(57)【要約】【課題】レジストマスクのリフトオフ残りやフェンスの発生を抑え、磁気抵抗効果膜のトラック幅方向側壁面又は素子高さ方向側壁面に付着した再付着物の除去を容易にすることにより、高出力の磁気抵抗センサを提供する。【解決手段】トラック形成工程及び素子高さ形成工程における、フェンスやレジストマスクのリフトオフ残りを解決する手段として、磁気抵抗効果膜３の上に第一のストッパー層４１を、リフィル膜６の上に第二のストッパー層４２を配し、ＣＭＰによってリフトオフを行う。少なくとも第一のストッパー層をＣＭＰ研磨レートの遅い金属とすることによって、磁気抵抗効果膜と第一のストッパー層を同時にエッチングしパターンを形成する。これによって、ＲＩＥによるレジストマスクの高さの減少を抑えることができ、リフトオフ残りを防ぐことができる。【選択図】  図７
2006179051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部磁気シールド層と上部磁気シールド層からなる一対の磁気シールド層と、前記一対の磁気シールド層の間に配置された積層構造を有する磁気抵抗効果膜を有し、前記磁気抵抗効果膜の積層された面を貫くように信号電流を流す磁気抵抗センサの製造方法において、
前記磁気抵抗効果膜の上に金属層からなる第一のトラックストッパー層を製膜する工程と、
前記第一のトラックストッパー層の上の読み取り部となる領域にレジストマスクを形成し、エッチングにより前記磁気抵抗効果膜及び前記第一のトラックストッパー層の読み取り部以外の領域を除去する工程と、
トラックリフィル膜を製膜する工程と、
前記トラックリフィル膜の上に第二のトラックストッパー層を製膜する工程と、
化学的機械研磨法によってリフトオフを行い前記第一のトラックストッパー層の上面を露出させる工程とを有することを特徴とする、磁気抵抗センサの製造方法。
【請求項２】
下部磁気シールド層と上部磁気シールド層からなる一対の磁気シールド層と、前記一対の磁気シールド層の間に配置された積層構造を有する磁気抵抗効果膜を有し、前記磁気抵抗効果膜の積層された面を貫くように信号電流を流す磁気抵抗センサの製造方法において、
前記磁気抵抗効果膜の上に金属層からなる第一の素子高さストッパー層を製膜する工程と、
前記第一の素子高さストッパー層の上の読み取り部となる領域にレジストマスクを形成し、エッチングにより前記磁気抵抗効果膜及び前記第一の素子高さストッパー層の読み取り部以外の領域を除去する工程と、
素子高さリフィル膜を製膜する工程と、
前記素子高さリフィル膜の上に第二の素子高さストッパー層を製膜する工程と、
化学的機械研磨法によってリフトオフを行い前記第一の素子高さストッパー層の上面を露出させる工程とを有することを特徴とする、磁気抵抗センサの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の磁気抵抗センサの製造方法において、前記第一のトラックストッパー層を製膜する工程の前に、前記磁気抵抗効果膜の素子高さ方向のパターニングを行うことを特徴とする磁気抵抗センサの製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の磁気抵抗センサの製造方法において、前記第一の素子高さストッパー層の上面を露出させる工程の後に、更に、磁気抵抗効果膜の素子高さ方向のパターニングを行うことを特徴とする磁気抵抗センサの製造方法。
【請求項５】
請求項２記載の磁気抵抗センサの製造方法において、前記第一の素子高さストッパー層を製膜する工程の前に、前記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向のパターニングを行うことを特徴とする磁気抵抗センサの製造方法。
【請求項６】
請求項２に記載の磁気抵抗センサの製造方法において、前記第一の素子高さストッパー層の上面を露出させる工程の後に、更に、前記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向のパターニングを行うことを特徴とする磁気抵抗センサの製造方法。
【請求項７】
請求項１記載の磁気抵抗センサの製造方法において、金属層からなる前記第一のトラックストッパー層が、ビッカーズ硬度８０Ｈｖ以上の金属材料からなることを特徴とする磁気抵抗センサの製造方法。
【請求項８】
請求項１記載の磁気抵抗センサの製造方法において、金属層からなる前記第一のトラックストッパー層が、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗのいずれかの金属材料、又はそれらを含む合金からなることを特徴とする磁気抵抗センサの製造方法。
【請求項９】
請求項２記載の磁気抵抗センサの製造方法において、金属層からなる前記第一の素子高さストッパー層が、ビッカーズ硬度８０Ｈｖ以上の金属材料からなることを特徴とする磁気抵抗センサの製造方法。
【請求項１０】
請求項２記載の磁気抵抗センサの製造方法において、金属層からなる前記第一の素子高さストッパー層が、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗのいずれかの金属材料、又はそれらを含む合金からなることを特徴とする磁気抵抗センサの製造方法。
【請求項１１】
下部磁気シールド層と上部磁気シールド層からなる一対の磁気シールド層と、前記一対の磁気シールド層の間に配置された積層構造を有する磁気抵抗効果膜とを有し、前記磁気抵抗効果膜の積層された面を貫くように信号電流を流す磁気抵抗センサにおいて、
前記磁気抵抗効果膜の上に金属層からなる第一のトラックストッパー層を有することを特徴とする磁気抵抗センサ。
【請求項１２】
下部磁気シールド層と上部磁気シールド層からなる一対の磁気シールド層と、前記一対の磁気シールド層の間に配置された積層構造を有する磁気抵抗効果膜とを有し、前記磁気抵抗効果膜の積層された面を貫くように信号電流を流す磁気抵抗センサにおいて、
前記磁気抵抗効果膜の上に金属層からなる第一の素子高さストッパー層を有することを特徴とする磁気抵抗センサ。
【請求項１３】
請求項１１記載の磁気抵抗センサにおいて、前記第一のトラックストッパー層の素子高さ方向の長さが、前記磁気抵抗効果膜の素子高さよりも長いことを特徴とする磁気抵抗センサ。
【請求項１４】
請求項１２記載の磁気抵抗センサにおいて、前記第一の素子高さストッパー層のトラック幅方向の長さが、前記磁気抵抗効果膜のトラック幅よりも長いことを特徴とする磁気抵抗センサ。
【請求項１５】
請求項１１記載の磁気抵抗センサにおいて、前記第一のトラックストッパー層が、ビッカーズ硬度８０Ｈｖ以上の金属材料からなることを特徴とする磁気抵抗センサ。
【請求項１６】
請求項１１記載の磁気抵抗センサにおいて、前記第一のトラックストッパー層が、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗのいずれかの金属材料、又はそれらを含む合金からなることを特徴とする磁気抵抗センサ。
【請求項１７】
請求項１２記載の磁気抵抗センサにおいて、前記第一の素子高さストッパー層が、ビッカーズ硬度８０Ｈｖ以上の金属材料からなることを特徴とする磁気抵抗センサ。
【請求項１８】
請求項１２記載の磁気抵抗センサにおいて、前記第一の素子高さストッパー層が、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗのいずれかの金属材料、又はそれらを含む合金からなることを特徴とする磁気抵抗センサ。
【請求項１９】
下部磁気シールド層と上部磁気シールド層からなる一対の磁気シールド層と、前記一対の磁気シールド層の間に配置された積層構造を有する磁気抵抗効果膜を有し、前記磁気抵抗効果膜の積層された面を貫くように信号電流を流す磁気抵抗センサの製造方法において、
前記磁気抵抗効果膜の素子高さ方向のパターニングを行う工程と、トラック幅方向のパターニングを行う工程とを有し、
前記素子高さ方向のパターニングを行う工程は、前記磁気抵抗効果膜の上に金属層からなる第一の素子高さストッパー層を製膜する工程と、前記第一の素子高さストッパー層の上の読み取り部となる領域にレジストマスクを形成し、エッチングにより前記磁気抵抗効果膜及び前記第一の素子高さストッパー層の読み取り部以外の領域を除去する工程と、素子高さリフィル膜を製膜する工程と、前記素子高さリフィル膜の上に第二の素子高さストッパー層を製膜する工程と、化学的機械研磨法によってリフトオフを行い前記第一の素子高さストッパー層の上面を露出させる工程とを有し、
前記トラック幅方向のパターニングを行う工程は、前記磁気抵抗効果膜の上に金属層からなる第一のトラックストッパー層を製膜する工程と、前記第一のトラックストッパー層の上の読み取り部となる領域にレジストマスクを形成し、エッチングにより前記磁気抵抗効果膜及び前記第一のトラックストッパー層の読み取り部以外の領域を除去する工程と、トラックリフィル膜を製膜する工程と、前記トラックリフィル膜の上に第二のトラックストッパー層を製膜する工程と、化学的機械研磨法によってリフトオフを行い前記第一のトラックストッパー層の上面を露出させる工程を有することを特徴とする磁気抵抗センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気的に記録された情報を再生する磁気抵抗センサ、及びこれを搭載した磁気記録再生装置に関し、特に高い出力を有する磁気抵抗センサとその製造方法、これを用いた磁気ヘッド、及びこれを搭載した磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部磁界の変化に応じて、電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗センサは、優れた磁界センサとして知られており、磁気記録再生装置の主要な部品である磁気記録媒体からの信号磁界を検出する為の再生素子として実用化されている。
【０００３】
磁気記録再生装置における記録密度は著しく向上を続けており、磁気抵抗センサは、トラック幅の狭小化と同時に記録・再生の両特性に関し高性能化が求められている。再生特性については磁気抵抗効果を利用したＭＲヘッドを発展させることにより高感度化が進められている。数Ｇｂ／ｉｎ２の記録密度では異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）を用いて記録媒体上の磁気的信号を電気信号に変換していたが、記録密度がこれよりも大きくなると、より高感度な巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）が採用されている。さらに高記録密度化の要求に対しては、上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の距離（再生ギャップ長）の狭小化に伴い、高感度化に有利となる膜面に略垂直な方向に検出電流を流す方式（ＣＰＰ方式）の研究開発が行われており、ＣＰＰ−ＧＭＲや、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）を利用した磁気抵抗センサが報告されている。
【０００４】
ＣＰＰ方式の磁気抵抗センサの基本的な構造を説明する。図１は磁気抵抗効果膜３が配置されている位置における、トラック幅方向の断面図を示すものである。図１に示すＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸は、それぞれトラック幅方向、素子高さ方向、磁気抵抗効果膜の膜厚方向を示している。以下の図においてＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸は、それぞれ図１に示すＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸と同一軸を表すものとする。トラックリフィル膜１は磁気抵抗効果膜３の壁面に接して設けられている。縦バイアス印加層又はサイドシールド層５は無くてもかまわない。なお、図１において２は上部磁気シールド層、４は下部磁気シールド層を示す。図２は図１におけるａａ’線で切断した時のＣＰＰ方式の磁気抵抗センサの素子高さ方向の断面図を示す。図２においては、右側が磁気抵抗センサの媒体対向面１３となる。トラック幅方向と同様、素子高さリフィル膜６は磁気抵抗効果膜３の壁面に接して設けられている。トラックリフィル膜１及び素子高さリフィル膜６は、少なくとも磁気抵抗効果膜３に接触する部分は絶縁膜で構成される。
【０００５】
磁気抵抗効果膜３のトラック幅が小さいほど、磁気信号として媒体に記録される、情報の大きさを小さくすることができるので、高記録密度化に有利である。また、高記録密度を実現する為には、素子の高さを小さくしていくことが必要である。これは磁気抵抗効果膜３が最も感磁しやすい媒体対向面１３の表面近傍にのみ配置することによって感度を向上させ、記録密度を向上させるためにトラック幅及びシールド間距離を小さくしても、必要な出力を保つ磁気抵抗センサを実現するためである。
【０００６】
しかしながら、より小さく作る為には解決すべきいくつかの問題がある。まず、トラック形成時に起こる問題について説明する。図３は、ＣＰＰ方式の磁気抵抗センサのトラックを形成する工程のプロセスフロー図を示すものである。下部磁気シールド層上に製膜された磁気抵抗効果膜３の上に、読み取り部となる領域に所定の大きさのレジストマスク８を形成した後（図３（ａ））、エッチングによって読み取り部以外の領域がエッチングされる（図３（ｂ））。このエッチング工程では一般には、イオンビームエッチング法が用いられる。エッチングの後、トラックリフィル膜１を製膜する。図３に示すように、トラックリフィル膜１の上に更に、サイドシールド膜又は縦バイアス印加層５が製膜される場合もある（図３（ｃ））。次に有機溶剤を用いてリフトオフを行う、レジストマスク８のトラック幅が狭い場合には、レジストマスク８がリフトオフできないこともある。リフトオフが可能であった場合でも、フェンス９が生じる事がある（図３（ｄ））。この後、上部電極を兼用した上部磁気シールド層２を磁気抵抗硬膜３の上に製膜するが、フェンスが生じていると、フェンス９の影になった部分に上部磁気シールド層２が製膜されない領域１２ができる。このフェンス９の影により磁気シールド層２が製膜されない領域１２によって、接触不良となることが予想され（図３（ｅ））、上部磁気シールド層２と磁気抵抗硬膜３の間で導通が取れなくなってしまう恐れがある。
【０００７】
次に、素子高さ形成時に起こる問題について説明する。図４は、ＣＰＰ方式の磁気抵抗センサの素子高さを形成する工程のプロセスフロー図を示すものである。下部磁気シールド層上に製膜された磁気抵抗効果膜３の上の読み取り部となる領域に、所定の大きさのレジストマスク１１を形成した後（図４（ａ））、エッチングによって読み取り部以外の領域がエッチングされる（図４（ｂ））。このエッチング工程では、Ａｒイオンによるイオンビームエッチング法が用いられる。エッチングの後、素子高さリフィル膜６を製膜する（図４（ｃ））。次に、有機溶剤を用いてレジストマスク１１と余分なリフィル膜を除去（リフトオフ）するが、レジストマスク１１の素子高さ方向の幅が狭い場合には、レジストマスク１１がリフトオフできないこともある。リフトオフが可能であった場合でも、フェンス１０が生じる事がある（図４（ｄ））。この後、上部電極を兼用した上部磁気シールド層２を磁気抵抗効果膜３の上に製膜するが、フェンスが生じていると、フェンス９の影になった部分に上部磁気シールド層２が製膜されない領域１４が生じ、フェンス１０の近傍では接触不良となることがある（図４（ｅ））。さらに、この後ラップ加工により素子の高さを所定の大きさになるまで研磨し、媒体対向面１３を形成するが、フェンス９の影により上部磁気シールド層２が製膜されない領域１４がある場合には、上部磁気シールド層２と磁気抵抗硬膜３の間で導通が取れなくなってしまう恐れがある（図４（ｆ））。
【０００８】
このリフトオフ不良とフェンスの発生を回避する手段として、特開２００４−１８６６７３号公報、特開２００３−１３２５０９号公報には、リフトオフ工程においてＣＭＰ（化学的機械研磨法）を行うことにより、レジストパターンとフェンスの除去を行う方法が述べられている。ＣＭＰを用いた場合、レジストパターンとフェンスの除去と同時に磁気抵抗効果膜及びリフィル膜の上面にダメージを与える恐れがあるため、前出の公報では、磁気抵抗効果膜の上に第一のストッパー層を、リフィル膜の上に第二のストッパー層を設けることによりダメージを回避する事が述べられている。これらのストッパー層はＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）から形成される。
【０００９】
この磁気抵抗効果膜を保護する為の第一のストッパー層は磁気抵抗効果膜の上に製膜され、更にその上に所定の大きさのレジストマスクを形成した後、磁気抵抗効果膜とともにエッチングされる。特開２００４−１８６６７３号公報では、このエッチングにおいて第一のストッパー層のみ反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行い、磁気抵抗効果膜はイオンビームエッチング（ＩＢＥ）を行うことが述べられている。これは、ＤＬＣがＩＢＥでのエッチングレートが、磁気抵抗効果膜を構成する金属材料に比べて極端に遅いためである。例えば、加速電圧を２００Ｖ、イオン電流を０．１０Ａ、ＲＦ出力を４００Ｗ、ＩＢＥ角１０度としてエッチングを行った場合、Ｎｉ−Ｆｅ合金のエッチングレートは３８０Ａ／ｍｉｎ、ＤＬＣのエッチングレートは８０Ａ／ｍｉｎであった。
【００１０】
しかし、ＲＩＥによってレジストマスクの高さが減少し、ＣＭＰによるリフトオフが困難となる場合がある。これは、トラック幅や素子高さを小さく作る時には特に顕著に現れる問題である。トラック幅や素子高さを小さく作る為には、レジストマスクのトラック幅方向又は素子高さ方向の寸法を小さくする必要があるが、その為にはレジストマスクの高さを低くしないと、レジストマスクが倒れてしまい、パターンが形成できない。パターンを形成する為には、レジストマスクのトラック幅方向又は素子高さ方向の寸法に対する高さの比（アスペクト比）が、３〜４が限界であるとされている。例えば、レジストマスクのトラック幅方向又は素子高さ方向の寸法を５０ｎｍとするためには、レジストマスクの高さを２００ｎｍ以下とする必要がある。先に述べた、ＲＩＥによってＤＬＣからなる第一のストッパー層をエッチングする工程及び、ＩＢＥ法を用い、磁気抵抗効果膜をエッチングする工程の２つのエッチング工程よって、レジストマスクの高さは減少する。実際に、下部磁気シールド層上に製膜された磁気抵抗効果膜の上に、ＤＬＣからなる第一のストッパー層を製膜し、レジストマスクを高さ２００ｎｍ、トラック幅方向の寸法が５０ｎｍのレジストマスクを作製し、これら２つのエッチング工程を行ったところ、レジストマスクの高さはおよそ５０ｎｍとなった。この後、リフィル膜とリフィル膜を保護する為にＤＬＣからなる第二のストッパー層を製膜し、ＣＭＰによってリフトオフを行ったところ、８５％の素子がリフトオフできず、レジストマスクを除去することができなかった。これは、レジストマスクの高さが低いために、ＣＭＰによるリフトオフが困難となった為である。
【特許文献１】特開２００４−１８６６７３号公報
【特許文献２】特開２００３−１３２５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＤＬＣからなるストッパー層を用いた従来のＣＭＰによるリフトオフ技術の問題点は、上記のように、高記録密度に対応した狭いトラック幅や小さな素子高さを作る場合において、レジストマスクの高さが低くなる為に、ＣＭＰによるリフトオフが困難になる点にある。
【００１２】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、レジストマスクの高さを十分に確保し、ＣＭＰによるリフトオフを容易に行うことのできる磁気抵抗センサ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】
【００１３】
レジストマスクの高さが低くなる原因は、ＲＩＥによってＤＬＣからなる第一のストッパー層をエッチングする工程、及びＩＢＥにより磁気抵抗効果膜をエッチングする工程にある。このうち、前者の工程はＣＭＰによるリフトオフ技術を用いない通常のプロセスにおいては不必要な工程である。この工程を省略することができれば、レジストマスクの高さの減少を最小限に抑えることができる。
【００１４】
ＤＬＣからなる第一のストッパー層を、金属材料に置き換えることによってＲＩＥ工程を省略することができる。すなわち第一のストッパー層の不要な部分を磁気抵抗効果膜と同時にＡｒイオンによるＩＢＥ法で除去することにより、レジストマスクの高さの減少を最小限に抑えることができ、ＣＭＰによるリフトオフが容易になる。特にトラック幅又は素子高さが小さいレジストパターンを用いる場合において、リフトオフ及びフェンスの除去が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の磁気抵抗センサの製造方法は、ＣＭＰによるリフトオフが容易に行う事ができる為、フェンスの除去や、トラック幅又は素子高さが小さいレジストパターンを用いた場合でもリフトオフが可能となる。それによって、トラック幅や素子高さが小さく、上部磁気シールド層と磁気抵抗効果膜の接触不良のない磁気抵抗センサを提供することができる。また、本発明の製造方法により製造された磁気抵抗センサを磁気記録再生装置に搭載することによって、高い記録密度を持つ磁気記録再生装置を実現する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第一のストッパー層に金属材料を用いる場合に、その金属がＣＭＰのストッパー層として機能するかどうかが問題となる。ＣＭＰのストッパー層として機能するためには、ＣＭＰによる研磨レートが遅いことが求められる。一般にＣＭＰ研磨レートは、材料の硬度に依存している。表１に、Down force（加重）６ｐｓｉの時の、主な材料の研磨レートとビッカーズ硬度を示す。ストッパー層の厚さは、ＩＢＥ法で磁気抵抗効果膜と同時にエッチングする際のエッチング時間を短くする為に、できるだけ薄いほうが望ましく、少なくとも１０ｎｍ以下である事が望ましい。従って、実際の研磨時間が６０秒ほどであることを考えると、研磨レートが１０ｎｍ／ｍｉｎ未満の材料を用いるのが適切であるといえる。先に述べたように、研磨レートは材料の硬度に依存していることから、第一のストッパー層はビッカーズ硬度が少なくとも８０ＨＶより高い金属又はその金属を含む合金材料をストッパー層に用いる事が望ましいことがわかる。図５に示す、ＣＭＰ研磨レートとビッカーズ硬度の関係から具体的には、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗから選ばれる金属、又はそれらを含む合金が候補となる。
【００１７】
【表１】
2006179051.tif 000003
【００１８】
次に、これらの金属を用いた場合に、第一のストッパー層にＤＬＣを用いた場合と比べたときの利点について検証した。ＤＬＣからなる第一のストッパー層をＲＩＥでエッチングすると、先に述べたようにレジストマスクの高さが減少してしまう。例えば、ガス流量１０ｓｃｃｍ、ガス圧１．０Ｐａ、Ｐｏｗｅｒ２００Ｗ、Ｂｉａｓ１００Ｗの条件の下、ＤＬＣ及びレジストマスクのエッチングレートはそれぞれ、５８ｎｍ／ｍｉｎ、４２０ｎｍ／ｍｉｎであった。ＤＬＣからなる第一のストッパー層の厚さを１０ｎｍとすると、エッチング時間はおよそ１０秒となるが、その間にレジストマスクの高さは７０ｎｍ減少することになる。
【００１９】
一方、第一のストッパー層を金属材料で構成し、磁気抵抗効果膜と共にＩＢＥでエッチングする場合は、第一のストッパー層をエッチングする分だけＩＢＥによるエッチング時間が長くなる。例えば、第一のストッパー層としてＲｈを用い、その厚さを１０ｎｍとした場合に、加速電圧を２００Ｖ、イオン電流を０．１０Ａ、ＲＦ出力を４００Ｗ、ＩＢＥ角１０度としてエッチングを行うとすると、この第一のストッパー層をエッチングする時間はおよそ２分２０秒であり、この時間分エッチング時間が延びたことになる。この条件の下でのレジストマスクのエッチングレートは、６ｎｍ／ｍｉｎであったので、この延びたエッチング時間ではおよそ２６ｎｍレジストマスクの高さが減少することになる。以上の検討から、第一のストッパー層を金属材料で構成したほうが、およそレジストマスクの高さの減少を４４ｎｍ抑えることができるので、ＣＭＰによるリフトオフを容易に行うことができ、レジストマスクのリフトオフ残りやフェンスの除去残りをなくし、高い歩留まりが得られるプロセスを構築することが可能であるといえる。
【００２０】
次に、図面を用いて本発明の実施例を説明する。図６は本発明の再生素子の形成方法を示すプロセスフロー図である。
【００２１】
図６に示すように、実施例１及び実施例２は、抵抗効果膜の素子高さの形成をトラックの形成よりも先に行う場合について述べるものである。このうち実施例１では素子高さ形成時において、後に述べる第一の素子高さストッパー層４１にＤＬＣを用いた場合、又は第一の素子高さストッパー層４１を設けずに素子高さを形成する場合について述べる。実施例２では、第一の素子高さストッパー層４１に金属材料を用い、素子高さを形成する場合について述べる。
【００２２】
また、実施例３及び実施例４は、抵抗効果膜のトラックの形成を素子高さの形成よりも先に行う場合について述べるものである。このうち実施例３では、第一の素子高さストッパー層４１にＤＬＣを用いた場合、又は第一の素子高さストッパー層４１を設けずに素子高さを形成する場合について述べる。実施例４では、第一の素子高さストッパー層４１に金属材料を用い、素子高さを形成する場合について述べる。
【実施例１】
【００２３】
本発明の実施例の１例として、磁気抵抗センサの製造方法について、図７、図８、図９を用いて説明する。図７は、素子高さ方向の形成工程を示す磁気抵抗効果膜３が配置された位置における素子高さ方向の断面図、図８と図９は、トラック形成工程を示す磁気抵抗効果膜３が配置された位置におけるトラック幅方向の断面図を示すものである。本実施例はトラック形成工程において、後に述べる第一のトラックストッパー層５１を除去する場合（実施例１−１）と、除去しない場合（実施例１−２）に場合分けされる。図８は実施例１−１によるトラック形成工程を示し、図９は実施例１−２によるトラック形成工程を示すものである。
【００２４】
まず、アルミナチタンカーバイド等などからなる基板表面にＡｌ２Ｏ３等の絶縁体を被膜し、ＣＭＰなどによる精密研磨を施した後に下部磁気シールド層４を形成する。これは、例えばスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、あるいはめっき法で作製したＮｉ−Ｆｅ系合金からなる膜を、所定の形状にパターニングすることによって形成される。この下部磁気シールド層４は下部電極を兼ねるものである。この上にＡｌ２Ｏ３を成長させてＣＭＰを施すことによって、基板表面は下部磁気シールド層３とＡｌ２Ｏ３が平坦化された面となる。さらに、後の工程において磁気抵抗効果膜３を形成する場所から離れた部分に引き出し電極膜を形成する。これは例えば、ＴａとＡｕなどの積層膜によって構成される。
【００２５】
この下部磁気シールド層４上に、例えばスパッタリング法あるいはイオンビームスパッタリング法にて磁気抵抗効果膜３を作製する。磁気抵抗効果膜は、例えばＣｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ａｌ−Ｏ又はＣｕなどからなる中間層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層で構成される。
【００２６】
次に素子高さ方向の形成を行う。以下、図７を用いて素子高さ方向の形成方法について説明する。
【００２７】
まず、磁気抵抗効果膜３上に第一の素子高さストッパー層４１を製膜する。この第一の素子高さストッパー層４１は、ＤＬＣをイオンビームスパッタリング法又はＣＶＤ法等によって製膜することによって形成される。次に、磁気抵抗効果膜３上に、レジストを塗布し、露光装置により露光した後、これを現像液で現像することにより、所望の形状にパターニングし、これをレジストマスク１１とする（図７（ａ））。
【００２８】
次に、第一の素子高さストッパー層４１に対して、ＲＩＥを行い、第一の素子高さストッパー層４１の読み取り部以外の領域を除去する（図７（ｂ））。次に、磁気抵抗効果膜３に対して、ＩＢＥ，ＲＩＥ等のドライエッチングを行い、素子高さ方向についてのパターニングを行う（図７（ｃ））。エッチングとしてＩＢＥを用いた場合には、入射角が第１のエッチングよりも基板に対して斜めとなる第２の入射角度で再びイオンビームエッチングを行う事が望ましい。これにより、第１のエッチング時に素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。また、第１のエッチングと第２のエッチングを交互に複数回繰り返すことによっても、素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。さらに、第１のエッチングと第２のエッチングで、異なるエッチング手法を用いても良い。
【００２９】
次に、素子高さリフィル膜６をスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法あるいはＣＶＤ法にて製膜する（図７（ｄ））。この素子高さリフィル膜６のうち少なくとも磁気抵抗効果膜３に接する部分は、Ａｌ酸化物又はＳｉ酸化物などの絶縁材料で構成される。次に、素子高さリフィル膜６を保護するために、第二の素子高さストッパー層４２を製膜する（図７（ｅ））。この第二の素子高さストッパー層４２は、ＤＬＣをイオンビームスパッタリング法又はＣＶＤ法等により製膜することによって形成される。
【００３０】
次に、リフトオフを行う。まず、はじめに有機溶剤を用いてレジストマスク１１を除去する（図７（ｆ））。このとき図７（ｆ）に示すようにフェンス４３が生じる場合や、レジストマスク１１が完全に除去できない場合もあるが、これは次に行うＣＭＰによって除去される。なお、この有機溶剤を用いてレジストマスク１１を除去する行程は省略しても構わない。次にＣＭＰを行い、フェンス４３又は除去されていないレジストマスク１１を除去する（図７（ｇ））。最後に、第一の素子高さストッパー層４１及び第二の素子高さストッパー層４２をＲＩＥを行うことにより除去することによって、素子高さ方向の形成は完成となる（図７（ｈ））。
【００３１】
なお、ここではＤＬＣを用いたＣＭＰによるリフトオフ技術を使い素子高さ方向を形成する方法について述べたが、第一の素子高さストッパー層４１及び第二の素子高さストッパー層４２を設けず、リフトオフを行う工程では有機溶剤を用いてレジストマスク１１を除去する行程のみを行ってもよい。
【００３２】
この工程の後、トラック幅方向の形成を行う。以下、図８及び図９を用いてトラック幅方向の形成方法について説明する。図８は第一のトラックストッパー層５１を除去する実施例１−１の工程図、図９は第一のトラックストッパー層５１を除去しない実施例１−２の工程図である。
【００３３】
まず、磁気抵抗効果膜３上に第一のトラックストッパー層５１を製膜する。この第一のトラックストッパー層５１は、金属をスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法又はＣＶＤ法等によって製膜することによって形成される。上述したようにＣＭＰのストッパーとして機能するために、第一のトラックストッパー層５１はＣＭＰによる研磨レートの遅いもの、すなわち硬度の高いものが適している。第一のトラックストッパー層５１の厚さは、この後の工程でＡｒイオンによるＩＢＥ法で磁気抵抗効果膜と同時にエッチングする際のエッチング時間をできるだけ短くする為に、薄いほうが望ましく、少なくとも１０ｎｍ以下である事が望ましい。従って、実際の研磨時間が６０秒ほどであることを考えると、研磨レートが１０ｎｍ／ｍｉｎ未満の材料を用いるのが適切であり、表１及び図５からビッカーズ硬度が少なくとも８０ＨＶより高い金属で構成する必要がある。具体的な材料としては、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗ、又はこれらの材料を含む合金を用いることができる。
【００３４】
次に、第一のトラックストッパー層５１上に、レジストを塗布し、露光装置により露光した後、これを現像液で現像することにより所望の形状にパターニングし、これをレジストマスク８とする（図８（ａ）又は図９（ａ））。このレジストマスク８の素子高さ方向の長さを、素子高さを形成するためのレジストマスク１１の素子高さ方向の長さよりも長くなるように作る。これによって、磁気抵抗効果膜３の素子高さ方向の近傍において、この後のリフトオフ工程におけるＣＭＰによって素子高さリフィル膜が研磨されることを防止することができる。これにより、センス電流のリークの防止が期待できる。
【００３５】
次に、磁気抵抗効果膜３及び第一のトラックストッパー層５１に対して、ＩＢＥ又はＲＩＥによるドライエッチングを行い、トラック幅方向についてのパターンをエッチングによって形成する（図８（ｂ）又は図９（ｂ））。ＩＢＥを用いる場合、エッチング中に入射角度を変えるエッチングを行うこともでき、この場合、入射角が第１のエッチングよりも基板に対して斜めとなる第２の入射角度で再びエッチングを行う事が望ましい。これにより、第１のエッチング時に素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。また、第１のエッチングと第２のエッチングを交互に複数回繰り返してもよい。また、第１のエッチングと第２のエッチングで、異なるエッチング手法を用いても良い。
【００３６】
次に、トラックリフィル膜１、縦バイアス印加層又はサイドシールド層５、第二のトラックストッパー層５２を順に製膜する（図８（ｃ）又は図９（ｃ））。このトラックリフィル膜１のうち、少なくとも磁気抵抗効果膜３に接する層はＡｌ酸化物又はＳｉ酸化物などの絶縁材料によって構成される。縦バイアス印加層又はサイドシールド層５はなくても構わない。第二のトラックストッパー層５２はトラックリフィル膜１、縦バイアス印加層又はサイドシールド層５を保護するためのもので、ＤＬＣ又は先に述べた第一のトラックストッパー層５１と同様の金属で構成されている。
【００３７】
次に、リフトオフを行う。まず、ＣＭＰによってレジストマスク８を除去する（図８（ｄ）又は図９（ｄ））。このとき、事前に有機溶剤を用いて読み取り部以外のレジストマスク８を除去しておいてもよい。実施例１−１では、第一のトラックストッパー層５１及び第二のトラックストッパー層５２をエッチングによって除去する（図８（ｅ））。ただし、実施例１−２のように、第一のトラックストッパー層５１は除去しなくても問題ではなく、その場合、図９（ｅ）のような形状を得ることができる。第一のトラックストッパー層５１を除去しない場合には、第一のトラックストッパー層５１の抵抗が磁気抵抗変化に関係の無い余分な抵抗となることを考慮する必要がある。すなわち、上述した第一のトラックストッパー層５１になりうる金属材料のうち、抵抗の低い貴金属材料（具体的にはＲｈ，Ｉｒ，Ｒｕ）又はこれらを含む合金で、第一のトラックストッパー層５１を構成することが望ましい。
【００３８】
実際にトラック幅方向の形成に、膜厚１０ｎｍのＲｈを第一のトラックストッパー層５１に用い、膜厚１０ｎｍのＤＬＣを第二のトラックストッパー層５２に用いて、トラック幅５０ｎｍの素子を２万個作製したところ、全ての素子でリフトオフが可能であり、フェンスもなかった。
【００３９】
この後、磁気抵抗効果膜３の上部に軟磁性体からなる上部磁気シールド層２を形成する（図８（ｆ）又は図９（ｆ））。この上部磁気シールド層２は上部電極を兼ねるものである。この上部磁気シールド層２を形成するにあたっては、下地層としてＴａ，ＮｉＣｒなどの金属を磁気抵抗効果膜３の上部に製膜した後、上部磁気シールド層２を形成しても良い。
【００４０】
実施例１−１のように、第一のトラックストッパー層５１を除去した場合（トラック形成時に図８に示す工程を用いた場合）、磁気抵抗センサのトラック幅方向の断面形状は図８（ｆ）に示すものとなり、磁気抵抗センサの素子高さ方向の断面形状は、図２に示すものと同じ形状となる。
【００４１】
一方、実施例１−２のように、第一のトラックストッパー層５１を除去しなかった場合（トラック形成時に図９に示す工程を用いた場合）、磁気抵抗センサのトラック幅方向の断面形状は、図９（ｆ）に示すものとなり、磁気抵抗センサの素子高さ方向の断面形状は、図１０に示す形状となる。このように、第一のトラックストッパー層５１を残すことにより、特に磁気抵抗効果膜３の素子高さが小さい場合には、磁気抵抗効果膜３と上部磁気シールド層２との間の接触抵抗が減少する事が期待できる。
【００４２】
この後、端子の形成工程、もしくは媒体に情報を記録するための記録素子を作成する工程を経た後、スライダー形成工程により媒体対向面１３を形成することによって、本発明に係る磁気抵抗センサを得る。記録素子を設けた磁気抵抗センサの素子高さ方向の断面図を図１１に示す。面内記録方式の場合、記録素子は図１１（ａ）に示すように、下部磁極１８、上部磁極１９、コイル２０、コイル絶縁膜２１、記録ギャップ２２及び上部ヨーク３１から構成される。また、垂直磁気記録方式の場合には図１１（ｂ）に示すように、記録素子は補助磁極２３、主磁極２４及びコイル２０、コイル絶縁膜２１から構成される。
【００４３】
また、図１２に示すように、ジンバル２６の先端に本発明による磁気抵抗センサ２５を装着し、記録媒体２７、ボイスコイルモータ２８、スピンドル２９、信号処理回路３０を設置することによって磁気記録再生装置を作ることが可能である。
【００４４】
なお、上記においては、磁気抵抗効果膜３として、Ｃｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ａｌ−Ｏ又はＣｕなどからなる中間層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層で構成されるものを用いて説明したが、これは特定の例であり、これに限定されるものではない。この構成の他に、例えば、固定層あるいは自由層に高分極率材料を用いた磁気抵抗効果膜や、固定層や中間層や自由層に電流狭窄層を設けた磁気抵抗効果膜や、さらには、磁性半導体を用いた磁気抵抗センサ、偏極スピンの拡散や蓄積現象を利用した磁気抵抗センサなど、磁気抵抗効果膜を構成する材料の膜面に対して略垂直な方向に検知電流を流すデバイスであれば、本発明の効果は変わるものではない。
【００４５】
また、上記では、磁気抵抗効果膜３が媒体対向面１３に露出するように配置された磁気抵抗センサについて述べたが、磁気抵抗効果膜３の一部のみが媒体対向面に露出するように配置された磁気抵抗センサや、磁気抵抗効果膜３が媒体対向面から離れたところに配置された磁気抵抗センサでも同様の効果が得られる。
【００４６】
さらに、上記においてはＣＰＰ型の磁気抵抗センサの製造方法について述べたが、ＣＩＰ型の磁気抵抗センサにおいても、同様の方法で作製することが可能である。その場合には、磁気抵抗効果膜３と下部磁気シールド層４及び上部磁気シールド層３の間に、絶縁層を挟む必要がある。また、トラックリフィル膜１は不要であり、電極を兼ねた縦バイアス印加層又はサイドシールド層５が必要となる。
【実施例２】
【００４７】
実施例１では、素子高さ方向の形成における第一の素子高さストッパー層４１を用いなかった場合、又はＤＬＣにより形成した場合の磁気抵抗センサの製造方法について述べた。しかし、素子高さ方向のレジストマスク１１の素子高さ方向の長さを小さくする必要がある場合には、以下に述べるような製造方法が必要となる。以下、本実施例の磁気抵抗センサの製造方法について、図を用いて説明する。
【００４８】
本実施例は、素子高さ形成工程において第一の素子高さストッパー層４１を除去する場合と、除去しない場合に場合分けすることができ、さらにそれぞれトラック形成工程において第一のトラックストッパー層５１を除去する場合と、除去しない場合の計４つに場合分けされる。以下、第一の素子高さストッパー層４１も第一のトラックストッパー層５１も除去する場合を実施例２−１、第一の素子高さストッパー層４１を除去し、第一のトラックストッパー層５１は除去しない場合を実施例２−２、第一の素子高さストッパー層４１を除去せず、第一のトラックストッパー層５１を除去する場合を実施例２−３、第一の素子高さストッパー層４１も第一のトラックストッパー層５１も除去しない場合を実施例２−４として説明する。
【００４９】
図１３と図１４は、素子高さ方向の形成工程を示す磁気抵抗効果膜３が配置された位置における素子高さ方向の断面図で、図１３は第一の素子高さストッパー層４１を除去する場合（実施例２−１，２−２）、図１４は除去しない場合（実施例２−３，２−４）について示したものである。図１５〜１８は、本実施例におけるトラック形成工程を示す為の磁気抵抗効果膜３が配置された位置におけるトラック幅方向における断面図である。図１５は実施例２−１、図１６は実施例２−２、図１７は実施例２−３、図１８は実施例２−４にそれぞれ対応している。
【００５０】
はじめに、アルミナチタンカーバイド等などからなる基板表面にＡｌ２Ｏ３等の絶縁体を被膜し、ＣＭＰなどによる精密研磨を施した後に下部磁気シールド層４を形成する。これは、例えばスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、あるいはめっき法で作製したＮｉ−Ｆｅ系合金からなる膜を、所定の形状にパターニングすることによって形成される。この下部磁気シールド層４は下部電極を兼ねるものである。この上にＡｌ２Ｏ３を成長させてＣＭＰを施すことによって，基板表面は下部磁気シールド層３とＡｌ２Ｏ３が平坦化された面となる。さらに、後の工程において磁気抵抗効果膜３を形成する場所から離れた部分に引き出し電極膜を形成する。これは例えば、ＴａとＡｕ等の積層膜によって構成される。
【００５１】
この下部磁気シールド層４上に、例えばスパッタリング法あるいはイオンビームスパッタリング法にて磁気抵抗効果膜３を作製する。磁気抵抗効果膜は、例えばＣｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ａｌ−Ｏ又はＣｕなどからなる中間層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層で構成される。
【００５２】
次に素子高さ方向の形成を行う。以下、図１３、図１４を用いて素子高さ方向の形成方法について説明する。
【００５３】
まず、磁気抵抗効果膜３上に第一の素子高さストッパー層４１を製膜する。この第一の素子高さストッパー層４１は、金属をスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法又はＣＶＤ法等によって製膜することによって形成される。上述したようにＣＭＰのストッパーとして機能するため、第一の素子高さストッパー層４１はＣＭＰによる研磨レートの遅いもの、すなわち硬度の高いものが適している。第一の素子高さストッパー層４１の厚さは、この後の工程でＩＢＥ法で磁気抵抗効果膜と同時にエッチングする際のエッチング時間をできるだけ短くする為に、薄いほうが望ましく、少なくとも１０ｎｍ以下である事が望ましい。従って、実際の研磨時間が６０秒ほどであることを考えると、研磨レートが１０ｎｍ／ｍｉｎ未満の材料を用いるのが適切であるといえ、表１及び図５からビッカーズ硬度が少なくとも８０ＨＶより高い金属で構成する必要がある。具体的な材料としては、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗ、又はこれらの材料を含む合金を用いることができる。
【００５４】
次に、第一の素子高さストッパー層４１上に、レジストを塗布し、これを露光装置により露光した後、現像液で現像することにより、所望の形状にパターニングし、これをレジストマスク１１とする（図１３（ａ）又は図１４（ａ））。
【００５５】
次に、第一の素子高さストッパー層４１及び磁気抵抗効果膜３に対して、ＩＢＥ、ＲＩＥ等のドライエッチングを行い、素子高さ方向についてパターニングを行う（図１３（ｂ）又は図１４（ｂ））。エッチングとしてＩＢＥを用いる場合には、エッチング中に入射角度を変えるエッチングを行うこともでき、この場合、入射角が第１のエッチングよりも基板に対して斜めとなる第２の入射角度で再びイオンビームエッチングを行う事が望ましい。これにより、第１のエッチング時に素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。また、第１のエッチングと第２のエッチングを交互に複数回繰り返すことによっても、素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。また、第１のエッチングと第２のエッチングで、異なるエッチング手法を用いても良い。
【００５６】
次に、素子高さリフィル膜６をスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法あるいはＣＶＤ法にて製膜する。この素子高さリフィル膜６のうち、少なくとも磁気抵抗効果膜３に接する部分はＡｌ酸化物又はＳｉ酸化物などの絶縁材料で構成される。次に素子高さリフィル膜６を保護するために、第二の素子高さストッパー層４２を製膜する（（図１３（ｃ）又は図１４（ｃ））。第二の素子高さストッパー層４２はトラックリフィル膜１、縦バイアス印加層又はサイドシールド層５を保護するためのもので、ＤＬＣ又は先に述べた第一の素子高さストッパー層４１と同様の金属で構成されている。
【００５７】
次に、リフトオフを行う。まず、ＣＭＰによってレジストマスク１１を除去する（（図１３（ｄ）又は図１４（ｄ））。このとき、事前に有機溶剤を用いて素子高さ形成部分以外のレジストマスク１１を除去しておいてもよい。
【００５８】
次に、実施例２−１及び実施例２−２では、第一の素子高さストッパー層４１及び第二の素子高さストッパー層４２をエッチングによって除去する（図１３（ｅ））。また、実施例２−３又は実施例２−４のように、第一の素子高さストッパー層４１を除去しない場合、図１４（ｅ）のような形状を得ることができる。
【００５９】
第一の素子高さストッパー層４１を除去しない場合には、第一の素子高さストッパー層４１の抵抗が磁気抵抗変化に関係の無い余分な抵抗となることを考慮する必要がある。すなわち、上述した第一の素子高さストッパー層４１になりうる金属材料のうち、抵抗の低い貴金属材料（具体的にはＲｈ，Ｉｒ，Ｒｕ）又はこれらを含む合金で、第一の素子高さストッパー層４１を構成することが望ましい。
【００６０】
実際に素子高さ方向の形成に、膜厚１０ｎｍのＲｈを第一の素子高さストッパー層４１に用い、膜厚１０ｎｍのＤＬＣを第二の素子高さストッパー層４２に用いて、レジストマスク１１の素子高さ方向の長さを５０ｎｍとして、２万個の素子を作製したところ、全ての素子でリフトオフが可能であり、フェンスもなかった。
【００６１】
この工程の後、トラック幅方向の形成を行う。まず、磁気抵抗効果膜３及び素子高さ形成時の第一の素子高さストッパー層４１上に、第一のトラックストッパー層５１を製膜する。この第一のトラックストッパー層５１は、金属をスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法又はＣＶＤ法等によって製膜することによって形成される。上述したようにＣＭＰのストッパーとして機能するため、第一のトラックストッパー層５１はＣＭＰによる研磨レートの遅いもの、すなわち硬度の高いものが適している。第一のトラックストッパー層５１の厚さは、この後の工程でＩＢＥ法で磁気抵抗効果膜と同時にエッチングする際のエッチング時間をできるだけ短くする為に、薄いほうが望ましく、少なくとも１０ｎｍ以下である事が望ましい。従って、実際の研磨時間が６０秒ほどであることを考えると、研磨レートが１０ｎｍ／ｍｉｎ未満の材料を用いるのが適切であるといえ、図５からビッカーズ硬度が少なくとも８０ＨＶより高い金属で構成する必要がある。具体的な材料としては、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗ、又はこれらの材料を含む合金を用いることができる。
【００６２】
次に、第一のトラックストッパー層５１上に、レジストを塗布し、露光装置により露光した後、これを現像液で現像することにより、所望の形状にパターニングし、これをレジストマスク８とする（図１５（ａ），１６（ａ），１７（ａ），１８（ａ））。このレジストマスク８の素子高さ方向の長さを、素子高さを形成するためのレジストマスク１１の素子高さ方向の長さよりも長くなるように作る。これによって、磁気抵抗効果膜３の素子高方向の近傍において、この後のリフトオフ工程におけるＣＭＰによって素子高さリフィル膜６が研磨されることを防止することができる。ＣＭＰによって素子高さリフィル膜６が研磨されると、作製した磁気抵抗センサにおいて、磁気抵抗効果膜３の自由層部分を通ることなく、上部磁気シールド層２と下部磁気シールド層４との間に、センス電流がリークする恐れがある。このため、レジストマスク８の素子高さ方向の長さを、素子高さを形成するためのレジストマスク１１の素子高さ方向の長さよりも長く作ることは、センス電流の防止に有効な手段である。
【００６３】
次に、ＩＢＥ又はＲＩＥによるドライエッチングを行い、トラック幅方向についてのパターンをエッチングによって形成する（図１５（ｂ），１６（ｂ），１７（ｂ），１８（ｂ））。エッチングとしてＩＢＥを用いる場合には、エッチング中に入射角度を変えるエッチングを行うこともでき、この場合、入射角が第１のエッチングよりも基板に対して斜めとなる第２の入射角度で再びエッチングを行う事が望ましい。これにより、第１のエッチング時に素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。また、第１のエッチングと第２のエッチングを交互に複数回繰り返してもよい。また、第１のエッチングと第２のエッチングで、異なるエッチング手法を用いても良い。
【００６４】
次に、トラックリフィル膜１、縦バイアス印加層又はサイドシールド層５、第二のトラックストッパー層５２を順に製膜する（図１５（ｃ），１６（ｃ），１７（ｃ），１８（ｃ））。このトラックリフィル膜１のうち、少なくとも磁気抵抗効果膜３に接する層はＡｌ酸化物又はＳｉ酸化物などの絶縁材料によって構成される。縦バイアス印加層又はサイドシールド層５はなくても構わない。第二のトラックストッパー層５２はトラックリフィル膜１、縦バイアス印加層又はサイドシールド層５を保護するためのもので、ＤＬＣでも先に述べた第一のトラックストッパー層５１と同様の金属で構成されていても構わない。
【００６５】
次に、リフトオフを行う。まず、ＣＭＰによってレジストマスク８を除去する（図１５（ｄ），１６（ｄ），１７（ｄ），１８（ｄ））。このとき、事前に有機溶剤を用いて読み取り部以外のレジストマスク８を除去しておいてもよい。
【００６６】
次に、実施例２−１及び実施例２−３では、第一のトラックストッパー層５１及びトラックストッパー層５２をエッチングによって除去する（実施例２−１：図１５（ｅ）、実施例２−３：図１７（ｅ））。また、実施例２−２又は実施例２−４のように、第一の素子高さストッパー層４１を除去しない場合は、それぞれ図１６（ｅ）、図１８（ｅ）のような形状を得ることができる。
【００６７】
第一のトラックストッパー層５１を除去しない場合には、第一のトラックストッパー層５１の抵抗が磁気抵抗変化に関係の無い余分な抵抗となることを考慮する必要がある。すなわち、上述した第一のトラックストッパー層５１になりうる金属材料のうち、抵抗の低い貴金属材料（具体的にはＲｈ，Ｉｒ，Ｒｕ）又はこれらを含む合金で、第一のトラックストッパー層５１を構成することが望ましい。また、素子高さ方向の形成時に素子高さ形成時の第一の素子高さストッパー層４１又は第二の素子高さストッパー層４２を除去せず残した場合は、この時点でこれらを除去しても構わない。
【００６８】
実際にトラック幅方向の形成に、膜厚１０ｎｍのＲｈを第一のトラックストッパー層５１に用い、膜厚１０ｎｍのＤＬＣを第二のトラックストッパー層５２に用いて、トラック幅５０ｎｍの素子を２万個作製したところ、全ての素子でリフトオフが可能であり、フェンスもなかった。
【００６９】
この後、磁気抵抗効果膜３の上部に軟磁性体からなる上部磁気シールド層２を形成する（図１５（ｆ），１６（ｆ），１７（ｆ），１８（ｆ））。この上部磁気シールド層２は上部電極を兼ねるものである。この上部磁気シールド層２を形成するにあたっては、下地層としてＴａ，ＮｉＣｒなどの金属を磁気抵抗効果膜３の上部に製膜した後、上部磁気シールド層２を形成しても良い。
【００７０】
実施例２−１で作製した磁気抵抗センサは、図２に示す素子高さ方向の断面形状と、図１５（ｆ）に示すトラック幅方向の断面形状を持つ。実施例２−２で作製した磁気抵抗センサは、図１０に示す素子高さ方向の断面形状と、図１６（ｆ）に示すトラック幅方向の断面形状を持つ。実施例２−３で作製した磁気抵抗センサは、図１９（ａ）に示す素子高さ方向の断面形状と、図１７（ｆ）に示すトラック幅方向の断面形状を持つ。実施例２−４で作製した磁気抵抗センサは、図１９（ｂ）に示す素子高さ方向の断面形状と、図１８（ｆ）に示すトラック幅方向の断面形状を持つ。
【００７１】
この後、端子の形成工程、もしくは媒体に情報を記録するための記録素子を作成する工程を経た後、スライダー形成工程により媒体対向面１３を形成することによって、本発明に係る磁気抵抗センサを得る。記録素子を設けた磁気抵抗センサの素子高さ方向の断面図を図１１に示す。面内記録方式の場合、記録素子は図１１（ａ）に示すように、下部磁極１８、上部磁極１９、コイル２０、コイル絶縁膜２１、記録ギャップ２２及び上部ヨーク３１から構成される。また、垂直磁気記録方式の場合には図１１（ｂ）に示すように、記録素子は補助磁極２３、主磁極２４及びコイル２０、コイル絶縁膜２１から構成される。
【００７２】
また、図１２に示すようにジンバル２６の先端に本発明による磁気抵抗センサ２５を装着し、記録媒体２７、ボイスコイル２８、スピンドル２９、信号処理回路３０を設置することによって磁気記録再生装置を作ることが可能である。
【００７３】
なお、上記においては、磁気抵抗効果膜３として、Ｃｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ａｌ−Ｏ又はＣｕなどからなる中間層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層で構成されるものを用いて説明したが、これは特定の例であり、これに限定されるものではない。この構成の他に、例えば、固定層あるいは自由層に高分極率材料を用いた磁気抵抗効果膜や、固定層や中間層や自由層に電流狭窄層を設けた磁気抵抗効果膜や、さらには、磁性半導体を用いた磁気抵抗センサ、偏極スピンの拡散や蓄積現象を利用した磁気抵抗センサなど、磁気抵抗効果膜を構成する材料の膜面に対して略垂直な方向に検知電流を流すデバイスであれば、本発明の効果は変わるものではない。
【００７４】
また、上記では、磁気抵抗効果膜３が媒体対向面１３に露出するように配置された磁気抵抗センサについて述べたが、磁気抵抗効果膜３の一部のみが媒体対向面に露出するように配置された磁気抵抗センサや、磁気抵抗効果膜３が媒体対向面から離れたところに配置された磁気抵抗センサでも同様の効果が得られる。ここで、実施例２−２の場合には図１０と同様に第一のトラックストッパー層５１が、磁気抵抗効果膜３の上部に存在し、その素子高さ方向の長さが、磁気抵抗効果膜３の素子高さよりも長い形状となる。実施例２−３によって素子高さ方向の形成時の第一の素子高さストッパー層４１を残して作製した場合には、それぞれ磁気抵抗効果膜３の上部のみに存在する形状となる。更に、実施例２−４の場合には図１９（ｂ）と同様に第一のトラックストッパー層５１が、磁気抵抗効果膜３の上部に存在し、その素子高さ方向の長さが、磁気抵抗効果膜３の素子高さよりも長い形状となる。
【００７５】
さらに、上記においてはＣＰＰ型の磁気抵抗センサの製造方法について述べたが、ＣＩＰ型の磁気抵抗センサにおいても、同様の方法で作製することが可能である。その場合には、磁気抵抗効果膜３と下部磁気シールド層４及び上部磁気シールド層３の間に、絶縁層を挟む必要がある。また、トラックリフィル膜１は不要であり、電極を兼ねた縦バイアス印加層又はサイドシールド層５が必要となる。
【実施例３】
【００７６】
本実施例は、図６に示すように、磁気抵抗効果膜のトラック形成後、素子高さを形成するもので、トラック形成工程において後に述べる第一のトラックストッパー層５１を除去する場合（実施例３−１）と、除去しない場合（実施例３−２）に場合分けされる。図２０は実施例３−１のトラック形成工程を示し、図２１は実施例３−２のトラック形成工程を示すものである。図２２は実施例３−１の素子高さ形成工程を示し、図２３は実施例３−２の素子高さ形成工程を示すものである。
【００７７】
本実施例の磁気抵抗センサの製造方法について以下に述べる。まず、アルミナチタンカーバイド等などからなる基板表面にＡｌ２Ｏ３等の絶縁体を被膜し、ＣＭＰなどによる精密研磨を施した後に下部磁気シールド層４を形成する。これは、例えばスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、あるいはめっき法で作製したＮｉ−Ｆｅ系合金からなる膜を、所定の形状にパターニングすることによって形成される。この下部磁気シールド層４は下部電極を兼ねるものである。この上にＡｌ２Ｏ３を成長させてＣＭＰを施すことによって，基板表面は下部磁気シールド層３とＡｌ２Ｏ３が平坦化された面となる。さらに、後の工程において磁気抵抗効果膜３を形成する場所から離れた部分に引き出し電極膜を形成する。これは例えば、ＴａとＡｕ等の積層膜によって構成される。
【００７８】
この下部磁気シールド４上に、例えばスパッタリング法あるいはイオンビームスパッタリング法にて磁気抵抗効果膜３を作製する。磁気抵抗効果膜は、例えばＣｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ａｌ−Ｏ又はＣｕなどからなる中間層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層で構成される。
【００７９】
次に、トラック幅方向の形成を行う。以下、図２０又は図２１を用いてトラック幅方向の形成方法について説明する。
【００８０】
まず、磁気抵抗効果膜３上に第一のトラックストッパー層５１を製膜する。この第一のトラックストッパー層５１は、金属をスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法又はＣＶＤ法等によって製膜することによって形成される。上述したようにＣＭＰのストッパーとして機能するため、第一のトラックストッパー層５１はＣＭＰによる研磨レートの遅いもの、すなわち硬度の高いものが適している。第一のトラックストッパー層５１の厚さは、この後の工程でＩＢＥ法を用いて磁気抵抗効果膜と同時にエッチングする際のエッチング時間をできるだけ短くする為に、薄いほうが望ましく、少なくとも１０ｎｍ以下である事が望ましい。従って、実際の研磨時間が６０秒ほどであることを考えると、研磨レートが１０ｎｍ／ｍｉｎ未満の材料を用いるのが適切であるといえ、表１又は図５からビッカーズ硬度が少なくとも８０ＨＶより高い金属で構成する必要がある。具体的な材料としては、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗ、又はこれらの材料を含む合金を用いることができる。
【００８１】
次に、第一のトラックストッパー層５１上に、レジストを塗布し、露光装置により露光した後、これを現像液で現像することにより、所望の形状にパターニングし、これをレジストマスク８とする（図２０（ａ）又は図２１（ａ））。レジストマスク８の素子高さ方向の長さは、トラック幅方向の形成の後に行う素子高さ方向を形成するために用いるレジストマスク１１の素子高さ方向の長さと同等か、それよりも長いことが望ましい。
【００８２】
次に、磁気抵抗効果膜３及び第一のトラックストッパー層５１に対して、ＩＢＥ又はＲＩＥによるドライエッチングを行い、トラック幅方向についてのパターンをエッチングによって形成する（図２０（ｂ）又は図２１（ｂ））。ＩＢＥを用いる場合には、エッチング中に入射角度を変えるエッチングを行うこともでき、この場合、入射角が第１のエッチングよりも基板に対して斜めとなる第２の入射角度で再びエッチングを行う事が望ましい。これにより、第１のエッチング時に素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。また、第１のエッチングと第２のエッチングを交互に複数回繰り返してもよい。さらに、第１のエッチングと第２のエッチングで、異なるエッチング手法を用いても良い。
【００８３】
次に、トラックリフィル膜１、縦バイアス印加層又はサイドシールド層５、第二のトラックストッパー層５２を順に製膜する（図２０（ｃ）又は図２１（ｃ））。このトラックリフィル膜１のうち、少なくとも磁気抵抗効果膜３に接する層はＡｌ酸化物又はＳｉ酸化物などの絶縁材料によって構成される。縦バイアス印加層又はサイドシールド層５はなくても構わない。第二のトラックストッパー層５２はトラックリフィル膜１、縦バイアス印加層又はサイドシールド層５を保護するためのもので、ＤＬＣ又は先に述べた第一のトラックストッパー層５１と同様の金属で構成されている。
【００８４】
次に、リフトオフを行う。まず、ＣＭＰによってレジストマスク８を除去する（（図２０（ｄ）又は図２１（ｄ）））。このとき、事前に有機溶剤を用いて読み取り部以外のレジストマスク８を除去しておいてもよい。
【００８５】
次に、実施例３−１では、第一のトラックストッパー層５１及びトラックストッパー層５２をエッチングによって除去する（図２０（ｅ））。また、実施例３−２のように、第一のトラックストッパー層５１を除去しない場合は、それぞれ図２１（ｅ）のような形状を得ることができる。
【００８６】
第一のトラックストッパー層５１を除去しない場合には、第一のトラックストッパー層５１の抵抗が磁気抵抗変化に関係の無い余分な抵抗となることを考慮する必要がある。すなわち、上述した第一のトラックストッパー層５１になりうる金属材料のうち、抵抗の低い貴金属材料（具体的にはＲｈ，Ｉｒ，Ｒｕ）又はこれらを含む合金で、第一のトラックストッパー層５１を構成することが望ましい。
【００８７】
実際にトラック幅方向の形成に、膜厚１０ｎｍのＲｈを第一のトラックストッパー層５１に用い、膜厚１０ｎｍのＤＬＣを第二のトラックストッパー層５２に用いて、トラック幅５０ｎｍの素子を２万個作製したところ、全ての素子でリフトオフが可能であり、フェンスもなかった。
【００８８】
トラック方向の形成を行った後、素子高さ方向の形成を行う。以下、図２２及び図２３を用いて素子高さ方向の形成方法について説明する。
【００８９】
まず、磁気抵抗効果膜３上に第一の素子高さストッパー層４１を製膜する。この第一の素子高さストッパー層４１は、ＤＬＣをイオンビームスパッタリング法又はＣＶＤ法等によって製膜することによって形成される。次に、磁気抵抗効果膜３上に、レジストを塗布し、露光装置により露光した後、これを現像液で現像することにより、所望の形状にパターニングし、これをレジストマスク１１とする（図２２（ａ）又は図２３（ａ））。図２３（ａ）に示す、トラック形成の第一のトラックストッパー層５１の素子高さ方向の長さＡは、トラック形成時のレジストマスク８の素子高さ方向の長さで決まるものである。
【００９０】
次に、第一の素子高さストッパー層４１に対してＲＩＥを行い、第一の素子高さストッパー層４１の素子部以外の領域を除去する（図２２（ｂ）又は図２３（ｂ））。
【００９１】
次に、磁気抵抗効果膜３に対して、ＩＢＥ、ＲＩＥ等のドライエッチングを行い、素子高さ方向についてパターニングを行う（図２２（ｃ）又は図２３（ｃ））。ＩＢＥを用いる場合には、エッチング中に入射角度を変えるエッチングを行うこともでき、この場合、入射角が第１のエッチングよりも基板に対して斜めとなる第２の入射角度で再びイオンビームエッチングを行う事が望ましい。これにより、第１のエッチング時に素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。また、第１のエッチングと第２のエッチングを交互に複数回繰り返すことによっても、素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。さらに、第１のエッチングと第２のエッチングで、異なるエッチング手法を用いても良い。
【００９２】
次に、素子高さリフィル膜６をスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法あるいはＣＶＤ法にて製膜する（図２２（ｄ）又は図２３（ｄ））。この素子高さリフィル膜６のうち少なくとも磁気抵抗効果膜３に接する部分は、Ａｌ酸化物又はＳｉ酸化物などの絶縁材料で構成される。次に素子高さリフィル膜６を保護するために、第二の素子高さストッパー層４２を製膜する（図２２（ｅ）又は図２３（ｅ））。この第二の素子高さストッパー層４２は、ＤＬＣをイオンビームスパッタリング法又はＣＶＤ法等により製膜することによって形成される。
【００９３】
次に、リフトオフを行う。まず、はじめに有機溶剤を用いてレジストマスク１１を除去する（図２２（ｆ）又は図２３（ｆ））。このとき図２２（ｆ）又は図２３（ｆ）に示すようにフェンスが生じる場合や、レジストマスク１１が完全に除去できない場合もあるが、これは次に行うＣＭＰによって除去される。なお、この有機溶剤を用いてレジストマスク１１を除去する行程は省略しても構わない。次にＣＭＰを行い、フェンス４３又は除去されていないレジストマスク１１を除去する（図２２（ｇ）又は図２３（ｇ））。最後に、第一の素子高さストッパー層４１及び第二の素子高さストッパー層４２をＲＩＥによって除去することによって、素子高さ方向の形成は完成となる（図２２（ｈ）又は図２３（ｈ））。
【００９４】
なお、ここではＤＬＣを用いたＣＭＰによるリフトオフ技術を使い素子高さ方向を形成する方法について述べたが、第一の素子高さストッパー層４１及び第二の素子高さストッパー層４２を設けず、リフトオフを行う工程では有機溶剤を用いてレジストマスク１１を除去する行程のみを行ってもよい。
【００９５】
この後、軟磁性体からなる上部磁気シールド層２を形成し、磁気抵抗センサの完成となる。（図２２（ｉ）又は図２３（ｉ））。この上部磁気シールド層２は上部電極を兼ねるものである。この上部磁気シールド層２を形成するにあたっては、下地層としてＴａ，ＮｉＣｒなどの金属を磁気抵抗効果膜３の上部に製膜した後、上部磁気シールド層２を形成しても良い。なお、実施例３−１で作製した磁気抵抗センサの浮上面は図２４（ａ）のような形状となり、実施例３−２で作製した磁気抵抗センサの浮上面は図２４（ｂ）のような形状となる。
【００９６】
この後、端子の形成工程、もしくは媒体に情報を記録するための記録素子を作成する工程を経た後、スライダー形成工程により媒体対向面１３を形成することによって、本発明に係る磁気抵抗センサを得る。記録素子を設けた磁気抵抗センサの素子高さ方向の断面図を図１１に示す。面内記録方式の場合、記録素子は図１１（ａ）に示すように、下部磁極１８、上部磁極１９、コイル２０、コイル絶縁膜２１、記録ギャップ２２及び上部ヨーク３１から構成される。また、垂直磁気記録方式の場合には図１１（ｂ）に示すように、記録素子は補助磁極２３、主磁極２４及びコイル２０、コイル絶縁膜２１から構成される。
【００９７】
また、図１２に示すようにジンバル２６の先端に本発明による磁気抵抗センサ２５を装着し、記録媒体２７、ボイスコイル２８、スピンドル２９、信号処理回路３０を設置することによって磁気記録再生装置を作ることが可能である。
【００９８】
なお、上記においては、磁気抵抗効果膜３として、Ｃｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ａｌ−Ｏ又はＣｕなどからなる中間層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層で構成されるものを用いて説明したが、これは特定の例であり、これに限定されるものではない。この構成の他に、例えば、固定層あるいは自由層に高分極率材料を用いた磁気抵抗効果膜や、固定層や中間層や自由層に電流狭窄層を設けた磁気抵抗効果膜や、さらには、磁性半導体を用いた磁気抵抗センサ、偏極スピンの拡散や蓄積現象を利用した磁気抵抗センサなど、磁気抵抗効果膜を構成する材料の膜面に対して略垂直な方向に検知電流を流すデバイスであれば、本発明の効果は変わるものではない。
【００９９】
また、上記では、磁気抵抗効果膜３が媒体対向面１３に露出するように配置された磁気抵抗センサについて述べたが、磁気抵抗効果膜３の一部のみが媒体対向面に露出するように配置された磁気抵抗センサや、磁気抵抗効果膜３が媒体対向面から離れたところに配置された磁気抵抗センサでも同様の効果が得られる。なお磁気抵抗効果膜３上に第一のトラックストッパー層５１を除去せずに残した場合には、図１０と同様に第一のトラックストッパー層５１の素子高さ方向の長さは磁気抵抗効果膜３の素子高さよりも長くするように配することも可能である。
【０１００】
さらに、上記においてはＣＰＰ型の磁気抵抗センサの製造方法について述べたが、ＣＩＰ型の磁気抵抗センサにおいても、同様の方法で作製することが可能である。その場合には、磁気抵抗効果膜３と下部磁気シールド層４及び上部磁気シールド層３の間に、絶縁層を挟む必要がある。また、トラックリフィル膜１は不要であり、電極を兼ねた縦バイアス印加層又はサイドシールド層５が必要となる。
【実施例４】
【０１０１】
実施例３では、素子高さ方向の形成における第一の素子高さストッパー層４１をＤＬＣにより形成した場合の磁気抵抗センサの製造方法について述べた。しかし、素子高さ方向のレジストマスク１１の素子高さ方向の長さを小さくする必要がある場合には、以下に述べるような製造方法が必要となる。
【０１０２】
本実施例は、トラック形成工程において第一のトラックストッパー層５１を除去する場合と、除去しない場合に場合分けすることができ、さらにそれぞれ素子高さ形成工程において第一の素子高さストッパー層４１を除去する場合と、除去しない場合の計４つに場合分けされる。第一のトラックストッパー層５１も第一の素子高さストッパー層４１も除去する場合を実施例４−１、第一のトラックストッパー層５１は除去し第一の素子高さストッパー層４１は除去しない場合を実施例４−２、第一のトラックストッパー層５１を除去せず第一の素子高さストッパー層４１は除去する場合を実施例４−３、第一のトラックストッパー層５１も第一の素子高さストッパー層４１も除去しない場合を実施例４−４として説明する。
【０１０３】
図２０と図２１は、トラック方向の形成工程を示す磁気抵抗効果膜３が配置された位置における素子高さ方向の断面図で、図２０は第一のトラックストッパー層５１を除去する場合（実施例４−１と実施例４−２）、図２１は除去しない場合（実施例４−３と実施例４−４）について示したものである。図２５〜２８は、本実施例における素子高さ形成工程を示す為の磁気抵抗効果膜３が配置された位置における素子高さ方向における断面図である。図２５は実施例４−１、図２６は実施例４−２、図２７は実施例４−３、図２８は実施例４−４にそれぞれ対応している。
【０１０４】
まず、アルミナチタンカーバイド等などからなる基板表面にＡｌ２Ｏ３等の絶縁体を被膜し、ＣＭＰなどによる精密研磨を施した後に下部磁気シールド層４を形成する。これは、例えばスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、あるいはめっき法で作製したＮｉ−Ｆｅ系合金からなる膜を、所定の形状にパターニングすることによって形成される。この下部磁気シールド層４は下部電極を兼ねるものである。この上にＡｌ２Ｏ３を成長させてＣＭＰを施すことによって，基板表面は下部磁気シールド層３とＡｌ２Ｏ３が平坦化された面となる。さらに、後の工程において磁気抵抗効果膜３を形成する場所から離れた部分に引き出し電極膜を形成する。これは例えば、ＴａとＡｕ等の積層膜によって構成される。
【０１０５】
この下部磁気シールド４上に、例えばスパッタリング法あるいはイオンビームスパッタリング法にて磁気抵抗効果膜３を作製する。磁気抵抗効果膜は、例えばＣｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ａｌ−Ｏ又はＣｕなどからなる中間層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層で構成される。
【０１０６】
次に、トラック幅方向の形成を行う。以下、図２０又は図２１を用いてトラック幅方向の形成方法について説明する。
【０１０７】
まず、磁気抵抗効果膜３上に第一のトラックストッパー層５１を製膜する。この第一のトラックストッパー層５１は、金属をスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法又はＣＶＤ法等によって製膜することによって形成される。上述したようにＣＭＰのストッパーとして機能するため、第一のトラックストッパー層５１はＣＭＰによる研磨レートの遅いもの、すなわち硬度の高いものが適している。第一のトラックストッパー層５１の厚さは、この後の工程でＩＢＥ法を用いて磁気抵抗効果膜と同時にエッチングする際のエッチング時間をできるだけ短くする為に、薄いほうが望ましく、少なくとも１０ｎｍ以下である事が望ましい。従って、実際の研磨時間が６０秒ほどであることを考えると、研磨レートが１０ｎｍ／ｍｉｎ未満の材料を用いるのが適切であるといえ、表１又は図５からビッカーズ硬度が少なくとも８０ＨＶより高い金属で構成する必要がある。具体的な材料としては、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗ、又はこれらの材料を含む合金を用いることができる。
【０１０８】
次に、第一のトラックストッパー層５１上に、レジストを塗布し、露光装置により露光した後、これを現像液で現像することにより、所望の形状にパターニングし、これをレジストマスク８とする（図２０（ａ）又は図２１（ａ））。レジストマスク８の素子高さ方向の長さは、トラック幅方向の形成の後に行う素子高さ方向を形成するために用いるレジストマスク１１の素子高さ方向の長さと同等か、それよりも長いことが望ましい。
【０１０９】
次に、磁気抵抗効果膜３及び第一のトラックストッパー層５１に対して、ＩＢＥ又はＲＩＥによるドライエッチングを行い、トラック幅方向についてのパターンをエッチングによって形成する（図２０（ｂ）又は図２１（ｂ））。ＩＢＥを用いる場合には、エッチング中に入射角度を変えるエッチングを行うこともでき、この場合、入射角が第１のエッチングよりも基板に対して斜めとなる第２の入射角度で再びエッチングを行う事が望ましい。これにより、第１のエッチング時に素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。また、第１のエッチングと第２のエッチングを交互に複数回繰り返してもよい。さらに、第１のエッチングと第２のエッチングで、異なるエッチング手法を用いても良い。
【０１１０】
次に、トラックリフィル膜１、縦バイアス印加層又はサイドシールド層５、第二のトラックストッパー層５２を順に製膜する（図２０（ｃ）又は図２１（ｃ））。このトラックリフィル膜１のうち、少なくとも磁気抵抗効果膜３に接する層はＡｌ酸化物又はＳｉ酸化物などの絶縁材料によって構成される。縦バイアス印加層又はサイドシールド層５はなくても構わない。第二のトラックストッパー層５２はトラックリフィル膜１、縦バイアス印加層又はサイドシールド層５を保護するためのもので、ＤＬＣ又は先に述べた第一のトラックストッパー層５１と同様の金属で構成されている。
【０１１１】
次に、リフトオフを行う。まず、ＣＭＰによってレジストマスク８を除去する（（図２０（ｄ）又は図２１（ｄ）））。このとき、事前に有機溶剤を用いて読み取り部以外のレジストマスク８を除去しておいてもよい。
【０１１２】
次に、実施例４−１及び実施例４−２では、第一のトラックストッパー層５１及びトラックストッパー層５２をエッチングによって除去する（図２０（ｅ））。また、実施例４−３又は実施例４−４のように、第一のトラックストッパー層５１を除去しない場合は、それぞれ図２１（ｅ）のような形状を得ることができる。
【０１１３】
第一のトラックストッパー層５１を除去しない場合には、第一のトラックストッパー層５１の抵抗が磁気抵抗変化に関係の無い余分な抵抗となることを考慮する必要がある。すなわち、上述した第一のトラックストッパー層５１になりうる金属材料のうち、抵抗の低い貴金属材料（具体的にはＲｈ，Ｉｒ，Ｒｕ）又はこれらを含む合金で、第一のトラックストッパー層５１を構成することが望ましい。
【０１１４】
実際にトラック幅方向の形成に、膜厚１０ｎｍのＲｈを第一のトラックストッパー層５１に用い、膜厚１０ｎｍのＤＬＣを第二のトラックストッパー層５２に用いて、トラック幅５０ｎｍの素子を２万個作製したところ、全ての素子でリフトオフが可能であり、フェンスもなかった。
【０１１５】
次に、素子高さ方向の形成を行う。以下、図２５〜２８を用いて素子高さ方向の形成方法について説明する。
【０１１６】
まず、磁気抵抗効果膜３上に第一の素子高さストッパー層４１を製膜する。この第一の素子高さストッパー層４１は、金属をスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法又はＣＶＤ法等によって製膜することによって形成される。上述したようにＣＭＰのストッパーとして機能するため、第一の素子高さストッパー層４１はＣＭＰによる研磨レートの遅いもの、すなわち硬度の高いものが適している。第一の素子高さストッパー層４１の厚さは、この後の工程でＡｒイオンによるＩＢＥ法で磁気抵抗効果膜と同時にエッチングする際のエッチング時間をできるだけ短くする為に、薄いほうが望ましく、少なくとも１０ｎｍ以下である事が望ましい。従って、実際の研磨時間が６０秒ほどであることを考えると、研磨レートが１０ｎｍ／ｍｉｎ未満の材料を用いるのが適切であるといえ、表１及び図５からビッカーズ硬度が少なくとも８０ＨＶより高い金属で構成する必要がある。具体的な材料としては、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗ、又はこれらの材料を含む合金が挙げられる。
【０１１７】
次に、磁気抵抗効果膜３上に、レジストを塗布し、露光装置により露光した後、これを現像液で現像することにより、所望の形状にパターニングし、これをレジストマスク１１とする（図２５（ａ），２６（ａ），２７（ａ），２８（ａ））。図２７（ａ）及び図２８（ａ）に示す、トラック形成の第一のトラックストッパー層５１の素子高さ方向の長さＡは、トラック形成時のレジストマスク８の素子高さ方向の長さで決まるものである。
【０１１８】
次に、第一の素子高さストッパー層４１、トラック形成時の第一のトラックストッパー層５１及び磁気抵抗効果膜３に対して、ＩＢＥ、ＲＩＥ等のドライエッチングを行い、素子高さ方向についてパターニングを行う（図２５（ｂ），２６（ｂ），２７（ｂ），２８（ｂ））。ＩＢＥを用いる場合には、エッチング中に入射角度を変えるエッチングを行うこともでき、この場合、入射角が第１のエッチングよりも基板に対して斜めとなる第２の入射角度で再びイオンビームエッチングを行う事が望ましい。これにより、第１のエッチング時に素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。また、第１のエッチングと第２のエッチングを交互に複数回繰り返すことによっても、素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。また、第１のエッチングと第２のエッチングで、異なるエッチング手法を用いても良い。
【０１１９】
次に、素子高さリフィル膜６をスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法あるいはＣＶＤ法にて製膜する（図２５（ｃ），２６（ｃ），２７（ｃ），２８（ｃ））。この素子高さリフィル膜６のうち、少なくとも磁気抵抗効果膜３に接する部分はＡｌ酸化物又はＳｉ酸化物などの絶縁材料で構成される。次に素子高さリフィル膜６を保護するために、第二の素子高さストッパー層４２を製膜する（図２５（ｄ），２６（ｄ），２７（ｄ），２８（ｄ））。第二の素子高さストッパー層４２はトラックリフィル膜１、縦バイアス印加層又はサイドシールド層５を保護するためのもので、ＤＬＣ又は先に述べた第一の素子高さストッパー層４１と同様の金属で構成されている。
【０１２０】
次に、リフトオフを行う。まず、はじめに有機溶剤を用いてレジストマスク１１を除去する（図２５（ｅ），２６（ｅ），２７（ｅ），２８（ｅ））。このとき図２５（ｄ），２６（ｄ），２７（ｄ），２８（ｄ）に示すようにフェンスが生じる場合や、レジストマスク１１が完全に除去できない場合もあるが、これは次に行うＣＭＰによって除去される。なお、この有機溶剤を用いてレジストマスク１１を除去する行程は省略しても構わない。次にＣＭＰを行い、フェンス４３又は除去されていないレジストマスク１１を除去する（図２５（ｆ），２６（ｆ），２７（ｆ），２８（ｆ））。最後に、ストッパー層の除去を行い、素子高さ方向の形成は完成となる（図２５（ｇ），２６（ｇ），２７（ｇ），２８（ｇ））。ただし、実施例４−２及び実施例４−４では第二の素子高さストッパー層４２のみを除去し、第一の素子高さストッパー層４１は除去を行なわない。
【０１２１】
実際に素子高さ方向の形成に、膜厚１０ｎｍのＲｈを第一の素子高さストッパー層４１に用い、膜厚１０ｎｍのＤＬＣを第二の素子高さストッパー層４２に用いて、レジストマスク１１の素子高さ方向の長さを５０ｎｍとして、２万個の素子を作製したところ、全ての素子でリフトオフが可能であり、フェンスもなかった。
【０１２２】
この後、軟磁性体からなる上部磁気シールド層２を形成する（図２５（ｈ），２６（ｈ），２７（ｈ），２８（ｈ））。この上部磁気シールド層２は上部電極を兼ねるものである。この上部磁気シールド層２を形成するにあたっては、下地層としてＴａ，ＮｉＣｒなどの金属を磁気抵抗効果膜３の上部に製膜した後、上部磁気シールド層２を形成しても良い。
【０１２３】
実施例４−１によって作製された磁気抵抗センサのトラック幅方向の断面図は、図２４（ａ）に示すような形状となる。実施例４−２によって作製された磁気抵抗センサのトラック幅方向の断面図は、図２４（ｂ）示すような形状となる。実施例４−３よって作製された磁気抵抗センサのトラック幅方向の断面図は図２９（ａ）のような形状となる。実施例４−４によって作製した磁気抵抗センサのトラック幅方向の断面図は、図２９（ｂ）のような形状となる。実施例４−２や実施例４−４のように、第一の素子高さストッパー層４１を残すことにより、特に磁気抵抗効果膜３のトラック幅が小さい場合には、磁気抵抗効果膜３と上部磁気シールド層２との間の接触抵抗が減少する事が期待できる。
【０１２４】
この後、端子の形成工程、もしくは媒体に情報を記録するための記録素子を作成する工程を経た後、スライダー形成工程により媒体対向面１３を形成することによって、本発明に係る磁気抵抗センサを得る。記録素子を設けた磁気抵抗センサの素子高さ方向の断面図を図１１に示す。面内記録方式の場合、記録素子は図１１（ａ）に示すように、下部磁極１８、上部磁極１９、コイル２０、コイル絶縁膜２１、記録ギャップ２２及び上部ヨーク３１から構成される。また、垂直磁気記録方式の場合には図１１（ｂ）に示すように、記録素子は補助磁極２３、主磁極２４及びコイル２０、コイル絶縁膜２１から構成される。
【０１２５】
また、図１２に示すようにジンバル２６の先端に本発明による磁気抵抗センサ２５を装着し、記録媒体２７、ボイスコイル２８、スピンドル２９、信号処理回路３０を設置することによって磁気記録再生装置を作ることが可能である。
【０１２６】
なお、上記においては、磁気抵抗効果膜３として、Ｃｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ａｌ−Ｏ又はＣｕなどからなる中間層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層で構成されるものを用いて説明したが、これは特定の例であり、これに限定されるものではない。この構成の他に、例えば、固定層あるいは自由層に高分極率材料を用いた磁気抵抗効果膜や、固定層や中間層や自由層に電流狭窄層を設けた磁気抵抗効果膜や、さらには、磁性半導体を用いた磁気抵抗センサ、偏極スピンの拡散や蓄積現象を利用した磁気抵抗センサなど、磁気抵抗効果膜を構成する材料の膜面に対して略垂直な方向に検知電流を流すデバイスであれば、本発明の効果は変わるものではない。
【０１２７】
また、上記では、磁気抵抗効果膜３が媒体対向面１３に露出するように配置された磁気抵抗センサについて述べたが、磁気抵抗効果膜３の一部のみが媒体対向面に露出するように配置された磁気抵抗センサや、磁気抵抗効果膜３が媒体対向面から離れたところに配置された磁気抵抗センサでも同様の効果が得られる。
【０１２８】
さらに、上記においてはＣＰＰ型の磁気抵抗センサの製造方法について述べたが、ＣＩＰ型の磁気抵抗センサにおいても、同様の方法で作製することが可能である。その場合には、磁気抵抗効果膜３と下部磁気シールド層４及び上部磁気シールド層３の間に、絶縁層を挟む必要がある。また、トラックリフィル膜１は不要であり、電極を兼ねた縦バイアス印加層又はサイドシールド層５が必要となる。
【０１２９】
本発明によると磁気抵抗効果センサの狭トラックを実現する事ができるので、本発明の製造方法によって作製された、狭トラックを持つ磁気抵抗センサを磁気記録再生装置に搭載することによって、高い記録密度を持つ磁気記録再生装置を実現する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】ＣＰＰ方式磁気抵抗センサのトラック幅方向断面の概略図。
【図２】ＣＰＰ方式磁気抵抗センサの素子高さ方向断面の概略図。
【図３】従来の磁気抵抗センサのトラック幅方向の形成工程を表すトラック幅方向断面の概略図。
【図４】従来の磁気抵抗センサの素子高さ方向の形成工程を表す素子方向断面の概略図。
【図５】ＣＭＰ研磨レートとビッカーズ硬度の関係を表すグラフ。
【図６】ＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造工程フロー図。
【図７】実施例１のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、素子高さの形成工程を説明する為の素子高さ方向断面の概略図。
【図８】実施例１−１のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、トラックの形成工程を説明する為のトラック幅方向断面の概略図。
【図９】実施例１−２のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、トラックの形成工程を説明する為のトラック幅方向断面の概略図。
【図１０】実施例１による磁気抵抗センサの一例を示す素子高さ方向断面の概略図。
【図１１】記録素子を搭載した磁気抵抗センサの素子高さ方向断面の概略図。
【図１２】本発明による磁気抵抗センサを搭載した磁気記録再生装置の概略図。
【図１３】実施例２−１又は実施例２−２のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、素子高さの形成工程を説明する為の素子高さ方向断面の概略図。
【図１４】実施例２−３又は実施例２−４のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、素子高さの形成工程を説明する為の素子高さ方向断面の概略図。
【図１５】実施例２−１のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、トラックの形成工程を説明する為のトラック幅方向断面の概略図。
【図１６】実施例２−２のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、トラックの形成工程を説明する為のトラック幅方向断面の概略図。
【図１７】実施例２−３のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、トラックの形成工程を説明する為のトラック幅方向断面の概略図。
【図１８】実施例２−４のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、トラックの形成工程を説明する為のトラック幅方向断面の概略図。
【図１９】実施例２による磁気抵抗センサの一例を示す素子高さ方向断面の概略図。
【図２０】実施例３−１又は実施例４−１，４−２のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、トラックの形成工程を説明する為のトラック幅方向断面の概略図。
【図２１】実施例３−２又は実施例４−３，４−４のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、トラックの形成工程を説明する為のトラック幅方向断面の概略図。
【図２２】実施例３−１のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、素子高さ方向の形成工程を説明する為の素子高さ方向断面の概略図。
【図２３】実施例３−２のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、素子高さ方向の形成工程を説明する為の素子高さ方向断面の概略図。
【図２４】（ａ）は実施例３−１又は実施例４−１による磁気抵抗センサの一例を示すトラック幅方向断面の概略図、（ｂ）は実施例３−２又は実施例４−３による磁気抵抗センサの一例を示すトラック幅方向断面の概略図。
【図２５】実施例４−１のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、素子高さの形成工程を説明する為の素子高さ方向断面の概略図。
【図２６】実施例４−２のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、素子高さの形成工程を説明する為の素子高さ方向断面の概略図。
【図２７】実施例４−３のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、素子高さの形成工程を説明する為の素子高さ方向断面の概略図。
【図２８】実施例４−４のＣＰＰ方式磁気抵抗センサの製造方法のうち、素子高さの形成工程を説明する為の素子高さ方向断面の概略図。
【図２９】（ａ）は実施例４−２による磁気抵抗センサの一例を示すトラック幅方向断面の概略図、（ｂ）は実施例４−４による磁気抵抗センサの１例を示すトラック幅方向断面の概略図。
【符号の説明】
【０１３１】
１…トラックリフィル膜、２…上部磁気シールド層、３…磁気抵抗効果膜、４…下部磁気シールド層、５…縦バイアス印加層又はサイドシールド層、６…素子高さリフィル膜、７…磁気抵抗効果膜と素子高さリフィル膜の境界面、８…トラック形成用のレジストマスク、９…トラック幅方向のフェンス、１０…素子高さ方向のフェンス、１１…素子高さ形成用のレジストマスク、１２…トラック幅方向のフェンスの影によって上部磁気シールド層が製膜されない領域、１３…媒体対向面、１４…素子高さ方向のフェンスの影によって上部磁気シールド層が製膜されない領域、１８…下部磁極、１９…上部磁極、２０…コイル、２１…コイル絶縁膜、２２…記録ギャップ、２３…補助磁極、２４…主磁極、２６…ジンバル、２５…磁気抵抗センサ、２７…記録媒体、２８…ボイスコイル、２９…スピンドル、３０…信号処理回路、３１…上部ヨーク、４１…第一の素子高さストッパー層、４２…第二の素子高さストッパー層、５１…第一のトラックストッパー層、５２…第二のトラックストッパー層
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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