JP2003133615A - 磁気抵抗効果素子の製造方法および薄膜磁気ヘッドの製造方法ならびに薄膜パターン形成方法 - Google Patents

磁気抵抗効果素子の製造方法および薄膜磁気ヘッドの製造方法ならびに薄膜パターン形成方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 極めて微小な磁気抵抗効果膜パターンを有す
る磁気抵抗効果素子の効率的な形成を可能とすると共
に、磁気抵抗効果膜パターンの寸法のばらつきを低減す
ることを可能とする磁気抵抗効果素子の製造方法および
薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供する。同一基体上に、
サイズが互いに異なる複数の薄膜パターンをそれぞれに
応じた精度で効率よく形成する薄膜パターン形成方法を
提供する。 【解決手段】 形成対象となるパターンのサイズに応じ
て、電子ビームリソグラフィと、フォトリソグラフィと
を使い分けるようにしたので、特に高い精度を必要とす
る部分の寸法精度を担保しつつ、効率的なパターン形成
が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定形状の磁気抵
抗効果膜パターンを含む磁気抵抗効果素子の製造方法お
よびそのような磁気抵抗効果素子を基体上に配設してな
る薄膜磁気ヘッドの製造方法ならびに同一基体上にサイ
ズの異なる2つ以上の薄膜パターンを形成する方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、ハードディスク等の面記録密度の
向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められて
いる。薄膜磁気ヘッドのうち、再生ヘッド部としては、
磁気変換素子の1つである磁気抵抗効果(Magnetoresis
tive、以下MRと記す。)素子を有する磁気抵抗効果型ヘ
ッド(MRヘッド)が広く一般的に用いられている。
【0003】MR素子としては、異方性磁気抵抗効果
(Anisotropic Magnetoresistive、以下AMR と記す。)
を示す磁性膜(AMR膜)を用いたAMR素子や、巨大
磁気抵抗効果(Giant Magnetoresistive、以下GMR と記
す。)を示す磁性膜(GMR膜)を用いたGMR素子等
がある。GMR素子としてはスピンバルブ型と呼ばれる
ものが代表的であり、これを用いた再生ヘッド部を有す
る薄膜磁気ヘッドが広く実用化されている。
【0004】最近では、スピンバルブ型GMR素子より
もさらに高い再生性能、すなわち、高い磁気抵抗変化率
を得られるトンネル接合型磁気抵抗効果(Tunneling Ma
gnetoresistive; 以下、TMR )素子の開発が進んでい
る。このTMR素子を用いれば、高密度記録に対応し
た、より微小なトラック幅を有する記録媒体の信号再生
が可能になる。
【0005】ところで、MRヘッドの再生性能のばらつ
きを小さくするためには、MR膜のパターニングの際
に、特にMRハイトの寸法精度のばらつきを小さくする
必要がある。このMRハイトとは、MR素子の記録媒体
に対向する面(エアベアリング面)側の端部から反対側
の端部までの長さ(高さ)を指し、エアベアリング面の
加工の際の研磨量によって決定されるものである。
【0006】このMRハイトに関し本出願人は、例え
ば、特開2001−006128号公報において、最終
的に得られるMR素子における電磁気的特性のばらつき
および分布の中心の変動をより小さく抑制し、所定の磁
気的再生仕様を満たすことを可能とするMR素子の製造
方法を提案している。その製造方法とは、次のような工
程を含むものである。
【0007】まず、例えばセラミクス等の材料からなる
基体に、フォトリソグラフィ等を用いて複数のMRヘッ
ドと共に、薄膜構造体であるダミー抵抗膜を複数個作り
込む。続いて、その基体をダイシング・ソー等を用いて
切断して、それぞれが複数個のMRヘッドおよびダミー
抵抗膜を含む複数の棒状片(バー)を形成する。
【0008】次に、こうして得られた複数のバーを研磨
装置等にセットして、その切断面、すなわち、エアベア
リング面を機械研磨する。この機械研磨では、MRハイ
トの寸法を直接モニタリングして研磨するのではなく、
あらかじめバーに形成されたダミー抵抗膜の電気抵抗値
をモニタリングしながら研磨を進め、所定の電気抵抗値
に達したところで研磨を停止する。
【0009】この方法によれば、MRハイトの加工精度
を管理し、MR素子の特性変動をある程度低減すること
が可能である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところが、現在では、
ハードディスク等の高密度記録に対する要求がさらに高
まっている。そこで、たとえばTMR膜のような高感度
のMR膜を用いたMR素子の採用が検討されると共に、
微小なトラック幅に対応可能なMR素子の幅方向寸法
を、より正確に形成できるプロセスが要求されてきてい
る。この要求に応えるには従来のフォトリソグラフィー
を用いたパターニングでは困難であるため、本出願人
は、電子ビーム(Electron Beam ,以下、EBと記
す。)リソグラフィを用いたパターニング方法の検討を
すすめている。
【0011】図37ないし図42を参照して、MR素子
の製造工程においてEBリソグラフィを用いた場合のパ
ターン形成方法を説明する。なお、図37ないし図42
において(A)は平面構成を表し、(B)はx−x切断
線に沿った断面構成を表す。図37に示したように、ま
ず、図示しない絶縁層が形成された基体210上に、多
層膜220Aをスパッタリング等により形成する。さら
に、図38に示したように、多層膜220Aの上にEB
レジスト膜71を形成する。次いで、図39に示したよ
うに、EBリソグラフィにより選択的にEBレジストパ
ターン71A,71Bを形成する。このEBリソグラフ
ィ工程は、電子ビームを照射しながらパターン形成対象
領域を走査することにより行う。そののち、図40に示
したように、EBレジストパターン71A,71Bをマ
スクとして、例えばイオンミリングにより多層膜220
Aを選択的にエッチングする。これにより、MR膜パタ
ーン201とダミー抵抗膜パターン202とがパターン
形成される。次に、全体領域に、図41に示したよう
に、絶縁層72を形成する。その後、図42に示したよ
うに、残留したEBレジストパターン71A,71Bを
剥離するリフトオフ工程を経て、所定の平面形状および
サイズを有するMR膜パターン201およびダミー抵抗
膜パターン202を得る。
【0012】このようにEBリソグラフィを用いること
により、従来のフォトリソグラフィと比較して、より小
さな幅方向の寸法を有するMR膜パターン201を高精
度に形成することが可能となる。しかし、その一方、比
較的大きなダミー抵抗膜パターン202を形成する場合
には多くの時間を要する。その結果、製造過程における
スループットの悪化を招く。
【0013】また、パターンが形成される基体の帯電に
より、MR膜パターンとダミー抵抗膜パターンとの相対
的位置ずれという問題が生ずる。この相対位置ずれは、
基体が場所によって不均一に帯電することにより、電子
ビームが基体上の場所によって異なる量だけ偏向してし
まうことで発生する。この場合の帯電の仕方は、同一基
体上であっても場所によって異なるのに加え、それぞれ
の基体によっても異なってくることから、相対的位置ず
れ量も一定にはならず、基体内、さらには基体間のばら
つきが生ずる。このため、機械研磨によるMRハイトの
加工においても寸法のばらつきが生じ、結果としてMR
ヘッドの再生出力のばらつきを大きくすることとなる。
【0014】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その第1の目的は、極めて微小な磁気抵抗効果膜
パターンを有する磁気抵抗効果素子の効率的な形成を可
能とする磁気抵抗効果素子の製造方法および薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法を提供することにある。
【0015】本発明の第2の目的は、磁気抵抗効果膜パ
ターンの寸法のばらつきを低減することを可能とする磁
気抵抗効果素子の製造方法および薄膜磁気ヘッドの製造
方法を提供することにある。
【0016】本発明の第3の目的は、同一基体上に、サ
イズが互いに異なる複数の薄膜パターンをそれぞれに応
じた精度で効率よく形成することを可能とする薄膜パタ
ーンの形成方法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気抵抗効果素
子の製造方法は、所定形状の磁気抵抗効果膜パターンを
含む磁気抵抗効果素子の製造方法であって、基体の上に
磁気抵抗効果膜を形成する第1の工程と、少なくとも電
子ビームリソグラフィを用いて磁気抵抗効果膜をパター
ニングすることにより磁気抵抗効果膜パターンを形成す
る第2の工程と、基体の上にダミー抵抗膜を形成する第
3の工程と、フォトリソグラフィを用いてダミー抵抗膜
をパターニングすることにより磁気抵抗効果膜パターン
の追加工に用いるダミー抵抗膜パターンを形成する第4
の工程とを含むようにしたものである。
【0018】本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法で
は、基体の上に形成された磁気抵抗効果膜が、少なくと
も電子ビームリソグラフィを用いてパターニングされ、
これにより、所定の形状の磁気抵抗効果膜パターンが形
成される。一方、基体の上に形成されたダミー抵抗膜は
フォトリソグラフィを用いてパターニングされ、これに
より、磁気抵抗効果膜パターンの追加工に用いるダミー
抵抗膜パターンが形成される。電子ビームを用いて描画
するようにして選択露光を行う電子ビームリソグラフィ
は、光を用いて選択露光を行うフォトリソグラフィに比
べて高精度のパターニングが可能であることから、磁気
抵抗効果膜パターンのうちの少なくとも電子ビームリソ
グラフィが適用された部分は、ダミー抵抗膜パターンに
比べて高精度にパターニングされ得る。
【0019】本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法は、
磁気抵抗効果膜パターンのサイズに比べてダミー抵抗膜
パターンのサイズが十分に大きい場合に、より好適に適
用される。この場合、より小さいサイズの磁気抵抗効果
膜パターンは、露光に比較的長い時間を要する電子ビー
ムリソグラフィにより形成される一方、より大きいサイ
ズのダミー抵抗膜パターンは、比較的時間のかからない
フォトリソグラフィにより形成される。このため、本製
造方法によれば、両方のパターンを電子ビームリソグラ
フィのみにより形成するようにした場合と比べて、リソ
グラフィ工程の所要時間が短くなる。その一方、両方の
パターンをフォトリソグラフィのみにより形成するよう
にした場合と比べると、とりわけ、より小さい方のパタ
ーンである磁気抵抗効果膜パターンの形成精度が向上す
る。
【0020】本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法は、
磁気抵抗効果膜パターンが、第1の輪郭部分と、第1の
輪郭部分よりも高い加工精度を必要とし、または第1の
輪郭部分よりも小さいサイズを有する第2の輪郭部分と
を有する場合に、より好適に適用される。この場合に
は、第1の輪郭部分は、フォトリソグラフィにより形成
される一方、第2の輪郭部分は、電子ビームリソグラフ
ィにより形成される。このため、本製造方法によれば、
特に高い加工精度を必要とする輪郭部分のみ描画精度に
優れる電子ビームリソグラフィを用い、それ以外の輪郭
部分はフォトリソグラフィを用いることで、磁気抵抗効
果膜パターンを全て電子ビームリソグラフィにより形成
するようにした場合と比べて、リソグラフィ工程の所要
時間がさらに短くなる。
【0021】本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法で
は、磁気抵抗効果膜パターンの第1の輪郭部分の形成工
程と、第4の工程とを同時に行うようにすることが望ま
しい。この場合には、第1の輪郭部分とダミー抵抗膜パ
ターンとが、フォトリソグラフィにより同時に形成され
るため、個別にフォトリソグラフィによって形成する場
合に比べて、磁気抵抗効果膜パターンの第1の輪郭部分
とダミー抵抗膜パターンとの相対的位置ずれを小さくす
ることができる。
【0022】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、所
定形状の磁気抵抗効果膜パターンを含む磁気抵抗効果素
子を基体上に形成してなる薄膜磁気ヘッドの製造方法で
あって、基体の上に磁気抵抗効果膜を形成する第1の工
程と、少なくとも電子ビームリソグラフィを用いて磁気
抵抗効果膜をパターニングすることにより磁気抵抗効果
膜パターンを形成する第2の工程と、基体の上にダミー
抵抗膜を形成する第3の工程と、フォトリソグラフィを
用いてダミー抵抗膜をパターニングすることによりダミ
ー抵抗膜パターンを形成する第4の工程と、基体の側面
と共に磁気抵抗効果膜パターンの端面を研磨することに
より記録媒体に対向することとなる記録媒体対向面を形
成する第5の工程とを含み、第5の工程における研磨量
をダミー抵抗膜パターンにおける電気抵抗値に基づいて
制御するようにしたものである。
【0023】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、
上記した磁気抵抗効果素子の製造方法の場合と同様に、
少なくとも電子ビームリソグラフィを用いて基体上に磁
気抵抗効果膜パターンが形成される一方、フォトリソグ
ラフィを用いて基体上にダミー抵抗膜パターンが形成さ
れる。上記したように、電子ビームリソグラフィは、フ
ォトリソグラフィに比べて高精度のパターニングが可能
なので、磁気抵抗効果膜パターンのうちの少なくとも電
子ビームリソグラフィが適用された部分は、ダミー抵抗
膜パターンに比べて高精度にパターニングされ得る。さ
らに、磁気抵抗効果膜パターンは、その端面が、ダミー
抵抗膜パターンの電気抵抗値に基づく制御の下に基体の
側面と共に研磨され、これにより、最終的な記録媒体対
向面が形成される。すなわち、少なくとも一部分が高精
度にパターニングされた磁気抵抗効果膜パターンに対し
て追加工(研磨加工)が施され、この磁気抵抗効果膜パ
ターンの、記録媒体対向面と直交する方向の最終的な寸
法(高さ寸法)が所定の値となるように制御が行われ
る。
【0024】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁
気抵抗効果膜パターンが、記録媒体の記録トラック幅を
規定する幅方向の寸法と、その幅方向の寸法よりも長い
幅方向と直交する高さ方向の寸法によって決定される短
冊形状を有する場合に、より好適に適用される。この場
合、幅方向の寸法は、電子ビームリソグラフィによるパ
ターニングによって決定され、高さ方向の寸法は、フォ
トリソグラフィによるパターニングによって決定され
る。すなわち、特に高い加工精度を必要とする幅方向の
寸法を決定する場合に、描画精度に優れる電子ビームリ
ソグラフィを用い、高さ方法の寸法を決定する場合には
フォトリソグラフィを用いる。このため、磁気抵抗効果
膜パターンを全て電子ビームリソグラフィにより形成す
るようにした場合と比べて、リソグラフィ工程の所要時
間がさらに短くなる。
【0025】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、
磁気抵抗効果膜パターンの高さ方向の寸法を決定する工
程と、第4の工程とを同時に行うようにすることが望ま
しい。この場合には、磁気抵抗効果膜パターンの高さ方
向の寸法を決定する部分と、ダミー抵抗膜パターンと
が、フォトリソグラフィにより同時に形成される。この
ため、個別にフォトリソグラフィによって形成する場合
に比べて、磁気抵抗効果膜パターンとダミー抵抗膜パタ
ーンとの相対的位置のずれを小さくすることができる。
【0026】本発明による薄膜パターン形成方法は、同
一基体上に、少なくとも第1の薄膜パターンおよびこの
第1の薄膜パターンよりも大きいサイズの第2の薄膜パ
ターンを形成する方法であって、第1の薄膜パターンを
少なくとも電子ビームリソグラフィを用いて形成する工
程と、第2の薄膜パターンをフォトリソグラフィを用い
て形成する工程とを含むようにしたものである。
【0027】本発明による薄膜パターン形成方法では、
より小さいサイズの第1の薄膜パターンは、露光に比較
的長い時間を要する電子ビームリソグラフィにより形成
される一方、より大きいサイズの第2の薄膜パターン
は、比較的時間のかからないフォトリソグラフィにより
形成される。このため、本製造方法によれば、両方のパ
ターンを電子ビームリソグラフィのみにより形成するよ
うにした場合と比べて、リソグラフィ工程の所要時間が
短くなる。その一方、両方のパターンをフォトリソグラ
フィのみにより形成するようにした場合と比べると、と
りわけ、より小さい方のパターンである第1の薄膜パタ
ーンの形成精度が向上する。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。
【0029】[第1の実施の形態] <薄膜磁気ヘッドの構造>本発明の一実施の形態に係る
磁気抵抗効果素子の製造方法および薄膜磁気ヘッドの製
造方法を説明するにあたり、まず、その対象となる薄膜
磁気ヘッドの構造を説明する。
【0030】図1は、本実施の形態における薄膜磁気ヘ
ッド120を有するスライダの構成を表すものである。
スライダは、ほぼ直方体の形状をなしている。磁気ヘッ
ド120は、スライダ本体部100における記録媒体対
向面(エアベアリング面)111と直交する一側面に形
成されている。
【0031】次に、図2ないし図4を参照して、図1に
示した薄膜磁気ヘッド120の構成を説明する。ここ
で、図2は薄膜磁気ヘッド120を分解して表した斜視
構成を表し、図3は薄膜磁気ヘッド120のエアベアリ
ング面111対して垂直な断面、すなわち、図2のIII-
III に沿った断面を示す。図4は図3の一部を拡大して
表したものである。なお、図2では、オーバーコート層
37の図示を省略している。
【0032】この薄膜磁気ヘッド120は、基体110
Aの一側面に、絶縁膜11等を介して基体110Aの側
から読み出し用の再生ヘッド部121と書き込み用の記
録ヘッド122とが積層された構造の複合型薄膜磁気ヘ
ッドである。まず、再生ヘッド部121について説明す
る。
【0033】再生ヘッド部121は、エアベアリング面
111に露出する側において、基体110Aの上に、ア
ルミナ(Al2 3 )等からなる絶縁層11を介して、
下部シールド層12,下部ギャップ層13,MR膜パタ
ーン20および絶縁層14,上部ギャップ層16ならび
に上部シールド層17が順に積層された構造を有してい
る。
【0034】下部シールド層12はニッケル・鉄合金
(NiFe合金)等の磁性材料からなり、MR膜パター
ン20に不要な磁場の影響が及ぶのを阻止する機能を有
する。下部ギャップ層13は、タンタル(Ta)等の導
電性非磁性材料よりなり、下部シールド層12とMR膜
パターン20との磁気的結合を遮断するためのものであ
る。下部ギャップ層13はまた、下部シールド層12と
共に、MR膜パターン20に対して成膜面と垂直な方向
に電流を流す電流経路としての機能をも有している。
【0035】絶縁層14は、下部ギャップ層13と上部
ギャップ層16とを電気的に絶縁するためのもので、ア
ルミナ等の絶縁材料で構成される。上部ギャップ層16
は、タンタル等の導電性非磁性材料よりなり、また、上
部シールド層17は、NiFe合金等の磁性材料よりな
る。上部ギャップ層16は、MR膜パターン20と上部
シールド層17との磁気的結合を遮断するためのもので
あり、上部シールド層17と共に、MR膜パターン20
に対して成膜面と垂直な方向に電流を流す電流経路とし
ての機能も有している。また、上部シールド層17は、
下部シールド層12と同様に、MR膜パターン20に不
要な磁場の影響が及ぶのを阻止するためのものである。
【0036】MR膜パターン20は、図示しない磁気記
録媒体に書かれた情報を読み取るためのもので、例えば
図4に示したような多層構造を有し、絶縁層14に埋設
されている。MR膜パターン20の底面は下部ギャップ
層13に接し、MR膜パターン20の上面は上部ギャッ
プ層16に接している。さらに、MR膜パターン20の
(紙面に直交する方向の)両側の絶縁層14上には、コ
バルト・白金合金(CoPt合金)等の硬磁性材料より
なる磁区制御層15が選択的に形成されている。この磁
区制御層15は、第2強磁性層25の磁化の向きを揃
え、いわゆるバルクハウゼンノイズの発生を抑える機能
を有している。
【0037】続いて、記録ヘッド部122の構成につい
て説明する。記録ヘッド部122は、上部シールド層1
7の上に順に、記録ギャップ層31、薄膜コイル32、
34、フォトレジスト層33,35および上部磁極36
を積層した構造を有している。
【0038】記録ギャップ層31は、アルミナ等の絶縁
材料よりなり、上部シールド層17の上に形成される。
上部シールド層17は、記録ヘッド部122の下部磁極
としての機能も有している。記録ギャップ層31は部分
的にエッチングされ、磁路形成のための開口部31Aを
有している。
【0039】薄膜コイル32は、記録ギャップ層31の
上に、開口部31Aを中心として渦を巻くように形成さ
れており、さらに薄膜コイル32を覆うようにフォトレ
ジスト層33が所定のパターンに形成されている。フォ
トレジスト層33上には、薄膜コイル34が形成され、
さらにこれを覆うようにしてフォトレジスト層35が形
成されている。薄膜コイル32と薄膜コイル34とは、
図示しないコイル接続部で電気的に接続され、一連のコ
イルとして機能するようになっている。
【0040】記録ギャップ層31、開口部31A、フォ
トレジスト層33,35の上には、例えば、NiFe合
金,窒化鉄(FeN)またはCoFe合金等の高飽和磁
束密度を有する磁性材料よりなる上部磁極36が形成さ
れている。上部磁極36は記録ギャップ層31の開口部
31Aを介して上部シールド層17と接触しており、磁
気的に連結している。上部磁極36およびその周辺領域
は、アルミナ等の絶縁材料よりなるオーバーコート層3
7により覆われている。
【0041】<磁気ヘッドスライダの製造方法>次に、
上記した磁気ヘッドスライダの製造方法について説明す
る。なお、本発明の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子
の製造方法、薄膜磁気ヘッドの製造方法および薄膜パタ
ーン形成方法は、ここに説明する磁気ヘッドスライダの
製造方法により具現化されるので、以下、併せて説明す
る。
【0042】《製造工程の概要》まず、図5および図6
を参照して、磁気ヘッドスライダの製造方法の全容につ
いて説明する。なお、図5は、図1に示した磁気ヘッド
スライダの製造工程全体の流れを表し、図6(A),
(B)は、磁気ヘッドスライダの製造工程の一部を表す
ものである。
【0043】まず、図6(A)に示したように、例え
ば、アルミナと炭化チタン(TiC)とを含む複合材料
であるアルティック等からなる母材基板10の上に絶縁
膜を介して複数の再生ヘッド部121と複数のダミー抵
抗膜パターン2とを併せて形成する(図5のステップS
101)。このとき、再生ヘッド部121は、それが一
定間隔を保って列状に配置されるようにし、さらに、そ
のような列が一定間隔で複数配置されるようにする。ま
た、ダミー抵抗膜パターン2は、再生ヘッド部121の
各列に一定数ずつ含まれるようにする。なお、ダミー抵
抗膜パターン2の各列内での総数は、通常、各列内での
再生ヘッド部121の数よりも少なくてよい。このパタ
ーン形成工程については後に詳述する。
【0044】次に、再生ヘッド部121の上に、記録ヘ
ッド部122を形成し(ステップS102)、さらに、
全体を覆うように保護膜を形成する。これにより、再生
ヘッド部121と記録ヘッド部122の積層体である薄
膜磁気ヘッド120の形成が一応完了する。なお、この
薄膜磁気ヘッド120の形成工程については、後に詳述
する。
【0045】次に、薄膜磁気ヘッド120の列ごとに母
材基板10を切断し、図6(B)に示したように、複数
の再生ヘッド部121と複数のダミー抵抗膜パターン2
とが形成された複数の棒状のバー110Bを形成する
(ステップS103)。続いて、バー110Bの切断面
(素子形成面と直交する端面)のうち、薄膜磁気ヘッド
120が形成された領域に近い面を機械研磨し(ステッ
プS104)、エアベアリング面111を形成する。そ
の後、エアベアリング面111上にDLC(Diamond-Li
ke Carbon )等からなる保護膜を形成する。なお、エア
ベアリング面111の形成(研磨)工程については、後
に詳述する。
【0046】次に、ダイシングソー等によりバー110
Bを切断して、それぞれが1つの薄膜磁気ヘッド120
を含む複数のブロックを作製し、さらに、各ブロックに
レール加工等を行う。これにより、再生ヘッド部121
と記録ヘッド部122とを含む複合型の薄膜磁気ヘッド
120を基体110Aに配置してなるほぼ直方体状の磁
気ヘッドスライダ(図1)の形成が完了する(ステップ
S105)。
【0047】《薄膜磁気ヘッドの製造工程》次に、図2
および図3を参照して、薄膜磁気ヘッド120の製造方
法を詳細に説明する。
【0048】まず、基体110A(実際には、母材基板
10)の上に、スパッタリング等により、アルミナ等か
らなる絶縁層11を形成したのち、この絶縁層11の上
に、スパッタリング等により、NiFe合金等の導電性
磁性材料よりなる下部シールド層12を選択的に形成す
る。次に、下部シールド層12の上に、タンタル等の導
電性非磁性材料からなる下部ギャップ層13を形成す
る。
【0049】次に、この下部ギャップ層13の上にトン
ネル接合構造を有するMR膜パターン20を形成すると
共に、下部ギャップ層13の上に、MR膜パターン20
の周囲領域を埋め込む絶縁層14を形成する。 次に、
MR膜パターン20の(図3の紙面と直交する方向の)
両側の絶縁層14の上に磁区制御層15(図2)を選択
的に形成する。さらに、薄膜磁気ヘッド120の形成位
置から所定距離隔てた位置の絶縁層14上に、後述する
ダミー抵抗膜パターン2(図2および図3では図示せ
ず、図19を参照)を形成する。このダミー抵抗膜パタ
ーン2は、エアベアリング面111の形成(研磨)工程
において研磨量のモニタリングに用いられるものであ
る。
【0050】MR膜パターン20は、図4に示したよう
な構造の多層膜20Aを形成したのち、これをEBリソ
グラフィおよびフォトリソグラフィを用いた選択的エッ
チングによりパターニングして形成する。一方、ダミー
抵抗膜パターン2は、抵抗膜を形成したのち、これをフ
ォトリソグラフィを用いた選択的エッチングによりパタ
ーニングして形成する。なお、MR膜パターン20およ
びダミー抵抗膜パターン2の形成工程については後に詳
述する。
【0051】次に、下部ギャップ層13、MR膜パター
ン20および磁区制御層15(図2)を覆うように、ス
パッタリング等により、タンタル等の導電性非磁性材料
よりなる上部ギャップ層16を形成する。さらに、上部
ギャップ層16の上に、例えばめっき法により、NiF
e合金等の導電性磁性材料よりなる上部シールド層17
を選択的に形成する。
【0052】以上により、トンネル接合型のMR膜パタ
ーン20と、磁区制御層15と、MR膜パターン20に
対して成膜面に垂直な方向に電流を流すための経路(上
部シールド層17,上部ギャップ層16,下部ギャップ
層13および下部シールド層12)とを有する再生ヘッ
ド部121の形成が一応完了する。
【0053】続いて、再生ヘッド部121の上に、記録
ヘッド部122を形成する。具体的には、まず、スパッ
タリング等により、上部シールド17上に記録ギャップ
層31を選択的に形成したのち、記録ギャップ層31を
部分的にエッチングし、磁路形成のための開口部31A
を形成する。
【0054】次に、記録ギャップ層31の上に、開口部
31Aを中心として、渦巻き形状を有する薄膜コイル3
2を形成した後、この薄膜コイル32を覆うようにし
て、スロートハイトを決定するフォトレジスト層33を
所定のパターンに形成する。なお、スロートハイトと
は、薄膜コイル32を埋め込んでいるフォトレジスト層
33の最前端からエアベアリング面111までの距離を
いう。その後、フォトレジスト層33上に、必要に応じ
て、薄膜コイル34およびフォトレジスト層35を繰り
返し形成する。なお、本実施の形態では薄膜コイルを2
層積層するようにしたが、薄膜コイルの積層数は1層で
もよいし、また、3層以上でも構わない。
【0055】フォトレジスト層35を形成した後、記録
ギャップ層31、開口部31A、フォトレジスト層3
3,35の上に、上部磁極36を選択的に形成する。次
に、上部磁極36をマスクとして、イオンミリング等に
より、記録ギャップ層31を選択的にエッチングする。
さらに、図示しないレジスト層を形成し、これをマスク
として、エアベアリング面111が形成される領域の近
傍領域において、上部シールド層17を所定の深さまで
選択的にエッチングする。これにより、記録ヘッド部1
22が形成される。
【0056】最後に、上部磁極36を含むすべての構造
物を覆うように、アルミナ等の絶縁材料よりなるオーバ
ーコート層37を形成する。こうして、再生ヘッド部1
21と記録ヘッド部122とを有する磁気ヘッド120
の形成が完了する。
【0057】<<MR膜パターンおよびダミー抵抗膜パタ
ーンの形成工程>>次に、図7ないし図18を参照して、
本実施の形態の特徴であるMR膜パターンおよびダミー
抵抗膜パターンの形成方法について説明する。なお、図
7ないし図18は、母材基板10(図6)の一部を拡大
して表すもので、(A)は平面構成を表し、(B)は
(A)におけるx−x切断線に沿った断面構成を表す。
これらの図において、基体110は、母材基板10(基
体110A)の上に絶縁層11,下部シールド12およ
び下部ギャップ13が形成された状態の積層体を表すも
のとする。
【0058】まず、図7に示したように、基体110上
の全面にわたって、後述するパターニング工程によって
MR膜パターン20Aとなる多層膜20Aを形成する。
ここで、多層膜20Aが本発明における「磁気抵抗効果
膜」の一具体例に対応する。多層膜20Aは、例えば次
のようにして形成する。
【0059】図4に示したように、基体110の最上層
を構成する下部ギャップ層13の上に、スパッタリング
等により、タンタル(Ta)層21AおよびNiFe合
金層21Bをこの順に積層し、これらの2つの層からな
る下地層21を成膜する。次に、下地層21の上に、ス
パッタリング等により、例えば、白金マンガン(PtM
n)合金からなる反強磁性層22を成膜する。続いて、
反強磁性層22上に、例えばCoFe合金からなる磁性
層23Aと、ルテニウム(Ru)等からなる非磁性層2
3Bと、CoFe合金等からなる磁性層23Cとを、こ
の順に積層し、第1強磁性層23を成膜する。
【0060】第1強磁性層23を成膜した後、その上
に、絶縁材料よりなるトンネルバリア層24を成膜す
る。このトンネルバリア層24は、例えば、スパッタリ
ングによりアルミニウム等の金属膜を成膜し、これを加
熱処理により酸化させて得られるアルミナ等の金属酸化
物である。
【0061】次に、トンネルバリア層24の上に、スパ
ッタリング等により、CoFe合金等の強磁性層25A
と、NiFe合金等の強磁性層25Bとを、この順に積
層し、第2強磁性層25を成膜する。さらに、この第2
強磁性層25の上に、スパッタリング等により、保護層
としての、例えば、タンタル(Ta)等のキャップ層2
6を成膜する。こうして、多層膜20Aの成膜が完了す
る。
【0062】多層膜20Aを形成したのち、図8に示し
たように、多層膜20A上の全面にわたってEB(電子
ビーム)レジスト膜51を形成する。EBレジスト膜5
1としては、電子ビームの照射によって構造が変化する
NEB−22A2(商品名;住友化学工業株式会社製)
等の材料を用い、その膜厚を例えば、200nm〜50
0nm程度とするのが好ましい。
【0063】次に、図9に示したように、EBリソグラ
フィを用いて、MR膜パターン20を形成すべき位置の
多層膜20A上に、短冊状のEBレジストパターン51
Aを形成する。具体的には、EBレジスト膜51に選択
的に電子ビームを照射する露光処理(描画処理)を行っ
たのち、所定の現像液を用いて現像処理を行って不要部
分(非露光部分)を除去することにより、EBレジスト
パターン51Aを形成する。なお、電子ビームによる露
光条件は、電子線の加速電圧を20kV〜100kVと
し、電荷量を10μC/cm2 〜100μC/cm2
するのが好ましい。但し、これらの条件には限定されな
い。
【0064】EBレジストパターン51Aの幅方向(x
−x切断線に沿った方向)の寸法W1は、MR膜パター
ン20の幅方向の寸法を決定するものであり、例えば、
約10nm〜200nmという極めて微小な値に設定さ
れる。本実施の形態では、EBリソグラフィを用いてい
るため、フォトリソグラフィよりも高精度な描画がで
き、極めて微小な幅方向寸法W1を確保することができ
る。一方、EBレジストパターン51Aの高さ方向(x
−x切断線と直交する方向)の寸法L1は、例えば、約
500nm〜3μmという比較的大きな値に設定され
る。なお、この高さ方向の寸法L1およびEBレジスト
パターン51Aの高さ方向における形成位置の精度は、
共に、比較的ラフでよい。後述するように、高さ方向に
おいては、後工程で再度のパターニングが行われるから
である。
【0065】次に、図10に示したように、EBレジス
トパターン51Aをマスクとして、例えばイオンミリン
グ等により、多層膜20Aを選択的にエッチングする。
これにより、図10(B)に示したように、細長い短冊
状のMR膜パターン20Bが形成される。
【0066】次に、図11に示したように、全面を覆う
ように絶縁層62を形成したのち、図12に示したよう
に、MR膜パターン20B上のEBレジストパターン5
1Aおよびその上の絶縁層62を除去するリフトオフ処
理を行い、MR膜パターン20Bを露出させる。この段
階において、MR膜パターン20Bの周囲領域は絶縁層
62により埋設されており、全体の表面はほぼ平坦にな
っている。
【0067】このMR膜パターン20Bは、図12
(A)に示したように、EBレジストパターン51Aの
幅方向の寸法W1と等しく、これが最終的なMR膜パタ
ーン20(図2および図3)の幅方向の寸法となる。な
お、MR膜パターン20Bの高さ方向の寸法は、EBレ
ジストパターン51Aの高さ方向の寸法L1と等しくな
る。
【0068】次に、図13に示したように、MR膜パタ
ーン20Bの全体およびその近傍領域のみを覆うよう
に、ほぼ矩形形状のフォトレジスト膜53を選択的に形
成したのち、図14に示したように、フォトレジスト膜
53および絶縁層62の全面を覆うように、ダミー抵抗
膜2Aを形成する。このダミー抵抗膜2Aは、後述する
パターニング工程を経てダミー抵抗膜パターン2となる
もので、例えば10〜50Ω/□程度のシート抵抗を有
する例えばNiFe合金等の金属膜が用いられる。
【0069】次に、図15に示したように、フォトレジ
スト膜53およびその上のダミー抵抗膜2Aを除去する
リフトオフ処理を行うことにより、ダミー抵抗膜2Aに
開口2AKを形成し、MR膜パターン20Bおよびその
近傍領域の絶縁層62を再度露出させる。
【0070】次に、フォトリソグラフィ工程、すなわ
ち、全面にフォトレジスト膜を形成したのち、これを例
えば紫外光等の光を用いて選択的に露光し、さらに現像
処理を行うという一連の工程、を行うことにより、図1
6に示したように、フォトレジストパターン54Aとフ
ォトレジストパターン54Bとを同時に選択的に形成す
る。このとき、フォトレジストパターン54Aは、露出
したMR膜パターン20Bを、その幅方向(x−x切断
線に沿った方向)に横断して、その一部を覆うような位
置に形成する。一方、フォトレジストパターン54B
は、MR膜パターン20Bから、その幅方向に所定の距
離を隔てた領域(すなわち、ダミー抵抗膜パターン2を
形成する予定の領域)に形成する。
【0071】図16(A)に示したように、フォトレジ
ストパターン54Aは、例えば、ほぼ矩形形状を有し、
その幅方向(x−x切断線と平行な方向)の寸法W2は
MR膜パターン20Bの幅方向の寸法W1(図12
(A))よりも十分大きく、高さ方向(x−x切断線と
直交する方向)の寸法L2はMR膜パターン20Bの高
さ方向の寸法L1(図12(A))よりも小さい。
【0072】一方、フォトレジストパターン54Bの形
状は、概ね凹字形(U字形)をしており、この凹字形状
における横方向(x−x切断線と平行な方向)に延びる
部分54BKを有する。このフォトレジストパターン5
4Bは、高さ方向(x−x切断線と直交する方向)にお
いて、フォトレジストパターン54Aとの間に所定の相
対位置関係を有するように形成される。より具体的に
は、フォトレジストパターン54Aの後端縁54ASの
位置P1と、フォトレジストパターン54Bの部分54
BKにおける後端縁54BSの位置P2との距離が所定
値d1となるようにフォトレジストパターン54a,5
4Bを形成する。ここで、後端縁とは、それぞれの部分
における、エアベアリング面111が形成される側とは
反対側の端縁を意味する。なお、フォトレジストパター
ン54Bのサイズは幅方向の寸法が約20μm〜50μ
m、高さ方向の寸法が約20μm〜50μmであり、フ
ォトレジストパターン54Aよりも十分大きなものであ
る。
【0073】フォトレジストパターン54Bは、後述す
るように、研磨工程S104(図5)における研磨量制
御(MRハイト制御)の基準となるダミー抵抗膜パター
ン2を形成するためのものであることから、上記の所定
値d1を高精度に一定化することは極めて重要である。
この点、本実施の形態では、フォトレジストパターン5
4A,54Bを、一つのフォトリソグラフィ工程によっ
て同時に形成するようにしているので、値d1を高精度
に一定化することが容易である。
【0074】次に、図17に示したように、フォトレジ
ストパターン54A,54Bをマスクとして、例えばイ
オンミリングにより、絶縁層62、MR膜パターン20
Bおよびダミー抵抗膜2Aをエッチングして、パターニ
ングする。これにより、フォトレジストパターン54A
の下にMR膜パターン20Cおよび絶縁層パターン62
A,62Bが形成される。一方、フォトレジストパター
ン54Bの下にはダミー抵抗膜パターン2が形成され、
さらにその下に絶縁層パターン62Cが形成される。こ
のとき、MR膜パターン20Cとダミー抵抗膜パターン
2の位置関係は、フォトリソグラフィパターン54Aと
フォトリソグラフィパターン54Bの位置関係(図16
(A))と同様のものとなる。すなわち、MR膜パター
ン20Cの後端縁の位置P1とダミー抵抗膜パターン2
における幅方向に延びる部分2Kの後端縁の位置P2と
の間の高さ方向(研磨面と直交する方向)の距離が高精
度に一定値d1となる。ここで、MR膜パターン20C
が本発明における「第1の薄膜パターン」の一具体例に
対応し、ダミー抵抗膜パターン2が本発明における「第
2の薄膜パターン」の一具体例に対応する。
【0075】次に、全面領域に絶縁層(図示せず)を形
成したのち、フォトレジスト膜54A,54Bおよびそ
の上の絶縁層を除去するリフトオフ処理を経て、図18
に示したように、MR膜パターン20Cおよび絶縁層パ
ターン62A,62Bならびにダミー抵抗膜パターン2
を露出させる。こうして、周囲領域が絶縁層62A,6
2B,62Cおよび絶縁層63により埋設され、幅方向
(x−x切断線と平行な方向)の寸法がW1であり、高
さ方向(x−x切断線に直交する方向)の寸法がL2で
あるMR膜パターン20Cが形成される。同時に、絶縁
層62Cの上にはダミー抵抗膜パターン2が形成され
る。なお、絶縁層62A,62B,62Cおよび絶縁層
63からなる絶縁層が、図2および図3における絶縁層
14に相当する。ここで、MR膜パターン20Cにおい
て、寸法がL2である輪郭部分が、本発明における「第
1の輪郭部分」の一具体例に対応し、寸法がW1である
輪郭部分が、本発明における「第2の輪郭部分」の一具
体例に対応する。さらに、寸法L2が、本発明における
「高さ方向の寸法」の一具体例に対応する。
【0076】<<バーの研磨工程>>次に、図5のステップ
S104に示したバー110Bの切断面の研磨工程(エ
アベアリング面111の形成工程)について、図18
(A)および図19を参照して説明する。図19は、研
磨工程の終了後におけるバー110Bの素子形成面の要
部平面構成を表すものである。なお、この図は図18
(A)に対応した部分を表す。図19における破線部は
研磨により削除された部分を示す。
【0077】この研磨工程における研磨量は、最終的な
MRハイトを左右するものであり、高い精度で制御され
る必要がある。ここで、MRハイトとは、エアベアリン
グ面111(図3)から、MR膜パターン20の、エア
ベアリング面111とは反対側の端部までの長さhを示
す。
【0078】MRハイトhは、再生ヘッド部121の再
生出力を決定する一要因であって、短い方が高い再生出
力を得ることができる。しかし、短すぎるとMR膜パタ
ーン20の電気抵抗が大きくなるため、温度上昇によっ
て再生出力の低下が生じると共に、MR膜パターン20
の寿命も短くなってしまう。このため、MRハイトh
は、過度の温度上昇を生じない範囲内で、できるだけ短
くするのが好ましい。
【0079】図18(A)に示したように、MR膜パタ
ーン20Cの後端縁の位置P1とダミー抵抗膜パターン
2における幅方向に延びる部分2Kの後端縁の位置P2
との間の高さ方向(研磨面と直交する方向)の距離は高
精度に一定値d1となっている。
【0080】この状態からバー切断面の研磨を開始する
と、MR膜パターン20Cの高さ寸法とダミー抵抗膜パ
ターン2の部分2Kの高さ寸法とが、並行して徐々に短
くなっていく。ダミー抵抗膜パターン2は、2つのパッ
ド部2L,2Rを有しており、それぞれに図示しないワ
イヤがボンディングにより接続されている。そして、こ
れらを介して、図示しない抵抗計測装置からダミー抵抗
膜パターン2に計測電流が供給される。研磨の進行に伴
ってダミー抵抗膜パターン2の部分2Kが細くなってい
くと、計測される抵抗値が増大する。そして、この抵抗
値が所定の値となったところで、研磨を終了する。この
ときのMR膜パターン20の高さ寸法がMRハイトhと
なる。
【0081】図19に示したように、研磨終了時におけ
るダミー抵抗膜パターン2の部分2Kの高さ寸法をd2
とすると、MRハイトhは次の(1)式で表される。 h=d2−d1……(1)
【0082】値d2は、上記した抵抗値のモニタリング
により高精度に一定化することが可能であり、また、値
d1は、図16で説明したフォトリソグラフィ工程によ
り高精度に一定化することが可能である。したがって、
(1)式より、MRハイトhもまた高精度に一定化され
ることとなる。例えば、幅寸法W1を約150nmとし
た場合、MRハイトhは約100nm程度に設定するの
が好ましい。
【0083】< 第1の実施の形態における効果>以上の
ように、本実施の形態によれば、MR膜パターン20
(20C)の微小な幅方向寸法W1を決定するパターニ
ング工程をEBリソグラフィによって行うようにしたの
で、フォトリソグラフィを用いた場合と比べて、より高
精度のパターニングが可能になる。このため、極めて微
小な幅を有する細長い短冊状のMR膜パターン20を高
精度に形成することが可能となり、超高密度でデータが
記録された記録媒体からのデータ読み出しが可能とな
る。
【0084】その一方、MR膜パターン20Cの幅方向
寸法W1に比べてはるかにサイズが大きくパターニング
精度を確保し易いダミー抵抗膜パターン2やMR膜パタ
ーン20Cの高さ方向寸法L2の部分については、フォ
トリソグラフィを用いてパターニングするようにしたの
で、EBリソグラフィを用いた場合と比べてパターニン
グに要する時間を短縮することが可能になる。
【0085】すなわち、本実施の形態によれば、過度の
スループット低下を招くことなく、パターニング対象部
分のサイズに応じた精度で、いわば適材適所にパターニ
ングを行うことができるので、時間的にも精度的にも無
駄のない効率的なパターン形成が可能である。
【0086】また、本実施の形態によれば、研磨前のM
R膜パターン20Cの高さ方向寸法L2を決定するパタ
ーニングとダミー抵抗膜パターン2のパターニングとに
ついては、フォトリソグラフィによって同時に行うよう
にしたので、EBリソグラフィのみを用いて両者をパタ
ーニングした場合に比べて、MR膜パターン20Cとダ
ミー抵抗膜パターン2の相互の位置関係を高精度に一定
化することができる。EBリソグラフィによる場合に
は、基体110のチャージアップ等に起因して、MR膜
パターン20Cとダミー抵抗膜パターン2との相対的な
位置ずれが発生しやすいからである。
【0087】すなわち、本実施の形態によれば、リソグ
ラフィ工程の一部にEBリソグラフィを用いているにも
かかわらず、MR膜パターン20Cとダミー抵抗膜パタ
ーン2との間の高さ方向の距離のばらつきが少ない。こ
のため、バー110Bの切断面を研磨してエアベアリン
グ面を形成する研磨工程において、ダミー抵抗膜パター
ン2の抵抗値を指標として研磨量制御を行ったとして
も、研磨終了時点でのMR膜パターン20Cの高さ方向
寸法であるMRハイトhを高精度に一定化することがで
きる。
【0088】[第2の実施の形態]次に、本発明の第2
の実施の形態について説明する。
【0089】上記のように、第1の実施の形態は、記録
媒体のトラック幅を規定するMR膜パターン20Cの幅
寸法W1を決定するパターニング工程を、MR膜パター
ン20Cの高さ寸法L2の部分およびダミー抵抗膜パタ
ーン2をパターニングする工程よりも先に行うようにし
たものである。これに対し、本実施の形態は、MR膜パ
ターン20Cの幅寸法W1を決定するパターニング工程
を、MR膜パターン20Cの高さ寸法L2の部分および
ダミー抵抗膜パターン2をパターニングする工程よりも
後に行うようにしたものである。
【0090】以下、図20〜図36を参照して、本実施
の形態の磁気抵抗効果素子の製造方法、薄膜磁気ヘッド
の製造方法および薄膜パターン形成方法を説明する。こ
こでは、上記第1の実施の形態と異なる特徴部分、すな
わち、MR膜パターン20およびダミー抵抗膜パターン
2のパターニング工程についてのみ説明することとし、
その他の工程は説明を省略する。なお、図20〜図36
において、上記第1の実施の形態(図7〜図18)にお
ける構成要素と実質的に同一の部分については同一の符
号を付し、適宜説明を省略する。
【0091】本実施の形態では、図20に示したよう
に、基体110上に多層膜20Aを形成したのち、図2
1に示したように、多層膜20Aの上にフォトレジスト
膜55を形成する。次に、図22に示したように、フォ
トリソグラフィによってフォトレジスト膜55をパター
ニングし、後述するMR膜パターン20E(図30
(B))の形成予定領域を完全に覆うように、フォトレ
ジストパターン55Aを形成する。
【0092】次に、図23に示したように、フォトレジ
ストパターン55Aをマスクとして、例えばイオンミリ
ング等により、多層膜20Aを選択的にエッチングす
る。これにより、図23(B)に示したように、フォト
レジストパターン55Aの下に、これと同等の形状を有
するMR膜パターン20Dが形成される。
【0093】次に、図24に示したように、全面領域を
覆うように絶縁層62を形成したのち、図25に示した
ように、MR膜パターン20D上のフォトレジストパタ
ーン55Aおよびその上の絶縁層62をリフトオフ処理
により除去する。こうして、MR膜パターン20Dの上
面が露出する。この段階では、MR膜パターン20Dの
周囲領域は全て絶縁層62に埋設されており、全体の表
面はほぼ平坦になっている。
【0094】続いて、フォトリソグラフィ工程(全面に
フォトレジスト膜形成、選択的に露光および現像処理、
という一連の工程)を行い、図26に示したように、M
R膜パターン20Dの全面および絶縁層62の領域の一
部を覆うようにフォトレジスト膜56を形成する。この
際、フォトレジスト膜56には、MR膜パターン20D
から、その幅方向(x−x切断線に平行な方向)に所定
の距離を隔てた領域(すなわち、ダミー抵抗膜パターン
2を形成する予定の領域)に開口56Kを設ける。開口
56Kは、後に形成するダミー抵抗膜パターン2よりも
大きく形成する。続いて、この開口56Kを埋めるよう
に、図27に示したように、全面領域にダミー抵抗膜2
Aを形成する。
【0095】この後、図28に示したように、フォトレ
ジスト膜56およびその上のダミー抵抗膜2Aをリフト
オフ処理により除去する。これにより、絶縁層62に埋
め込まれたMR膜パターン20Dが再度露出し、一方、
絶縁層62上に形成されたダミー抵抗膜パターン2Bが
新たに露出する。
【0096】次に、図29に示したように、フォトリソ
グラフィ工程によって、MR膜パターン20D上にフォ
トレジストパターン57Aを形成すると共に、ダミー抵
抗膜パターン2B上にフォトレジストパターン57Bを
形成する。この場合、フォトレジストパターン57Aお
よびフォトレジストパターン57Bのサイズおよび形
状、さらには、両者の相対的位置関係は、第1の実施の
形態における図16(A)に示したフォトレジストパタ
ーン54Aおよびフォトレジストパターン54Bのサイ
ズおよび形状、さらには両者の相対的位置関係と同様で
ある。
【0097】すなわち、フォトレジストパターン57A
(図29)は、例えば、ほぼ矩形形状を有し、その幅方
向(x−x切断線と平行な方向)の寸法W2は、パター
ン形成工程で最終的に形成されることが予定されるMR
膜パターン20F(図35)の幅寸法W1よりも十分大
きく、長さ方向の寸法L2はMR膜パターン20Fの高
さ方向(x−x切断線に直交する方向)の寸法L2と同
等である。
【0098】一方、フォトレジストパターン57B(図
29)は、概ね凹字形(U字形)を有しており、この凹
字形状における幅方向(x−x切断線と平行な方向)に
延びる部分57BKと、その両側の高さ方向に伸びるパ
ッド部分57BL,57BRとを含む。フォトレジスト
パターン57Bの全体的なサイズは、幅方向寸法が約2
0μm〜50μm、高さ方向寸法が約20μm〜50μ
mであり、フォトレジストパターン57Aよりも十分大
きなものである。
【0099】このフォトレジストパターン57Bは、高
さ方向において、フォトレジストパターン57Aとの間
に所定の相対位置関係を有するように形成される。より
具体的には、フォトレジストパターン57Aの後端縁5
7ASの位置P1と、フォトレジストパターン57Bの
部分57BKにおける後端縁57BSの位置P2との距
離が所定値d1となるようにフォトレジストパターン5
7A,57Bを形成する。本実施の形態では、第1の実
施の形態同様、フォトレジストパターン57A,57B
を同一のフォトリソグラフィ工程によって同時に形成す
るようにしているので、値d1を高精度に一定化するこ
とが容易である。
【0100】次に、図30に示したように、イオンミリ
ング等により、フォトレジストパターン57A,57B
をマスクとして、MR膜パターン20Dならびにダミー
抵抗膜2Bおよび絶縁層62を選択的にエッチングし、
パターニングする。これにより、フォトレジストパター
ン57Aの下にMR膜パターン20Eが形成される。一
方、フォトレジストパターン57Bの下にはダミー抵抗
膜パターン2が形成され、さらにその下には絶縁層62
Dが形成される。このとき、MR膜パターン20Eとダ
ミー抵抗膜パターン2との位置関係は、フォトレジスト
パターン57Aとフォトレジストパターン57Bとの位
置関係と同様のものである。これについては、後に詳述
する。
【0101】次に、全面領域に絶縁層(図示せず)を形
成したのち、フォトレジスト膜57A,57Bおよびそ
の上の絶縁層を除去するリフトオフ処理を経て、図31
に示したように、MR膜パターン20E、絶縁層63お
よびダミー抵抗膜パターン2を露出させる。こうして、
周囲領域が絶縁層63により埋設されたMR膜パターン
20Eが形成されると共に、絶縁層62Dの上にダミー
抵抗膜パターン2が形成される。この場合に、MR膜パ
ターン20Eの後端縁の位置P1とダミー抵抗膜パター
ン2における幅方向に延びる部分2Kの後端縁の位置P
2との間の高さ方向(研磨面と直交する方向)の距離は
高精度に一定値d1となる。
【0102】次に、図32に示したように、全面領域に
EBレジスト膜58を形成する。続いて、図33に示し
たように、EBリソグラフィ工程によりEBレジストパ
ターン58A,58Bを形成する。このとき、EBレジ
ストパターン58Aは、露出したMR膜パターン20E
を、その高さ方向(x−x切断線と直交する方向)に縦
断して、その一部を覆うような位置に形成する。EBレ
ジストパターン58Aの幅方向(x−x切断線と平行な
方向)の寸法W1は、MR膜パターン20(図2および
図3)の幅方向の寸法を決定するものである。一方、E
Bレジストパターン58Bは、ダミー抵抗膜パターン2
の全体およびその近傍領域のみを覆うように形成する。
第1の実施の形態同様、本実施の形態においても、EB
リソグラフィを用いることにより、フォトリソグラフィ
よりも高精度な描画ができ、極めて微小な寸法W1を確
保することができる。
【0103】続いて、図34に示したように、EBレジ
ストパターン58A,58Bをマスクとして、イオンミ
リング等によって、MR膜パターン20Eおよび絶縁層
63を選択的にエッチングする。これによって、EBレ
ジストパターン58Aの下に、MR膜パターン20Fが
形成され、EBレジストパターン58Bの下に絶縁層パ
ターン63Aが形成される(ダミー抵抗膜パターン2お
よび絶縁膜パターン62Dは図30にて既に形成済みで
ある)。MR膜パターン20Fの幅方向の寸法は、EB
レジストパターン58Aの幅寸法W1と等しく、これが
最終的なMR膜パターン20(図2および図3)の幅寸
法となる。
【0104】次に、図35に示したように、絶縁層64
を全面領域に形成した後、図36に示したように、EB
レジストパターン58A,58Bおよびそれらの上の絶
縁層64をリフトオフすることにより、MR膜パターン
20Fならびにダミー抵抗膜パターン2および絶縁層パ
ターン63Aを露出させる。こうして、周囲領域が絶縁
層64等により埋設され、幅方向(x−x切断線と平行
な方向)の寸法がW1であり、高さ方向(x−x切断線
に直交する方向)の寸法がL2であるMR膜パターン2
0Fが形成される。このとき、絶縁層62Dの上にはダ
ミー抵抗膜パターン2が形成されている。なお、絶縁層
62D,63A,64からなる絶縁層が、図2および図
3における絶縁層14に相当する。
【0105】<第2の実施の形態における効果>以上の
ように、本実施の形態によれば、MR膜パターン20F
の微小な幅方向寸法W1を決定するパターニング工程を
EBリソグラフィによって行う一方、MR膜パターン2
0Fの高さ方向寸法L2の部分およびダミー抵抗膜パタ
ーン2については、フォトリソグラフィを用いてパター
ニングするようにしたので、第1の実施の形態と同様
に、時間的にも精度的にも無駄のない効率的なパターン
形成が可能となる。
【0106】さらに、本実施の形態によれば、研磨前の
MR膜パターン20Fの高さ方向寸法L2を決定するパ
ターニングとダミー抵抗膜パターン2のパターニングと
については、フォトリソグラフィによって同時に行うよ
うにしたので、MR膜パターン20Fとダミー抵抗膜パ
ターン2との相互の位置関係を高精度に一定化すること
ができる。すなわち、エアベアリング面を形成する研磨
工程において、ダミー抵抗膜パターン2の抵抗値を指標
として研磨量制御を行ったとしても、第1の実施の形態
と同様に、最終的なMRパターン20のMRハイトhを
高精度に一定化することが可能となる。
【0107】このように、本実施の形態では、パターン
形成工程において最終的に得られるMR膜パターン20
Fの幅寸法W1を決定するパターニング工程を、MR膜
パターン20Fの高さ寸法L2の部分およびダミー抵抗
膜パターン2をパターニングする工程よりも後に行うよ
うにしたが、工程の順序には影響されることなく、第1
の実施の形態と同様の効果が得られる。
【0108】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形可能である。例えば、上記各実施の形態で
は、MR膜パターン20の形状を短冊状としたが、これ
に限定されるものではない。また、ダミー抵抗膜パター
ン2の形状を凹字形状(U字形状)としたが、これに限
定されるものではない。
【0109】また、上記実施の形態では、MR膜パター
ン20の具体例としてTMR膜を挙げて説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えば、スピン
バルブ型のようなCIP(current flows-in-the-plan
e)−GMRや、MR膜面に対して垂直方向に電流を流
すCPP(current perpendicular-to-plane)−GMR
膜などにも適用可能である。
【0110】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし請
求項7のいずれか1項に記載の磁気抵抗効果素子の製造
方法、または請求項8ないし請求項13のいずれか1項
に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、少なくと
も電子ビームリソグラフィを用いて磁気抵抗効果膜パタ
ーンを形成するようにしたので、たとえ、微小なサイズ
であっても磁気抵抗効果膜パターンの形成を高精度に行
うことが可能である。しかも、ダミー抵抗膜のパターニ
ングについてはフォトリソグラフィを用いるようにした
ので、たとえ、形成対象のダミー抵抗膜パターンのサイ
ズが大きいものであっても、短時間でパターニングがで
きる。
【0111】特に、請求項2ないし請求項7のいずれか
1項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法、または請求
項9ないし請求項13のいずれか1項に記載の薄膜磁気
ヘッドの製造方法によれば、形成対象となるパターンの
サイズや形成対象部分の寸法に応じて、電子ビームリソ
グラフィと、フォトリソグラフィとを使い分けるように
したので、特に高い精度を必要とする部分の寸法精度を
担保しつつ、すべてのパターン形成を電子ビームリソグ
ラフィによって行う場合よりもパターン形成工程の所要
時間を短縮でき、効率的なパターン形成が可能になる。
【0112】また、請求項4ないし請求項6のいずれか
1項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、磁
気抵抗効果膜の第1の輪郭部分と、ダミー抵抗膜とをフ
ォトリソグラフィにより同時にパターニングするように
したので、磁気抵抗効果膜パターンの第1の輪郭部分の
位置と、ダミー抵抗膜パターンの位置とのずれを低減す
ることができる。
【0113】さらに、請求項10ないし請求項12のい
ずれか1項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれ
ば、磁気抵抗効果膜の高さ方向の寸法を決定する部分
と、ダミー抵抗膜とをフォトリソグラフィにより同時に
パターニングするようにしたので、磁気抵抗効果膜パタ
ーンの高さ方向の位置と、ダミー抵抗膜パターンの位置
とのずれを低減でき、磁気抵抗効果素子の高さ方向の寸
法精度を向上させることができる。
【0114】また、請求項14記載の薄膜パターン形成
方法によれば、同一基板上にサイズの異なる2つ以上の
薄膜パターンを形成するにあたって、第1の薄膜パター
ンを、少なくとも電子ビームリソグラフィを用いて形成
し、第1の薄膜パターンよりも大きい第2の薄膜薄膜パ
ターンを、フォトリソグラフィを用いて形成するように
したので、微小部においては正確なパターニングが可能
となると共に、すべてのパターン形成を電子ビームリソ
グラフィによって行う場合よりもパターン形成工程の所
要時間を短縮でき、効率的なパターン形成が可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを
備えた磁気ヘッドスライダの構成を説明するための斜視
図である。
【図2】図1の一部を拡大して示す部分分解斜視図であ
る。
【図3】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドに
おける要部構成を説明する断面図である。
【図4】図3における多層膜の部分拡大図である。
【図5】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを
備えた磁気ヘッドスライダの製造方法を表す流れ図であ
る。
【図6】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを
備えた磁気ヘッドスライダの製造方法における一工程を
表す斜視図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法における一工程を表す平面図および断面図
である。
【図8】図7に続く一工程を表す平面図および断面図で
ある。
【図9】図8に続く一工程を表す平面図および断面図で
ある。
【図10】図9に続く一工程を表す平面図および断面図
である。
【図11】図10に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図12】図11に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図13】図12に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図14】図13に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図15】図14に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図16】図15に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図17】図16に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図18】図17に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図19】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド
の製造方法における一工程を表す平面図である。
【図20】本発明の第2の実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法における一工程を表す平面図および断面
図である。
【図21】図20に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図22】図21に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図23】図22に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図24】図23に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図25】図24に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図26】図25に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図27】図26に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図28】図27に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図29】図28に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図30】図29に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図31】図30に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図32】図31に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図33】図32に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図34】図33に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図35】図34に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図36】図35に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図37】従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法における一
工程を表す平面図および断面図である。
【図38】図37に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図39】図38に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図40】図39に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図41】図40に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【図42】図41に続く一工程を表す平面図および断面
図である。
【符号の説明】
2…ダミー抵抗膜パターン、2A…ダミ−抵抗膜、10
…母材基板、20,20C,20F…MR膜パターン、
20A…多層膜、51A,58A,58B…EBレジス
トパターン、54A,54B,57A,57B…フォト
レジストパターン、110,110A,210…基体、
111…エアベアリング面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01F 41/34 H01L 43/08 P H01L 43/08 Z G01R 33/06 R (72)発明者 太田 尚城 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) 2G017 AA10 AD55 5D033 DA12 DA31 5D034 BA02 DA02 DA07 5E049 BA12

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定形状の磁気抵抗効果膜パターンを含
    む磁気抵抗効果素子の製造方法であって、 基体の上に磁気抵抗効果膜を形成する第1の工程と、 少なくとも電子ビームリソグラフィを用いて前記磁気抵
    抗効果膜をパターニングすることにより、前記磁気抵抗
    効果膜パターンを形成する第2の工程と、 前記基体の上にダミー抵抗膜を形成する第3の工程と、 フォトリソグラフィを用いて前記ダミー抵抗膜をパター
    ニングすることにより、前記磁気抵抗効果膜パターンの
    追加工に用いるダミー抵抗膜パターンを形成する第4の
    工程とを含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記ダミー抵抗膜パターンが、前記磁気
    抵抗効果膜パターンよりも大きなサイズを有することを
    特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果素子の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記磁気抵抗効果膜パターンが、第1の
    輪郭部分と、第1の輪郭部分よりも高い加工精度を必要
    とし、または第1の輪郭部分よりも小さいサイズを有す
    る第2の輪郭部分とを含む場合において、 前記第2の工程は、 前記第1の輪郭部分を、フォトリソグラフィによるパタ
    ーニングによって形成する工程と、 前記第2の輪郭部分を、電子ビームリソグラフィによる
    パターニングによって形成する工程とを含むことを特徴
    とする請求項1または請求項2に記載の磁気抵抗効果素
    子の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の輪郭部分の形成工程と、前記
    第4の工程とを同時に行うことを特徴とする請求項3に
    記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記第2の輪郭部分の形成工程を、前記
    第1の輪郭部分の形成工程および前記第4の工程よりも
    先に行うことを特徴とする請求項4に記載の磁気抵抗効
    果素子の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記第1の輪郭部分の形成工程および前
    記第4の工程を、前記第2の輪郭部分の形成工程よりも
    先に行うことを特徴とする請求項4記載の磁気抵抗効果
    素子の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記磁気抵抗効果素子は、トンネル接合
    型磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項1か
    ら請求項6のいずれか1項に記載の磁気抵抗効果素子の
    製造方法。
  8. 【請求項8】 所定形状の磁気抵抗効果膜パターンを含
    む磁気抵抗効果素子を基体上に配設してなる薄膜磁気ヘ
    ッドの製造方法であって、 前記基体上に磁気抵抗効果膜を形成する第1の工程と、 少なくとも電子ビームリソグラフィを用いて前記磁気抵
    抗効果膜をパターニングすることにより、前記磁気抵抗
    効果膜パターンを形成する第2の工程と、 前記基体上にダミー抵抗膜を形成する第3の工程と、 フォトリソグラフィを用いて前記ダミー抵抗膜をパター
    ニングすることにより、ダミー抵抗膜パターンを形成す
    る第4の工程と、 前記基体の側面と共に前記磁気抵抗効果膜パターンの端
    面を研磨することにより、記録媒体に対向することとな
    る記録媒体対向面を形成する第5の工程とを含み、前記
    第5の工程における研磨量を、前記ダミー抵抗膜パター
    ンの電気抵抗値に基づいて制御することを特徴とする薄
    膜磁気ヘッドの製造方法。
  9. 【請求項9】 前記磁気抵抗効果膜パターンが、記録媒
    体の記録トラック幅を規定する幅方向の寸法と、前記幅
    方向の寸法よりも長く幅方向と直交する高さ方向の寸法
    とによって決定される短冊形状を有する場合において、
    前記第2の工程は、 前記幅方向の寸法を、電子ビームリソグラフィによるパ
    ターニングによって決定する工程と、 前記高さ方向の寸法を、フォトリソグラフィによるパタ
    ーニングによって決定する工程とを含むことを特徴とす
    る請求項8に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  10. 【請求項10】 前記高さ方向の寸法を決定する工程
    と、前記第4の工程とを同時に行うことを特徴とする請
    求項9に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  11. 【請求項11】 前記幅方向の寸法を決定する工程を、
    前記高さ方向の寸法を決定する工程および前記第4の工
    程よりも先に行うことを特徴とする請求項10に記載の
    薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  12. 【請求項12】 前記高さ方向の寸法を決定する工程お
    よび前記第4の工程を、前記幅方向の寸法を決定する工
    程よりも先に行うことを特徴とする請求項10記載の薄
    膜磁気ヘッドの製造方法。
  13. 【請求項13】 前記磁気抵抗効果素子は、トンネル接
    合型磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項8
    から請求項12のいずれか1項に記載の薄膜磁気ヘッド
    の製造方法。
  14. 【請求項14】 同一基体上に、少なくとも第1の薄膜
    パターンと、この第1の薄膜パターンよりも大きいサイ
    ズの第2の薄膜パターンとを形成する方法であって、 前記基体上に、前記第1の薄膜パターンを少なくとも電
    子ビームリソグラフィを用いて形成する工程と、 前記基体上に、前記第2の薄膜パターンをフォトリソグ
    ラフィを用いて形成する工程とを含むことを特徴とする
    薄膜パターン形成方法。
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