(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果型再生素子を備える再生ヘッドに関して、バイアス印加層の磁性状態を安定させ、再生出力を安定させることが可能な再生ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る再生ヘッドの製造方法は、ワーク上に磁気抵抗効果層を形成し、その上に所定のマスク層を形成する工程と、マスク層のない領域の磁気抵抗効果層をエッチングして、所定形状の再生素子部を形成する工程と、再生素子部およびマスク層を覆って全面に絶縁層を形成し、その上にバイアス印加層、キャップ層を全面に順次形成する工程と、マスク層を挟む左右位置において、バイアス印加層の一部が表出するまで、キャップ層、バイアス印加層をエッチングする工程と、バイアス印加層の表出箇所を覆って全面に保護層を形成する工程と、バイアス印加層の表出箇所が再表出しない所定高さまで全高を下げて平坦化を行う工程とを備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク上に磁気抵抗効果層を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果層上にパターニングされたマスク層を形成する工程と、
前記マスク層が形成されていない領域の磁気抵抗効果層をエッチングして、媒体対向面側の端面が矩形状もしくは台形状の再生素子部を形成する工程と、
前記再生素子部および該再生素子部上の前記マスク層が覆われるように全面に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上に、バイアス印加層、キャップ層を全面に順次形成する工程と、
前記再生素子部上のマスク層を挟む左右の位置それぞれにおいて、前記バイアス印加層の一部が表出するまで、前記キャップ層および前記バイアス印加層をエッチングする工程と、
前記バイアス印加層の表出箇所が覆われるように全面に保護層を形成する工程と、
前記バイアス印加層の表出箇所が再表出しない所定の高さまで全高を下げて平坦化を行う工程と、を備えること
を特徴とする再生ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記全高を下げて平坦化を行う工程は、化学機械的研磨、またはエッチングおよび化学機械的研磨により行われること
を特徴とする請求項１に記載の再生ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記キャップ層および前記バイアス印加層をエッチングする工程は、イオンビームを用いるドライエッチングであって、前記再生素子部および前記マスク層上に積層された前記各層に対して左右それぞれの斜め上方からイオンビームを照射してエッチングを行うこと
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の再生ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記保護層は、非磁性金属材料もしくは絶縁材料を用いて形成されること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の再生ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記保護層は、前記キャップ層と同一の材料を用いて形成されること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の再生ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生ヘッドの製造方法に関し、さらに詳細には、磁気抵抗効果型再生素子を用いた再生ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク装置等の記憶装置における記憶容量は顕著に増大する傾向にある。これに伴い、記録媒体の高記録密度化と共に、磁気ヘッドの記録再生特性のさらなる性能向上が要請されている。例えば、再生ヘッドとして、高い再生出力を得ることができるＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子、あるいは、より高い再生感度の得られるＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子等の磁気抵抗効果型再生素子を用いたヘッドが開発されている。一方、記録ヘッドとして、電磁誘導を利用した誘導型のヘッドが開発されている。
【０００３】
例えば、再生ヘッドに、ＴＭＲ素子のようなＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｌａｎｅ）構造を備える磁気抵抗効果型再生素子が用いられる場合には、当該磁気抵抗効果型再生素子を挟むように設けられるバイアス印加層の磁性状態が不安定になると、再生出力の変動を誘発する原因となってしまうため、バイアス印加層の磁性状態を安定させることが重要となる。
ここで、ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型再生素子を備える再生ヘッドの製造方法に関する従来技術として、例えば、特許文献１に記載された方法等が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果型再生素子を備える再生ヘッドに関して、バイアス印加層の磁性状態を安定させることを可能とし、それにより再生出力を安定させることが可能な再生ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
【０００７】
この再生ヘッドの製造方法は、ワーク上に磁気抵抗効果層を形成する工程と、前記磁気抵抗効果層上にパターニングされたマスク層を形成する工程と、前記マスク層が形成されていない領域の磁気抵抗効果層をエッチングして、媒体対向面側の端面が矩形状もしくは台形状の再生素子部を形成する工程と、前記再生素子部および該再生素子部上の前記マスク層が覆われるように全面に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の上に、バイアス印加層、キャップ層を全面に順次形成する工程と、前記再生素子部上のマスク層を挟む左右の位置それぞれにおいて、前記バイアス印加層の一部が表出するまで、前記キャップ層および前記バイアス印加層をエッチングする工程と、前記バイアス印加層の表出箇所が覆われるように全面に保護層を形成する工程と、前記バイアス印加層の表出箇所が再表出しない所定の高さまで全高を下げて平坦化を行う工程と、を備えることを要件とする。
【０００８】
これによれば、ワーク上の積層体について、所定の高さとなるまで全高を下げて平坦化を行う工程を実施したときに、バイアス印加層が平坦化面に表出しないため、製造工程中の薬品等の影響によって、当該バイアス印加層に損傷、変質等が生じることを防止でき、磁性状態を安定化させることが可能となる。
【０００９】
また、前記全高を下げて平坦化を行う工程は、化学機械的研磨、またはエッチングおよび化学機械的研磨により行われることを要件とする。
【００１０】
これによれば、ワーク上に所定の各層が積層されて構成される積層体の上面を高精度に平坦化することが可能となる。
【００１１】
また、前記キャップ層および前記バイアス印加層をエッチングする工程は、イオンビームを用いるドライエッチングであって、前記再生素子部および前記マスク層上に積層された前記各層に対して左右それぞれの斜め上方からイオンビームを照射してエッチングを行うことを要件とする。
【００１２】
これによれば、媒体対向面に向かって再生素子部上のマスク層を挟む左右の位置それぞれにおいて、バイアス印加層の一部が表出するように、当該位置のキャップ層、バイアス印加層（一部、絶縁層も）をエッチングすることが可能で、且つ当該表出箇所の上面高さが、再生素子部の上面高さと同程度の高さとなるように積層体の形状を形成することが可能となる。
【００１３】
また、前記保護層は、非磁性金属材料もしくは絶縁材料を用いて形成されることを要件とする。特に、当該保護層は、前記キャップ層と同一の材料を用いて形成されることが、コスト、プロセス効率の面で好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、製造工程中において、バイアス印加層が薬品やエッチングビーム、プラズマ等の影響により損傷、変質等を生じることを防止して、磁性状態を安定させることが可能となり、それによって、再生ヘッドの出力特性を安定させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１〜図６は、本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。図７は、本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法により製造される再生ヘッドの構成を示す概略図である。図８は、従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。図９は、従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法により製造される再生ヘッドの構成を示す概略図である。なお、以上の図は、再生ヘッドにおける媒体対向面側の端面形状（端面近傍の断面図と捉えてもよい）として記載する。また、図中の破線矢印はエッチング方向（概略方向）である。
【００１６】
本発明に係る再生ヘッド１は、ハードディスク等の磁気記録媒体に記録された磁気信号を読み出す再生ヘッドである。なお、当該再生ヘッドの上に記録ヘッドを備える複合型磁気ヘッドとして形成してもよい。
【００１７】
本発明の実施形態に係る再生ヘッド１の製造方法について説明する。ただし、積層構造（膜構成）は一例に過ぎず、これに限定されるものではない。
【００１８】
先ず、図１（ａ）に示すように、ベースとなるウエハ基板（図示せず）上に、下部シールド層１１形成する。例えば、下部シールド層１１は、ＮｉＦｅ等の磁性材料（軟磁性材）を用いて構成する。なお、図中の手前側が媒体対向面となる（以下図９に至るまで同様）。
ここで、本明細書において、下部シールド層１１以下の層をまとめて「ワーク」と呼ぶ。ワークの積層構造は種々の構成を採用し得る。
【００１９】
下部シールド層１１の上層に、磁気抵抗効果層１３を形成する。この磁気抵抗効果層１３は、多層構造を有し、後の工程において加工されて、磁気抵抗効果型再生素子として機能することとなる（下記において再生素子部１３Ａとして図示）。当該素子として、例えば、ＴＭＲ素子もしくはＣＰＰ−ＧＭＲ素子等が想定されるが、その積層構造（膜構成）は、種々の構成を採用することができる。なお、本実施形態では、ＴＭＲ素子の場合を例としている。
【００２０】
次いで、図１（ｂ）に示すように、磁気抵抗効果層１３の上に、マスク層１５を形成する。例えば、マスク層１５は、Ｔａ（タンタル）等の金属材料を用いて構成する。
【００２１】
次いで、図２（ａ）に示すように、マスク層１５の上に、レジスト層１７をパターニング形成する。例えば、レジスト層１７は、材料にフォトレジストを用いて、公知のフォトリソグラフィプロセス等によって所望のパターン（ここでは、後の工程でマスク層１５を除去しない領域）に形成する。
【００２２】
次いで、図２（ｂ）に示すように、エッチングプロセスによって、レジスト層１７で覆われていない領域のマスク層１５を除去する。例えば、当該エッチングプロセスには、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）プロセスを用いる。なお、ＩＢＥ（Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）プロセス等を用いてもよい。
【００２３】
次いで、図３（ａ）に示すように、マスク層１５上に残っているレジスト層１７を除去する。例えば、リフトオフプロセスを用いて実施する。
【００２４】
次いで、図３（ｂ）に示すように、上記工程により所定領域が除去されたマスク層１５をエッチングマスクとして用いるエッチングプロセスによって、当該マスク層１５で覆われていない領域の磁気抵抗効果層１３を除去し、再生素子として機能することとなる再生素子部１３Ａを形成する。一例として、当該エッチングプロセスには、ＩＢＥプロセス等を用いる。
【００２５】
次いで、図４（ａ）に示すように、下部シールド層１１、所定領域が除去された磁気抵抗効果層１３すなわち再生素子部１３Ａ、当該再生素子部１３Ａ上のマスク層１５の上に絶縁層１９を形成する。例えば、絶縁層１９は、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁材料を用いて、スパッタリングにより形成する。
さらに、絶縁層１９の上に、バイアス印加層２１を形成する。例えば、バイアス印加層２１は、ＣｏＰｔ等の磁性材料（硬磁性材）を用いて構成する。
さらに、バイアス印加層２１の上に、キャップ層２３を形成する。例えば、キャップ層２３は、Ｔａ（タンタル）、Ｒｕ（ルテニウム）等の金属材料を用いて構成する。
【００２６】
なお、ここまでの工程は、従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法と同じである。
【００２７】
上記に続く工程として、従来の製造方法では、その次に全高を下げて平坦化を行う工程を実施していた。より具体的には、図８に示すように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学機械的研磨）プロセス、もしくはＣＭＰプロセスとドライエッチングプロセスとを実施して、再生素子部１３Ａ上のキャップ層２３、バイアス印加層２１、絶縁層１９を除去し、さらに金属層１５が所定厚さとなるまで研磨をし、全高を下げつつ上面の平坦化を行っていた。
その後は、上部シールド層２７等の積層工程等が実施されることによって、再生ヘッドが所定の積層構造として完成されることとなるが（図９参照）、完成に至るまでに、再生素子部１３Ａ以外の部位の加工等を行うために、フォトリソグラフィプロセス、すなわちレジスト塗布、露光、現像プロセス、およびドライエッチングプロセス等が実施される。
その際に、図８に示す平坦化後の状態において、平坦化された上面のマスク層１５の左右（媒体対向面に向かってマスク層を挟む左右の位置）に、バイアス印加層２１の一部、すなわち、バイアス印加層２１の表出部２１Ａ、２１Ｂが表出していたため、特に、現像プロセスで用いられる現像液がバイアス印加層の表出箇所（２１Ａ、２１Ｂ）に触れ、さらには浸入し、バイアス印加層２１に損傷、変質等が生じて、磁性状態が不安定となってしまうという課題が生じていた。
【００２８】
一方、そのような課題を解決すべく案出された本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法では、前記の図４（ａ）に続く工程として、図４（ｂ）に示すように、キャップ層２３およびバイアス印加層２１をエッチングする工程を実施する。一例として、当該エッチングプロセスには、ＩＢＥプロセス等を用いる。
このとき、再生素子部１３Ａおよびマスク層１５上に積層された各層（キャップ層２３、バイアス印加層２１、絶縁層１９）に対して、左右それぞれの斜め上方からイオンビームを照射してエッチングを行うことによって、エッチング後の状態図である図５（ａ）に示される形状に形成することが可能となる。
【００２９】
より具体的には、図５（ａ）に示すように、媒体対向面に向かって再生素子部１３Ａ上のマスク層１５を挟む左右の位置それぞれにおいて、バイアス印加層２１の一部が表出する状態となる（あくまでも概略図であり、当該表出箇所のコーナー部が完全な直角にエッチングされる訳ではない）。
また、このとき、バイアス印加層２１の表出部２１Ａ、２１Ｂの上面高さが、再生素子１３Ａの上面高さと同程度の高さとなるようにエッチングを行う。
【００３０】
次いで、図５（ｂ）に示すように、バイアス印加層２１の表出箇所（バイアス印加層２１の表出部２１Ａ、２１Ｂ）が覆われるように全面に保護層２５を形成する。なお、「全面」は「所定の積層領域の全面」であれば足り、必ずしもワーク上の積層体の全面が隙間無く覆われることを必須構成とするものではない。
【００３１】
ここで、保護層２５は、例えば、Ｔａ（タンタル）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｃｒ（クロム）等の非磁性金属材料、もしくはＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料を用いて形成する。特に、Ｔａ等のように、キャップ層２３を構成する材料と同一材料を用いれば、コスト、プロセス効率の面で好適である。
【００３２】
次いで、図６に示すように、バイアス印加層２１の表出箇所（表出部２１Ａ、２１Ｂ）が再び表出しない所定の高さまで、上記積層体の全高を下げて平坦化を行う工程を実施する。
より具体的には、ＣＭＰプロセス、もしくはＣＭＰプロセスとドライエッチングプロセスとを適宜用いるプロセスを実施して、素子部１３Ａ上の保護層２５、キャップ層２３、バイアス印加層２１、絶縁層１９を除去し、さらに金属層１５が所定厚さとなるまで研磨をし、上記積層体の全高を下げつつ上面の平坦化を行う。
このとき、本実施形態では、バイアス印加層２１の表出部２１Ａ、２１Ｂの上面高さは、再生素子１３Ａの上面高さと同程度の高さに形成されているため、金属層１５が所定厚さ残るように研磨すれば、当該バイアス印加層２１の表出部２１Ａ、２１Ｂが研磨によって再び積層体の上面に表出してしまうことはない。
【００３３】
したがって、その後、再生ヘッド１として完成に至るまでの工程等において、再生素子部１３Ａとは別の部位の加工を行うためのフォトリソグラフィプロセス、すなわちレジスト塗布、露光、現像プロセス、およびドライエッチングプロセス等が実施されても、図６に示す平坦化後の状態において、平坦化された上面のマスク層１５の左右（媒体対向面に向かってマスク層を挟む左右の位置）には、絶縁層１９を介して保護層２５が積層された状態であり、バイアス印加層２１の表出部２１Ａ、２１Ｂが表出していないため、前述の課題、つまり、現像液等の薬品や、エッチングのプラズマ、イオンビーム等の影響によって、バイアス印加層２１に損傷、変質等が生じることを防止でき、磁性状態を安定化させることが可能となる。
【００３４】
なお、その後、上部シールド層２７等の積層工程等が実施されることによって、再生ヘッド１が所定の積層構造として完成されることとなる（図７参照）。
【００３５】
以上説明した通り、本実施の形態に係る再生ヘッドの製造方法によれば、再生ヘッドの出力特性に大きな影響を与えるバイアス印加層に関して、製造工程中で用いる化学薬品やエッチングビーム、プラズマ等の影響による損傷、変質等が生じることを防止でき、当該バイアス印加層の磁性状態を安定させることが可能となるため、再生ヘッドの出力特性を安定させることが可能となる。また、その結果、当該再生ヘッドが組み込まれる磁気ディスク装置の動作安定性、すなわち信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法により製造される再生ヘッドの構成を示す概略図である。
【図８】従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明する説明図である。
【図９】従来の実施形態に係る再生ヘッドの製造方法により製造される再生ヘッドの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  再生ヘッド
１１  下部シールド層
１３  磁気抵抗効果層
１５  マスク層
１７  レジスト層
１９  絶縁層
２１  バイアス印加層
２３  キャップ層
２５  保護層
２７  上部シールド層
【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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