JP2008010092A - 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リード素子等に悪影響を及ぼすことなく、上部シールド層を高精度に平坦に形成することのできる薄膜磁気ヘッドの製造方法、および、上部シールド層が平坦に形成されていることで、出力信号のノイズの少ない薄膜磁気ヘッドを提供する。
【解決手段】ハードバイアス膜１２の面方向の外縁１２ａが、上部シールド層１６の面方向の外縁１６ａからはみ出すように、ハードバイアス膜１２を形成し、上部シールド層１６を形成した後、ハードバイアス膜１２の、上部シールド層１６の外縁１６ａから面方向にはみ出た部分を、上部シールド層１６をマスクとしたエッチングにより除去する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウエハー基板上に磁性薄膜等の薄膜が積層されて成る薄膜磁気ヘッド、およびその製造方法に関する。

近年、磁気ディスク装置に用いられるトンネル接合素子（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。

磁気ディスク装置に用いられる薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例を、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５（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。さらに、下部シールド層８４の外側に絶縁層８５を設ける。
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。
続いて、トンネル接合素子層８６上に、フォトリソグラフィ法によりレジスト層８８を形成する。このレジスト層８８は、薄膜磁気ヘッドのリード素子（後述）の対応位置８８ａと、ハードバイアス膜（後述）の形成範囲を除いた位置８８ｂとに形成する。なお、この際、異なるフォトレジスト層を二層用いることで、レジスト層８８を下層と上層との二層に形成するとともに、下層が上層よりも幅狭となるよう形成する。

さらに、図５（ｂ）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。
次に、図５（ｃ）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。続いて、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、レジスト層８８を除去し、リード素子８６ａおよびハードバイアス膜９２上に改めてレジスト層９３を形成して、露出したリード素子８６ａを除くトンネル接合素子層８６を、エッチング等により除去する（図５（ｄ）参照）。

続いて、レジスト層９３を除去し、図５（ｅ）に示すように、リード素子８６ａ、ハードバイアス膜９２、および下部シールド層８４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。さらに、上部シールド層９６の外側に絶縁層９８を設ける。

また、トンネル接合素子から成るリード素子を備えた従来の薄膜磁気ヘッドが、特許文献１に記載されている。図７は、特許文献１に記載された薄膜磁気ヘッドの構成示す断面図である。図７において、右側の側面２００が、薄膜磁気ヘッドの浮上面である。
特許文献１記載の薄膜磁気ヘッドは、下部シールド層Ｓ１と、下部シールド層Ｓ１上にスペーサ層１０２を介して設けられた、トンネル接合（ＭＴＪ）素子から成るリード素子（ＭＴＪ素子）１００と、リード素子１００上に設けられた分離層１０４と、分離層１０４上に設けられた上部シールド層Ｓ２とを備える。

特開２００２−３０４７１１号公報

図５に示した従来の製造方法で製造された薄膜磁気ヘッドでは、図５（ｅ）に示すように、リード素子８６ａおよびハードバイアス膜９２は、上部シールド層９６と比較して、その面方向の面積がかなり小さく形成される。したがって、リード素子８６ａ、ハードバイアス膜９２、および下部シールド層８４上に、分離層９４および上部シールド層９６を形成すると、分離層９４および上部シールド層９６は、ハードバイアス膜９２と下部シールド層８４との段差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原因となる。すなわち、上記従来の薄膜磁気ヘッドには、上部シールド層が平坦でないために、出力信号にノイズが発生しやすいという課題がある。

なお、図５は、薄膜磁気ヘッドを浮上面側から見た図であるが、図６に示すように、薄膜磁気ヘッドのハイト方向においても、リード素子８６ａおよびハードバイアス膜９２は、上部シールド層９６と比較して、そのハイト方向の長さがかなり小さく形成される。したがって、図６に示すように、分離層９４および上部シールド層９６は、ハードバイアス膜９２およびリード素子８６ａと下部シールド層８４との段差に倣って形成され、ハイト方向にも平坦となっていない。

図７に示した、特許文献１記載の薄膜磁気ヘッドでは、リード素子１００を挟む上部シールド層Ｓ２と下部シールド層Ｓ１との間に、間隙部１０６があるように記載されているが、実際には、スペーサ層１０４および上部シールド層Ｓ２は、この間隙部１０６を埋めるように曲がって形成される。
なお、間隙部１０６を絶縁層等で埋めることで上部シールド層Ｓ２を平坦に近い状態とすることは可能であるが、異なる材料同士を高精度な平坦に形成することは難しく、また、さらに研磨工程を加えて平坦にすることも考えられるが、これでは、研磨工程によりリード素子１００等に悪影響が及ぶ可能性もある。

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、リード素子等に悪影響を及ぼすことなく、上部シールド層を高精度に平坦に形成することのできる薄膜磁気ヘッドの製造方法、および、上部シールド層が平坦に形成されていることで、出力信号のノイズの少ない薄膜磁気ヘッドを提供することにある。

本願発明者らは、上記課題を解決すべく、上部シールド層とハードバイアス膜との面方向の外縁の位置を一致させることに想到した。しかしながら、製造工程上でその外縁位置に誤差が生じることが考えられる。ここで、その誤差により、上部シールド層の外縁の方がはみ出した場合には、結局上部シールド層の縁部に段差等が形成されてしまうし、逆にハードバイアス膜の外縁の方を広く形成した場合には、ハードバイアス膜が上部シールド層からはみ出すことでハードバイアス膜の磁気特性が悪化して漏れ磁界が弱くなってしまい、磁区制御が不十分となるという新たな課題が生じる。
本願発明者らは、これらの課題を同時に解決すべく鋭意研究を重ねた結果、上部シールド層とハードバイアス膜との、面方向の外縁の位置を、極めて高精度に一致させることを可能とする製造方法の構成に想到し、本願発明を完成させた。

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、ウエハー基板上にリード素子を形成する工程と、前記リード素子側部にハードバイアス膜を形成する工程と、前記リード素子および前記ハードバイアス膜上の、ハードバイアス膜の面方向の外縁で囲まれる領域内に、上部シールド層を形成する工程と、前記ハードバイアス膜の、上部シールド層の外縁から面方向にはみ出た部分を、上部シールド層をマスクとしたエッチングにより除去する工程とを含むことを特徴とする。
これによれば、上部シールド層を、ハードバイアス膜の外縁で囲まれる領域内に形成する、言い換えれば、ハードバイアス膜の面方向の外縁が上部シールド層の面方向の外縁からはみ出すように形成することで、ハードバイアス膜およびリード素子と、下部シールド層との段差をなくして、上部シールド層を高精度に平坦に形成することができる。さらに、上部シールド層を形成した後、ハードバイアス膜の上部シールド層外縁からはみ出た部分を、上部シールド層をマスクとしたエッチングにより除去するから、ハードバイアス膜と上部シールド層との面方向の外縁の位置を、極めて高精度に一致させることができる。これにより、上部シールド層がハードバイアス膜より小さく形成されてハードバイアス膜の漏れ磁界が弱くなって磁区制御が不十分となるといった副作用も、生じることがない。

さらに、前記リード素子および前記ハードバイアス膜上に分離層を形成し、該分離層上に前記上部シールド層を形成することを特徴とする。

さらに、前記上部シールド層を形成する工程は、前記分離層上に導電層を形成するステップと、前記導電層上にレジストパターンを形成するステップと、前記導電層を給電層として、導電層上の前記レジストパターンから露出した箇所に、前記上部シールド層をめっき形成するステップとを含むことを特徴とする。
これによれば、導電層の除去工程と兼ねて、ハードバイアス膜のはみ出た部分を除去でき、新たな工程を追加する必要がない。

また、前記リード素子を形成する前に、前記ウエハー基板上に下部シールド層を形成する工程を含み、前記上部シールド層を形成した後に、前記下部シールド層の、上部シールド層の外縁から面方向にはみ出た部分を、上部シールド層をマスクとしたエッチングにより除去する工程を含むことを特徴とする。
これによれば、下部シールド層の面方向の外縁の位置を、上部シールド層およびハードバイアス膜の面方向の外縁の位置と一致させることができる。

また、本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、上記課題を解決するため、以下の構成を備える。
すなわち、リード素子と、前記リード素子の側部に設けられたハードバイアス膜と、前記リード素子および前記ハードバイアス膜上に設けられ、面方向の外縁の位置が、ハードバイアス膜の面方向の外縁の位置と一致する上部シールド層とを備えることを特徴とする。
これによれば、上部シールド層を高精度に平坦に形成しやすく、また、ハードバイアス膜の漏れ磁界が弱くなって磁区制御が不十分となるといった問題も、生じることがない。

さらに、前記リード素子の下に、面方向の外縁の位置が、前記上部シールド層の面方向の外縁の位置と一致する下部シールドを備えることを特徴とする。

本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、リード素子等に悪影響を及ぼすことなく、上部シールド層を高精度に平坦に形成することができる。また、本発明に係る薄膜磁気ヘッドによれば、上部シールド層を平坦に形成しやすく、したがって上部シールド層に磁壁を生じさせずに、出力信号のノイズを少なくすることができる。

以下、本発明に係る薄膜磁気ヘッドおよびそ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、トンネル接合素子（ＴＭＲ）から成るリード素子を備え、磁気ディスク装置に用いられる薄膜磁気ヘッドである。

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、図２および図３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の外側に絶縁層５を設ける。
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。

続いて、トンネル接合素子層６上に、フォトリソグラフィ法によりレジスト層８を形成する。このレジスト層８は、薄膜磁気ヘッドのリード素子（後述）の対応位置（レジスト層８ａ）と、ハードバイアス膜（後述）の形成範囲を除いた位置（レジスト層８ｂ）とに形成する。なお、この際、異なるフォトレジスト層を二層用いることで、レジスト層８を下層と上層との二層に形成するとともに、下層が上層よりも幅狭となるよう形成する。

ここで、レジスト層８ａとレジスト層８ｂとの間のハードバイアス膜の形成範囲が、上部シールド層（後述）の形成範囲（形成予定範囲）よりも広くなるよう、レジスト層８ａとレジスト層８ｂとを形成する。言い換えれば、ハードバイアス膜の面方向の外縁が、上部シールド層の面方向の外縁からはみ出すように、ハードバイアス膜の形成範囲を規定するよう、レジスト層８ａとレジスト層８ｂとを形成する。

次に、図１（ｂ）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（なお、図１（ｂ）以下においてはウエハー基板２は省略する）。
次に、図１（ｃ）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。続いて、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。ここで、ハードバイアス膜１２の面方向の外縁１２ａは、レジスト層８ｂ（トンネル接合素子層６）の前述の形成位置に規定されて、上部シールド層（後述）の面方向の外縁からはみ出すように形成される。

続いて、レジスト層８を除去し、リード素子６ａおよびハードバイアス膜１２上に改めてレジスト層１３を形成して、露出したリード素子６ａを除くトンネル接合素子層６を、エッチング等により除去する（図１（ｄ）参照）。

続いて、レジスト層１３を除去し、図１（ｅ）に示すように、リード素子６ａ、およびハードバイアス膜１２上に、分離層１４を形成する。

次に分離層１４上に上部シールド層を形成する。以下、上部シールド層の形成方法について説明する。
まず、図２（ｆ）に示すように、分離層１４上に導電層１５を形成する。続いて、導電層１５上に、上部シールド層の形成範囲１９を除いて、レジストパターン１７を形成する。
なお、上部シールド層の形成範囲１９は、上述の通り、ハードバイアス膜１２の面方向の外縁１２ａが、上部シールド層の面方向の外縁からはみ出すように、ハードバイアス膜１２の形成範囲よりも狭く設定する。すなわち、ハードバイアス膜１２の面方向の外縁１２ａで囲まれる領域内に、上部シールド層を形成するよう、レジストパターン１７を形成する。

次に、図２（ｇ）に示すように、導電層１５を給電層として電解めっきを施すことで、導電層１５上のレジストパターン１７から露出した箇所に上部シールド層１６を形成し、その後、レジストパターン１７を除去する。

次に、レジストパターン１７を除去して露出した導電層１５と、ハードバイアス膜１２の、上部シールド層１６の外縁１６ａから面方向にはみ出た部分とを併せて、上部シールド層１６をマスクとしたエッチングにより除去する（図２（ｈ）参照）。
さらに、図２（ｉ）に示すように、上部シールド層１６およびハードバイアス膜１２の外側に、絶縁層１８を設ける。
なお、図２（ｈ），（ｉ）において、分離層１４上の導電層１５は、上部シールド層１６と一体の層として表している。

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、図１（ｃ），（ｄ）に示すように、まずはハードバイアス膜１２を、ハードバイアス膜１２の面方向の外縁１２ａが上部シールド層１６の面方向の外縁１６ａからはみ出すように形成した上で、図２（ｇ），（ｈ）に示すように、上部シールド層１６を形成した後、ハードバイアス膜１２の前記はみ出た部分を、上部シールド層１６をマスクとしたエッチングにより除去するから、このエッチング加工後のハードバイアス膜１２の面方向の外縁１２ｂの位置と、上部シールド層１６の面方向の外縁１６ａの位置とを、極めて高精度に一致させることができる。

したがって、上部シールド層１６は、段差のない平坦なハードバイアス膜１２一枚の上に形成される上、ハードバイアス膜１２の外縁１２ｂと上部シールド層の外縁１６ａとの面方向の位置ずれによって縁部に段差が生じることもなく、極めて平坦に形成される。したがって、上部シールド層１６に磁壁が発生してノイズの原因となるということがない。
また、前記外縁１２ｂ，１６ａ同士のずれがないために、上部シールド層がハードバイアス膜より小さく形成されてハードバイアス膜の漏れ磁界が弱くなって磁区制御が不十分となるといった前述の副作用も、生じることがない。

なお、図１および図２は、薄膜磁気ヘッドを浮上面側から見た図であるが、もちろん、図４に示すように、薄膜磁気ヘッドのハイト方向においても、ハードバイアス膜１２および上部シールド層１６の外縁１２ｂ，１６ａも同様に設定および処理して、それらの面方向の位置が高精度に設定される。

なお、図２（ｇ），（ｈ），（ｉ）の各工程は、図３（ｇ），（ｈ），（ｉ）で表す工程に置き換えることもできる。すなわち、図３（ｇ）の、めっきにより上部シールド層１６を形成した状態（図２（ｇ）と同一）から、図３（ｈ）に示すように、露出した導電層１５と、ハードバイアス膜１２および下部シールド層４の、上部シールド層１６の外縁１６ａから面方向にはみ出た部分とを併せて、上部シールド層１６をマスクとしたエッチングにより除去する。その後、図３（ｉ）に示すように、上部シールド層１６、ハードバイアス膜１２、および下部シールド層４の外側に、絶縁層２０を設ける。これによれば、下部シールド層４の面方向の外縁４ａの位置を、上部シールド層１６およびハードバイアス膜１２の面方向の外縁１６ａ，１２ｂの位置と一致させることができる。なお、図３（ｈ），（ｉ）において、分離層１４上の導電層１５は、上部シールド層１６と一体の層として表している。
この構成によっても、同様の作用効果を得ることができる。

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。 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。 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。 本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの部分断面説明図である。 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。 従来の薄膜磁気ヘッドの部分断面説明図である。 従来の薄膜磁気ヘッドの部分断面説明図である。

符号の説明

２ ウエハー基板
４ 下部シールド層
４ａ 下部シールド層の外縁
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
１２ａ ハードバイアス膜の外縁（ハードバイアス膜の形成時）
１２ｂ ハードバイアス膜の外縁（はみ出た部分の除去後）
１４ 分離層
１５ 導電層
１６ 上部シールド層
１６ａ 上部シールド層の外縁
１７ レジストパターン
１８，２０ 絶縁層

Claims (6)

1. ウエハー基板上にリード素子を形成する工程と、
   前記リード素子側部にハードバイアス膜を形成する工程と、
   前記リード素子および前記ハードバイアス膜上の、ハードバイアス膜の面方向の外縁で囲まれる領域内に、上部シールド層を形成する工程と、
   前記ハードバイアス膜の、上部シールド層の外縁から面方向にはみ出た部分を、上部シールド層をマスクとしたエッチングにより除去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。
2. 前記リード素子および前記ハードバイアス膜上に分離層を形成し、該分離層上に前記上部シールド層を形成する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。
3. 前記上部シールド層を形成する工程は、
   前記分離層上に導電層を形成するステップと、
   前記導電層上にレジストパターンを形成するステップと、
   前記導電層を給電層として、導電層上の前記レジストパターンから露出した箇所に、前記上部シールド層をめっき形成するステップとを含む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。
4. 前記リード素子を形成する前に、前記ウエハー基板上に下部シールド層を形成する工程を含み、
   前記上部シールド層を形成した後に、前記下部シールド層の、上部シールド層の外縁から面方向にはみ出た部分を、上部シールド層をマスクとしたエッチングにより除去する工程を含む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薄膜磁気ヘッドの製造方法。
5. リード素子と、
   前記リード素子の側部に設けられたハードバイアス膜と、
   前記リード素子および前記ハードバイアス膜上に設けられ、面方向の外縁の位置が、ハードバイアス膜の面方向の外縁の位置と一致する上部シールド層とを備えることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
6. 前記リード素子の下に、面方向の外縁の位置が、前記上部シールド層の面方向の外縁の位置と一致する下部シールドを備えることを特徴とする請求項５記載の薄膜磁気ヘッド。

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