JP2002026428A - フォトレジストパターンの形成方法及び磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

フォトレジストパターンの形成方法及び磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法

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JP2002026428A
JP2002026428A JP2000209911A JP2000209911A JP2002026428A JP 2002026428 A JP2002026428 A JP 2002026428A JP 2000209911 A JP2000209911 A JP 2000209911A JP 2000209911 A JP2000209911 A JP 2000209911A JP 2002026428 A JP2002026428 A JP 2002026428A
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範之 伊藤
Koichi Terunuma
幸一 照沼
Satoshi Tsukiyama
聡 築山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 工程を複雑化することなくオーバーラップ量
を高精度に制御可能なＭＲ型薄膜磁気ヘッドの製造方
法、及び狭い幅を有するフォトレジストパターンを容易
に得ることができる新規なフォトレジストパターンの形
成方法を提供する。 【解決手段】 所定の幅を有するフォトレジストパター
ンを形成した後、この幅が減少するように、基板に垂直
な法線に対する角度である入射角の大きいイオンビーム
によって、フォトレジストパターンの側面をイオンミリ
ングするフォトレジストパターンの形成方法が提供され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトレジストパ
ターンの形成方法、並びに磁気抵抗効果（ＭＲ）素子、
例えば、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）素子又はスピン
バルブ磁気抵抗効果（ＳＶＭＲ）素子等の巨大磁気抵抗
効果（ＧＭＲ）素子を備えたＭＲ型薄膜磁気ヘッドの製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のＭＲ素子は、一般に、センサと
して動作するセンサ層（例えばＡＭＲ素子ではＭＲ層、
ＧＭＲ素子ではフリー強磁性層）を単磁区化するための
縦バイアスを印加する磁区制御膜とリード導体膜とが、
そのセンサ層の両端部に接合された構造を有している。
【０００３】このような磁区制御膜とリード導体膜と
は、通常、トラック幅方向に同じ間隔を隔てて、即ち共
に同じ積層パターンで形成されている。これは、フォト
リソグラフィ工程（レジスト膜の成膜処理、露光処理及
びその後の処理によってレジストパターンを形成する工
程）で形成した１つのフォトレジストパターンを用い
て、磁区制御膜とリード導体膜とを連続して形成してい
るからである。
【０００４】近年、狭トラック化が進み、ＭＲ素子の出
力向上が要求されている。このための従来技術として、
リード導体膜を磁区制御膜より内側まで延長させる構
造、即ちリード導体膜の間隔を磁区制御膜の間隔（ＭＲ
膜の幅）より狭くする構造（リードオーバーレイ構造）
が提案されている（例えば、特開平９−２８２６１８号
公報、特開平１１−３１３１３号公報、特開平１１−２
２４４１１号公報、特開２０００−７６６２９号公
報）。
【０００５】特開平９−２８２６１８号公報及び特開２
０００−７６６２９号公報には、２回のフォトリソグラ
フィ工程を必要とするリードオーバーレイ構造形成方法
が記載されている。図１は、この公知のリードオーバー
レイ構造形成方法の工程を説明するためのＡＢＳ（浮上
面）方向から見た断面図である。
【０００６】まず、図１（Ａ）に示すように、シールド
ギャップ層１０上にＭＲ層１１を成膜し、その上に第１
のフォトレジストパターン１２を１回目のフォトリソグ
ラフィ工程で形成する。
【０００７】次いで、図１（Ｂ）に示すように、この第
１のフォトレジストパターン１２を用いてイオンミリン
グを行ってＭＲ層１１をパターニングし所定パターンの
ＭＲ膜１１´を得る。続いて、同じ第１のフォトレジス
トパターン１２を用いて磁区制御膜用硬磁性層１３を成
膜する。
【０００８】次いで、図１（Ｃ）に示すように、リフト
オフにより第１のフォトレジストパターン１２を除去し
て磁区制御膜１３´を形成する。
【０００９】次いで、図１（Ｄ）に示すように、第１の
フォトレジストパターン１２より狭い幅を有する第２の
フォトレジストパターン１４を２回目のフォトリソグラ
フィ工程で形成する。
【００１０】次いで、図１（Ｅ）に示すように、この第
２のフォトレジストパターン１４を用いてリード導体用
導体層１５を成膜する。
【００１１】その後、図１（Ｆ）に示すように、リフト
オフにより第２のフォトレジストパターン１４を除去し
てリード導体１５´を形成し、これによりリードオーバ
ーレイ構造が得られる。
【００１２】一方、特開平１１−３１３１３号公報に
は、磁区制御膜を成膜する際のスパッタリング角度とリ
ード導体膜を成膜する際のスパッタリング角度とを異な
らせることによって、１回のフォトリソグラフィ工程で
リードオーバーレイ構造を形成する方法が記載されてい
る。
【００１３】また、特開平１１−２２４４１１号公報に
は、ＭＲ膜のパターニングの前にそのフォトレジストパ
ターンを用いてリード導体膜を成膜しておき、ＭＲ膜の
パターニング時にリード導体膜もその一部のみを残して
除去し、その後に同じフォトレジストパターンを用いて
磁区制御膜及びリード導体膜の残りの部分を成膜するこ
とによって、１回のフォトリソグラフィ工程でリードオ
ーバーレイ構造を形成する方法が開示されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９−２８２６１８号公報及び特開２０００−７６６２９
号公報に記載のリードオーバーレイ構造形成方法による
と、２回のフォトリソグラフィ工程が必要となるため、
工程が複雑となり、また、フォトリソグラフィのアライ
メント精度も問題となってくる。
【００１５】また、特開平１１−３１３１３号公報に記
載のリードオーバーレイ構造形成方法によると、スパッ
タリング角度を異ならせるのみでリード導体膜のパター
ンを制御しているため、トラック幅及びリード導体膜の
延長長さ（オーバーラップ量、図1（Ｆ）参照）を精度
良く制御することが難しい。
【００１６】さらに、特開平１１−２２４４１１号公報
に記載のリードオーバーレイ構造形成方法によると、リ
ード導体膜を２回のスパッタリングで分割形成している
ため、分割された導体部分を低抵抗で確実に接合させる
ことが難しい。また、側壁に成膜成分が付着することに
よって太らせたフォトレジストパターンを用いて磁区制
御膜及び電極膜をパターニングしているため、これらの
膜を精度良くパターニングすることが困難であり、オー
バーラップ量を精度良く制御することが難しい。
【００１７】従って本発明の目的は、工程を複雑化する
ことなくオーバーラップ量を高精度に制御可能なＭＲ型
薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１８】本発明の他の目的は、狭い幅を有するフォ
トレジストパターンを容易に得ることができる新規なフ
ォトレジストパターンの形成方法を提供することにあ
る。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定の
幅を有するフォトレジストパターンを形成した後、この
幅が減少するように、基板に垂直な法線に対する角度
（基板に垂直な方向を０度とする角度）である入射角の
大きいイオンビームによって、フォトレジストパターン
の側面をイオンミリングするフォトレジストパターンの
形成方法が提供される。
【００２０】入射角の大きいイオンビームによって、即
ち大きいミリング角度によって、フォトレジストパター
ンの側面をイオンミリングすることにより、より幅の狭
いフォトレジストパターンを容易に得ることができる。
【００２１】このイオンビームの入射角が、４０度を越
える所定角度であることが好ましい。
【００２２】本発明によれば、さらに、フォトレジスト
パターンを用いて磁区制御膜を成膜した後、このフォト
レジストパターンの幅が減少するように、基板に垂直な
法線に対する角度である入射角の大きいイオンビームに
よってフォトレジストパターンの側面をイオンミリング
し、幅が減少したフォトレジストパターンを用いてリー
ド導体を成膜するＭＲ型薄膜磁気ヘッドの製造方法が提
供される。
【００２３】さらにまた、本発明によれば、ＭＲ膜上に
フォトレジストパターンを形成し、フォトレジストパタ
ーンを用いてイオンミリングすることによってＭＲ膜を
パターニングし、フォトレジストパターンを用いて磁区
制御膜を成膜した後、フォトレジストパターンの幅が減
少するように、ＭＲ膜のパターニング時より、基板に垂
直な法線に対する角度である入射角の大きいイオンビー
ムによって、フォトレジストパターンの側面をイオンミ
リングし、幅が減少したフォトレジストパターンを用い
てリード導体を成膜するＭＲ型薄膜磁気ヘッドの製造方
法が提供される。
【００２４】磁区制御膜を成膜した後、入射角の大きい
イオンビームによってそのフォトレジストパターン膜の
側面をイオンミリングすることによりフォトレジストパ
ターンの幅を減少させ、その幅が減少したフォトレジス
トパターンを用いてリード導体を成膜しているので、１
回のフォトリソグラフィ工程で高精度なオーバーラップ
量制御を行うことができる。即ち、工程の複雑化を招く
ことなく、高精度にオーバーラップ量を制御したリード
オーバーレイ構造を形成することができる。
【００２５】フォトレジストパターンの側面をイオンミ
リングする際のイオンビームの入射角が、４０度を越え
る所定角度であることが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】図２は本発明の一実施形態とし
て、ＭＲ素子のリードオーバーレイ構造形成工程を説明
するためのＡＢＳ方向から見た断面図である。
【００２７】まず、図２（Ａ）に示すように、シールド
ギャップ層２０上にＭＲ層２１を成膜し、その上にフォ
トレジストパターン２２を１回のフォトリソグラフィ工
程で形成する。
【００２８】次いで、図２（Ｂ）に示すように、このフ
ォトレジストパターン２２を用いてイオンミリングを行
ってＭＲ層２１をパターニングし所定パターンのＭＲ膜
２１´を得る。本実施形態において、この場合のミリン
グ角度（イオンビームの入射角）は、０度、即ち、積層
面に垂直である。続いて、同じフォトレジストパターン
２２を用いて磁区制御膜用硬磁性層２３を成膜する。
【００２９】次いで、図２（Ｂ）に示すように、ＭＲ層
２１のパターニング時のイオンミリングよりも大きなミ
リング角度（イオンビームの入射角）でイオンミリング
を行い、磁区制御膜用硬磁性層２３が上に乗った状態の
フォトレジストパターン２２の側面をミリングする。こ
れにより、フォトレジストパターン２２の側面及びその
上の磁区制御膜用硬磁性層２３の側面が削られ、図２
（Ｃ）に示すように、幅がかなり減少したフォトレジス
トパターン２４が得られる。
【００３０】次いで、図２（Ｄ）に示すように、このフ
ォトレジストパターン２４を用いてリード導体用導体層
２５を成膜する。
【００３１】その後、図２（Ｅ）に示すように、リフト
オフによりフォトレジストパターン２４を除去して、リ
ードオーバーレイ構造を有する磁区制御膜２３´及びリ
ード導体２５´を得る。
【００３２】フォトレジストパターン２２の側面をミリ
ングする際のイオンビーム２６の入射角、即ちミリング
角度（基板に垂直な法線に対する角度）は、４０度を越
える角度であることが望ましい。以下この点について説
明する。
【００３３】ＭＲ膜２１をミリング角度０度でパターニ
ングし、磁区制御膜２３をスパッタリングで形成した後
に種々のミリング角度及びミリング時間でイオンミリン
グしたサンプルについて、ＴＥＭによりＡＢＳ面から観
察を行い、オーバーラップ量を測定した。その結果が表
１〜表４に示されている。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】図３は、この測定に基づいて、ミリング時
間が３００秒の際のミリング角度に対するオーバーラッ
プ量の変化を表した特性図である。
【００３９】一般に、リードオーバーレイ構造における
オーバーラップ量は、約０．１μｍ以上である必要があ
る。ミリング時間をあまりかけることなくこのようなオ
ーバーラップ量を得るためには、同図及び表１〜表４か
ら分かるように、ミリング角度は４０度を越えることが
必要となる。ミリング角度が４０度以下、例えば３０度
程度であると、フォトレジストパターンはほとんど削れ
ず、積層された層が削られてしまうのである。
【００４０】また、ミリング角度の上限としては、理論
的には９０度未満である。ミリング角度が９０度である
と、ミリングによる研削は生じない。なお、発明者が現
在使用しているミリング装置では、ミリング角度約８０
度が上限である。
【００４１】以上説明したように、本実施形態では、ミ
リング角度が４０度を越えるイオンビームによってフォ
トレジストパターン２２の側面をイオンミリングするこ
とによりそのフォトレジストパターン２２の幅を減少さ
せ、その幅が減少したフォトレジストパターン２４を用
いてリード導体２５を成膜しているので、１回のフォト
リソグラフィ工程で高精度なオーバーラップ量制御を行
うことができる。即ち、工程の複雑化を招くことなく、
高精度にオーバーラップ量を制御したリードオーバーレ
イ構造を形成することができる。
【００４２】なお、上述したＭＲ膜２１´は、単層構造
のＡＭＲ膜であってもよいが、強磁性薄膜層（フリー
層）／非磁性金属薄膜層／強磁性薄膜層（ピンド層）／
反強磁性薄膜層なる積層順序又はこの逆の積層順序の多
層構造を有するＳＶＭＲ膜又はその他のＧＭＲ膜であっ
てもよい。
【００４３】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。
【００４４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、入射角の大きいイオンビームによって、即ち大きい
ミリング角度によって、フォトレジストパターンの側面
をイオンミリングすることにより、より幅の狭いフォト
レジストパターンを容易に得ることができる。
【００４５】また、本発明によれば、磁区制御膜を成膜
した後、基板に垂直な法線に対する角度である入射角の
大きいイオンビームによってそのフォトレジストパター
ンの側面をイオンミリングすることによりフォトレジス
トパターンの幅を減少させ、その幅が減少したフォトレ
ジストパターンを用いてリード導体を成膜しているの
で、１回のフォトリソグラフィ工程で高精度なオーバー
ラップ量制御を行うことができる。即ち、工程の複雑化
を招くことなく、高精度にオーバーラップ量を制御した
リードオーバーレイ構造を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知のリードオーバーレイ構造形成方法の工程
を説明するためのＡＢＳ方向から見た断面図である。
【図２】本発明の一実施形態として、ＭＲ素子のリード
オーバーレイ構造形成工程を説明するためのＡＢＳ方向
から見た断面図である。
【図３】ミリング角度に対するオーバーラップ量の変化
を表した特性図である。
【符号の説明】
２０ シールドギャップ層 ２１ ＭＲ層 ２１´ ＭＲ膜 ２２、２４ フォトレジストパターン ２３ 磁区制御膜用硬磁性層 ２３´ 磁区制御膜 ２５ 磁区制御膜用導体層 ２５´ 磁区制御膜 ２６ イオンビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 築山 聡 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H097 BB03 CA11 LA20 5D034 BA02 BA08 BA12 DA04 DA07

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の幅を有するフォトレジストパター
    ンを形成した後、該幅が減少するように、基板に垂直な
    法線に対する角度である入射角の大きいイオンビームに
    よって前記フォトレジストパターンの側面をイオンミリ
    ングすることを特徴とするフォトレジストパターンの形
    成方法。
  2. 【請求項２】 前記イオンビームの入射角が、４０度を
    越える所定角度であることを特徴とする請求項１に記載
    の方法。
  3. 【請求項３】 フォトレジストパターンを用いて磁区制
    御膜を成膜した後、該フォトレジストパターンの幅が減
    少するように、基板に垂直な法線に対する角度である入
    射角の大きいイオンビームによって該フォトレジストパ
    ターンの側面をイオンミリングし、該幅が減少したフォ
    トレジストパターンを用いてリード導体を成膜すること
    を特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方
    法。
  4. 【請求項４】 前記イオンビームの入射角が、４０度を
    越える所定角度であることを特徴とする請求項３に記載
    の製造方法。
  5. 【請求項５】 磁気抵抗効果膜上にフォトレジストパタ
    ーンを形成し、該フォトレジストパターンを用いてイオ
    ンミリングすることによって前記磁気抵抗効果膜をパタ
    ーニングし、該フォトレジストパターンを用いて磁区制
    御膜を成膜した後、該フォトレジストパターンの幅が減
    少するように、前記磁気抵抗効果膜のパターニング時よ
    り、基板に垂直な法線に対する角度である入射角の大き
    いイオンビームによって、該フォトレジストパターンの
    側面をイオンミリングし、該幅が減少したフォトレジス
    トパターンを用いてリード導体を成膜することを特徴と
    する磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  6. 【請求項６】 前記フォトレジストパターンの側面をイ
    オンミリングする際のイオンビームの入射角が、４０度
    を越える所定角度であることを特徴とする請求項５に記
    載の製造方法。
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