製造方法。

（付記２）
前記工程（ａ）が、前記積層膜の上に、ハードマスク膜を形成し、該ハードマスク膜をパターニングする工程を含み、
前記工程（ｂ）において、パターニングされた前記ハードマスク膜をエッチングマスクとして前記積層膜をエッチングし、
前記工程（ｃ）において、パターニングされた前記ハードマスク膜の上に前記磁区制御膜を形成し、
前記工程（ｅ）において、前記ハードマスク膜の研磨速度が、前記磁区制御膜の研磨速度よりも遅い条件で研磨を行い、前記ハードマスク膜で研磨を停止させる付記１に記載の磁気ヘッドの製造方法。

（付記３）
前記工程（ｃ）において形成される前記磁区制御膜の上面が、前記第１の凹部の内面の形状を反映した第２の凹部を含み、
前記工程（ｄ）が、さらに、パターニングされた前記磁区制御膜の上、及び前記積層膜の上に、研磨停止膜を形成する工程を含み、
前記工程（ｅ）において、前記研磨停止膜の研磨速度が前記磁区制御膜の研磨速度よりも遅い条件で前記磁区制御膜を研磨し、前記第１の凹部内の前記磁区制御膜の上に前記研磨停止膜が残っている状態で研磨を停止する付記１または２に記載の磁気ヘッドの製造方法。

（付記４）
前記工程（ｃ）において形成される前記磁区制御膜の上面が、前記第１の凹部の内面の形状を反映した第２の凹部を含み、
前記工程（ｃ）が、さらに、前記磁区制御膜の上に、研磨停止膜を形成する工程を含み、
前記工程（ｄ）において、前記研磨停止膜を前記磁区制御膜と同一の平面形状にパターニングし、
前記工程（ｅ）において、前記研磨停止膜の研磨速度が前記磁区制御膜の研磨速度よりも遅い条件で前記磁区制御膜を研磨し、前記第１の凹部内の前記磁区制御膜の上に前記研磨停止膜が残っている状態で研磨を停止する付記１または２に記載の磁気ヘッドの製造方法。

（付記５）
前記工程（ｂ）が、さらに、平面視において、前記読取素子領域及び前記第１の凹部を内包する開口を有するレジストパターンを、前記積層膜の上に形成する工程を含み、
前記工程（ｃ）において、前記レジストパターンの上に前記磁区制御膜を形成し、
前記工程（ｄ）において、前記レジストパターンを、該レジストパターンの上に形成されている前記磁区制御膜と共に除去することにより、該磁区制御膜をパターニングする付記１または２に記載の磁気ヘッドの製造方法。

（付記６）
前記工程（ｃ）において形成される前記磁区制御膜の上面が、前記第１の凹部の内面の形状を反映した第２の凹部を含み、
前記工程（ｄ）が、パターニングされた前記磁区制御膜の表面、及び前記磁区制御膜が形成されていない領域を、研磨停止膜で覆う工程を含み、
前記工程（ｅ）において、前記研磨停止膜の研磨速度が前記磁区制御膜の研磨速度よりも遅い条件で前記磁区制御膜を研磨し、前記第１の凹部内の前記磁区制御膜の上に前記研磨停止膜が残っている状態で研磨を停止する付記５に記載の磁気ヘッドの製造方法。

（付記７）
前記工程（ｃ）において形成される前記磁区制御膜の上面が、前記第１の凹部の内面の形状を反映した第２の凹部を含み、
前記工程（ｃ）が、さらに、前記磁区制御膜の上に、研磨停止膜を形成する工程を含み、
前記工程（ｄ）において、前記レジストパターンの上に形成されている前記研磨停止膜も、該レジストパターンと共に除去し、
前記工程（ｅ）において、前記研磨停止膜の研磨速度が前記磁区制御膜の研磨速度よりも遅い条件で前記磁区制御膜を研磨し、前記第１の凹部内の前記磁区制御膜の上に前記研磨停止膜が残っている状態で研磨を停止する付記５に記載の磁気ヘッドの製造方法。

（１Ａ）は、第１の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の断面図であり、（１Ｂ）は、下地膜と磁気抵抗効果膜との断面図であり、（１Ｃ）及び（１Ｄ）は、それぞれ第１の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の断面図及び平面図である。 （１Ｅ）及び（１Ｆ）は、第１の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の断面図であり、（１Ｇ）及び（１Ｈ）は、第１の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の平面図である。 （１Ｉ）〜（１Ｋ）は、第１の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の断面図である。 （１Ｌ）〜（１Ｎ）は、第１の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の断面図である。 （１Ｏ）及び（１Ｐ）は、第１の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の断面図である。 （２Ａ）は、第１の実施例による方法で製造される読取素子を含む磁気ヘッドの正面図であり、（２Ｂ）は、その断面図である。 ハードディスクドライブの概略図である。 （４Ａ）〜（４Ｄ）は、第２の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の断面図である。 （５Ａ）〜（５Ｃ）は、第３の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の断面図である。 （５Ｄ）〜（５Ｆ）は、第３の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の断面図である。 （６Ａ）〜（６Ｃ）は、第４の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の断面図である。 （６Ｄ）及び（６Ｅ）は、第４の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の断面図である。 （７Ａ）〜（７Ｄ）は、第５の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の断面図である。 （８Ａ）〜（８Ｄ）は、第６の実施例による磁気ヘッドの製造方法の途中段階における装置の断面図である。 実施例及び比較例による方法で製造したＴＭＲ素子の不良品率を示すグラフである。

符号の説明

１０ 基板
１１ 下地膜
１２ 磁気抵抗効果膜
１３ キャップ膜
１４ ハードマスク膜
２０ 凹部
２１ 凸部
２２ 三角状領域
２５ 絶縁膜
２６ ＣｒＴｉ膜
２７ 磁区制御膜
２８ ＣｒＴｉ膜
２８Ａ 凹部
３０ レジストパターン
３５ レジストパターン
３８ 絶縁膜
３９ 上部磁気シールド膜
４０、５０ 研磨停止膜
５１ レジストパターン
６０ レジスト膜
６０Ａ 開口
７０ 研磨停止膜
１００ 基板
１０１ 下部シールド膜
１０２ 読取素子
１０３ 上部シールド膜
１０５ 読取素子部
１１０ 主磁極
１１１ 主磁極補助層
１１２ 補助磁極
１１３ 記録用コイル
１１４ 接続部
１１５ 記録素子部
１２０ 磁気ディスク
１２１ 磁気ヘッド
１２２ スライダ
１２３ サスペンションアーム
１２４ ロータリアクチュエータ
１２５ トラック

Claims (5)

1. （ａ）基板上に、磁気抵抗効果を示す積層膜を形成する工程と、
   （ｂ）前記基板の表面の読取素子領域の両側に画定された磁区制御領域内の前記積層膜を除去し、第１の凹部を形成する工程と、
   （ｃ）前記第１の凹部内及び前記積層膜の上に、磁区制御膜を形成する工程と、
   （ｄ）前記磁区制御膜をパターニングすることにより、一方の前記第１の凹部内の少なくとも一部から、前記読取素子領域の積層膜の上面を経由して、他方の前記第１の凹部の少なくとも一部までを連続的に覆う前記磁区制御膜を残す工程と、
   （ｅ）前記第１の凹部内に前記磁区制御膜が残る条件で、前記磁区制御膜の一部を研磨して除去する工程と
   を有する磁気ヘッドの製造方法。
2. 前記工程（ａ）が、前記積層膜の上に、ハードマスク膜を形成し、該ハードマスク膜をパターニングする工程を含み、
   前記工程（ｂ）において、パターニングされた前記ハードマスク膜をエッチングマスクとして前記積層膜をエッチングし、
   前記工程（ｃ）において、パターニングされた前記ハードマスク膜の上に前記磁区制御膜を形成し、
   前記工程（ｅ）において、前記ハードマスク膜の研磨速度が、前記磁区制御膜の研磨速度よりも遅い条件で研磨を行い、前記ハードマスク膜で該研磨を停止させる請求項１に記載の磁気ヘッドの製造方法。
3. 前記工程（ｃ）において形成される前記磁区制御膜の上面が、前記第１の凹部の内面の形状を反映した第２の凹部を含み、
   前記工程（ｄ）が、さらに、パターニングされた前記磁区制御膜の上、及び前記積層膜の上に、研磨停止膜を形成する工程を含み、
   前記工程（ｅ）において、前記研磨停止膜の研磨速度が前記磁区制御膜の研磨速度よりも遅い条件で前記磁区制御膜を研磨し、前記第１の凹部内の前記磁区制御膜の上に前記研磨停止膜が残っている状態で該研磨を停止する請求項１または２に記載の磁気ヘッドの製造方法。
4. 前記工程（ｃ）において形成される前記磁区制御膜の上面が、前記第１の凹部の内面の形状を反映した第２の凹部を含み、
   前記工程（ｃ）が、さらに、前記磁区制御膜の上に、研磨停止膜を形成する工程を含み、
   前記工程（ｄ）において、前記研磨停止膜を前記磁区制御膜と同一の平面形状にパターニングし、
   前記工程（ｅ）において、前記研磨停止膜の研磨速度が前記磁区制御膜の研磨速度よりも遅い条件で前記磁区制御膜を研磨し、前記第１の凹部内の前記磁区制御膜の上に前記研磨停止膜が残っている状態で該研磨を停止する請求項１または２に記載の磁気ヘッドの製造方法。
5. 前記工程（ｂ）が、さらに、平面視において、前記読取素子領域及び前記第１の凹部を内包する開口を有するレジストパターンを、前記積層膜の上に形成する工程を含み、
   前記工程（ｃ）において、前記レジストパターンの上に前記磁区制御膜を形成し、
   前記工程（ｄ）において、前記レジストパターンを、該レジストパターンの上に形成されている前記磁区制御膜と共に除去することにより、該磁区制御膜をパターニングする請求項１または２に記載の磁気ヘッドの製造方法。

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