JP5896874B2 - 層状磁気構造、層状磁気構造を製造する方法、および読出素子 - Google Patents
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Description
発明の詳細な説明
概要
ここに説明され、請求される実現化例は、実質的に劣化することなく、かつ層状磁気構造の化学エッチングに屈することなく、層状磁気構造の機械研磨に耐える１つ以上の停止層を含む、層状磁気構造を提供する。
概要
ここに説明され、請求される実現化例は、実質的に劣化することなく、かつ層状磁気構造の化学エッチングに屈することなく、層状磁気構造の機械研磨に耐える１つ以上の停止層を含む、層状磁気構造を提供する。
他の実現化例は、層状磁気構造の保護された構成要素の上に停止層を堆積させるステップと、停止層の著しい後退をもたらすことなく、保護された構成要素に隣接する材料を機械的に研磨するステップとを含む、層状磁気構造を製造する方法を提供する。
さらに他の実現化例は、劣化することなく、かつ読出素子の化学エッチングに屈することなく、読出素子の機械研磨に耐える１つ以上の停止層を含み、１つ以上の停止層のうちの少なくとも１つは真空内で読出素子の１つ以上の自由層およびスペーサ層の上に堆積される、読出素子を提供する。
他の実現化例もここに記載され、説明される。
詳細な説明
情報および通信システムはますます、莫大な量のデータを取扱っており、磁気媒体の記憶容量および性能に多大な要求をつきつけている。磁気記憶媒体上のトランスデューサヘッドは通常、磁気ディスク上に記憶されている磁気的に符号化された情報を取出すための読出素子を含む。磁気ディスクの表面からの磁束は、読出素子の１つ以上の感知層の磁化ベクトルの回転を引起し、それは次に読出素子の電気抵抗率の変化を引起す。読出素子の電気抵抗率の変化は、磁気ディスク上に記憶されている磁気的に符号化された情報と相互に関連付けられる。磁気記憶媒体技術における改良は、現在利用可能な磁気ディスク上の面積記録密度を可能にしている。しかしながら、面積記録密度が増加するにつれて、より小さく、より感度が高い読出素子ヘッドが望まれる。読出素子がより小さく、より感度が高くなるにつれて、読出素子の製造中、読出素子のいくつかの層を保護しつつ、同時に読出素子の他の層を処理するために、１つ以上の停止層が使われ得る。
情報および通信システムはますます、莫大な量のデータを取扱っており、磁気媒体の記憶容量および性能に多大な要求をつきつけている。磁気記憶媒体上のトランスデューサヘッドは通常、磁気ディスク上に記憶されている磁気的に符号化された情報を取出すための読出素子を含む。磁気ディスクの表面からの磁束は、読出素子の１つ以上の感知層の磁化ベクトルの回転を引起し、それは次に読出素子の電気抵抗率の変化を引起す。読出素子の電気抵抗率の変化は、磁気ディスク上に記憶されている磁気的に符号化された情報と相互に関連付けられる。磁気記憶媒体技術における改良は、現在利用可能な磁気ディスク上の面積記録密度を可能にしている。しかしながら、面積記録密度が増加するにつれて、より小さく、より感度が高い読出素子ヘッドが望まれる。読出素子がより小さく、より感度が高くなるにつれて、読出素子の製造中、読出素子のいくつかの層を保護しつつ、同時に読出素子の他の層を処理するために、１つ以上の停止層が使われ得る。
図１は、１つ以上の停止層（図示せず）を用いて製造された読出素子１０２を有するトランスデューサヘッド１００の例示的な空気軸受面を示す。トランスデューサヘッド１００は、さまざまな機能を行なうさまざまな層を有する積層構造である。非磁性で非導電性の基板１０４（たとえば、Ａｌ2Ｏ3、酸化アルミニウム、またはアルミナ）が、トランスデューサヘッド１００の構成要素用の搭載面として機能し、トランスデューサヘッド１００を空気軸受スライダ（ＡＢＳ）（図示せず）に接続する。読出素子１０２は、下方シールド１０６と上方シールド１０８との間に挟まれている。シールド１０６、１０８は、読出素子１０２を電磁干渉、主としてｙ方向の干渉から絶縁し、処理電子機器（図示せず）に接続された導電性の第１および第２の電気リード線として機能する。一実現化例では、シールド１０６、１０８は軟磁性材料（たとえば、Ｎｉ−Ｆｅ合金）で構成される。
また、下方シールド１０６はアルミナインサート１２０を組込んでいる。アルミナインサート１２０は、製造中、１つ以上の停止層（たとえば、ルテニウム、クロム、およびタンタル層）を用いて保護される。停止層は、砥粒研磨（たとえば、砥粒スラリーを用いた研磨）および化学機械研磨（たとえば、砥粒スラリーおよび腐食性化学スラリーを用いた研磨）の下で、非常に低速で一貫した研磨速度を有する。一実現化例では、停止層は、砥粒研磨および／または化学機械研磨中、実質的な後退に耐える（たとえば、２オングストローム／分未満の後退速度を有する）。また、停止層はエッチングプロセスで容易に溶解し得る。他の実現化例では、アルミナインサート１２０に加えて、またはその代わりに、上方シールド１０８は別のアルミナインサートを組込んでいる。下方シールド１０６および／または読出素子１０２も、製造中、１つ以上の停止層を用いて保護されてもよい。
読出素子１０２の抵抗は、磁気媒体上の磁気領域が読出素子１０２のすぐ近くに近付くにつれて変化する。２つのシールド１０６、１０８間の読出素子１０２を通ってセンス電流が伝導されると、読出素子１０２の抵抗の変化は、処理電子機器によって追跡される読戻し電圧の変化を生み出す。このため、読戻し電圧は、媒体上の磁気領域の極性に対応している。
トランスデューサヘッド１００はまた、非磁性で非導電性の絶縁層１１２（たとえばアルミナ）を含み、それは下方シールド１０６および読出素子１０２を軟磁性または非磁性金属の側方シールド１１０から電気的に絶縁する。その結果、シールド１０６、１０８間を流れる実質的にすべての電流は、読出素子１０２を通過しなければならない。アルミナインサート１２０は、シールド１０６、１０８間の電気抵抗を所望のレベルに調整する。また、ｚ方向における読出素子１０２の長さ（すなわち、ストライプ高さ）は、読出素子１０２の抵抗全体に影響を与える。その結果、アルミナインサート１２０のサイズおよび形状、ならびにストライプ高さは、所望のレベルの抵抗および所望の応答振幅を提供するように最適化されてもよい。また、側方シールド１１０は、読出素子１０２を電磁干渉、主としてｘ方向の干渉および／またはｚ方向の干渉から絶縁する。
トランスデューサヘッド１００はまた、コイル１１６とシールド１０８との間に障壁層１１４を含む。書込磁極１１８と組合されたコイル１１６は、処理電子機器から書込信号を受信して、隣接する磁気媒体（図示せず）上の磁気領域の磁気分極を変更し、それにより書込信号からのデータを磁気媒体に書込む。
図１の拡大図では、明確にするために、軟磁性の側方シールド１１０、上方シールド１０８、および障壁層１１４の一部は除去されて図示されている。読出素子１０２は、３層読出素子として図示されている。より具体的には、読出素子１０２は、少なくとも３つの積層金属層、すなわち、第１の強磁性自由層１２４と、非磁性スペーサ層１２６と、第２の強磁性自由層１２８とを含む。読出素子１０２は、製造プロセス中の３層スタックの後退を防止するために、停止層１３０で覆われている。自由層１２４、１２８は各々、ニッケル−鉄−コバルト（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ）合金などの磁気材料で構成されてもよい。停止層１３０は、特に硬くて反応しない金属（たとえば、ルテニウム、クロム、およびタンタル層）で構成されてもよい。さまざまな実現化例では、スペーサ層１２６は、比較的電気を通すものであっても非導電性のものであってもよく、自由層１２４、１２８を互いに磁気的に分離するよう機能する。また、読出素子１０２は、ｘ方向に幅が、負のｚ方向に深さが広がるよう図示されている。
磁気媒体の表面からの磁束は、読出素子１０２の各自由層１２４、１２８の磁化ベクトルの回転を引起し、それは次にシールド１０６、１０８間の読出素子１０２の電気抵抗率の変化を引起す。読出素子１０２の電気抵抗率の変化は、磁気媒体上の磁気的に分極した領域と相互に関連付けられ、それらは次に磁気媒体上の記憶されたデータに対応する。
各自由層１２４、１２８の極性は、近くの磁界の影響を受ける。読出素子１０２の（負のｚ方向における）後ろに、磁石１２２が搭載される。磁石１２２の他の位置が、ここで考えられる。磁石１２２は、コバルト−プラチナ（Ｃｏ−Ｐｔ）合金などの永久磁石材料から作製されてもよい。磁石１２２は、通常磁気媒体と平行で互いに対して「鋏状」の配向で収束している２つの自由層１２４、１２８の各々の磁化を偏らせる。自由層１２４、１２８が隣接する磁気媒体上の分極した磁気領域のすぐ近くを通過するにつれて、磁気領域の分極は各自由層１２４、１２８の極性に影響を与え、次にシールド１０６、１０８間の読出素子１０２の抵抗に影響を与える。より具体的には、第１の磁気領域分極は、２つの自由層１２４、１２８間の磁化の角度を増加させ、第２の磁気領域分極は、２つの自由層１２４、１２８間の磁化の角度を減少させる場合がある。センス電流は（電極として作用する）シールド１０６、１０８を通って読出素子センサへと流れ、抵抗の変化は読戻し電圧に影響を与える。その結果、読戻し電圧の変化によって磁気媒体上のデータの磁気配向が検出される。
ここに開示される技術の一実現化例は、以下の材料および厚さを利用している。自由層１２４、１２８は、たとえば、ニッケル、鉄、コバルト、および／またはホウ素を含むさまざまな合金から作られ、２０〜５０Ａの範囲の厚さを有していてもよい。スペーサ層２４４は、たとえば、アルミナ、酸化亜鉛、酸化カルシウム、および／または酸化マグネシウムで作られ、０〜１０Ａの範囲の厚さを有していてもよい。側方シールド１１０は、たとえば、ＮｉＦｅ合金で作られ、５０〜２００Ａの範囲の厚さを有していてもよい。上下のシールド１０６、１０８の各々は、たとえば、ＮｉＦｅ合金で作られ、１〜２ミクロンの範囲の厚さを有していてもよい。
読出素子１０２の他の実現化例は、さまざまなサイズおよび形状の配向を有する。読出素子１０２のサイズおよび形状は単なる例示である。ここに開示される技術はまた、ここに示すような３層読出素子以外の読出素子タイプ（たとえば、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）センサ、スピンバルブセンサおよび多層ＧＭＲセンサを含む巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサ、ならびにトンネリング巨大磁気抵抗（ＴＧＭＲ）センサ）で使用されてもよい。
トランスデューサヘッド１００は、アクチュエータアーム屈曲部（図示せず）の遠位端で空気軸受スライダ（図示せず）に取付けられるように構成されている。スライダは、トランスデューサヘッド１００が、隣接する磁気媒体の対応する表面上方のすぐ近くを飛べるようにする。トランスデューサヘッド１００の空気軸受面は、磁気媒体に面するように構成されている。アクチュエータアーム屈曲部は片持ち梁状のアクチュエータアーム（図示せず）に取付けられており、アクチュエータアーム屈曲部は、磁気媒体（図示せず）上の磁気データの１つ以上のトラックを追従するよう調節可能である。電線（図示せず）がアクチュエータアーム屈曲部に沿って延在して、スライダ上の接触パッド（図示せず）に装着し、接触パッドは最終的にトランスデューサヘッド１００に接続する。読出／書込信号および他の電気信号が、電線および接触パッドを介して処理電子機器（図示せず）とトランスデューサヘッド１００とを往復して通る。
図２Ａは、下方シールド２０６の例示的な空気軸受面を示す。下方シールド２０６は、下方シールド２０６の空気軸受面（ｘ−ｙ平面）で上向きに見た磁気媒体から見て示されている。下方シールド２０６は、読出素子の層の主面と直交するように読出素子を通してセンス電流を伝えるための第１の電気接続部として機能する。下方シールド２０６の側面および底面は、非磁性で非導電性の基板２０４（たとえばアルミナ）によって包囲されている。基板２０４は、読出素子の構成要素（たとえば下方シールド２０６）用の搭載面として機能し、読出素子を空気軸受スライダ（ＡＢＳ）（図示せず）に接続する。一実現化例では、以下に説明するように、下方シールド２０６はさらなる処理の前に研磨される。
図２Ｂは、シールド停止層２３２が堆積された図２Ａの例示的な下方シールド２０６を示す。シールド停止層２３２は、製造プロセス中の下方シールド２０６の後退を防止するために、下方シールド２０６および周囲の基板２０４の上に堆積される。シールド停止層２３２を基準とすると、下方シールド２０６はここで被保護層と呼ばれてもよい。停止層２３２は、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスに耐える、特に硬くて反応しない金属（たとえば、ルテニウム、クロム、およびタンタル層）で構成されてもよい。一実現化例では、停止層２３２は、透明となるよう十分薄い（すなわち、５〜１００オングストローム）。例示を明確にするために、図２Ａおよび図２Ｂの構成要素は縮尺通りに描かれておらず、また、トランスデューサヘッド（図示せず）および／または読出素子（図示せず）の一部を省略する場合がある。
図３Ａは、シールド停止層３３２、炭素層３３４、およびフォトレジスト層３３６が堆積された下方シールド３０６の例示的な空気軸受面を示す。炭素層３３４およびフォトレジスト層３３６は、停止層３３２の上に塗布され、半円形の空隙パターンを有する。半円形の空隙パターンは、以下に詳細に説明するアルミナインサートの塗布を助けるよう意図されている。他の実現化例では、アルミナインサートは半円以外の輪郭を有する。このため、炭素層３３４およびフォトレジスト層３３６における空隙パターンは、アルミナインサートの意図された形状に依存して変わるであろう。
図３Ｂは、下方シールド３０６に窪み３３８が形成された図３Ａの例示的な下方シールド３０６、シールド停止層３３２、炭素層３３４、およびフォトレジスト層３３６を示す。窪み３３８はイオンミリングを用いて形成されてもよい。フォトレジスト層３３６は、フォトレジスト層３３６によって覆われた下方シールド３０６の区域をイオンミリングプロセスから保護する。窪み３３８は、以下に詳細に説明するようにアルミナインサートを受ける。例示を明確にするために、図３Ａおよび図３Ｂの構成要素は縮尺通りに描かれておらず、また、トランスデューサヘッド（図示せず）および／または読出素子（図示せず）の一部を省略する場合がある。
図４Ａは、シールド停止層４３２、炭素層４３４、フォトレジスト層４３６、およびアルミナ層４４２が堆積された下方シールド４０６の例示的な空気軸受面を示す。アルミナ層４４２は、フォトレジスト層４３６の上と、下方シールド４０６の窪み４３８内とに堆積される。アルミナ層４４２は少なくとも窪み４３８を充填しており、また、窪み４３８の深さを超えてもよい。窪み４３８の内部に堆積されたアルミナ層４４２を、ここでアルミナインサート４２０と呼ぶ。
図４Ｂは、インサート停止層４４０が堆積された図４Ａの例示的な下方シールド４０６、シールド停止層４３２、炭素層４３４、フォトレジスト層４３６、アルミナ層４４２、およびアルミナインサート４２０を示す。インサート停止層４４０は、アルミナ層４４２およびアルミナインサート４２０の上に堆積され、以下に詳細に説明されるように、研磨動作中の窪み３３８の周囲での後退からアルミナインサート４２０を保護するよう意図されている。インサート停止層４４０を基準とすると、アルミナインサート４２０はここで被保護層と呼ばれてもよい。インサート停止層４４０は、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスに耐える、特に硬くて反応しない金属（たとえば、ルテニウム、クロム、およびタンタル層）で構成されてもよい。一実現化例では、インサート停止層４４０は、透明となるよう十分薄い（すなわち、５〜１００オングストローム）。例示を明確にするために、図４Ａおよび図４Ｂの構成要素は縮尺通りに描かれておらず、また、トランスデューサヘッド（図示せず）および／または読出素子（図示せず）の一部を省略する場合がある。
図５Ａは、１つ以上の層（たとえば、フォトレジスト層４３６および／またはアルミナ層４４２）の除去から形成された再堆積物５４４が、下方シールドに形成された窪み５３８から突出するアルミナインサート５２０の周りに形成された、シールド停止層５３２および炭素層５３４が堆積された下方シールド５０６の例示的な空気軸受面を示す。図４のフォトレジスト層４３６および／またはアルミナ層４４２は除去され、窪み５３８を包囲する材料の再堆積物５４４を残す。いくつかの実現化例では、フォトレジスト層４３６（およびその上のアルミナ層４４２）は溶剤を用いて除去され、それは他のどの層にも影響を与えない。その結果、フォトレジスト層４３６および／またはアルミナ層４４２を除去すると、窪み５３８のミリング、アルミナインサート５２０の塗布、およびインサート停止層５４０の塗布における欠陥が明らかになる。
図５Ｂは、再堆積物５４４が除去された図５Ａの例示的な下方シールド５０６、シールド停止層５３２、炭素層５３４、アルミナインサート５２０、およびインサート停止層５４０を示す。再堆積物５４４は、炭素層５３４の砥粒研磨および／または化学機械研磨で除去されてもよい。インサート停止層５４０は、砥粒研磨および／または化学機械研磨がアルミナインサート５２０から材料を著しく除去することを防止する。一実現化例では、再堆積物５４４は（ｙ方向における）高さが最大５０ｎｍであり、インサート停止層５４０は（ｙ方向における）厚さが約２ｎｍである。２ｎｍの厚さは、高さが９ｎｍの再堆積物５４４の砥粒研磨および／または化学機械研磨に耐えるのに十分である。例示を明確にするために、図５Ａおよび図５Ｂの構成要素は縮尺通りに描かれておらず、また、トランスデューサヘッド（図示せず）および／または読出素子（図示せず）の一部を省略する場合がある。
図６Ａは、シールド停止層６３２が堆積され、停止層６４０に覆われたアルミナインサート６２０が下方シールド６０６に形成された窪み６３８から突出し、炭素層が除去された下方シールド６０６の例示的な空気軸受面を示す。図６Ａでは、図５Ａおよび図５Ｂの炭素層５３４は除去されている。炭素層５３４は、たとえば、プラズマエッチングプロセス、酸エッチングプロセス、または化学機械研磨プロセスで除去されてもよい。シールド停止層６３２は、炭素層の除去中の後退から下方シールド６０６を保護する。インサート停止層６４０は、炭素層の除去中の後退からアルミナインサート６２０を保護する。炭素層の除去後、ｙ方向におけるインサート停止層６４０とシールド停止層６３２とのずれが明らかになる。下方シールド６０６とアルミナインサート６２０との界面には、停止層材料によって覆われていない間隙６４６が存在する。
図６Ｂは、下方シールド６０６の空気軸受面の上に突出していたアルミナインサート６２０の一部またはすべてが除去された図６Ａの下方シールド６０６およびアルミナインサート６２０の空気軸受面を示す。アルミナインサート６２０のｘ−ｚ平面の上面は、インサート停止層６４０によって砥粒研磨および／または化学機械研磨から保護されているが、アルミナインサート６２０の突出部分は、側方ミリングプロセス（すなわち、ｘ−ｚ平面におけるミリング）によって除去されてもよい。側方ミリングは、停止層材料によって覆われていないインサート停止層６４０とシールド停止層６３２との間の間隙（たとえば、図６Ａの間隙６４６を参照）を利用して、シールド停止層６３２の下のアルミナをミリングし、それにより下方シールド６０６の空気軸受面の上に突出するアルミナインサート６２０の一部を除去する。
その結果、インサート停止層６４０は、下方シールド６０６の空気軸受面の上に突出するアルミナインサート６２０の一部とともに除去される。アルミナインサート６２０はまた、この時点で研磨されてもよい。シールド停止層６３２は、研磨された下方シールド６０６を、アルミナインサート６２０を研磨することによって生じる擦り切れから保護してもよい。一実現化例では、アルミナインサート６２０の研磨が下方シールド６０６に傷を付けないようにするには、（ｙ方向における）厚さが３ｎｍのシールド停止層６３２で十分である。例示を明確にするために、図６Ａおよび図６Ｂの構成要素は縮尺通りに描かれておらず、また、トランスデューサヘッド（図示せず）および／または読出素子（図示せず）の一部を省略する場合がある。
図７Ａは、シールド停止層６３２（図６Ｂのシールド停止層を参照）が除去され、下方シールド７０６のアルミナインサート７２０が下方シールド７０６との共通平面まで減少された下方シールド７０６の例示的な空気軸受面を示す。シールド停止層はエッチング剤を用いて除去されてもよく、ｘ−ｚ平面において下方シールド７０６と同一平面上にアルミナインサート７２０を残す。他の実現化例では、シールド停止層は残って読出素子の堆積を助けてもよい（以下を参照）。
図７Ｂは、３層読出素子７０２および読出素子停止層７３０が堆積された図７Ａの下方シールド７０２およびアルミナインサート７２０の空気軸受面を示す。３層読出素子７０２は、少なくとも３つの積層金属層、すなわち、第１の強磁性自由層７２４と、非磁性スペーサ層７２６と、第２の強磁性自由層７２８とを含む。読出素子７０２は、製造プロセス中の３層読出素子７０２の後退を防止するために、停止層７３０で覆われている。読出素子停止層７３０を基準とすると、読出素子７０２の１つ以上の層はここで被保護層と呼ばれてもよい。図７Ｂの拡大図では、明確にするために、第１の強磁性自由層７２４、非磁性スペーサ層７２６、第２の強磁性自由層７２８、および停止層７３０の一部は除去されて示されている。たとえば、第１の強磁性自由層７２４、非磁性スペーサ層７２６、第２の強磁性自由層７２８、および停止層７３０は、追加の処理が３層読出素子７０２上で完了する前に、対応するウェハの９０％を覆っていてもよい。
読出素子停止層７３０は、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスに耐える、特に硬くて反応しない金属（たとえば、ルテニウム、クロム、およびタンタル層）で構成されてもよい。一実現化例では、インサート停止層４４０は、透明となるよう十分薄い（すなわち、５〜１００オングストローム）。
一実現化例では、３層読出素子７０２の各層および読出素子停止層７３０は、堆積プロセス中、真空を破壊することなく、ともに堆積される。これは、酸化層を介在することなく、読出素子停止層７３０が３層読出素子７０２の上層に付着することを確実にする。例示を明確にするために、図７Ａおよび図７Ｂの構成要素は縮尺通りに描かれておらず、また、トランスデューサヘッド（図示せず）および／または読出素子（図示せず）の一部を省略する場合がある。
図８Ａは、３層リーダ８０２、リーダ停止層８３０、およびフォトレジスト層８３６が堆積された下方シールド８０６およびアルミナインサート８２０の例示的な空気軸受面を示す。フォトレジスト層８３６は、少なくとも３層リーダ８０２とリーダ停止層８３０とを覆っている。フォトレジスト層８３６はまた、周囲の基板８０４の材料を覆っていてもよい。
図８Ｂは、フォトマスク８４８がフォトレジスト層８３６の上に配置された図８Ａの下方シールド８０６、アルミナインサート８２０、３層リーダ８０２、リーダ停止層８３０、およびフォトレジスト層８３６を示す。フォトマスク８４８は、フォトレジスト層８３６の上に塗布され、三角形の１点から矩形が延在している三角形に似た形状を有している。フォトレジスト層８３６の形状は、以下に詳細に説明するように、３層リーダ８０２の最終的な形状をパターニングするよう意図されている。他の実施例では、３層リーダ８０２はたとえば、図１Ｂに示すもの以外の輪郭を有する。このため、フォトレジスト層８３６の形状は、３層リーダ８０２の意図された形状に依存して変わるであろう。
フォトマスク８４８は、フォトリソグラフィ中、フォトレジスト層８３６を露光から選択的に遮蔽する。光は、露出されたフォトレジスト層８３６の区域を現像する。一実現化例では、フォトマスク８４８は、ガラス部とクロム部とを含む。ガラス部は、光がフォトレジスト層８３６を貫通することを可能にする。クロム部は、光を反射させてフォトレジスト層８３６を光から遮蔽する。ガラスおよびクロムのフォトマスク８４８では、三角形の１点から矩形が延在している三角形に似た形状は、フォトレジスト層８３６がポジ型フォトレジストであるかネガ型フォトレジストであるかに依存して、フォトマスク８４８のクロム部または透光部に対応している。より具体的には、ポジ型フォトレジストは露光されると可溶性になり、ネガ型フォトレジストは露光されると不溶性になる。現像剤が不溶性材料を除去する。例示を明確にするために、図８Ａおよび図８Ｂの構成要素は縮尺通りに描かれておらず、また、トランスデューサヘッド（図示せず）および／または読出素子（図示せず）の一部を省略する場合がある。
図９Ａは、３層リーダ９０２、リーダ停止層９３０、およびフォトマスク（図８Ｂのフォトマスク８４８を参照）によって規定されたフォトレジスト構造９３６を有する下方シールド９０６およびアルミナインサート９２０の例示的な空気軸受面を示す。フォトマスクによって露光から保護されていないフォトレジスト構造９３６の区域は、フォトリソグラフィによって現像される。一実現化例では、フォトリソグラフィは、リーダ停止層９３０を全く現像しない。リーダ停止層９３０は、３層リーダ８０２の上層をフォトリソグラフィから保護してもよい。フォトリソグラフィの後、三角形の１点から矩形が延在している三角形に似た形状を有するフォトレジスト構造９３６が残る。
図９Ｂは、フォトレジスト構造９３６によって保護されていない３層リーダ９０２およびリーダ停止層９３０の区域が除去された図９Ａの下方シールドおよびアルミナインサート９２０を示す。一実現化例では、イオンミリングプロセスが、フォトレジスト構造９３６によって覆われていないリーダ停止層９３０および３層リーダ９０２の区域を除去する。その結果、イオンミリングの後、三角形の１点から矩形が延在している三角形に似た形状を有する３層リーダ９０２およびリーダ停止層９３０が残る。この形状は、図８Ｂのフォトマスク８４８の形状に対応している。例示を明確にするために、図９Ａおよび図９Ｂの構成要素は縮尺通りに描かれておらず、また、トランスデューサヘッド（図示せず）および／または読出素子（図示せず）の一部を省略する場合がある。いくつかの実現化例では、３層リーダ９０２を後退からさらに保護するために、追加のリーダ停止層を３層リーダ９０２の側面に塗布してもよい。
図１０Ａは、３層リーダ構造１００２、リーダ停止層１０３０、およびフォトレジスト構造１０３６がアルミナ層１０５０によって覆われた下方シールド１００６およびアルミナインサート１０２０の例示的な空気軸受面を示す。アルミナ層１０５０は、周囲の基板１００４の上にも重なっていてもよい。アルミナ層１０５０は、図１に示す絶縁層１１２を形成する。アルミナ層１０５０は、下方シールド１００６および３層リーダ構造１００２を、軟磁性の側方シールド（図１０Ｂの非磁性金属層１０５２を参照）から電気的に絶縁する。一実現化例では、アルミナ層１０５０は、透明となるよう十分薄い（たとえば１０〜９０オングストローム）。
図１０Ｂは、金属層１０５２が堆積された図１０Ａの下方シールド１００６、アルミナインサート１０２０、３層リーダ構造１００２、リーダ停止層１０３０、フォトレジスト層１０３６、およびアルミナ層１０３６を示す。非磁性または軟磁性の金属層１０５２は、以前にミリングで除去された３層リーダ構造１００２に隣接する区域を埋める。金属層１０５２は、図１に示す側方シールド１１０を形成する。金属層１０５２は、３層リーダ構造１００２を電磁干渉から絶縁する。
図１１は、３層リーダ構造上の金属層１１５２、アルミナ層１１５０、およびフォトレジスト層の一部（図示せず）が除去されて再堆積物１１４４が残っている、３層リーダ構造１１０２、リーダ停止層１１３０、アルミナ層１１５０、および金属層１１５２を有する下方シールド１１０６およびアルミナインサート１１２０の例示的な空気軸受面を示す。側方ミリング動作（ｘ−ｙ平面におけるミリング）は、フォトレジスト層（図１０Ｂのフォトレジスト層１０３６の露出部分を参照）に隣接するアルミナ層１１５０の露出部分を除去する。次にフォトレジスト層が除去され、（ｙ方向における）リーダ停止層１１３０上のアルミナ層１１５０および非磁性または軟磁性の金属層１１５２は引き剥がされる。材料の再堆積物１１４４が残る場合がある。いくつかの実現化例では、フォトレジスト層は溶剤を用いて除去され、それは他のどの層にも影響を与えない。その結果、フォトレジスト層を除去すると、たとえばアルミナ層１１５０のミリングにおける欠陥が明らかになる。
再堆積物１１４４は、金属層１１５２、アルミナ層１１５０、およびリーダ停止層１１３０の露出部分の砥粒研磨および／または化学機械研磨で除去されてもよい。リーダ停止層１１３０は、砥粒研磨および／または化学機械研磨が３層リーダ構造１１０２から材料を著しく除去することを防止する。一実現化例では、再堆積物を除去し、３層リーダ構造１１０２を著しく後退させないためには、４０秒の化学機械研磨動作が十分である。たとえば、約８ｎｍの厚さのリーダ停止層１１３０は、４０秒の化学機械研磨動作に耐えることができる。オプションで、リーダ停止層１１３０は、砥粒研磨および／または化学機械研磨の後、化学エッチングで除去されてもよい。例示を明確にするために、図１１Ａおよび図１１Ｂの構成要素は縮尺通りに描かれておらず、また、トランスデューサヘッド（図示せず）および／または読出素子（図示せず）の一部を省略する場合がある。
図１２は、１つ以上の停止層を用いて、読出素子を製造するためのアルミナインサートが一体化された下方シールドを準備するための例示的な動作１２００を示す。研磨動作１２０５は、読出素子用の下方シールドを研磨する。塗布動作１２１０は、下方シールドの上に停止層を塗布する。停止層は、以下に説明されるようなさらなる製造プロセス中、下方シールドを擦り切れから保護する。そのため、下方シールドは被保護層と呼ばれてもよい。停止層は、ルテニウムまたは他の硬い非磁性材料を含んでいてもよい。
第２の塗布動作１２１５は、下方シールドの上に炭素層およびフォトレジスト層を塗布する。炭素層およびフォトレジスト層の各々は、以下に詳細に説明するように下方シールドにアルミニウムインサートをパターニングする、パターニングされた空隙を有する。ミリング動作１２２０は、炭素層およびフォトレジスト層の空隙を通して下方シールドに窪みをミリングする。窪みは、以下に説明するようにアルミナインサートを受けるよう意図されている。堆積動作１２２５は、フォトレジスト層の上と下方シールドの窪み内とにアルミナ層を堆積させる。アルミナ層は少なくとも下方シールドの窪みを充填しており、また、下方シールドの窪みの深さを超えてもよく、こうしてアルミナインサートを形成する。
第２の堆積動作１２３０は、アルミナ層の上に停止層を堆積させる。停止層は、以下に説明するようなさらなる製造プロセス中、アルミナインサートを後退から保護する。そのため、アルミナインサートは被保護層と呼ばれてもよい。停止層は、ルテニウムまたは他の硬い非磁性材料を含んでいてもよい。除去動作１２３５は、フォトレジスト層と、フォトレジスト層の上に堆積されたアルミナ層および停止層の一部とを除去する。除去動作１２３５は、炭素層およびアルミナインサートにおける空隙の周りに材料の再堆積物の突起を残す。
第２の研磨動作１２４０は、炭素層およびアルミナインサートにおける空隙の周りの再堆積物の突起を研磨する。アルミナインサート上の停止層は、第２の研磨動作１２４０がアルミナインサートの後退を引起さないようにする。除去動作１２４５は炭素層を除去して、停止層に覆われたアルミナインサートが停止層に覆われた下方シールドの上に若干突出して残るようにする。
側方ミリング動作１２５０は、下方シールドの窪み内のアルミナインサートを側方ミリングする。側方ミリング動作１２５０は、アルミナインサートの上の停止層および下方シールドの上の停止層における間隙を通して動作する。側方ミリングは、下方シールドを越えて突出するアルミナインサートの一部を除去する。下方シールドを越えて突出するアルミナインサートを除去することによって、アルミナインサートの上の上層も除去される。アルミナインサートはまた、この時点で研磨されてもよい。エッチング動作１２５５は、アルミナインサートおよび／または下方シールドの上の残った停止層材料をエッチングで除去する。いくつかの実現化例では、エッチング動作１２５５は行なわれず、アルミナインサートおよび／または下方シールドの上の停止層材料は残ったままにされる。
図１３は、１つ以上の停止層を用いて、アルミナインサートが一体化された下方シールド上に読出素子を堆積させるための例示的な動作１３００を示す。堆積動作１３０５は、リーダスタック層とリーダスタック層の上の停止層とを含むリーダ構造を堆積させる。一実現化例では、読出素子は３層リーダである。停止層は、以下に説明するようなさらなる製造プロセス中、読出素子を後退から保護する。そのため、読出素子の１つ以上の層は被保護層と呼ばれてもよい。停止層は、ルテニウムまたは他の硬い非磁性材料を含んでいてもよい。
コーティング動作１３１０は、リーダ構造と周囲の基板とをフォトレジスト層でコーティングする。配置動作１３１５は、リーダ構造の上にマスクを配置し、読出素子をパターニングする。一実現化例では、マスクは、ガラス部とクロム部とを含む。ガラス部は、光がフォトレジスト層を貫通することを可能にする。クロム部は、光を反射させてフォトレジスト層を光から遮蔽する。フォトエッチング動作１３２０は、フォトレジストをフォトエッチングで除去し、マスクの下に読出素子形状のフォトレジスト層を残す。
ミリング動作１３２５は、読出素子形状のフォトレジスト層の下にないリーダスタック層をミリングで除去する。これは、読出素子の大まかな形状を形成する。第２の堆積動作１３３０は、読出素子および周囲の下方シールドの上にアルミナの層を堆積させる。このアルミナの層は、たとえば、図１に示す絶縁層１１２を形成する。アルミナ層は、下方シールドおよび読出素子を、軟磁性の側方シールド（以下の非磁性金属層を参照）から電気的に絶縁する。
第３の堆積動作１３３５は、読出素子に隣接して、および読出素子の上に、非磁性または軟磁性の金属フィラー材料を堆積させる。金属フィラー材料は、図１に示す側方シールド１１０を形成する。金属フィラー材料は、３読出素子を電磁干渉から絶縁する。除去動作１３４０は、読出素子の上のフォトレジスト層を除去し、フォトレジスト層の上のアルミナおよび金属フィラー材料も同様に除去する。除去動作１３４０は、読出素子の上に材料の再堆積物の突起を残す。
研磨動作１３４５は、リーダスタックの上層を劣化させることなく、リーダスタックの上に残る再堆積物の突起を研磨する。リーダスタックの上の停止層は、研磨動作１３４５がリーダスタックの後退をもたらさないようにする。いくつかの実施例では、研磨動作１３４５の後、リーダスタックの上の停止層はエッチングで除去される。
上述の明細書、例、およびデータは、この発明の例示的な実施例の構造および使用の完全な説明を提供する。この発明の多くの実施例はこの発明の精神および範囲から逸脱することなくなされ得るため、この発明は添付される請求項に存在する。また、異なる実施例の構造的特徴を、さらに別の実施例において、記載された請求項から逸脱することなく組合せてもよい。
１０２：読出素子、１２４：第１の強磁性自由層、１２６：非磁性スペーサ層、１２８：第２の強磁性自由層、１３０：停止層、２３２、３３２、４３２、５３２、６３２：シールド停止層、４４０、５４０、６４０：インサート停止層、７３０：読出素子停止層、８３０、９３０、１０３０、１１３０：リーダ停止層。
Claims (13)
- シールド要素と、
前記シールド要素に直接隣接する第１の停止層とを備える読出センサであって、
前記第１の停止層は、前記読出センサの化学機械研磨及び機械研磨の少なくとも１つの間、前記シールド要素を後退から保護する、読出センサ。 - 第２の停止層をさらに備え、前記第２の停止層は、前記第２の停止層に直接隣接するアルミナ層を、別の隣接する層の化学機械研磨及び機械研磨の少なくとも１つの間、後退から保護する、請求項１に記載の読出センサ。
- 前記第１の停止層は、前記シールド要素と前記第２の停止層との間に位置する、請求項２に記載の読出センサ。
- 前記第１の停止層は、前記第１の停止層に直接隣接するアルミナインサートを、隣接する再堆積物の化学機械研磨及び機械研磨の少なくとも１つの間、後退から保護する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の読出センサ。
- 前記シールド要素は下方シールドである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の読出センサ。
- 前記第１の停止層は、ルテニウム、クロム及びタンタルの少なくとも１つを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の読出センサ。
- シールド要素と、第１の停止層とを含む読出センサを製造する方法であって、該方法は、
前記シールド要素に直接隣接する前記第１の停止層を堆積することを備え、前記第１の停止層は、前記読出センサの化学機械研磨及び機械研磨の少なくとも１つの間、前記シールド要素を後退から保護する、方法。 - 第２の停止層を堆積することをさらに備え、前記第２の停止層は、前記第２の停止層に直接隣接する絶縁層を、別の隣接する層の化学機械研磨及び機械研磨の少なくとも１つの間、後退から保護する、請求項７に記載の方法。
- 前記絶縁層は、アルミナインサートである、請求項８に記載の方法。
- 前記第１の停止層は、前記シールド要素と前記第２の停止層との間に位置する、請求項８または９に記載の方法。
- 前記第１の停止層は、ルテニウム、クロム及びタンタルの少なくとも１つを含む、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の方法。
- 前記第１の停止層の後退をもたらすことなく、前記シールド要素に隣接する材料を機械的研磨することをさらに備える、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の方法。
- 前記シールド要素は下方シールドである、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の方法。
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