(57)【要約】【課題】高精度のステッパを用いることなく狭トラック幅のＬＯＬ構造を有するＧＭＲ素子、ＣＰＰ構造のＧＭＲ素子又はＴＭＲ素子を容易に製造することができる薄膜磁気ヘッドウエハの製造方法、薄膜磁気ヘッドの製造方法及び薄膜磁気ヘッドウエハを提供する。【解決手段】下部電極層又は下部絶縁層上にＭＲ積層体を形成し、形成したＭＲ積層体上及び下部電極層又は下部絶縁層上に絶縁層を積層し、ＭＲ積層体上のハイト加工で除去されない領域における上面が露出しかつハイト加工で除去される領域の一部に積層した絶縁層が残っている状態まで、積層した絶縁層を低角度でビームが入射する低角度ＩＢＥを含むエッチング処理によって除去し、この絶縁層及びＭＲ積層体上に上部電極層又は上部絶縁層を形成する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極層又は下部絶縁層上に磁気抵抗効果積層体を形成し、該形成した磁気抵抗効果積層体上及び前記下部電極層又は下部絶縁層上に絶縁層を積層し、前記磁気抵抗効果積層体上のハイト加工で除去されない領域における上面が露出しかつハイト加工で除去される領域の一部に前記積層した絶縁層が残っている状態まで、前記積層した絶縁層を低角度でビームが入射する低角度イオンビームエッチングを含むエッチング処理によって除去し、該絶縁層及び該磁気抵抗効果積層体上に上部電極層又は上部絶縁層を形成することを特徴とする薄膜磁気ヘッドウエハの製造方法。
【請求項２】
前記エッチング処理を、低角度イオンビームエッチングのみによって行うことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記エッチング処理を、低角度イオンビームエッチングと、イオンミリングとによって行うことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記低角度イオンビームエッチングにおける入射ビームの中心と積層面とのなす角度が、０〜４０度であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
下部電極層又は下部絶縁層上に磁気抵抗効果積層体を形成し、該形成した磁気抵抗効果積層体上及び前記下部電極層又は下部絶縁層上に絶縁層を積層し、前記磁気抵抗効果積層体上のハイト加工で除去されない領域における上面が露出しかつハイト加工で除去される領域の一部に前記積層した絶縁層が残っている状態まで、前記積層した絶縁層をガスクラスタイオンビームを用いた処理を含むエッチング処理によって除去し、該絶縁層及び該磁気抵抗効果積層体上に上部電極層又は上部絶縁層を形成することを特徴とする薄膜磁気ヘッドウエハの製造方法。
【請求項６】
前記エッチング処理を、ガスクラスタイオンビームを用いた処理と、イオンミリングとによって行うことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記下部電極層又は下部絶縁層上に磁気抵抗効果多層膜を積層し、該積層した磁気抵抗効果多層膜上にマスクを形成して該磁気抵抗効果多層膜をパターニングした後、前記マスクを除去することによって、前記磁気抵抗効果積層体を形成することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記磁気抵抗効果積層体が、トンネル磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記磁気抵抗効果積層体が、垂直方向電流通過型巨大磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記磁気抵抗効果積層体が、リードオーバレイド構造を有する水平方向電流通過型巨大磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドウエハを複数の薄膜磁気ヘッドが列状に並ぶ複数のバーに分離し、該各バーを研磨することにより前記ハイト加工で除去される領域を除去した後、該各バーを複数の個々の薄膜磁気ヘッドに分離することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
下部電極層と、該下部電極層上に形成されており積層面に垂直方向に電流が流れる磁気抵抗効果積層体と、該磁気抵抗効果積層体を取り囲むように周囲に形成された絶縁層と、該磁気抵抗効果積層体のトラック幅方向の両端部において前記絶縁層上に形成された磁気バイアス層と、該磁気バイアス層、前記絶縁層及び前記磁気抵抗効果積層体上に積層された上部電極層とを備えており、前記絶縁層は、前記磁気抵抗効果積層体上のハイト加工で除去されない領域には存在せずかつ該磁気抵抗効果積層体上のハイト加工で除去される領域の一部には残っていることを特徴とする磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッドウエハ。
【請求項１３】
前記磁気抵抗効果積層体が、トンネル磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項１２に記載の薄膜磁気ヘッドウエハ。
【請求項１４】
前記磁気抵抗効果積層体が、垂直方向電流通過型巨大磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項１２に記載の薄膜磁気ヘッドウエハ。
【請求項１５】
下部絶縁層と、該下部絶縁層上に形成されており積層面に平行方向に電流が流れる磁気抵抗効果積層体と、該磁気抵抗効果積層体のトラック幅方向の両端部において前記絶縁層上に形成された磁気バイアス層と、該トラック幅方向の両端部において前記磁気バイアス層上に形成されており前記磁気抵抗効果積層体上にオーバーハングしているリード導体と、該磁気抵抗効果積層体を取り囲むように周囲に形成された絶縁層と、該リード導体、前記絶縁層及び前記磁気抵抗効果積層体上に積層された上部絶縁層とを備えており、前記絶縁層は、前記磁気抵抗効果積層体上のハイト加工で除去されない領域には存在せずかつ該磁気抵抗効果積層体上のハイト加工で除去される領域の一部には残っていることを特徴とする磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッドウエハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み出しを行う磁気抵抗効果（ＭＲ）素子を有する薄膜磁気ヘッドウエハの製造方法、薄膜磁気ヘッドの製造方法及び薄膜磁気ヘッドウエハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の大容量小型化に伴い、高感度かつ高出力の薄膜磁気ヘッドが要求されている。この要求に対応するため、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）読出しヘッド素子を有するＧＭＲヘッドの特性改善が進んでおり、一方では、ＧＭＲヘッドの２倍以上の抵抗変化率が期待できるトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）読出しヘッド素子を有するＴＭＲヘッドの開発も積極的に行われている。
【０００３】
ＴＭＲヘッドと一般的なＧＭＲヘッドとでは、センス電流の流れる方向の違いからヘッド構造が互いに異なっている。一般的なＧＭＲヘッドのように、積層面（膜面）に対して平行にセンス電流を流すヘッド構造をＣＩＰ（ＣｕｒｒｅｎｔＩｎ  Ｐｌａｎｅ）構造と呼び、ＴＭＲヘッドのように膜面に対して垂直方向にセンス電流を流すヘッド構造をＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  Ｐｌａｎｅ）構造と呼んでいる。最近は、後者のＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドの開発も行われている（例えば、特許文献１、２、３、４）。
【０００４】
最近のＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドとしては、ＣＩＰ構造のＧＭＲヘッドの場合と同様のスピンバルブ磁性多層膜（スペキュラー型磁性多層膜、デュアルスピンバルブ型磁性多層膜を含む）を有するものも検討されている。
【０００５】
このようなＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドやＴＭＲヘッドを形成する場合、従来は主にリフトオフ法が用いられていた。
【０００６】
図１は、ＴＭＲヘッドをリフトオフ法によって形成する一部工程を示す平面図及びその断面図である。
【０００７】
同図（Ａ１）及び（Ａ２）に示すように、まず、図示しない基板上に形成されたこれも図示しない絶縁層上に、下部電極兼下部磁気シールド層１０を成膜し、さらにその上にＭＲ多層膜１１´´を構成する下部金属層１２´、下部強磁性層１３´´、トンネルバリア層１４´´、上部強磁性層１５´´及び第１の上部金属層１６´´を順次成膜する。
【０００８】
次いで、その上に２層のフォトレジストパターンを形成し、イオンミリングによってＭＲ多層膜１１´´をパターニングしてＭＲ積層膜１１´を得た後、その上に絶縁層及び硬磁性層を成膜し、フォトレジストパターンを剥離して、即ち、リフトオフによって同図（Ｂ１）及び（Ｂ２）に示すように絶縁層１７及び硬磁性層１８を得る。
【０００９】
その後、その上に２層のフォトレジストパターンを形成し、イオンミリングによってＭＲ多層膜１１´をさらにパターニングして下部金属層１２、下部強磁性層１３、トンネルバリア層１４、上部強磁性層１５及び第１の上部金属層１６からなるＭＲ積層体１１を得た後、その上に絶縁層をスパッタリングで成膜し、フォトレジストパターンを剥離して、即ち、リフトオフによって同図（Ｃ１）及び（Ｃ２）に示すように絶縁層１９を得る。なお、同図（Ｃ１）は、（Ｃ２）のＣ−Ｃ線断面図であり、（Ｂ２）のＢ−Ｂ線断面図である（Ｂ１）とは異なる方向から見ていることに注意すべきである。
【００１０】
次いで、同図（Ｄ１）及び（Ｄ２）に示すように、その上に第２の上部金属層２０及び上部電極兼上部磁気シールド層２１を成膜する。
【００１１】
図２は上述の絶縁層１９のリフトオフ工程を図１の（Ｃ２）のＣ−Ｃ線断面でより詳細に示す断面図である。なお、同図は、ＭＲ積層体のＡＢＳとなる側とは反対側の領域、即ち、ウエハ工程の後で行われるＭＲ積層体のハイト加工で除去されない領域を示すものである。
【００１２】
同図（Ａ）に示すように、ＭＲ多層膜１１´上の表面酸化膜２２上に２層フォトレジストパターン２３を形成する。
次いで、同図（Ｂ）に示すように、イオンミリングを行うことによってＭＲ多層膜１１´をパターニングしてＭＲ積層体１１を得る。この場合、２層フォトレジストパターン２３の庇の下であるアンダーカット２４の領域Ａに再付着物２５が形成されてしまう。
【００１３】
次いで、同図（Ｃ）に示すように、その上から絶縁層１９´をスパッタリングで成膜する。この場合、２層フォトレジストパターン２３のアンダーカット２４の領域Ａに絶縁層の乗り上げ部１９ａが生じ、さらにＭＲ積層体１１の端縁部分に絶縁層のくぼみ１９ｂが生じる。
【００１４】
その後、同図（Ｄ）に示すように、２層フォトレジストパターン２３を除去してリフトオフを行う。
【００１５】
従来のＴＭＲヘッドにおいては、このようなリフトオフ法が用いられているため、ＭＲ積層体１１のＡＢＳとは反対側の端部において絶縁層の乗り上げ部１９ａ及びくぼみ１９ｂが生じてしまう。
【００１６】
くぼみ１９ｂは、絶縁層１９´のスパッタリングの際にスパッタ粒子が基板面に対して垂直でない成分をも多く含んでいることからフォトレジストパターン２３の近傍ではこのフォトレジストパターンが遮蔽物となり、成膜速度が遅くなってしまうために発生するものである。このようなくぼみが生じると、この後の工程で形成される上部シールド層がこのくぼみの中に入り込むことからこの上部シールド層とＭＲ積層体との間で異常な磁気カップリングが生じて、ヘッド特性が劣化してしまう。しかも、このくぼみの深さは、スパッタ粒子の入射角度に依存することからウエハ面内で分布が生じてしまい、ヘッド特性のウエハ内でのばらつきを生むので深刻な問題となる。
【００１７】
再付着物２５及び乗り上げ部１９ａは、２層フォトレジストパターン２３のアンダーカット２４の領域Ａの表面酸化膜２２上に形成されるものである。このような再付着物や乗り上げ部が生じると、ＭＲ積層体への電流の流れが制限されてしまい、ヘッド出力や周波数特性が低下してしまう。また、ヘッド抵抗のウエハ面内で分布が生じてしまい、ヘッド出力や周波数特性のウエハ内でのばらつきが発生する。アンダーカットの領域Ａがなくなるように側壁がストレートのフォトレジストパターンを用いれば、このような表面酸化膜上への再付着物や乗り上げ部は生じないが、このようなストレートのフォトレジストパターンを用いると従来のリフトオフ法においては、絶縁層リフトオフ後にバリが生じたり、リフトオフ自体ができなくなる恐れがある。
【００１８】
図３は、リード導体がＭＲ積層体上にオーバーラップしたリードオーバレイド（ＬＯＬ）構造を有するＧＭＲヘッドをリフトオフ法によって形成する一部工程を示す平面図及びその断面図である。
【００１９】
同図（Ａ１）及び（Ａ２）に示すように、まず、図示しない基板上に形成されたこれも図示しない絶縁層上に、下部磁気シールド層３０及び下部絶縁層３２を成膜し、さらにその上にＭＲ多層膜３１´´を構成する下部強磁性層３３´´、非磁性層３４´´及び上部強磁性層３５´´を順次成膜する。
【００２０】
次いで、その上に２層のフォトレジストパターンを形成し、イオンミリングによってＭＲ多層膜３１´´をパターニングしてＭＲ積層膜３１´を得た後、その上に硬磁性層を成膜し、フォトレジストパターンを剥離して、即ち、リフトオフによって同図（Ｂ１）及び（Ｂ２）に示すように硬磁性層３６を得る。
【００２１】
その後、その上に２層のフォトレジストパターンを形成し、イオンミリングによってＭＲ多層膜３１´をさらにパターニングして下部強磁性層３３、非磁性層３４及び上部強磁性層３５からなるＭＲ積層体３１を得た後、その上に絶縁層をスパッタリングで成膜し、フォトレジストパターンを剥離して、即ち、リフトオフによって同図（Ｃ１）及び（Ｃ２）に示すように絶縁層３７を得る。なお、同図（Ｃ１）は、（Ｃ２）のＣ−Ｃ線断面図であり、（Ｂ２）のＢ−Ｂ線断面図である（Ｂ１）とは異なる方向から見ていることに注意すべきである。
【００２２】
次いで、同図（Ｄ１）及び（Ｄ２）に示すように、リード導体層３８を形成し、同図（Ｅ１）及び（Ｅ２）に示すように、その上に上部絶縁層３９及び上部磁気シールド層４０を成膜する。
【００２３】
図４はこのようにリフトオフ法で形成したＬＯＬ構造を有するＧＭＲヘッドの一部構造を示しており、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。
【００２４】
同図に示すように、従来のＬＯＬ構造を有するＧＭＲヘッドにおいては、リフトオフ法が用いられているため、ＭＲ積層体３１のＡＢＳとは反対側の端部においてミリング時の再付着物や絶縁層がその上に一部重畳する乗り上げ部３７ａが生じてしまい、これが同図（Ｂ）に矢印で示すセンス電流の流れを阻害し、その結果、ヘッド出力や周波数特性が低下してしまう。また、ヘッド抵抗のウエハ面内で分布が生じてしまい、ヘッド出力や周波数特性のウエハ内でのばらつきが発生する。側壁がストレートのフォトレジストパターンを用いれば、このような表面酸化膜上への再付着物や乗り上げ部は生じないが、このようなストレートのフォトレジストパターンを用いると従来のリフトオフ法においては、絶縁層リフトオフ後にバリが生じたり、リフトオフ自体ができなくなる恐れがある。さらに、ＴＭＲヘッドの場合と同様に、ＭＲ積層体３１のＡＢＳとは反対側の端部において絶縁層のくぼみが生じてしまい、このくぼみは、この後の工程で形成される上部シールド層がこのくぼみの中に入り込むことからこの上部シールド層とＭＲ積層体との間で異常な磁気カップリングが生じて、ヘッド特性が劣化してしまう。しかも、このくぼみの深さは、スパッタ粒子の入射角度に依存することからウエハ面内で分布が生じてしまい、ヘッド特性のウエハ内でのばらつきを生むので深刻な問題となる。
【００２５】
ＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドやＴＭＲヘッドをリフトオフ法を用いずに作成する方法として、基板上に下部電極、磁気センサ膜及び軟磁性体からなる保護膜を積層して磁気センサ膜及び保護膜をエッチングでパターニングし、平坦化埋め込み層を全面に堆積させた後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）などの平坦化技術により軟磁性体からなる保護膜が露出するまで研磨して全体を平坦化し、その上に上部電極を形成する方法が提案されている（特許文献５）。
【００２６】
【特許文献１】
特開平５−２７５７６９号公報
【特許文献２】
特開平４−３６０００９号公報
【特許文献３】
特開平５−９００２６号公報
【特許文献４】
特開平９−１２９４４５号公報
【特許文献５】
特開２００２−１２３９１６号公報
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献５に記載されている技術は、磁気センサ膜（ＭＲ膜）自体の上面が露出するように研磨するのではなく、ＭＲ膜の上に形成された保護膜の頭出しをおこなうものである。即ち、ＣＭＰなどの平坦化技術で保護膜が露出するまで全体を平坦化してその上に上部電極を形成する方法である。ＣＭＰを用いているため、精度の高い安定した平坦化処理を行うことができないのでウエハ全体にわたって上下シールド層間の絶縁層の厚さを均一に保つことが非常に難しく、その結果、磁気特性の悪化が生じ、また、狭ギャップ化が困難となる。
【００２８】
ドットパターンやラインパターンで幅が例えば１００〜５００ｎｍとかなり狭い場合は、前述したくぼみ、乗り上げ等の問題が発生するリフトオフ法に代わり、比較的厚さ方向の制御が容易な低角度ドライエッチングによってＭＲ膜の上面を露出させることが可能である。一方、ＭＲハイト方向では、後工程の加工により切り取られること、高精度のステッパを必要としないことから、通常、例えば０．５〜３μｍの長さでパターニングされるので、ハイト方向のリフトオフをドライエッチングによる平坦化で行うのは時間がかかり困難である。
【００２９】
従って、本発明の目的は、高精度のステッパを用いることなくＭＲハイト後端の再付着や乗り上げ、又は絶縁層にくぼみのないＬＯＬ構造を有するＧＭＲ素子、ＣＰＰ構造のＧＭＲ素子又はＴＭＲ素子を容易に製造することができる薄膜磁気ヘッドウエハの製造方法、薄膜磁気ヘッドの製造方法及び薄膜磁気ヘッドウエハを提供することにある。
【００３０】
本発明の他の目的は、狭リードギャップ化を図ることができる、薄膜磁気ヘッドウエハの製造方法、薄膜磁気ヘッドの製造方法及び薄膜磁気ヘッドウエハを提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、下部電極層又は下部絶縁層上にＭＲ積層体を形成し、形成したＭＲ積層体上及び下部電極層又は下部絶縁層上に絶縁層を積層し、ＭＲ積層体上のハイト加工で除去されない領域における上面が露出しかつハイト加工で除去される領域の一部に積層した絶縁層が残っている状態まで、積層した絶縁層を低角度でビームが入射する低角度イオンビームエッチング（ＩＢＥ）を含むエッチング処理によって除去し、この絶縁層及びＭＲ積層体上に上部電極層又は上部絶縁層を形成する薄膜磁気ヘッドウエハの製造方法、並びにこのように製造した薄膜磁気ヘッドウエハを複数の薄膜磁気ヘッドが列状に並ぶ複数のバーに分離し、各バーを研磨することによりハイト加工で除去される領域を除去した後、各バーを複数の個々の薄膜磁気ヘッドに分離する薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。
【００３２】
本発明によれば、さらに、下部電極層又は下部絶縁層上にＭＲ積層体を形成し、形成したＭＲ積層体上及び下部電極層又は下部絶縁層上に絶縁層を積層し、ＭＲ積層体上のハイト加工で除去されない領域における上面が露出しかつハイト加工で除去される領域の一部に積層した絶縁層が残っている状態まで、積層した絶縁層をガスクラスタイオンビーム（ＧＣＩＢ）を用いた処理を含むエッチング処理によって除去し、この絶縁層及びＭＲ積層体上に上部電極層又は上部絶縁層を形成する薄膜磁気ヘッドウエハの製造方法、並びにこのように製造した薄膜磁気ヘッドウエハを複数の薄膜磁気ヘッドが列状に並ぶ複数のバーに分離し、各バーを研磨することによりハイト加工で除去される領域を除去した後、各バーを複数の個々の薄膜磁気ヘッドに分離する薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。
【００３３】
薄膜磁気ヘッドを形成する際に必ず行われるＭＲハイト加工で除去される領域の一部に積層した絶縁層が残っている状態で、ハイト加工で除去されない領域におけるＭＲ積層体上面が露出するように、積層した絶縁層を低角度ＩＢＥを含むエッチング処理によって除去している。このため、エッチング処理で除去する領域が少なくて済むため、処理時間が短縮化されることから製造が容易となる。しかも、ＭＲハイト方向において、ＭＲ素子上の全ての絶縁層を除去しなくても良いので、比較的幅の広いパターンで充分であり、高精度のステッパを使用する必要がなく、粗い精度のステッパで充分となる。
【００３４】
また、特許文献５のように絶縁層をＣＭＰなどによって平坦化するのではなく、エッチング又はＧＣＩＢ処理により絶縁層を除去してＭＲ積層体の上面を露出しているので、ＭＲ積層体の厚さを厳密に規定でき、製造が容易となるのみならず磁気特性のばらつき及び悪化を防止することもできる。さらに、リードギャップ幅がＭＲ積層体の厚さによってほぼ決まるので、狭リードギャップ化を図ることができる。
【００３５】
もちろんこのような製法によれば、絶縁層を成膜する際にレジストが存在しないため、絶縁層にくぼみが発生せず、ＭＲ積層体上に再付着物や乗り上げ部が生じることはない。このため、ヘッド出力や周波数特性のウエハ内でのばらつきがほとんど発生ない。しかも、絶縁層のバリやオーバーラップ等の発生は起こり得ず、より厳密なリードギャップ幅の定義が可能となる。
【００３６】
エッチング処理を、低角度ＩＢＥのみによって行うか、又は低角度ＩＢＥと、イオンミリングとによって行うことがより好ましい。
【００３７】
低角度ＩＢＥにおける入射ビームの中心と積層面とのなす角度が、０〜４０度であることも好ましい。
【００３８】
エッチング処理を、ＧＣＩＢを用いた処理と、イオンミリングとによって行うことも好ましい。
【００３９】
下部電極層又は下部絶縁層上にＭＲ多層膜を積層し、積層したＭＲ多層膜上にマスクを形成してＭＲ多層膜をパターニングした後、マスクを除去することによって、ＭＲ積層体を形成することが好ましい。
【００４０】
ＭＲ積層体が、ＴＭＲ積層体であるか、ＣＰＰ−ＧＭＲ積層体であるか、又はＬＯＬ構造のＣＩＰ−ＧＭＲ積層体であることが好ましい。
【００４１】
本発明によれば、さらに、下部電極層と、下部電極層上に形成されており積層面に垂直方向に電流が流れるＭＲ積層体と、ＭＲ積層体を取り囲むように周囲に形成された絶縁層と、ＭＲ積層体のトラック幅方向の両端部において絶縁層上に形成された磁気バイアス層と、磁気バイアス層、絶縁層及びＭＲ積層体上に積層された上部電極層とを備えており、上述の絶縁層は、ＭＲ積層体上のハイト加工で除去されない領域には存在せずかつＭＲ積層体上のハイト加工で除去される領域の一部には残っているＭＲ素子を有する薄膜磁気ヘッドウエハが提供される。
【００４２】
各ＭＲ素子における絶縁層が、ＭＲ積層体上のハイト加工で除去されない領域には存在せずかつＭＲ積層体上のハイト加工で除去される領域の一部には残っている。このため、除去する絶縁層領域が少なくて済むため、除去処理時間が短縮化されることから製造が容易となる。しかも、ＭＲハイト方向において、ＭＲ素子上の全ての絶縁層を除去しなくても良いので、比較的幅の広いパターンで充分であり、高精度のステッパを使用する必要がなく、粗い精度のステッパで充分となる。
【００４３】
また、特許文献５のようにＭＲ積層体の上に保護膜が存在しないで、ＭＲ積層体の厚さによってリードギャップ幅が決まるから、狭リードギャップ化を図ることができ、さらに、製造が容易となるのみならず磁気特性のばらつき及び悪化を防止することもできる。
【００４４】
ＭＲ積層体が、ＴＭＲ積層体であるか、又はＣＰＰ−ＧＭＲ積層体であることが好ましい。
【００４５】
本発明によれば、さらにまた、下部絶縁層と、下部絶縁層上に形成されており積層面に平行方向に電流が流れるＭＲ積層体と、ＭＲ積層体のトラック幅方向の両端部において絶縁層上に形成された磁気バイアス層と、トラック幅方向の両端部において磁気バイアス層上に形成されておりＭＲ積層体上にオーバーハングしているリード導体と、ＭＲ積層体を取り囲むように周囲に形成された絶縁層と、リード導体、絶縁層及びＭＲ積層体上に積層された上部絶縁層とを備えており、上述の絶縁層は、ＭＲ積層体上のハイト加工で除去されない領域には存在せずかつＭＲ積層体上のハイト加工で除去される領域の一部には残っているＭＲ素子を有する薄膜磁気ヘッドウエハが提供される。
【００４６】
各ＭＲ素子における絶縁層が、ＭＲ積層体上のハイト加工で除去されない領域には存在せずかつＭＲ積層体上のハイト加工で除去される領域の一部には残っている。このため、除去する絶縁層領域が少なくて済むため、除去処理時間が短縮化されることから製造が容易となる。しかも、ＭＲハイト方向において、ＭＲ素子上の全ての絶縁層を除去しなくても良いので、比較的幅の広いパターンで充分であり、高精度のステッパを使用する必要がなく、粗い精度のステッパで充分となる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
図５は、本発明の一実施形態としてＴＭＲヘッドのウエハを形成する一部工程を示す平面図及びその断面図である。
【００４８】
同図（Ａ１）及び（Ａ２）に示すように、まず、図示しない基板上に形成されたこれも図示しない絶縁層上に、下部電極兼下部磁気シールド層５０を成膜し、さらにその上にＭＲ多層膜５１´´を構成する下部金属層５２´、下部強磁性層５３´´、トンネルバリア層５４´´、上部強磁性層５５´´及び第１の上部金属層５６´´を順次成膜する。
【００４９】
次いで、その上に２層のフォトレジストパターンを形成し、このフォトレジストパターンをマスクとして用いたイオンミリングによってＭＲ多層膜５１´´をパターニングしてＭＲ積層膜５１´を得た後、その上に絶縁層及び硬磁性層を成膜し、フォトレジストパターンを剥離して、即ち、リフトオフによって同図（Ｂ１）及び（Ｂ２）に示すように絶縁層５７及び硬磁性層５８を得る。
【００５０】
その後、その上にフォトレジストパターンを形成する。この場合、後の工程でリフトオフしないのでマスクとして単層のフォトレジストパターンやハードマスクを使用でき、また、パターニングに反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を使用することもできるため、マスクの側壁をより垂直に立てる（９０度に近付ける）ことが可能である。
【００５１】
次いで、このフォトレジストパターンをマスクとして用いたイオンミリングによってＭＲ多層膜５１´をさらにパターニングして下部金属層５２、下部強磁性層５３、トンネルバリア層５４、上部強磁性層５５及び第１の上部金属層５６からなるＭＲ積層体５１を得た後、そのフォトレジストパターンを剥離する。
【００５２】
その後、その上に絶縁層をスパッタリングで成膜して同図（Ｃ１）及び（Ｃ２）に示すように凸部５９ａ´´を備えた絶縁層５９´´を得る。絶縁層を成膜している際にマスクであるフォトレジストパターンが存在しないため、スパッタ粒子の入射角度に依存しない面内均一な成膜が可能となる。なお、同図（Ｃ１）は、（Ｃ２）のＣ−Ｃ線断面図であり、（Ｂ２）のＢ−Ｂ線断面図である（Ｂ１）とは異なる方向から見ていることに注意すべきである。
【００５３】
次いで、低角度でビームが入射する希ガスの低角度ＩＢＥを行い、同図（Ｄ１）及び（Ｄ２）に示すように絶縁層５９´´を平坦化処理して、より小さい凸部５９ａ´を備えた絶縁層５９´得る。この場合、凸部５９ａ´が残った状態となる。ＭＲ積層体５１の幅が５００ｎｍを越えると、低角度ＩＢＥによりこのような凸部５９ａ´を完全に平坦化することは、その処理時間が著しく長くなることから難しく、凸部５９ａ´を残した状態で低角度ＩＢＥを終了する。同図（Ｄ１）も、（Ｃ１）と同様に、（Ｄ２）のＤ−Ｄ線断面図である。
【００５４】
この低角度ＩＢＥは、図６に示すように、被エッチング面６２に対し低角度θでビーム６３が入射するＩＢＥであり、この角度θは０〜４０度であることが好ましく、０〜２０度であることがより好ましい。
【００５５】
低角度ＩＢＥの代わりにＧＣＩＢを用いた処理を行っても良い。このＧＣＩＢを用いた平坦化処理とは、例えばＡｒ等のガスを高真空中に射出して急速に冷却することによってそのガスのクラスタを作成し、このクラスタ状態のガスを対象物表面にぶつけてその表面の平坦化を行うものである。平坦化の終了は、平坦化処理時間を管理することによって制御する。
【００５６】
ＧＣＩＢを用いた平坦化は、例えば、以下の条件で行われる、
加速電圧：              １５ｋＶ
ドーズ量：              １×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２。
【００５７】
次いで、イオンミリングを行ってＭＲ積層体５１の上面を露出させる。この場合、同図（Ｅ１）及び（Ｅ２）に示すように、ウエハ工程後に行われるＭＲハイト加工で残される領域Ｒ（ＭＲ積層体５１のＡＢＳとなる側とは反対側の領域）のＭＲ積層体上面が露出し、さらに、ＭＲハイト加工で除去される領域（ＭＲ積層体５１のＡＢＳ側の領域）の一部に絶縁層５９の凸部５９ａが残るようにイオンミリング処理する。イオンミリングの代わりに低角度ＩＢＥでＭＲ積層体５１の上面を露出させるようにしても良い。
【００５８】
次いで、同図（Ｆ１）及び（Ｆ２）に示すようにその上に第２の上部金属層６０及び上部電極兼上部磁気シールド層６１を成膜し、さらに、通常はその上に書込みヘッド素子部を形成して薄膜磁気ヘッドウエハを完成する。
【００５９】
図７はこのようにして形成された薄膜ヘッド磁気ヘッドウエハからバーを得てＭＲハイト加工するまでの工程を説明する平面図、斜視図及び側面図である。
【００６０】
同図（Ａ）に示すように、薄膜ヘッド磁気ヘッドウエハ７０の集積面上には、多数の薄膜磁気ヘッド７１がマトリクス状に並んで形成されている。まず、このウエハ７０を切断し、同図（Ｂ）に示すように、複数の薄膜磁気ヘッド７１が列状に並ぶバー７２を形成する。次いで、このバー７２のＡＢＳ側の面７２ａを研磨してＭＲハイト加工を行う。このＭＲハイト加工は、同図（Ｃ）に示すように、薄膜磁気ヘッド７１の磁気ヘッド素子部７１ａがＡＢＳに露出するまで行われる。このＭＲハイト加工によって、ＭＲ積層体５１上に残った絶縁層５９の凸部５９ａが除去される。
【００６１】
図８はこのＭＲハイト加工の前後のＴＭＲヘッドの構造を示す平面図及び断面図である。同図（Ａ２）は（Ａ１）のＡ−Ａ線断面を示しており、同図（Ｂ２）は（Ｂ１）のＢ−Ｂ線断面を示している。
【００６２】
ウエハ工程終了時は、同図（Ａ１）及び（Ａ２）に示すように、各薄膜磁気ヘッドにはそのＭＲ積層体５１上に絶縁層５９の凸部５９ａが残っている。ＭＲハイト加工において、同図（Ａ１）の下側から上に向けて、同図（Ａ２）の左側から右方向に研磨が進み、同図（Ａ２）の８０の位置まで研磨されることによって、同図（Ｂ１）及び（Ｂ２）に示すように絶縁層５９の凸部５９ａが完全に除去される。この８０の位置がＡＢＳとなる。
【００６３】
その後、バー７２をさらに切断して複数の個々の薄膜磁気ヘッドに分離する。
【００６４】
以上述べたように、本実施形態によれば、ＭＲ積層体５１上に絶縁層５９の凸部５９ａが残っている状態で、ハイト加工で除去されない領域ＲにおけるＭＲ積層体５１の上面が露出するように、低角度ＩＢＥ（又はＧＣＩＢを用いた処理）及びイオンミリング処理を行っている。このため、低角度ＩＢＥ（又はＧＣＩＢを用いた処理）やイオンミリングで除去する絶縁層領域が少なくて済むため、処理時間が短縮化され、製造が容易となる。しかも、５００ｎｍを越えるＭＲハイト幅をウエハ上でパターニングすれば良いので、高精度のステッパを使用する必要がなく、粗い精度のステッパで充分となる。
【００６５】
また、エッチングにより絶縁層を除去してＭＲ積層体５１の上面を露出しているので、ＭＲ積層体５１の厚さを厳密に規定でき、製造が容易となるのみならず磁気特性のばらつき及び悪化を防止することもできる。さらに、リードギャップ幅がＭＲ積層体５１の厚さによってほぼ決まるので、狭リードギャップ化を図ることができる。
【００６６】
さらに、図９（Ａ）に示すように、リフトオフ法による従来の製造方法によれば、ＭＲ積層体１１のＡＢＳとは反対側の端部の領域Ａにおいて、ＭＲ積層体１１上に酸化膜や再付着物２５及び乗り上げ部１９ａが残ってしまい、これが矢印９０で示す電流の流れを阻害してしまうが、本実施形態によれば、図９（Ｂ）に示すように、領域Ａの酸化膜が低角度ＩＢＥ（又はＧＣＩＢを用いた処理）によって除去され、さらに、絶縁層を成膜する際にレジストが存在しないため、絶縁層にくぼみが発生せずウエハ面内均一なＭＲハイト後端部が形成され、また、ＭＲ積層体５１上のＡ領域に再付着物や乗り上げ部が生じることはない。このため、ヘッド出力や周波数特性のウエハ内でのばらつきがほとんど発生ない。しかも、絶縁層のバリやオーバーラップ等の発生は起こり得ず、より厳密なトラック幅の定義が可能となる。
【００６７】
【実施例】
図１の従来技術による製造方法及び図５の実施形態による製造方法を用いてＴＭＲヘッドを作成した。膜構成としては、下部電極兼下部磁気シールド層１０及び５０が２μｍ厚のＮｉＦｅ、下部金属層１２及び５２が５ｎｍ厚のＴａ及び２ｎｍ厚のＮｉＦｅ、下部強磁性層１３及び５３が下側から、１５ｎｍ厚のＰｔＭｎ、２ｎｍ厚のＣｏＦｅ、０．８ｎｍ厚のＲｕ及び２ｎｍ厚のＣｏＦｅの多層膜、トンネルバリア層１４及び５４が０．６ｎｍ厚のＡｌ２Ｏ３、上部強磁性層１５及び５５が下側から１ｎｍ厚のＣｏＦｅ及び３ｎｍ厚のＮｉＦｅの多層膜、第１の上部金属層１６及び５６が２５ｎｍ厚のＴａ、絶縁層１７及び５７が５ｎｍ厚のＡｌ２Ｏ３、硬磁性層１８及び５８が下側から１０ｎｍ厚のＴｉＷ、３０ｎｍ厚のＣｏＰｔ及び２０ｎｍ厚のＴａの多層膜、絶縁層１９及び５９が６０ｎｍ厚のＡｌ２Ｏ３、第２の上部金属層２０及び６０が５ｎｍ厚のＴａ、上部電極兼上部磁気シールド層２１及び６１が２μｍ厚のＮｉＦｅである。トラック幅ＴＷはＴＷ＝０．１３μｍとした。
【００６８】
ＴＭＲヘッド素子部を形成した後、書込みヘッド素子部を形成してウエハ工程を終了させた。その後、ウエハをバーに切断し、ダイヤモンド粒子による研磨を行ってＭＲハイトを０．１μｍに加工した。次いで、３ｎｍ厚のダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）によるヘッド保護膜をその上に形成し、バーを切断して個々の浮上型薄膜磁気ヘッドのサンプルを得て、再生出力を測定した。この測定は、浮上高さ１０ｎｍ、磁気媒体保護膜を３ｎｍ厚とし、センス電流を０．５ｍＡとして行った。その測定結果を次の表１に示す。ただし、サンプルＡは図５の実施形態による製造方法を用いて作成したウエハ中心部のＴＭＲヘッド、サンプルＢはそのウエハ中心部から４ｃｍ離れた位置のＴＭＲヘッド、サンプルＣは図１の従来技術による製造方法を用いて作成したウエハ中心部のＴＭＲヘッド、サンプルＤはそのウエハ中心部から４ｃｍ離れた位置のＴＭＲヘッドである。
【００６９】
【表１】
2004319042.tif 000003
【００７０】
この表１から分かるように、サンプルＡ及びＢの特性はほとんど同じであるが、サンプルＣ及びＤの特性は互いに大きく異なっている。即ち、本発明により、ウエハ面内分布が改善されている。また、サンプルＡ及びＢの特性自体もサンプルＣ及びＤの特性に比して良好となる。これは、ＭＲ積層体のＡＢＳとは反対側付近のくぼみ発生がゼロとなり、さらに乗り上げ部などがなくなったためヘッド特性が改善されたものと考えられる。なお、サンプルＣ及びＤのヘッド抵抗がサンプルＡ及びＢのヘッド抵抗より低くなっているが、これは、従来技術による製造方法によると、素子にダメージが生じてしまうためである。即ち、ＴＭＲ素子のように積層面に垂直に電流を流す素子では、上部電極を作成する前に素子の上部金属層の表面に形成された酸化膜を除去する必要があるが、エッチングによるその酸化膜除去工程において、従来技術のように素子の周囲にくぼみがあると、この部分の絶縁層が薄くなっているため、バリア層がダメージを受けてしまう。その結果、ヘッド抵抗が低くなってしまうのである。
【００７１】
以上述べた実施形態及び実施例は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、薄膜磁気ヘッドを形成する際に必ず行われるＭＲハイト加工で除去される領域の一部に積層した絶縁層が残っている状態で、ハイト加工で除去されない領域におけるＭＲ積層体上面が露出するように、積層した絶縁層を低角度ＩＢＥ又はＧＣＩＢを用いた処理を含むエッチング処理によって除去している。このため、エッチング処理で除去する領域が少なくて済むため、処理時間が短縮化されることから製造が容易となる。しかも、ＭＲハイト方向において、ＭＲ素子上の全ての絶縁層を除去しなくても良いので、比較的幅の広いパターンで充分であり、高精度のステッパを使用する必要がなく、粗い精度のステッパで充分となる。
【００７３】
また、ＣＭＰなどによって平坦化するのではなく、エッチングにより絶縁層を除去してＭＲ積層体の上面を露出しているので、ＭＲ積層体の厚さを厳密に規定でき、製造が容易となるのみならず磁気特性のばらつき及び悪化を防止することもできる。さらに、リードギャップ幅がＭＲ積層体の厚さによってほぼ決まるので、狭リードギャップ化を図ることができる。
【００７４】
さらに、絶縁層を成膜する際にレジストが存在しないため、絶縁層にくぼみが発生せず、ＭＲ積層体上に再付着物や乗り上げ部が生じることはない。このため、ヘッド出力や周波数特性のウエハ内でのばらつきがほとんど発生ない。しかも、絶縁層のバリやオーバーラップ等の発生は起こり得ず、より厳密なリードギャップ幅の定義が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＴＭＲヘッドをリフトオフ法によって形成する一部工程を示す平面図及びその断面図である。
【図２】絶縁層のリフトオフ工程を図１の（Ｃ２）のＣ−Ｃ線断面でより詳細に示す断面図である。
【図３】リード導体がＭＲ積層体上にオーバーラップしたＬＯＬ構造を有するＧＭＲヘッドをリフトオフ法によって形成する一部工程を示す平面図及びその断面図である。
【図４】リフトオフ法で形成したＬＯＬ構造を有するＧＭＲヘッドの一部構造を示す平面図及びそのＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の一実施形態としてＴＭＲヘッドのウエハを形成する一部工程を示す平面図及びその断面図である。
【図６】低角度ＩＢＥの入射角度を説明する図である。
【図７】形成された薄膜ヘッド磁気ヘッドウエハからバーを得てＭＲハイト加工するまでの工程を説明する平面図、斜視図及び側面図である。
【図８】ＭＲハイト加工の前後のＴＭＲヘッドの構造を示す平面図及び断面図である。
【図９】リフトオフ法による従来技術によって製造した薄膜磁気ヘッドと図５の実施形態によって製造した薄膜磁気ヘッドとの構造の違いを説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０、５０  下部電極兼下部磁気シールド層
１１、１１´、１１´´、３１、３１´、３１´´、５１、５１´、５１´´ＭＲ多層膜
１２、１２´、５２、５２´  下部金属層
１３、１３´、１３´´、３３、３３´、３３´´、５３、５３´、５３´´下部強磁性層
１４、１４´、１４´´、５４、５４´、５４´´  トンネルバリア層
１５、１５´、１５´´、３５、３５´、３５´´、５５、５５´、５５´´上部強磁性層
１６、１６´、１６´´、５６、５６´、５６´´  第１の上部金属層
１７、１９、１９´、３７、５７、５９、５９´、５９´´  絶縁層
１８、３６、５８  硬磁性層
１９ａ、３７ａ  乗り上げ部
１９ｂ  くぼみ
２０、６０  第２の上部金属層
２１、６１  上部電極兼上部磁気シールド層
２２  表面酸化膜
２３  ２層フォトレジストパターン
２４  アンダーカット
２５  再付着物
３０  下部磁気シールド層
３２  下部絶縁層
３４、３４´、３４´´  非磁性層
３９  上部絶縁層
４０  上部磁気シールド層
５９ａ、５９ａ´、５９ａ´´  凸部
６２  被エッチング面
６３  ビーム
７０  薄膜ヘッド磁気ヘッドウエハ
７１  薄膜磁気ヘッド
７１ａ  磁気ヘッド素子部
７２  バー
７２ａ  ＡＢＳ側の面
【図１】
2004319042.tif 000004
【図２】
2004319042.tif 000005
【図３】
2004319042.tif 000006
【図４】
2004319042.tif 000007
【図５】
2004319042.tif 000008
【図６】
2004319042.tif 000009
【図７】
2004319042.tif 000010
【図８】
2004319042.tif 000011
【図９】
2004319042.tif 000012