(57)【要約】【課題】超狭トラック幅の磁気センサの製造プロセスを提供する。【解決手段】適切に制御されたトラック幅とクリーンで損傷のない側壁ジャンクションを有する非常に小さい寸法の磁気抵抗センサを製造するための方法。この方法では、レジスト層をパターン化するのに、光リソグラフ技術ではなくナノインプリンティングを使用する。これにより、光リソグラフ技術におけるパターン化に特有のトラック幅の変動がなくなる。更に、ナノインプリンティングを使用することにより、レジスト層の直下に下層反射防止膜を使用する必要がなくなる。このことにより、トラック幅の変動をもたらす、下層反射防止膜を除去するための追加のエッチングプロセスを行わなくてもよくなる。【選択図】図１
2011086369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗センサを製造するための方法であって、
基板を準備するステップと、
前記基板の上に複数のセンサ層を蒸着するステップと、
前記複数のセンサ層の上にマスク層を蒸着するステップと、
前記マスク層の上にレジスト層を蒸着するステップと、
ナノインプリンティングを使用して前記レジスト層にパターンをインプリントすることにより、パターン化されたレジスト層を形成するステップと、
前記パターン化されたレジスト層のイメージを、その下にある前記マスク層に転写するステップと、
イオンミリングプロセスを実行して、前記複数のセンサ層のうち、前記マスク層によって保護されていない部分を除去するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記レジスト層の前記ナノインプリンティングの結果としてレジスト残留部分が生じ、前記方法は、前記レジスト層のパターン化を行った後で、反応性イオンエッチングを実行して前記レジスト残留部分を除去するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レジスト層の直下に下層反射防止膜が存在しない請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記レジスト残留部分を除去するのに使用される前記反応性イオンエッチングは、酸素を含有する雰囲気内で実行される請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記イオンミリングプロセスは、法線に対して複数の角度で実行される複数のイオンミリングオペレーションを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記マスク層は反応性イオンエッチングによって除去可能な材料を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記マスク層は可溶性高分子物質またはポリメチルグルタルイミドを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記マスク層はＮ-メチルピロリドンに溶解可能なポリメチルグルタルイミドまたは高分子物質を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記マスク層は、可溶性高分子物質またはポリメチルグルタルイミドを含む第１の層と、前記第１の層と前記複数のセンサ層の間に位置する保護層とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記保護層はダイヤモンドライクカーボンまたは非晶質炭素を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
磁気抵抗センサを製造するための方法であって、
基板を準備するステップと、
前記基板に複数のセンサ層を蒸着するステップと、
第１のエッチングマスク層を蒸着するステップであり、前記第１のエッチングマスク層は第１の化学反応での反応性イオンエッチングにより除去可能であるが、第２の化学反応での反応性イオンエッチングでは除去されず、イオンミリングでも除去されない、ステップと、
前記第１のエッチングマスク層の上に第２のエッチングマスク層を蒸着するステップであり、前記第２のエッチングマスク層は第２の化学反応での反応性イオンエッチングにより除去可能であるが、第１の化学反応での反応性イオンエッチングでは除去されない、ステップと、
前記第２のエッチングマスク層の上にレジスト層を蒸着するステップと、
ナノインプリンティングを使用して前記レジスト層をパターン化することで、パターン化されたレジストマスクを形成するステップと、
前記第２の化学反応での反応性イオンエッチングを実行して、前記パターン化されたレジストマスクのイメージを前記第２のエッチングマスク層に転写するステップと、
前記第１の化学反応での反応性イオンエッチングを実行して、前記第２のエッチングマスク層のイメージを前記第１のエッチングマスク層に転写するステップと、
イオンミリングプロセスを実行して、前記複数のセンサ層のうち、前記第１のマスク層によって保護されていない部分を除去するステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記レジスト層に前記ナノインプリンティングを行ってパターン化されたレジストマスクを形成する場合に残留レジストが残り、前記方法は、反応性イオンエッチングを実行して前記残留レジストを除去してから、前記第２の化学反応での反応性イオンエッチングを実行して前記パターン化されたレジストマスクのイメージを前記第２のエッチングマスク層に転写するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記残留レジストを除去するための前記反応性イオンエッチングは、酸素化学反応で実行される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記パターン化されたレジストマスクのイメージをその下にある前記第２のエッチングマスク層に転写するための前記反応性イオンエッチングはフッ素化学反応で実行され、前記第２のエッチングマスク層のイメージを前記第１のエッチングマスク層に転写するための前記反応性イオンエッチングは酸素化学反応で実行される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のエッチングマスク層は可溶性高分子物質またはポリメチルグルタルイミドを含み、前記第２のエッチングマスク層はＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣ、またはＴａを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のエッチングマスク層はＮ-メチルピロリドンに溶解可能なポリメチルグルタルイミドまたは高分子物質を含み、前記第２のエッチングマスク層はＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣ、またはＴａを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のエッチングマスク層は可溶性高分子物質またはポリメチルグルタルイミドを含み、
前記第２のエッチングマスク層はＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣ、またはＴａを含み、
前記パターン化されたレジストマスクのイメージを前記第２のエッチングマスク層に転写するのに使用される前記反応性イオンエッチングはフッ素化学反応で実行され、
前記第２のエッチングマスク層のイメージを前記第１のエッチングマスク層に転写するのに使用される前記反応性イオンエッチングは酸素化学反応で実行される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記イオンミリングプロセスは、法線に対して複数の角度で実行される一連のイオンミリングを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数のセンサ層の蒸着後で、前記第１のエッチングマスク層の蒸着前に、保護層を蒸着するステップを更に含む請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記保護層はダイヤモンドライクカーボンまたは非晶質炭素を含む請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気トンネルデバイスに関し、より詳細には、超狭トラック幅と適切に制御されるサイドジャンクションプロファイルとを有する磁気抵抗センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの長期記憶の心臓部は、磁気ディスクドライブと呼ばれる組立品である。磁気ディスクドライブは、回転磁気ディスクと、回転磁気ディスクの表面の近傍にあるサスペンションアームによって浮かされた読み取りヘッドおよび書き込みヘッドと、書き込みヘッドおよび読み取りヘッドを回転ディスク上の被選択円形トラックの上方に配置するためにサスペンションアームを揺動させるアクチュエータとを含む。読み取りヘッドおよび書き込みヘッドは、エアベアリング面（ＡＢＳ）を有するスライダに直接設けられる。サスペンションアームは、ディスクが回転していないとき、ディスクの表面に接触するようにスライダを付勢するが、ディスクの回転時には、回転ディスクにより空気が渦を巻く。スライダがエアベアリングに乗ると、回転ディスクに磁気転移を書き込むためおよび回転ディスクから磁気転移を読み取るために、書き込みヘッドおよび読み取りヘッドが用いられる。読み取りヘッドおよび書き込みヘッドは、書き込み機能および読み取り機能を実行するためにコンピュータプログラムにしたがって動作する処理回路に接続される。
【０００３】
現行の読み取りヘッド設計においては、回転磁気ディスクからの磁界を感知するために、スピンバルブセンサ（巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサとも呼ばれる）が用いられる。センサは、第１の強磁性層と第２の強磁性層（以降、ピンニング層および自由層と呼ばれる）との間に挟まれた非磁性伝導性層（以降、スペーサ層と呼ばれる）を含む。スピンバルブセンサには、センス電流を流すために第１および第２のリードが接続される。ピンニング層の磁化は、エアベアリング面（ＡＢＳ）に垂直にピンニングされる。自由層の磁気モーメントは、ＡＢＳに平行に配置されるが、外部磁界に反応して自由に回転可能である。ピンニング層の磁化は、通常、反強磁性層との交換結合によってピニングされる。
【０００４】
スペーサ層の厚さは、センサの中の伝導電子の平均自由路未満となるように選択される。この配置の場合、伝導電子の一部は、スペーサ層とピンニングおよび自由層の各々とのインターフェイスによって散失される。ピンニングおよび自由層の磁化が互いに平行である場合に散失は最小となり、ピンニングおよび自由層の磁化が反平行である場合に散失は最大となる。散失の変化は、ｃｏｓθに比例してスピンバルブセンサの抵抗を変更させる。ここで、θはピンニング層と自由層の磁化の間の角度である。読み取りモードでは、スピンバルブセンサの抵抗は回転ディスクからの磁界の大きさに応じて変化する。センス電流がスピンバルブセンサを介して流れると、抵抗の変化によって電位の変化が引き起こされ、再生信号として検出され処理される。
【０００５】
とどまるところを知らないデータ転送速度およびデータ容量の増大の動きは、パフォーマンスの向上や磁気抵抗センサのサイズの縮小化の動因となっている。これらの取り組みは、トンネルジャンクションセンサまたはトンネルバルブの開発に対する調査・研究につながっている。トンネルバルブは、薄い電気絶縁障壁層を通して、電子の量子力学トンネリングに基づいて動作する。トンネルバルブは、薄い非磁性障壁によって隔てられた第１および第２の磁性層を含む。障壁層を通る電子の確率は、第１および第２の磁性層の磁気モーメントの相対的な向きに依存する。磁気モーメントが平行である場合は、障壁を通る電子の確率は最大となり、磁気モーメントが反平行である場合は、障壁を通る電子の確率は最小となる。
【０００６】
益々高まるデータ密度増大の動きを受けて、研究者らは、磁気抵抗センサの寸法、特にこのようなセンサのトラック幅を縮小するための手段を追い求めている。しかし、製造上の制約から、そのようなセンサについて、適切に画定されたサイドジャンクションプロファイルの可制御性を保ちながらセンサのトラック幅を確実に狭くする能力には限界がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基板を準備する第１のステップと、基板に複数のセンサ層を蒸着する第２のステップを含む磁気抵抗センサを製造するための方法を提供する。基板の上にはマスク構造が蒸着され、マスク構造の上にはレジスト層が蒸着される。次に、ナノインプリンティングを使用して、パターン化されたレジスト層が形成される。パターン化されたレジスト層のイメージがマスク層に転写される。イオンミリングを実行することにより、マスク層によって保護されていない複数のセンサ層の部分が除去される。
【０００８】
マスク層は、第１のエッチングマスク層と、第１のエッチングマスク層の上に形成された第２のエッチングマスク層を含む。第１および第２のエッチングマスク層は、様々な化学反応を伴う反応性イオンエッチングによって除去可能な材料から構成することができる。例えば、第１のエッチングマスク層は溶解可能な高分子物質またはＰＭＧＩから構成することができる。このような材料は、酸素化学反応での反応性イオンエッチングにより除去可能であるが、フッ素化学反応での反応性イオンエッチングでは除去されず、イオンミリングでも除去されない。第２のエッチングマスク層はＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣ、またはＴａなどの材料から構成することができる。このような材料は、フッ素化学反応での反応性イオンエッチングにより除去可能であり、イオンミリングによって除去可能な場合もあるが、酸素化学反応での反応性イオンエッチングでは除去されない。
【０００９】
ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）または非晶質炭素などの材料で構成されるオプションの保護層は、センサ層の蒸着後、第１のエッチングマスク層の蒸着前に設けることで、後続のプロセス中にセンサ層を保護することができる。
【００１０】
一貫して類似の参照符号によって類似の構成要素を示されている図面とあわせた好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を読むことによって、本発明のこれらのおよびその他の特徴および利点が明らかになる。
【００１１】
本発明の性質および利点ならびに好ましい使用形態を更に完全に理解するために、添付の図面とあわせた以下の詳細な説明を参照することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を具現化可能なディスクドライブシステムの概略図である。
【図２】スライダ上にある磁気ヘッドの位置を示すスライダのＡＢＳの図である。
【図３】本発明の実施形態に従って製造可能なような磁気抵抗センサのＡＢＳの拡大図である。
【図４】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図５】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図６】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図７】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図８】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図９】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図１０】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図１１】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明は、現時点で考えられる発明実施の最適な実施形態についての説明である。この説明は、本発明の原則を例示する目的でなされており、本明細書に記載の発明概念を限定することは意図していない。
【００１４】
図１を参照すると、本発明を具現化したディスクドライブ１００が示されている。図１に示されるように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２が、スピンドル１１４に支えられ、ディスク駆動モータ１１８によって回転される。各ディスク上における磁気記録は、磁気ディスク１１２上における同心円状のデータトラック（不図示）の環状パターンの形態をとる。
【００１５】
少なくとも１つのスライダ１１３が、磁気ディスク１１２の近くに位置決めされ、各スライダ１１３は、１つまたは２つ以上の磁気ヘッドアセンブリ１２１を支える。磁気ディスクの回転とともに、スライダ１１３は、所望のデータが読み出されるまたは書き込まれる磁気ディスク上の異なるトラックに磁気ヘッドアセンブリ１２１がアクセスできるように、ディスク表面１２２の上方を径方向に行き来する。各スライダ１１３は、サスペンション１１５によってアクチュエータアーム１１９に取り付けられる。サスペンション１１５は、スライダ１１３をディスク表面１２２に対して付勢する僅かなスプリング力を提供する。各アクチュエータアーム１１９は、アクチュエータ手段１２７に取り付けられる。図１に示されるようなアクチュエータ手段１２７は、ヴォイスコイルモータ（ＶＣＭ）であってよい。ＶＣＭは、固定磁界内を移動可能なコイルを含み、コイルの移動の方向および速度は、制御ユニット１２９によって供給されるモータ電流信号によって制御される。
【００１６】
ディスクストレージシステムの動作時において、磁気ディスク１１２の回転は、スライダに押し上げ力または持ち上げ力を及ぼすエアベアリングを、スライダ１１３とディスク表面１２２との間に生成する。エアベアリングは、したがって、通常動作時において、サスペンション１１５の僅かなスプリング力と打ち消しあい、実質一定の小間隔だけディスク表面から離れた僅か上方においてスライダ１１３を支える。
【００１７】
ディスクストレージシステムの各種の構成要素は、動作時に、制御ユニット１２９によって生成されるアクセス制御信号および内部クロック信号などの制御信号によって制御される。通常、制御ユニット１２９は、論理制御回路、ストレージ手段、およびマイクロプロセッサを含む。制御ユニット１２９は、ライン１２３に載せる駆動モータ制御信号およびライン１２８に載せるヘッド位置決め及び探索制御信号などの、各種のシステム動作を制御するための制御信号を生成する。ライン１２８に載せる制御信号は、スライダ１１３を磁気ディスク１１２上の所望のデータトラックに最適に移動させて位置決めするための所望の電流プロフィールを提供する。磁気ヘッドアッセンブリ１２１の書き込みヘッドおよび読み取りヘッドとの間では、記録チャネル１２５を通じて書き込み信号および読み取り信号がやり取りされる。
【００１８】
図２を参照すると、スライダ１１３内の磁気ヘッドアッセンブリ１２１の向きを詳細に確認することができる。図２はスライダ１１３のＡＢＳを示しており、誘導書き込みヘッドと読み取りヘッドを含む磁気ヘッドがスライダのトレーリングエッジに配置されているのが分かる。典型的な磁気ディスクストレージシステムに関する上記説明と添付した図１は、例示にすぎない。ディスクストレージシステムがディスクとアクチュエータを多数含むことができること、そして各アクチュエータが複数のスライダをサポートできることは明らかである。
【００１９】
次に、図３を参照すると、エアベアリング面（ＡＢＳ）と平行な平面から見た磁気抵抗センサ３００の概略図が示されている。磁気抵抗センサ３００は、磁気シールドおよび導線として機能できるように磁気材料で構成可能なリードとしての第１および第２の導電性シールド３０４、３０６で挟まれたセンサスタック３０２を含む。
【００２０】
センサスタック３０２は、磁気ピンニング層構造３０８と、磁気自由層構造３１０と、これらに挟まれた非磁性スペーサまたは障壁層３１２とを含む。磁気抵抗センサ３００が巨大磁気抵抗センサ（ＧＭＲ）である場合、障壁層３１２はＣｕなどの材料で構成される導電性の非磁性スペーサ層となる。磁気抵抗センサ３００がトンネルジャンクション磁気抵抗センサ（ＴＭＲ）である場合、障壁層３１２はＭｇ−Ｏ、アルミナ、またはＴｉＯ２などの薄い非磁性の電気絶縁障壁層となる。
【００２１】
磁気ピンニング層構造３０８は、第１の磁性層（ＡＰ１）３１４、第２の磁性層（ＡＰ２）３１６を含む反平行結合構造とすることができ、これら磁性層３１４、３１６は、Ｒｕなどの薄い非磁性ＡＰ結合層３１８にわたって反平行結合される。第１の磁性層３１４は、矢印頭記号によって示されるように、ＡＢＳに垂直な第１の方向にピンニングされた磁化３２０を有する。磁化３２０のピンニングは、反磁性材料（ＡＦＭ）層３２２の層との交換結合により達成され、この反磁性材料（ＡＦＭ）層３２２にはＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、または他の適切な材料を使用できる。第１の磁性層３１４と第２の磁性層３１６との間の反平行結合は、矢印末尾記号によって示されるように、ＡＢＳに垂直な第２の方向に第２の磁性層３１６の磁化３２４をピンニングする。
【００２２】
磁気自由層構造３１０に加えて、磁気ピンニング層構造３０８と非磁性スペーサまたは障壁層３１２（Ｔａおよび／またはＲｕの１つ以上の層を含むキャッピング層３２６）を、センサスタック３０２の上部に設けることで、製造時にセンサ層を保護できる。ＣｏＰｔまたはＣｏＰｔＣｒなどの材料によって構成される第１および第２の硬磁性バイアス層３２８、３３０を、センサスタック３０２のいずれかの側に設けることにより、矢印記号によって示されるＡＢＳと平行な所望の方向に磁気自由層構造３１０の磁化３３２をバイアスするための磁気バイアスフィールドを提供することができる。センス電流が硬磁性バイアス層３２８、３３０を通して分流されるのを防ぐために、硬磁性バイアス層３２８、３３０のそれぞれを、薄い絶縁層３３４によってセンサスタック３０２から、および第１の導電性シールド３０４の少なくとも１つから分離することができる。
【００２３】
動作中は、一方の第２の導電性シールドリード３０６から他方の第１の導電性シールド３０４へセンサスタック３０２を通して電気センス電流が流れる。このため、センサスタックにおける電気抵抗を測定できる。センサスタックにおけるこの抵抗は、自由層の磁化３３２の向きとピンニングまたは基準層の磁化３２４の相対的な向きによって変化する。自由層の磁化３３２が、ピンニングまたは基準層の磁化３２４に平行に近づくほど、センサスタックにおける抵抗は低くなる。反対に、磁化３３２に対する磁化３２４の反平行性が強いほど、センサスタックにおける抵抗は高くなる。上述のように、磁化３２４はピンニングされる。しかし、磁化３３２は、磁界に反応して自由に回転する。したがって、センサスタック３０２における電気抵抗の変化を測定することにより、外部磁界の存在と強さを検出することができる。
【００２４】
センサスタック３０２の幅（より詳細には、スペーサまたは障壁層３１２および磁気自由層構造３１０の幅）は、磁気抵抗センサ３００のトラック幅（ＴＷ）を決定する。上述のように、データ密度を高めるにはトラック幅を狭くする必要があるのでセンサのトラック幅は重要なパラメータである。もう１つの重要な設計パラメータは、ジャンクションとも称される、センサスタック３０２の側部の画定である。サイドジャンクション３３６の制御としては、これらの側部の角度を制御すること、側部の曲率の滑らかさを制御することに加えて、側部で材料層に与える損傷および再蒸着材料（ｒｅ−ｄｅｐ）の量を確実に最小限に抑えることが挙げられる。
【００２５】
図４〜図１１に、センサのトラック幅を縮小および均一にすることができ、またサイドジャンクションの画定の均一性を最大限に高める、磁気抵抗センサの製造方法を示す。特に図４を参照すると、弱磁性導電性リード４０２が形成され、この弱磁性導電性リード４０２上に複数のセンサ層４０４が形成されている。弱磁性導電性リード４０２は、センサ層を蒸着するための基板となる。センサ層４０４は、図３を参照して説明したような、センサスタック３０２を形成することができる層を含むことができる。センサ層４０４の場合は、他の複数の任意のタイプのセンサの層を含むことも可能であり、図３のセンサスタック３０２は例示にすぎない。
【００２６】
引き続き図４に示すように、センサ層の上にオプションの保護層４０６を蒸着することができる。オプションの保護層４０６は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）または非晶質炭素などの材料から構成することができる。第１のエッチングマスク４１０はオプションの保護層の上に蒸着され、第２のエッチングマスク４１２は第１のエッチングマスク４１０上に蒸着される。第１のエッチングマスク４１０は厚さＴに蒸着される。この厚さは、第２のエッチングマスク４１２の厚さと一緒に、本明細書で後述する今後のイオンミリングオペレーションのための所望のマスク高さを形成する。第２のエッチングマスク４１２は、第１のエッチングマスク４１０よりかなり薄くすることができる。第２のエッチングマスク４１２の上には、フォトレジスト層４１４が蒸着される。フォトレジスト層４１４の下に下層反射防止膜（ＢＡＲＣ）は必要ない。その理由については、以下で明らかにする。第１のエッチングマスク４１０と第２のエッチングマスク４１２は、様々な反応性イオンエッチングマスクプロセスによって除去可能な材料から構成される。言い換えると、第１のエッチングマスク４１０は、第２のエッチングマスク４１２を実質的に残す反応性イオンエッチングによって選択的に除去される材料から構成される。同様に、第２のエッチングマスク４１２も、第１のエッチングマスクを実質的に残す反応性イオンエッチングによって選択的に除去される。更に、第１のエッチングマスク４１０は、イオンミリングに耐性がある材料で構成される。したがって、第１のエッチングマスク４１０は、ＤＵＲＩＭＩＤＥ（登録商標）又はポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）などの可溶性高分子物質（好ましくは、ＮＭＰ溶液で溶解可能な高分子物質）で構成することができる。第２のエッチングマスク４１２は、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣ、またはＴａなどの材料で構成することができる。ＮＭＰはＮ-メチルピロリドン（Ｎ−Ｍｅｔｈｙｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）として公知の化学物質Ｃ５Ｈ９ＮＯを表すのに一般によく使用される頭字語である。この化学物質はまた、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（Ｎ−Ｍｅｔｈｙｌ−２−ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）など他の名前でも呼ばれるが、本明細書では簡単のために「ＮＭＰ」として参照する。
【００２７】
次に図５を参照すると、ナノインプリンティングによってフォトレジスト層４１４がパターン化されている。これは、パターン化されたインプリントまたは溝４１８を有するナノインプリンティングモールド４１６を使用して実行される。ナノインプリンティングモールド４１６をフォトレジスト層４１４にプレスすると、図５に示すような所望のパターンが形成される。ナノインプリンティングプロセス中に熱を加えると、フォトレジスト層４１４を幾分硬化することができる。ナノインプリンティングプロセスの結果として、図５に示すようなパターン部から延びる特定量のレジスト残渣４２０が生じる。
【００２８】
磁気抵抗センサを製造するための従来の方法では、光リソグラフ技術を使用してフォトレジスト層４１４をパターン化し現像していた。この場合も、フォトレジスト層４１４の直下に下層反射防止膜（図示せず）を使用する必要があった。このＢＡＲＣ層の場合は、レジスト層がパターン化された後で除去される。この余分なエッチングステップによりレジストマスクの幅に不要な変動が生じ、結果としてセンサのトラック幅に変動が生じた。かかる従来の方法を使用した場合のトラック幅変動の別の主な原因は、光リソグラフプロセス自体の変動（フラッシュフィールド間、ウエハー内、およびウエハー間の）にあった。この変動が実質的に増大するのは、プリントレジストの限界寸法（即ち、幅）が特定の限界値（６０〜７５ｎｍなど）を下回った場合であった。上述したナノインプリンティング方法では、ウエハー内の全てのフラッシュフィールドに対して、および多くのウエハーに対して同じモールドが使用されるので問題のトラック幅変動の原因は排除され、極めて整合性が高く十分に制御された超狭のトラック幅でセンサを構築することができる。
【００２９】
次に、第１の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を実行することにより、パターン化されたフォトレジスト層４１４のレジスト残渣４２０を除去する。好ましくは、酸素含有雰囲気の中でこの第１のＲＩＥを実行する。これにより、図６に示すような構造が残り、第２のエッチングマスク４１２の上にフォトレジスト層４１４が形成されている。
【００３０】
次に、図７を参照すると、第２の反応性イオンエッチングが実行され、フォトレジスト層４１４で保護されていない第２のエッチングマスク４１２の部分が除去され、これによりフォトレジスト層４１４のイメージがその下にある第２のエッチングマスク４１２に転写されている。この第２のＲＩＥは、第２のエッチングマスク４１２を選択的に除去するが第１のエッチングマスク４１０は実質的にそのまま残す気体を使用して実行される。例えば、第２のエッチングマスク４１２がＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、またはＳｉＣで構成される場合、第２のＲＩＥはフッ素を含む雰囲気内で実行される。
【００３１】
次に、図８を参照すると、第３の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が実行され、第２のエッチングマスク４１２で保護されていない第１のエッチングマスク４１０の部分が除去され、これにより第２のエッチングマスク４１２のイメージがその下にある第１のエッチングマスク層に転写されている。この第３のＲＩＥは、第２のエッチングマスク４１２によって保護されていない第１のエッチングマスク４１０の部分を選択的に除去するが第２のエッチングマスク４１２はほとんど除去しない化学的性質を使用して実行される。したがって、第３のＲＩＥは酸素を含有する雰囲気内で実行されるのが好ましい。また、エッチングマスク４１０、４１２のイメージを下にある保護層４０６（保護層４０６が使用されている場合）に転写するには、この第３のＲＩＥを使用してオプションの保護層４０６の部分を除去することができる。
【００３２】
第１のエッチングマスク４１０およびオプションの保護層４０６をパターン化した状態で、イオンミリングプロセスを実行すればマスク層（４０６、４１０）で保護されていないセンサ層４０４の部分を除去することができる。これにより、図９に示すようにクリーンで適切に画定された側部を有するセンサ層４０４が形成される。イオンミリングプロセスは、実際には、法線に対する種々の角度で実行される一連のイオンミリングオペレーションを伴うことで、材料の損傷又は材料の再蒸着（Ｒｅ−ｄｅｐ）がほとんど又は全くない適切に画定された側部（繰り返し可能で均一な側壁）を有するセンサ層４０４を形成する。このイオンミリングはまた、第３のＲＩＥの後で残された第２のエッチングマスク４１２（図８）も除去する。
【００３３】
読み取りセンサの形成においては、磁気書き込みヘッドや半導体デバイスなどの他のデバイスの形成の場合と共有されない固有の要件があり、例えば適切に画定されたクリーンなサイドジャンクション９０２、９０４を備えるセンサ層４０４を形成することが必要である。サイドジャンクション９０２、９０４を正確に画定するには、イオンミリング中にマスク層（４０６、４１０）からの一定の適切に定義されたシャドーイング量が存在しなければならず、このシャドウウィング量には一貫性があり適切に制御されなければならない。本発明によれば、保護層４０６の厚さ、第１のエッチングマスク４１０の厚さＴ、および第２のエッチングマスク４１２の厚さ（図９に示す）は、上述プロセスを通して所望の設計厚さになるように簡単かつ正確に制御できる。オプションの保護層４０６は第１のエッチングマスク層４１０よりもかなり薄いので、その厚さは全体のマスク厚のほんの一部にすぎない。したがって、保護層４０６の厚さに変動があっても、全体のマスク厚に与える影響は小さい。第２のエッチングマスク４１２の厚さは、第１のエッチングマスク４１０の厚さＴよりかなり薄く、第１のエッチングマスク４１０をエッチングするのに使用される第３のＲＩＥ中は実質的に変化せず、変動したとしても全体のマスク厚に与える影響は極めて小さい。前に開示したプロセスでは、結果的に、マスク自体の形成中に全体のマスク厚の高さが縮小された。しかし、この場合は、イオンミリングプロセスの開始時に、特に極めて狭いトラック幅で、マスク層の全体の厚さを制御することができなかった。本発明の方法において、イオンミリングプロセスはマスクの高さを縮小するが、開始マスク高さが一貫しており容易に制御可能であるため、このプロセスは繰り返しが可能である。
【００３４】
上述したプロセスでは、センサジャンクションを画定するイオンミリングプロセスのために、マスク厚を正確に、およびウエハー間で調整可能なように制御することが可能である。イオンミリングマスクは、第１のエッチングマスク４１０と、第２のエッチングマスク４１２と、保護層４０６から構成される。第１のエッチングマスク４１０の厚さＴは、蒸着された厚さそのままに維持される。言い換えると、厚さＴは第１のエッチングマスク４１０の蒸着によって制御され、この蒸着は正確かつ一貫した方法にて制御可能である。このことは、保護層４０６にも当てはまる。第２のエッチングマスク４１２の厚さは、図８の第３のＲＩＥプロセスではほとんど変更されず、イオンミリングプロセスの開始時における第２のエッチングマスク４１２の厚さは、それが蒸着される蒸着プロセスによって実質的に制御される。
【００３５】
次に図１０を参照すると、薄い非磁性の電気絶縁材料層１００２を蒸着し、次いで硬磁性層１００４を蒸着することができる。硬磁性層１００４の蒸着に先行して１つまたは複数のシード層（図示せず）を蒸着することができる。これらのシード層は前述蒸着された硬磁性層１００４内で所望のグレイン構造を開始する。電気絶縁材料層１００２にはアルミナを使用し、原子層蒸着によって蒸着することが可能である。硬磁性層１００４には、ＣｏＰｔまたはＣｏＰｔＣｒなどの材料を使用することができ、スパッタ蒸着によって蒸着することができる。硬磁性層１００４の後に１つまたは複数のキャッピング層（図示せず）を蒸着してもよい。次に、リフトオフプロセスを実行して、第１のエッチングマスク４１０を除去することができる。また、化学機械研磨プロセスを使用して、マスクのリフトオフを手助けすることも、構造の表面を平坦化することもできる。オプションの保護層４０６が除去されてもよい。これにより、図１１に示すような構造が残る。その後、図３に示すようにシールド３０６のような第２のシールドを蒸着することができる。
【００３６】
各種の実施形態が上述されてきたが、これらは、限定のためではなく例として示されたものにすぎない。当業者にならば、発明の範囲内に入るその他の実施形態も明らかになるであろう。したがって、発明の広さおよび範囲は、上述されたいかなる例示的実施形態によっても限定されるべきでなく、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物にしたがって定められるべきである。
【符号の説明】
【００３７】
１００  ディスクドライブ
１１２  磁気ディスク
１１３  スライダ
１１４  スピンドル
１１５  サスペンション
１１８  ディスク駆動モータ
１１９  アクチュエータアーム
１２１  磁気ヘッドアセンブリ
１２２  ディスク表面
１２３  ライン
１２５  記録チャネル
１２７  アクチュエータ手段
１２８  ライン
３００  磁気抵抗センサ
３０２  センサスタック
３０４  第１の導電性シールド
３０６  第２の導電性シールド
３０８  磁気ピンニング層構造
３１０  磁気自由層構造
３１２  非磁性スペーサまたは障壁層
３１４  第１の磁性層ＡＰ１
３１６  第２の磁性層ＡＰ２
３１８  非磁性ＡＰカップリング層
３２０  磁化
３２２  反磁性材料（ＡＦＭ）層
３２４  磁化
３２６  キャッピング層
３２８  第１の硬磁性バイアス層
３３０  第２の硬磁性バイアス層
３３２  磁化
３３４  絶縁層
３３６  サイドジャンクション
４０２  弱磁性導電性リード
４０４  センサ層
４０６  保護層
４１０  第１のエッチングマスク
４１２  第２のエッチングマスク
４１４  フォトレジスト層
４１６  ナノインプリンティングモールド
４１８  パターン化されたインプリントまたは溝
４２０  レジスト残渣
１００４  硬磁性層
【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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