(57)【要約】【課題】リフトオフパターンを設けてリード素子を形成する工程において、リフトオフパターンを容易に除去することを可能とし、磁気ヘッドの製造工程を効率化する。【解決手段】基板上に形成した磁気抵抗効果膜上にリード素子１２のパターンにしたがってマスクパターン１３０を形成する工程と、前記マスクパターン１３０をマスクとして、前記リード素子１２のパターンに前記磁気抵抗効果膜層をパターン形成する工程と、前記マスクパターン１３０が被着された状態において、絶縁膜１４あるいは磁性膜１６を成膜する成膜工程と、研磨パッド２０に水２２を供給して研磨する方法を利用して、前記マスクパターン１３０を除去する研磨工程とを備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成した磁気抵抗効果膜上にリード素子のパターンにしたがってマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをマスクとして、前記リード素子のパターンに前記磁気抵抗効果膜層をパターン形成する工程と、
前記マスクパターンが被着された状態において、絶縁膜あるいは磁性膜を成膜する成膜工程と、
研磨パッドに水を供給して研磨する方法を利用して、前記マスクパターンを除去する研磨工程とを備えることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記研磨工程においては、前記水にかえて、アルカリ性溶液、酸性溶液、中性溶液のうちから選択された一つの薬液を研磨パッドに供給して研磨することを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記研磨工程においては、研磨荷重を15kPa以上に設定して研磨することを特徴とする請求項１または２記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記成膜工程においては、前記リード素子に形成されたフリー層にバイアス磁場を作用させるハード膜を成膜する工程を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項５】
記成膜工程においては、下部シールド層の表面と前記リード素子の側面を被覆するように絶縁膜を成膜する工程を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気ヘッドの製造方法に関し、より詳細には、磁気ヘッドのリードヘッドについての製造工程を特徴とする磁気ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ヘッドのリードヘッドを形成する方法として、リフトオフプロセスが利用されている。
図５に、リフトオフプロセスによってリード素子とハード膜とを形成するまでの概略工程を示す。図５（ａ）は、基板１０上に下部シールド層１１を形成し、さらに磁気抵抗効果膜層１２ａを成膜した後、リフトオフパターン１３を形成した状態を示す。リフトオフパターン１３の下層部分は、上層部分よりも細幅に形成された反射防止膜１３ａからなる。図５（ｂ）は、リフトオフパターン１３をマスクとして磁気抵抗効果膜層１２ａにドライエッチングを施し、リード素子１２を形成した状態である。
【０００３】
図５（ｃ）は、続いて、絶縁膜１４およびハード膜１６を成膜した状態を示す。絶縁膜１４は下部シールド層１１の表面とリード素子１２の側面を被覆するように成膜される。ハード膜１６はリード素子１２に形成されているフリー層にバイアス磁場を作用させるものであり、CoCrPt等の硬い磁性材によって形成される。
次いで、リフトオフパターン１３を除去することにより、下部シールド層１１上にリード素子１２と、リード素子１２をコア幅方向に挟む配置にハード膜１６が配置された形態となる（図５（ｄ））。次いで、上部シールド層を形成することによりリードヘッドが形成される。
【特許文献１】特開２００８−１４０５２１号公報
【特許文献２】特開２００６−１８６１００号公報
【特許文献３】特開２００１−３５８５２号公報
【特許文献４】特開平１１−１６３１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、記録媒体が高密度化するにともない、リード素子１２が微細化してきた。これに伴い、リード素子１２を形成するためのリフトオフパターンが小さくなり、リフトオフプロセスにおいてリフトオフパターンを除去する作業に長時間かかるようになってきた。これは、リード素子１２の表面に付着するリフトオフパターンが小さくなると、リフトオフパターンが大きい場合と比較して相対的に密着力が強くなり、リフトオフパターンが剥がれ難くなることによる。
このため、リフトオフパターンを除去する際に、エッチング液中においてリフトオフパターンに超音波を作用させてリフトオフパターンを除去する（図５（ｃ））といった方法も行われている。
【０００５】
しかしながら、リフトオフパターンの密着力が強い場合には、リフトオフパターンを除去する工程のみで５〜６時間を要することがある。
したがって、リフトオフパターンを短時間で除去することができれば、磁気ヘッドの製造工程を効率化する上できわめて有効である。
【０００６】
本磁気ヘッドの製造方法は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、リフトオフパターンを設けてリード素子を形成する工程において、リフトオフパターンを容易に除去することを可能とし、磁気ヘッドの製造工程を効率化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本磁気ヘッドの製造方法は次の構成を備える。
すなわち、本磁気ヘッドの製造方法は、基板上に形成した磁気抵抗効果膜上にリード素子のパターンにしたがってマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンをマスクとして、前記リード素子のパターンに前記磁気抵抗効果膜層をパターン形成する工程と、前記マスクパターンが被着された状態において、絶縁膜あるいは磁性膜を成膜する成膜工程と、研磨パッドに水を供給して研磨する方法を利用して、前記マスクパターンを除去する研磨工程とを備えることを特徴とする。
研磨パッドに水を供給して研磨するとは、研磨用の砥粒を含むスラリーを使用せず、水のみを使用して研磨する意味である。研磨パッドに水を供給して研磨することにより、水の表面張力によってマスクパターンが研磨されて除去される。なお、マスクパターンを除去する際に、マスクパターンの外面に付着した絶縁膜や磁性膜も除去される。
成膜工程においては、磁性膜として、たとえばリード素子に形成されたフリー層にバイアス磁場を作用させるハード膜を成膜する。絶縁膜としては、下部シールド層とハード膜、リード素子とハード膜とを絶縁する絶縁膜を成膜する。
【０００８】
研磨工程においては、水にかえて、アルカリ性溶液、酸性溶液、中性溶液のうちから選択した薬液を使用することによって、残渣を減らすようにすることができる。また、研磨工程においては、研磨荷重を適当に設定することが必要である。たとえば、研磨荷重を15kPa以上に設定することによって、容易にかつ確実にマスクパターンを除去することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本磁気ヘッドの製造方法によれば、成膜工程後、基板の表面に残るマスクパターンを研磨方法を利用して除去することによって、きわめて効率的に短時間のうちにマスクパターンを除去することができる。とくに研磨パッドに水を供給して研磨する方法によることで、リード素子等に損傷を与えることなく、確実にマスクパターンを除去することができる。これによって、磁気ヘッドの製造工程の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、磁気ヘッドの製造方法についての実施の形態について説明する。
（リード素子とハード膜の形成工程）
図１（ａ）は、基板１０上に下部シールド層１１を形成し、さらに磁気抵抗効果膜層１２ａを形成した状態を示す。下部シールド層１１はNiFe等の軟磁性材によって形成する。下部シールド層１１は、スパッタリング法あるいはめっき法により、たとえば膜厚１μｍ程度に形成する。
【００１１】
磁気抵抗効果膜層１２ａは、固定磁化層（ピン層）、自由磁化層（フリー層）、固定磁化層の磁化方向を固定する反強磁性層等の各層を積層して形成される。磁気抵抗効果膜層１２ａは、下部シールド層１１の表面の全面に、各層をスパッタリング法によって成膜して形成する。CPP型のリードヘッドとしては、トンネルバリア層を挟んで固定磁化層と自由磁化層を配置したTMR素子が知られている。磁気抵抗効果膜層１２ａには種々の積層構造が提案されている。本磁気ヘッドの製造方法は、磁気抵抗効果膜層１２ａの積層構造について限定されるものではない。
【００１２】
次いで、磁気抵抗効果膜層１２ａの表面に、マスクパターン１３０を形成する（図１（ｂ））。マスクパターン１３０は従来のリフトオフパターンと同一の形態に形成される。本実施形態においては、従来のリフトオフプロセスとは異なる方法によってマスクパターン１３０を除去することから、リフトオフパターンに換えてマスクパターンと称する。
【００１３】
マスクパターン１３０は、基板上に形成する各々の磁気ヘッドにおけるリード素子１２の平面配置に合わせて形成する。マスクパターン１３０は、磁気抵抗効果膜層１２においてリード素子１２として残す部位を被覆するようにパターン形成する。
マスクパターン１３０を形成するため、磁気抵抗効果膜層１２ａの表面の全面に反射防止膜１３１を形成し、反射防止膜１３１に積層してレジスト膜１３２を形成する。
次いで、レジスト膜１３２を露光および現像してマスクパターン１３０の上層部分を形成し、反射防止膜１３１をアッシングしてマスクパターン１３０を形成する（図１（ｂ））。反射防止膜１３１をアッシングする際にレジスト膜１３２のパターン幅よりも細幅となるように形成することにより、端面形状において、下層部分が上層部分よりも細幅となる形状にマスクパターン１３０が形成される。
【００１４】
次に、マスクパターン１３０をマスクとしてドライエッチングを施し、リード素子１２を形成する（図１（ｃ））。リード素子１２の側面が傾斜面に形成され、下部シールド層１１の表面が部分的に除去される。
【００１５】
次に、絶縁膜１４と磁性層としてのハード膜１６を成膜する（図１（ｄ））。絶縁膜１４は、リード素子１２とハード膜１６とを絶縁し、下部シールド層１１とハード膜１６とを絶縁するために設けられる。本実施形態のリード素子１２はTMR素子等のCPP（Current Perpendicular to Plane)型の素子であり、ハード膜１６と下部シールド層１１およびリード素子１２との間を電気的に絶縁する必要がある。
絶縁膜１４は、アルミナ等の絶縁材をスパッタリング法あるいはＣＶＤ法によって成膜し、下部シールド層１１の表面とリード素子１２の側面を被覆するように形成する。
【００１６】
ハード膜１６は、リード素子１２に形成されるフリー層に対してバイアス磁場を作用させるためのものである。ハード膜１６には、着磁操作によって磁化が固定される磁性材、たとえばCoCrPtを使用する。磁化を固定する作用を強めるために、複数の磁性層を積層した構造にハード膜１６を形成する場合もある。ハード膜１６は、リード素子１２の側方部分を充填する程度の厚さにスパッタリングにより成膜して形成する。
絶縁膜１４およびハード膜１６を成膜することにより、図１（ｄ）に示すように、マスクパターン１３０の外面に絶縁膜１４とハード膜１６が被着する。
【００１７】
なお、マスクパターン１３０を形成した状態における成膜工程においては、上述した絶縁膜１４およびハード膜１６の他に絶縁膜、非磁性膜、磁性膜を成膜して形成することができる。これら各層の層数および膜厚、積層順は適宜選択可能であり、この成膜工程において成膜する絶縁膜あるいは磁性膜の積層構造についても限定されるものではない。
【００１８】
（研磨工程）
本実施形態においては、次に研磨工程によりマスクパターン１３０を除去する。研磨方法にはいろいろな方法があるが、本磁気ヘッドの製造方法においては、CMP(Chemical Mechanical Polishing)方法を利用してマスクパターン１３０を除去する。CMP装置を用いてワークを研磨する際には、研磨パッドに微細な砥粒を含むスラリーを供給して研磨する方法が一般的である。これに対して、本実施形態においては研磨砥粒を使用せず、研磨パッドに水のみを供給して研磨する。
【００１９】
図２は、研磨パッド２０に水を供給して研磨する状態を説明的に示している。１枚の基板１０からは多数個の磁気ヘッドを形成するから、基板１０上には、各々の磁気ヘッドとなる位置に合わせてマスクパターン１３０が形成され、基板の表面には多数個のマスクパターン１３０が起立して形成されている。
研磨パッド２０に水を供給し、基板のマスクパターン１３０が形成された面を研磨パッド２０に押圧して研磨すると、水の表面張力の作用によってマスクパターン１３０が研磨される。図２では、基板の表面に薄い水の膜２２が形成される状態を説明的に示している。本方法のように、水を利用して研磨する方法は化学的作用を伴わないから、機械的研磨作用（Mechanical Polishing)によって研磨しているということができる。
【００２０】
研磨パッド２０に水を供給して研磨すると、マスクパターン１３０が徐々に研磨されて、マスクパターン１３０が基板の表面から除去される。研磨パッドに砥粒を含むスラリーを供給して研磨すると、マスクパターン１３０は除去されるものの、基板１０に形成されたリード素子１２等も損傷してしまう。これに対して、研磨パッド２０に水のみを供給して研磨することにより、基板１０に形成されているリード素子１２等を損傷することなく、マスクパターン１３０のみを除去することができる。
【００２１】
本実施形態においては、研磨パッド２０に水を供給して研磨する方法によってマスクパターン１３０を除去するが、研磨の際に研磨パッドにワークを押圧する押圧力を調節する必要がある。
表１は、研磨パッド２０に水を供給してマスクパターン１３０を研磨する際のワークの押圧力（研磨荷重）を変えて、マスクパターン１３０が除去されるか否かを実験した結果を示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１の実験結果は、研磨荷重が小さい場合、実験例では研磨荷重が5kPa、10kPaの場合には、研磨後にマスクパターンが残留し、研磨荷重を15kPa〜30kPaとした場合にはマスクパターンが残留しなかったことを示す。この実験結果から、研磨パッドに水を供給して研磨する場合には、研磨荷重を適当に調節することが重要であることを示す。また、この実験結果は、マスクパターンの除去には、研磨荷重を15kPa以上に設定することが有効であることを示す。
【００２４】
本実施形態のように、研磨方法を利用してマスクパターンを除去する方法であれば、従来のような薬液あるいは薬液と超音波振動を併用してリフトオフパターンを除去する方法と比較して、はるかに短時間のうちにマスクパターンを除去することができる。実際に、水を用いた研磨方法によれば、１分程度のうちにマスクパターンを除去することができた。従来のリフトオフプロセスにおいては数時間かかっていたことと比較すると研磨方法ははるかに効率的である。
また、研磨方法によってマスクパターンを除去する方法であれば、マスクパターンが微細化してリフトオフプロセスによってはリフトオフパターンを除去することがさらに困難になるような場合であっても、工程時間が長くなることがないという利点もある。
【００２５】
マスクパターン１３０を研磨して除去する際には、マスクパターン１３０とマスクパターン１３０の外面に付着したハード膜１６と絶縁膜１４が同時に除去される。通常は、研磨パッドに水を供給するのみで、マスクパターン１３０とハード膜１６および絶縁膜１４を除去することができる。マスクパターン１３０に使用する材料やハード膜１６および絶縁膜１４に使用する材料によって、基板の表面に残渣が残るような場合には、適宜薬液を使用して研磨する方法も可能である。
【００２６】
研磨に使用する薬液としては、アルカリ性溶液として、水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム溶液、アンモニア水、アルカリ性界面活性剤入り洗浄液等が使用できる。酸性溶液としては、クエン酸、有機酸、酸性界面活性剤入り洗浄液等が使用できる。中性溶液としては、中性界面活性剤入り洗浄液、過酸化水素水等が使用できる。
これらの薬液を使用する場合も、研磨パッドには研磨用の砥粒は供給せず、薬液のみを供給して研磨することによって、リード素子等を損傷させることなくマスクパターンを除去することができる。研磨方法によることで、リフトオフプロセスによるよりもはるかに短時間のうちに処理できることは、水を使用する場合と同様である。
【００２７】
図３（ａ）は、上述した研磨方法を施して、基板の表面からマスクパターン１３０とマスクパターン１３０の外面に被着したハード膜１６および絶縁膜１４が除去された状態を示す。
図３（ｂ）は、下部シールド層１１と上部シールド層との層間を電気的に絶縁する絶縁層（不図示）を形成し、上部シールド層１８を形成してリードヘッドを形成した状態を示す。上部シールド層１８は下部シールド層１１と同様にNiFe等の軟磁性材をスパッタリング法あるいはめっき法によって成膜して形成する。
【００２８】
研磨パッドに水あるいは上述した薬液を供給して研磨する方法によってマスクパターン１３０とマスクパターン１３０の外面に被着するハード膜１６および絶縁膜１４を除去する方法は、基板の表面に残渣を残らないようにしてマスクパターン１３０を除去できる点においても有効である。研磨用の砥粒を用いて研磨した場合には、ワークの表面に研磨くずや砥粒が残留することが避けられない。これに対して、水や薬液を供給して研磨する方法の場合は、研磨くず等が水や薬液によって排出される（洗い流される）ことによってワークの表面に研磨くずや砥粒などの異物が残らない。
リードヘッドのリード特性を良好にするには、上部シールド層１８はできるだけ平坦層として形成することが望ましい。基板の表面に残渣が残らないようにしてマスクパターン１３０を除去することによって、上部シールド層を平坦状に形成しやすくなる。
【００２９】
図４は、磁気ヘッドを浮上面（ABS面）側から見た状態を示す。
磁気ヘッドは、上述した方法によって形成したリードヘッドにライヘッドを積層して形成される。図示例のライトヘッドは、垂直記録型のものであり、主磁極３０と、主磁極３０の下層と上層に設けられたリターンヨーク３１、３２とを備えている。
【００３０】
なお、上記実施形態においては、CPP型のリード素子の製造工程を例として説明したが、本磁気ヘッドの製造方法は、CIP型の磁気ヘッドの製造工程についても、リフトオフパターンターンを利用してリード素子を形成する工程による場合は、まったく同様に適用することができる。また、ライトヘッドの構成についても、垂直記録型に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】リード素子とハード膜をパターン形成するまでの工程を示す説明図である。
【図２】マスクパターンを研磨する状態を示す説明図である。
【図３】リードヘッドの製造工程を示す説明図である。
【図４】磁気ヘッドの構成をABS面側から見た状態を示す説明図である。
【図５】磁気ヘッドの従来の製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  基板
１１  下部シールド層
１２  リード素子
１２ａ  磁気抵抗効果膜層
１３  リフトオフパターン
１３ａ  反射防止膜
１４  絶縁膜
１６  ハード膜
１８  上部シールド層
２０  研磨パッド
２２  水の膜
３０  主磁極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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