(57)【要約】【課題】ハイト決定加工を行いながらも簡易にリードギャップのばらつきを軽減することができる、磁気抵抗効果素子の製造方法を提供する。【解決手段】磁気抵抗効果膜５３を形成し、その上に、ＭＲハイトよりも長いアンダーカット部７７を有するレジスト７３を配置する。そして、レジストを介したエッチングによるハイト決定加工を行い、レジストをリフトオフした後、ＭＲハイトを確定する位置にＡＢＳを形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果膜を形成し、
前記磁気抵抗効果膜の上に、ＭＲハイトよりも長いアンダーカット部を有するマスク材を配置し、
前記マスク材を介したエッチングによるハイト決定加工を行い、
前記マスク材を除去した後、ＭＲハイトを確定する位置にＡＢＳを形成する、
磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２】
前記ハイト決定加工を行った後、前記マスク材を除去する前に、前記磁気抵抗効果膜のハイト方向奥側に絶縁層を成膜し、その後、前記マスク材を除去する請求項１に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、磁気抵抗効果素子を用いて磁気的な情報を検出することが行われている。磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果膜と、その上下に配置された一対の磁気シールド膜とを備えている。磁気抵抗効果膜においては、所定の電極構造を介してセンス電流が給電されており、磁気情報に応じて磁気抵抗効果膜の磁化方向が変化し、さらにそれに応じて磁気抵抗効果膜の抵抗値も変化する。よって、かかる抵抗値変化によるセンス電流の変化を監視し、磁気情報の検出を行う。
【０００３】
通常、磁気抵抗効果膜の製造プロセスとしては、下部シールド膜の上方に、ピンド層、非磁性層、フリー層等の主要構成層を積層した後、予め決められている幅寸法及び奥行き寸法となるように加工を行う。すなわち、ミリング等のエッチングによってトラック幅決定加工及びハイト決定加工が行われる（特許文献１参照）。
【０００４】
ハイト決定加工においては、マスク材として、その根元に、くびれ部すなわちアンダーカット部を有するような形状のレジストを用意し、かかるレジストを非エッチング部分に設けた後に、ミリング等のエッチングを施していた。さらに、その後は、ミリングで除去された部分に絶縁層を設け、レジストをリフトオフし、磁気抵抗効果膜上の酸化膜など表面に存在する不要膜をエッチングにより除去した後、上部シールド膜を成膜することとなる。
【特許文献１】特開２００２−２６４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した磁気抵抗効果素子においては、ＡＢＳ面におけるリードギャップにばらつきが生じることがあった。本発明者が検討したところ、このようなばらつきは次のような過程で生じていくものと考えられる。ハイト決定加工においては、ミリング時の再付着物がレジスト根元のアンダーカット部内に溜まり、レジストリフトオフ後も磁気抵抗効果膜の上面に残存するおそれがある。このような残存物は、磁気抵抗効果膜の上に段差を生じさせ、磁気抵抗効果膜の高さ（厚み）が均一でなくなる問題を起こす。そして、厚みの不均一状態は、その後の不要膜のエッチングによっても解消されない。このため、最終的なＡＢＳの位置が段差の前後の何れかにずれてしまった場合に磁気抵抗効果素子のリードギャップがばらつく問題につながる可能性がある。
【０００６】
また、上記の段差は２〜３ナノメートル程度であるところ、特に、近年、磁気抵抗効果素子は薄層化が望まれているため、本発明者は、かかる段差に起因したリードギャップのばらつき問題は、クローズアップされてくるものと考える。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ハイト決定加工を行いながらも簡易にリードギャップのばらつきを軽減することができる、磁気抵抗効果素子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】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法は、磁気抵抗効果膜を形成し、前記磁気抵抗効果膜の上に、ＭＲハイトよりも長いアンダーカット部を有するマスク材を配置し、前記マスク材を介したエッチングによるハイト決定加工を行い、前記マスク材を除去した後、ＭＲハイトを確定する位置にＡＢＳを形成する。
【０００９】
前記ハイト決定加工を行った後、前記マスク材を除去する前に、前記磁気抵抗効果膜のハイト方向奥側に絶縁層を成膜し、その後、前記マスク材を除去するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ハイト決定加工を行いながらも、特定形態のマスク材を乗せるという簡易な態様によって、リードギャップのばらつきを軽減することができる。
【００１１】
特に、ハイト決定加工後に磁気抵抗効果膜のハイト方向奥側に絶縁膜を設ける態様では、絶縁膜の乗り上げ部の存在により段差が顕著に現れるため、本発明によるリードギャップのばらつき軽減はより大きな効果を発揮する。
【００１２】
なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法に係る実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。また、方向の記載については、図面のＸ方向を上下方向、Ｙ方向をハイト方向（前後方向）、Ｚ方向を幅方向として行う。
【００１４】
図１に、本実施の形態に関する磁気ヘッドの媒体対向面側の端部断面を示す。磁気ヘッドは、図示しない記録媒体の磁気記録面と対向して配置され、記録媒体に対して磁気情報の読み書きを行うものである。磁気ヘッド１１は、書き込み素子２１と、読み取り素子である磁気抵抗効果素子５１とを備えている。
【００１５】
書き込み素子２１には、ギャップ膜２５が設けられている。ギャップ膜２５の上下には、上磁極膜２７及び下磁極膜２９が延在している。上磁極膜２７と下磁極膜２９は、媒体対向面（ＡＢＳ）と逆側において、結合部３１によって磁路が形成されるように結合されている。上磁極膜２７と下磁極膜２９との間には、コイル３３が形成されている。コイル３３は、結合部３１を軸に周回するように配置されている。
【００１６】
読み取り素子である磁気抵抗効果素子５１は、非磁性膜３５を挟んで書き込み素子２１の下方に配置されている。なお、磁気ヘッドにおける、上述した磁気抵抗効果素子の周囲構成は、あくまでも例示であり、適宜改変することが可能である。
【００１７】
図２に、磁気抵抗効果素子５１の構成を模式的に示す。磁気抵抗効果素子５１は、本実施の形態ではＴＭＲ素子として構成されており、磁気抵抗効果膜５３と、その上下に設けられた一対の磁気シールド膜５５、５７とを有している。また、上下一対の磁気シールド膜５５、５７に挟まれた位置において、磁気抵抗効果膜５３のハイト方向奥側には、絶縁膜５９が設けられている。なお、図２中における符号ＭＲｈは、磁気抵抗効果膜５３のＭＲハイトの長さを示しているものとする。また、符号ＲＧは磁気抵抗効果膜５３のリードギャップの長さを示しているものとする。
【００１８】
具体例を示すと、上下一対の磁気シールド膜５５、５７はそれぞれＮｉＦｅより構成され、絶縁膜５９はＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2等より構成されている。
【００１９】
なお、図示省略するが、磁気抵抗効果膜５３の幅方向における左右両側には、周知の態様で磁区制御膜が設けられているものとする。
【００２０】
磁気抵抗効果膜５３は、順に積層される層として、下地層６１、反強磁性層６３、ピンド層６５、非磁性層６７、フリー層６９及びキャップ層７１を備えている。
【００２１】
具体例を示すと、下地層６１はＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＦｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ、ＮｉＦｅ、Ｔａ等の積層体より構成されている。反強磁性層６３はＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、ＰｔＭｎＰｄより構成されている。ピンド層６５及びフリー層６９はＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉのうち少なくとも一つを主成分とした層より構成されている。非磁性層６７はＡｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ等の酸化物より構成されている。キャップ層７１はＴａ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｈ等より構成されている。
【００２２】
ピンド層６５の磁化方向は、反強磁性層６３との交換結合によってある一定の方向に固定されている。一方、フリー層６９の磁化方向は、記録媒体からの磁束など外部磁界に対応して変化できるようになっている。
【００２３】
次に、このような構成を有する磁気抵抗効果素子の製造方法について図３〜図８を参照しながら説明する。なお、下部磁気シールド膜を形成するまでの工程については既存の仕方と同様であってもよいため、その説明は省略する。
【００２４】
図３において、まず、下部磁気シールド膜５７の上方に、下地層６１を成膜する。その上で、磁気抵抗効果膜５３の主要構成層である、反強磁性層６３、ピンド層６５、非磁性層６７及びフリー層６９をその順に成膜、積層する。そして、フリー層６９の上面に保護層としてのキャップ層７１を成膜して、図３に示す状態を得る。
【００２５】
次に、図４に示されるように、磁気抵抗効果膜５３の上面にマスク材としてのレジスト７３を配置する。厳密には、磁気抵抗効果膜５３の上面における酸化が避けられないため、キャップ層７１の上面にさらに表面酸化膜７５が存在しており、その表面酸化膜７５の上にレジスト７３が配置されることとなる。
【００２６】
レジスト７３は、その後のリフトオフに好適なように、根元にくびれ部すなわちアンダーカット部７７を備えている。レジスト７３の下層部７３ａ、上層部７３ｂを２回に分けて塗布し、所定のレジスト形状を得るために露光する。上層部７３ｂは露光された部分が現像液に溶解する通常のイメージングレジストであるのに対し、下層部７３ａは露光の有無に係わらず現像液に溶解する。したがって、現像条件を調整することにより、アンダーカットの形状を調整することができる。また、本発明のアンダーカット部７７は、そのハイト方向寸法ＵＣが、ＭＲハイトの長さＭＲｈよりも長くなるように設定されている。
【００２７】
次に、図５に示されるようにＭＲハイト加工を行う。具体的には、レジスト７３をマスク材として、符号Ａのようにミリング等のエッチングを施して、所定のＭＲハイトを得る。このとき、アンダーカット部７７内に再付着物５３ａが表面酸化膜７５の上に付着することがある。
【００２８】
続いて、図６に示されるように、エッチングによって磁気抵抗効果膜５３が除去された部分に、符号Ｂで示すように絶縁膜５９を成膜する。かかる成膜は、例えばスパッタリングやイオンビーム蒸着法（ＩＢＤ）によって行うことができる。
【００２９】
次に、図７に示されるように、レジスト７３をリフトオフし、表面酸化膜７５やミリング時の再付着物５３ａさらにはそれらの上に堆積する絶縁膜５９の乗り上げ部５９ａの除去を行う。具体的には、表面酸化膜７５や絶縁膜５９を溶かすことができる溶剤を用いたウェットエッチングや、ミリング等のドライエッチングで行うことができる。
【００３０】
図８は、エッチングによって表面酸化膜７５や再付着物５３ａや絶縁膜５９の乗り上げ部５９ａが除去され、磁気抵抗効果膜５３のキャップ層７１が露出した状態を模式的に示す。さらに、この後、キャップ層７１及び絶縁膜５９の上面に、上部磁気シールド膜５５を成膜し、さらに図１で示した構成を積層した上で、ラッピング処理（研磨）を行って長さＭＲｈのＭＲハイトを実現するＡＢＳを形成し、要部として図２に示した構造を得る。
【００３１】
なお、周知の態様であるためその詳細説明は省略するが、上述した積層プロセスはウエハとして行われており、積層プロセスが完了した後、ウエハをバー状に切り出し、そのうえでラッピング処理が行われているものである。
【００３２】
ここで、比較例として、既存の製造プロセスについて説明する。既存の製造プロセスにおいては、図９の（ａ）に示されるように、ＭＲハイトより短いアンダーカット部１７７を備えたレジスト１７３が用いられていた。このため、図９の（ｂ）に示されるように、本来の位置のＡＢＳ１が実現できた場合には、所望のリードギャップＲＧ１を得ることが可能となるが、もし、実際のＡＢＳの位置がずれてしまった場合には、リードギャップもまたずれてしまう恐れがあった。
【００３３】
すなわち、図９の（ｂ）においてＡＢＳ２に示されるように、実際のＡＢＳがハイト方向奥側にずれてしまった場合には、リードギャップもまた、図９の（ｂ）においてＲＧ２で示されるように、本来のリードギャップＲＧ１よりも長くなってしまう恐れがある。
【００３４】
これに対して、本発明では、図４に示されるように、アンダーカット部７７のハイト方向寸法ＵＣが、ＭＲハイトの長さＭＲｈよりも長くなるように設定されているレジスト７３を使用する。このため、図８に示されるように、ＡＢＳのハイト方向の前後近傍の部分は、厚さ（高さ）が均一な部分となっている。よって、仮に実際のＡＢＳが本来の位置よりもハイト方向の前後にずれたとしても、そのリードギャップは本来のＡＢＳの位置で規定された値を維持することが可能となる。
【００３５】
このように本実施の形態によれば、ハイト決定加工を行いながらも、特定形態のマスク材を乗せるという簡易な態様によって、リードギャップのばらつきを軽減することができる。特に、ハイト決定加工後に磁気抵抗効果膜５３のハイト方向奥側に絶縁膜５９を設ける態様では、絶縁膜５９の乗り上げ部５９ａの存在により段差が顕著に現れるため、本実施の形態によるリードギャップのばらつき軽減はより大きな効果を発揮する。
【００３６】
以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
【００３７】
まず、上記実施の形態では、磁気抵抗効果素子としてＴＭＲ素子を例に説明がされているが、本発明では、これに限定されるものではない。よって、例えばＣＰＰ（current perpendicular to plane）型のＧＭＲ素子は勿論、ＣＩＰ（current in plane）型のＧＭＲ素子に対しても適用することができる。よって、ハイト決定加工の後、絶縁膜５９を設けることなく上部磁気シールド膜５５を成膜するような構成であってもよい。
【００３８】
また、上記実施の形態は、薄膜磁気ヘッドとして実施される磁気抵抗効果素子の製造方法として説明しているが、本発明は、これに限定するものでもない。本製造方法は、薄膜を用いたセンサやメモリ、アクチュエータ、半導体デバイスなど、薄膜磁気ヘッド以外の製品を構成する磁気抵抗効果素子に対して広く適用することが可能である。
【００３９】
また、本発明におけるマスク材は、フォトレジストにより構成される態様には限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に関する磁気ヘッドの媒体対向面側端部の断面図である。
【図２】図１の磁気ヘッドにおける磁気抵抗効果素子部分の拡大図である。
【図３】本実施の形態に関する製造プロセスの一工程を示す図である。
【図４】図３の次の工程を示す図である。
【図５】図４の次の工程を示す図である。
【図６】図５の次の工程を示す図である。
【図７】図６の次の工程を示す図である。
【図８】図７の次の工程を示す図である。
【図９】比較例を説明する図であり、（ａ）はマスク材の形態を示し、（ｂ）はＡＢＳの位置とリードギャップとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
５１                    磁気抵抗効果素子
５３                    磁気抵抗効果膜
５９                    絶縁膜
７３                    マスク材（レジスト）
７７                    アンダーカット部
【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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