(57)【要約】【課題】リード素子に悪影響を及ぼすことなく、ハードバイアス膜の表面を平坦に形成できる薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】下部シールド層４上にトンネル接合素子層６を形成する工程と、トンネル接合素子層６上の、薄膜磁気ヘッドのリード素子の対応位置に、レジスト層８を形成する工程と、トンネル接合素子層６のレジスト層８から露出した箇所を除去することで、トンネル接合素子から成るリード素子６ａを形成する工程と、下部シールド層４上およびリード素子６ａの側面に、絶縁膜１０を形成する工程と、絶縁膜１０上に、ハードバイアス膜１２をスパッタリング法により形成する工程と、ハードバイアス膜１２の表面を、イオンビームエッチング法によりエッチングして平坦化する工程と、レジスト層８を除去して、露出したリード素子６ａ上およびハードバイアス膜１２上に、分離層１４および上部シールド層１６を形成する工程とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハー基板上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜上の、薄膜磁気ヘッドのリード素子の対応位置に、レジスト層を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜の前記レジスト層から露出した箇所を除去することでリード素子を形成する工程と、
前記リード素子の側面に、絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、ハードバイアス膜をスパッタリング法により形成する工程と、
前記ハードバイアス膜の表面を、イオンビームエッチング法によりエッチングして平坦化する工程とを含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記エッチングによって前記レジスト層がエッチングされるのを抑制するため、レジスト層上に、該エッチングに耐性を有する保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記保護膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、およびＳｉＯ２のうちのいずれかから成ることを特徴とする請求項２記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記保護膜の膜厚を、２０ｎｍ以下に形成することを特徴とする請求項２または３記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記エッチングを行う工程において、前記ウエハー基板上へのイオンビームの入射方向を、ウエハー基板の板面の法線方向に対して１０°以上傾斜させる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薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記エッチングを行う工程において、
前記ウエハー基板上へのイオンビームの入射方向を、ウエハー基板の板面の法線方向に対して傾斜させるとともに、
前記ウエハー基板を、前記板面に平行な面内で、前記イオンビームに対して相対的に自転運動させ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薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記エッチングを行う工程中に、前記イオンビームの入射方向の傾斜角度を変化させることを特徴とする請求項５または６記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記リード素子上の前記レジスト層の層厚を、１μｍ以下に形成することを特徴とする請求項５〜７のうちのいずれか一項記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記リード素子上の前記レジスト層を、下層が上層よりも幅狭の二層に形成することを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか一項記載の薄膜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、ウエハー基板上に磁性薄膜等の薄膜を積層して薄膜磁気ヘッドを製造する薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク装置に用いられる薄膜磁気ヘッドにおいて、磁気抵抗効果膜素子としてのトンネル接合素子（ＴＭＲ）から成るリード素子を備えた薄膜磁気ヘッドが種々開発されている。
【０００３】
磁気ディスク装置に用いられる従来の薄膜磁気ヘッド、およびその製造方法の一例を、図４および図５の説明図に示す。
以下、従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法を、工程を追って説明する。
図４（ａ）に示すように、ウエハー基板８２上に、下部シールド層８４を形成する。なお、ウエハー基板８２の基体と下部シールド層８４との間の構成については説明を省略する。
続いて、下部シールド層８４上にトンネル接合素子層８６を形成する。
【０００４】
続いて、図４（ｂ）に示すように、トンネル接合素子層８６上の、薄膜磁気ヘッドのリード素子の対応位置に、フォトリソグラフィ法によりレジスト層８８を形成する。この際、レジスト層８８を下層の第一層８８ａと上層の第二層８８ｂとの異なる二層に形成するとともに、下層の第一層８８ａが上層の第二層８８ｂよりも幅狭となるよう形成する。
さらに、図４（ｃ）に示すように、トンネル接合素子層８６のレジスト層８８から露出した箇所を、イオンビームエッチング法により除去することで、リード素子８６ａを形成する。
【０００５】
次に、図４（ｄ）に示すように、下部シールド層８４上およびリード素子８６ａの側面に、絶縁膜９０を形成する。
次に、図５（ｅ）に示すように、絶縁膜９０上に、ハードバイアス膜９２をスパッタリング法により形成する。
続いて、ウエハー基板８２に超音波振動を印加するなどして、図５（ｆ）に示すように、リード素子８６ａ上のレジスト層８８を除去（リフトオフ）する。このとき、レジスト層８８の下層の第一層８８ａが、上層の第二層８８ｂよりも幅狭に形成されているために、超音波振動によりレジスト層８８が倒れやすく、レジスト層８８を好適に除去することができる。
【０００６】
続いて、図５（ｇ）に示すように、レジスト層８８が除去されて露出したリード素子８６ａ上、およびハードバイアス膜９２上に、分離層９４を形成し、さらに、分離層９４上に上部シールド層９６を形成する。
【０００７】
さて、上記従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、ハードバイアス膜９２をスパッタリング法で形成する際、レジスト層８８のきわには膜がつきにくいため、ハードバイアス膜９２は、図５（ｅ）に示すように、リード素子８６ａの近傍では薄く、リード素子８６ａから離れるにしたがって厚くなるよう形成される。すると、その上層に形成される上部シールド層９６は、図５（ｇ）に示すように、ハードバイアス膜９２の表面形状に倣って形成されるために平坦な形状とならない。
上部シールド層９６の形状が平坦でないと、上部シールド層９６上に磁壁が発生し、リード素子８６ａの出力信号にノイズが発生するなどの問題が生じる。
【０００８】
特許文献１には、ハードバイアス膜（磁区制御膜）の形成後、その上面をＣＭＰ（化学的機械的研磨法）により研磨して平坦にする技術が記述されている。これによれば、上部シールドを一様な膜厚にすることができ、したがって上部シールドに磁壁が生じにくく、上部シールドの特性を向上できるものとしている（特許文献１  段落００４４，００４７参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−３１６９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１記載の上記製造方法によっても、以下のような課題がある。
すなわち、特許文献１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法にあっては、リード素子（磁気抵抗効果膜）の上面が露出するまで、もしくは露出した状態で、ＣＭＰを行う必要があるため、リード素子の上面までもＣＭＰされ、リード素子の機能や性能に悪影響が生じる場合があるという課題がある。
【００１１】
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、リード素子に悪影響を及ぼすことなく、ハードバイアス膜の表面を平坦に形成できる薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、上記課題を解決するため、以下の構成を備える。
すなわち、ウエハー基板上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、前記磁気抵抗効果膜上の、薄膜磁気ヘッドのリード素子の対応位置に、レジスト層を形成する工程と、前記磁気抵抗効果膜の前記レジスト層から露出した箇所を除去することでリード素子を形成する工程と、前記リード素子の側面に、絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に、ハードバイアス膜をスパッタリング法により形成する工程と、前記ハードバイアス膜の表面を、イオンビームエッチング法によりエッチングして平坦化する工程とを含むことを特徴とする。
ハードバイアス膜は、スパッタリング法で形成されるため、レジスト層のきわにはつきにくく、したがって、リード素子の近傍では薄く、リード素子から離れるにしたがって厚くなるよう形成される。本製造方法の構成では、このハードバイアス膜に対し、イオンビームエッチング法によるエッチングを施す。すると、レジスト層がイオンビームの障壁となって、レジスト層のきわのハードバイアス膜にはイオンビームの衝突量が少なくエッチング量が小さくなるため、ハードバイアス膜の表面を平坦化することができる。そして、本製造方法によれば、スパッタリングリード素子上にレジスト層を残したまま、ハードバイアス膜の表面を平坦化することができるため、この平坦化の工程がリード素子に悪影響を及ぼすことがない。また、リード素子を形成するためのレジスト層を、ハードバイアス膜の平坦化の際のレジスト層としても利用するから、多くの工程を要することなく、ハードバイアス膜の平坦化を行うことができる。
【００１３】
また、前記エッチングによって前記レジスト層がエッチングされるのを抑制するため、レジスト層上に、該エッチングに耐性を有する保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
さらに、前記保護膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、およびＳｉＯ２のうちのいずれかから成ることを特徴とする。
また、前記保護膜の膜厚を、２０ｎｍ以下に形成することを特徴とする。
これによれば、ハードバイアス膜の平坦化の工程におけるエッチングでレジスト層が除去されてしまうことがなくなる。
【００１４】
また、前記エッチングを行う工程において、前記ウエハー基板上へのイオンビームの入射方向を、ウエハー基板の板面の法線方向に対して１０°以上傾斜させることを特徴とする。
これによれば、前記エッチングにより生じるハードバイアス膜のエッチングかすが、レジスト層の側面に再付着しても、イオンビームがレジスト層の側面に当たるためにその再付着物を除去することができる。これにより、レジスト層を除去した際にリード素子近傍に再付着物が残留するのを抑えることができる。
【００１５】
また、前記エッチングを行う工程において、前記ウエハー基板上へのイオンビームの入射方向を、ウエハー基板の板面の法線方向に対して傾斜させるとともに、前記ウエハー基板を、前記板面に平行な面内で、前記イオンビームに対して相対的に自転運動させることを特徴とする。
これによれば、よりレジスト層がイオンビームの障壁となりやすく、レジスト層（リード素子）のきわのハードバイアス膜へのイオンビームの衝突量をより減らして、レジスト層（リード素子）のきわにおけるハードバイアス膜のエッチング量を減らすことができる。
【００１６】
また、前記エッチングを行う工程中に、前記イオンビームの入射方向の傾斜角度を変化させることを特徴とする。
これによれば、ハードバイアス膜の平坦性を好適に制御することができる。
【００１７】
また、前記リード素子上の前記レジスト層の層厚を、１μｍ以下に形成することを特徴とする。
これによれば、レジスト層（リード素子）から所定距離以上離れた箇所においてハードバイアス膜のエッチング量を少なくすることなく、ハードバイアス膜を好適に平坦化できる。
【００１８】
また、前記リード素子上の前記レジスト層を、下層が上層よりも幅狭の二層に形成することを特徴とする。
これによれば、レジスト層の除去工程において、レジスト層を除去しやすい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、リード素子に悪影響を及ぼすことなく、ハードバイアス膜の表面を平坦に形成できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造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製造する薄膜磁気ヘッドは、磁気抵抗効果膜素子としてのトンネル接合素子（ＴＭＲ）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である。
【００２１】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の説明図を、図１および図２に示す。
以下、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法を、工程を追って説明する。
図１（ａ）に示すように、ウエハー基板２上に、下部シールド層４を形成する。なお、ウエハー基板２の基体と下部シールド層４との間の構成については説明を省略する。
続いて、下部シールド層４上にトンネル接合素子層６を形成する。
【００２２】
続いて、図１（ｂ）に示すように、トンネル接合素子層６上の、薄膜磁気ヘッドのリード素子の対応位置に、フォトリソグラフィ法によりレジスト層８を形成する。この際、レジスト層８を下層の第一層８ａと上層の第二層８ｂとの異なる二層に形成するとともに、下層の第一層８ａが上層の第二層８ｂよりも幅狭となるよう形成する。また、レジスト層８の層厚は、１μｍ以下（例えば３００〜４００ｎｍ）に形成する。
さらに、図１（ｃ）に示すように、トンネル接合素子層６のレジスト層８から露出した箇所を、イオンビームエッチング法により除去することで、リード素子６ａを形成する。
【００２３】
次に、図１（ｄ）に示すように、下部シールド層４上およびリード素子６ａの側面に、絶縁膜１０を形成する。
このとき、絶縁膜１０はレジスト層８の表面にも形成される。レジスト層８の表面の絶縁膜１０は、後述するエッチングの工程において、エッチングに対する保護膜の役割を果たし、すなわちレジスト層８のエッチングを抑制する作用効果を奏する。レジスト層８上の絶縁膜１０（保護膜）は、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、およびＳｉＯ２のうちのいずれかから成り、２０ｎｍ以下の膜厚に形成される。なお、下部シールド層４上およびリード素子６ａの側面に形成する絶縁膜１０とは別に、レジスト層８表面にエッチング耐性を有する保護膜を改めて形成する工程を追加してもよい。
【００２４】
次に、図２（ｅ）に示すように、絶縁膜１０上に、ハードバイアス膜１２をスパッタリング法により形成する。このとき、レジスト層８のきわには、スパッタリングの材料が当たりにくいためにつきにくく、したがって、ハードバイアス膜１２は、リード素子６ａの近傍では薄く、リード素子６ａから離れるにしたがって厚くなるよう形成される。
【００２５】
続いて、図２（ｆ）に示すように、ハードバイアス膜１２の表面を、イオンビームエッチング法によりエッチングする。
これによれば、レジスト層８がイオンビーム１８の障壁となり、レジスト層８（リード素子６ａ）のきわのハードバイアス膜１２へのイオンビーム１８の衝突量を減らして、レジスト層８（リード素子６ａ）のきわにおけるハードバイアス膜１２のエッチング量を減らすことができる。したがって、ハードバイアス膜１２は、レジスト層８（リード素子６ａ）から離れたところほど相対的にエッチングが進み、表面が平坦化される。
このとき、リード素子６ａはレジスト層８に覆われて露出する部分がないから、この平坦化の処理によって悪影響を及ぼされることがない。
【００２６】
ここでさらに、図３に示すように、ウエハー基板２上へのイオンビーム１８の入射方向を、ウエハー基板２の板面の法線方向（言い換えれば、薄膜磁気ヘッドの薄膜の積層方向）ａに対して傾斜させ、さらに、ウエハー基板２を、前記板面に平行な面内で、イオンビーム１８に対して相対的に自転運動させると、よりレジスト層８がイオンビーム１８の障壁となりやすく、レジスト層８（リード素子６ａ）のきわのハードバイアス膜１２へのイオンビーム１８の衝突量をより減らして、レジスト層８（リード素子６ａ）のきわにおけるハードバイアス膜１２のエッチング量を減らすことができる。
【００２７】
また、ウエハー基板２上へのイオンビーム１８の入射方向を、ウエハー基板２の板面の法線方向ａに対して傾斜（好適には傾斜角度θが１０°以上）させれば、エッチングにより生じるハードバイアス膜１２のエッチングかすが、レジスト層８の側面に再付着しても、イオンビーム１８がレジスト層８の側面に当たるためにその再付着物を除去することができる。これにより、レジスト層８を除去（後述）した際にリード素子６ａ近傍に再付着物が残留するのを抑えることができる。これによれば、レジスト層８の除去後にハードバイアス膜１２およびリード素子６ａの表面に、最付着物による凹凸が生じることがない。
【００２８】
また、エッチングを行う工程中に、イオンビーム１８の入射方向の傾斜角度θを変化させて、ハードバイアス膜１２の平坦性を制御するよう構成してもよい。すなわち、この傾斜角度θを大きく取るほど、レジスト層８からより離れた箇所においても、ハードバイアス膜１２のエッチング量を抑えることができる。このことを利用して、イオンビーム１８の入射方向の傾斜角度θを制御することで、ハードバイアス膜１２上の位置に応じてそのエッチング量を制御することができる。
【００２９】
また、レジスト層８の層厚を制御することによっても、同様にハードバイアス膜１２のエッチング量を制御することができる。つまり、レジスト層８の層厚を厚くするほど、レジスト層８近傍のハードバイアス膜１２のエッチング量が小さくなるとともに、レジスト層８から離れた箇所においてもエッチング量が小さくなる。
本願発明者は、研究の結果、レジスト層８の層厚を１μｍ以下、より好適には３００〜４００ｎｍとすることで、ハードバイアス膜１２をより好適に平坦化できることを見出した。
【００３０】
ハードバイアス膜１２のエッチングの工程に続いて、ウエハー基板２に超音波振動を印加するなどして、図２（ｇ）に示すように、リード素子６ａ上のレジスト層８を除去（リフトオフ）する。このとき、レジスト層８の下層の第一層８ａが、上層の第二層８ｂよりも幅狭に形成されているために、超音波振動によりレジスト層８が倒れやすく、レジスト層８を好適に除去することができる。
【００３１】
続いて、図２（ｈ）に示すように、レジスト層８が除去されて露出したリード素子６ａ上、およびハードバイアス膜１２上に、タンタルまたはルテニウムから成る分離層１４を形成し、さらに、分離層１４上に上部シールド層１６を形成する。
このとき、ハードバイアス膜１２の表面が平坦に形成されているから、分離層１４および上部シールド層１６を平坦に形成することができ、これにより、上部シールド層１６に磁壁が生じにくく、上部シールドの特性を向上できる。
【００３２】
本実施の形態に係る発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、従来技術と比較し、リード素子６ａに悪影響を及ぼすことなく、ハードバイアス膜１２の表面を平坦に形成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の工程を説明するための、薄膜磁気ヘッドの部分断面説明図である。
【図２】本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の工程を説明するための、薄膜磁気ヘッドの部分断面説明図である。
【図３】エッチングの工程を説明するための説明図である。
【図４】従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法の工程を説明するための、薄膜磁気ヘッドの部分断面説明図である。
【図５】従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法の工程を説明するための、薄膜磁気ヘッドの部分断面説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
２  ウエハー基板
４  下部シールド層
６  トンネル接合素子層
６ａ  リード素子
８  レジスト層
１０  絶縁膜
１２  ハードバイアス膜
１４  分離層
１６  上部シールド層
１８  イオンビーム
ａ  ウエハー基板の板面の法線方向
θ  イオンビームの入射方向の傾斜角度
【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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