JP2000193423A - 膜厚測定方法、研磨方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法、並びに薄膜磁気ヘッド形成用基板 - Google Patents
膜厚測定方法、研磨方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法、並びに薄膜磁気ヘッド形成用基板Info
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Abstract
厚を測定する膜厚測定方法に関し、研磨処理における研
磨対象膜の残膜厚を高精度で測定できる膜厚測定方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】薄膜磁気ヘッドの製造方法において、下部
シールド層16と共にダミー層54を形成した後アルミ
ナで被覆し、CMPにより表面研磨して平坦化層24を
形成する。次に、下部シールド層16上に上部シールド
層32を形成してアルミナで埋め込んで平坦化層38を
形成する。非接触光学式膜厚測定装置でダミー層54上
の埋め込み層38の膜厚を計測し、当該膜厚に基づいて
上部シールド層32の膜厚を測定する。
Description
た素子形成層の膜厚を測定する膜厚測定方法及び、被研
磨物表面を研磨して平坦化する平坦化工程を有する薄膜
磁気ヘッドの製造方法、並びに、薄膜磁気ヘッドを構成
する素子が複数形成される薄膜磁気ヘッド形成用基板に
関する。
ヘッドとして用いられる薄膜磁気ヘッドの製造では、高
い平坦度を有する表面を形成する際に化学的機械研磨
(Chemical mechanical poli
shing;以下CMPという)が用いられる。CMP
では、まず、回転する研磨定盤上に張り渡された研磨パ
ッドの研磨面と、研磨ヘッドに保持された被研磨物とし
ての基板の被研磨表面とを圧接させる。そして、研磨パ
ッドの研磨面に研磨剤であるスラリを供給しつつ、研磨
パッドと研磨ヘッドとをそれぞれ回転させながら、スラ
リを研磨パッドと被研磨表面との間に供給することによ
り、被研磨表面を化学的及び機械的に研磨するようにな
っている。このCMPを用いた研磨により、局所的な平
坦度と共に大域的な所望の平坦度を得ることができるよ
うになる。
平坦化プロセスにおいて、研磨後の研磨対象膜が所定の
残膜厚を有するように研磨を制御することは、完成した
素子の性能を左右する点で極めて重要である。そのた
め、研磨対象膜の残膜厚を如何に高精度に測定できるか
がCMPの平坦化プロセス上の課題となっている。
触式、及び接触式の膜厚測定装置が用いられている。非
接触式の膜厚測定装置としては、例えばナノスペック
(商品名;ナノメトリクス・ジャパン(株)製)の光学
式膜厚測定装置がある。この非接触光学式膜厚測定装置
は、被測定膜に光を入射させて、被測定膜表面で反射し
た光と、被測定膜を透過して下地層表面で反射した光と
の干渉に基づいて被測定膜の膜厚を測定するようになっ
ている。
中のプロセスにおいて、上記の非接触光学式膜厚測定装
置を用いた残膜厚の測定方法を示している。図10
(a)は、基板上に形成された素子101を基板面上方
から見た概略の状態を示しており、図10(b)は、図
10(a)のA−A線で切断した断面を示している。ま
ず簡単に図中に示した形成途中の素子101の構成を説
明する。アルティック(AlTiC)基板102上に例
えばパーマロイ(NiFe)からなり、CMPを用いて
平坦化された下部シールド層104が形成されている。
下部シールド層104上には、図示を省略したがMR再
生素子及びそれを挟み込んだ絶縁層が形成されている。
そして、この絶縁層上にパーマロイを積層してパターニ
ングした上部シールド層(下部ポール;下部磁極)10
6が形成されている。また、アルミナで上部シールド層
106を埋め込んで被覆してからCMPを用いて平坦化
処理を施し、上部シールド層106と埋め込み層10
8、108’による平坦化層が形成されている。
ールド層106の膜厚を非接触光学式膜厚測定装置によ
り測定する方法について簡単に説明する。この膜厚測定
装置から、スポット径110を約20μm程度に絞った
光ビームを埋め込み層108’に照射する。光ビームは
一部の光が埋め込み層108’のアルミナ表面で反射
し、残りの光が透明なアルミナを透過して下部シールド
層104表面で反射する。膜厚測定装置は、これら2つ
の反射光を受光して両光を干渉させることにより埋め込
み層108’の膜厚を測定する。下部シールド層104
上面は、CMPにより平坦化されており、また、上部シ
ールド層106及び埋め込み層108、108’も、C
MPにより平坦化されているので、埋め込み層108’
の膜厚は上部シールド層106の膜厚を表していること
になる。なお、下部シールド層104上の絶縁層の膜厚
は極めて薄いのでその膜厚は無視してもよいし、あるい
は、測定値から既知である絶縁層の膜厚分を減じて上部
シールド層106の膜厚としてももちろんよい。
厚測定においては、形成中の素子領域内の表面に非接触
光学式膜厚測定装置の光ビームを照射して測定を行うよ
うにしている。ところが、近年の磁気記録装置の記録密
度はますます向上してきており、それに伴って薄膜磁気
ヘッドを構成する各素子の微細化、複雑化が一段と押し
進められてきている。そのため、素子上で測定に好適な
場所を求めることが難しくなりつつあり、場合によって
は非接触光学式膜厚測定装置の光ビームのスポット径1
10が形成中の素子表面の照射領域内に入りきらず、光
ビームが測定領域からはみ出してしまい、測定に十分な
照射を行うことが困難になりつつあるという問題が生じ
ている。上述のように、図10を用いて説明した光ビー
ムのスポット径110は現状20μm程度であり、一
方、図10に示した測定領域の埋め込み層108’の寸
法W3は20μm以下になる微細化が進んでいる。素子
の微細化の要求に合わせるべく、現状のスポット径をさ
らに小さくすると測定位置決め精度の関係で測定前位置
確認に時間をとられ、結果として測定に要する時間が長
くなり量産上好ましくない。これを解決しようとすると
膜厚測定装置に対する技術的、コスト的負担が増大し、
結果として薄膜磁気ヘッドのコスト高を招くことになっ
てしまう。
子の微細化、複雑化に伴ってCMP等の研磨処理におけ
る残膜厚の測定が困難になるという問題を有している。
さらに、膜厚測定の困難性は直接的に素子の量産性に影
響してしまう。膜厚測定の困難性が高まるほど、素子製
造の歩留まりの低下が引き起こされる。また、製造工程
において膜厚測定に要する時間が増大して素子製造のス
ループットが低下し、これによる製品供給量の減少を引
き起こしてしまう可能性も有している。
象膜の残膜厚を高精度で測定できる膜厚測定方法を提供
することにある。また、本発明の目的は、研磨処理にお
ける研磨対象膜の残膜厚の測定領域が微細化しても高精
度で膜厚測定ができる膜厚測定方法を提供することにあ
る。さらに本発明の目的は、研磨処理における研磨対象
膜の残膜厚を高精度で測定して素子製造の歩留まりを向
上させた研磨方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供
することにある。また、本発明の目的は、上記薄膜磁気
ヘッドの製造方法により薄膜磁気ヘッドを構成する素子
を高精度で複数形成できる薄膜磁気ヘッド形成用基板を
提供することにある。
を構成する素子形成層と、素子形成層より薄い所定の膜
厚を有し素子構成に寄与しない少なくとも1つのダミー
層とを基板上に形成し、素子形成層及びダミー層を所定
の埋め込み材料で埋め込んで被覆した後、素子形成層表
面が埋め込み層から露出するまで表面研磨して平坦化し
た平坦化層を形成し、ダミー層上の埋め込み層の膜厚を
計測し、前記膜厚に基づいて素子形成層の膜厚を測定す
ることを特徴とする膜厚測定方法によって達成される。
また、本発明の膜厚測定方法において、前記ダミー層
は、基板上に位置合わせ用のアライメントマークを形成
する際に同時に形成することを特徴とする。また、前記
ダミー層は、その表面で光を反射する材料で形成するこ
とを特徴とする。また、前記材料として金属を用いるこ
とを特徴とする。
第1の素子形成層と素子構成に寄与しない少なくとも1
つのダミー層とを表面上に形成し、第1の素子形成層と
ダミー層とを埋め込んで被覆した後、第1の素子形成層
表面及びダミー層表面が露出するまで表面研磨して平坦
化した第1の平坦化層を形成し、第1の平坦化層上に素
子の一部を構成する第2の素子形成層を形成し、第2の
素子形成層を所定の埋め込み材料で埋め込んで被覆した
後、第2の素子形成層表面が埋め込み層から露出するま
で表面研磨して平坦化した第2の平坦化層を形成し、ダ
ミー層上の埋め込み層の膜厚を計測し、前記膜厚に基づ
いて第2の素子形成層の膜厚を測定することを特徴とす
る膜厚測定方法によって達成される。
第1の素子形成層とダミー層とは同一の成膜プロセスに
より同時に形成することを特徴とする。また本発明の膜
厚測定方法において、前記ダミー層は、膜厚測定する層
の数に応じて、膜厚測定の基準層に複数個設けることを
特徴とする。さらに本発明の膜厚測定方法において、第
2の素子形成層の形成時に少なくとも1つの第2のダミ
ー層を形成することを特徴とする。またさらに本発明の
膜厚測定方法において、第2の素子形成層と第2のダミ
ー層とは同一の成膜プロセスにより同時に形成すること
を特徴とする。
のダミー層は、第1の平坦化層のダミー層上に積層する
ことを特徴とする。また、前記平坦化層は、化学的機械
研磨を用いた表面研磨により形成することを特徴とす
る。さらに、本発明の膜厚測定方法において、ダミー層
上面の面積は、素子形成層で構成される素子の一部領域
の面積より大きく形成することを特徴とする。そして、
上記本発明の膜厚測定方法において、埋め込み層の膜厚
は、埋め込み層に光を入射させて、埋め込み層表面で反
射した光と、埋め込み層を透過してダミー層表面で反射
した光との干渉に基づいて計測することを特徴とする。
て平坦化する平坦化工程を有する薄膜磁気ヘッドの製造
方法であって、平坦化工程は、上記本発明のいずれかの
膜厚測定方法を用いることを特徴とする薄膜磁気ヘッド
の製造方法によって達成される。本発明の薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法において、第1の素子形成層は、薄膜磁気
ヘッドの下部シールド層を構成し、第2の素子形成層は
薄膜磁気ヘッドの上部シールド層を構成することを特徴
とする。また本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法におい
て、所定の埋め込み材料は、透明の絶縁材料が用いられ
ることを特徴とする。さらに、絶縁材料は、アルミナで
あることを特徴とする。さらに上記目的は、被研磨物が
所定膜厚で平坦化されるように被研磨物表面を研磨する
研磨方法であって、所定膜厚を測定する際、上記本発明
のいずれかの膜厚測定方法を用いることを特徴とする研
磨方法によって達成される。またさらに上記目的は、薄
膜磁気ヘッドを構成する素子が複数形成される薄膜磁気
ヘッド形成用基板であって、上記本発明の膜厚測定方法
のいずれかで用いられるダミー層が形成されていること
を特徴とする薄膜磁気ヘッド形成用基板によって達成さ
れる。
測定方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法を図1乃至図9
を用いて説明する。まず、本実施の形態による膜厚測定
方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法で用いられる化学的
機械研磨装置(以下、CMP装置という)の基本的な構
成の概略を図1を用いて説明する。図1は、従来の一般
的な構成を有するCMP装置を示しており、また、被研
磨物としての基板8の表面を研磨パッドに圧接させてC
MPによる平坦化研磨を実施している状態を示してい
る。なお、本実施の形態においては、従来用いられてい
る種々のCMP装置を用いることができる。図1におい
て、CMP装置1は回転する研磨定盤(プラテン)2を
有している。研磨定盤2上面には研磨パッド(研磨布)
4が全面に張り渡されている。図示しない回転機構によ
り研磨定盤2を回転させることにより研磨パッド4を回
転させることができるようになっている。
保持され、被研磨表面である基板8表面は、回転する研
磨パッド4の研磨面に圧接している。また、研磨パッド
4の研磨面上方にスラリ(研磨剤)を供給するスラリ供
給管10の供給口が位置している。
板8表面を研磨するには、まず、被研磨物としての基板
8の表面が研磨パッド4側に対応するよう研磨ヘッド6
に保持する。そして、研磨パッド4の研磨面と基板8表
面との間で所定の圧力(例えば、400g/cm2)が
生じるように両者を圧接する。次に、スラリ供給管10
からスラリを研磨パッド4の研磨面に供給しつつ、研磨
定盤2および研磨ヘッド6をそれぞれ回転させて研磨パ
ッド4と基板8表面と圧接させて回転させる。
給されたスラリは研磨パッド4の研磨面上に拡散し、基
板8表面と研磨パッド4の相対移動に伴って研磨パッド
4と基板8表面との間に供給される。スラリが研磨パッ
ド4と基板8表面との間に入り込み、スラリを介して研
磨パッド4と基板8表面とが擦れ合うことにより、基板
8表面がスラリによって化学的機械的に研磨され平坦化
が行われる。
使用した薄膜磁気ヘッドの製造方法について図2乃至図
9を用いて説明する。本実施の形態では、誘導型の書込
用薄膜磁気ヘッド及び読取用のMR再生素子を積層した
複合型ヘッドを例に取って説明する。以下の説明におい
て、図2(a)及び、図5(a)、図7(a)、図8
(a)は、磁気記録装置の記録媒体のトラック面に平行
な方向に切った薄膜磁気ヘッドの磁極部分の基板断面を
示している。また、図2(b)及び、図5(b)、図7
(b)、図8(b)は、本実施の形態による膜厚測定用
のダミー層が形成された領域の基板断面を示している。
まず、図2(a)、(b)に示すように、例えばアルテ
ィック(AlTiC)からなる基板12上に例えばアル
ミナ(Al2O3)からなる下地層としての絶縁層14
を数μmの厚さに堆積する。
成する素子形成層としての下部シールド層を形成する
が、その前に、本実施の形態では図2(b)に示すよう
に、下部シールド層より薄い所定の膜厚を有し薄膜磁気
ヘッドの素子構成に寄与しない少なくとも1つの膜厚測
定用のダミー層50を基板12上に形成する。ダミー層
50は、基板12上の各素子形成層を形成するフォトリ
ソグラフィ工程で使用される位置合わせ用のアライメン
トマークを形成する際に、アライメントマークと同時に
形成することができる。アライメントマークは、フォト
リソグラフィ工程において投影露光装置のアライメント
光学系で読みとることができるように、通常、その表面
で光を反射する金属材料で形成されており、従って同時
に形成されるダミー層50も光を反射することができる
表面を有している。なお、アライメントマークとは別工
程の例えばスパッタリングなどによりダミー層50を形
成することももちろん可能である。ダミー層50の厚さ
は、次に形成する下部シールド層の膜厚が約3μmであ
るのに対してそれより極めて薄い数nmからせいぜい数
百nmの範囲の予め決められた所定膜厚で形成される。
0の形状を示している。本実施の形態では、ダミー層5
0は、縦横の長さが160μmの正方形形状に形成され
ている。なお、図2(b)は図3のB−B断面で切断し
た状態を示している。図4は、基板12をその上面から
観察した状態を示している。図4に示すように、本実施
の形態で用いている基板12は、例えば直径3インチの
円形周囲を有する平板状であり、その周囲の一部が直線
的にカットされたオリエンテーションフラット(OF)
を有している。OFは、搬送された基板12を露光装置
のステージ等に載置する際の粗い位置合わせに用いられ
る。基板12表面には図3に示したダミー層50が13
個形成されている。図4では、これらダミー層50の形
成位置を連続する番号(1〜13)で示している。これ
らダミー層50は、薄膜磁気ヘッドの素子領域を避け
て、OFとほぼ平行な2辺とそれらにほぼ垂直な2辺と
で構成される正方形の4頂点と4辺の中点、及び1対角
線上の5点の計13点に形成されている。このようにし
て、薄膜磁気ヘッドを構成する素子が複数形成される薄
膜磁気ヘッド形成用基板であって、後程詳述する本実施
の形態による膜厚測定方法で用いられるダミー層50が
形成された薄膜磁気ヘッド形成用基板が作成される。な
お、図4は例示であって、ダミー層50が他の配列形状
及び個数であってももちろんよく、基板12表面に1個
だけ形成されていてもよい。
全面に例えばパーマロイ層を約3μmの厚さで形成した
後パターニングして素子形成層である下部シールド層1
6を形成する。図5(a)に示した部位の下部シールド
層のパターン幅W1は、約100μmである。下部シー
ルド層16は、この後形成する再生へッドのMR再生素
子を外部磁界の影響から保護する磁気シールドとして機
能する。この下部シールド層16の形成工程において、
素子構成に寄与しない膜厚測定用の2つのダミー層5
2、54をダミー層50上に形成する。本実施の形態で
は、これら2つのダミー層52、54は下部シールド層
16と同一の成膜プロセスにより同時に形成している
が、下部シールド層16の形成工程とは別工程でダミー
層52、54を形成することも可能である。
0及びダミー層50上に形成された2個のダミー層5
2、54の形状を示している。本実施の形態での2個の
ダミー層52、54は、正方形形状のダミー層50の対
角線上に中心を有し、直径60μmの円柱状にパターニ
ングされている。従って、ダミー層52、54上面の面
積は、下部シールド層16及び後に形成される素子形成
層である上部シールド層に形成される埋め込み層の面積
より大きく形成されていると共に、膜厚測定装置の光ビ
ームのスポット径(20μm)が十分入る面積を有して
いる。
ー層50の正方形形状の対向する中点を結んだ2つの仮
想直線にダミー層52、54の円柱状の側壁が接するよ
うな位置関係にある。なお、図5(b)は、図6のダミ
ー層50の正方形の対角線(図中のC−C断面線)で切
断した状態を示している。従って、図5(b)におい
て、ダミー層52、54間の間隔W2は約28μm程度
となっている。本実施の形態において、2個のダミー層
52、54を形成したのは、この後順次形成する上部シ
ールド層及び、上部ポールを構成するポールチップの2
つの層の膜厚をそれぞれ測定するため、ダミー層の数を
膜厚測定をする層の数に対応させたからである。以降の
説明において、この2個のダミー層52、54が形成さ
れた層を必要に応じて膜厚測定の基準層と呼ぶことにす
る。
るため、アルミナを基板全面に堆積して被覆層を形成し
て下部シールド層16及びダミー層52、54を埋め込
んで被覆する。次いで、図1に示したCMP装置を用い
たCMPによる平坦化処理を行い、基板12上面を平坦
化する。CMPによる平坦化では、図5(a)、(b)
に示すように下部シールド層16表面及びダミー層5
2、54表面が露出するまで研磨を行い、最終的には下
部シールド層16及びダミー層52、54と埋め込み層
18、18’で構成される平坦化層24を形成する。こ
の平坦化層24が形成された状態での下部シールド層1
6の所望の膜厚は2μmである。
されたら、形成された下部シールド層16の膜厚を測定
する。この膜厚測定に際しては、従来と同様の非接触光
学式膜厚測定装置を用いることができる。まず、非接触
光学式膜厚測定装置のスポット径110を約20μm程
度まで絞った光ビームを埋め込み層18’に照射する。
光ビームの照射は、原則としてダミー層50上の埋め込
み層18、18’であれば何処の位置でもかまわない
が、本実施の形態では図5(b)及び図6に示すように
2つのダミー層52、54で挟まれたダミー層50上の
埋め込み層18’に照射するようにしている。
層18’表面で反射し、残りの光が透明なアルミナを透
過してダミー層50表面で反射する。膜厚測定装置は、
これら2つの反射光を受光して両光を干渉させることに
より埋め込み層18’の膜厚を測定する。下部シールド
層16の下地層は平坦化されており、また、下部シール
ド層16表面、ダミー層52、54表面、及び埋め込み
層18、18’表面はCMPにより平坦化されているの
で、計測した埋め込み層18’の膜厚から下部シールド
層16の膜厚を正確に求めることができる。すなわち、
図5(a)、(b)に示すように、下部シールド層16
の膜厚Xは、計測された埋め込み層18’の膜厚X1
に、予め所定の膜厚で形成しておいたダミー層50の膜
厚X2を加えることにより求められる。なお、ダミー層
50の膜厚は下部シールド層16の膜厚と比較して極め
て薄いので、その膜厚を無視して計測した埋め込み層1
8’の膜厚X1を下部シールド層16の膜厚Xとしても
よい。
は、図4に示した13箇所のダミー層50全てに対して
それぞれ行って、それらの測定値の平均値を下部シール
ド層16の膜厚として用いるようにしてもよいし、13
箇所のうち所定の複数箇所のデータを用いるようにして
もよく、要は測定精度と計測時間との兼ね合いで自由に
決めることができる。このように、本実施の形態の膜厚
測定によれば、形成中の微細素子領域内の表面に非接触
光学式膜厚測定装置の光ビームを照射せずに微細素子領
域内の膜厚測定を行うことができる。従って、薄膜磁気
ヘッドを構成する各素子の微細化、複雑化が進行しても
従来の非接触光学式膜厚測定装置を用いて極めて高精度
に所望の素子形成層の膜厚を測定することができるよう
になる。
厚測定が終了したら、次に、図7(a)、(b)に示す
ように、平坦化層24上にスパッタリングによりアルミ
ナを所定の膜厚に堆積して絶縁層26を形成する。次い
で、MR再生素子を構成する磁気抵抗効果を有する材料
を成膜してパターニングし、磁気抵抗層28を形成す
る。このとき、基準層に形成したダミー層52、54の
うち、ダミー層52上部の絶縁層26上に、磁気抵抗層
28と同一プロセスによる層を形成しパターニングして
ダミー層56を形成する。
8を絶縁層26、30間に埋設させる。次いで、パーマ
ロイ(NiとFeの合金)を形成材料とした上部シール
ド層32を約4.5μmの膜厚に形成する。この上部シ
ールド層32は、下部シールド層16と共にMR再生素
子を磁気的に遮蔽する機能を有する。この上部シールド
層32の形成に際し、基準層に形成したダミー層52、
54のうちダミー層52上の絶縁層30上に、素子構成
に寄与しない膜厚測定用のダミー層58を形成する。本
実施の形態では、このダミー層58は上部シールド層3
2と同一の成膜プロセスにより同時に形成しているが、
上部シールド層32の形成工程とは別工程で形成するこ
とも可能である。
るため、アルミナを基板全面に堆積して被覆層を形成
し、上部シールド層32、ダミー層58を埋め込んで被
覆する。次に、図1に示したCMP装置によるCMPを
行い、基板12上面を平坦化する。CMPによる平坦化
では、図7に示すように、上部シールド層32が露出す
るまで研磨を行い、最終的には上部シールド層32、ダ
ミー層58及び被覆層の残存膜で形成される埋め込み層
34、34’で構成される平坦化層38を形成する。こ
の平坦化層38が形成された状態での上部シールド層3
2の所望の膜厚は3.5μmである。このようにして上
部シールド層32が形成されたら、形成された上部シー
ルド層32の膜厚を測定する。この膜厚測定も従来と同
様の非接触光学式膜厚測定装置を用いることができる。
まず、非接触光学式膜厚測定装置のスポット径110を
約20μm程度まで絞った光ビームを埋め込み層34’
下方のダミー層54表面に向けて照射する。
層34’表面で反射し、残りの光が透明なアルミナを透
過してダミー層54表面で反射する。膜厚測定装置は、
これら2つの反射光を受光して両光を干渉させることに
より埋め込み層34’の膜厚及び絶縁層26、30の膜
厚を含んだ全体の厚さを測定する。上部シールド層32
の下地層は平坦化されており、また、上部シールド層3
2表面、ダミー層58表面、及び埋め込み層34、3
4’表面はCMPにより平坦化されているので、計測し
た埋め込み層34’及び絶縁層26、30の膜厚から上
部シールド層32の膜厚を正確に求めることができる。
すなわち、図7(a)、(b)に示すように、上部シー
ルド層32の膜厚Yは、計測された埋め込み層34’及
び絶縁層26、30の膜厚Y1から、予め所定の膜厚で
形成しておいた絶縁層26、30の膜厚Y2を減じるこ
とにより求められる。
は、図4に示した13箇所のダミー層50上のダミー層
54全てに対してそれぞれ行って、それらの測定値の平
均値を上部シールド層32の膜厚として用いるようにし
てもよいし、13箇所のうち所定の複数箇所のデータを
用いるようにしてもよく、要は測定精度と計測時間との
兼ね合いで自由に決めることができる。このように、本
実施の形態の膜厚測定によれば、上部シールド層32の
素子領域内の微細な埋め込み層に非接触光学式膜厚測定
装置の光ビームを照射させずに上部シールド層32の膜
厚測定を行うことができる。従って、薄膜磁気ヘッドを
構成する上部シールド層32が微細化しても従来の非接
触光学式膜厚測定装置を用いて極めて高精度に膜厚を測
定することができるようになる。
における平坦化層38の形成が終了した後、図8
(a)、(b)に示すように、平坦化層38上に例えば
アルミナからなる非磁性材料を堆積してライトギャップ
層40を形成する。この工程において少なくともダミー
層58上部にライトギャップ層40と同一の膜厚を有す
るアルミナからなるダミー層60を形成しておく。その
後、例えばパーマロイや窒化鉄(FeN)のような高飽
和磁束密度材料からなる上部ポールの一部を構成するポ
ールチップ42を厚さ約5μmに形成する。所定の形状
に成形されたポールチップ42の幅でトラック幅が規定
される。
ため、アルミナを基板全面に堆積して、ポールチップ4
2より厚い被覆層を形成してポールチップ42を埋め込
んで被覆する。次いで、図1に示したCMP装置による
CMPを行い、基板12上面を平坦化する。CMPによ
る平坦化では、図8(a)に示すように、ポールチップ
42が露出するまで研磨を行い、最終的には埋め込み層
44、44’及びポールチップ42で構成される平坦化
層46を形成する。このときのポールチップ42の所望
の膜厚は約4μmである。このようにしてポールチップ
42が形成されたら、形成されたポールチップ42の膜
厚を測定する。この膜厚測定も従来と同様の非接触光学
式膜厚測定装置を用いることができる。まず、非接触光
学式膜厚測定装置のスポット径110を約20μm程度
まで絞った光ビームを埋め込み層44’下方のダミー層
58表面に向けて照射する。
層44’表面で反射し、残りの光が透明なアルミナを透
過してダミー層58表面で反射する。これら2つの反射
光を受光して両光を干渉させることにより埋め込み層4
4’の膜厚及びライトギャップ層40と同等の膜厚を有
するダミー層60の膜厚を含んだ全体の厚さが測定でき
る。ポールチップ42の下地層は平坦化されており、ま
た、ポールチップ42表面及び埋め込み層44、44’
表面はCMPにより平坦化されているので、計測した埋
め込み層44’及びダミー層60の膜厚からポールチッ
プ42の膜厚を正確に求めることができる。すなわち、
図8(a)、(b)に示すように、ポールチップ42の
膜厚Zは、計測された埋め込み層44’及びダミー層6
0膜厚Z1から、予め所定の膜厚で形成しておいたダミ
ー層60の膜厚Z2を減じることにより求められる。
層60膜厚の膜厚測定は、図4に示した13箇所のダミ
ー層50上のダミー層58全てに対してそれぞれ行っ
て、それらの測定値の平均値をポールチップ42の膜厚
として用いるようにしてもよいし、13箇所のうち所定
の複数箇所のデータを用いるようにしてもよく、要は測
定精度と計測時間との兼ね合いで自由に決めることがで
きる。このように、本実施の形態の膜厚測定によれば、
ポールチップ42の素子領域内の微細な埋め込み層に非
接触光学式膜厚測定装置の光ビームを照射することなく
ポールチップ42の膜厚測定を行うことができる。従っ
て、薄膜磁気ヘッドを構成するポールチップ42が微細
化しても従来の非接触光学式膜厚測定装置を用いて極め
て高精度に膜厚を測定することができるようになる。
46の形成が終了したら、図示は省略するが、例えば銅
からなる第1の薄膜コイルを形成し、第1の薄膜コイル
上に第1の絶縁膜を形成後、第2の薄膜コイルを形成す
る。次いで、第2の薄膜コイル上部に第2の絶縁膜を形
成する。
2及び図示を省略した第2の絶縁膜上に、例えばパーマ
ロイからなるヨーク48を所定の膜厚及び形状に形成す
る。次いで、基板上部にアルミナ等によるオーバーコー
ト層を堆積した後、磁気抵抗層28及びライトギャップ
層40近傍の側面を研磨して、磁気記録媒体に対向する
エアベアリング面(Air Bearing Surf
ace:ABS)を形成して薄膜磁気ヘッドの主要構成
要素の製造が完了する。この段階において、図4に既に
示したように、基板12表面にはダミー層50が13個
形成され、そして、各ダミー層50上にダミー層52、
54が形成され、さらにその上にダミー層56、58、
60が形成された薄膜磁気ヘッド形成用基板が作成され
る。
変形が可能である。上記実施の形態においては、薄膜磁
気ヘッドの下部シールド層、上部シールド層、及び上部
ポールを構成するポールチップの膜厚測定において、本
発明を適用したが、これらの層のいずれかについて本発
明を適用してももちろんよく、また、薄膜磁気ヘッドを
構成する他の層にも本発明の膜厚測定方法を適用するこ
とが可能である。また、上記実施の形態では、上部シー
ルド層32やポールチップ等の膜厚を測定するためのダ
ミー層52、54等をダミー層50上に形成したが、ダ
ミー層50上以外の領域にダミー層52、54等を設け
るようにしても本発明は適用可能である。また、下地層
からの反射が得られる場合には、下部シールド層16の
膜厚を測定するために用いるダミー層50は形成する必
要はなく、下部シールド層16の成膜と同時に下地の絶
縁層14上にダミー層52、54を直接形成するように
してもよい。
研磨を用いた平坦化処理に本発明を適用したが、これに
限られず、例えば機械研磨等による平坦化処理において
本発明の膜厚測定方法を適用することももちろん可能で
ある。またさらに、上記実施の形態では、薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法を例にとって説明したが、本発明の膜厚測
定方法はこれに限られず、例えば半導体装置の製造方法
における膜厚測定に適用することが可能である。
における研磨対象膜の残膜厚を高精度で測定できるよう
になる。また、本発明によれば、研磨処理における研磨
対象膜の残膜厚の測定領域が微細化しても高精度で膜厚
の測定ができるようになる。さらに本発明によれば、研
磨処理における研磨対象膜の残膜厚を高精度で測定する
ことができるので、素子製造の歩留まりを向上させた薄
膜磁気ヘッドの製造方法を実現できる。
の概略の構成を示す図である。
それを用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明するため
の基板断面図である。
それを用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明するため
の基板平面図である。
それを用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法における薄膜磁
気ヘッド形成用基板を示す図である。
それを用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明するため
の基板断面図である。
それを用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明するため
の基板平面図である。
それを用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明するため
の基板断面図である。
それを用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明するため
の基板断面図である。
それを用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明するため
の基板断面図である。
層 24、38、46 平坦化層 26、30 絶縁層 28 磁気抵抗層 32 上部シールド層 42 ポールチップ 48 ヨーク 50、52、54、56、58、60 ダミー層
Claims (19)
- 【請求項1】素子の一部を構成する素子形成層と、前記
素子形成層より薄い所定の膜厚を有し素子構成に寄与し
ない少なくとも1つの膜厚測定用のダミー層とを基板上
に形成し、 前記素子形成層及び前記ダミー層を所定の埋め込み材料
で埋め込んで被覆した後、前記素子形成層表面が埋め込
み層から露出するまで表面研磨して平坦化した平坦化層
を形成し、 前記ダミー層上の前記埋め込み層の膜厚を計測し、前記
膜厚に基づいて前記素子形成層の膜厚を測定することを
特徴とする膜厚測定方法。 - 【請求項2】請求項1記載の膜厚測定方法であって、 前記ダミー層は、前記基板上に位置合わせ用のアライメ
ントマークを形成する際に同時に形成することを特徴と
する膜厚測定方法。 - 【請求項3】請求項1又は2に記載の膜厚測定方法であ
って、 前記ダミー層は、その表面で光を反射する材料で形成す
ることを特徴とする膜厚測定方法。 - 【請求項4】請求項3記載の膜厚測定方法であって、 前記材料は、金属であることを特徴とする膜厚測定方
法。 - 【請求項5】素子の一部を構成する第1の素子形成層と
素子構成に寄与しない少なくとも1つのダミー層とを表
面上に形成し、 前記第1の素子形成層と前記ダミー層とを埋め込んで被
覆した後、前記第1の素子形成層表面及び前記ダミー層
表面が露出するまで表面研磨して平坦化した第1の平坦
化層を形成し、 前記第1の平坦化層上に前記素子の一部を構成する第2
の素子形成層を形成し、 前記第2の素子形成層を所定の埋め込み材料で埋め込ん
で被覆した後、前記第2の素子形成層表面が埋め込み層
から露出するまで表面研磨して平坦化した第2の平坦化
層を形成し、 前記ダミー層上の前記埋め込み層の膜厚を計測し、前記
膜厚に基づいて前記第2の素子形成層の膜厚を測定する
ことを特徴とする膜厚測定方法。 - 【請求項6】請求項5記載の膜厚測定方法であって、 前記第1の素子形成層と前記ダミー層とは同一の工程に
より同時に形成することを特徴とする膜厚測定方法。 - 【請求項7】請求項5又は6に記載の膜厚測定方法であ
って、 前記ダミー層は、膜厚測定する層の数に応じて、膜厚測
定の基準層に複数個設けることを特徴とする膜厚測定方
法。 - 【請求項8】請求項5乃至7のいずれか1項に記載の膜
厚測定方法であって、 前記第2の素子形成層の形成時に少なくとも1つの第2
のダミー層を形成することを特徴とする膜厚測定方法。 - 【請求項9】請求項8記載の膜厚測定方法であって、 前記第2の素子形成層と前記第2のダミー層とは同一の
工程により同時に形成することを特徴とする膜厚測定方
法。 - 【請求項10】請求項8又は9に記載の膜厚測定方法で
あって、 前記第2のダミー層は、前記第1の平坦化層のダミー層
上に積層することを特徴とする膜厚測定方法。 - 【請求項11】請求項1乃至10のいずれか1項に記載
の膜厚測定方法であって、 前記平坦化層は、化学的機械研磨を用いた表面研磨によ
り形成することを特徴とする膜厚測定方法。 - 【請求項12】請求項1乃至11のいずれか1項に記載
の膜厚測定方法であって、 前記ダミー層上面の面積は、前記素子形成層で構成され
る素子の一部領域の面積より大きく形成することを特徴
とする膜厚測定方法。 - 【請求項13】請求項1乃至12のいずれか1項に記載
の膜厚測定方法であって、 前記埋め込み層の膜厚は、前記埋め込み層に光を入射さ
せて、前記埋め込み層表面で反射した光と、前記埋め込
み層を透過して前記ダミー層表面で反射した光との干渉
に基づいて計測することを特徴とする膜厚測定方法。 - 【請求項14】被研磨物表面を研磨して平坦化する平坦
化工程を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、 前記平坦化工程は、請求項1乃至13のいずれか1項に
記載の膜厚測定方法を用いることを特徴とする薄膜磁気
ヘッドの製造方法。 - 【請求項15】請求項14記載の薄膜磁気ヘッドの製造
方法であって、 第1の素子形成層は、薄膜磁気ヘッドの下部シールド層
を構成し、第2の素子形成層は薄膜磁気ヘッドの上部シ
ールド層を構成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16】請求項14又は15に記載の薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法であって、 前記所定の埋め込み材料は、透明の絶縁材料が用いられ
ることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項17】請求項16記載の薄膜磁気ヘッドの製造
方法であって、 前記絶縁材料は、アルミナであることを特徴とする薄膜
磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項18】被研磨物が所定膜厚で平坦化されるよう
に前記被研磨物表面を研磨する研磨方法であって、 前記所定膜厚を測定する際、請求項1乃至13のいずれ
か1項に記載の膜厚測定方法を用いることを特徴とする
研磨方法。 - 【請求項19】薄膜磁気ヘッドを構成する素子が複数形
成される薄膜磁気ヘッド形成用基板であって、 請求項1乃至13のいずれか1項に記載された膜厚測定
方法で用いられるダミー層が形成されていることを特徴
とする薄膜磁気ヘッド形成用基板。
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