(57)【要約】【課題】鍍金用のルテニウムシード層の表面に生じるルテニウム酸化物をルテニウム金属に変換して、そのルテニウムシード層を用いて鍍金形成された記録磁極にボイド欠陥および層剥離が生じることを抑制することが可能な記録磁極の形成方法を提供する。【解決手段】モールド形成層２００に開口部２３ａを形成したのち、その開口部２３ａにＲｕシード層を形成する。界面活性剤を含む酸性溶液にルテニウムシード層を浸漬させたのち、水素放出反応条件よりも低い電位を供給する。ルテニウムシード層の表面に生じたルテニウム酸化物がルテニウム金属に変換されるため、ルテニウムシード層２６ｒが得られる。ルテニウムシード層２６ｒを酸性溶液から取り出したのち、電気鍍金液に浸漬させて電気鍍金法により開口部２３ａに磁性材料を堆積させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直磁気記録ヘッドの記録磁極を形成する方法であって、
（ａ）基体の上に設けられると共に上面を有するモールド形成層に、前記基体の一部である露出面（底面）と前記上面から前記露出面まで延在する側壁とにより画定されるように開口部を形成し、
（ｂ）前記上面、前記露出面および前記側壁を覆うようにルテニウム（Ｒｕ）シード層を形成し、
（ｃ）少なくとも１種類の界面活性剤を含むと共に互いに電気的に接続されたアノードおよびカソードが浸漬された酸性溶液に、前記ルテニウムシード層が形成された前記基体を前記カソードに取り付けられた状態で浸漬し、
（ｄ）前記酸性溶液中における前記ルテニウムシード層の水素放出反応条件よりも低い電位を供給して、そのルテニウムシード層の表面に生じたルテニウム酸化物をルテニウム金属に変換し、
（ｅ）前記酸性溶液から前記基体を取り出し、
（ｆ）前記酸性溶液に浸漬済みの前記基体を電気鍍金液に浸漬させて、電気鍍金法により前記開口部に磁性材料を堆積させる、
ことを特徴とする記録磁極の形成方法。
【請求項２】
前記モールド形成層は下部アルミナ層および上部タンタル（Ｔａ）層を含む複合層であることを特徴とする請求項１記載の記録磁極の形成方法。
【請求項３】
前記ルテニウムシード層の厚さは４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の記録磁極の形成方法。
【請求項４】
前記ルテニウムシード層は化学蒸着（ＣＶＤ：chemical vapor deposition ）法、原子層堆積（ＡＬＤ：atomic layer deposition ）法、スパッタ堆積法またはイオンビーム堆積（ＩＢＤ：ion beam deposition ）法により形成されることを特徴とする請求項１記載の記録磁極の形成方法。
【請求項５】
前記酸性溶液のｐＨは０以上７以下、温度は１０℃以上２５℃以下であると共に、その酸性溶液は塩酸（ＨＣｌ）または硫酸（Ｈ2 ＳＯ4 ）を含むことを特徴とする請求項１記載の記録磁極の形成方法。
【請求項６】
前記界面活性剤はドデシル硫酸ナトリウムまたはラウリル硫酸ナトリウムであると共に、前記酸性溶液中における前記界面活性剤の濃度は０ｍｇ／ｄｍ3 よりも大きいと共に１ｍｇ／ｄｍ3 以下の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の記録磁極の形成方法。
【請求項７】
前記電位は−０．８Ｖ以上０Ｖ以下であると共にその供給時間は１分間以上２分間以下であり、その電位は前記酸性溶液のｐＨが大きな正の値になるにしたがって大きな負の値になることを特徴とする請求項１記載の記録磁極の形成方法。
【請求項８】
前記基体は、前記（ｄ）のステップが完了したのち、乾燥されずに前記電気鍍金液に浸漬されることを特徴とする請求項１記載の記録磁極の形成方法。
【請求項９】
前記電気鍍金液のｐＨは、前記（ｃ）および前記（ｄ）のステップにおいて設定される前記酸性溶液のｐＨに一致することを特徴とする請求項１記載の記録磁極の形成方法。
【請求項１０】
前記アノードはニッケル（Ｎｉ）を含むことを特徴とする請求項１記載の記録磁極の形成方法。
【請求項１１】
前記電位は、前記酸性溶液に浸漬された水素参照電極に対して測定されることを特徴とする請求項１記載の記録磁極の形成方法。
【請求項１２】
鍍金用のルテニウムシード層を回復させる方法であって、
（ａ）側壁および底面により画定された開口部を有するモールド形成層が上面に設けられた基体を準備し、
（ｂ）前記上面、前記底面および前記側壁を覆うようにルテニウムシード層を形成し、
（ｃ）少なくとも１種類の界面活性剤を含むと共に互いに電気的に接続されたアノードおよびカソードが浸漬された酸性溶液に、前記ルテニウムシード層が形成された前記基体を前記カソードに取り付けられた状態で浸漬し、
（ｄ）前記酸性溶液中における前記ルテニウムシード層の水素放出反応条件よりも低い電位を供給して、そのルテニウムシード層の表面に生じたルテニウム酸化物をルテニウム金属に変換する
ことを特徴とするルテニウムシード層の回復方法。
【請求項１３】
前記モールド形成層は下部アルミナ層および上部タンタル層を含む複合層であることを特徴とする請求項１２記載のルテニウムシード層の回復方法。
【請求項１４】
前記ルテニウムシード層の厚さは４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１２記載のルテニウムシード層の回復方法。
【請求項１５】
前記ルテニウムシード層はＣＶＤ法、ＡＬＤ法、スパッタ堆積法またはＩＢＤ法により形成されることを特徴とする請求項１２記載のルテニウムシード層の回復方法。
【請求項１６】
前記酸性溶液のｐＨは０以上７以下、温度は１０℃以上２５℃以下であると共に、その酸性溶液は塩酸または硫酸を含むことを特徴とする請求項１２記載のルテニウムシード層の回復方法。
【請求項１７】
前記電位は−０．８Ｖ以上０Ｖ以下であると共にその供給時間は１分間以上２分間以下であり、その電位は前記酸性溶液のｐＨが大きな正の値になるにしたがって大きな負の値になることを特徴とする請求項１２記載のルテニウムシード層の回復方法。
【請求項１８】
前記界面活性剤はドデシル硫酸ナトリウムまたはラウリル硫酸ナトリウムであると共に、前記酸性溶液中における前記界面活性剤の濃度は０ｍｇ／ｄｍ3 よりも大きいと共に１ｍｇ／ｄｍ3 以下の範囲内であることを特徴とする請求項１２記載のルテニウムシード層の回復方法。
【請求項１９】
前記酸性溶液は、ｐＨを所定の範囲内に維持するための緩衝化剤を含むことを特徴とする請求項１２記載のルテニウムシード層の回復方法。
【請求項２０】
前記電位は、前記酸性溶液に浸漬された水素参照電極に対して測定されることを特徴とする請求項１２記載のルテニウムシード層の回復方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録ヘッドにおける記録磁極の形成方法およびそれに用いられる鍍金用のルテニウムシード層の回復方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直磁気記録（ＰＭＲ：perpendicular magnetic recording）方式は、長手磁気記録（ＬＭＲ：lateral magnetic recording）方式に代わり、２００ギガビット／インチ2 を越えるディスクドライブ用途の主流な技術である。磁気記録ヘッドの分野では、磁気記録デバイス（トランスデューサ）の継続的なサイズ減少に伴い、２２ｋＧを上回る飽和磁束密度を有する高磁気モーメントの軟磁性膜が要求される。ＰＭＲ方式では、磁気記録ヘッド用の単磁極において終端すると共に磁界コイルにより囲まれた磁気ヨークが用いられる。単磁極の先端部分（記録磁極）は、一端部においてヨークに連結されると共に、他端部において記録用の磁束を絞り込むために極めて小さい面積（約０．１μｍ×０．１μｍ）の端面（磁極先端）を有する。
【０００３】
図１１は、従来のＰＭＲ方式の磁気記録ヘッド（以下、単に「ＰＭＲヘッド」という。）の断面構成を表している。このＰＭＲヘッドは、主磁極層１０と、トレーリングシールド７を介して主磁極層１０に磁気的に連結された磁束リターン磁極（対磁極）８と、磁束発生用のコイル６とを備えている。主磁極層１０は、エアベアリング面（ＡＢＳ：air bearing surfaceの近傍に、そのＡＢＳに磁極先端１０ｔを有する記録磁極を含んでいる。トレーリングシールド７は、ダウントラック方向における記録磁界の磁界勾配を改善するために用いられる。コイル６において発生した磁束は、主磁極層１０の磁極先端１０ｔから磁気記録メディア４に向けて放出されたのち、その磁気記録メディア４を経由して磁束リターン磁極８に戻る。主磁極層１０の磁極先端１０ｔ近傍では、磁気記録メディア４の磁化状態をスイッチングさせることができるように磁束が集中する。
【０００４】
図１２は、従来の主磁極層１０の平面構成を表している。この主磁極層１０は、ＡＢＳ５−５に隣接する狭幅の矩形部分（記録磁極）１０ｐと、その記録磁極１０ｐに連結された広幅部分（ヨーク）１０ｍとを含む。記録磁極１０ｐは、ＡＢＳ５−５からそれに平行な後方の面３−３まで延在しており、その延在距離ｙは、いわゆるネックハイト（ＮＨ：neck height ）である。この記録磁極１０ｐがヨーク１０ｍに連結される箇所は、いわゆるネック１２である。
【０００５】
ヨーク１０ｍは、記録磁極１０ｐの側面の延長線である破線１１に対して外側に向かって角度θで広がっている。ＰＭＲヘッドでは、ＡＢＳから見た記録磁極１０ｐの端面（磁極先端１０ｔ）の形状が台形であり、いわゆるベベル角を有する。これにより、スキューに起因する記録エラーの発生が抑制される。この場合には、主磁極層１０の上端１０ａが下端１０ｂよりも所定量だけ外側に突き出している。
【０００６】
単磁極と軟磁性下地層とを組み合わせたＰＭＲ方式は、高記録磁界、良好な再生バック信号および潜在的に高い面記録密度が得られる点において、ＬＭＲ方式を上回る。ところが、ＰＭＲ方式は、未だいくつかの問題を抱えている。そのうちの大きな問題の１つは、半導体産業における台形状部品の鍍金形成またはいわゆるスルービア鍍金（through via plating ）に関連する問題であり、記録磁極の底面および側面にボイド欠陥が生じやすいことである。ボイド欠陥は、記録磁極の形成工程以降におけるスライダ加工工程において腐食を誘発すると共に、それに起因して記録性能およびウェハ収率（製造歩留まり）に悪影響を及ぼすため、望ましくない。
【０００７】
ボイド欠陥が生じる原因の１つは、鍍金処理を行うためにウェハが鍍金液に浸漬された際に、狭幅の開口部の内側に形成されたシード層の表面に気泡が付着するためであると考えられる。シード層の表面の濡れ性が低く、またはその表面が疎水性であると、小さい気泡がシード層の表面に付着し、高アスペクト比の開口部から脱離しにくくなる。
【０００８】
従来の鍍金工程において、シード層の表面の濡れ性は、鍍金液にラウリル硫酸ナトリウムまたはドデシル硫酸ナトリウムなどの過剰な界面活性剤を添加することで改善される。ところが、界面活性剤は、鍍金時に分解して鍍金膜中に混入（共堆積）する。このため、濡れ性を改善するために界面活性剤の添加量が過剰になると、鍍金形成された記録磁極中に含有される不純物の濃度が増加する。また、界面活性剤は、鍍金液中において他の添加剤等と反応して意図しない小塊を形成する。これにより、ＰＭＲヘッドの腐食耐久性および記録性能が低下してしまう。
【０００９】
Ｈ．Ｇｕ等は、基板を鍍金液に浸漬させる前にシード層を酸化して、銅（Ｃｕ）の鍍金時においてボイド欠陥が生じることを抑制する方法を提案している（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この方法は、鍍金形成された高磁気モーメントの記録磁極には適用されない。なぜなら、ＰＭＲヘッドに用いられるシード層、具体的にはルテニウム（Ｒｕ）により形成されたシード層（以下、単に「Ｒｕシード層」という。）は、一般的に、化学機械研磨（ＣＭＰ：chemical mechanical polishing ）ストップ層としてだけでなく、鍍金用のシード層および記録ギャップ層などとしても機能するからである。Ｒｕシード層が酸化されると、その表面にＲｕ酸化物が生じるため、鍍金液に対するシード層の濡れ性が改善される。ところが、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）などの高磁気モーメントの鍍金膜はＲｕ酸化物に接着しにくいため、鍍金膜の層剥離を誘発してしまう。このＲｕ酸化物は、記録磁極の形成工程において一般的に行われている酸性鍍金液への浸漬によっては除去されない。
【００１０】
Ｒｕは、一般的に、イオンビーム堆積（ＩＢＤ：ion beam deposition ）法により堆積される。ところが、ＩＢＤ法を用いるとＲｕの堆積厚さが不均一になりやすいため、工業的な生産性の面を考慮して化学蒸着（ＣＶＤ：chemical vapor deposition ）法が用いられる。ＣＶＤ法によるＲｕの堆積方法については、Ｘｉａにより紹介されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
図１３は、ＣＶＤ法によるＲｕの堆積メカニズム（４つのステップ（１）〜（４））を表している。図１３中において、右側に示した一連の化学的事象は、左側に示した一連の時系列にそれぞれ対応している。最初に、ステップ（１）では、ＲｕＯ4 ５１などのＲｕ前駆体が溶媒に分散された状態でポンプにより反応チャンバ内に導入される。これにより、ＲｕＯ4 がＲｕＯ2 ５２およびＯ2 ５３に分解すると共に、ＲｕＯ2 が基板５０の表面に堆積される。続いて、ステップ（２）では、不反応性のＲｕＯ4 ５１および反応性の副産物Ｏ2 ５３を除去するために、アルゴン（Ａｒ）５４などの不活性ガスが反応チャンバ内に導入される。続いて、ステップ（３）では、基板５０の表面においてＲｕＯ2 ５２をＲｕ（金属）５６に変換（還元）すると共に、副産物として水（Ｈ2 Ｏ）５７を生じさせるために、水素（Ｈ2 ）５５などの還元剤ガスが反応チャンバ内に導入される。最後に、ステップ（４）では、不反応性のＨ2 ５５および水蒸気５７を除去するために、アルゴンなどの不活性ガス５４がポンプにより反応チャンバ内に導入される。ステップ（１）〜（４）を１サイクルとし、Ｒｕシード層５６を所望の厚さにするために複数回のサイクルが行われる。
【００１２】
ＣＶＤ法によりＲｕを堆積させる場合の潜在的な問題は、ＲｕＯ4 およびＲｕＯ2 からＲｕへの変換が不完全なことである。この不完全な変換は、Ｒｕ前駆体の濃度、反応温度または反応時間などの変化に起因する反応速度の変化から生じ、その結果、鍍金用のＲｕシード層の表面には、意図せずにＲｕ酸化物が生じてしまう。これにより、後工程において鍍金膜に不純物が混入するだけでなく、表面濡れ性および電気伝導性にも悪影響が及ぶため、鍍金形成された記録磁極にボイド欠陥および層剥離欠陥が生じる。この場合には、上記したサイクルによる変換が不完全である場合だけでなく、鍍金時のアイドリング期間や、有機残留物を除去するために基板に対して酸素プラズマが供給された場合においても、Ｒｕシード層の表面にＲｕＯ2 が形成され得る。
【００１３】
なお、上記したＲｕシード層の問題に関連して、Ｒｕの抵抗を低下させるために、基板を鍍金液に浸漬させる前に、酸素濃度が減少された雰囲気中においてＲｕシード層をアニールする方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。また、電気鍍金された鍍金膜の表面に気泡が付着することを抑制するために、鍍金時において多段階の浸漬工程を行うことも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許出願公開２００７／００８００６７
【特許文献２】米国特許出願公開２００８／０２１４００３
【特許文献３】米国特許第７４４２２６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記したように、ＲｕＯ4 およびＲｕＯ2 からＲｕへの不完全な変換に起因してボイド欠陥および層剥離欠陥が生じやすいという問題があるにもかかわらず、未だ有効な改善策が見つかっていない状況にある。よって、ＰＭＲヘッドの記録性能および製造歩留まりを確保するために、ボイド欠陥および層剥離欠陥の発生を抑制しながら電気鍍金を行うことが可能な方法が望まれている。
【００１６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１目的は、鍍金用のルテニウムシード層の表面に生じるルテニウム酸化物をルテニウム金属に変換して、そのルテニウムシード層を用いて鍍金形成された記録磁極にボイド欠陥および層剥離が生じることを抑制することが可能な記録磁極の形成方法またはルテニウムシード層の回復方法を提供することである。
【００１７】
また、本発明の第２目的は、鍍金用のルテニウムシード層を回復することが可能なルテニウムシード層の回復方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の記録磁極の形成方法は、垂直磁気記録ヘッドの記録磁極を形成する方法であり、以下の（ａ）〜（ｆ）のステップを含む。（ａ）基体の上に設けられると共に上面を有するモールド形成層に、基体の一部である露出面（底面）と上面から前記露出面まで延在する側壁とにより画定されるように開口部を形成する。（ｂ）上面、露出面および側壁を覆うようにルテニウムシード層を形成する。（ｃ）少なくとも１種類の界面活性剤を含むと共に互いに電気的に接続されたアノードおよびカソードが浸漬された酸性溶液に、ルテニウムシード層が形成された基体をカソードに取り付けられた状態で浸漬する。（ｄ）酸性溶液中におけるルテニウムシード層の水素放出反応条件よりも低い電位を供給して、そのルテニウムシード層の表面に生じたルテニウム酸化物をルテニウム金属に変換する。（ｅ）酸性溶液から基体を取り出す。（ｆ）酸性溶液に浸漬済みの基体を電気鍍金液に浸漬させて、電気鍍金法により開口部に磁性材料を堆積させる。
【００１９】
本発明のルテニウムシード層の回復方法は、鍍金用のルテニウムシード層を回復させる方法であり、以下の（ａ）〜（ｄ）のステップを含む。（ａ）側壁および底面により画定された開口部を有するモールド形成層が上面に設けられた基体を準備する。（ｂ）上面、底面および側壁を覆うようにルテニウムシード層を形成する。（ｃ）少なくとも１種類の界面活性剤を含むと共に互いに電気的に接続されたアノードおよびカソードが浸漬された酸性溶液に、ルテニウムシード層が形成された基体をカソードに取り付けられた状態で浸漬する。（ｄ）酸性溶液中におけるルテニウムシード層の水素放出反応条件よりも低い電位を供給して、そのルテニウムシード層の表面に生じたルテニウム酸化物をルテニウム金属に変換する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の記録磁極の形成方法によれば、モールド形成層に設けられた開口部にルテニウムシード層を形成し、そのルテニウムシード層を酸性溶液に浸漬させると共に水素放出反応条件よりも低い電位を供給したのち、そのルテニウムシード層を電気鍍金液に浸漬させると共に電気鍍金法により開口部に磁性材料を堆積させている。この場合には、ルテニウムシード層が電気鍍金液に浸漬される前に、そのルテニウムシード層の表面に生じたルテニウム酸化物がルテニウム（金属）に変換（還元）されるため、電気鍍金液に対するルテニウムシード層の表面の濡れ性が向上する。これにより、電気鍍金時においてルテニウムシード層の表面に気泡が付着しにくくなるため、記録磁極にボイドが生じるにくくなると共に、その記録磁極が層剥離しにくくなる。よって、鍍金用のルテニウムシード層の表面に生じるルテニウム酸化物をルテニウムに変換して、そのルテニウムシード層を用いて鍍金形成された記録磁極にボイド欠陥および層剥離欠陥が生じることを抑制できる。
【００２１】
また、本発明のルテニウムシード層の回復方法によれば、モールド形成層の開口部にルテニウムシード層を形成したのち、そのルテニウムシード層を酸性溶液に浸漬させると共に水素放出反応条件よりも低い電位を供給している。この場合には、上記したように、ルテニウムシード層の表面においてルテニウム酸化物がルテニウムに変換されるため、鍍金用のルテニウムシード層を回復できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態における記録磁極の形成方法を説明するための断面図である。
【図２】図１に続く工程を説明するための断面図である。
【図３】図２に続く工程を説明するための断面図である。
【図４】本発明の一実施形態における記録磁極の形成方法の流れを説明するための流れ図である。
【図５】本発明の一実施形態における記録磁極の形成方法に用いられるタンクの構成を表す断面図である。
【図６】ルテニウム酸化物およびルテニウムに関する電気化学平衡を表すプールベダイアグラムである。
【図７】従来の記録磁極の形成方法を説明するための断面図である。
【図８】図７に続く工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く工程を説明するための断面図である。
【図１０】図９に続く工程を説明するための断面図である。
【図１１】従来のＰＭＲヘッドの構成を表す断面図である。
【図１２】従来のＰＭＲヘッドにおける主磁極層の構成を表す平面図である。
【図１３】ＣＶＤ法によるルテニウムの堆積メカニズムを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
［記録磁極の形成方法］
図１〜図６は、本発明の一実施形態における記録磁極の形成方法を説明するためのものである。図１〜図３は記録磁極の形成工程を説明するための断面構成（ＡＢＳ側から見た断面）、図４は記録磁極の形成工程の流れ、図５は活性化処理に用いられるタンクの断面構成、図６は活性化処理の原理を説明するためのプールベダイアグラムをそれぞれ表している。以下では、本発明のルテニウムシード層の回復方法について、併せて説明する。
【００２５】
ここで説明する記録磁極は、ＰＭＲヘッドに用いられるものである。このＰＭＲヘッドは、記録専用の単体ヘッドでもよいし、再生ヘッドを一緒に備えた複合ヘッドの一部でもよい。
【００２６】
記録磁極を形成するためには、最初に、図１に示したように、基体１００を準備し、その基体１００の上にモールド形成層２００を形成したのち、そのモールド形成層２００に開口部２３ａを形成する。この開口部２３ａは、後工程において記録磁極３０（図３）が形成されるスペースである。
【００２７】
基体１００は、例えば、基板１８の上にエッチングストップ層１９が形成されたものである。基板１８は、例えば、アルティック（ＡｌＴｉＣ）などにより形成されている。エッチングストップ層１９は、例えば、スパッタ堆積法または物理蒸着堆積（ＰＶＤ：physical vapor deposition ）法などによりルテニウム（Ｒｕ）またはニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）などが堆積されたものであり、その厚さは、例えば、２０ｎｍ〜１００ｎｍである。これらの材料により形成されたエッチングストップ層１９は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：reactive ion etching）抵抗層として機能する。このＲＩＥ抵抗層として機能するエッチングストップ層１９は、例えば、ＲＩＥ法によるエッチング時において、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの絶縁層に対して高いエッチング選択性を示すため、エッチング処理の進行を自動的に停止させる役割を果たす。この場合には、エッチングガスとして、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）、塩素（Ｃｌ2 ）およびフッ化炭素などが用いられる。
【００２８】
モールド形成層２００を形成する場合には、例えば、エッチングストップ層１９の上に絶縁層２０を形成したのち、その絶縁層２０の上にハードマスク２１を形成する。絶縁層２０を形成する場合には、例えば、エッチングストップ層１９を形成した場合と同様の方法により、アルミナ、酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）またはそれら以外の他の誘電性材料などを堆積させる。ハードマスク２１を形成する場合には、例えば、スパッタ堆積法などによりタンタルなどを堆積させる。ここでは、モールド形成層２００は、例えば、下部アルミナ層（絶縁層２０）および上部タンタル層（ハードマスク２１）を含む複合層である。このモールド形成層２００（ハードマスク２１）は、上面２１ｓを有し、そのハードマスク２１は、ＣＭＰストップ層としても機能する。なお、モールド形成層２００の厚さ、すなわち絶縁層２０およびハードマスク２１の総厚は、後工程において形成される記録磁極３０（図３）の厚さとほぼ等しくなるように設定される。
【００２９】
開口部２３ａを形成する場合には、例えば、ＲＩＥ法によりモールド形成層２００（絶縁層２０およびハードマスク２１）をエッチングする。この開口部２３ａは、基体１００（エッチングストップ層１９）の一部である露出面（底面）１９ｓと、上面２１ｓから露出面１９ｓまで延在する側壁２０ａとにより画定される。また、開口部２３ａは、記録磁極の形状に対応する形状を有している。ＡＢＳ側から見た開口部２３ａの形状は、基体１００に近い側よりも遠い側において幅が広い形状であり、例えば、台形または略台形である。略台形とは、例えば、基体１００に近い側に位置する台形と基体１００から遠い側に位置する矩形とが組み合わされた六角形などである。側壁２０ａのうちの少なくとも一部は、基体１００の表面の垂線（破線）に対して傾斜していてもよい。側壁２０ａが傾斜している場合、その側壁２０ａが垂線に対してなす角度（ベベル角）αは、例えば、５°〜２０°である。
【００３０】
なお、開口部２３ａは、モールド形成層２００の上に形成されたエッチング用のマスク（図１では示していない開口部を有するフォトレジスト層）を用いて形成される。このフォトレジスト層の形成手順は、一般的に知られている手順と同様であり、モールド形成層２００の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成したのち、フォトリソグラフィ法によりフォトレジスト層をパターニング（露光および現像）する。これにより、記録磁極の形状に対応する形状の開口部を有するフォトレジスト層（いわゆるフォトレジストパターン）が形成される。
【００３１】
なお、開口部を有するフォトレジストパターンは、記録磁極だけでなく、主磁極層全体（記録磁極およびヨーク）の形状に対する形状の開口部を有するようにパターニングされてもよい。この場合には、モールド形成層２００に、主磁極層全体の形状に対応する形状の開口部が形成されることになる。
【００３２】
開口部が主磁極層全体の形状に対応する形状を有する場合には、記録磁極の形状に対応する形状の開口部を形成する工程と、ヨークの形状に対応する形状の開口部を形成する工程とを別個に行ってもよい。すなわち、記録磁極用の開口部を形成するために必要なフォトレジスト層のパターニング工程およびモールド形成層２００のエッチング工程と、ヨーク用の開口部を形成するために必要なフォトレジスト層のパターニング工程およびモールド形成層２００のエッチング工程とを別個に行う。これにより、ＡＢＳの形成位置に関する誤差が抑えられると共に、記録磁極の寸法制御が向上する。
【００３３】
具体的には、まず、フォトレジスト層を形成してパターニング（開口部を形成）したのち、そのフォトレジスト層をマスクとしてモールド形成層２００をエッチングして、記録磁極用の開口部を形成する。この場合には、例えば、平面形状が矩形になると共に側壁が傾斜するように開口部を形成するために、エッチングガスとして三塩化ホウ素、塩素およびフッ化炭素などを用いたＲＩＥ法により、モールド形成層２００をエッチングする。続いて、アッシング法などの公知の方法を用いてフォトレジスト層を除去したのち、他のフォトレジスト層を形成してパターニングし、そのフォトレジスト層をマスクとしてモールド形成層２００をエッチングして、ヨーク用の開口部を形成する。この場合には、例えば、平面形状が所望の形状になると共に側壁が垂直になるように開口部を形成するために、エッチングガスとして三塩化ホウ素および塩素をなどを用いたＲＩＥ法により、ヨーク用の開口部が記録磁極用の開口部と連結されるようにモールド形成層２００をエッチングする。
【００３４】
ＲＩＥ法による前半のエッチング処理では、ハードマスク２１がエッチングされる。具体的には、フォトレジスト層に設けられた開口部の平面形状を正確に反映するようにハードマスク２１がエッチングされ、そのエッチング処理は、絶縁層２０の表面に到達した時点において終了する。こののち、ＲＩＥ法による後半のエッチング処理では、絶縁層２０がエッチングされる。この場合には、フォトレジスト層に設けられた開口部の平面形状を反映しつつ、エッチングされる範囲（幅）が次第に狭くなるように絶縁層２０がエッチングされ、そのエッチング処理は、エッチングストップ層１９の表面に到達した時点において終了する。これにより、フォトレジスト層に設けられた開口部がモールド形成層２００まで拡張されるため、そのモールド形成層２００に開口部２３ａが形成される。この開口部２３ａでは、絶縁層２０に、ハードマスク２１の底面から基体１００の上面まで延在すると共に傾斜した側壁２０ａが形成される。
【００３５】
上記したフォトレジスト層の形成手順は、本発明の特徴部分ではないため、その形成手順の詳細については、本発明の作用および効果を説明する際に併せて説明する（図７および図８参照）。使用済みのフォトレジスト層は除去され、図１では、既にフォトレジスト層が除去された状態を示している。
【００３６】
続いて、モールド形成層２００の上面２１ｓおよび側壁２０ａと、基体１００の露出面１９ｓとを覆うように、誘電層２５を形成する。この場合には、例えば、原子層堆積（ＡＬＤ：atomic layer deposition ）法などによりアルミナなどの誘電性材料を堆積させて、誘電層２５の厚さが全体に渡って均一となるようにする。この誘電層２５の厚さに応じて記録磁極のトレーリングエッジ幅が変化するため、その厚さは、トラック幅に応じて決定される。このことは、後述するＲｕシード層２６の厚さについても同様である。誘電層２５の厚さは、例えば、１ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００３７】
続いて、ＣＶＤ法により、誘電層２５の上に、鍍金用の電極膜として用いられるＲｕシード層２６を形成する（図４のステップ１００）。このＲｕシード層２６の形成方法としては、例えば、ＣＶＤ法に代えて、ＡＬＤ法、スパッタ堆積法またはＩＢＤ法などを用いてもよい。Ｒｕシード層２６は、全体に渡って厚さが均一となるように形成され、その厚さは、例えば、４０ｎｍ〜７０ｎｍである
【００３８】
続いて、少なくとも１種類の界面活性剤を含むと共に互いに電気的に接続されたアノードおよびカソードが浸漬された酸性溶液を準備したのち、Ｒｕシード層２６が形成された基体１００を酸性溶液に浸漬させる。この場合には、カソードに取り付けられた状態で基体１００を浸漬させる。なお、酸性溶液は、攪拌されてもよい。
【００３９】
この酸性溶液は、Ｒｕシード層２６を活性化させるために用いられるものである。酸性溶液のｐＨおよび温度は、例えば、それぞれ０〜７および１０℃〜２５℃である。特に、酸性溶液のｐＨは、後述する電気鍍金液のｐＨと等しくなるように設定されることが好ましく、２〜３であることがより好ましい。この酸性溶液は、例えば、塩酸（ＨＣｌ）または硫酸（Ｈ2 ＳＯ4 ）などの酸のいずれか１種類または２種類以上を含み、他の種類の酸を含んでいてもよい。界面活性剤は、例えば、ドデシル硫酸ナトリウムまたはラウリル硫酸ナトリウムなどであり、酸性溶液中における界面活性剤の濃度は、例えば、０ｍｇ／ｄｍ3 （＝ｍｇ／ｌ）よりも大きいと共に１ｍｇ／ｄｍ3 以下の範囲内ある。界面活性剤の種類は、少なくとも１種類であるため、１種類だけでもよいし、２種類以上でもよい。アノードは、例えば、ニッケルを含むと共に、Ｒｕシード層２６が形成された基体１００は、カソードとして機能する。なお、酸性溶液は、ｐＨを所定の範囲内に維持するために、ホウ酸などの緩衝化剤（バッファ剤）を含んでいてもよい。
【００４０】
続いて、基体１００が浸漬された酸性溶液に、電位を供給する。この電位は、酸性溶液中におけるＲｕシード層２６の水素放出反応（ＨＥＲ：hydrogen evolution reaction ）条件よりも低い電位であり、より具体的には、図６に示したプールベダイアグラムから導き出される水素放出電位（水素（Ｈ2 ）ガスを生じさせる電位）よりも低くなるように選択された電位である（図４のステップ１０１）。水素ガスを継続的に発生させるため、電位は、例えば、−０．８Ｖ〜０Ｖであると共に、その電位の供給時間は、例えば、１分間〜２分間である。特に、電位は、酸性溶液のｐＨに依存し、そのｐＨが大きな正の値になるにしたがって大きな負の値になるように設定されることが好ましい。なお、電位は、例えば、酸性溶液に浸漬される水素参照（基準）電極に対して測定される。
【００４１】
この工程では、Ｒｕシード層２６が活性化されるため、そのＲｕシード層２６の表面（後述する電気鍍金工程において電気鍍金液に接する表面）に生じたＲｕ酸化物がＲｕ金属に変換（還元）される。これにより、図２に示したように、Ｒｕ金属からなるＲｕシード層２６ｒ（Ｒｕシード層２６の活性化物）が形成される。以下では、上記したＲｕシード層２６ｒを形成する工程を活性化工程（または回復工程）、酸性溶液を活性化溶液とそれぞれ呼称する。この活性化処理後のＲｕシード層２６ｒの厚さは、活性処理前のＲｕシード層２６の厚さと同様である。
【００４２】
なお、活性化工程では、図５に示したタンク６０が用いられる。このタンク６０は、電気鍍金液に代えて酸性溶液が収容されていることを除き、電気鍍金液が収容された一般的なタンクと同様の構成を有する。このタンク６０は、主に、活性化溶液６１と、カソード６２およびアノード６３と、水素参照（基準）電極６６と、電源６７とを備えている。カソード６２は、活性化溶液６１に浸漬されていると共にリード６４ａを介して電源６７に接続されている。アノード６３は、活性化溶液６１に浸漬されていると共にリード６４ｂを介して電源６７に接続されている。水素参照電極６６は、活性化溶液６１に浸漬されていると共に電源６７に接続されている。Ｒｕシード層２６が形成された基体１００は、カソード６２に対して、そのカソード６２からＲｕシード層２６が離間されるように取り付けられる。カソード６２およびアノード６３に供給される電圧は、水素参照電極６６に対して測定される。
【００４３】
ここで、活性化工程によりＲｕ酸化物がＲｕ金属に変換される原理は、図６に示したプールベダイアグラム、すなわち水溶性溶液に関するｐＨと電位Ｅ（Ｖ）との相関により説明される。このプールベダイアグラムは、マルセル  プールベ（Marcel Pourbaix ）により発表されたものであり、その発表の詳細は、Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions，National Association of Corrosion Engineers，Houston，TX（1974）である。
【００４４】
このプールベダイアグラムによると、酸性溶液中の酸化物であるＲｕ酸化物は、ＨＥＲ条件により決定される電位Ｅよりも低い電位Ｅを供給されることで、Ｒｕ金属に変換される。詳細には、例えば、図６において、最初に、破線４０に沿った点Ａを初期状態とする。ｐＨ＝３である水溶性溶液に１Ｖの電位Ｅが供給されると、水和（水酸化）状態（点Ｂ）に移行するため、ＲｕＯ4 はＲｕＯ2 に変換される。こののち、電位Ｅが０．７Ｖ（点Ｃ）まで低下すると、ＲｕＯ2 は酸性溶液中においてＲｕ（ＯＨ）3 に変換される。さらに、−０．２Ｖよりも低い値（例えば、破線ａよりも下側の点Ｄにおける−０．３Ｖ）まで電位Ｅが低下すると、Ｒｕ（ＯＨ）3 がＲｕ金属に変換（還元）される。すなわち、ｐＨ＝３である酸性溶液を用いた場合には、破線ａ（約−０．１Ｖ）よりも下側の（低い）電位Ｅを供給することで、Ｒｕ金属への還元反応が生じる。ただし、安全上の理由から、水素の発生量を抑えるために、Ｒｕ金属への還元反応を生じさせるために供給される電位Ｅは、−０．５Ｖ〜−０．２Ｖであることが好ましい。
【００４５】
なお、ここでは酸性溶液のｐＨ＝３である場合における電位Ｅの範囲を説明したが、その電位の範囲は、ｐＨの値に応じて変化する。例えば、ｐＨ＝０である場合には、電位Ｅは−０．３Ｖ〜０Ｖであることが好ましく、ｐＨ＝７である場合には、電位Ｅは−０．８Ｖ〜−０．５Ｖであることが好ましい。すなわち、ｐＨが大きな正の値になるにしたがって、電位は大きな負の値になる。
【００４６】
続いて、Ｒｕシード層２６ｒが形成された基体１００を酸性溶液から取り出す。
【００４７】
最後に、Ｒｕシード層２６ｒが形成された基体１００（酸性溶液に浸漬済みの基体１００）を電気鍍金液に浸漬させて、電気鍍金法により開口部２３ａに磁性材料を堆積させる。これにより、図３に示したように、開口部２３ａが磁性材料により埋められるため、その開口部２３ａに記録磁極３０が形成される（図４のステップ１０２）。この場合には、活性化処理済みのＲｕシード層２６ｒの表面が大気（酸素）に晒される時間を最小限に抑えるために、活性化処理が完了したのち、Ｒｕシード層２６ｒが形成された基体１００を乾燥させずに電気鍍金液に浸漬させることが好ましい。電気鍍金液のｐＨは、酸性溶液に対する基体１００の浸漬工程および酸性溶液に対する電位の供給工程において設定された酸性溶液のｐＨと一致するように設定されることが好ましい。磁性材料は、例えば、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）などである。
【００４８】
この工程では、Ｒｕシード層２６を電極膜として磁性材料の鍍金膜が成長するため、その鍍金膜により開口部２３ａが埋められる。こののち、必要に応じて、鍍金膜をアニールすると共に、開口部２３ａの外部まで磁性材料を堆積させた場合にはＣＭＰ法などの研磨処理により記録磁極３０を平坦化してもよい。研磨処理が施された記録磁極３０は、図３に示したように、Ｒｕシード層２６ｒの上面２６ｓと同一面内の上面３０ｓを有する。記録磁極３０の厚さは、例えば、１μｍ程度であるが、ＰＭＲヘッドの記録性能などの条件に応じて任意に変更可能である。
【００４９】
［記録磁極の形成方法に関する作用および効果］
この記録磁極の形成方法によれば、開口部２３ａに形成されたＲｕシード層２６を電気鍍金液に浸漬させる前に、ＨＥＲ条件に基づく電位を供給してＲｕシード層２６に活性化処理を施している。よって、以下の理由により、鍍金用のＲｕシード層２６の表面に生じるＲｕ酸化物をＲｕ金属に変換して、そのＲｕシード層２６を用いて鍍金形成された記録磁極３０にボイド欠陥および層剥離欠陥が生じることを抑制できる。
【００５０】
図７〜図１０は、比較例の記録磁極の形成方法を説明するためのものであり、図１〜図３に対応する断面構成を表している。この比較例の記録磁極の形成手順は、Ｒｕシード層２６の活性化工程（図４のステップ１０１）を行わないことを除き、上記した本実施形態の記録磁極の形成手順と同様である。以下では、既に説明した本実施形態の形成手順と同様の形成手順については、その説明を随時省略または簡略化する。
【００５１】
比較例では、最初に、図７に示したように、基体１００（基板１８およびエッチングストップ層１９）の上にモールド形成層２００（絶縁層２０およびハードマスク２１）を形成したのち、そのモールド形成層２００の上に、開口部２３を有するフォトレジスト層２２を形成する。このフォトレジスト層２２を形成する場合には、上記したように、ハードマスク２１の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層２２を形成したのち、フォトリソグラフィ法を用いてフォトレジスト層２２をパターニング（露光および現像）して開口部２３を形成する。この場合には、開口部２３が主磁極層全体（記録磁極およびヨーク）の形状に対応する形状を有してもよい。また、開口部２３のうちの記録磁極に対応する部分とヨークに対応する部分とは、一度のフォトレジスト層のパターニング工程により一括して形成されてもよいし、二度のフォトレジスト層のパターニング工程により別個に形成されてもよい。
【００５２】
続いて、開口部２３を有するフォトレジスト層２２をマスクとして、ＲＩＥ法によりモールド形成層２００をエッチングして、図８に示したように、基体１００の露出面２４ｂと傾斜した側壁２４とにより画定される開口部２３ａを形成する。この側壁２４の傾斜角度α（図９参照）は、エッチングガスの組成、圧力およびＲＦパワーなどのエッチング条件に応じて制御される。この結果、開口部２３ａのうち、モールド形成層２００の上面２１ｓに沿った幅ｗ１は、露出面２４ｂに沿った幅ｗ２よりも大きくなる。また、ＡＢＳ側から見た開口部２４の下側部分の形状は、台形になる。
【００５３】
続いて、図９に示したように、ＡＬＤ法などにより開口部２３ａに誘電層２５を形成したのち、ＣＶＤ法などにより誘電層２５の上にＲｕシード層２６を形成する。この結果、幅ｗ１は、誘電層２５およびＲｕシード層２６により狭められる。これに伴い、誘電層２５およびＲｕシード層２６の厚さは、記録磁極のトレーリングエッジ幅（トラック幅）に応じて設定される。
【００５４】
続いて、Ｒｕシード層２６が形成された基体１００を電気鍍金液に浸漬させたのち、電気鍍金法により開口部２３ａおよびその外側におけるＲｕシード層２６の上面２６ｓに磁性材料の鍍金膜を成長させる。こののち、ＣＭＰ法などにより鍍金膜を研磨して、図１０に示したように、上面２６ｓと同一面内の上面２７ｓを有する記録磁極２７を形成する。
【００５５】
比較例では、電気鍍金法により記録磁極２７を形成する前に、ＣＶＤ法などにより形成されたＲｕシード層２６の表面が何ら処理されていない。このため、Ｒｕシード層２６の表層の一部は、濡れ性が低いＲｕ酸化物（ＲｕＯ2 およびＲｕＯ4 ）に変化する。この場合には、Ｒｕシード層２６が電気鍍金液に浸漬されると、その表面（側壁２４ａ）に気泡（図示せず）が付着しやすくなる。これにより、その後に電気鍍金法により記録磁極２７が形成されると、その気泡が存在したままで開口部２３ａが記録磁極２７により埋められるため、その記録磁極２７中にボイド３２が生じる。なお、電気鍍金液に過剰の界面活性剤を加えるとボイド３２が生じにくくなるが、その反面、記録磁極２７中に界面活性剤および他の添加剤（副産物など）などが混入する。よって、記録磁極２７中に生じたボイド３２およびその記録磁極２７中に混入された不純物に起因してボイド欠陥および層剥離欠陥が生じるため、ＰＭＲヘッドの記録性能が低下する。
【００５６】
これに対して、本実施形態では、図１〜図６に示したように、Ｒｕシード層２６を電気鍍金液に浸漬させる前に、そのＲｕシード層２６の表面に活性化処理を施してＲｕ酸化物をＲｕ金属に変換している。具体的には、Ｒｕシード層２６を酸性溶液に浸漬させて、ＨＥＲ条件よりも低い電位を供給すると共にＲｕ酸化物をＲｕ金属に変換して表面の濡れ性を改善したのち、そのＲｕシード層２６を電気鍍金工程に投入している。この場合には、比較例とは異なり、Ｒｕシード層２６の表面（側壁２４ａ）に気泡が付着しにくくなるため、電気鍍金法により開口部２３ａに記録磁極３０が形成されてもボイド３２が生じにくくなる。しかも、ボイド３２の発生を抑えるために電気鍍金液に過剰の界面活性剤を添加する必要もないため、記録磁極３０中に不純物が混入しにくくなる。よって、Ｒｕシード層２６の表面に生じるＲｕ酸化物をＲｕ金属に変換して、そのＲｕシード層２６を用いて鍍金形成された記録磁極３０にボイド欠陥および層剥離欠陥が生じることを抑制できる。また、Ｒｕ酸化物の発生に起因して低下した鍍金用のＲｕシード層２６の表面の濡れ性が改善されるため、そのＲｕシード層２６を回復できる。これにより、ＰＭＲヘッドの性能低下を抑制できると共に、製造歩留まりを改善できる。
【００５７】
特に、上記したようにＰＭＲヘッドの性能低下等を抑制するために、新規かつ特別な装置および材料を必要とせず、既存の装置および材料を用いるだけで済むと共に、製造歩留まりに悪影響が及ばない。よって、上記した利点を低コストで容易かつ安定に得ることができる。なお、厳密には、Ｒｕシード層２６に活性化処理を施すために、新規な装置等として図５に示したタンク６０を用いる必要がある。しかしながら、タンク６０に要する費用等とボイド欠陥等に起因する不良品の発生数等とを比較すると、前者においてコスト面等の利点が得られることは明らかである。
【００５８】
なお、活性化処理により回復されたＲｕシード層２６を用いて、記録磁極に代えて、ＰＭＲヘッドの構成要素である他の磁性層（例えば各種シールド層）を形成してもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。
【００５９】
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施形態において説明した態様に限られず、種々の変形が可能である。例えば、本発明におけるルテニウムシード層の回復方法は、ＰＭＲヘッドにおける記録磁極の形成方法に限らず、他のデバイスにおける磁性層の形成方法に適用されてもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１８…基板、１９…エッチングストップ層、２０…絶縁層、２１…ハードマスク、２３ａ…開口部、２５…誘電層、２６，２６ｒ…Ｒｕシード層、３０…記録磁極、１００…基体、２００…モールド形成層。
【図１】
2011090770.tif 000003
【図２】
2011090770.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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【図７】
2011090770.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2011090770.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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