(57)【要約】【課題】ワーク表面の平坦部とエッジ部とにおける金属酸化膜の膜厚を、より近い膜厚に形成し、したがってエッジ部の膜厚をより厚く形成することが可能な金属酸化膜の成膜方法を提供する。【解決手段】金属材ＴとワークＷとが対向配置されたスパッタ室２ａ中に、スパッタガスおよび酸素を導入するステップと、金属材Ｔに直流電圧を印加するとともにワークＷに高周波負電圧を印加することで、金属材Ｔを酸化させてワークＷの表面にスパッタ成膜するステップとを含む。【選択図】図１
2008013829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材とワークとが対向配置されたスパッタ室中に、スパッタガスおよび酸素を導入するステップと、
前記金属材に直流電圧を印加するとともに前記ワークに高周波負電圧を印加することで、前記金属材を酸化させて前記ワークの表面にスパッタ成膜するステップとを含むことを特徴とする金属酸化膜の成膜方法。
【請求項２】
前記金属材と前記ワークとの対向面間の距離は、１．８インチ以下に設定されていることを特徴とする請求項１記載の金属酸化膜の成膜方法。
【請求項３】
前記ワークに印加する前記高周波負電圧は、−１０Ｖ〜−１Ｖであることを特徴とする請求項１または２記載の金属酸化膜の成膜方法。
【請求項４】
前記高周波負電圧は、前記スパッタ室の筐体および前記直流電源のアースとは絶縁されたフローティング状態で、前記ワークに印加されることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項記載の金属酸化膜の成膜方法。
【請求項５】
前記マグネットは、ロータリーマグネットであり、
前記金属酸化膜をスパッタするステップでは、前記ロータリーマグネットを回転駆動することで、ロータリーマグネトロンスパッタを行うことを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項記載の金属酸化膜の成膜方法。
【請求項６】
前記ワークの表面には段差が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項記載の金属酸化膜の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの表面にアルミナ膜のような金属酸化膜をスパッタする金属酸化膜の成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、様々な分野において、絶縁膜としてアルミナ膜のような金属酸化膜が用いられている。
例えば、薄膜磁気ヘッドにおける、上部シールド層または下部シールド層と、リード素子およびリード素子に接続する端子との間の、ギャップ層として、アルミナ膜が広く用いられている。
一例として、図２に、ギャップ層としてアルミナ膜が用いられた薄膜磁気ヘッドの部分断面説明図を示す。図２に示した薄膜磁気ヘッドは、リード素子としてのＧＭＲ素子３０と、ＧＭＲ素子３０を両側面から挟むハード膜３８およびハード膜下地３６と、ハード膜３８上に設けられたリード端子４０と、ＧＭＲ素子３０およびリード端子４０上を覆うアルミナ膜から成るギャップ層４２と、ギャップ層４２上に設けられた上部シールド層４４と、ＧＭＲ素子３０およびハード膜下地３６の下に形成されたギャップ層３４と、ギャップ層３４の下に設けられた下部シールド層３２とを備える。
【０００３】
アルミナ膜から成るギャップ層の従来の形成方法が、特許文献１に開示されている。特許文献１には、アルミナ膜を形成する基板全体に負電圧（バイアス電圧−Ｖ）を印加して、アルミナをターゲットとするスパッタを行って、下部シールド層上にアルミナ膜からなるギャップ層を形成する技術が記載されている（特許文献１  段落００２８，第１図参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１０５９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、アルミナ膜を形成するワークの面は、必ずしも平坦だとは限らず、例えば、図２のリード端子４０の表面のように、角ばったエッジ部４６等がある場合がある。スパッタ法において、このような角ばったエッジ部は、平坦な部分に比較してアルミナ膜が付きにくく、膜が薄く形成されやすい。また、このようなエッジ部は、イオンミーリング法やウエットエッチング等の他のプロセスにさらされた際に、平坦部に比べて減りやすい。こういった事情から、アルミナ膜は、エッジ部において、局所的に薄くなりやすく、アルミナ膜を挟んだ上下層（例えば上部シールド層４４とリード端子４０と）の絶縁性を確保できない場合があるという課題がある。
【０００６】
本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、ワーク表面の平坦部とエッジ部とにおける金属酸化膜の膜厚を、より近い膜厚に形成し、したがってエッジ部の膜厚をより厚く形成することが可能な金属酸化膜の成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者らは、上記課題を解決すべく、様々な条件でアルミナの成膜を行った結果、平坦部とエッジ部とのアルミナ膜の膜厚をより近い膜厚にすることのできる方法を見出し、本願発明を完成させた。
【０００８】
本発明に係る金属酸化膜の成膜方法は、上記課題を解決するため、以下の構成を備える。すなわち、金属材とワークとが対向配置されたスパッタ室中に、スパッタガスおよび酸素を導入するステップと、前記金属材に直流電圧を印加するとともに前記ワークに高周波負電圧を印加することで、前記金属材を酸化させて前記ワークの表面にスパッタ成膜するステップとを含むことを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記金属材と前記ワークとの対向面間の距離は、１．８インチ以下に設定されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記ワークに印加する前記高周波負電圧は、−１０Ｖ〜−１Ｖであることを特徴とする。
【００１１】
また、前記高周波負電圧は、前記スパッタ室の筐体および前記直流電源のアースとは絶縁されたフローティング状態で、前記ワークに印加されることを特徴とする。
【００１２】
また、前記マグネットは、ロータリーマグネットであり、前記金属酸化膜をスパッタするステップでは、前記ロータリーマグネットを回転駆動することで、ロータリーマグネトロンスパッタを行うことを特徴とする。
【００１３】
また、前記ワークの表面には段差が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る金属酸化膜の成膜方法によれば、ワーク表面の平坦部とエッジ部とにおける金属酸化膜の膜厚を、より近い膜厚に形成し、したがってエッジ部の膜厚をより厚く形成することができる。
また、本発明に係る金属酸化膜の成膜方法を磁気ヘッドプロセスに用いれば、ギャップ層としての金属酸化膜（アルミナ膜）を、その平坦部とエッジ部との膜厚がより近い状態となるよう、エッジ部の膜圧をより厚く形成でき、したがって、エッジ部においても、上部シールド層または下部シールド層と、リード素子およびリード素子に接続する端子との間の、絶縁性を好適に確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る金属酸化膜の成膜方法を実施するための最良の形態を説明する。
本実施の形態においては、ＧＭＲ素子から成るリード素子を備えた、磁気ディスク装置に用いられる薄膜磁気ヘッドを製造する製造プロセス（製造方法）を例にとる。
【００１６】
本実施の形態に係る金属酸化膜の成膜方法に用いるアルミナ成膜装置Ａの説明図を、図１に示す。アルミナ成膜装置Ａは、筐体２と、真空装置４と、スパッタガス給気装置５と、酸素給気装置６と、ロータリーマグネット８と、ターゲット保持部９と、直流電源１０と、ワーク保持台１２と、高周波電源１４とを備える。
【００１７】
筐体２は、内部がスパッタ室２ａに形成された密閉型の箱状に設けられる。
真空装置４は、排気路４ａを介してスパッタ室２ａ内の空気を排気して、スパッタ室２ａ内を真空状態とすることができる。
スパッタガス給気装置５は、給気路５ａを介してスパッタ室２ａ中に、スパッタガスとしてのアルゴンガスを給気することができる。
酸素給気装置６は、給気路６ａを介してスパッタ室２ａ中に気体の酸素を給気することができる。
【００１８】
ターゲット保持部９は、板状に形成され、スパッタ室２ａ内に水平に配設され、下面にスパッタのターゲットとしての板状のアルミニウム材Ｔ（金属材）を保持可能に設けられる。
ロータリーマグネット８は、ターゲット保持部９の、アルミニウム材Ｔの保持面の反対面側に設けられ、筐体２のスパッタ室２ａ内の天井面に取り付けられる。ロータリーマグネット８としては、いわゆるロータリーマグネトロンスパッタに用いられる公知のロータリーマグネットを採用することができる。すなわち、ロータリーマグネット８は、アルミニウム材Ｔの中心の対応位置に、アルミニウム材Ｔ側にＳ極が向かう第一永久磁石８ａが設けられ、その中心の第一永久磁石８ａを中心としてその周りを、板状のアルミニウム材Ｔと平行な面内で回転駆動可能に設けられ、ターゲット側にＮ極が向かうよう設けられた複数の第二永久磁石８ｂを有する。
【００１９】
直流電源１０は、ターゲット保持部９に接続されることで、ターゲット保持部９にアルミニウム材Ｔが取り付けられた際にアルミニウム材Ｔに接続するよう設けられ、アルミニウム材Ｔに、直流の正電圧（プラスの電圧）を印加可能に設けられる。なお、この直流電源１０のアースは、筐体２のアースと共通に設けられる。
【００２０】
ワーク保持台１２は、その上面の、アルミニウム材Ｔの対向位置に、ワークとしてのウエハーＷを保持可能に設けられる。また、ワーク保持台１２は、スパッタ室２ａ内で上下動制御可能に設けられ、ターゲット（アルミニウム材Ｔ）とワーク（ウエハーＷ）との距離を調節できるよう設けられている。
【００２１】
高周波電源１４（ＲＦ電源）は、ワーク保持台１２に接続されることで、ワーク保持台１２にウエハーＷが取り付けられた際にウエハーＷに接続するよう設けられ、ウエハーＷに、高周波の負電圧を印加可能に設けられる。この高周波電源１４のアースは、直流電源１０および筐体２のアースとは絶縁された、いわゆるフローティング状態に設けられる。
【００２２】
次に、本アルミナ成膜装置Ａを用いた、金属酸化膜の成膜方法としてのアルミナ成膜方法、および薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明する。
【００２３】
まず、スパッタ室２ａ中のターゲット保持部９の下面に、スパッタのターゲットとしてのアルミニウム材Ｔを取り付ける。アルミニウム材Ｔは、ターゲット保持部９を介して直流電源１０に接続される。
さらに、スパッタ室２ａ中のワーク保持台１２の上面の、アルミニウム材Ｔの対向位置に、ワークとしてのウエハーＷを配置する。ウエハーＷは、ワーク保持台１２を介して高周波電源１４に接続される。
このとき、アルミニウム材ＴとウエハーＷとは、互いの対向面がほぼ平行に配置されるとともに、互いの対向面間の距離が、１．８インチとなるよう配置される。アルミニウム材ＴとウエハーＷとの距離は、ワーク保持台１２を上下方向に移動制御して調節する。なお、この距離は、ウエハーＷ表面の平坦部とエッジ部とのアルミナ膜厚の差を小さくするためには、特に１．８インチが好適であるが、必ずしも１．８インチに限定されず、１．８インチ以下であれば、１．８インチを超える場合と比較して好適な結果が得られる。
【００２４】
なお、ウエハーＷは、薄膜磁気ヘッドの基材であり、ウエハーＷ上に磁性薄膜等の薄膜が多層に設けられて、図２に示すような薄膜磁気ヘッドが形成される。
ウエハーＷに本アルミナ成膜方法が適用されるのは、図２における下部シールド層３２が設けられた後の、ギャップ層３４を設ける際、ならびに、リード端子４０、ハード膜３８およびリード端子４０が設けられた後の、ギャップ層４２を設ける際である。
【００２５】
続いて、スパッタ室２ａを密閉状態とし、真空装置４を駆動して、スパッタ室２ａ内を真空状態とする。
スパッタ室２ａを真空状態として真空装置４の駆動を停止した後、スパッタガス給気装置５および酸素給気装置６を駆動して、スパッタ室２ａ中に気体のアルゴンおよび酸素を導入する。
【００２６】
続いて、ロータリーマグネット８を回転駆動し、さらに、直流電源１０によりアルミニウム材Ｔに直流正電圧を印加するとともに、高周波電源１４によりウエハーＷに高周波負電圧を印加することで、アルミニウム材Ｔのアルミニウムとスパッタ室２ａ中の酸素とを化学結合させてアルミナを生成させて、ウエハーＷの表面にアルミナ膜をスパッタする。
【００２７】
なお、アルミニウム材Ｔに印加する直流正電圧は、３ｋＷの定電力となるよう制御する。
また、ウエハーＷに印加する高周波正電圧は、−１０Ｖの定電圧となるよう制御する。この高周波正電圧の周波数は、一般的な１３．５６ＭＨｚを採用する。
【００２８】
このスパッタは、ターゲットをアルミニウム材Ｔとし、スパッタガス（アルゴン）とともに酸素ガスを導入し酸化モードで成膜することで、ウエハーＷ表面にアルミナを析出させる、いわゆるリアクティブアルミナスパッタである。また、ロータリーマグネット８を用いた、いわゆるロータリーマグネトロンスパッタでもある。
【００２９】
さて、本願発明者は、本実施の形態のアルミナ成膜方法と、特許文献１に記載されているような従来のアルミナのスパッタ法における、ワーク表面のエッジ部でも膜厚を計測する対照実験を行った。
【００３０】
まず、上記実施の形態に係るアルミナ成膜方法により、ワークにアルミナ成膜を行った結果を示す。
ワークの表面には、図３に示すような直方体状の凸部２０を設けておく。
そして、前記スパッタの処理後、凸部２０表面に形成されたアルミナ膜２２の、平坦部における膜厚ａと、エッジ部における膜厚ｂとを計測したところ、平坦部の膜厚ａは５２１７Å、エッジ部の膜厚ｂは３６２６Å、膜厚比（ｂ／ａ）は７０％であった。
【００３１】
次に、従来のアルミナ成膜方法によるアルミナ成膜の実験結果を示す。
従来のアルミナのスパッタ法の条件１は以下の通りである。密閉型のスパッタ室中に、高周波（ＲＦ）電源に接続された、スパッタのターゲットとしてのアルミナ材を配置する。さらに、スパッタ室中の、前記アルミナ材の対向位置に、高周波電源に接続されたワークを配置する。そして、スパッタ室内の空気を排気した後、スパッタ室中に、アルゴンを導入する。次いで、前記アルミニウム材に高周波正電圧を印加するとともにワークに高周波負電圧を印加することで、ワークの表面にアルミナ膜をスパッタさせる。ワークの表面には、図４に示すような直方体状の凸部２０を設けておく。
そして、前記スパッタの処理後、アルミナ膜２２の平坦部における膜厚ａと、エッジ部における膜厚ｂとを計測したところ、平坦部の膜厚ａは５４７８Å、エッジ部の膜厚ｂは２０５５Å、膜厚比（ｂ／ａ）は３８％であった。
【００３２】
また、ウエハーＷに印加する高周波正電圧を、−３０Ｖとし、その他の構成を本実施の形態と同じとし、上記実験と同様の実験を行ったところ、平坦部の膜厚ａは５１６５Å、エッジ部の膜厚ｂは３２０３Å、膜厚比（ｂ／ａ）は６２％であった。また、ウエハーＷに印加する高周波正電圧を、−１００Ｖとし、その他の構成を本実施の形態と同じとし、上記実験と同様の実験を行ったところ、平坦部の膜厚ａは５１６５Å、エッジ部の膜厚ｂは２２０６Å、膜厚比（ｂ／ａ）は４３％であった。
本願発明者は、これらの実験を条件を変えて繰り返し、ウエハーＷに印加する高周波正電圧が−１０Ｖ〜−１Ｖのときに、エッジ部と平坦部とのアルミナ膜圧の厚さの違いが小さい、好適な結果を得ることを見出した。
【００３３】
このように、本実施の形態に係るアルミナ成膜方法によれば、平坦部とエッジ部との膜厚を、より近い膜厚に形成し、したがってエッジ部の膜厚をより厚く形成することができる。
また、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、ギャップ層としてのアルミナ膜を、その平坦部とエッジ部との膜厚がより近い状態に形成でき、したがって、エッジ部における膜圧を厚くできるから、上部シールド層または下部シールド層と、リード素子およびリード素子に接続する端子との間の、絶縁性を好適に確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
上記実施の形態は、薄膜磁気ヘッドのギャップ層を形成する際のアルミナ成膜方法であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば薄膜磁気ヘッドの他のアルミナ膜等の金属酸化膜の成膜に応用することも可能であるし、また、薄膜磁気ヘッドに限らず、あらゆる金属酸化膜の成膜に応用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態に係る金属酸化膜の成膜方法に用いるアルミナ成膜装置の説明図である。
【図２】ギャップ層としてアルミナ膜が用いられた薄膜磁気ヘッドの部分断面説明図である。
【図３】本実施の形態に係る金属酸化膜の成膜方法により成膜されたアルミナ膜の状態を示す図である。
【図４】従来のアルミナ成膜方法により成膜されたアルミナ膜の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ  アルミナ成膜装置
Ｔ  アルミニウム材（金属材）
Ｗ  ウエハー（ワーク）
２  筐体
２ａ  スパッタ室
４  真空装置
５  スパッタガス給気装置
６  酸素給気装置
８  ロータリーマグネット
１０  直流電源
１２  ワーク保持台
１４  高周波電源
３０  リード素子
３２  下部シールド層
３４  ギャップ層（金属酸化膜）
３６  ハード膜下地
３８  ハード膜
４０  リード端子
４２  ギャップ層（金属酸化膜）
４４  上部シールド層
４６  エッジ部
【図１】
2008013829.tif 000003
【図２】
2008013829.tif 000004
【図３】
2008013829.tif 000005
【図４】
2008013829.tif 000006