(57)【要約】【課題】厚膜の磁性多層膜に隣接する埋め込み膜にボイド・シームを発生させない磁気ヘッドの製造方法及びこれを用いた差動型再生ヘッドもしくはＭＡＭＲ素子を提供する。【解決手段】磁性多層膜１４のパターン加工後の隣接する埋め戻し膜４２，４３の堆積を，第１段階の堆積工程と，続けて堆積した膜をエッチバックする工程と，第２段階の堆積工程からなる一連の製造プロセスによって形成する。ハードバイアスを加える硬磁性膜を埋め戻す場合には，第２段階の堆積工程の前に配向下地膜を堆積する工程を追加することで保磁力を増加できる。【選択図】図１
2011108320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けた磁性多層膜にパターンを形成して除去した部分に膜を埋め込む工程を含む磁気ヘッドの製造方法において，
前記膜を埋め込む工程は，
第１の膜を堆積する工程と，
前記第１の膜の一部分をエッチバックする工程と，
その上に第２の膜を堆積する工程と
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】
請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法において，前記パターンを形成した磁性多層膜の側壁裾引き部のテーパー高さｋと，前記第１の膜と前記第２の膜の平坦部での総膜厚ｘとが，ｘ＞２ｋの関係を満たすことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の磁気ヘッドの製造方法において，前記磁性多層膜の主たる側壁が，前記基板面に対して垂直か，もしくは垂直から２０度以内の傾斜角度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４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の磁気ヘッドの製造方法において，前記埋め込まれる膜は磁区制御を行う硬磁性膜であることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の磁気ヘッドの製造方法において，前記第１の膜は第１の配向下地層とその上に続けて堆積する第１の硬磁性層から成り，前記第２の膜は第２の配向下地層とその上に続けて堆積する第２の硬磁性層から成ることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の磁気ヘッドの製造方法において，前記第１の膜と前記第２の膜は同一種類の膜であることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の磁気ヘッドの製造方法において，前記エッチバックの量は，前記第１の膜の平坦部での膜厚の５０％以内であることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項８】
磁気的に結合していない第１の磁気検知膜と第２の磁気検知膜を積層した磁性多層膜と，前記磁性多層膜のトラック幅方向両側に設けられた磁区制御用の硬磁性膜とを有し，前記第１の磁気検知膜と前記第２の磁気検知膜の差動信号を出力する差動型磁気再生ヘッドであって，
前記磁区制御用の硬磁性膜は，膜表面をエッチバックした第１の埋め込み膜と，その上に堆積した第２の埋め込み膜から成る積層構造を有することを特徴とする差動型磁気再生ヘッド。
【請求項９】
少なくともスピン偏極電流を発生する第１の磁性層と前記スピン偏極電流のスピントルクによってマイクロ波を発生する第２の磁性層とを積層した磁性多層膜と，記録磁界を発生する磁極と，前記磁性多層膜に隣接して形成された埋め込み膜とを有するエネルギーアシスト型磁気記録ヘッドであって，
前記磁性多層膜に隣接して形成された埋め込み膜は，膜表面をエッチバックした第１の埋め込み膜と，その上に堆積した第２の埋め込み膜から成る積層構造を有することを特徴とするエネルギーアシスト型磁気記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，磁気記録再生装置に搭載する磁気ヘッドとその製造方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の記録密度増加を目的として，磁気ヘッドの寸法は年々微細化が進んでいる。古くは記録ヘッドと再生ヘッドを兼用する誘導型ヘッドが主流であったが，現在の主流は性能向上のため記録ヘッドと再生ヘッドを分離した録再分離ヘッドである。記録ヘッドはコイルによる誘導磁界で情報を書き込む誘導ヘッドであるが，再生ヘッドは，磁気センサーとしてスピンバルブを利用したＧＭＲ（Giant Magneto- Resistance）ヘッドもしくはＴＭＲ（Tunnel Magneto-resistance）ヘッドが用いられる。図２に，記録ヘッド部１と再生ヘッド部２を有する録再分離型ヘッドの模式図を示す。また，図３に再生ヘッド部分の拡大図を示す。図３は磁気ディスク媒体に対向する面（ＡＢＳ＝Air Bearing Surface面）から見た図であり，図２のＡから見た図に相当する。ＴＷは，再生ヘッド部２のトラック幅方向寸法である。磁気ヘッドはＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ（アルミナ−チタンカーバイド，以下ＡｌＴｉＣ）基板上に微細加工技術を使って形成する。なお後の図面も含め，基板部分の図示は省略している。パーマロイからなる下部磁気シールド層３及び上部磁気シールド層４は電極を兼ねており，その間に形成した多層膜のスピンバルブ型磁気抵抗効果膜５に通電して磁気を検知する。磁気を検知する磁気抵抗効果膜５を絶縁分離する部分にはアルミナ絶縁膜１１を用い，さらに隣接してバイアス磁界を加えるハードバイアス膜６が配置される。
【０００３】
継続的な記録密度向上のため，磁気ヘッドには種々の新技術が提案・導入されている。その一つとして，再生ヘッドのビット長方向の磁界検出性能（分解能）を向上する目的で提案されている差動型再生ヘッド構造を図４に示す。差動型再生ヘッドは２つのスピンバルブ素子を直列に接続した構成をしており，各々のスピンバルブは磁気抵抗の極性が逆になるように固定層の交換結合総数の偶奇を変えている。このため，直列に接続した二素子の出力が反対極性となって，図４に模式的に示す様な差動信号を出力する。媒体の磁気遷移に対する検出感度は，通常のスピンバルブでは磁気シールド間隔（図３のＧS）が狭いほど高くなる。この間隔はスピンバルブ膜厚以下（≦２５ｎｍ）には短縮が困難だが，差動型再生ヘッドの場合には二つの磁気検知層の距離（図４のＧＬ）が支配要因であり，これを任意に短縮できるために分解能を向上できることが知られている（特許文献１）。
【０００４】
ここに示した構造は同型のスピンバルブを直列配置する二素子型差動ヘッドの構造であるが，差動動作をさせるためには，磁気検知層を反強磁性結合させるＡＦＣ型（Anti-Ferro Coupling型，特許文献２）や，二素子を並列接続する差動構造なども考えられる。いずれにしても，通常の単層スピンバルブに比較して磁気検知層が少なくとも２層必要となるために磁性層の膜厚が厚くなり，加工プロセスの難易度が上がることが製造上の大きな差異点である。
【０００５】
別の新技術として，記録ヘッドの性能向上のため提案されているＭＡＭＲ素子（Microwave Assisted Magnetic Recording）を図５に示す。ＭＡＭＲ素子は，非特許文献１に開示されるように再生ヘッドに類似した構造で，図５の参照層２０の磁性層中でスピン偏極電流を作り出し，マイクロ波発生層１９（ＦＧＬ，Field Generation Layer）にてスピントルクを利用して発振を起こし，高周波の電磁波（マイクロ波）を発生できる。構成によっては補助層１８等を設ける。局所的にマイクロ波を照射し，媒体の磁化の歳差運動を誘導して記録ヘッド磁界による磁化反転をアシストできるため，微細な記録ヘッドの磁界不足を補うとともに，熱揺らぎ耐性の強い媒体材料を適用できる次世代の高記録密度化技術の一つとして注目されている。ＭＡＭＲ素子の構造は，図５に示す様に磁性膜の多層構造である上，必要な強度の高周波磁界を発生するためにはマイクロ波発生層１９の膜厚が２５ｎｍ以上必要との試算があり，先に述べた差動型再生ヘッド同様，厚膜の磁性膜加工プロセスが製造上のキーポイントの一つとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７６００９５号公報
【特許文献２】特開２００９−２６４００号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Xiaochun Zhu and Jian-Gang Zhu, Bias Field Free Microwave Oscillator Driven by Perpendicularly Polarized Spin Current, IEEE trans. Magn., 42, No.10 (2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
差動型再生ヘッドやＭＡＭＲ素子の製造にあたっては，４０〜８０ｎｍと通常よりも厚い磁性膜加工を行うことに伴って次の課題がある。説明のため以下に差動型再生ヘッドのプロセスフローを示す。
【０００９】
図６から図９は，ＡｌＴｉＣ基板上の再生ヘッド部分を拡大したプロセスフロー模式図である。各図はＡＢＳ面から見た断面図を示す。図６はパーマロイからなる下部磁気シールド層３を形成し，その上に差動構成の磁気抵抗効果膜１４を成膜した段階である。磁気抵抗効果膜１４の機能別の構造を図７に示した。下側素子１５は通常のスピンバルブ同様に下地層２９，固定層２１，絶縁層２２，自由層２３を順に積層した構造をとる。その上に，タンタルやルテニウム等の非磁性中間層２４を介して，上側素子１６の自由層２５，絶縁層２６，固定層２７を下側と逆転した配置で積層する。固定層２７の上にはキャップ層２８を形成する。スピンバルブにはＴＭＲ膜を用いるが，ＣＰＰ−ＧＭＲ膜も適用可能である。ＣＰＰ−ＧＭＲ膜の場合には絶縁層２２と２６が中間層に置き換わる。
【００１０】
次に，トラック幅パターンを形成する。図８に示すようにホトリソグラフィーを用いて，ホトレジストとポリイミドの積層マスク３０でトラック幅パターンを形成する。これをイオンミリングにより素子に転写する。続いて不要な磁気抵抗効果膜を除去した後，磁気抵抗効果膜側壁の絶縁膜としての薄いアルミナ膜１１と，ハードバイアス膜６（永久磁石）を堆積すると，図９の状態となる。ハードバイアス膜６は磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を加える永久磁石の役割を果たし，例えばコバルト・クロム・白金などの合金膜を用いる。
【００１１】
差動型再生ヘッドの場合には，磁気抵抗効果膜１４が通常の再生ヘッドの倍近い厚さのため，この工程で埋め戻すハードバイアス膜の厚さも相応の厚さとなることで次の問題を生じる。図１０に示す様に，磁気抵抗効果膜の側壁付近では埋め戻すハードバイアス膜はイオンビームデポジションのビームがトラックパターンの影となる効果で膜厚が薄くなる。薄膜化の程度はイオンビームの入射角や発散の様子にも依存するが，概ね側壁近傍の厚さは影を作るパターンのない平坦部の半分程度となる。ハードバイアス膜の堆積が進むと側壁についた膜がせり出してくる影響も加わり，側壁近傍からの見込み角がさらに狭くなる。厚膜の磁気抵抗効果膜１４の膜厚分を埋め戻した段階では，図１１のように側壁近傍のハードバイアス膜部分にはボイド（空隙）４０やシーム（継ぎ目）が発生する。ボイドやシーム部分では，磁気抵抗効果膜の磁気特性が劣化しており設計通りのハードバイアス磁界が加えられない可能性が高く，膜が腐食する原因にもなるため，ボイドやシームの発生は避けねばならない。ハードバイアス膜からの磁界は特に磁気抵抗効果膜の近傍の影響が大きいため，ここにボイドやシームが存在するとハードバイアス磁界の強度不足となり致命的である。
【００１２】
一般に，パターンを形成した側壁に堆積する膜厚が厚いほどボイドやシームが発生しやすくなる。この様子を図１２に簡易的に示した。入射角θのイオンビームミリングのイオンは，パターンの近傍ではパターンに遮られて影になる効果で，堆積する膜の膜厚はパターン近傍で薄くなる。同時にパターン側壁にもある程度の膜が堆積するため，パターン近傍には凹部が形成される。膜の堆積進行に合わせて徐々に凹部からの見込み角が狭まってイオンビームの入射口を塞ぐと最終的にボイドやシームとなる。平坦部の堆積膜厚をｘとすると，側壁近傍での膜面高さは凡そｘ／２となる（この理由は後述する）。
【００１３】
実際には，図１３に示すように，パターンを形成する膜（差動型ヘッドの場合は磁気抵抗効果膜）は，イオンミリングを用いると裾引き部４１を生じる。裾引き部がある場合の堆積の様子を，図１３から図１５を用いて説明する。簡単のため裾引き部４１の三角テーパーの高さをｋとおく。実際の素子では，素子部から離れた平坦面から基板面に平行に引いた延長線Ａと，素子上端部から引いた側壁面に平行な延長線Ｂの交点Ｘを基準に，裾引き部のうちで素子近傍の５０％以内部分を直線近似した線Ｃと線Ｂの交点Ｙを用いて，距離ＸＹ＝ｋとすれば十分な近似となる。裾引き部が大きく，素子側壁全てを占めている場合には側壁部での高さをそのままｋと考えればよい。平坦部の堆積膜厚をｘとすると，側壁近傍での膜面高さはｘ／２＋ｋとなる。平坦部の堆積膜厚ｘと側壁近傍での膜面高さｘ／２＋ｋの大小関係に応じて図１３，図１４，図１５の状態がある。図１３はｘ＜ｘ／２＋ｋの場合，図１４はｘ＝ｘ／２＋ｋの場合，図１５はｘ＞ｘ／２＋ｋの場合を示している。ボイドやシームが発生する可能性があるのは，側壁近傍の膜厚が平坦部を下回り凹形状が生じる図１５のような関係にあるときで，このとき膜の堆積進行に合わせて凹部からの見込み角が狭まってイオンビームの入射口を塞ぐとボイドやシームとなる。
【００１４】
図１３から図１５の関係を，膜の堆積厚さｘ，基板面からの膜面高さｙ，裾引き部のテーパー高さｋを用いて一般化して表すと，図１６のようになる。この図は堆積するハードバイアス膜の膜厚と，ボイドやシームの出来易さを表す関係図となっている。平坦部の膜面高さを示す線ｙ＝ｘと，パターン側壁近傍の膜面高さを示す線ｙ＝ｘ／２＋ｋの交点ｘ＝２ｋを境として，ｘ＜２ｋがボイド・シーム回避領域（Ａ），ｘ＝２ｋが境界（Ｂ），ｘ＞２ｋがボイド・シーム発生の可能性がある領域（Ｃ）となり，それぞれ図１３，図１４，図１５に対応している。
【００１５】
差動型再生ヘッドの場合，膜厚が典型的には６０ｎｍ程度あり，この膜をイオンミリングにより加工すると条件にもよるが，裾引き部のテーパー高さｋ＝２０〜２５ｎｍとなる。従って，ｘ＞２ｋ＝４０〜５０ｎｍのハードバイアス膜を堆積するとボイドやシームが発生する可能性が生じる。一方で，差動型再生ヘッドに対しては膜中にある２つの磁気検知層に均等にハードバイアスを加える必要があり，ハードバイアス膜の膜厚は磁気抵抗効果膜１４の膜厚６０ｎｍ程度は少なくとも必要である。この条件を図１６に示した線Ｄはボイド・シーム発生領域（Ｃ）にあるため，何らかの対策が必要とわかる。比較のため通常のスピンバルブについても調べてみると，磁気抵抗効果膜の膜厚は３０ｎｍ程度，裾引き部のテーパー高さはイオンミリング条件に依存してｋ＝１５〜３０ｎｍ，ハードバイアス膜の膜厚ｘは３０ｎｍ程度であり，ボイド・シームの発生境界２ｋ＝３０〜６０ｎｍに対しｘ≦２ｋとなるボイド・シームの回避領域（Ａ）にあって，差動型再生ヘッドのような問題は生じないことが分かる。
【００１６】
なおプロセスフローに関して，この後はリフトオフにより磁気抵抗効果膜上部のホトレジストと絶縁膜及びハードバイアス膜を除去すると図１７の状態となり，再生センサの基本構造が完成する。後の図面は省略するが，類似のプロセスによってトラックに対し垂直方向の素子高さパターンの加工を行い，上部磁気シールド層としてパーマロイを堆積した後，そのまま再生ヘッドの上部に記録ヘッドを形成する工程が続く。なお，素子高さパターンを先に加工し，続けてトラック幅パターンを加工する方法もある。
【００１７】
次に，ＭＡＭＲ素子の場合についても簡単に説明する。ＭＡＭＲ素子の膜構成は図５に示した通りで，各種の構造が提案されているが，基本的にはスピン偏極電流を作り出す参照層２０とマイクロ波発生層１９（ＦＧＬ，Field Generation Layer）と幾つかの補助層からなる。補助層の内容は構成によるが磁化の向きを固定する層などからなり，用いない場合もある。マイクロ波発生層１９は，十分な記録磁界アシスト効果を得る交流磁界を出力するためにはある程度の厚さが必要で，具体的には２５ｎｍ程度は必要と見積もられている。参照層の厚さを１０〜２０ｎｍ，補助層の厚さを５〜１０ｎｍとすると，トータルのＭＡＭＲ素子膜厚は４０〜５５ｎｍとなる。裾引き部のテーパー高さはイオンミリング条件に依存するがｋ≦０〜２０ｎｍと見て良い。この関係を図１６で判定すると，ｘ≧２ｋとなりボイド・シーム発生領域（Ｃ）に該当することが分かる。従って先の差動型再生ヘッドと同様に，ＭＡＭＲ素子においても側壁に埋め込む膜にボイドやシームを発生させない，という観点で共通の課題がある。
【００１８】
本発明はかかる課題に鑑み，差動型再生ヘッド及びＭＡＭＲ素子のように膜厚が４０〜８０ｎｍと厚い素子について，パターニング後の埋め戻し膜にボイドやシームが発生しないための製造方法と，これを実現した差動型再生ヘッド及びＭＡＭＲ素子を提供するものである。
【００１９】
（補足）
イオンミリング後のパターン側壁近傍の膜厚が平坦部膜厚の半分となる理由を説明する。イオンミリングを用いる場合，図１８に示す様に，パターン３０に対して基板法線方向を基準に定義したイオン入射角θで入射するアルゴンイオン等で磁気抵抗効果膜等を除去していく。基板は法線方向を軸に一定速度で３６０度回転している。θが決まればイオンミリングレートは単純にイオンの入射量で決まるので，基板が一回転する間にパターンに遮られて影になる時間の割合だけミリングレートが低下する。パターンから距離ｄ0だけ離れた点のミリングレートは，図１８に示す様に入射角θの先端角をもつ円錐がパターンに遮られない範囲の角度をφ（rad）とすると平坦部のφ／２π倍になる。パターンの近傍ではちょうど半分の時間が影になりφ＝πなのでミリングレートも半分となる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決する手段として，磁性多層膜のパターン加工後の埋め戻し膜の堆積工程において，第１段階の堆積工程と，続けて堆積した膜をエッチバックする工程と，第２段階の堆積工程からなる一連の製造プロセスを用いる。
【００２１】
第１段階の堆積工程は，図１９に示す様に，堆積膜厚ｘ＜２ｋでボイド・シームの発生しない膜厚以下で典型的にはイオンビームデポジションによって行う。この後，堆積した膜の１／１０〜１／２の膜厚だけエッチバックする。エッチバックは典型的にはイオンビームミリングを用いて入射角が基板法線方向から７０度±１０度の斜入射条件とする。これにより平坦部より側壁の除去速度が速くなり，側壁近傍からの見込み角を広げて続く堆積工程でのボイド・シームの発生を抑制できる。エッチバック後の形状を図２０に示した。その後，第２段階の堆積工程を経ると，図１に示すボイド・シームのない埋め戻し膜の形成工程が完成する。第２段階での堆積厚さは，埋め戻し膜トータルの厚さが磁性多層膜１４の厚さに達するまでか，若しくはその後の工程で削られるマージンを考慮して多少厚めに形成する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると，ボイドとシームの発生を抑制できるためにハードバイアス磁界強度や保磁力の劣化を抑制でき，差動型再生ヘッドなどの厚い磁性多層膜素子に設計通りの磁界を加えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による第１の実施例を説明する図である。
【図２】録再分離型磁気ヘッドを模式的に示す説明図である。
【図３】再生磁気ヘッド部分の拡大断面を示す説明図である。
【図４】差動型再生磁気ヘッドの構造と等価回路を示す説明図である。
【図５】ＭＡＭＲ素子の構造を模式的に示す説明図である。
【図６】差動型再生磁気ヘッドの製造プロセスフローを模式的に示す説明図である。
【図７】差動型再生磁気ヘッドの磁気抵抗効果膜の機能別構造の説明図である。
【図８】図６に続く差動型再生磁気ヘッドの製造プロセスフローを模式的に示す説明図である。
【図９】図８に続く差動型再生磁気ヘッドの製造プロセスフローを模式的に示す説明図である。
【図１０】差動型再生磁気ヘッド等の厚膜素子の製造プロセス課題を説明する模式図である。
【図１１】差動型再生磁気ヘッド等の厚膜素子の製造プロセス課題を説明する模式図である。
【図１２】パターンを形成した側壁でのボイドやシーム発生を説明する模式図である。
【図１３】裾引き部がある場合のパターン側壁の膜堆積の様子を示す説明図である。
【図１４】裾引き部がある場合のパターン側壁の膜堆積の様子を示す説明図である。
【図１５】裾引き部がある場合のパターン側壁の膜堆積の様子を示す説明図である。
【図１６】膜の堆積厚さと基板面からの膜面高さから，ボイド・シーム発生領域を一般化した説明図である。
【図１７】図９に続く差動型再生磁気ヘッドの製造プロセスフローを模式的に示す説明図である。
【図１８】パターン側壁近傍のイオンミリング量減少を説明する模式図である。
【図１９】本発明による第１の実施例を説明する図である。
【図２０】本発明による第１の実施例を説明する図である。
【図２１】本発明による第１の実施例を説明する図である。
【図２２】本発明による第２の実施例を説明する図である。
【図２３】側壁に緩いテーパーが形成された場合の説明図である。
【図２４】本発明による第３の実施例を説明する図である。
【図２５】本発明による第３の実施例を説明する図である。
【図２６】本発明による第３の実施例を説明する図である。
【図２７】本発明による第３の実施例を説明する図である。
【図２８】本発明による第３の実施例のエネルギーアシスト型磁気ヘッドの構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下，本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
まず，第１の実施例について説明する。本実施例は，差動型再生磁気ヘッドのウエハ製造工程の内，先に図８に示したようにホトリソグラフィーでトラック幅パターンを形成した段階から，厚さ６０ｎｍの磁気抵抗効果膜１４をイオンミリングにより除去する工程までは発明が解決しようとする課題の項で説明した方法と同じである。その後，絶縁膜として薄いアルミナ膜１１をスパッタにより４ｎｍ堆積した後，イオンビームデポジション装置によって配向下地層４４としてクロム・モリブデン膜（ＣｒＭｏ）と第１のハードバイアス膜４２を堆積した状態が図１９である。第１のハードバイアス膜は磁気抵抗効果膜１４のトラック幅方向の両側に設けられる。第１のハードバイアス膜４２には，コバルト・クロム・白金（ＣｏＣｒＰｔ）からなる硬磁性膜を用いた。なお，ハードバイアス膜はＣｏＣｒＰｔに限らず，必要な磁界が加えられる硬磁性材料であれば他の材料も適用できる。また，ハードバイアス膜の下地には結晶配向を制御するためにＣｒＭｏなどの配向下地膜を２〜４ｎｍ堆積することが望ましい。ここではＣｒＭｏを３．５ｎｍ堆積した。場合によっては配向下地膜のさらに下地として結晶リセット層となるタンタル（Ｔａ）やニッケル・タンタル（ＮｉＴａ）などのアモルファスの層を１〜２ｎｍ堆積してもよい。ここでは配向下地層の上に，ＣｏＣｒＰｔを４５ｎｍ堆積した。この膜厚は，図１６の関係でボイド・シームが発生しないｘ＜２ｋの関係を満たす必要がある。磁気抵抗効果膜１４の裾引き部４１の高さｋは２５ｎｍであり，堆積膜厚ｘ＝４５ｎｍ＜２ｋ＝５０ｎｍの基準関係式を確かに満たしている。
【００２６】
補足になるが，厚膜の差動型再生ヘッド向け磁気抵抗効果膜１４のイオンミリング条件は，特許文献２に開示されているハーフテーパーを形成するように，入射角３０度±１０度のイオンミリング工程と続く入射角７０度±１０度の側壁再付着除去条件のイオンミリング工程とを単位セットとして，これを複数セット繰り返して形成した。この方法により，差動動作させる二素子の磁気検知膜（図７の自由層２３及び２５）の幅が等しく，かつ裾引き部の高さｋが所望の形状を形成できる。
【００２７】
続けて，ハードバイアス膜のエッチバックを行う。入射角７０度±１０度のイオンミリングによって平坦部で１５ｎｍ相当の第１のハードバイアス膜４２を除去する。このとき，磁気抵抗効果膜１４の側壁部は装置と条件にもよるが，その倍の３０ｎｍ程度除去されるため，エッチバック後の形状は図２０の状態となり，側壁コーナー部からの見込み角は大きく広がりボイド・シームが形成されにくくなる。一般に，入射角７０度程度の斜入射のイオンミリングでは側壁の除去レートが平坦部の倍程度まで増加するため，このエッチバック工程での除去量は平坦部換算で，最大でも第１のハードバイアス膜の膜厚の５０％までとすると良い。このとき，側壁のハードバイアス膜が消失して絶縁膜１１や磁気抵抗効果膜１４がダメージを受けることを防止できる。多くの場合，堆積時に平坦部より側壁の膜厚が薄くなるため，実用的なエッチバック量上限は５０％よりもさらに低くする。
【００２８】
このエッチバックは，第１段階のハードバイアス膜を堆積したイオンビームデポジション装置の異なるチャンバにてイオンミリングにより行う。これにより再度の真空引きによるスループット低下を防ぐ。さらに，続く第２のハードバイアス膜も同じ装置のイオンビームデポジション用チャンバを使って堆積する。処理間を真空のチャンバ間搬送で結ぶことで大気暴露起因の酸化膜形成等の好ましくない影響を防止すると共に，スループットを向上できる。なお，イオンビームデポジションとイオンミリングの複数チャンバを持たない装置を用いることも不可能ではない。その方法は，次の実施例にて説明する。
【００２９】
エッチバック後は，真空を保ったまま第２のハードバイアス膜の堆積を行うことで磁気特性を劣化させない成膜が可能になる。図１は，膜厚３５ｎｍのＣｏＣｒＰｔ膜を第２のハードバイアス膜４３として堆積した状態である。ここまでの工程で堆積するハードバイアス膜の全膜厚は，平坦部で磁気抵抗効果膜１４よりも厚くなるように設計する。すなわち，平坦部で定義した，第１のハードバイアス膜の堆積量ｘと，エッチバック量ｙ，第２のハードバイアス膜の堆積量ｚについて，ｘ−ｙ＋ｚ≧磁気抵抗効果膜の膜厚，となるように各膜厚を設計することが基本である。ハードバイアス膜のトータル膜厚は，この後のＣＭＰ工程で削られるマージンを考慮するために，磁気抵抗効果膜の膜厚よりやや厚く形成することが好ましい。一方で，ハードバイアス膜の最終的な膜厚は磁気抵抗効果膜１４に加わるハードバイアス磁界の強さが適切となるように設計されるものであり，これらを考慮して最適なプロセス条件を決定している。
【００３０】
この後は，一般的な磁気ヘッドと同様の製造工程となる。ＣＭＰリフトオフにより磁気抵抗効果膜上部の積層レジスト３０と絶縁膜１１及びハードバイアス膜４２，４３を除去すると図２１の状態となり，磁気再生ヘッドの基本構造が完成する。図中，４６は第１のハードバイアス膜４２と第２のハードバイアス膜４３の境界を示す。この後，電極兼上部磁気シールド層としてパーマロイを堆積した後，そのまま上部に記録ヘッドを形成する工程が続き，図２に示すような磁気ヘッドが完成する。
【００３１】
本発明の磁気ヘッド製造方法によると，ボイドとシームの発生を抑制できるためにハードバイアス磁界強度や保磁力の劣化を抑制でき，差動型再生ヘッドなどの厚い磁性多層膜素子に設計通りの磁界を加えることが可能となる。また，ボイドやシームに後の工程でリフトオフやＣＭＰ，洗浄用の液体が侵入し金属の磁性膜が腐食することを防止できる効果が得られる。
【００３２】
次に，第２の実施例について説明する。本実施例では，下地に配向制御膜を再挿入する方法について述べる。図２０に示した第１のハードバイアス膜４２をエッチバックする工程までは第１の実施例と同様である。その後，第２のハードバイアス膜を堆積する前に，第２の結晶配向を制御する配向下地膜としてＣｒＭｏ膜を３．５ｎｍ堆積する。この膜は第１のハードバイアス膜を堆積する前に第１の配向下地膜として用いたものと同じである。ＣｒＭｏ膜はＣｏＣｒＰｔのハードバイアス膜を堆積するために用いるイオンビームデポジション装置の同じチャンバで成膜できるため，工程のスループットも殆ど変わらない。第２の配向下地膜４７を成膜した後，第２のハードバイアス膜４３を堆積すると図２２の状態となる。この後は第１の実施例と同様の工程を経て磁気ヘッドが完成する。
【００３３】
このように，本発明では，ハードバイアス膜堆積を２段階に分けたことで，第２のハードバイアス膜堆積の前に結晶配向を制御する配向下地膜を挿入可能となり，ハードバイアス膜の保磁力が増大できる。この第２のハードバイアス膜堆積前の配向下地膜は，第１のハードバイアス膜堆積前の配向下地膜と同じで良い。例えば，トータルで６５ｎｍと厚膜のＣｏＣｒＰｔハードバイアス膜を積層すると，保磁力は通常スピンバルブ用の膜厚２１ｎｍの場合の１４００エルステッドに比較して低い１１３０エルステッドしか得られなかったが，第２のハードバイアス膜堆積の前に配向下地膜を再挿入した場合には，膜厚が薄い場合とほぼ同じ１３５０エルステッドの保磁力を得ることができた。保持力増大の結果，ハードバイアスの安定性を向上できる。
【００３４】
ここで，第１のハードバイアス膜と第２のハードバイアス膜について，両者は同一の膜を用いることが望ましい。このとき，同じイオンビームデポジション装置での連続成膜が容易になることに加え，磁気特性も同一の状態に管理することが容易となる。差動型再生ヘッドでは，利用率を等しく揃えるため２つの磁気検知膜に加わるハードバイアス磁界が同一であることが望ましく，この観点からも第１と第２のハードバイアス膜の膜種を揃えることに意味がある。一方で，第１と第２のハードバイアス膜の膜厚に大きな差を形成しつつもハードバイアス磁界を揃えたい場合は，第１と第２のハードバイアス膜の膜種を変えて磁化に差をつけることで，異なる膜厚で磁界を揃えることが出来る。また，差動型再生ヘッドの２つの磁気検知膜の寸法が異なる場合などで意図的に両者のハードバイアス磁界に差を設けたい場合にも，第１と第２のハードバイアス膜の膜種を変えて磁化に差をつけることが有効となる。
【００３５】
ここまで，磁気抵抗効果膜１４の側壁の主となる面（裾引き部を含まない面）が基板に垂直である場合を仮定してきた。実際にはイオンミリングを用いて加工を行った場合には，側壁に若干のテーパーが形成されやすい。垂直側壁を形成しやすいＲＩＥ（反応性エッチング）を用いた場合でも程度の差はあれテーパーが形成され得る。図２３に，側壁に緩いテーパーが形成された場合の断面図を示した。側壁テーパー角をξとすると，イオンミリングの入射角θがθ＞ξであり，テーパー角ξが小さい場合には，図１８に示したイオンミリングの入射角軌道を示す円錐とマスク３０の関係が垂直側壁の場合とほぼ同様の関係にあるとみなせる。すなわち，図１８で定義する入射角軌道を示す円錐がマスクに遮られない範囲の角度φを用いて，ミリングレートは平坦部のφ／２π倍になっており，側壁近傍では平坦部の約１／２になる。また，イオンミリングの入射角θは，θ＜２０°の範囲ではミリング中の側壁に大量の再付着がつくことが知られており，θをこれより小さくする条件は単独ではあまり用いられない。以上を考慮すると，側壁テーパー角ξがξ＜２０°の範囲であれば，本発明の方法が実質的に有効であるといえる。
【００３６】
最後に，第３の実施例について説明する。本実施例では，先の実施例の差動型再生ヘッドに代えてＭＡＭＲ素子を用いる。ＭＡＭＲ素子は，エネルギーアシスト型磁気記録用のマイクロ波発生素子で，記録ヘッドの書き込み用磁極（メインポール）の近傍に形成する。図２８に，ＭＡＭＲ素子を用いるエネルギーアシスト型磁気ヘッドの全体図を示す。メインポール５０の後端側（トレーリング側）シールド５２との間に隣接してＭＡＭＲ素子５１を配置する。ＭＡＭＲ素子５１からのマイクロ波が媒体磁化の歳差運動を誘発することで，メインポール５０からの書き込み磁界による所望の磁化反転をアシストする。なお，設計によっては前端側（リーディング側）にＭＡＭＲ素子を配置することもあるが，何れにせよマイクロ波とメインポールからの磁界が重なる部分で書き込みを行うため，両者が近接する必要がある。ＭＡＭＲ素子の断面は既に図５に示した通りで，ウエハ基板面を下にしてＡＢＳ面から見たＭＡＭＲ素子の磁性多層膜は，参照層２０とマイクロ波発生層（ＦＧＬ）１９と補助層１８から構成される。磁性多層膜をトラック幅部分のみ残してイオンミリングにより除去し，続いて絶縁膜１１としてアルミナを４ｎｍ堆積した状態が図２４である。この後，ハードバイアスを加える硬磁性膜を堆積するが，一気に成膜を行うと膜が厚いためボイドやシームの原因となるので，２段階成膜を行う。まず第１のハードバイアス膜４２を４５ｎｍ堆積した段階が図２５で，これにエッチバックを行うと図２６となり，第２のハードバイアス膜４３を堆積すると図２７の状態となる。
【００３７】
なお，ここでは磁性多層膜に隣接してハードバイアス膜を堆積したが，ＭＡＭＲ素子の設計によっては，隣接する膜に非磁性の絶縁膜（例えばアルミナ）や，軟磁性体の磁気シールド材料（例えばパーマロイ），もしくはこれらの適切な組み合わせを用いても良い。この後は，ＣＭＰリフトオフによって磁性多層膜上部の積層レジスト３０と絶縁膜１１及びハードバイアス膜４２，４３を除去し，ＭＡＭＲ素子の直上に通常の記録ヘッド用の磁極を形成していく。
【００３８】
以上，本発明の実施の形態を記載したが，本発明は上記の場合に限定されるものではなく，堆積膜厚ｘと裾引き部のテーパー高さｋとの関係がｘ＞２ｋとなるような厚膜の磁性多層膜に隣接する埋め込み膜をボイド・シーム無く形成する類似の製造方法と，それを用いた磁気ヘッドに関するものにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は，磁気ディスク用の磁気ヘッド，とりわけ，磁気抵抗効果素子を用いた高分解能磁気センサと，磁性膜を用いたマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの製造に適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  記録ヘッド部
２  再生ヘッド部
３  下部磁気シールド層
４  上部磁気シールド層
５  磁気抵抗効果素子
６  ハードバイアス膜
１１  アルミナ膜
１４  磁気抵抗効果膜
１５  下側素子
１６  上側素子
１７  センス電流
１８  補助層
１９  マイクロ波発生層
２０  参照層
２１  固定層
２２  絶縁層
２３  自由層
２４  非磁性中間層
２５  自由層
２６  絶縁層
２７  固定層
２８  キャップ層
２９  下地層
３０  積層マスク
４０  ボイド
４１  裾引き部
４２  第１のハードバイアス膜
４３  第２のハードバイアス膜
４４  第１の配向下地層
４７  第２の配向下地層
５０  メインポール
５１  ＭＡＭＲ素子
５２  後端側シールド
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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