(57)【要約】【課題】化学機械的研磨のための方法および装置を提供する。【解決手段】所定の実施形態に従い、リーダースタックにわたって埋め戻し材の層２１６を蒸着することと、埋め戻し材の層２１６の上部に化学機械的研磨停止層２１８を蒸着することと、化学機械的研磨停止層２１８の上に犠牲層２２０を蒸着することとを含む方法を利用することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダースタックにわたって埋め戻し材の層を蒸着することと、
前記埋め戻し材の層の上部に化学機械的研磨停止層を蒸着することと、
前記化学機械的研磨停止層の上に犠牲層を蒸着することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記リーダースタックの上に蒸着されたフォトレジスト層の部分を暴露することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記暴露部分を介して前記フォトレジストを除去することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記フォトレジスト層の前記部分を前記暴露することは、
前記犠牲層、前記化学機械的研磨停止層、および前記埋め戻し層を通じてスライスすることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
実質的に垂直のリーダースタックを形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
自由層の部分を除去しながら、長いストライプの磁気リーダーを形成するように、前記自由層のすぐ下に蒸着された磁性層の対応する部分を除去しないことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
埋め戻し層としてＡｌ２Ｏ３を利用することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
約０．５ｎｍ〜約５．０ｎｍの厚さを有するキャップを前記リーダー上に形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記犠牲層が、第１のＣＭＰ速度を有し、前記化学機械的研磨停止層が、第２のＣＭＰ速度を有し、前記第１のＣＭＰ速度が、前記第２のＣＭＰ速度よりも大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記埋め戻し層が、第３のＣＭＰ速度を有し、前記第３のＣＭＰ速度が、前記第２のＣＭＰ速度よりも大きい、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
リーダースタックと、
前記リーダースタックの隣に配置された埋め戻し層と、
前記埋め戻し層の上部に配置された化学機械的研磨停止層と、
前記化学機械的研磨停止層の上に配置された犠牲層と、
を備える装置。
【請求項１２】
前記リーダースタックの上に配置されたフォトレジスト層をさらに備え、
前記埋め戻し層が、前記フォトレジスト層を覆う、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記フォトレジスト層を暴露するように、前記埋め戻し層内に形成された開口部をさらに備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記開口部が、スライス加工によって形成された開口部である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記リーダースタックが、実質的に垂直の側壁を備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
自由層と、
前記自由層のすぐ下に配置され、前記自由層の長さよりも長い長さを有する磁性層と、
をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記埋め戻し層が、Ａｌ２Ｏ３を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
約０．５ｎｍ〜約５．０ｎｍの厚さを有するキャップ層を前記リーダースタック上にさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１９】
前記犠牲層が、第１のＣＭＰ速度を有し、前記化学機械的研磨停止層が、第２のＣＭＰ速度を有し、前記第１のＣＭＰ速度が、前記第２のＣＭＰ速度よりも大きい、請求項１１に記載の装置。
【請求項２０】
前記埋め戻し層が、第３のＣＭＰ速度を有し、前記第３のＣＭＰ速度が、前記第２のＣＭＰ速度よりも大きい、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学機械的研磨のための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造においては、小さいトポロジ構造でも、デバイスの性能に影響を与えることができる。例えば、磁性材料を使用するデバイスにおいて、小さいトポロジ構造は、デバイスの磁気特性に影響を与えることができる。一例として、ディスクドライブに使用される読み取りヘッドは、半導体処理を使用して製造加工することができる。読み取りヘッドは、所望の構成においてリーダースタック（または読み取りセンサ）を成形するために、いくつかの異種の材料の層を利用することができる。リーダースタックは、磁場の変化を感知するように構成される読み取りヘッドの一部である。このため、操作中、リーダースタックは、リーダースタックに近接して位置付けられた磁気媒体の磁場の変化を感知することができる。トポロジ残留が読み取りヘッドを製造加工するために使用された処理ステップから残された場合、そのトポロジ残留は、トポロジ残留のサイズ、場所、材料に依存して、読み取りヘッドの磁気特性に潜在的に影響を与えることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本概要は、詳細説明で以下にさらに詳細に記載する概念の選択を簡略化した形式で導入するために提供する。本概要は、請求対象物の主要な特徴または重要な特徴を特定することを目的とするものでも、請求対象物の範囲を限定するために使用されることを目的するものでもない。請求対象物の他の特徴、詳細、利用、および利点は、多様な実装、およびさらに添付の図面に図示され、付属の請求項に定義される実装の以下のより具体的に記載された詳細説明から明らかであろう。
【０００４】
所定の実施形態に従い、装置は、リーダースタックと、リーダースタックの隣に配置される埋め戻し層と、埋め戻し層の上部に配置される化学機械的研磨停止層と、化学機械的研磨停止層の上に配置される犠牲層とを含む。
【０００５】
所定の実施形態に従い、リーダースタックにわたって埋め戻し材の層を蒸着することと、埋め戻し材の層の上部に化学機械的研磨停止層を蒸着することと、化学機械的研磨停止層の上に犠牲層を蒸着することとを含む方法を利用することができる。
【０００６】
これらおよび多様な他の特徴は以下の詳細説明から明らかであろう。
本技術の性質および利点のさらなる理解は、本明細書の以下の部分に記載される、図面への参照によって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、所定の実施形態に従い、実質的に直線状の後端を有する長いＳＡＦ読み取りヘッドの断面の拡大図を含む、ディスクドライブシステムの例示的ブロック図を図示する。
【図２】図２は、所定の実施形態に従い、長いＳＡＦ読み取りヘッドの処理中に埋め戻し材を除去する断面図を図示する。
【図３】図３は、所定の実施形態に従い、フォトレジストの側面を露出するように埋め戻し材が除去された、長いＳＡＦ読み取りヘッドの処理中の断面図を図示する。
【図４】図４は、所定の実施形態に従い、埋め戻しトポグラフィ残留を露出するようにフォトレジストが除去された、長いＳＡＦ読み取りヘッドの処理中の断面図を図示する。
【図５】図５は、所定の実施形態に従い、埋め戻し残留が除去された、長いＳＡＦ読み取りヘッドの処理中の断面図を図示する。
【図６】図６は、所定の実施形態に従い、シールド層が実質的に平面状の埋め戻し層にわたって成形された、長いＳＡＦ読み取りヘッドの処理中の断面図を図示する。
【図７】図７は、所定の実施形態に従い、化学機械的研磨の中間構造を準備する方法を示す流れ図を図示する。
【図８】図８は、所定の実施形態に従い、化学機械的研磨の中間構造を準備する方法を示す別の流れ図を図示する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本技術の実施形態は、本明細書において、ディスクドライブシステムで使用するための読み取りヘッドの状況で開示される。しかしながら、本技術はディスクドライブシステムの読み取りヘッドに限定されず、他の技術システムにも容易に適用できることを理解されたい。
【０００９】
ここで図１を参照すると、一実施形態に従うディスクドライブシステムの例が示される。ディスクドライブシステムは、開示される技術が利用されてもよい一例に過ぎない。図１は、例示的なディスクドライブシステムの斜視図１００を図示する。ディスク１０２は、操作中にスピンドル中心またはディスクの回転軸１０４の周囲で回転する。ディスク１０２は、その間にいくつかの同心データトラック１１０がある、内径１０６と外径１０８とを含む。データトラック１１０は実質的に円形である。しかしながら、記載の技術は、他の種類の記憶媒体で採用されてもよいことを理解されたい。
【００１０】
情報は、異なるデータトラック１００に書き込まれ、かつ異なるデータトラック１００から読み取られてもよい。トランスデューサヘッド１２４は、アクチュエータ回転軸１２２の遠位にあるアクチュエータ組み立て部１２０上に付設され、トランスデューサヘッド１２４は、ディスク操作中にディスク１０２の表面上部を近接近状態で進む。アクチュエータ組み立て部１２０は、シーク操作中に、ディスク１０２に隣接して位置決めされたアクチュエータ回転軸１２２周囲で回転する。シーク操作は、データトラック１１０のうちのターゲットデータトラックにわたってトランスデューサヘッド１２４を位置決めする。
【００１１】
分解図１４０は、長いＳＡＦ読み取りヘッドを利用しているトランスデューサヘッドの一部の断面図を示す。関連の自由層よりもはるかに長いＳＡＦ層を用いて形成された読み取りヘッドは、「長いＳＡＦ読み取りヘッド」と参照される。断面図は、シールド層２２４、キャップ層２１２、自由層２１０、障壁層２０８、長いＳＡＦ層２０６、および反強磁性層２０４を示す。追加の層は示されない。長いＳＡＦ読み取りヘッドは、実質的に直線状の後端２２６を備えて示される。実質的に直線状の後端は、長いＳＡＦ読み取りヘッドで実現することは困難であると思われる。所定の実施形態に従い、実質的に直線状の後端を備える長いＳＡＦ読み取りヘッドを形成するためのプロセスを以下にさらに詳細に記載する。
【００１２】
ここで図２〜６を参照すると、長いＳＡＦ読み取りヘッドを形成するためのプロセスが所定の実施形態に従い開示される。図２は、処理の中間ステップを示す。図２に示される構造には、追加の層および特徴も含まれる場合があるが、図２は、反強磁性（ＡＦＭ）層２０４と、合成反強磁性（ＳＡＦ）層２０６と、障壁層２０８と、自由層２１０と、キャップ層２１２と、フォトレジスト層２１４とを含む中間構造２００を示す。埋め戻し層２１６は、障壁層の一部の上部に示され、自由層２１０、キャップ層２１２、およびフォトレジスト層２１４の層に沿って延在する。埋め戻し層の電界蒸着は、図２において、自由層２１０、キャップ層２１２、およびフォトレジスト層２１４に沿って側壁蒸着よりも厚いと示される。本明細書において、化学機械的研磨停止材（場合によってＣＭＰ停止と参照される）と参照される材料は、層２１８と示される。そして、本明細書において犠牲層と参照される層は、層２２０と示される。
【００１３】
フォトレジスト層２１４を除去するために、フォトレジストは、構造２００からフォトレジストを除去するために使用することができる溶液に暴露される。図２は、他の層に覆われ、このために、フォトレジスト除去溶液に容易にアクセスできないフォトレジストを示す。このため、所定の実施形態に従って、フォトレジスト層の側壁に沿って材料を除去するために、「ノックオフ」手順を使用することができる。これは、図２において、スライス加工操作等、除去操作を表すために使用される矢印２２２によって示される。フォトレジスト２１４の側壁に沿った材料の厚さは、領域の電界に沿った材料の厚さよりも厚いため、除去操作は、電界領域を除去する必要なく、フォトレジスト層の側壁を暴露する。犠牲層は、ＣＭＰ停止材の電界部分がスライスされることを防止する。このため、ＣＭＰ停止材の厚さは完全に、次のＣＭＰプロセス中に使用するために保たれる。
【００１４】
このため、図３は、例えば、スライス加工手順が発生した後の中間構造の図面を示す。図３において、層２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６、および２１８は変化なく示される。層２２０は、スライス加工手順に起因して寸法がやや減少している。層２２０の変更バージョンは図３において層２２１として示される。図３に見ることができるように、フォトレジスト層２１４を覆う層には、「窓」が開けられている。このフォトレジストの暴露領域によって、処理中にフォトレジスト除去溶液がフォトレジスト層に到達することを可能にする。フォトレジストは、次いで、容易に除去されてもよい。
【００１５】
図４は、フォトレジストの除去後の中間構造を示す。フォトレジストが除去されて、キャップ層２１２が暴露される。このプロセスの興味深い特徴は、フォトレジストの側壁からこれまでスライスされなかった埋め戻し材の構造残留２２２がそのまま残されることである。埋め戻し残留２２２は、埋め戻し残留の位置がフォトレジスト側壁の底部であるため、スライス加工プロセスによって除去されなかった。スライス加工操作は、フォトレジストの側壁に沿った材料の他の部分が除去されたのと同じ率で残留を効果的に除去できなかった。埋め戻し残留２２２等の構造残留は、潜在的に、製造されているデバイスの動作に干渉する可能性がある。例えば、残留は、デバイスの磁気特性に影響する場合がある。その結果、以下に詳細を示すように残留を除去することができる。
【００１６】
図４は、残留２２２が、キャップ層２１２、犠牲層２２１、およびＣＭＰ停止層２１８に隣接して示されることを示す。所定の実施形態において、埋め戻し層２１６には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の材料を使用することができる。これらの異なる材料は、ＣＭＰプロセスに反応する異なる速度を有することができる。例えば、図４に示されるキャップ層は、選択された基準点または選択された基準材料に対して遅い速度でＣＭＰプロセスに反応するように、かなり硬くすることができる。埋め戻し層２１６（および残留２２２）は、層２１６が選択された基準に相対的に速い速度でＣＭＰプロセスに反応するように、より柔らかい材料から作製することができる。ＣＭＰ停止層として参照されている層２１８は、遅いＣＭＰ速度を有するように選択することができる。このため、層２１８は、選択された基準に相対的に遅いＣＭＰ速度を有する。そして、犠牲層２２１は、選択された基準に相対的に速いＣＭＰ速度を有することができる。
【００１７】
化学機械的研磨手順が、図４に示される中間構造で実施されると、異なるＣＭＰ速度の材料は、図５に示されるように、実質的に平面状である最終結果を達成しながら、残留２２２の研磨を支援する。犠牲材層２２１は、速いＣＭＰ速度を有するので、極めて迅速に除去される。同様に、残留２２２は、埋め戻し材から作製されているので、これも極めて迅速に除去される。キャップ材は、遅いＣＭＰ速度を有するので、迅速に除去されない。ＣＭＰ停止層２１８は、遅いＣＭＰ速度を有するので、これも迅速に除去されない。埋め戻し層は高いＣＭＰ速度を有するので、ＣＭＰ停止層２１８は、埋め戻し層２１６の電界領域を保護する。その結果、ＣＭＰプロセスは、残留特徴２２２を迅速に除去できる一方、キャップ層２１２およびＣＭＰ停止層はさらにゆっくり除去される。ＣＭＰ停止層および犠牲層の厚さは、ＣＭＰプロセスが、残留２２２が埋め戻し層の場レベルまで研磨されると同時に埋め戻し層２１６の電界部分を暴露するように選択することができる。例えば、厚さが約１．０〜５．０ｎｍのＣＭＰ停止層は、一例で利用することが可能である。ＣＭＰ停止材は、例えば、特にＩｒ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、およびＲｕを含むことができる。そして、厚さが約１．０〜５．０ｎｍの犠牲層を使用することができる。犠牲材は、例えば、特にＮｉ、ＮｉＦｅ、およびＴａを含むことができる。
【００１８】
図５は、ＣＭＰプロセスが実施された後の中間構造の例を示す。キャップ層２１２および埋め戻し層２１６は、相互に実質的に整合状態に示される。また、キャップ層２１２および自由層２１０および埋め戻し層２１６の後ろ部分によって形成される端は、実質的に直線状である。長いＳＡＦリーダーの実質的に直線状の端は、例えば、実現することが困難であると思われる。図２〜６に示されるプロセスを使用することによって記載されるプロセスによって、長いＳＡＦリーダーのこのような実質的に直線状の端を実現することが可能になる。
【００１９】
図６を参照すると、シールド層２２４は、キャップ層２１２および埋め戻し層２１６にわたって蒸着して示される。キャップ層および埋め戻し層は、それまでに残留が除去され、実質的に直線状の端を形成して示される。
【００２０】
図７は、所定の実施形態に従い、化学機械的研磨の中間構造を準備するためのプロセス７００の例の流れ図を図示する。図７の作業７０２において、埋め戻し材の層がリーダースタックにわたって蒸着される。作業ブロック７０４において、化学機械的研磨停止層が埋め戻し材の層の上部に蒸着される。作業ブロック７０６において、犠牲層が、化学機械的研磨停止層の上に蒸着される。
【００２１】
図８は、流れ図８００を介して、別の例示的プロセスを図示する。ブロック８０２において、作業する中間構造が提供される。ＳＡＦ層等の磁性層が自由層に近接して蒸着される。中間構造の自由層の一部は除去されるが、磁性層に近接するＳＡＦ磁性層の対応部分は除去されない。これで、ＳＡＦ層が自由層よりも実質的に長いため、長いＳＡＦ読み取りヘッドと参照されるものが形成される。
【００２２】
作業ブロック８０４は、プロセスが実質的に直線状の後端をリーダースタックによって形成されることを可能にすることを示す。例えば、図２は、実質的に直線状の後端２２６を示す。この実質的に直線状の後端は、場合によって、実質的に垂直のリーダースタックを参照するために使用される。
【００２３】
作業ブロック８０６において、埋め戻し材がリーダースタックにわたって蒸着される。例えば、埋め戻し材としてＡｌ２Ｏ３を利用することができる。他の埋め戻し材も利用されてもよい。作業ブロック８０８に従って、化学機械的研磨停止層が埋め戻し材の層の上部に蒸着される。ＣＭＰ停止層は、埋め戻し材のＣＭＰ速度よりも遅いＣＭＰ速度を有するように選択される。加えて、ブロック８１０に示されるように、犠牲層が、ＣＭＰ停止層の上に蒸着される。犠牲層に使用される材料は、例えば、ＣＭＰ停止層のＣＭＰ速度よりも速いＣＭＰ速度を有するように選択することができる。
【００２４】
作業ブロック８１２において、リーダースタック上に蒸着されるフォトレジスト層の一部が暴露される。例えば、材料の一部が、フォトレジストの側壁に沿ってスライス加工作業によって除去されてもよい。フォトレジストが暴露されると、作業ブロック８１４に示されるように、フォトレジストが除去される。作業ブロック８１６は、リーダー上のキャップが、所望される設計に応じて、約０．５〜５．０ナノメートルの厚さを有することができることを示す。
【００２５】
上記のプロセスおよび構造は、様々な理由で有利であり得る。例えば、本明細書に記載のプロセスによって、長いＳＡＦリーダーを成形することが可能になる。さらに、所定の実施形態に従って、実質的に垂直の後端を有する長いＳＡＦリーダーを成形することができる。言い換えると、読み取りスタックおよび埋め戻し層の後端は、約９０度の角度を形成することができる。
【００２６】
所定の実施形態において、リーダースタックにわたって薄いキャップ層が形成されてもよい。薄いキャップ層は、ＣＭＰプロセスを管理することができるため、本明細書に記載されるプロセスによって、ウェハからウェハまで一定に形成することができる。本明細書に記載される「ノックオフ」プロセスによって、リーダースタックにわたって薄いキャップ層を使用することが可能になる一方、薄いキャップは、フォトレジスト「リフトオフ」プロセスとしてしばしば参照されるプロセスを用いて実装することがもっと困難であった。
【００２７】
本明細書に挙げられる構造、材料、および行動は、機能を実施するための手段、または機能を実施するためのステップとして挙げることができる。したがって、このような言語は、参照によって組み入れられる任意の事項を含む、本明細書に開示されるこのような構造、材料、または行動およびそれらの同等物にすべて及ぶ権利が与えられると理解されなければならない。
【００２８】
本明細書に記載される実施形態の装置および方法は、本明細書から理解されると考えられる。上記の説明は、特定の実施形態の詳細説明であるが、上記の説明は、請求項によって定義される本発明の範囲を限定すると考えられてはならない。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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