(57)【要約】      （修正有）【課題】左右対称かつ微細な線幅を有するトラックを形成することのできるハードマスクを得る。【解決手段】間隙を有する剥離層１を磁気抵抗効果膜２の上方に形成する剥離層形成工程と、前記間隙部分に前記剥離層または前記磁気抵抗効果膜の形状に沿って第１埋込層３を形成する第１埋込層形成工程と、前記第１埋込層の形状に沿って第２埋込層４を形成する第２埋込層形成工程と、前記第２埋込層のうち前記間隙部分に埋め込まれている部分を除いた表面露出部分を除去する工程と、前記剥離層と、前記第１埋込層のうち前記第２埋込層の下方に形成されている部分を除いた部分を除去してハードマスクを形成する。【選択図】図５
2011123940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドを製造する工程で用いるハードマスクを製造する方法であって、
間隙を有する剥離層を前記磁気抵抗効果膜の上方に形成する剥離層形成工程と、
前記間隙部分に前記剥離層または前記磁気抵抗効果膜の形状に沿って第１埋込層を形成する第１埋込層形成工程と、
前記第１埋込層の形状に沿って第２埋込層を形成する第２埋込層形成工程と、
前記第２埋込層のうち前記間隙部分に埋め込まれている部分を除いた表面露出部分を除去する工程と、
前記剥離層と、前記第１埋込層のうち前記第２埋込層の下方に形成されている部分を除いた部分を除去してハードマスクを形成するハードマスク形成工程と、
を有することを特徴とするハードマスク製造方法。
【請求項２】
前記ハードマスク形成工程で形成するハードマスクの幅は３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のハードマスク製造方法。
【請求項３】
前記第１埋込層形成工程では、
前記第１埋込層を下方に向かって広がる末広がりの順テーパー形状に形成し、
前記第２埋込層形成工程では、
前記第１埋込層の順テーパー形状に沿って前記第２埋込層を順テーパー形状に形成し、
前記ハードマスク形成工程では、
順テーパー形状のハードマスクを形成する
ことを特徴とする請求項１記載のハードマスク製造方法。
【請求項４】
前記第１埋込層形成工程では、
前記第１埋込層を上方に向かって広がる上広がりの逆テーパー形状に形成し、
前記第２埋込層形成工程では、
前記第１埋込層の逆テーパー形状に沿って前記第２埋込層を逆テーパー形状に形成し、
前記ハードマスク形成工程では、
逆テーパー形状のハードマスクを形成する
ことを特徴とする請求項１記載のハードマスク製造方法。
【請求項５】
前記剥離層形成工程では、３０ｎｍ以上の幅を有する前記間隙を形成することを特徴とする請求項１記載のハードマスク製造方法。
【請求項６】
前記第２埋込層は、
Ａｌ２Ｏ３、ダイアモンド・ライク・カーボン、ＳｉＣ、またはＴａを主成分として形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のハードマスク製造方法。
【請求項７】
前記第１埋込層は、
ダイアモンド・ライク・カーボン、ＳｉＯ２、金属元素、またはこれらの積層膜を主成分として形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のハードマスク製造方法。
【請求項８】
前記第２埋込層形成工程では、
原子層成長法または化学気相成長法を用いて前記第２埋込膜を成膜する
ことを特徴とする請求項１記載のハードマスク製造方法。
【請求項９】
Ａｌ２Ｏ３を用いて前記第２埋込層を成膜する際に、トリメチルアルミニウムと、オゾンまたは水を用いる
ことを特徴とする請求項６記載のハードマスク製造方法。
【請求項１０】
前記第１埋込層形成工程では、
原子層成長法または化学気相成長法を用いて前記第１埋込膜を成膜する
ことを特徴とする請求項１記載のハードマスク製造方法。
【請求項１１】
ダイアモンド・ライク・カーボンを用いて前記第１埋込層を成膜する際に、ＣＨ４を用いる
ことを特徴とする請求項７記載のハードマスク製造方法。
【請求項１２】
前記剥離層形成工程では、
レジスト、ポリイミド、ダイアモンド・ライク・カーボン、スピン・オン・グラス、ＳｉＯ２、またはこれらいずれかの積層膜として、前記剥離層を形成する
ことを特徴とする請求項１記載のハードマスク製造方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のハードマスク製造方法で製造したハードマスクを用いて、磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドを製造する
ことを特徴とする磁気ヘッド製造方法。
【請求項１４】
前記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向の両側に磁区制御膜を形成する工程と、
前記磁区制御膜の上方にキャップ層を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項１３記載の磁気ヘッド製造方法。
【請求項１５】
前記キャップ層は、ダイアモンド・ライク・カーボン、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｃｒまたはこれらいずれかの積層膜である
ことを特徴とする請求項１４記載の磁気ヘッド製造方法。
【請求項１６】
上部シールド層と、
下部シールド層と、
前記上部シールド層と前記下部シールド層の間に配置された磁気抵抗効果膜と、
前記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向に配置された磁区制御膜と、
を備え、
前記磁気抵抗効果膜と前記磁区制御膜が対向する面内に凸部が形成されている
ことを特徴とする磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に磁気記録再生装置に用いられる磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドを製造する工程で用いるハードマスク、およびそのハードマスクを用いて磁気ヘッドを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）は、年々記録密度を増大させることでコストを低減してきた。ＨＤＤは、主に情報を記録しておくメディアと、そこに情報を書き込む記録ヘッド、およびメディアの情報を読み出す再生ヘッドなどを有する磁気ヘッドからなる。
【０００３】
ＨＤＤの記録密度を増大させるためには、メディアに記録するビット当りの面積を縮小させる必要がある。これは、メディアのトラック幅を縮小させることで実現されている。メディアのトラック幅が小さくなると、同時に記録ヘッドおよび再生ヘッドも縮小する必要がある。しかし、２００９年現在、開発レベルにおける再生トラック幅は５０ｎｍ以下となっており、微細な磁気ビットの記録再生可能なメディア、記録ヘッド、再生ヘッドを製造することが年々難しくなっている。
【０００４】
再生ヘッドは、トンネル膜であるＭｇＯを磁性体で挟んだ構造を有する、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子が、現在では主に用いられている。このＴＭＲ素子は、各々の磁性体が有する磁化の相対的な角度に依存して生じる抵抗値の変化を利用する。
【０００５】
ＴＭＲ素子は、メディアからの外部磁場の影響を受けて変化する磁化自由層と、メディアなどからの外部磁場の影響を受けず磁化が固定されている磁化固定層を有する。磁化自由層の磁化の向きに対して、磁化固定層の磁化の向きなす角に依存して、抵抗値が変化する。この抵抗値を電気的に読み取り、間接的にメディアの磁化の向きを判定し、記録信号として取得することができる。
【０００６】
このとき、抵抗値の変化率をＭＲ比（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｒａｔｉｏ）と呼び、ＴＭＲ素子の抵抗に素子の面積を掛け合わせた数値をＲＡ（Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ａｒｅａ  ｐｒｏｄｕｃｔ）と呼ぶ。これらの数値は、ＴＭＲ素子の性能を示す指標である。
【０００７】
再生ヘッドは、メディアから出た磁場を検知する働きがある。磁場を検知する部分は、媒体上でのトラック幅と同等以下である必要がある。それ以上の大きさであると、隣のビットから出た磁場まで検知してしまい、単一ビットの情報を正しく読み取れない可能性があるからである。
【０００８】
再生ヘッドのメディアのトラックに対向する部位は、磁気ヘッドプロセスの中で最小寸法での加工が必要となるため、加工にはその時点で最高分解能を有するリソグラフィー技術が使われてきた。
【０００９】
リソグラフィーの解像限界は主に光源波長で決まり、短波長を用いるほどより微細なパターンを形成できる。光源は、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦ（波長：２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（波長：１９３ｎｍ）と、短波長の紫外域にシフトしてきた。現在、ＡｒＦ露光機やＫｒＦ露光機等を用いることで、３０〜５０ｎｍ程度のトラックまで加工することが可能であるが、それよりも微細なトラックの加工は難しいと考えられている。
【００１０】
ＡｒＦ露光機以降の技術としては、液浸型ＡｒＦ技術などがある。しかし、価格が１台あたり数十億円と非常に高価であり、ＨＤＤヘッドを試作するための一装置として許される経済的な限界を超えつつある。ＨＤＤ記録密度を向上させるペースを維持、加速するためには、低コストでリソグラフィー限界を超えられる新たなトラック幅加工プロセスが必要となっている。
【００１１】
下記特許文献１〜２には、従来のリソグラフィーで形成したパターンをマスクとしてトラックを形成する方法に代えて、剥離層の側壁に成膜した膜をマスクとするサイドウォールマスクにより幅の狭いトラックを形成する方法が開示されている。いずれも剥離層側壁へ堆積する膜厚がトラック幅になるため、原理的にはリソグラフィーの波長で決まる解像限界以下の数ｎｍという微細パターンのトラックも形成することができる。
【００１２】
また、下記特許文献３には、テーパー溝６８の表面にアルミナ膜７１を形成した後に主磁極５４を形成する手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許７，１３４，１８５号明細書
【特許文献２】特開２００２−１７５６０６号公報
【特許文献３】特開２００８−２０４５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記特許文献１〜２に記載の技術では、剥離層の一部をエッチング等により除去して間隙部分を形成し、間隙部分の側壁に膜を成膜し、この膜をマスクとして用いる。理想的には、上記側壁は左右対称となるはずであるが、実際には剥離層が変形するなどの原因により、側壁は必ずしも左右対称とはならない。その結果、左右非対称のマスクを用いて形成した磁気抵抗効果膜も左右非対称となり、ＨＤＤとして動作させるに当たって再生ヘッドの実効的なトラック幅の増大を招く。
【００１５】
上記特許文献３は、主磁極の狭小化を目的としており、マスクのパターン幅を狭くすることについては考慮されていない。
【００１６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、左右対称かつ微細な線幅を有するトラックを形成することのできるハードマスクを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るハードマスク製造方法では、剥離層の間隙部分にその形状に沿って第１埋込層および第２埋込層を形成し、第２埋込層の下方に形成されている部分を除いた部分を除去する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るハードマスク製造方法によれば、埋込層を２重に形成して第１埋込層を除去することにより、左右対称のハードマスクを形成することができる。また、特許文献１〜２と同様に、微細な線幅を有する微細トラックパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】磁気抵抗効果膜２の上方に剥離層１を堆積した様子を示す側断面図である。
【図２】剥離層１に所望パターンのスペース（間隙）部分を設けた様子を示す図である。
【図３】剥離層１のスペース部分に第１埋込層３を成膜した様子を示す図である。
【図４】第１埋込層３の上方に第２埋込層４を形成した様子を示す図である。
【図５】第２埋込層４の表面露出部分を除去した様子を示す図である。
【図６】剥離層１と第１埋込層３を除去した様子を示す図である。
【図７】ハードマスク５を用いて磁気抵抗効果膜２をマスクし、イオンミリングした後の様子を示す図である。
【図８】図５の後で剥離層１と第１埋込層３を除去した様子を示す図である。
【図９】図８の後に磁気抵抗効果膜２をイオンミリングした様子を示す図である。
【図１０】第１埋込層３の膜厚と剥離層１のスペース幅との関係を示す図である。
【図１１】磁気抵抗効果膜２をミリングする高さとハードマスク５の必要高さの関係を示す図である。
【図１２】磁気抵抗効果膜２の上方に剥離層１を堆積した様子を示す側断面図である。
【図１３】剥離層１に所望パターンのスペース（間隙）部分を設けた様子を示す図である。
【図１４】剥離層１のスペース部分に第１埋込層３を成膜した様子を示す図である。
【図１５】第１埋込層３の上方に第２埋込層４を形成した様子を示す図である。
【図１６】第２埋込層４の表面露出部分を除去した様子を示す図である。
【図１７】剥離層１と第１埋込層３を除去した様子を示す図である。
【図１８】磁気抵抗効果膜２の上方に剥離層１を堆積して所望パターンのスペース（間隙）部分を設けた様子を示す側断面図である。
【図１９】下層レジスト８をエッチングした様子を示す図である。
【図２０】剥離層１のスペース部分に第１埋込層３を成膜した様子を示す図である。
【図２１】第１埋込層３の上方に第２埋込層４を形成した様子を示す図である。
【図２２】第２埋込層４の表面露出部分を除去した様子を示す図である。
【図２３】剥離層１と第１埋込層３を除去した様子を示す図である。
【図２４】磁気抵抗効果膜２の上方に剥離層１を堆積した様子を示す側断面図である。
【図２５】剥離層１に所望パターンのスペース（間隙）部分を設けた様子を示す図である。
【図２６】剥離層１のスペース部分に第１埋込層３を成膜した様子を示す図である。
【図２７】第１埋込層３をエッチングした様子を示す図である。
【図２８】第１埋込層３の上方に第２埋込層４を形成した様子を示す図である。
【図２９】第２埋込層４の表面露出部分を除去した様子を示す図である。
【図３０】剥離層１と第１埋込層３を除去した様子を示す図である。
【図３１】イオンミリングなどによって磁気抵抗効果膜２をミリングした様子を示す図である。
【図３２】絶縁膜を形成した後、磁区制御膜９を成膜した様子を示す図である。
【図３３】磁区制御膜キャップ層１０を成膜した様子を示す図である。
【図３４】ハードマスク５をリフトオフにより除去した様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を用いて本実施の形態１に係るハードマスク製造方法を説明する。実施の形態１の説明に先立ち、磁気抵抗効果膜を形成する工程を簡単に説明する。
【００２１】
再生磁気ヘッドのウエハ製造工程において、ＡｌＴｉＣ基板上に下部シールドとしてパーマロイを成膜し、加工する。下部シールド成膜時の表面凹凸をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学機械研磨）で平坦化した後、多層膜の磁気抵抗効果膜を堆積する。磁気抵抗効果膜は、センス電流をウエハ面に垂直に通電する磁気抵抗効果素子である。ここでは、ＭｇＯ等をトンネル膜として用いたＴＭＲ効果を利用したＴＭＲ素子を例示する。
【００２２】
磁気抵抗効果膜は多層構造を有し、反強磁性層、ピン層、中間層、自由層、キャップ層の機能別構造に分かれている。各層は、１種類ないし数種類の膜種から構成される。磁気抵抗効果膜全体の膜厚は、３０ｎｍ以下である。
【００２３】
なお、ここで用いる磁気抵抗効果素子として、他の方式、たとえばＡｌＯもしくはＺｎＯなどのトンネル膜を用いたＴＭＲ素子や、ＣＰＰ−ＧＭＲ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  Ｐｌａｎｅ−Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子を用いても、本発明の趣旨を損なうものではない。
【００２４】
続いて、ホトレジストにより素子高さ方向のパターンを形成し、磁気抵抗効果膜をイオンミリングにより除去する。その後、絶縁膜としてアルミナを例えば３５ｎｍ堆積し、リフトオフにより磁気抵抗効果膜上部の不要部を除去する。
【００２５】
以上、磁気抵抗効果膜を形成し加工する工程を簡単に説明した。磁気抵抗効果膜をイオンミリングなどによって加工する際に、ハードマスクを用いることができる。以下では、磁気抵抗効果膜の上方にハードマスクを形成する工程を、本発明の実施の形態１として説明する。
【００２６】
＜実施の形態１＞
図１は、磁気抵抗効果膜２の上方に剥離層１を堆積した様子を示す側断面図である。ここでは、磁気抵抗効果膜２にレジストを塗布して剥離層１を形成した例を示した。磁気抵抗効果膜２上に成膜した剥離層１の材料候補としては、レジストの他に、ポリイミド、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）、ＳｉＯ２、ＤＬＣ（ダイアモンド・ライク・カーボン）、またはこれらいずれかの積層構造などが挙げられる。膜厚は後述するように、第２埋込層４の磁気抵抗効果膜２に対するイオンミリング選択比に応じて決められる。
【００２７】
図２は、剥離層１に所望パターンのスペース（間隙）部分を設けた様子を示す図である。このスペースは、例えばリソグラフィー技術を用いて形成することができる。ただしこのときのスペース幅は、その時点のリソグラフィー技術で形成することのできる幅よりも微細化することは困難である。ＡｒＦ露光機を用いた場合、スペース幅はおよそ１００ｎｍ以上である。
【００２８】
図３は、剥離層１のスペース部分に第１埋込層３を成膜した様子を示す図である。第１埋込層３を成膜する手法としては、剥離層１のスペース部分の側壁部分および磁気抵抗効果膜２の形状に対してコンフォーマルに膜を形成することのできる手法を用いる。例えば、化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）、原子層成長法（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）、などが挙げられる。第１埋込層３の材料として、ＤＬＣ、ＳｉＯ２、その他の金属元素、またはこれらの積層構造が挙げられる。第１埋込層３にＤＬＣを用いる場合、成膜原料の一例として、ＣＨ４を用いる方法が挙げられる。
【００２９】
ここでいうコンフォーマルとは、第１埋込層３が剥離層１のスペース部分の側壁部分および磁気抵抗効果膜２の形状に沿って形成され、第１埋込層３の膜厚が同形状に沿って均一であることをいう。
【００３０】
第１埋込層３を剥離層１のスペース部分に成膜することにより、スペース幅が第１埋込層３の膜厚の２倍分だけ狭まる。すなわち、リソグラフィー技術では形成することのできない微細スペース幅を形成することができる。
【００３１】
第１埋込層３の膜厚は、本実施の形態１で形成するハードマスクの最終的な幅を決定する重要なパラメータであり、ハードマスクの目標幅に応じて決定される。これについては後に改めて説明する。
【００３２】
図４は、第１埋込層３の上方に第２埋込層４を形成した様子を示す図である。第２埋込層４を成膜する手法としては、第１埋込層３によって狭められたスペース部分の側壁部分および第１埋込層３の形状に対してコンフォーマルに膜を形成することのできる手法を用いる。例えば、化学気相成長法、原子層成長法、スパッタ法などが挙げられる。
【００３３】
第２埋込層４の主材料として、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ＤＬＣ、ＳｉＣ、Ｔａなどが挙げられる。第２埋込層４の膜厚は、第１埋込層３によって狭められたスペース幅の半分程度が望ましい。これにより、剥離層１のスペース部分をほぼ埋めることができる。第２埋込層４にアルミナを用いる場合、ＡＬＤ法による成膜が一つの選択肢である。この場合、原料ガスの一例としてトリメチルアルミニウムを、酸化剤の例として酸素またはオゾンが挙げられる。
【００３４】
図５は、第２埋込層４の表面露出部分を除去した様子を示す図である。第２埋込層４を第１埋込層３の上に形成した後、スペース部分に堆積している部分を残し、第２埋込層４のうち表面上に露出している部分を、例えば反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）などの手法で除去する。
【００３５】
第２埋込層４の材料としてＡｌ２Ｏ３を用いた場合は、フッ素化合物の反応ガスを用いると、第２埋込層４を除去することができる。その他の材料を用いた場合は、その材料を分解することのできる反応ガスを適宜用いるとよい。その他、表面露出部分をＣＭＰで除去することもできる。また、イオンミリングによりエッチング除去することもできる。
【００３６】
図６は、剥離層１と第１埋込層３を除去した様子を示す図である。剥離層１と第１埋込層３のうち、ハードマスク５の下方に形成されている部分を残し、その他の部分は除去される。剥離層１と第１埋込層３を除去して残った第２埋込層４を、ハードマスク５とする。
【００３７】
剥離層１と第１埋込層３を除去する手法として、ＲＩＥエッチングやドライエッチングを用いることができる。ポリイミドやＤＬＣを除去する場合、反応ガスとして例えば酸素ガスを用い、除去対象物を酸化して除去する。ＳＯＧを除去する場合は、反応ガスとしてフッ素化合物を用いることができる。
【００３８】
図７は、ハードマスク５を用いて磁気抵抗効果膜２をマスクし、イオンミリングした後の様子を示す図である。イオンミリングを行う際は、ミリング粒子を試料に対して傾斜させて入射させるため、磁気抵抗効果膜２の端部は、図７に示すように裾を引く形状となる。入射方向は磁気抵抗効果膜２の法線方向を中心軸として回転させるため、図７のような裾引き形状がハードマスク５の周りに形成される。
【００３９】
ミリング粒子を傾斜させるのは、ミリング粒子が磁気抵抗効果膜２の端部に再付着することを防ぐためである。ミリング粒子が再付着すると、バリア層（ＭｇＯ）の上側と下側が短絡し、磁気抵抗効果が減衰し、センサとしての機能が低下してしまう。これを避けるため、ミリング粒子を傾斜させて入射することとしている。
【００４０】
図８は、図５の後で剥離層１と第１埋込層３を除去した様子を示す図である。図６との違いは、剥離層１と第１埋込層３を除去した後の磁気抵抗効果膜２に段差部分が生じていることである。
【００４１】
剥離層１と第１埋込層３をエッチングにより除去する場合、各層のエッチングレート（エッチングの進行速度）の違いに起因して、削られ度合いが異なる。例えば剥離層１の方が早くエッチングが進行する場合、図８に示すように剥離層１の下方部分が多く削られ、その分だけ段差が生じることになる。この段差は、次に磁気抵抗効果膜２をイオンミリングによって削る工程に影響を与える可能性が高い。
【００４２】
図９は、図８の後に磁気抵抗効果膜２をイオンミリングした様子を示す図である。図７とは異なり、磁気抵抗効果膜２の端部の裾引き形状部分に、キンク（凸部）が生じている。このキンクは、イオンミリングを行う前に磁気抵抗効果膜２に段差が生じている場合に発生しやすい。
【００４３】
磁気抵抗効果膜２の段差および裾引き部分のキンクが発生するか否かは、剥離層１と第１埋込層３のエッチングレートの比に依存する。エッチングレート比が大きく、例えば２倍状の差がある場合には、キンクが発生する可能性が高い。エッチングレート比が２倍未満であれば、キンクが発生する可能性は低い。
【００４４】
キンクが発生するときは、磁気抵抗効果膜２に段差が生じている、すなわち剥離層１を除去するときに磁気抵抗効果膜２の一部が削られているといえる。この場合、イオンミリングによって磁気抵抗効果膜２を削る量がその分だけ減ることになるので、ミリング粒子が再付着する可能性がその分だけ減少する。したがって、バリア層の上下が短絡する可能性を低減することができる。換言すると、短絡の可能性を低減したい場合は、剥離層１を除去するときに磁気抵抗効果膜２も削り、キンクが発生する状況を作出すればよい、ということになる。
【００４５】
一方、キンクが発生しない場合は、実効的なトラック幅を減少させることができる利点がある。
【００４６】
以上、ハードマスク５を製造する方法、およびハードマスク５を用いて磁気ヘッドを製造する方法について説明した。次に、ハードマスク５の幅を決定する基準について説明する。
【００４７】
ハードマスク５の幅により磁気ヘッドのトラック幅が決まるため、ハードマスク５の幅は重要なパラメータである。所望の幅を有するハードマスク５を製造するための方法を定量的に説明すると、以下のようになる。
【００４８】
図１０は、第１埋込層３の膜厚と剥離層１のスペース幅との関係を示す図である。ハードマスク５の幅を決めているのは、剥離層１のスペース幅と第１埋込層３の膜厚である。これらの関係は、下記（式１）で表すことができる。下記（式１）に表される関係をグラフ化すると、図１０のようになる。
【００４９】
ｓ２＝ｓ１−２ｄ  ・・・（式１）
ただし、
ｄ：第１埋込層３の膜厚
ｓ１：剥離層１のスペース幅
ｓ２：第１埋込層３を埋め込んだ後の剥離層１のスペース幅
【００５０】
以上、ハードマスク５の幅について説明した。次に、ハードマスク５の高さについて説明する。
【００５１】
ハードマスク５の高さは、磁気抵抗効果膜２をイオンミリングで削るのに十分な量が必要である。これは、イオンミリングを行うとき、磁気抵抗効果膜２のみでなくハードマスク５もミリングされるからである。
【００５２】
ハードマスク５に必要な高さは、ハードマスク５の材料の磁気抵抗効果膜２に対する選択比により定まる。ここでいう選択比とは、イオンミリングによって削られる高さの比のことである。
【００５３】
例えばハードマスク５の材料の選択比が磁気抵抗効果膜２に対して２倍であるとき、磁気抵抗効果膜２はハードマスク５よりも高さ方向に２倍多く削れる。この場合は、原理的にはハードマスク５の高さは磁気抵抗効果膜２を削る高さの２分の１だけあれば足りる。磁気抵抗効果膜２を不要にミリングしないよう安全マージンを考慮すると、原理的に必要な高さの２倍程度の高さを有することが望ましい。
【００５４】
図１１は、磁気抵抗効果膜２をミリングする高さとハードマスク５の必要高さの関係を示す図である。例えば磁気抵抗効果膜２をミリングする高さが２０ｎｍ、ハードマスク５の選択比が２であれば、２倍のマージンを考慮したハードマスク５の最小必要高さは２０ｎｍである。この関係を一般化すると、下記（式２）で表される。
【００５５】
ｈ＝２ｈｓ／ｒ  ・・・（式２）
ただし、
ｈ：ハードマスク５の高さ
ｈｓ：磁気抵抗効果膜２をミリングする高さ
ｒ：ハードマスク５のエッチング選択比（＝磁気抵抗効果膜２のエッチングレート／ハードマスク５のエッチングレート）
【００５６】
以上、ハードマスク５の高さについて説明した。
【００５７】
以上のように、本実施の形態１に係るハードマスク製造方法では、剥離層１のスペース部分の形状に沿って第１埋込層３と第２埋込層４を形成する。各層はスペース部分に対してコンフォーマルに形成されるので、各層の膜厚は均一である。したがって、スペース部分の中央を境に左右対称な形状が形成される。この状態で余分な部分を除去すると、左右対称なハードマスク５を得ることができる。
【００５８】
また、本実施の形態１によれば、リソグラフィー技術などを用いて形成した剥離層１のスペース部分にさらに第１埋込層３と第２埋込層４を埋め込むので、リソグラフィー技術では形成することのできない微細幅を有するハードマスク５を形成することができる。これにより、例えば幅３０ｎｍ以下のハードマスク５を形成することも可能である。
【００５９】
＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２では、ハードマスク５を、下方（磁気抵抗効果膜２に近い方）に向かって広がる末広がり状の順テーパー形状に形成する方法を説明する。磁気抵抗効果膜２を形成する工程までは、実施の形態１と同様である。順テーパー形状とすることの効果については後述する。
【００６０】
図１２は、磁気抵抗効果膜２の上方に剥離層１を堆積した様子を示す側断面図である。本工程は、実施の形態１の図１と同様である。
【００６１】
図１３は、剥離層１に所望パターンのスペース（間隙）部分を設けた様子を示す図である。本工程は、実施の形態１の図２と同様である。
【００６２】
図１４は、剥離層１のスペース部分に第１埋込層３を成膜した様子を示す図である。本工程では実施の形態１の図３と異なり、第１埋込層３を形成した後のスペース形状が順テーパー形状となるような手法を用いて、第１埋込層３を成膜する。例えばスパッタ法を用いることができる。
【００６３】
スパッタ法を用いると、剥離層１の側壁の角部分に第１埋込層３が集中的に堆積し、その陰に隠れる部分は第１埋込層３が十分に堆積しない。これにより、第１埋込層３を形成した後のスペース形状が順テーパー状となる。堆積する材料の粒子の異方性が強いコリメートスパッタ法、ロングスロースパッタ法、またはイオンビームスパッタ法などを用いると、スペースの形状をさらに変化させることができる。
【００６４】
図１５は、第１埋込層３の上方に第２埋込層４を形成した様子を示す図である。本工程は、実施の形態１の図４と同様であるが、第１埋込層３を形成した後のスペース形状が順テーパーとなっているため、第２埋込層４もこれに沿って順テーパー形状となる。
【００６５】
図１６は、第２埋込層４の表面露出部分を除去した様子を示す図である。本工程は、実施の形態１の図５と同様である。
【００６６】
図１７は、剥離層１と第１埋込層３を除去した様子を示す図である。本工程は、実施の形態１の図６または図８と同様であるが、第２埋込層４が順テーパー形状であるため、形成されるハードマスク５も順テーパー形状となる。本工程の後は、実施の形態１の図７または図９で説明したように、イオンミリングなどによって磁気抵抗効果膜２をミリングする。
【００６７】
以上、本実施の形態２に係るハードマスク製造方法を説明した。本実施の形態２で説明した方法で製造したハードマスク５も、実施の形態１と同様に左右対称性に優れ、かつ幅３０ｎｍ以下の微細幅パターンを形成することができる。これにより、実施の形態１と同様の効果を発揮する。さらに、順テーパー形状に起因して、下記効果を発揮する。
【００６８】
＜実施の形態２：順テーパー形状の効果＞
ハードマスク５を順テーパー形状に形成することにより、磁気抵抗効果膜２をより理想的な形状に加工することができる。以下、その理由を説明する。
【００６９】
実施の形態１で説明したとおり、イオンミリングを行なう際、ミリング粒子は磁気抵抗効果膜２に対して傾斜して入射させる。そのため、ハードマスク５の斜上方からミリング粒子が入射することになり、ハードマスク５の陰になる部分ができやすくなる。
【００７０】
すると、実施の形態１の図７、図９に示すように、磁気抵抗効果膜２が裾引き形状になりやすくなる。理想的には、磁気抵抗効果膜２が垂直高さ方向に削れることが望ましいので、ハードマスク５の陰になる部分がなるべく少なくなることが望ましい。
【００７１】
ハードマスク５を順テーパー形状に形成すると、その傾斜部分と略並行にミリング粒子が入射することになるため、ハードマスク５を垂直に形成した場合と比較して、陰の部分ができにくくなる。これにより、イオンミリング後の磁気抵抗効果膜２の形状を、理想的な垂直形状に近づけることができる。
【００７２】
イオンミリング後の磁気抵抗効果膜２の形状が垂直に近づくと、磁区制御膜から出た磁界が磁化自由層に届き易くなり、磁区制御の精度が向上する利点がある。すなわち、本実施の形態２に係るハードマスク製造方法を用いることにより、磁気ヘッドの性能を向上させることができる。
【００７３】
＜実施の形態３＞
本発明の実施の形態３では、順テーパー形状のハードマスク５を製造する他手法例を説明する。磁気抵抗効果膜２を形成する工程までは、実施の形態１と同様である。
【００７４】
図１８は、磁気抵抗効果膜２の上方に剥離層１を堆積して所望パターンのスペース（間隙）部分を設けた様子を示す側断面図である。本実施の形態３における剥離層１は、下方から順に、下層レジスト８、中間層７、上層レジスト６の積層構造となっている。
【００７５】
下層レジスト８には、例えばポリイミド、ホトレジストなどを用いることができる。中間層７には、例えばＳｉ含有材料などを用いることができる。上層レジスト６には、例えばＡｒＦまたはＫｒＦ向けレジストなどを用いることができる。
【００７６】
図１９は、下層レジスト８をエッチングした様子を示す図である。ここでは上層レジスト６と中間層７をマスクとして下層レジスト８をエッチングした。上層レジスト６は、エッチングの過程で消費されてなくなっている。
【００７７】
下層レジスト８の横方向（図１９の左右方向）のエッチングレートは、中間層７の横方向のエッチングよりも大きくしておく。これにより、下層レジスト８がエッチングされる過程で、エッチングが図１９の横方向にも進行する。最終的には中間層７の幅が下層レジスト８の幅よりも広くなり、剥離層１のスペース部分は、上方幅が下方幅よりも広い形状となる。
【００７８】
図２０は、剥離層１のスペース部分に第１埋込層３を成膜した様子を示す図である。本工程は実施の形態１の図３と同様であるが、剥離層１のスペース形状に起因して、第１埋込層３は順テーパー形状に形成される。
【００７９】
図２１は、第１埋込層３の上方に第２埋込層４を形成した様子を示す図である。本工程は、実施の形態１の図４と同様であるが、第１埋込層３を形成した後のスペース形状が順テーパーとなっているため、第２埋込層４もこれに沿って順テーパー形状となる。
【００８０】
図２２は、第２埋込層４の表面露出部分を除去した様子を示す図である。本工程は、実施の形態１の図５と同様である。
【００８１】
図２３は、剥離層１と第１埋込層３を除去した様子を示す図である。本工程は、実施の形態１の図６または図８と同様であるが、第２埋込層４が順テーパー形状であるため、形成されるハードマスク５も順テーパー形状となる。本工程の後は、実施の形態１の図７または図９で説明したように、イオンミリングなどによって磁気抵抗効果膜２をミリングする。
【００８２】
以上、本実施の形態３に係るハードマスク製造方法を説明した。本実施の形態３で説明した方法で製造したハードマスク５も、実施の形態１〜２と同様に左右対称性に優れ、かつ幅３０ｎｍ以下の微細幅パターンを形成することができる。これにより、実施の形態１〜２と同様の効果を発揮する。さらに、順テーパー形状に起因して、実施の形態２と同様の効果を発揮する。
【００８３】
＜実施の形態４＞
本発明の実施の形態３では、ハードマスク５を、上方（磁気抵抗効果膜２から離れていく方向）に向かって広がる上広がり状の逆テーパー形状に形成する方法を説明する。磁気抵抗効果膜２を形成する工程までは、実施の形態１と同様である。逆テーパー形状とすることの効果については後述する。
【００８４】
図２４は、磁気抵抗効果膜２の上方に剥離層１を堆積した様子を示す側断面図である。本工程は、実施の形態１の図１と同様である。
【００８５】
図２５は、剥離層１に所望パターンのスペース（間隙）部分を設けた様子を示す図である。本工程は、実施の形態１の図２と同様である。
【００８６】
図２６は、剥離層１のスペース部分に第１埋込層３を成膜した様子を示す図である。本工程は実施の形態１の図３と同様である。
【００８７】
図２７は、第１埋込層３をエッチングした様子を示す図である。本実施の形態４では、第１埋込層３を形成した後、第２埋込層４を形成する前に、第１埋込層３をエッチングする。このとき、剥離層１の上部に堆積している第１埋込層３が除去された後も、エッチングを継続する。
【００８８】
エッチングは、角の部分から先に進行し、結果として図２７に示すように第１埋込層３の角部分が削られた形状が得られる。すなわち、第１埋込層３は、上方に向かって広がる逆テーパー形状となる。
【００８９】
図２８は、第１埋込層３の上方に第２埋込層４を形成した様子を示す図である。本工程は、実施の形態１の図４と同様であるが、第１埋込層３を形成した後のスペース形状が逆テーパーとなっているため、第２埋込層４もこれに沿って逆テーパー形状となる。
【００９０】
図２９は、第２埋込層４の表面露出部分を除去した様子を示す図である。本工程は、実施の形態１の図５と同様である。
【００９１】
図３０は、剥離層１と第１埋込層３を除去した様子を示す図である。本工程は、実施の形態１の図６または図８と同様であるが、第２埋込層４が逆テーパー形状であるため、形成されるハードマスク５も逆テーパー形状となる。
【００９２】
図３０に示す工程では、第２埋込層４の傾斜部分の下方に隠れている部分に堆積されている第１埋込層３を除去するため、等方性エッチングを用いることが望ましい。
【００９３】
図３１は、イオンミリングなどによって磁気抵抗効果膜２をミリングした様子を示す図である。本工程は、実施の形態１の図７または図９と同様である。
【００９４】
以上、本実施の形態４に係るハードマスク製造方法を説明した。本実施の形態４で説明した方法で製造したハードマスク５も、実施の形態１と同様に左右対称性に優れ、かつ幅３０ｎｍ以下の微細幅パターンを形成することができる。これにより、実施の形態１〜３と同様の効果を発揮する。さらに、逆テーパー形状に起因して、下記効果を発揮する。
【００９５】
＜実施の形態４：逆テーパー形状の効果＞
ハードマスク５を逆テーパー形状に形成することにより、ハードマスク５をリフトオフにより除去しやすくなる。以下、その理由について説明する。
【００９６】
図３１に示す工程の後、磁気抵抗効果膜２の両端部に、薄い絶縁膜を形成する。この絶縁膜は薄いため、以下の図面では図示しない。絶縁膜は、磁気抵抗効果膜２の両端部が導通して隣接する磁区との間で短絡することを防止する。
【００９７】
絶縁膜の材料は、例えばアルミナなど、高い絶縁性能を有するものが望ましい。成膜方法としては、例えばＡＬＤ法、スパッタ法などが挙げられる。膜厚は１ｎｍ〜４ｎｍ程度とする。膜厚が薄いほど、この後の工程で成膜する磁区制御膜による磁区制御が適正に行われるが、薄くし過ぎると導通防止の目的が達成できなくなるため、両者のバランスで膜厚が決められる。
【００９８】
図３２は、絶縁膜を形成した後、磁区制御膜９を成膜した様子を示す図である。磁区制御膜９の材料として、例えばＣｏＣｒＰｔなどを用いることができる。膜厚は例えば１７ｎｍ程度である。磁区制御膜９はスパッタ法により成膜するため、ハードマスク５の上部および磁気抵抗効果膜２のミリングされた部分に磁区制御膜９が堆積する。
【００９９】
図３３は、磁区制御膜キャップ層１０を成膜した様子を示す図である。磁区制御膜キャップ層１０の材料は、例えば、ダイアモンド・ライク・カーボン、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｃｒまたはこれらいずれかの積層膜などである。膜厚は例えば数ｎｍ程度である。
【０１００】
図３４は、ハードマスク５をリフトオフにより除去した様子を示す図である。ハードマスク５をリフトオフにより除去するためには、ハードマスク５の機械的強度が弱いほうが好都合である。
【０１０１】
実施の形態１〜３で説明した手法を用いてハードマスク５を形成した場合、機械的強度が比較的強い磁区制御膜９がハードマスク５を覆うようにして成膜されるため、ハードマスク５が磁気抵抗効果膜２に対して強固に固着され、機械的強度が増す。そのため、ハードマスク５をリフトオフで除去すると、ハードマスク５が残渣として残ってしまう可能性がある。
【０１０２】
これに対し本実施の形態４の逆テーパー形状を用いた場合、図３３に示すように、磁区制御膜９は逆テーパー形状の下方部分で途切れて成膜される。そのため、ハードマスク５の機械的強度はハードマスク５本体のみによって定まる。したがって、ハードマスク５をリフトオフにより除去しやすくなる。
【０１０３】
実施の形態２〜３で説明した順テーパー形状と、本実施の形態４で説明した逆テーパー形状のいずれを採用するかは、設計目標などに応じて定める必要がある。磁区制御の精度が求められる場合は、実施の形態２〜３で説明した順テーパー形状を採用し、磁気抵抗効果膜２のミリング後の形状を理想的な形状に近づけるほうが望ましい。リフトオフを行うことが難しい状況では、本実施の形態４で説明した逆テーパー形状を採用することが有用である。
【０１０４】
なお、実施の形態１〜３においても、絶縁膜、磁区制御膜９、磁区制御膜キャップ層１０を形成する工程は、本実施の形態４と同様である。
【符号の説明】
【０１０５】
１：剥離層、２：磁気抵抗効果膜、３：第１埋込層、４：第２埋込層、５：ハードマスク、６：上層レジスト、７：中間層、８：下層レジスト、９：磁区制御膜、１０：磁区制御膜キャップ層。
【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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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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