(57)【要約】  【課題】本発明は、磁気抵抗素子を用いたリードヘッドを有する磁気ヘッドにおいて、フリー層を有する磁気抵抗効果膜のコア幅狭小化に伴って必要となるコア幅の高精度な加工方法を提供することを目的とする。  【解決手段】フリー層を含む磁気抵抗効果膜の上にレジストを形成する工程と、前記レジストの表面と前記磁気抵抗効果膜の上に原子層堆積法（ＡＬＤ法）により保護層を形成する工程と、イオンミリングにより前記磁気抵抗効果膜を所望のコア幅に形成する工程とを有することによりコア幅の高精度な加工を行なう。  【選択図】図１
2006260689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗素子を用いたリードヘッドを有する磁気ヘッドの製造工程において、
フリー層を含む磁気抵抗効果膜の上にレジストを形成する工程と、
前記レジストの表面と前記磁気抵抗効果膜の上に原子層堆積法により保護層を形成する工程と、
イオンミリングにより前記磁気抵抗効果膜を所望のコア幅に形成する工程と、
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記保護層のミリングレートは前記磁気抵抗効果膜のミリングレートより小さいことを特徴とする請求項１における磁気ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記保護層の厚さが５０オングストローム以上かつ６００オングストローム以下のＡｌ２Ｏ３である請求項１および請求項２における磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気抵抗効果素子を用いたリードヘッドのコア幅を高精度に加工する磁気ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置のリードヘッドとして、ディスクから漏れる磁場の向きを感知して電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用し、磁気媒体に書き込まれた情報を読み取る磁気抵抗効果素子を用いたものが知られているが、このタイプのリードヘッドには、抵抗変化を読み取るためのセンス電流を磁気抵抗効果膜に平行に流すＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ）構造のものとセンス電流を磁気抵抗効果膜の膜厚方向に流すＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  Ｐｌａｎｅ）構造のものとが知られている。
【０００３】
近年のハードディスクドライブの容量増加に伴い、ビット当たりの記録密度が上がり、
磁気ヘッドのコア幅が狭くなりつつある。ＣＩＰ構造においては、高密度化が進むにつれて磁気抵抗効果素子の微細化に伴い抵抗値が下がり、再生出力が低下してしまうという問題がある。一方、ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果膜では、抵抗変化を読み取るためのセンス電流を磁気抵抗効果膜に垂直な方向に流すため、コア幅に関係なく出力が得られ、高密度化に適しているといわれている。
【０００４】
ここで、図５を参照して、ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子を説明する。図５は、ＣＰＰ構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の原理構成例であり、下部シールド層を兼ねる下部電極５１上に、反強磁性層５２、磁化方向が反強磁性層５２によって一方向に固定されているピンド層５３、非磁性中間層５４、及び、磁化方向が磁気記録媒体からの磁場の影響を受けて容易に変化するフリー層５５から構成されており、このフリー層５５と電気的に接続するように上部シールド層を兼ねる上部電極５６が設けられた構造となっている。なお、符号５７は、例えば、Ａｌ2 Ｏ3の平坦化層である。
【０００５】
ＣＰＰ構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果膜に垂直方向にセンス電流を流すと、ピンド層５３とフリー層５５との磁化の向きによって抵抗が変化し、磁場を読み取る磁気センサーとして働く。最近では、さらに磁気抵抗効果の大きなトンネル磁気抵抗効果を利用したＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｏ?Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子も知られている。ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果膜を用いたリードヘッドでは、磁気抵抗効果膜の上下に磁気シールド層を上下の電極と兼ねるように設けるので、磁気シールド層を電極と別個に設けるＣＩＰ構造の磁気抵抗効果膜を用いたリードヘッドに比べて、磁気シールド層と電極を絶縁分離するために必要な絶縁層の分だけギャップ長を狭くすることが可能であるという特長がある。
【０００６】
現在では、ＣＩＰ構造、ＣＰＰ構造のいずれの磁気抵抗効果においても、強磁性体と非磁性体を交互に多層膜構造とし、外部磁場による磁気抵抗効果を高めたＧＭＲ（ Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）ヘッドが実用化されている。
【０００７】
ここで、上述の磁気抵抗効果膜のいずれの構造を有する薄膜磁気ヘッドにおいても、高記録密度化が進むほど磁気抵抗効果素子の微細化が進み、素子を作製する上で加工条件が厳しいものとなっており、磁気センサ素子を構成する多層膜の電気特性及び磁気特性を低下させずに高精度に素子を形成する必要がある。
【０００８】
これに関する公知例として、例えば、特開平８−２０３０３６号公報においては、磁気抵抗効果膜の形状を形成するため、磁気抵抗効果膜の上側にフォトレジストマスクを形成してイオンミリングにより磁気抵抗効果膜を加工する工程において、多層で構成される磁気抵抗効果膜の各々の層の膜厚とイオンミリング速度とを所定の値の範囲内とし、斜めミリングによりフォトレジストマスクの陰になる部分を調整することにより、特性の優れた磁気抵抗効果型ヘッドを作成する方法が開示されている。また、特開２０００−２２１６９８号公報においては、有機反射防止層をレジストパターンによりエッチングした後、プラズマ照射を施してレジストパターンに硬化層を形成し、形成されたレジストパターンをマスクとして、被エッチング層をパターニングする方法が開示されている。しかし、高精度の寸法にコア幅を加工するといった用途には、より目的に合った方法が必要となってきている。
【特許文献１】特開平８−２０３０３６号公報
【特許文献２】特開２０００−２２１６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
磁気抵抗効果素子の微細化・高感度化の方法として、磁気抵抗効果素子のフリー層幅、即ち、コア幅を狭くする方法に関し、コア幅を磁気抵抗効果膜上に形成されたレジストパターンをマスクとしたエッチングにより形成する際、コア幅の大きさを決定する要因はレジストパターンの幅とエッチングプロセスであり、コア幅狭小化にはレジストパターンの幅を狭くし、且つ適切なエッチングプロセスを適用することが必要となる。
【００１０】
しかし、現状では、レジスト形成プロセス及びエッチングプロセス上の限界、制限など
により、数１０ｎｍ幅のコア幅形成が限界となってきているが、さらなる狭小化への努力が続けられている。
【００１１】
ここで、本発明は、コア幅狭小化に伴って必要となるコア幅の高精度な加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、磁気抵抗素子を用いたリードヘッドを有する磁気ヘッドの製造工程において、フリー層を含む磁気抵抗効果膜の上にレジストを形成する工程と、前記レジストの表面と前記磁気抵抗効果膜の上に原子層堆積法により保護層を形成する工程と、イオンミリングにより前記磁気抵抗効果膜を所望のコア幅に形成する工程とを有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法である。
【００１３】
従来の成膜工程の例を図６に示す。図６は、下部電極１の上に多層で構成される磁気抵抗効果膜２を形成した後の工程を示した例である。スパタリングをはじめとする成膜技術を用いて薄膜を重ね、磁気抵抗効果膜２を形成した後、リードヘッドとして磁気記録媒体表面に対向する磁気抵抗効果膜２の紙面長手方向の幅をイオンミリングにより加工して、例えば、磁気抵抗効果膜２の上部側に形成されているフリー層の幅を所望するコア幅に加工する工程では、イオンミリングする前に、まず、１）レジストパターニングの工程において、例えば、イメージリバーサル・レジストにより、成膜された磁気抵抗効果膜２の上に断面がＴ字型のレジスト３を形成し、その後、２）イオンミリングにより断面が図に示されているように台形をした磁気抵抗効果膜２とし、その後、３）ハード磁性膜／端子膜の形成の工程に進む。ハード磁性膜１４、端子膜１５が図に示すように形成される。ここで、１６、１７はそれぞれハード磁性膜１４、端子膜１５を、例えば、スパタリングにより形成したとき、レジスト３の上に堆積した各々の組成をもつ不要な膜である。この後に、４）リフトオフの工程でレジスト３、不要な膜１６および１７が除去される。ここで、図６に示された磁気抵抗効果膜２の面は、リードヘッドとして完成後、紙面と平行な面内で回転する磁気記録媒体面（図示省略）に近接して位置するようになっている。
【００１４】
以上の製造工程の２）イオンミリングにおいて、磁気抵抗効果膜２のフリー層の幅、および台形で示される磁気抵抗効果膜２の両端面の傾きに関し、従来の方法では、ミリング角が磁気抵抗効果膜２の膜面に対して垂直に近いと、磁気抵抗効果膜２の削り取られた微粒子がレジストの側面へ付着し、イオンが遮蔽され実効的にフリー層の幅が所望する寸法より広くなり精度が悪くなり、また、磁気抵抗効果膜２の両端面の傾きが大きく、後工程の３）ハード磁性膜／端子膜におけるハード磁性膜４のスパタリング時、磁気抵抗効果膜２の両端面へのハード磁性膜４の着きまわりが悪くなり、ヘッドとしての十分な特性が得られない。逆に、ミリング角を磁気抵抗効果膜２の膜面に対して垂直な方向から斜めに寝かせると、フリー層の幅は狭くすることはできるが、同時にＴ字型のレジスト３の図において支柱となって細くなっている部分がミリングされ、レジスト３が倒れることが懸念される。
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、レジストパターニングの工程の後、レジストと磁気抵抗効果膜の上に原子層堆積法：ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により保護層を形成する。例えば、保護層として、３００Å程度の厚さのＡｌ2 Ｏ3の酸化物保護層を形成する。原子層堆積法によれば、ＡｌとＯを一原子層ずつ交互に積んでいくので膜厚をサイクル数で管理できて膜厚制御性が良いこと、また、ウェハー上で原料ガスを反応させて成膜することによりコンフォーマルな成膜ができる。このため、レジストと磁気抵抗効果膜の膜面にＡＬＤ法によって磁気抵抗効果膜よりミリングレートの小さな好ましい材質の膜を堆積させ、その後のイオンミリングの条件を選定することで、目的に合った磁気抵抗効果膜の両端の形状、コア幅、を精度よく得ることができる。
【００１６】
ここで、磁気抵抗効果膜のフリー層は、磁気抵抗効果膜の上面、下面、中間に単数あるいは複数存在していても構わない。このため、磁気抵抗効果膜の両端の形状を変えて磁気抵抗効果膜のコア幅となるフリー層の幅を調整することも可能である。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記保護層のミリングレートは前記磁気抵抗効果膜のミリングレートより小さいことを特徴とする請求項１における磁気ヘッドの製造方法である。ここで、保護層、磁気抵抗効果膜のそれぞれが材質の異なる多層膜から形成されている場合には、ミリングレートはそれぞれの多層膜全体の平均のミリングレートとする。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記保護層の厚さが５０オングストローム以上かつ６００オングストローム以下のＡｌ２Ｏ３である請求項１および請求項２における磁気ヘッドの製造方法である。この厚さの範囲内であると、磁気抵抗効果膜の種類、厚さによる違いがあっても保護層として実用的な好ましい役割をもたせることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、フリー層を含む磁気抵抗効果膜の両端の形状を含め、磁気抵抗効果素子のコア幅を寸法精度良く仕上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明による製造方法の一実施例：イオンミリング開始時を示す。図１においては、例として、下部電極１上に形成された磁気抵抗効果膜であるスピンバルブ層２の両端を、イオンミリングにより加工する開始段階を図示している。スピンバルブ層２は、図４のスピンバルブ層の構造例に示すごとく、成膜される下の層から順に、反強磁性層、ピン層、中間層、フリー層から構成されている。ここで、一例として、反強磁性層としては
ＰｄＰｔＭｎ、 フリー層とピン層はＣｏＦｅＢ等の強磁性体、中間層はＣｕ、ＡｌＯ等
での材質でつくられている。
【００２１】
この段階までの各成膜条件、イオンミリング等は、一般に知られている装置、条件で行なわれている。
【００２２】
レジスト３およびスピンバルブ層２にすでに積層されているＡｌ２Ｏ３４は、ＡＬＤ法により、例として、スピンバルブ層２上に約３００Åの厚さ、そして、レジスト３の表面には約３００Åの厚さで一般に知られたＡＬＤ法による条件で形成されている。実用的には、Ａｌ２Ｏ３の厚さは５０Å以上６００Å以下の厚さが望ましい。
【００２３】
ミリング角を６０°とすると、イオンビームは図１のようにスピンバルブ層２の面に対して６０°の角度で、また、レジスト３の側面のＡｌ２Ｏ３４が形成されている面には３０°で入射する。図３は、スピンバルブ層とＡｌ２Ｏ３とのミリング角によるミリング角度依存性の例を定性的に示している。スピンバルブ層は多層膜で構成され、構成材料、厚さ等によりミリングレートは異なるが、一般的にＡＬＤ法によって形成されるＡｌ２Ｏ３の保護層より広いミリング角の範囲においてミリングレートが大きい。そして、前記Ａｌ２Ｏ３の保護層のミリングレートは、図３に図示されているようにミリング角が約６０°で最大となっている。このため、例えば、ミリング角を６０°として、スピンバルブ層２を覆うＡｌ２Ｏ３４がレジスト側面のＡｌ２Ｏ３４の厚さと同じであれば、スピンバルブ層２を覆うＡｌ２Ｏ３４がレジスト側面のＡｌ２Ｏ３４よりも先になくなり、スピンバルブ層２のミリングが開始される。ここで、Ａｌ２Ｏ３４の厚さを５０Å以上６００Å以下の厚さの範囲内で適宜決めておけば、スピンバルブ層２のミリングレートはＡｌ２Ｏ３４よりも速いため、レジスト３の側面のＡｌ２Ｏ３４がなくなりレジストのミリングが開始されるまでにスピンバルブ層２のミリングが完了する。
【００２４】
図２は、本発明による製造方法の一実施例：イオンミリング後を示す。図２に、この完了時点における様子が表されている。図２において、スピンバルブ層２の両端がそれぞれ２段のテーパ面で構成されているが、この例の場合のスピンバルブ層２は、フリー層の幅５と示された層にフリー層が位置を有する場合の図である。このように、フリー層が単数、複数、また、どこの位置に存在するかによってスピンバルブ層２の両端の形状を変えることは、いわゆる斜めミリングにより達成される。
【００２５】
以上のように、本発明によれば、磁気抵抗効果素子のコア幅加工において、レジストおよび磁気抵抗効果膜の上に、イオンミリング加工前に、保護層としてミリングレート、ミリング角から、磁気抵抗効果膜の材質との兼ね合いにより、適切な保護層をＡＬＤ法により均質かつ均等に設けることにより、微細加工を可能ならしめる格別の効果を有する。さらに、よりフリー層幅を狭くした高度な加工を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による製造方法の一実施例：イオンミリング開始時
【図２】本発明による製造方法の一実施例：イオンミリング後
【図３】ミリングレートのミリング角度依存性
【図４】スピンバルブ層の構造例
【図５】ＣＰＰ構造のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の原理構成例
【図６】従来の成膜工程の例
【符号の説明】
【００２７】
１  下部電極
２  磁気抵抗効果膜
３  レジスト
４  Ａｌ２Ｏ３
５  フリー層の幅
【図１】
2006260689.tif 000003
【図２】
2006260689.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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