WO2000013175A1 - Procede de formage d'un film de placage et d'un pole magnetique superieur d'une tete d'ecriture a induction - Google Patents

Procede de formage d'un film de placage et d'un pole magnetique superieur d'une tete d'ecriture a induction Download PDF

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Minoru Hasegawa
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    • G11B5/3163—Fabrication methods or processes specially adapted for a particular head structure, e.g. using base layers for electroplating, using functional layers for masking, using energy or particle beams for shaping the structure or modifying the properties of the basic layers

Definitions

  • the present invention relates to a plating film forming method for forming a plating film by growing plating from a plating base on a substrate such as a wafer, and more particularly to an inductive writing used in a magnetic disk device such as a hard disk device (HDD).
  • the present invention relates to a plating film forming method used when forming an upper magnetic pole of a pad.
  • the tip width of the magnetic pole which defines the write gap of the inductive write head it is required to narrow the tip width of the magnetic pole which defines the write gap of the inductive write head. If the width of the magnetic pole tip can be reduced, the track density can be increased by narrowing the recording track width on the magnetic disk.
  • the tip of the upper pole of the inductive write head is constituted by a plating base directly facing the tip of the lower pole via the gap layer, and a plating film grown from the plating base. Narrowing of the plating film is achieved by narrowing the gap of the photo resist that is to be laid on the plating base. This is because the plating film at the top of the top pole is defined by the gap in the photoresist.
  • narrowing of the plating base directly facing the lower pole is achieved by removing the plating base after forming the plating film. No matter how narrow the plating film is, the pole tip width cannot be reduced as expected unless the plating base is removed in line with the pattern of the narrowed plating film.
  • the plating base cannot be removed in conformity with the pattern of the plating film. Since the ion beam spreads from the irradiation source at a radiation angle of about 2 to 10 ° and spreads, a shadow is generated around the plating film, and the ion beam reaches the base where the plating film adheres to the plating film around the plating film. Because it does not reach. As a result, at the top end of the upper magnetic pole, a step of the plating base protruding from the patterned plating film remains. I will.
  • the inclination of the ion beam and the rotation of the wafer may be used.
  • the ion beam can reach the plating base existing at the "edge" of the plating film.
  • the entire periphery of the plating film is illuminated by the ion beam each time the wafer makes one rotation, and as a result, the plating base existing in the “cracks” of the plating film is completely removed. It becomes possible.
  • the plating base can be matched to the pattern of the plating film.
  • the ion beam while the ion beam can penetrate evenly around the plating film during one rotation of the wafer, the ion beam is always exposed to the ion beam until the plating base around the plating film is completely removed.
  • the irradiation time is three times longer than the required plating base. This is because irradiation of the ion beam and non-irradiation alternately occur around the plating film as the wafer rotates. If the irradiation time of the ion beam increases three times, three times the plating film will be scraped off.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a plating film forming method capable of avoiding protrusion of a plating base in a short ion beam irradiation time.
  • a plated film can be formed not on a plating base but on the surface of a substrate, so that the deposited film can be adhered to in a “close” manner.
  • the plating base may be covered with a mask pattern having a wall surface rising from the substrate surface. This is because the wall surfaces can form “cracks” in the plating film on the substrate surface.
  • the upper magnetic pole tip of the inductive write head facing the floating surface of the flying head slider should be plated according to the plating method described above. It is preferable that the plating base is removed on the gap layer before the film is formed. If plating grows along the exposed surface of the gap layer, there will be no plating base at the top edge of the top pole at the “crack” of the plating film. As a result, it is possible to form the top pole tip according to a specified pattern without being affected by the plating base. A write gap matched to the desired pole tip width can be provided, and thus the recording track density of the magnetic disk can be increased.
  • a step of forming a depression in the plating base by removing a part of the deposition base formed on the substrate and covering the surface of the plating base with the mask pattern A step of forming a wall surface rising from the surface of the depression, and a step of forming a plating film defined by the wall surface on the plating base by growing the plating from the plating base.
  • a method is provided.
  • the function of the depression makes the plating base relatively thin at the “crack” of the deposited film. Therefore, for example, when removing the extra plating base using an ion mill in the post-process, even if the ion beam is tilted and the base body is rotated, extra irradiation time is required three times longer than usual. There is no need to remove the base. This is because the base of the plating film that is thin and sticky can be completely removed in a normal irradiation time. The result As a result, it is possible to prevent the plating base from remaining around the deposited film due to the deposition.
  • the upper magnetic pole tip of the inductive write head facing the floating surface of the flying head slider should be plated according to the plating method described above. It is preferable that a depression is formed in the plating base on the gap layer before the film is formed. This is because, when the plating is grown from the base due to the formation of the depression, the plating base becomes relatively thin at the tip of the upper magnetic pole due to the “crack” of the plating film. As a result, the plating base can be completely removed by the ion mill, and the top end of the upper pole can be formed according to a specified pattern. A write gap matched to a desired pole tip width can be provided, and thus the recording track density of the magnetic disk can be increased.
  • the present invention is applied to a thin-film magnetic head used for a magnetic disk device such as an HDD or a magnetic tape device.
  • Various types of read heads can be combined with the inductive write head.
  • FIG. 1 is a plan view showing the internal structure of a hard disk drive (HDD).
  • FIG. 2 is a perspective view showing a specific example of a flying head slider.
  • FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the thin-film magnetic head built-in film.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view of the inductive writing head.
  • 5A to 5C are views showing a manufacturing process of the flying head slider.
  • 6A to 6F are diagrams showing a manufacturing process of the thin-film magnetic head.
  • FIGS. 7A to 7E are diagrams illustrating a plating film forming method according to the present invention.
  • FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view of a wafer showing a state of an upper magnetic pole pattern formed of a photoresist according to the plating film forming method according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing the influence of exposure light reflected from a plating base in a conventional plating film forming method.
  • FIG. 10 is a partially enlarged sectional view of a wafer showing a state of a plated film grown from a plating base according to a plating film forming method according to the present invention.
  • FIG. 11 is a partially enlarged cross-sectional view of the wafer 1 showing an ion beam irradiated when the plating base is removed.
  • FIG. 12 is a partially enlarged cross-sectional view of a wafer showing an upper magnetic pole tip formed according to the plating film forming method according to the present invention.
  • FIG. 13 is an enlarged plan view of the wafer showing the relationship between the pattern of the upper magnetic pole and the peripheral pattern.
  • FIG. 14 is a partially enlarged sectional view of the wafer showing the dimensions of the peripheral pattern.
  • FIG. 15 is a partially enlarged cross-sectional view of a wafer showing a state of an upper magnetic pole pattern formed by a photoresist on a base because a depression is formed according to the plating film forming method according to the present invention. .
  • FIG. 16 is a partially enlarged cross-sectional view of a wafer showing a state of a plating film formed from a base because a depression is formed according to the plating film forming method according to the present invention.
  • FIG. 17 is a partially enlarged cross-sectional view of the wafer 1 showing the tip of the upper magnetic pole formed according to the plating film forming method according to the present invention.
  • FIG. 1 shows the internal structure of a hard disk drive (HDD) 10 as a specific example of a magnetic disk drive.
  • the housing 11 of the HDD 10 accommodates a magnetic disk 13 mounted on the rotating shaft 12 and a flying head slider 14 facing the magnetic disk 13.
  • the flying head slider 14 is fixed to the tip of a carriage arm 16 that can swing around a swing axis 15.
  • the carriage arm 16 is oscillated by the actuator 17 which is composed of a magnetic circuit, and as a result, the flying head slider 14 is magnetically driven. It is positioned on a desired recording track on the disc 13. No, the interior space of the housing 11 is closed by a cover (not shown).
  • FIG. 2 shows a specific example of the flying head slider 14.
  • the flying head slider 14 has a flying surface 19 facing the magnetic disk 13.
  • two rails 20 forming an ABS surface (air bearing surface) are formed.
  • the flying head slider 14 lifts the flying surface 19 (especially the ABS surface 20) while the magnetic disk 13 rotates.
  • the magnetic disk 13 can be levitated from the surface of the magnetic disk 13 by utilizing the air flow 21 received by the magnetic disk 13.
  • a thin-film magnetic head built-in film 23 having a built-in thin-film magnetic head 22 is formed on the air outflow side end surface of the flying head slider 14.
  • Ddosuraida 1 4 onto floating is formed from A 1 2 ⁇ 2 T i C (AlTiC)
  • thin-film magnetic head protection film 2 3 is formed from A 1 2 ⁇ 3 (alumina).
  • FIG. 3 shows a partial cross section of the film 23 with a built-in thin film magnetic head.
  • the thin-film magnetic head 22 included in the built-in film 23 includes a magnetoresistive effect (MR) element 25 for reading information facing the air bearing surface 19 and an information writing guide also facing the air bearing surface 19.
  • MR element 2 5 is sandwiched between the A 1 2 ⁇ three layers 2 7 embedded in F e N and N i F e of the lower sheet one shield layer 2 8, and the upper sheet one shield layer 2 9.
  • the inductive write head 26 includes an upper magnetic pole 30 that forms a magnetic core together with a lower magnetic pole that also serves as an upper shield layer 29 of the MR element 25.
  • the upper magnetic pole tip 30 a faces the upper shield layer (lower magnetic pole) 29 via the gap layer 31.
  • a write gap is formed between the upper magnetic pole tip 31 a and the lower magnetic pole 29.
  • the rear end 30 b of the upper magnetic pole is connected to the lower magnetic pole 29.
  • a first lead wire 33 is connected to the center end of the coil pattern 32 located at the center of the spiral.
  • a second lead wire 34 is connected to the outer end of the coil pattern 32 located at the outer edge of the spiral.
  • a current is supplied to the coil path 32 through the first and second lead wires 33, 34.
  • the coil path 32 is sandwiched between a lower insulating layer 35 laminated on the gap layer 31 and an upper insulating layer 36 laminated on the lower insulating layer 35.
  • the upper pole tip 30a facing the flying surface 19 of the flying head slider 14 defines the recording track width on the magnetic disk 13 when information is recorded.
  • the lines of magnetic force circulating through the upper magnetic pole 30 and the lower magnetic pole 29 reach the wide lower magnetic pole 29 from the narrow upper magnetic pole tip 30a facing the magnetic disk 13 across the write gap.
  • a method of manufacturing the flying head slider 14 including the upper magnetic pole 30 according to the present invention will be described in detail.
  • a diagram form the head 2 2 to thin-film magnetic to A 1 2 0 formed in three layers force surface the A 1 2 0 2 T i C made of the wafer 4 0 surface.
  • a wafer bar 40a in which the flying head sliders 14 are arranged in a row is cut from the wafer 40 on which the thin-film magnetic head 22 is formed.
  • the floating surface 19 including the two rows of rails 20 described above is formed on the cut surface 41 of the cut wafer 40a.
  • each flying head slider 14 is cut out from the wafer 40a.
  • a method of manufacturing the thin-film magnetic head 22 will be described in detail.
  • a lower shield layer 28, an MR element 25, a lower magnetic pole 29, a gap layer 31, a lower insulating layer 35, A coil pattern 32 and an upper insulating layer 36 are sequentially formed.
  • a conductive plating base 42 is formed on the entire surface of the wafer 40 by sputtering or vapor deposition.
  • a photoresist 43 is applied to the surface of the plating base 42, and as shown in FIG. Using a mask, the photoresist 43 is exposed and Z developed.
  • the plating base 42 is exposed in the 30 pattern.
  • the wafer 40 on which the photoresist 43 has been developed is immersed in an electrolytic solution, and a current is applied to the plating base 42. Then, as shown in FIG. 6D, plating grows from the exposed surface of the plating base 42 not covered by the photoresist 43, and the plating film 44 of the upper pole 30 is formed. Filmed. Subsequently, as shown in FIG. 6E, the photoresist 43 is removed by ultrasonic cleaning. This removal exposes the base 42 because it is covered with the photoresist 43.
  • the photoresist 46 is exposed and developed using a photomask in which a peripheral pattern 47 of the top pole tip 30a is perforated.
  • the photoresist 46 disappears in the peripheral pattern 47 of the upper pole tip 30a, and the plating base 42 is exposed.
  • an ion mill is performed to remove the exposed plating base 42 that is not covered with the photoresist 46. By this removal, the substrate surface is exposed in the peripheral pattern 47 around the top pole tip 30a. Subsequently, as shown in FIG. 7E, the photoresist 46 is removed using ultrasonic cleaning. This removal exposes the base 42 because it is covered with the photoresist 46. In the pattern 47, the substrate surface remains exposed. After the removal, application of photoresist 43 shown in FIG. 6B is performed.
  • exposure Z development shown in FIG. 6C is performed.
  • a mask pattern having a wall surface 49 rising from the substrate surface, that is, the surface of the gap layer 31 is formed by the photoresist 43. .
  • the exposure light 51 passing through the photomask 50 and acting on the photoresist 43 is reflected by the plating base 42 extending below the photoresist 43, In the vicinity of the plating base 42, a gap of the photoresist 43 was formed which was wider than the pattern of the upper magnetic pole 30.
  • the plating base 42 is removed in advance around the top end 30a of the upper magnetic pole, the exposure light 51 is not reflected. This prevents the gap from expanding beyond the prescribed pattern.
  • a plating film is formed as shown in FIG. 6D.
  • plating grows from the plating base 42 along the surface of the gap layer 31 as shown in FIG. Plating growth, photoresist 4 3 wall 4 As a result, the plating film 44 of the top pole tip 30a is formed according to the prescribed pattern.
  • the photoresist 43 shown in FIG. 6E is removed, and finally, the extra plating base 42 shown in FIG. 6F is removed.
  • an ion beam 54 is irradiated obliquely to rotate the wafer 140. At this time, irradiation and non-irradiation alternately occur around the top pole tip 30a due to the shadow 55 of the plating film 44.
  • the ion beam 54 is emitted from the irradiation source by 2 to 2 times. Despite the spread at a radiation angle of about 10 °, the plating base 42 does not remain around the top pole tip 30a.
  • the plating base 4 2 When the extra plating base 4 2 is completely removed around the plating film 4 4, as shown in FIG. 12, the plating base 4 2 is formed on the gap layer 3 1, and From the base 42, an upper magnetic pole tip 30a including the plating film 44 grown along the surface of the gap layer 31 is obtained.
  • the removal area of the plating base 42 defined by the peripheral pattern 47 of the photoresist 46 extends around the pattern of the top pole tip 30 a defined by the photoresist 43. I just need to be. If the plating base 42 is removed around the tip of the magnetic pole that defines the recording track width on the magnetic disk 13, as shown in FIG. 12, for example, as shown in FIG. This is because the width can be obtained. In other words, there is no problem even if the plating base 42 remains around the plating film 44 of the upper magnetic pole 30 except at the tip of the magnetic pole.
  • the dimensions of the removal area of the plating base 42 are as shown in Fig. 14
  • the irradiation angle ⁇ of the ion beam 54 for removing 42 may be determined in consideration of the spread of the shadow 55 generated by the plating film 44.
  • the thickness of the DD plating film 44 is shown.
  • the removal range PP of the plating base 42 is too large, the thickness of the plating film 44 will be uneven on the entire surface of the wafer 40, so the removal range PP is about 5 am. Preferably, there is.
  • the size PB from the plating base 42 to the wall surface 44a of the plating film 44, that is, the wall surface 49 of the photoresist 43 is preferably as close to "0" as possible. This is because the flatness of the surface of the plating film 44 can be ensured. However, in consideration of the positioning error of the photomask used for the exposure Z development shown in FIG. This is to prevent the plating base 42 from biting into the photoresist 43 when the photomask is displaced.
  • the plating base 42 shown in FIG. 7D it is not always necessary to completely remove the plating base 42 until the base surface is exposed. If the plating base 42 has been removed to at least about 50% of the thickness of the plating base 42, the “cracks” of the plating film 44 will occur when the plating base 42 shown in FIG. 6F is removed. However, this is because the plating base 42 can be completely removed within the usual irradiation time.
  • a film is formed on the substrate, a part of the base 42 is removed, and a depression is formed in the peripheral pattern 47.
  • the depth of the depression is set to, for example, about 50% of the thickness of the plating base 42.
  • the plating film shown in FIG. 6D grows from the surface of the plating base 42 including the depression 58, as shown in FIG.
  • Plating growth is regulated by the walls 59 of the photoresist 43, resulting in a defined pattern.
  • the plating film 60 of the upper magnetic pole tip 30a is formed on the plating base 42 according to the pattern.
  • the photoresist 43 and the plating base 42 shown in FIGS. 6E and 6F are removed, and as shown in FIG.
  • An upper magnetic pole tip having a base 4 2 formed on the top layer 3 1, a depression 58 formed in the plating base 42, and a wall surface 61 rising from the surface of the depression 58.
  • the end 30a is obtained.

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Description

明細書 めっき成膜方法および誘導書き込みへッドの上部磁極 技術分野
本発明は、 ウェハ一といった基体上でめっきベースからめっきを成長させてめ つき膜を成膜するめつき成膜方法に関し、 特に、 ハードディスク装置 （HD D) といった磁気ディスク装置に使用される誘導書き込みへッドの上部磁極を形成す る際に用いられるめっき成膜方法に関する。 背景技術
最近、 HD Dの薄膜磁気ヘッドでは、 誘導書き込みヘッドの書き込みギャップ を規定する磁極先端幅の狭小化が求められている。 磁極先端幅を狭小化すること ができれば、 磁気ディスク上の記録トラック幅を狭めて卜ラック密度を高めるこ とができるからである。
例えば、 誘導書き込みヘッドの上部磁極先端は、 ギャップ層を介して下部磁極 先端に直接に対向するめつきベースと、 このめつきベースから成長するめつき膜 とによって構成される。 めっき膜の狭小化は、 めっきベース上にパ夕一ニングさ れるフォ卜レジス卜の隙間を狭小化することによって達成される。 上部磁極先端 のめつき膜はフォトレジス卜の隙間によって規定されるからである。
その一方で、 下部磁極に直接に対向するめつきベースの狭小化は、 めっき膜形 成後のめっきベースの除去によって達成される。 狭小化されためっき膜のパ夕一 ンに整合させてめっきベースを除去しなければ、 どんなにめっき膜を狭小化して も期待通りに磁極先端幅を狭小化することはできない。
例えばイオンミルを用いる場合、 ウェハ一表面に鉛直方向からイオンビームを 当てても、 めっき膜のパターンに整合させてめっきベースを除去することはでき ない。 イオンビームが照射源から 2〜1 0 ° 程度の放射角で広がりながら進むこ とからめっき膜の周囲に陰が生じ、 めっき膜周囲のめっき膜との 「きわ」 ではめ つきベースまでイオンビームが届かないからである。 その結果、 上部磁極先端で は、 パターニングされためっき膜からはみ出ためっきベースの段差が残存してし まう。
こうしためっきベースの段差を解消するには、 イオンビームの傾斜とウェハー の回転とを用いればよい。 めっき膜の表面ではなくめっき膜の側面に向けてィォ ンビームを照射することによって、 めっき膜の 「きわ」 に存在するめつきべ一ス にイオンビームを届かせることができるからである。 ウェハーを回転させれば、 ウェハ一が 1回転するたびにめつき膜の周囲が一通りイオンビームによつて照射 され、 その結果、 めっき膜の 「きわ」 に存在するめつきベースを完全に除去する ことが可能となる。 めっき膜のパターンにめっきベースを整合させることができ るのである。
しかしながら、 前述した方法では、 ウェハ一が 1回転する間にめつき膜の周囲 に満遍なくイオンビームが入り込むことができる一方で、 めっき膜周囲のめっき ベースを完全に除去するまで、 常にイオンビームに晒されるめっきべ一スに比べ て 3倍の照射時間が必要となる。 めっき膜の周囲では、 ウェハーの回転に伴って イオンビームの照射と非照射とが交互に訪れるからである。 イオンビームの照射 時間が 3倍に増えれば、 3倍のめっき膜が削り取られてしまう。
こうしためつき膜の損失を考慮して、 めっき膜を予め厚く成膜することが考え られる。 しかしながら、 めっき膜を厚く成膜するためにフォトレジストを厚くつ けると、 磁極先端のように膜幅を狭く形成することが求められる部分でめっき膜 の形成が困難となってしまう。 発明の開示
本発明は、 上記実状に鑑みてなされたもので、 短時間のイオンビームの照射時 間で、 めつきベースのはみ出しを回避することができるめっき成膜方法を提供す ることを目的とする。
第 1発明によれば、 基体上に成膜されためつきベースの一部を除去して基体表 面を露出させる工程と、 めっきベースからめっきを成長させることによって、 露 出させた基体表面にめっき膜を成膜する工程とを備えるめっき成膜方法が提供さ れる。
かかるめっき成膜方法によれば、 めっきベース上ではなく、 基体表面にめっき 膜を成膜することができることから、 成膜されためつき膜の 「きわ」 でめつきべ —スを存在させないことができる。 したがって、 例えば後工程でイオンミルを用 いて余分なめっきベースを除去するにあたって、 わざわざめっき膜の 「きわ」 に イオンビームを入り込ませる必要がなくなる。 例えば、 イオンビームを傾斜させ て基体本体を回転させる場合でも、 通常の 3倍の照射時間をかけて余分なめっき ベースを除去する必要がなくなる。 成膜されためつき膜の周囲でめっきベースが 残存することを回避することが可能となる。
めっきベースを成長させるにあたって、 めっきべ一スは、 基体表面から立ち上 がる壁面を備えるマスクパターンによって覆われればよい。 こうした壁面の働き によって、 基体表面上にめっき膜の 「きわ」 を形成させることができるからであ る。
例えば、 磁気ディスク装置に用いられる誘導書き込みへッドの上部磁極を形成 する場合、 浮上へッドスライダの浮上面に臨む誘導書き込みへッドの上部磁極先 端では、 前述しためっき成膜方法に従って、 めっき膜の成膜に先立って、 ギヤッ プ層上でめっきベースが除去されることが好ましい。 露出したギャップ層表面に 沿ってめつきを成長させれば、 上部磁極先端で、 めっき膜の 「きわ」 にめつきべ —スが存在しなくなるからである。 その結果、 めっきベースに影響されることな く規定のパターン通りに上部磁極先端を形成することが可能となる。 所望の磁極 先端幅に整合された書き込みギャップが提供されることができ、 したがって、 磁 気ディスクの記録トラック密度を高めることが可能となる。
また、 第 2発明によれば、 基体上で成膜されためつきべ一スの一部を除去して めっきべ一スに窪みを形成する工程と、 めっきべ一スの表面をマスクパターンで 覆い、 窪みの表面から立ち上がる壁面を形成する工程と、 めっきべ一スからめつ きを成長させることによって、 壁面によって規定されるめつき膜をめつきベース 上に成膜する工程とを備えるめっき成膜方法が提供される。
かかるめっき成膜方法によれば、 窪みの働きによって、 成膜されためつき膜の 「きわ」 ではめつきベースが比較的薄くなる。 したがって、 例えば後工程でィォ ンミルを用いて余分なめっきべ一スを除去するにあたって、 イオンビームを傾斜 させて基体本体を回転させる場合でも、 通常の 3倍の照射時間をかけて余分なめ つきベースを除去する必要がなくなる。 めっき膜の 「きわ」 で薄くなつためつき ベースは、 通常の照射時間で完全に除去されることができるからである。 その結 果、 成膜されためつき膜の周囲でめっきベースが残存することを回避することが 可能となる。
例えば、 磁気ディスク装置に用いられる誘導書き込みへッドの上部磁極を形成 する場合、 浮上へッドスライダの浮上面に臨む誘導書き込みへッドの上部磁極先 端では、 前述しためっき成膜方法に従って、 めっき膜の成膜に先立って、 ギヤッ プ層上でめっきベースに窪みが形成されることが好ましい。 窪みが形成されため つきベースからめっきを成長させれば、 上部磁極先端で、 めっき膜の 「きわ」 で めっきベースが比較的薄くなるからである。 その結果、 イオンミルでめっきべ一 スを完全に除去することができ、 規定のパターン通りに上部磁極先端を形成する ことが可能となる。 所望の磁極先端幅に整合された書き込みギャップが提供され ることができ、 したがって、 磁気ディスクの記録トラック密度を高めることが可 能となる。
なお、 本発明は、 H D Dといった磁気ディスク装置や磁気テープ装置に使用さ れる薄膜磁気ヘッドに適用される。 誘導書き込みヘッドには、 様々な種類の読み 出しヘッドが組み合わせられることができる。 図面の簡単な説明
第 1図はハードディスクドライブ （HD D) の内部構造を示す平面図である。 第 2図は浮上へッドスライダのー具体例を示す斜視図である。
第 3図は薄膜磁気へッド内蔵膜の一部拡大断面図である。
第 4図は誘導書き込みへッドの拡大平面図である。
第 5 A〜 5 C図は浮上へッドスライダの製造工程を示す図である。
第 6 A〜 6 F図は薄膜磁気へッドの製造工程を示す図である。
第 7 A〜 7 E図は本発明に係るめっき成膜方法を説明する図である。
第 8図は、 本発明に係るめっき成膜方法に従ってフォトレジストで形成された 上部磁極パターンの様子を示すウェハーの一部拡大断面図である。
第 9図は、 従来のめっき成膜方法でめっきべ一スから反射する露光光の影響を 示す図である。
第 1 0図は、 本発明に係るめっき成膜方法に従ってめつきベースから成長した めっき膜の様子を示すウェハーの一部拡大断面図である。 第 1 1図は、 めっきベースを除去する際に照射されるイオンビームの様子を示 すウェハ一の一部拡大断面図である。
第 1 2図は、 本発明に係るめっき成膜方法に従って形成された上部磁極先端を 示すウェハーの一部拡大断面図である。
第 1 3図は、 上部磁極のパターンと周辺パターンとの関係を示すウェハーの拡 大平面図である。
第 1 4図は、 周辺パターンの寸法を示すウェハ一の一部拡大断面図である。 第 1 5図は、 本発明に係るめっき成膜方法に従って窪みが形成されためつきべ —ス上で、 フォトレジス卜で形成された上部磁極パターンの様子を示すウェハー の一部拡大断面図である。
第 1 6図は、 本発明に係るめっき成膜方法に従って窪みが形成されためつきべ ースから成長しためっき膜の様子を示すウェハーの一部拡大断面図である。 第 1 7図は、 本発明に係るめっき成膜方法に従って形成された上部磁極先端を 示すウェハ一の一部拡大断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
第 1図は磁気ディスク装置の一具体例としてのハードディスクドライブ （HD D) 1 0の内部構造を示す。 HD D 1 0のハウジング 1 1には、 回転軸 1 2に装 着される磁気ディスク 1 3と、 磁気ディスク 1 3に対向する浮上ヘッドスライダ 1 4とが収容される。 浮上ヘッドスライダ 1 4は、 揺動軸 1 5回りで揺動するこ とができるキャリッジアーム 1 6の先端に固着される。 磁気ディスク 1 3に対す る情報の書き込みや読み出しにあたっては、 磁気回路から構成されるァクチユエ —夕 1 7によってキヤリッジアーム 1 6が揺動駆動され、 その結果、 浮上へッド スライダ 1 4が磁気ディスク 1 3上の所望の記録トラックに位置決めされる。 ノ、 ウジング 1 1の内部空間は、 図示しないカバーによって閉鎖される。
第 2図は浮上へッドスライダ 1 4の一具体例を示す。 この浮上へッドスライダ 1 4は、 磁気ディスク 1 3に対向する浮上面 1 9を備える。 浮上面 1 9には、 A B S面 （空気軸受け面） を形成する 2筋のレール 2 0が形成される。 浮上ヘッド スライダ 1 4は、 磁気ディスク 1 3の回転中に浮上面 1 9 (特に A B S面 2 0 ) に受ける空気流れ 2 1を利用して磁気ディスク 1 3の表面から浮上することがで きる。 浮上ヘッドスライダ 1 4の空気流出側端面には、 後述するように、 薄膜磁 気ヘッド 2 2が内蔵された薄膜磁気ヘッド内蔵膜 2 3が形成される。 一般に、 浮 上へッドスライダ 1 4は A 1 2〇2 T i C (アルチック） から形成され、 薄膜磁気 ヘッド内蔵膜 2 3は A 1 2〇3 (アルミナ） から形成される。
第 3図は薄膜磁気ヘッド内蔵膜 2 3の一部断面を示す。 内蔵膜 2 3に内蔵され る薄膜磁気へッド 2 2は、 浮上面 1 9に臨む情報読み取り用の磁気抵抗効果 （M R ) 素子 2 5と、 同じく浮上面 1 9に臨む情報書き込み用の誘導書き込みヘッド 2 6とを備える。 M R素子 2 5は、 A 1 2〇3層 2 7に埋め込まれて F e Nや N i F eの下部シ一ルド層 2 8および上部シ一ルド層 2 9の間に挟み込まれる。 誘導書き込みへッド 2 6は、 M R素子 2 5の上部シ一ルド層 2 9が兼ねる下部 磁極とともに磁性コアを形成する上部磁極 3 0を備える。上部磁極先端 3 0 aは、 ギャップ層 3 1を介して上部シ一ルド層 （下部磁極） 2 9に対向する。 このギヤ ップ層 3 1の働きによって、 上部磁極先端 3 1 aと下部磁極 2 9との間に書き込 みギヤップが形成されることとなる。 上部磁極後端 3 0 bは下部磁極 2 9に接続 される。 渦巻き状のコイルパターン 3 2に電流が供給されると、 コイルパターン 3 2の中心を貫通する上部磁極後端 3 0 bに磁力線が生成され、 この磁力線が上 部磁極 3 0および下部磁極 2 9を循環することとなる。 循環する磁力線が書き込 みギヤップに磁界を生成させる。
第 4図を併せて参照し、 渦巻きの中心に位置するコイルパターン 3 2の中心端 には第 1引き出し線 3 3が接続される。 渦巻きの外縁に位置するコイルパターン 3 2の外端には第 2引き出し線 3 4が接続される。 これら第 1および第 2引き出 し線 3 3、 3 4を通じてコイルパ夕一ン 3 2に電流が供給される。 コイルパ夕一 ン 3 2は、 ギャップ層 3 1上に積層される下部絶縁層 3 5と、 この下部絶縁層 3 5上に積層される上部絶縁層 3 6との間に挟み込まれる。
第 4図から明らかなように、 浮上へッドスライダ 1 4の浮上面 1 9に臨む上部 磁極先端 3 0 aは、 情報の記録時に磁気ディスク 1 3上の記録トラック幅を規定 する。 上部磁極 3 0および下部磁極 2 9を循環する磁力線は、 磁気ディスク 1 3 に対向する幅狭の上部磁極先端 3 0 aから書き込みギャップを跨いで幅広の下部 磁極 2 9に行き着くこととなる。 次に、 本発明に係る上部磁極 3 0を備える浮上へッドスライダ 1 4の製造方法 を詳述する。 まず、 第 5 A図に示すように、 A 1 2 0 3層力表面に成膜された A 1 2 0 2 T i C製のウェハー 4 0表面に薄膜磁気へッド 2 2を形成する。 薄膜磁気へ ッド 2 2は、 1浮上へッドスライダ 1 4に切り出される 1ブロックごとに形成さ れる。 直径 5インチのウェハ一では、 例えば 1 0 0 x 1 0 0 = 1 0 0 0 0個の浮 上へッドスライダを切り出すことができる。 形成された薄膜磁気へッド 2 2は A 1 2o3層の保護膜によって覆われる。
続いて、 第 5 B図に示すように、 薄膜磁気ヘッド 2 2が形成されたウェハー 4 0から、浮上へッドスライダ 1 4がー列に並んだウェハ一バー 4 0 aを切り出す。 切り出したウェハ一バ一4 0 aの切断面 4 1に、 前述した 2列のレール 2 0を含 む浮上面 1 9を形作る。 その後、 第 5 C図に示すように、 ウェハ一バ一4 0 aか ら各浮上へッドスライダ 1 4が切り出される。
ここで、 薄膜磁気ヘッド 2 2の製造方法を詳述する。 まず、 ウェハ一 4 0表面 に、 第 3図や第 4図に示されるように、 下部シールド層 2 8、 M R素子 2 5、 下 部磁極 2 9、 ギャップ層 3 1、 下部絶縁層 3 5、 コイルパターン 3 2、 上部絶縁 層 3 6を順次形成する。 続いて、 第 6 A図に示すように、 スパッタリングや蒸着 を用いて、 ウェハ一 4 0の表面一面に導電性のめっきベース 4 2を成膜する。 そ の後、 第 6 B図に示すように、 めっきべ一ス 4 2の表面にフォトレジスト 4 3を 塗布し、 第 6 C図に示すように、 上部磁極 3 0のパターンが穿たれたフォトマス クを用いてフォトレジスト 4 3を露光 Z現像する。 この現像によって、 上部磁極
3 0のパターンにめっきべ一ス 4 2が露出する。
フォトレジスト 4 3が現像されたウェハー 4 0をめつき電解液に浸し、 めっき ベース 4 2に電流を通電させる。 すると、 第 6 D図に示すように、 フォトレジス ト 4 3に覆われていないめつきべ一ス 4 2の露出面からめっきが成長し、 上部磁 極 3 0のめつき膜 4 4が成膜される。 続いて、 第 6 E図に示すように、 超音波洗 浄によってフォトレジスト 4 3が除去される。 この除去によって、 フォトレジス ト 4 3に覆われていためつきべ一ス 4 2が露出される。
その後、 第 6 F図に示すように、 イオンミルを用いて上部磁極 3 0のめつき膜
4 4周辺で余分なめっきベース 4 2を除去する。 その結果、 めっきベース 4 2上 にめつき膜 4 4が形成された上部磁極 3 0が得られる。 本発明に係るめっき成膜方法では、 第 6 B図に示すフォトレジス卜 4 3の塗布 に先立って、 上部磁極 3 0の下地となる基体表面に成膜されためつきベース 4 2 の一部が除去され、 基体表面が露出される。 詳述すると、 例えば第 7 A図に示す ようにめつきべ一ス 4 2がウェハー 4 0の表面一面に成膜された後、 第 7 B図に 示すように、めっきべ一ス 4 2表面にフォトレジスト 4 6が塗布される。続いて、 第 7 C図に示すように、 上部磁極先端 3 0 aの周辺パターン 4 7が穿たれたフォ トマスクを用いてフォトレジスト 4 6を露光 現像する。 この現像によって、 上 部磁極先端 3 0 aの周辺パターン 4 7内でフォトレジスト 4 6が消失し、 めっき ベース 4 2が露出される。
現像後、 第 7 D図に示すように、 イオンミルを実施し、 フォトレジスト 4 6に 覆われていない露出しためっきベース 4 2を除去する。 この除去によって、 上部 磁極先端 3 0 aの周辺パターン 4 7内では基体表面が露出する。 続いて、 第 7 E 図に示すように、 超音波洗浄を用いてフォトレジスト 4 6を除去する。 この除去 によって、 フォトレジスト 4 6に覆われていためつきべ一ス 4 2が露出される。 パターン 4 7内では基体表面が露出されたままである。 除去後、 第 6 B図に示す フォトレジス卜 4 3の塗布が実施される。
その後、 第 6 C図に示す露光 Z現像が実施される。 この現像によって、 例えば 第 8図に示すように、 上部磁極先端 3 0 aの周辺では、 基体表面すなわちギヤッ プ層 3 1表面から立ち上がる壁面 4 9を備えるマスクパターンがフォトレジスト 4 3によって形成される。
これまで、 例えば第 9図に示すように、 フォトマスク 5 0を通過してフオトレ ジスト 4 3に作用する露光光 5 1はフォトレジスト 4 3の下層に広がるめっきべ ース 4 2によって反射し、 めっきベース 4 2付近で上部磁極 3 0のパターンより も広がったフォトレジスト 4 3の隙間を形成してしまった。 しかしながら、 本発 明によれば、 上部磁極先端 3 0 a周辺でめっきべ一ス 4 2が予め除去されている ことから、 露光光 5 1が反射することがなく、 したがって、 フォトレジスト 4 3 の隙間が規定のパターンよりも膨らむといったことが回避されることとなる。 フォトレジスト 4 3の現像後、 第 6 D図に示すめっき成膜が実施される。 この めっき成膜では、 第 1 0図に示すように、 めっきベース 4 2からギャップ層 3 1 表面に沿ってめつきが成長する。 めっきの成長は、 フォトレジスト 4 3の壁面 4 9によって規制され、 その結果、 規定のパターンに従った上部磁極先端 3 0 aの めっき膜 4 4が形成されることとなる。
めっき成膜後、 第 6 E図に示すフォトレジスト 4 3の除去が実施され、 最終的 に、 第 6 F図に示す余分なめっきべ一ス 4 2の除去が実施される。 このめつきべ —ス 4 2の除去では、 例えば第 1 1図に示すように、 イオンビーム 5 4を斜め方 向から照射しウェハ一 4 0を回転させる。 このとき、 上部磁極先端 3 0 aの周辺 では、 めっき膜 4 4の陰 5 5によって照射と非照射とが交互に訪れる。
これまで、 上部磁極先端 3 0 aの周辺でめっきベース 4 2を完全に除去するに は、 常にイオンビーム 5 4に晒されるめっきベース 4 2に比べて 3倍の照射時間 が必要とされた。 しかしながら、 本発明によれば、 上部磁極先端 3 0 aの周辺、 すなわち、 めっき膜 4 4の陰 5 5によってイオンビーム 5 4の照射と非照射とが 交互に訪れる領域では予めめつきベース 4 2が除去されていることから、 わざわ ざ 3倍の照射時間をかけてめっきベース 4 2を除去する必要がない。したがって、 常にイオンビーム 5 4に晒される上部磁極 3 0のめつき膜 4 4を膜厚に形成する 必要はない。 しかも、 本発明によれば、 たとえウェハ一 4 0を回転させずに、 ゥ ェハ一 4 0表面に鉛直方向からイオンビーム 5 4を照射しても、 イオンビーム 5 4が照射源から 2〜 1 0 ° 程度の放射角で広がりながら進むにも拘らず、 上部磁 極先端 3 0 aの周辺ではめつきベース 4 2が残存することはない。
めっき膜 4 4の周辺で余分なめっきべ一ス 4 2が完全に除去されると、 第 1 2 図に示すように、 ギャップ層 3 1上に成膜されためつきべ一ス 4 2と、 このめつ きベース 4 2からギャップ層 3 1表面に沿って成長しためっき膜 4 4とを備える 上部磁極先端 3 0 aが得られる。
第 1 3図に示すように、 フォトレジスト 4 6の周辺パターン 4 7で規定される めっきベース 4 2の除去範囲は、 フォトレジスト 4 3で規定される上部磁極先端 3 0 aのパターンを囲んでいればよい。 磁気ディスク 1 3上の記録トラック幅を 規定する磁極先端周辺でめっきベース 4 2が除去されれば、 例えば第 1 2図に示 すように、 めっきベース 4 2がはみ出ていない規定パターンの磁極先端幅を得る ことができるからである。 言い替えれば、 磁極先端以外では、 上部磁極 3 0のめ つき膜 4 4周辺にめっきベース 4 2が残存しても問題はない。
めっきベース 4 2の除去範囲の寸法は、 第 1 4図に示すように、 めっきベース 4 2を除去するイオンビーム 5 4の照射角 θ、 すなわち、 めっき膜 4 4によって 生成される陰 5 5の広がりを考慮して決定されればよい。 例えば、 ギャップ層 3 1から立ち上がるめっき膜 4 4の壁面 4 4 aに対して、 除去範囲 P P = D D t a η Θの広がりでめっきべ一ス 4 2が除去されればよい。除去範囲 Ρ Ρの外側では、 めっきベース 4 2 aが常にイオンビーム 5 4に晒されるからである。 ここで、 D Dはめつき膜 4 4の厚みを示す。
ただし、 めっきべ一ス 4 2の除去範囲 P Pを大きく取りすぎると、 ウェハー 4 0表面全体でめつき膜 4 4の膜厚にむらが生じることから、 除去範囲 P P = 5 a m程度の大きさであることが好ましい。
また、 めっきべ一ス 4 2からめつき膜 4 4の壁面 4 4 aすなわちフォトレジス ト 4 3の壁面 4 9までの大きさ P Bは、 できる限り 「0」 に近い方が好ましい。 めっき膜 4 4表面の平坦性を確保することができるからである。 ただし、 第 7 C 図で示す露光 Z現像に用いられるフォトマスクの位置決め誤差を考慮すれば、 P B = 0 . 3 z m程度の大きさは確保されることが望ましい。 フォトマスクがずれ た際にめつきベース 4 2がフォトレジスト 4 3内に食い込むことを防止するため である。
第 7 D図で示すめっきべ一ス 4 2の除去では、 必ずしも基体表面を露出させる までめつきベース 4 2を完全に除去する必要はない。 少なくともめっきベース 4 2の膜厚の 5 0 %程度までめっきべ一ス 4 2が除去されていれば、 図 6 Fに示す めっきべ一ス 4 2の除去にあたって、 めっき膜 4 4の 「きわ」 でも通常の照射時 間内でめっきべ一ス 4 2を完全に除去することができるからである。
この場合、 第 7 D図で示されるイオンミルが実施されると、 基体上で成膜され ためつきベース 4 2の一部が除去され、周辺パターン 4 7内に窪みが形成される。 窪みの深さは、 例えばめつきベース 4 2の膜厚の 5 0 %程度に設定される。 続い て、 第 6 B図および第 6 C図で示されるフォトレジスト 4 3の露光ノ現像が終了 すると、 例えば第 1 5図に示すように、 窪み 5 8の表面から立ち上がる壁面 5 9 を備えるマスクパターンがフォトレジスト 4 3によって形成される。
その後、 第 6 D図に示されるめっき成膜が実施されると、 第 1 6図に示すよう に、 窪み 5 8を含むめっきベース 4 2表面からめっきが成長する。 めっきの成長 は、 フォトレジスト 4 3の壁面 5 9によって規制され、 その結果、 規定のパター ンに従って上部磁極先端 3 0 aのめつき膜 6 0がめつきベース 4 2上に成膜され る。 めっき成膜後、 第 6 E図および第 6 F図に示されるフォトレジスト 4 3の除 去およびめつきべ一ス 4 2の除去が実施されると、 第 1 7図に示すように、 ギヤ ップ層 3 1上に成膜されためつきべ一ス 4 2と、 このめつきベース 4 2に形成さ れる窪み 5 8と、 窪み 5 8の表面から立ち上がる壁面 6 1とを備える上部磁極先 端 3 0 aが得られる。

Claims

請求の範囲
1 . 基体上に成膜されためつきベースの一部を除去して基体表面を露出させるェ 程と、 めっきベースからめっきを成長させることによって、 露出させた基体表面 にめつき膜を成膜する工程とを備えることを特徴とするめつき成膜方法。
2 . 請求の範囲第 1項に記載のめっき成膜方法において、 前記めつきを成長させ るにあたって、 前記めつきベースは、 前記基体表面から立ち上がる壁面を備える マスクパ夕一ンによって覆われることを特徴とするめつき成膜方法。
3 . 基体上で成膜されためつきベースの一部を除去してめっきべ一スに窪みを形 成する工程と、 めっきベースの表面をマスクパターンで覆い、 窪みの表面から立 ち上がる壁面を形成する工程と、 めっきベースからめっきを成長させることによ つて、 壁面によって規定されるめつき膜をめつきべ一ス上に成膜する工程とを備 えることを特徴とするめつき成膜方法。
4 . 請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれかに記載のめっき成膜方法において、 前 記基体はウェハー上に形成される薄膜であることを特徴とするめつき成膜方法。
5 . 請求の範囲第 4項に記載のめっき成膜方法において、 前記めつき膜によって 誘導書き込みへッドの上部磁極が形作られることを特徴とするめつき成膜方法。
6 . ギャップ層上に成膜されためつきベースと、 このめつきベースからギャップ 層表面に沿って成長しためっき膜とを備えることを特徴とする誘導書き込みへッ ドの上部磁極。
7 . ギャップ層上に成膜されためつきベースと、 めっきベースに形成される窪み と、 窪みの表面から立ち上がる壁面とを備えることを特徴とする誘導書き込みへ ッドの上部磁極。 補正書の請求の範囲
[ 1 9 9 9年 6月 8日 （0 8 . 0 6 . 9 9 ) 国際事務局受理：出願当初の請求の 範囲 1一 7は新しい請求の範囲 1—6に置き換えられた。 （1頁）]
1 . 基体上で成膜されためつきべ一スの一部を除去してめっきベースに窪みを形 成する工程と、 めっきベースの表面をマスクパターンで覆い、 窪みの表面から立 ち上がる壁面を形成する工程と、 めっきベースからめっきを成長させることによ つて、 壁面によって規定されるめつき膜をめつきベース上に成膜する工程とを備 えることを特徴とするめつき成膜方法。
2 . 請求の範囲第 1項に記載のめっき成膜方法において、 前記窪みで残存する前 記めつきべ一スの厚みは、 除去前の前記めつきベースの厚みに比べて 5 0 %以下 に設定されることを特徴とするめつき成膜方法。
3 . 請求の範囲第 1項または第 2項に記載のめっき成膜方法において、 前記基体 はウェハ一上に形成される薄膜であることを特徴とするめつき成膜方法。
4 . 請求の範囲第 3項に記載のめっき成膜方法において、 前記めつき膜によって 誘導書き込みへッドの上部磁極が形作られることを特徴とするめつき成膜方法。
5 . ギャップ層上に成膜されためつきベースと、 めっきベースに形成される窪み と、 窪みの表面から立ち上がる壁面とを備えることを特徴とする誘導書き込みへ ッドの上部磁極。
6 . 請求の範囲第 5項に記載の誘導書き込みヘッドの上部磁極において、 前記窪 みで測定される前記めつきベースの厚みは、 窪みの周囲で測定される前記めつき ベースの厚みに比べて 5 0 %以下に設定されることを特徴とする誘導書き込みへ ッドの上部磁極。
補正された用紙 (条約第 19条)
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