JP2010086572A - Method for manufacturing magnetic head - Google Patents

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庸一 ▲高▼須
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently manufacture a reliable magnetic head. <P>SOLUTION: When forming a main magnetic pole of the magnetic head, a plated underlayer 31 is formed on a substrate 1. A magnetic film 32, a hard mask formed of mask layers 33 to 35, and a photoresist film 37 are laminated on the plated underlayer 31, and the magnetic film 32 is etched using them. After that, a photoresist film 41 is formed, and an opening 42 is provided, and thereafter tapered by reflow treatment. Using the tapered opening, a sacrifice layer 45 is deposited by a plating method, and the photoresist film 41 is removed. Thereafter, an ion beam is applied obliquely to process the sacrifice layer 45 and the magnetic film 32. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気的なデータの読み書きを行う磁気記録装置の磁気ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a magnetic head of a magnetic recording apparatus that reads and writes magnetic data.

コンピュータ、オーディオ等において使用される種々の記録装置のうち磁気記録装置は、歴史的に古くから用いれ、一般に広く普及している。磁気記録装置の1つとしては、円盤状の磁気記録媒体とその上を浮上する磁気ヘッドとを有する磁気ディスク装置がある。   Among various recording devices used in computers, audios, and the like, magnetic recording devices have been used historically and have been widely used. As one of the magnetic recording apparatuses, there is a magnetic disk apparatus having a disk-shaped magnetic recording medium and a magnetic head that floats thereon.

現在まで市場に供給されている磁気ディスク装置の記録方式の大部分は、記録層に記録される磁化の方向が面方向に向いた面内磁気記録方式と呼ばれるものである。この面内磁気記録方式において高記録密度を得るためには、磁気記録媒体の記録層を薄くすると共に、記録層を構成する磁性結晶粒を微細化することが必要となる。   Most of the recording methods of the magnetic disk apparatus supplied to the market so far are called in-plane magnetic recording methods in which the direction of magnetization recorded on the recording layer is in the plane direction. In order to obtain a high recording density in this in-plane magnetic recording system, it is necessary to make the recording layer of the magnetic recording medium thin and make the magnetic crystal grains constituting the recording layer fine.

しかしながら、磁気記録媒体の記録層を薄くすると磁気ディスクに熱が加わったときに情報が消失する現象、即ち熱揺らぎ現象が起きてしまい、高記録密度化を阻む一つの要因となっている。
これに対して、記録層における磁化の方向を記録層の面に垂直方向に向ける垂直磁気記録方式があり、近年実用化されてきている。
However, if the recording layer of the magnetic recording medium is thinned, a phenomenon that information is lost when heat is applied to the magnetic disk, that is, a thermal fluctuation phenomenon occurs, which is one factor that hinders an increase in recording density.
On the other hand, there is a perpendicular magnetic recording method in which the direction of magnetization in the recording layer is directed to the direction perpendicular to the surface of the recording layer, which has been put into practical use in recent years.

垂直磁気記録方式は、面内磁気記録方式と比較して、記録層の表面における一つ一つの磁区の面積を小さくできる。このため、より大きな記録密度を達成することが可能となる。さらに、記録層の膜面に対して垂直方向に記録磁化が向いているので、記録層を薄膜化した場合に発生する熱揺らぎ現象の発生が防止され、記録層を厚くすることによる不都合がなくなる。   The perpendicular magnetic recording method can reduce the area of each magnetic domain on the surface of the recording layer as compared with the in-plane magnetic recording method. For this reason, it is possible to achieve a higher recording density. Furthermore, since the recording magnetization is oriented in the direction perpendicular to the film surface of the recording layer, the occurrence of the thermal fluctuation phenomenon that occurs when the recording layer is thinned is prevented, and there is no inconvenience caused by increasing the thickness of the recording layer. .

垂直磁気記録方式では、高密度記録化及びサイドイレーズ効果抑制のため、主磁極の先端部を逆台形状で形成する。従来のイオンミリング法を使用する主磁極の形成方法では、予め磁性膜上に非磁性材料を積層させて比較的エッチングレートの遅いマスクを形成し、このマスクを用いて磁性膜を垂直にエッチングし、主磁極の基本的なパターンを形成していた。この際、磁性膜をエッチングしたときに生じる磁性材料を含むエッチング生成物が磁性膜の側壁に付着しないように、イオン照射角度を35°〜45°に設定していた。次いで、イオンビームの角度を変えて磁性膜の側部に所定のテーパーを設けて逆台形形状になるように加工する。このときのイオンビームの入射角度は基板面の法線方向に対して40°〜70°程度に設定していた。(例えば、特許文献1、2、3参照)
特開2005−42143号公報 特開2006−114076号公報 特開2007−184036号公報
In the perpendicular magnetic recording system, the tip of the main pole is formed in an inverted trapezoidal shape in order to achieve high-density recording and to suppress the side erase effect. In the main pole forming method using the conventional ion milling method, a non-magnetic material is previously laminated on the magnetic film to form a mask with a relatively slow etching rate, and the magnetic film is etched vertically using this mask. The basic pattern of the main pole was formed. At this time, the ion irradiation angle was set to 35 ° to 45 ° so that an etching product containing a magnetic material generated when the magnetic film was etched did not adhere to the side wall of the magnetic film. Next, the angle of the ion beam is changed, and a predetermined taper is provided on the side of the magnetic film so as to form an inverted trapezoid. The incident angle of the ion beam at this time was set to about 40 ° to 70 ° with respect to the normal direction of the substrate surface. (For example, see Patent Documents 1, 2, and 3)
JP 2005-42143 A Japanese Patent Laid-Open No. 2006-114076 JP 2007-184036 A

しかしながら、従来の製造方法では、磁性膜の幅方向のエッチング量が大きくなり、加工前後の寸法変化(シフト量)が大きかった。イオンミリング時の磁性膜の寸法変化が大きくなると、最終パターンの幅方向の寸法誤差が生じ易くなったり、主磁極を1つの基板に多数形成する場合に基板面内における各主磁極の形状のばらつきが生じ易くなったりする。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、信頼性の高い磁気ヘッドを効率良く製造できるようにすることを主な目的とする。
However, in the conventional manufacturing method, the etching amount in the width direction of the magnetic film is large, and the dimensional change (shift amount) before and after processing is large. If the dimensional change of the magnetic film during ion milling becomes large, dimensional errors in the width direction of the final pattern are likely to occur, or variations in the shape of each main pole in the substrate plane when a large number of main poles are formed on one substrate Is likely to occur.
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its main object to efficiently manufacture a highly reliable magnetic head.

本願の一観点によれば、基板の上方に磁性膜を形成する工程と、前記磁性膜上にマスク層を積層する工程と、前記マスク層を使って前記磁性膜をエッチングする工程と、前記磁性膜の側部を覆う犠牲層を形成する工程と、基板面の法線に交差する方向からイオンビームを照射し、前記犠牲層及び前記磁性膜を加工する工程と、を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法とした。   According to one aspect of the present application, a step of forming a magnetic film over a substrate, a step of laminating a mask layer on the magnetic film, a step of etching the magnetic film using the mask layer, and the magnetic A step of forming a sacrificial layer covering the side of the film; and a step of processing the sacrificial layer and the magnetic film by irradiating an ion beam from a direction intersecting a normal line of the substrate surface. A manufacturing method of the magnetic head was adopted.

本発明によれば、磁性膜をパターニングした後に犠牲層と磁性膜をイオンビームで加工することにより、磁性膜の加工量を少なく抑えながら、磁性膜を所望のテーパー形状に容易に形成できるようになる。従って、イオンビームによる整形を犠牲層を用いて容易に行えると共に、磁性膜のシフト量を抑制できるので、加工時のばらつきが防止され、信頼性の高い磁気ヘッドを製造できるようになる。   According to the present invention, after the magnetic film is patterned, the sacrificial layer and the magnetic film are processed with an ion beam so that the magnetic film can be easily formed into a desired tapered shape while reducing the processing amount of the magnetic film. Become. Therefore, shaping with an ion beam can be easily performed using a sacrificial layer, and the shift amount of the magnetic film can be suppressed, so that variations during processing can be prevented and a highly reliable magnetic head can be manufactured.

本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る磁気ヘッドを示す断面図である。磁気ヘッドは、例えば、垂直磁気記録方式に適用される構造を有し、アルチック(Al−TiC)のような非磁性材からなる基板1と、アルミナ(Al)などの絶縁層2を介して基板1上に形成された磁気再生ヘッド10と、アルミナなどの絶縁分離層3を介して磁気再生ヘッド10上に形成された磁気記録ヘッド20とを有している。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a magnetic head according to an embodiment of the present invention. The magnetic head has a structure applied to, for example, a perpendicular magnetic recording system, and is made of a substrate 1 made of a nonmagnetic material such as AlTiC (Al 2 O 3 —TiC) and an insulating material such as alumina (Al 2 O 3 ). The magnetic reproducing head 10 is formed on the substrate 1 via the layer 2, and the magnetic recording head 20 is formed on the magnetic reproducing head 10 via the insulating separation layer 3 such as alumina.

非磁性の基板1は、磁気ヘッドの形成後に切断、研磨等によってスライダ形状に加工される。スライダ加工後には、磁気再生ヘッド10と磁気記録ヘッド20から構成される磁気ヘッドは磁気記録媒体5の記録面に対向して配置される。   The nonmagnetic substrate 1 is processed into a slider shape by cutting, polishing or the like after the magnetic head is formed. After the slider processing, the magnetic head composed of the magnetic reproducing head 10 and the magnetic recording head 20 is disposed to face the recording surface of the magnetic recording medium 5.

基板1上において、磁気再生ヘッド10は磁気記録媒体5に対してリーディング側となるように配置され、磁気記録ヘッド20はトレーリング側に配置される。
磁気再生ヘッド10は、絶縁層2の上に順に形成された下部磁気シールド層11、絶縁ギャップ層12及び上部磁気シールド層14から構成され、絶縁ギャップ層12の中には再生用素子13が形成されている。
On the substrate 1, the magnetic reproducing head 10 is disposed on the leading side with respect to the magnetic recording medium 5, and the magnetic recording head 20 is disposed on the trailing side.
The magnetic reproducing head 10 includes a lower magnetic shield layer 11, an insulating gap layer 12, and an upper magnetic shield layer 14 formed in order on the insulating layer 2, and a reproducing element 13 is formed in the insulating gap layer 12. Has been.

下部磁気シールド層11と上部磁気シールド層14は磁性材、例えばFeNi(例えば、Fe:20質量%、Ni:80質量%)合金層から構成されている。また、絶縁ギャップ層12はアルミナのような絶縁材から構成されている。再生用素子13は、絶縁ギャップ層12内に形成される一対の電極(不図示)に接続されるが、その素子構造によっては下部及び上部磁気シールド層11、14が一対の電極として兼用されることもある。   The lower magnetic shield layer 11 and the upper magnetic shield layer 14 are made of a magnetic material, for example, an FeNi (for example, Fe: 20 mass%, Ni: 80 mass%) alloy layer. The insulating gap layer 12 is made of an insulating material such as alumina. The reproducing element 13 is connected to a pair of electrodes (not shown) formed in the insulating gap layer 12. Depending on the element structure, the lower and upper magnetic shield layers 11 and 14 are also used as a pair of electrodes. Sometimes.

再生用素子13として、例えば磁気抵抗(MagnetoResistance:MR)効果素子、巨大磁気抵抗(Giant Magneto Resistance: GMR)効果素子又はトンネル磁気抵抗(Tunneling Magneto Resistance:TMR)効果素子が形成される。
再生用素子13は、磁気記録媒体5に対する磁気ヘッドの浮上面(ABS面:Air Bearing Surface)、即ち媒体対向面となる領域に形成される。
As the reproducing element 13, for example, a magnetoresistive (MR) effect element, a giant magnetoresistance (GMR) effect element, or a tunneling magnetoresistance (TMR) effect element is formed.
The reproducing element 13 is formed in a region that becomes an air bearing surface (ABS surface) of the magnetic head with respect to the magnetic recording medium 5, that is, a medium facing surface.

磁気記録ヘッド20は、絶縁分離層3上に主磁極21が形成されており、主磁極21上には非磁性ギャップ層23が設けられている。さらに、主磁極21及び非磁性ギャップ層23の周囲には、平坦化絶縁層22が形成されており、非磁性ギャップ層23及び平坦化絶縁層22上には下地絶縁層24aが設けられている。   In the magnetic recording head 20, a main magnetic pole 21 is formed on the insulating separation layer 3, and a nonmagnetic gap layer 23 is provided on the main magnetic pole 21. Further, a planarization insulating layer 22 is formed around the main magnetic pole 21 and the nonmagnetic gap layer 23, and a base insulating layer 24 a is provided on the nonmagnetic gap layer 23 and the planarization insulating layer 22. .

下地絶縁層24a上には励磁コイル25が形成されており、励磁コイル25は被覆絶縁層24bに覆われている。そして、被覆絶縁層24bのトレーリング側の上には、磁性膜からなるリターンヨーク26が設けられている。また、リターンヨーク26の媒体対向面側の先端部には、トレーディング側磁気シールド層27が接続されている。トレーディング側磁気シールド層27が非磁性ギャップ層23上に形成された主磁極21に近接して設けられている。さらに、磁気記録ヘッド20には、主磁極21のクロストラック側に近接して配置されるサイド磁気シールド(不図示)等も設けられている。   An exciting coil 25 is formed on the base insulating layer 24a, and the exciting coil 25 is covered with a covering insulating layer 24b. A return yoke 26 made of a magnetic film is provided on the trailing side of the covering insulating layer 24b. A trading-side magnetic shield layer 27 is connected to the tip of the return yoke 26 on the medium facing surface side. A trading-side magnetic shield layer 27 is provided close to the main magnetic pole 21 formed on the nonmagnetic gap layer 23. Further, the magnetic recording head 20 is also provided with a side magnetic shield (not shown) and the like that are arranged close to the cross track side of the main magnetic pole 21.

なお、磁気記録ヘッド20においては、主磁極21のトレーリング側だけでなく、リーディング側にも励磁コイルとリターンヨークが配置される構造もある。
主磁極21は、図2の斜視図に示すように、四角形のヨーク部21aと、ヨーク部21aからABS面(媒体対向面)側に突出するテーパー状の絞り(フレア)部21bと、絞り部21bのうちABS面側の先端から突出するストライプ状の先端部21cとから構成されている。
The magnetic recording head 20 has a structure in which an excitation coil and a return yoke are arranged not only on the trailing side of the main magnetic pole 21 but also on the leading side.
As shown in the perspective view of FIG. 2, the main magnetic pole 21 includes a rectangular yoke portion 21a, a tapered diaphragm (flare) section 21b protruding from the yoke section 21a toward the ABS surface (medium facing surface), and a diaphragm section. It is comprised from the striped front-end | tip part 21c which protrudes from the front-end | tip on the ABS surface side among 21b.

主磁極21のヨーク部21aは、励磁コイル25のほぼ中央の隙間を通して形成されるコンタクトホール28を通してリターンヨーク26に磁気的に接続されている。先端部21cの上面は、例えば、幅50nm〜120nm、長さ200nm〜250nmの平面形状を有している。   The yoke portion 21 a of the main magnetic pole 21 is magnetically connected to the return yoke 26 through a contact hole 28 formed through a substantially central gap of the exciting coil 25. The upper surface of the tip 21c has a planar shape with a width of 50 nm to 120 nm and a length of 200 nm to 250 nm, for example.

次に、主磁極21の形成工程を図3A〜図3Iに基づいて説明する。なお、図3A〜図3Iは、図2のI−I線から見た形成工程の断面図を示す。
まず、図3Aに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
最初に基板1上に非磁性のめっき下地層31をスパッタ法にて形成する。なお、基板1とめっき下地層31の間には、図1に示すように、通常、絶縁層2、磁気再生ヘッド10、絶縁分離層3等が形成されているが、ここでは、これらの形成工程についての説明を省略する。めっき下地層31には、TaやRu等が用いられる。なお、Taを用いると、次に成膜する磁性材料層の結晶性が良好になる。
Next, the process of forming the main magnetic pole 21 will be described with reference to FIGS. 3A to 3I. 3A to 3I are cross-sectional views of the forming process as seen from the line II in FIG.
First, steps required until a sectional structure shown in FIG.
First, a nonmagnetic plating base layer 31 is formed on the substrate 1 by sputtering. As shown in FIG. 1, an insulating layer 2, a magnetic reproducing head 10, an insulating separation layer 3 and the like are usually formed between the substrate 1 and the plating base layer 31, but here these are formed. A description of the process is omitted. For the plating base layer 31, Ta, Ru, or the like is used. When Ta is used, the crystallinity of the magnetic material layer to be formed next is improved.

めっき下地層31の上には、主磁極21となる磁性膜32を形成する。磁性膜32は、例えば、FeCoから構成され、スパッタ法にて所定の厚さ、例えば、200nm〜250nmに形成する。さらに、磁性膜32上に、Al等の非磁性材料からなる第1のマスク層33をスパッタ法にて例えば、厚さ700nm〜800nmに形成する。第1のマスク層33には、磁性膜32よりエッチングレートを小さくできる材料を用いることが好ましい。 A magnetic film 32 to be the main magnetic pole 21 is formed on the plating base layer 31. The magnetic film 32 is made of, for example, FeCo, and is formed to a predetermined thickness, for example, 200 nm to 250 nm by a sputtering method. Further, a first mask layer 33 made of a nonmagnetic material such as Al 2 O 3 is formed on the magnetic film 32 by sputtering, for example, to a thickness of 700 nm to 800 nm. The first mask layer 33 is preferably made of a material that can make the etching rate smaller than that of the magnetic film 32.

ここで、磁性膜32としては、例えば、鉄(Fe)を70質量%、コバルト(Co)を30質量%含むFeCo層を形成する。磁性膜32として高飽和磁束密度層と反強磁性体層を交互にスパッタ法により複数層形成する多層構造を採用しても良い。多層構造における高飽和磁束密度層として例えばFeCo、鉄・コバルト・ニッケル(FeCoNi)等を採用し、また、反強磁性体層としてクロム(Cr)を採用する。さらに、反強磁性体層の代わりにアルミナ、ルテニウム等の非磁性層を形成しても良い。なお、磁性膜32は、めっき法で形成するよりもスパッタ法などのPVD法で形成した方が磁性特性が良好になる。   Here, as the magnetic film 32, for example, an FeCo layer containing 70% by mass of iron (Fe) and 30% by mass of cobalt (Co) is formed. As the magnetic film 32, a multilayer structure in which a plurality of high saturation magnetic flux density layers and antiferromagnetic layers are alternately formed by sputtering may be employed. For example, FeCo, iron / cobalt / nickel (FeCoNi) or the like is adopted as the high saturation magnetic flux density layer in the multilayer structure, and chromium (Cr) is adopted as the antiferromagnetic material layer. Further, a nonmagnetic layer such as alumina or ruthenium may be formed instead of the antiferromagnetic material layer. The magnetic film 32 has better magnetic properties when formed by a PVD method such as a sputtering method than when formed by a plating method.

さらに、第1のマスク層33の上に、NiFe等からなる第2のマスク層34を形成する。第2のマスク層34は、第1のマスク層33よりエッチングレートを小さくできる材料が用いられ、第1のマスク層33のエッチングに十分な膜厚、例えば、100nm〜150nmに形成する。   Further, a second mask layer 34 made of NiFe or the like is formed on the first mask layer 33. The second mask layer 34 is made of a material that can have an etching rate lower than that of the first mask layer 33, and is formed to have a film thickness sufficient for etching the first mask layer 33, for example, 100 nm to 150 nm.

次に、第2のマスク層34の上に、Ta等からなる第3のマスク層35を形成する。第3のマスク層35は、第2のマスク層34よりエッチングレートを小さくできる材料が用いられ、第2のマスク層34のエッチングに十分な膜厚、例えば、50nm〜100nmに形成する。   Next, a third mask layer 35 made of Ta or the like is formed on the second mask layer 34. The third mask layer 35 is made of a material whose etching rate can be made smaller than that of the second mask layer 34, and is formed to a thickness sufficient for etching the second mask layer 34, for example, 50 nm to 100 nm.

さらに、第3のマスク層35の上にフォトレジスト膜37をスピンコート法等で塗布する。フォトレジスト膜は、第3のマスク層35のエッチングに十分な膜厚に形成する。なお、フォトレジスト膜37は、リソグラフィ技術により主磁極21の平面形状に合わせてパターニングされる。   Further, a photoresist film 37 is applied on the third mask layer 35 by a spin coat method or the like. The photoresist film is formed to a thickness sufficient for etching the third mask layer 35. Note that the photoresist film 37 is patterned in accordance with the planar shape of the main pole 21 by lithography.

このようにして、第1のマスク層33、第2のマスク層34、第3のマスク層35の積層構造を有するハードマスクと、フォトレジスト膜37とを形成した後、図示を省略するRIE(Reactive Ion Etching)装置のチャンバ内に基板1を搬入し、エッチングを行う。   Thus, after forming the hard mask having the laminated structure of the first mask layer 33, the second mask layer 34, and the third mask layer 35, and the photoresist film 37, the RIE (not shown) is illustrated. The substrate 1 is carried into the chamber of the reactive ion etching apparatus and etching is performed.

まず、図3Bに示すように、チャンバ内にCFガスを供給しながら電極に高周波を印加し、フォトレジスト膜37をマスクにして第3のマスク層35をエッチングする。ここでのエッチングでは、フォトレジスト膜37で覆われてない部分の第3のマスク層35をエッチングし、下地の第2のマスク層34を露出させる。この結果、第3のマスク層35は、主磁極21の形状に略相当するパターンとして残される。 First, as shown in FIG. 3B, a high frequency is applied to the electrode while supplying CF 4 gas into the chamber, and the third mask layer 35 is etched using the photoresist film 37 as a mask. In this etching, the portion of the third mask layer 35 not covered with the photoresist film 37 is etched to expose the underlying second mask layer 34. As a result, the third mask layer 35 is left as a pattern substantially corresponding to the shape of the main magnetic pole 21.

次に、チャンバ内に供給するガスをCHOHガスに切り替え、第3のマスク層35をマスクにして第2のマスク層34をエッチングする。図3Cに示すように、ここでのエッチングでは、第3のマスク層35で覆われてない部分の第2のマスク層34をエッチングし、下地の第1のマスク層33を露出させる。この結果、第2のマスク層34は、主磁極21の形状に略相当するパターンとして残される。 Next, the gas supplied into the chamber is switched to CH 3 OH gas, and the second mask layer 34 is etched using the third mask layer 35 as a mask. As shown in FIG. 3C, in this etching, the portion of the second mask layer 34 that is not covered with the third mask layer 35 is etched to expose the underlying first mask layer 33. As a result, the second mask layer 34 is left as a pattern substantially corresponding to the shape of the main magnetic pole 21.

さらに、チャンバ内に供給するガスをBClガスに切り替え、第2のマスク層34をマスクにして第1のマスク層33をエッチングする。図3Dに示すように、第2のマスク層34で覆われてない部分の第1のマスク層33をエッチングして下地となる磁性膜を露出させる。この結果、少なくとも第1のマスク層33は、主磁極21の形状に略相当するパターンとして残される。なお、第1、第2及び第3のマスク層33〜35を異なるチャンバによりエッチングしても良い。 Further, the gas supplied into the chamber is switched to BCl 3 gas, and the first mask layer 33 is etched using the second mask layer 34 as a mask. As shown in FIG. 3D, the portion of the first mask layer 33 not covered with the second mask layer 34 is etched to expose the underlying magnetic film. As a result, at least the first mask layer 33 is left as a pattern substantially corresponding to the shape of the main magnetic pole 21. The first, second and third mask layers 33 to 35 may be etched by different chambers.

RIE装置から基板1を取り出した後、基板1をイオンミリング装置に搬入する。そして、図3Eに矢印で示すように、イオンビームを基板面の法線に略平行に、即ち直入射させ、第1のマスク層33をマスクにして磁性膜32をエッチングする。第1のマスク層33で覆われてない部分の磁性膜32がエッチングされてめっき下地層31が露出したらエッチングを終了する。この結果、磁性膜32は、主磁極21の形状に略相当するパターンとして残される。なお、磁性膜32のパターンの側面にエッチング生成物が付着することを防止するために、基板面の法線方向に対して交差する方向からイオンビームを照射しても良い。   After removing the substrate 1 from the RIE apparatus, the substrate 1 is carried into an ion milling apparatus. Then, as shown by an arrow in FIG. 3E, the ion beam is made substantially parallel to the normal of the substrate surface, that is, directly incident, and the magnetic film 32 is etched using the first mask layer 33 as a mask. When the portion of the magnetic film 32 not covered with the first mask layer 33 is etched and the plating base layer 31 is exposed, the etching is finished. As a result, the magnetic film 32 is left as a pattern substantially corresponding to the shape of the main magnetic pole 21. In order to prevent the etching product from adhering to the side surface of the pattern of the magnetic film 32, the ion beam may be irradiated from the direction intersecting the normal direction of the substrate surface.

次に、図3Fに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
基板1をイオンミリング装置から一旦取り出し、その表面の全面にフォトレジスト膜41をスピンコート法により形成する。フォトレジスト膜41は、リソグラフィ技術によって所定の形状、この場合は主磁極21のパターンの周囲に、所定の大きさのスペースを加えた開口部42を形成する。即ち、フォトレジスト膜41の開口部42からは、磁性膜32及び第1のマスク層33並びに磁性膜32の周囲のめっき下地層31が露出する。なお、フォトレジスト膜41の開口部42は、少なくとも図2に示すような主磁極21の先端部21Cとその周囲を露出させる形状にする。
Next, steps required until a sectional structure shown in FIG.
The substrate 1 is once taken out from the ion milling apparatus, and a photoresist film 41 is formed on the entire surface by a spin coating method. The photoresist film 41 is formed with an opening 42 having a predetermined shape and a space of a predetermined size around the pattern of the main magnetic pole 21 by a lithography technique. That is, the magnetic film 32, the first mask layer 33, and the plating base layer 31 around the magnetic film 32 are exposed from the opening 42 of the photoresist film 41. The opening 42 of the photoresist film 41 has a shape exposing at least the tip 21C of the main magnetic pole 21 and its periphery as shown in FIG.

フォトレジスト膜41をパターニングしたら、図示を省略するリフロー炉に基板1を搬入し、フォトレジスト膜41を加熱処理する。これにより、フォトレジスト膜41が熱収縮して開口部42の側壁が基板面の法線に対して所定のテーパー角度αを持って傾斜する。テーパー角度αは、主磁極21のテーパー角度に対応させて10°〜15°にすることが好ましい。開口部42の側壁のテーパー角度αは、リフロー温度で制御できる。例えば、154℃で300秒加熱すると、基板面の法線に対して10°傾斜させることができる。   After patterning the photoresist film 41, the substrate 1 is carried into a reflow furnace (not shown), and the photoresist film 41 is heated. As a result, the photoresist film 41 is thermally contracted, and the side wall of the opening 42 is inclined with a predetermined taper angle α with respect to the normal line of the substrate surface. The taper angle α is preferably 10 ° to 15 ° corresponding to the taper angle of the main magnetic pole 21. The taper angle α of the side wall of the opening 42 can be controlled by the reflow temperature. For example, when heated at 154 ° C. for 300 seconds, it can be tilted by 10 ° with respect to the normal of the substrate surface.

この後、図3Gに示すように、電解めっきによってフォトレジスト膜41から露出するめっき下地層31上に犠牲層45を析出させる。犠牲層45には、例えば、NiFeやFeCo、Cr等、イオンミリング時のミリングレートが磁極膜32と同程度の材料を使用する。   Thereafter, as shown in FIG. 3G, a sacrificial layer 45 is deposited on the plating base layer 31 exposed from the photoresist film 41 by electrolytic plating. For the sacrificial layer 45, for example, a material having a milling rate similar to that of the magnetic pole film 32 at the time of ion milling, such as NiFe, FeCo, or Cr, is used.

次に、図3Hに示すように、フォトレジスト膜37を除去すると、磁極膜32の先端部21Cでは、その両側部32Aのそれぞれに逆テーパーを持つ犠牲層45が残る。つまり、磁性膜32を挟んで犠牲層45が左右に1つずつ配列され、全体として逆台形になる。各犠牲層45の配列方向(幅方向)の端部に相当する側壁45Aは、フォトレジスト膜41のテーパー角度αに一致して傾斜している。各犠牲層45の上面の幅方向の長さは、例えば20nm〜50nmであることが望ましい。犠牲層45の幅方向の長さがこれより大きいと、この後に実施する磁性膜32のイオンミリングに時間がかかりすぎる。犠牲層45の幅方向の長さがこれより短いと、磁性膜32のエッチング量(シフト量)が大きくなってしまう。なお、本実施例では、理解を容易にするために、犠牲層45の幅を、実際の値よりも厚く記載している。前述したように、磁極膜32は、スパッタ法により、例えば、200nm〜250nmの厚さに形成されているため、図3Hの犠牲層45の厚さ(高さ)も、同様に、200nm〜250nm程度である。それに対して、図3Hの犠牲層45の幅は、例えば、20nm〜50nmであり、正確に描写すると、犠牲層45の幅は、図3Hに図示されたものよりも実際には薄くなる。   Next, as shown in FIG. 3H, when the photoresist film 37 is removed, the sacrificial layer 45 having a reverse taper remains on both side portions 32A of the tip portion 21C of the magnetic pole film 32. That is, the sacrificial layers 45 are arranged one by one on the left and right sides with the magnetic film 32 in between, and the whole becomes an inverted trapezoid. A side wall 45A corresponding to an end portion in the arrangement direction (width direction) of each sacrificial layer 45 is inclined in accordance with the taper angle α of the photoresist film 41. The length of the upper surface of each sacrificial layer 45 in the width direction is preferably 20 nm to 50 nm, for example. If the length in the width direction of the sacrificial layer 45 is larger than this, it takes too much time for ion milling of the magnetic film 32 to be performed later. If the length of the sacrificial layer 45 in the width direction is shorter than this, the etching amount (shift amount) of the magnetic film 32 becomes large. In the present embodiment, the width of the sacrificial layer 45 is described as being thicker than the actual value for easy understanding. As described above, since the magnetic pole film 32 is formed to a thickness of, for example, 200 nm to 250 nm by sputtering, the thickness (height) of the sacrificial layer 45 in FIG. 3H is similarly 200 nm to 250 nm. Degree. On the other hand, the width of the sacrificial layer 45 in FIG. 3H is, for example, 20 nm to 50 nm, and when accurately depicted, the width of the sacrificial layer 45 is actually thinner than that illustrated in FIG. 3H.

次に、図3Iに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
エッチング装置に基板1を搬入し、イオンビームを犠牲層45及び磁性膜32に照射する。イオンビームの照射角度βは、基板面の法線に対する角度、即ち直入射角度で60°から80°、より好ましくは約70°とする。このとき、磁性膜32の側部32Aは、犠牲層45で覆われているので、初期段階では磁性膜32は加工されずに、犠牲層45のみが徐々に加工される。なお、イオンビームが照射されない第1のマスク層33は加工されない。
Next, steps required until a sectional structure shown in FIG.
The substrate 1 is carried into the etching apparatus, and the sacrificial layer 45 and the magnetic film 32 are irradiated with an ion beam. The ion beam irradiation angle β is an angle with respect to the normal of the substrate surface, that is, a normal incidence angle of 60 ° to 80 °, more preferably about 70 °. At this time, since the side portion 32A of the magnetic film 32 is covered with the sacrificial layer 45, only the sacrificial layer 45 is gradually processed without processing the magnetic film 32 in the initial stage. Note that the first mask layer 33 that is not irradiated with the ion beam is not processed.

イオンビームが傾斜して入射され、且つイオンビームに曝される犠牲層45の側壁45Aが逆テーパー形状を有することから、犠牲層45の基板1側が先に除去される。そして、犠牲層45が除去されたところから、磁性膜32が徐々にイオンビームで加工され始める。言い換えると、基板1側の磁性膜32の加工が開始された時点では、第1のマスク層33側には犠牲層45がまだ残留しており、この領域の磁性膜32は加工されていない。   Since the side wall 45A of the sacrificial layer 45 that is incident with the ion beam inclined and is exposed to the ion beam has a reverse taper shape, the substrate 1 side of the sacrificial layer 45 is removed first. Then, from the point where the sacrificial layer 45 is removed, the magnetic film 32 is gradually processed by the ion beam. In other words, when the processing of the magnetic film 32 on the substrate 1 side is started, the sacrificial layer 45 still remains on the first mask layer 33 side, and the magnetic film 32 in this region is not processed.

ここで、イオンビームを約60°〜80°に傾斜して入射したときに、側壁45Aの基板側が、基板1側の反対側(第1のマスク層33側)が若干多めに削れられる。これは、側壁45Aの基板1側のイオンビームが、基板1から反射するなどの要因により、基板1側のイオンビームの濃度が高くなるからであると考えられる。   Here, when the ion beam is incident at an angle of about 60 ° to 80 °, the substrate side of the side wall 45A is scraped off slightly on the side opposite to the substrate 1 side (first mask layer 33 side). This is presumably because the concentration of the ion beam on the substrate 1 side increases due to factors such as reflection of the ion beam on the substrate 1 side of the side wall 45A from the substrate 1.

その結果、磁性膜32は第1のマスク層33側に比べて基板1側がより加工され、基板1側の部分の幅がより小さくなる。これにより、図3Iに示すように磁性膜32は主磁極21となる。即ち、先端部21Cの断面が逆テーパー形状の主磁極21が形成される。主磁極21の側面21Dの角度γは、基板面の法線に対して10°〜15°程度になる。なお、主磁極21の先端部21Cの断面形状は逆台形に限定されず、例えば逆三角形でも良い。   As a result, the magnetic film 32 is processed on the substrate 1 side more than the first mask layer 33 side, and the width of the portion on the substrate 1 side becomes smaller. As a result, the magnetic film 32 becomes the main magnetic pole 21 as shown in FIG. That is, the main magnetic pole 21 having the tip portion 21C having a reverse tapered shape is formed. The angle γ of the side surface 21D of the main magnetic pole 21 is about 10 ° to 15 ° with respect to the normal line of the substrate surface. The cross-sectional shape of the tip 21C of the main pole 21 is not limited to an inverted trapezoid, and may be an inverted triangle, for example.

次に、図3Jに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
まず、めっき下地層31及び主磁極21及び第1のマスク層33を覆うように非磁性材料からなる平坦化絶縁層22をスパッタ法等により堆積させる。平坦化絶縁層22を堆積させた後は、再びCMP法により研磨して表面を平坦化させる。
Next, steps required until a sectional structure shown in FIG.
First, a planarization insulating layer 22 made of a nonmagnetic material is deposited by sputtering or the like so as to cover the plating base layer 31, the main magnetic pole 21, and the first mask layer 33. After the planarization insulating layer 22 is deposited, the surface is planarized by polishing again by the CMP method.

その後、主磁極21及び平坦化絶縁層22の上に、アルミナからなる非磁性ギャップ層23をスパッタ法により形成する。
次に、平坦化絶縁層22及び非磁性ギャップ層23の上に、図1に示す下地絶縁膜24a、励磁コイル25、被服絶縁層24b、リターンヨーク26等を形成し、これにより磁気ヘッド用ウェハを完成させる。
Thereafter, a nonmagnetic gap layer 23 made of alumina is formed on the main magnetic pole 21 and the planarizing insulating layer 22 by sputtering.
Next, the base insulating film 24a, the exciting coil 25, the clothing insulating layer 24b, the return yoke 26, and the like shown in FIG. 1 are formed on the planarizing insulating layer 22 and the nonmagnetic gap layer 23, whereby the magnetic head wafer is formed. To complete.

以上、説明したように、本実施の形態に係る製造方法では、磁性膜32の加工しようとする面を覆うように、逆テーパーを有する犠牲層45を設け、最初に犠牲層45をイオンミリングによりエッチングするようにしたので、磁性膜32を最小限の加工により所望の形状にできる。特に、イオンビームを照射する対象物を予め逆テーパー形にすることで、加工がより容易になる。このため、面内分布の差が大きくなることや、基板1間のばらつきを防止できる。
例えば、従来の方法では、主磁極21の幅を100nmにするときには、イオンミリング前の磁性膜及び第1のマスク層の幅を180nm程度にしなければならなかった。これに対し、本実施の形態に係る製造方法では、イオンミリング前の磁性膜32及び第1のマスク層33の幅は、主磁極21として必要な幅と同程度にできる。
As described above, in the manufacturing method according to the present embodiment, the sacrificial layer 45 having a reverse taper is provided so as to cover the surface of the magnetic film 32 to be processed, and the sacrificial layer 45 is first formed by ion milling. Since the etching is performed, the magnetic film 32 can be formed into a desired shape by a minimum processing. In particular, by making the object to be irradiated with the ion beam into a reverse taper shape in advance, the processing becomes easier. For this reason, the difference in the in-plane distribution can be increased, and variations between the substrates 1 can be prevented.
For example, in the conventional method, when the width of the main magnetic pole 21 is set to 100 nm, the width of the magnetic film and the first mask layer before ion milling must be set to about 180 nm. On the other hand, in the manufacturing method according to the present embodiment, the widths of the magnetic film 32 and the first mask layer 33 before ion milling can be made the same as the width required for the main magnetic pole 21.

また、本実施形態に係る製造方法では、1回目のイオンミリングにより生じたパターニングの形状不良を犠牲層45により修正することができるので、2回目のイオンミリング後のパターニング精度を高めることができる。   Further, in the manufacturing method according to the present embodiment, the patterning shape defect caused by the first ion milling can be corrected by the sacrificial layer 45, so that the patterning accuracy after the second ion milling can be improved.

なお、磁性膜32をエッチングするためのハードマスクの構成は、実施の形態に限定されない。
犠牲層45は、めっき法で析出させる代わりに、スパッタで形成することもできる。この場合、めっき下地層は不要になる。また、犠牲層45は、逆テーパー形状を有さずに、基板面に対して略垂直な側壁を有しても良い。犠牲層45のミリングレートは磁性膜32のミリングレートと異なっても良い。
The configuration of the hard mask for etching the magnetic film 32 is not limited to the embodiment.
The sacrificial layer 45 can also be formed by sputtering instead of being deposited by plating. In this case, the plating base layer is unnecessary. Further, the sacrificial layer 45 may have a side wall substantially perpendicular to the substrate surface without having an inversely tapered shape. The milling rate of the sacrificial layer 45 may be different from the milling rate of the magnetic film 32.

(付記1) 基板の上方に磁性膜を形成する工程と、前記磁性膜上にマスク層を積層する工程と、前記マスク層を使って前記磁性膜をエッチングする工程と、前記磁性膜の側部を覆う犠牲層を形成する工程と、基板面の法線に交差する方向からイオンビームを照射し、前記犠牲層及び前記磁性膜を加工する工程と、を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
(付記2) 前記犠牲層を前記磁性膜と略同じミリングレートを有する材料から形成することを特徴とする付記1に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記3) 前記犠牲層は、前記基板側の幅が狭くなる逆テーパー形を有することを特徴とする付記1又は付記2に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記4) 前記基板と前記磁性膜の間にめっき下地層を設け、前記マスク層を使って前記磁性膜をエッチングした後にレジスト膜を塗布し、前記レジスト膜に前記磁性層を露出させるように上側が広く開いた開口部を形成し、前記開口部にめっき法によって犠牲層を析出させることを特徴とする付記3に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記5) 前記レジスト膜に前記開口部を形成した後、前記レジスト膜を加熱して前記開口部の側壁を傾斜させ、前記基板側の前記開口部の幅が狭くなる逆テーパー形にすることを特徴とする付記4に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記6) 前記レジスト膜の前記開口部の側壁の傾斜角度を基板面の法線に対して10°〜15°にすることを特徴とする付記5に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記7) 前記めっき下地層は、非磁性導電膜であることを特徴とする付記1乃至付記6のいずれか一項に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記8) 前記犠牲層は、NiFe、FeCo、Crのいずれかの材料から形成されることを特徴とする付記1乃至付記7のいずれか一項に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記9) 前記めっき下地層は、Ta又はRuから形成されることを特徴とする付記4に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(付記10) 前記磁性膜を加工するときのイオンビームの照射角度が60°〜80°であることを特徴とする付記1乃至付記9のいずれか一項に記載の磁気ヘッドの製造方法。
(Additional remark 1) The process of forming a magnetic film above a board | substrate, The process of laminating | stacking a mask layer on the said magnetic film, The process of etching the said magnetic film using the said mask layer, The side part of the said magnetic film A step of forming a sacrificial layer covering the substrate, and a step of irradiating an ion beam from a direction intersecting a normal line of the substrate surface to process the sacrificial layer and the magnetic film. Method.
(Supplementary note 2) The magnetic head manufacturing method according to supplementary note 1, wherein the sacrificial layer is formed of a material having a milling rate substantially the same as that of the magnetic film.
(Supplementary note 3) The method of manufacturing a magnetic head according to supplementary note 1 or supplementary note 2, wherein the sacrificial layer has an inverse tapered shape in which a width on the substrate side is narrowed.
(Supplementary Note 4) A plating underlayer is provided between the substrate and the magnetic film, the resist film is applied after etching the magnetic film using the mask layer, and the magnetic layer is exposed to the resist film. 4. The method of manufacturing a magnetic head according to appendix 3, wherein an opening having a wide upper side is formed, and a sacrificial layer is deposited on the opening by plating.
(Additional remark 5) After forming the said opening part in the said resist film, the said resist film is heated, the side wall of the said opening part is inclined, and it is set as the reverse taper shape which the width | variety of the said opening part at the said substrate side becomes narrow. The method of manufacturing a magnetic head according to appendix 4, wherein:
(Additional remark 6) The manufacturing method of the magnetic head of Additional remark 5 characterized by making the inclination-angle of the side wall of the said opening part of the said resist film into 10 degrees-15 degrees with respect to the normal line of a substrate surface.
(Supplementary note 7) The method of manufacturing a magnetic head according to any one of supplementary notes 1 to 6, wherein the plating base layer is a nonmagnetic conductive film.
(Supplementary note 8) The method of manufacturing a magnetic head according to any one of supplementary notes 1 to 7, wherein the sacrificial layer is formed of any material of NiFe, FeCo, and Cr.
(Additional remark 9) The said plating base layer is formed from Ta or Ru, The manufacturing method of the magnetic head of Additional remark 4 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary Note 10) The magnetic head manufacturing method according to any one of Supplementary notes 1 to 9, wherein an irradiation angle of the ion beam when processing the magnetic film is 60 ° to 80 °.

図1は、本発明の実施形態に係る磁気ヘッドを示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a magnetic head according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態に係る磁気ヘッドにおける磁気記録ヘッドに適用される主磁極を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the main pole applied to the magnetic recording head in the magnetic head according to the embodiment of the present invention. 図3Aは、図2のI−Iに沿った断面構造を得るための製造工程を示す断面図(その1)である。3A is a cross-sectional view (No. 1) showing a manufacturing process for obtaining a cross-sectional structure taken along the line II of FIG. 図3Bは、図2のI−Iに沿った断面構造を得るための製造工程を示す断面図(その2)である。FIG. 3B is a sectional view (No. 2) showing the manufacturing process for obtaining the sectional structure taken along the line II of FIG. 図3Cは、図2のI−Iに沿った断面構造を得るための製造工程を示す断面図(その3)である。FIG. 3C is a cross-sectional view (part 3) illustrating the manufacturing process for obtaining a cross-sectional structure taken along the line II of FIG. 2. 図3Dは、図2のI−Iに沿った断面構造を得るための製造工程を示す断面図(その4)である。FIG. 3D is a cross-sectional view (part 4) illustrating the manufacturing process for obtaining a cross-sectional structure taken along the line II of FIG. 図3Eは、図2のI−Iに沿った断面構造を得るための製造工程を示す断面図(その5)である。FIG. 3E is a sectional view (No. 5) showing a manufacturing step for obtaining a sectional structure taken along the line II of FIG. 図3Fは、図2のI−Iに沿った断面構造を得るための製造工程を示す断面図(その6)である。FIG. 3F is a sectional view (No. 6) showing the manufacturing process for obtaining the sectional structure taken along the line II of FIG. 図3Gは、図2のI−Iに沿った断面構造を得るための製造工程を示す断面図(その7)である。FIG. 3G is a sectional view (No. 7) showing the manufacturing process for obtaining the sectional structure taken along the line II of FIG. 図3Hは、図2のI−Iに沿った断面構造を得るための製造工程を示す断面図(その8)である。FIG. 3H is a sectional view (No. 8) showing a manufacturing step for obtaining a sectional structure taken along the line II of FIG. 図3Iは、図2のI−Iに沿った断面構造を得るための製造工程を示す断面図(その9)である。FIG. 3I is a sectional view (No. 9) showing a manufacturing step for obtaining a sectional structure taken along the line II of FIG. 図3Jは、図2のI−Iに沿った断面構造を得るための製造工程を示す断面図(その10)である。FIG. 3J is a sectional view (No. 10) showing a manufacturing step for obtaining a sectional structure taken along line II in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
21 主磁極
31 めっき下地層
32 磁性膜
33 第1のマスク層
34 第2のマスク層
35 第3のマスク層
37 フォトレジスト層
41 フォトレジスト層
42 開口部
45 犠牲層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 21 Main pole 31 Plating underlayer 32 Magnetic film 33 First mask layer 34 Second mask layer 35 Third mask layer 37 Photoresist layer 41 Photoresist layer 42 Opening 45 Sacrificial layer

Claims (5)

基板の上方に磁性膜を形成する工程と、
前記磁性膜上にマスク層を積層する工程と、
前記マスク層を使って前記磁性膜をエッチングする工程と、
前記磁性膜の側部を覆う犠牲層を形成する工程と、
基板面の法線に交差する方向からイオンビームを照射し、前記犠牲層及び前記磁性膜を加工する工程と、
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
Forming a magnetic film above the substrate;
Laminating a mask layer on the magnetic film;
Etching the magnetic film using the mask layer;
Forming a sacrificial layer covering the side of the magnetic film;
Irradiating an ion beam from a direction intersecting the normal of the substrate surface, and processing the sacrificial layer and the magnetic film;
A method of manufacturing a magnetic head, comprising:
前記犠牲層を前記磁性膜と略同じミリングレートを有する材料から形成することを特徴とする請求項1に記載の磁気ヘッドの製造方法。   2. The method of manufacturing a magnetic head according to claim 1, wherein the sacrificial layer is formed of a material having substantially the same milling rate as the magnetic film. 前記犠牲層は、前記基板側の幅が狭くなる逆テーパー形を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の磁気ヘッドの製造方法。   3. The method of manufacturing a magnetic head according to claim 1, wherein the sacrificial layer has an inversely tapered shape in which a width on the substrate side is narrowed. 前記基板と前記磁性膜の間にめっき下地層を設け、前記マスク層を使って前記磁性膜をエッチングした後にレジスト膜を塗布し、前記レジスト膜に前記磁性層を露出させるように上側が広く開いた開口部を形成し、前記開口部にめっき法によって犠牲層を析出させることを特徴とする請求項3に記載の磁気ヘッドの製造方法。   A plating underlayer is provided between the substrate and the magnetic film, the resist film is applied after etching the magnetic film using the mask layer, and the upper side is widened so that the magnetic layer is exposed to the resist film. 4. The method of manufacturing a magnetic head according to claim 3, wherein an opening is formed and a sacrificial layer is deposited on the opening by plating. 前記めっき下地層は、非磁性導電膜であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の磁気ヘッドの製造方法。   The method of manufacturing a magnetic head according to claim 1, wherein the plating base layer is a nonmagnetic conductive film.
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